專利名稱：具有共用繞組的2/6極單相感應(yīng)電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及具有共用繞組的單相感應(yīng)電動機。
背景技術(shù)：
在此部分的陳述僅僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知各種多速電動機。例如，已知2/6極電動機，其中為2極操作提供一組定子繞組，并且為6極操作提供另一組定子繞組。換句話說，在單個定子內(nèi)將2極繞組“堆疊”到6極繞組上(或者反之亦然)。本發(fā)明人認(rèn)識到，這導(dǎo)致繞組材料的低效利用，因為在2極操作期間，6極繞組空閑，而在6極操作期間，2極繞組空閑。對于三相2/6極感應(yīng)電動機，已提出了多種共用繞組的方法。然而，對于單相電動機，這些方法不起作用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個實施例，一種多速單相感應(yīng)電動機包括這樣的定子，所述定子具有選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)。所述主繞組包括多個線圈組。所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵至少一個所述線圈組。
根據(jù)另一個實施例，一種多速單相感應(yīng)電動機包括這樣的定子，所述定子具有選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)。所述主繞組包括至少第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組。所述電動機被設(shè)置成在6n極操作期間激勵所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組，并選擇性地使至少所述第一線圈組中的電流反向，而保持至少所述第二線圈組中的電流方向，以選擇性地從6n極操作切換到2n極操作。
根據(jù)又一個實施例，一種多速單相感應(yīng)電動機包括這樣的定子，所述定子具有選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)。所述主繞組包括至少第一繞組部分和第二繞組部分。所述電動機被設(shè)置成在所述2n極操作和所述6n極操作中的一個期間，串聯(lián)電連接所述第一繞組部分和所述第二繞組部分，并在所述2n極操作和所述6n極操作中的另一個期間，并聯(lián)電連接所述第一繞組部分和所述第二繞組部分。
通過在此提供的說明書，應(yīng)用范圍的其它方面將變得顯而易見。應(yīng)理解，本說明書和具體實施例僅僅旨在示例的目的，并不旨在限制本公開的范圍。


在此說明的附圖僅僅用于示例的目的，并不旨在以任何方式限制本公開的范圍。
圖1A是根據(jù)一個實施例的被激勵用于6極操作的感應(yīng)電動機的定子繞組圖示；圖1B是被激勵用于2極操作的圖1A的感應(yīng)電動機的定子繞組圖示；圖2是根據(jù)另一實施例的PSC電動機的定子繞組圖示；圖3A-3C是根據(jù)另一實施例的感應(yīng)電動機的定子繞組電路示意圖；圖4A-4C是與圖3A-3C的實施例相比，具有在2極操作期間提供不同的有效匝數(shù)的額外線圈的感應(yīng)電動機的定子繞組電路示意圖；圖5A是根據(jù)又一實施例的PSC電動機的定子繞組電路示意圖；圖5B是用于圖5A所示的定子繞組電路的繞組圖示；以及圖6是根據(jù)另一實施例的洗衣機的透視圖。
具體實施例方式
下面的說明實際上僅僅是示例性的，并不旨在限制本公開及其應(yīng)用或使用。
根據(jù)一個實施例的多速單相感應(yīng)電動機包括具有主繞組的定子。主繞組包括多個線圈組，并被設(shè)置為在二極操作期間和在六極操作期間激勵至少一個線圈組。由于在二極操作和六極操作期間共用或使用至少一個線圈組，與利用兩個獨立繞組進行二極和六極操作的電動機相比，節(jié)省了主繞組所需的活性材料(通常為銅)量。該活性材料的減少可引起材料和制造成本降低，并且使電動機設(shè)計更緊湊。下面將參考圖1A和1B示出總體由標(biāo)號100表示的定子，說明具有至少一個共用線圈組的2/6極單相感應(yīng)電動機的一個實例。
如圖1A所示，定子100包括具有三個線圈組102、104和106的主繞組。該主繞組被設(shè)置為用于至少二極操作和六極操作。在圖1A中，示出了被激勵用于6極操作的線圈組102-106。通過使線圈組104中的電流反向，同時保持在線圈組102、106中的電流方向，可將電動機的操作從6極操作切換到2極操作。這在圖1B中示出。從而，在圖1A和1B的實施例中，在二極操作期間和在六極操作期間激勵全部三個線圈組102、104和106。與利用獨立的繞組進行二極操作并利用另一獨立繞組進行六極操作的電動機相比，該結(jié)構(gòu)提供了對活性材料的顯著減少。然而，應(yīng)強調(diào)，在2極和6極操作之間對線圈組102、104和106的任何共用都引起活性材料的節(jié)省。此外，應(yīng)理解，只要不脫離本公開的范圍，在2極操作和6極操作之間可共用少于全部線圈組102、104和106的線圈組。
除了使線圈組104中的電流反向外，可使在線圈組102和106中的電流反向，而保持在線圈組104中的電流方向，以在2極和6極操作之間切換。
圖2示出了根據(jù)另一實施例的用于固定分相電容器式(PSC)電動機的定子200。如圖2所示，定子200包括圖1A和1B的主繞組(包括線圈組102、104和106)，以及具有線圈組202、204和206的副繞組。在該實施例中，除了將副繞組線圈組202-206相比主繞組線圈組102-106移動了九十度外，以與主繞組線圈組102-106基本上相同的方式設(shè)置副繞組線圈組202-206。
應(yīng)理解，除了PSC電動機外，本公開的內(nèi)容可應(yīng)用于其它類型的電動機，包括例如電容器啟動和分相電動機。
在圖1和2所示的特定實施例中，各線圈組102-106以及202-206包括四個具有不同繞組節(jié)距的同心線圈。然而，只要不脫離本公開的范圍，也可利用不同數(shù)量的具有相同或不同繞組節(jié)距的同心或非同心線圈。
此外，雖然圖1和2示出了具有三十六個槽的定子100和200，應(yīng)理解，在這些內(nèi)容的任何給定應(yīng)用中可利用不同數(shù)量的槽。
圖3A-3C示出了根據(jù)另一實施例的感應(yīng)電動機的主繞組電路300。如圖3A所示，主繞組電路300包括兩個繞組部分308、310。繞組部分308包括線圈組304，而繞組部分310包括線圈組302、306。主繞組電路300還包括開關(guān)312、314，用于對二極操作或六極操作(假定電動機僅僅具有兩個速度)選擇性地連接繞組部分308、310。在圖3A-3C的具體實施例中，開關(guān)312為單刀單擲開關(guān)，而開關(guān)314為單刀雙擲開關(guān)。可選地，可利用其它類型的開關(guān)。
圖3B示出了當(dāng)設(shè)置開關(guān)312、314用于二極操作時的主繞組電路300。在二極操作期間，將繞組部分308、310并聯(lián)電連接。
圖3C示出了當(dāng)設(shè)置開關(guān)用于六極操作時的主繞組電路。在六極操作期間，將繞組部分308、310串聯(lián)電連接。從而，通過將繞組部分308、310從串聯(lián)切換到并聯(lián)，電動機可選擇性地在二極操作與六極操作之間切換，反之亦然。
通過比較圖3B和3C可以看出，當(dāng)電動機從二極操作(圖3B)切換到六極操作(圖3C)時，通過繞組部分308(以及線圈組304)的電流反向，反之亦然。在二極操作和六極操作期間，通過繞組部分310(以及線圈組302、306)的電流方向相同。
在圖3A-3C中，繞組部分308具有與繞組部分310基本上相同的有效匝數(shù)。這在繞組部分308和310并聯(lián)電連接時防止或減小了損壞性環(huán)流。類似，繞組部分308優(yōu)選具有與繞組部分310相同的繞組電阻和泄漏電抗。
圖4A-4C示出了根據(jù)另一實施例的感應(yīng)電動機的主繞組電路400。如圖4A所示，主繞組電路400除了添加了線圈組416外，具有與圖3A的主繞組電路相同的結(jié)構(gòu)。
圖4B示出了在二極操作期間的主繞組電路400。在二極操作期間，主繞組電路400除添加了線圈組416外，具有與圖3B所示的電路相同的結(jié)構(gòu)。從而，在二極操作期間，由于線圈組416，圖4B的主繞組具有比圖3B的主繞組更多的有效匝數(shù)(以及由此引起的更小的空氣隙磁通密度)。與圖3B的主繞組電路相比，線圈組416的添加還降低了在二極操作期間的繞組諧波。如圖4C所示，在六極操作期間，從主繞組電路400去除線圈組416。從而，在六極操作期間，添加的線圈組416對有效匝數(shù)沒有影響。在六極操作期間，主繞組電路400具有與圖3C的主繞組電路300相同的結(jié)構(gòu)。
在一個優(yōu)選實施例中，與六極操作(在相同電壓和頻率下)相比，在二極操作期間，線圈組416的添加產(chǎn)生具有約1/3有效匝數(shù)的主繞組，以提供希望量的空氣隙磁通密度。
在圖4A-4C所示的實施例中，在二極操作期間和在六極操作期間激勵線圈組302、304、306，而在二極操作期間但不在六極操作期間激勵線圈組416。從而，在二極和六極操作期間共用并激勵線圈組302、304、306、416中的多數(shù)。與例如具有用于二極和六極操作的獨立繞組的電動機相比，線圈組302-306的共用提供了對活性材料的顯著減少。
圖5A示出了根據(jù)另一實施例的用于PSC電動機的定子電路500。定子電路500包括并聯(lián)電連接的主繞組電路502和副繞組電路524。除了圖4A中的兩個線圈組304、416被分成圖5A中的添加線圈組504、506、516、518外，主繞組電路502類似于圖4A的主繞組電路。正如下面參考圖5B進一步指出的，該方法在線繞式定子中形成基本上均勻的槽填充。圖5A還示出了，副繞組電路524具有與主繞組電路502基本上相同的結(jié)構(gòu)，但包括電容器538。
主繞組電路502包括繞組部分508和510。繞組部分508包括線圈組504、506。繞組部分510包括線圈組512、514。與其它實施例類似，繞組部分508、510具有基本上相同的有效匝數(shù)，以及相同的繞組電阻和泄漏電抗，以防止或最小化損壞性環(huán)流。
圖5B是用于圖5A的定子電路500的繞組圖示。圖5B示出了圖5A所示的主繞組電路502的各線圈組504、506、512、514、516、518，以及副繞組電路524的各線圈組526、528、530、532、534、536。圖5B還示出了用于圖5A中所示的開關(guān)520、522、540、542的連接節(jié)點M1-M3和A1-A3，以及在該具體實施例中的各線圈組的實際匝數(shù)(即15、30、80或160)。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，圖5B示出了用于主繞組電路502和副繞組電路524的基本均勻的槽填充。此外，圖5B示出了繞組部分508(線圈組504、506)具有與繞組部分510(線圈組512、514)不同的實際匝數(shù)和不同的繞組節(jié)距(即由線圈組跨過的槽數(shù))。然而，如上所述，繞組部分508和510具有相同的有效匝數(shù)。
雖然上述感應(yīng)電動機設(shè)計集中在兩個速度操作(即二極操作和六極操作)，應(yīng)注意，只要不脫離本公開的范圍，可支持其它的極速度。
圖6示出了根據(jù)另一實施例的洗衣機600。洗衣機600包括電動機602。該電動機602是具有共用繞組的2n/6n極電動機，其中n為整數(shù)。電動機602可利用上述任何定子繞組電阻或其它適合的電路。在一些實施例中，電動機602是PSC電動機，并利用上述參考圖5A和5B的繞組電路。洗衣機600可以是自動葉輪機，其中電動機602必要時反向，以前后轉(zhuǎn)動葉輪?？蛇x地是，洗衣機600可以是利用機械傳動的攪拌式洗滌機，從而電動機602僅僅單向旋轉(zhuǎn)。
在利用根據(jù)圖5A-5B的PSC電動機和滑輪比率(pulley ratio)為3.9的自動葉輪洗滌機的一個實施例中，電動機將獲得在六極操作期間將獲得230rpm的速度(用于清洗)，在二極操作期間將獲得718rpm的速度(用于甩干)。
雖然在圖6中示出了垂直軸的電動機602，應(yīng)理解，本公開的內(nèi)容也可應(yīng)用于水平和傾斜角的電動機應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種包括定子的多速單相感應(yīng)電動機，所述定子包括選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)，所述主繞組包括至少第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組，所述電動機被設(shè)置成在6n極操作期間激勵所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組，并選擇性地使至少所述第一線圈組中的電流反向，而保持至少所述第二線圈組中的電流方向，以選擇性地從6n極操作切換到2n極操作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電動機，其中所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間激勵所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組，并選擇性地使至少所述第一線圈組中的電流反向，而保持至少所述第二線圈組中的電流方向，以選擇性地從2n極操作切換到6n極操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的電動機，其中所述電動機被設(shè)置成選擇性地使所述第一線圈組中的電流反向，而保持所述第二線圈組和第三線圈組中的電流方向，以選擇性地在6n極操作與2n極操作之間切換。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電動機，其中所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組各包括多個具有不同繞組節(jié)距的同心線圈。
5.一種包括根據(jù)權(quán)利要求2的電動機的葉輪或攪拌式洗衣機。
6.一種包括定子的多速單相感應(yīng)電動機，所述定子具有選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)，所述主繞組包括多個線圈組，所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵至少一個所述線圈組。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的電動機，其中所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵大部分所述線圈組。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的電動機，其中所述多個線圈組包括至少第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組，并且其中所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的電動機，其中所述電動機被設(shè)置成使所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組中的至少一個中的電流反向，而保持在所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組中不同的一個中的電流方向，以選擇性地在2n極操作與6n極操作之間切換。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電動機，還包括多個開關(guān)，用于選擇性地使所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組中的所述至少一個中的電流反向。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的電動機，其中所述第一線圈組、第二線圈組以及第三線圈組各包括多個具有不同繞組節(jié)距的同心線圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求7的電動機，其中所述多個線圈組包括至少一個在2n極操作期間但不在6n極操作期間被激勵的線圈組。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電動機，其中與6n極操作相比，在2n極操作期間所述主繞組具有約1/3的有效匝數(shù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求7的電動機，其中所述電動機是PSC電動機，并且所述電動機還包括副繞組。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電動機，其中所述副繞組包括電容器和多個線圈組，并且其中所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵至少一個所述副繞組線圈組。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電動機，其中所述副繞組線圈組以與所述主繞組線圈組基本上相同的方式選擇性地相互連接。
17.一種包括根據(jù)權(quán)利要求6的電動機的葉輪或攪拌式洗衣機。
18.一種包括定子的多速單相感應(yīng)電動機，所述定子包括選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)，所述主繞組包括至少第一繞組部分和第二繞組部分，所述電動機被設(shè)置成在所述2n極操作和所述6n極操作中的一個期間，串聯(lián)電連接所述第一繞組部分和所述第二繞組部分，并在所述2n極操作和所述6n極操作中的另一個期間，并聯(lián)電連接所述第一繞組部分和所述第二繞組部分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的電動機，其中當(dāng)所述第一繞組部分和所述第二繞組部分串聯(lián)連接時，電流以第一方向流過所述第一繞組部分，并且當(dāng)所述第一繞組部分和所述第二繞組部分并聯(lián)連接時，電流以與所述第一方向相反的第二方向流過所述第一繞組部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的電動機，其中所述第一繞組部分具有與所述第二繞組部分基本上相同的有效匝數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的電動機，其中所述第一繞組部分和所述第二繞組部分具有不同的實際匝數(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的電動機，其中所述第一繞組部分和所述第二繞組部分具有基本上相同的繞組電阻和泄漏電抗。
23.根據(jù)權(quán)利要求18的電動機，其中所述第一繞組部分包括第一線圈組，并且所述第二繞組部分包括串聯(lián)電連接的第二線圈組和第三線圈組。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的電動機，其中所述第一線圈組、第二線圈組和第三線圈組各包括多個具有不同繞組節(jié)距的同心線圈。
25.根據(jù)權(quán)利要求18的電動機，其中所述主繞組包括第三繞組部分，并且所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間但不在6n極操作期間將所述第三繞組部分電連接到所述第一繞組部分和所述第二繞組部分。
26.根據(jù)權(quán)利要求25的電動機，其中與6n極操作相比，在2n極操作期間所述主繞組具有約1/3的有效匝數(shù)。
27.根據(jù)權(quán)利要求18的電動機，其中所述電動機包括多個定子槽，所述主繞組在所述定子槽中基本上均勻地分布。
28.根據(jù)權(quán)利要求20的電動機，其中所述電動機是PSC電動機，并且所述電動機還包括副繞組。
29.一種包括根據(jù)權(quán)利要求27的電動機的葉輪或攪拌式洗衣機。
全文摘要
一種包括定子的多速單相感應(yīng)電動機，所述定子具有選擇性地適于2n極操作和6n極操作的主繞組，其中n為整數(shù)。所述主繞組包括多個線圈組。所述電動機被設(shè)置成在2n極操作期間和在6n極操作期間激勵至少一個所述線圈組。
文檔編號H02K3/04GK1980016SQ20061000763
公開日2007年6月13日 申請日期2006年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月5日
發(fā)明者R·W·費 申請人:艾默生電氣公司