單相感應(yīng)電動機和具有它的密封式壓縮的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單相感應(yīng)電動機，包括：定子鐵芯，其上設(shè)有定子槽，定子槽數(shù)為4的整數(shù)倍，定子槽包括大定子槽和小定子槽，大定子槽在定子鐵芯的徑向上深度上大于小定子槽的深度；主繞組，其為單相2極且以同心方式繞線，并插入到大定子槽和/或小定子槽內(nèi)；輔助繞組，其為單相2極且同心方式繞線，并插入到小定子槽內(nèi)且相對于主繞組沿定子鐵芯的周向偏置90度；主繞組和輔助繞組的每一極均由以同心方式繞線的多段線圈組成，其中主繞組每一極的多段線圈匝數(shù)配置成增大主繞組3次諧波含量且減小5、7次諧波含量。因此，通過配置來增大3次諧波含量，從而借助3次諧波轉(zhuǎn)矩提升起動轉(zhuǎn)矩，實現(xiàn)高效率高起動性能。本發(fā)明還公開了一種密封式壓縮機。
【專利說明】單相感應(yīng)電動機和具有它的密封式壓縮機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單相感應(yīng)電動機和具有該單相感應(yīng)電動機的密封式壓縮機。具體地，本發(fā)明涉及一種單相2極繞線的單相感應(yīng)電動機和具有它的封閉式壓縮機。
【背景技術(shù)】
[0002]相關(guān)技術(shù)中，2極繞線的單相感應(yīng)電動機在定速壓縮機中廣泛地被采用，2極繞線的單相感應(yīng)電動機具備由多張鋼板層疊構(gòu)成的定子鐵芯、在定子鐵芯的定子槽內(nèi)以同心繞線方式插入主繞組和輔助繞組以及鑄鋁或鑄銅的籠型轉(zhuǎn)子，由此具備自起動的能力。
[0003]上述單相感應(yīng)電動機在轉(zhuǎn)速從0變化至穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速的起動過程中，電動機輸出的機械轉(zhuǎn)矩是由基波磁場和各次諧波磁場共同生成的合成轉(zhuǎn)矩。由于繞組聯(lián)接的特殊性，單相感應(yīng)電動機氣隙磁場的諧波含量豐富，特別是幅值較大的3次諧波、5次諧波和7次諧波。上述諧波磁場生成的諧波轉(zhuǎn)矩使得電動機的起動轉(zhuǎn)矩發(fā)生畸變，在特定的轉(zhuǎn)速下，造成電動機的起動轉(zhuǎn)矩小于壓縮機的負載力矩，從而帶來壓縮機起動困難的問題。
[0004]為解決以上的問題，相關(guān)技術(shù)中提出了采用正弦繞組的方式改善電動機起動特性。采用正弦繞組的缺點是定子繞組的基波繞組系數(shù)不高，造成定子繞組利用率低，導(dǎo)致電動機效率低。此外，由于正弦繞組要求每極的各段線圈各自包含的匝數(shù)需按照嚴格的正弦規(guī)律排列，因此定子槽需配置為多種槽尺寸大小不一的槽型，導(dǎo)致制造困難。而且，為滿足自動繞線的要求，電動機的定子繞組必須設(shè)計成類似的正弦繞組，由此生成的諧波轉(zhuǎn)矩對電動機起動不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)和認識到:2極繞線的單相感應(yīng)電動機在起動過程中，3次諧波、5次諧波和7次諧波的特點決定了它們的諧波轉(zhuǎn)矩在特定的轉(zhuǎn)速下存在被利用的可能。例如，3次諧波轉(zhuǎn)矩可增強轉(zhuǎn)速0?N/3下(N為電動機的額定轉(zhuǎn)速)的起動轉(zhuǎn)矩，再如，7次諧波轉(zhuǎn)矩可增強轉(zhuǎn)速0?N/7下的起動轉(zhuǎn)矩。定子繞組采用正弦繞組只是單純的削弱3次諧波轉(zhuǎn)矩、5次諧波轉(zhuǎn)矩和7次諧波轉(zhuǎn)矩，并未考慮利用諧波轉(zhuǎn)矩主要是3次諧波轉(zhuǎn)矩提升轉(zhuǎn)速0?N/3下電動機的起動轉(zhuǎn)矩，由此電動機在0?N/3轉(zhuǎn)速下起動轉(zhuǎn)矩爬升速度慢，給壓縮機帶來停機后再次起動需要時間長甚至無法起動的問題。因此，存在需求以保證既提高電動機在各個轉(zhuǎn)速段特別是0?N/3轉(zhuǎn)速時的起動轉(zhuǎn)矩，使得電動機具備良好的起動性能，又保證電動機具有高的效率。
[0006]為此，本發(fā)明的目的旨在至少在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一，提出了一種2極繞線單相電動機，通過配置主繞組的每一極的多段線圈的匝數(shù)來獲得與相關(guān)技術(shù)中的3次諧波含量的幅值相比增大的3次諧波含量，從而借助3次諧波轉(zhuǎn)矩提升電動機在轉(zhuǎn)速0?N/3下的起動轉(zhuǎn)矩，由此提高了主繞組和輔助繞組的基波繞組系數(shù)，同時提高定子繞組的利用率，實現(xiàn)了高效率高起動性能的單相感應(yīng)電動機。
[0007]本發(fā)明還提出了 一種密封式壓縮機。[0008]為達到上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提出的一種單相感應(yīng)電動機，包括:定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)有定子槽，定子槽數(shù)為4的整數(shù)倍，所述定子槽包括大定子槽和小定子槽，所述大定子槽在所述定子鐵芯的徑向上的深度大于所述小定子槽在所述定子鐵芯的徑向上的深度；主繞組，所述主繞組為單相2極且以同心方式繞線，所述主繞組被插入到所述大定子槽和/或小定子槽內(nèi)；輔助繞組，所述輔助繞組為單相2極且同心方式繞線，所述輔助繞組被插入到所述小定子槽內(nèi)且相對于所述主繞組沿所述定子鐵芯的周向偏置90度；所述主繞組和所述輔助繞組的每一極均由以同心方式繞線的多段線圈組成，其中所述主繞組的每一極的多段線圈的匝數(shù)配置成增大所述主繞組的3次諧波含量且減小所述主繞組的5次諧波含量和7次諧波含量。
[0009]根據(jù)本發(fā)明實施例的單相感應(yīng)電動機，主繞組為單相2極且以同心方式繞線，并被插入到大定子槽和/或小定子槽內(nèi)，輔助繞組也為單相2極且同心方式繞線，并被插入到小定子槽內(nèi)且相對于主繞組沿定子鐵芯的周向偏置90度，而且主繞組和輔助繞組的每一極均由以同心方式繞線的多段線圈組成，并將主繞組的每一極的多段線圈的匝數(shù)配置成增大主繞組的3次諧波含量且減小主繞組的5次諧波含量和7次諧波含量，這樣，與相關(guān)技術(shù)中，例如采用正弦繞組方式的感應(yīng)電動機相比,該單相感應(yīng)電動機通過配置主繞組的每一極的多段線圈的匝數(shù)來獲得與相關(guān)技術(shù)中的3次諧波含量的幅值相比增大的3次諧波含量，從而借助3次諧波轉(zhuǎn)矩提升電動機在轉(zhuǎn)速O~N/3下的起動轉(zhuǎn)矩，同時獲得與相關(guān)技術(shù)中的5、7次諧波含量的幅值相比減小的5、7次諧波含量，進而削弱5、7諧波轉(zhuǎn)矩以減少對電動機在轉(zhuǎn)速O~N/3下的起動轉(zhuǎn)矩惡化的影響，由此提高了主繞組和輔助繞組的基波繞組系數(shù)，同時提高定子繞組的利用率，實現(xiàn)了高效率高起動性能的單相感應(yīng)電動機。
[0010]具體地，所述輔助繞組限定出將所述定子鐵芯分為彼此對稱的兩部分的輔助繞組磁極，所述主繞組的一極的多段線圈插入到位于所述輔助繞組磁極一側(cè)的定子槽內(nèi)，所述主繞組的另外一極的多段線圈位于插入到輔助繞組磁極的另一側(cè)的定子槽內(nèi)；所述主繞組限定出將所述定子鐵芯分為彼此對稱的兩部分且與所述輔助繞組磁極正交的主繞組磁極，所述輔助繞組的一極的多段線圈插入到位于所`述主繞組磁極一側(cè)的定子槽內(nèi)，所述輔助繞組的另外一極的多段線圈插入到位于所述主繞組磁極的另一側(cè)的定子槽內(nèi)。
[0011]在本發(fā)明的一個實施例中，所述主繞組的每一極由m段線圈組成，所述m段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于所述主繞組磁極對稱的兩個定子槽內(nèi)，所述每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從所述m段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)依次為Yml、Ym2、...、Ymm，其中Q/2 > Yml > Ym2 >~> Ymm，其中Q為定子槽數(shù)；所述輔助繞組的每一極由η段線圈組成，所述η段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于所述輔助繞組磁極對稱的兩個定子槽內(nèi)，所述每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從所述η段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)依次為Yal、Ya2、…、Yan，其中Q/2 > Yal > Ya2 ?Yan，其中Q為定子槽數(shù)。
[0012]并且，所述主繞組的m段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、…、主繞組第m線圈_ ;所述主繞組的m段線圈包含的阻數(shù)從主繞組第一線圈ml至主繞組第m線圈_依次為M1、M2、…、馳，其中Ml ^ M2蘭…蘭Mm ;所述輔助繞組的η段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為輔助繞組第一線圈al、輔助繞組第二線圈a2、…、輔助繞組第n線圈an ;所述輔助繞組n段線圈包含的匝數(shù)從輔助繞組第一線圈al至輔助繞組第n線圈an依次為Al、A2、…、An,其中Al蘭A2蘭…蘭An。
[0013]由此，提高了主繞組和輔助繞組的基波繞組系數(shù)，同時提高定子繞組的利用率，提高了單相感應(yīng)電動機的效率。
[0014]在本發(fā)明的一個具體實施例中，定義V為諧波的次數(shù)，其中v=3、5、7，且v=l時代表基波；所述主繞組每一極的每段線圈作用產(chǎn)生的各次諧波的有效匝數(shù)因子分別為Xvl、



rs
Xv2、."Xvm,其中Xvvh = sin(^^x90°xv’)?，主繞組各次諧波含量Hmv定義為每一極的該
次諧波產(chǎn)生的總計有效匝數(shù)(Xvl XMl+Xv2XM2+…+XvmXMm)與基波產(chǎn)生的總計有效匝數(shù)(XII XM1+X12XM2+-+XlmXMm)和該次諧波次數(shù)v的比值的絕對值；
—_(Jfvl X Ml + Xv2 XiVfl +...+ Xvm x Mm )
[0015]Hun = ---- ;
(X\\xM\ + X\2xM2 +...+ X\mx Mm ) x y
[0016]并且，所述主繞組的每一極的m段線圈包含的匝數(shù)設(shè)置成使得主繞組的3次諧波含量Hm3、5次諧波含量Hm5和7次諧波含量Hm7滿足以下關(guān)系式:
[0017]5% ≤ Hm3 ≤ 25%, Hm5 ( 2%, Hm7 ( 2%。
[0018]從而，適當(dāng)?shù)目刂?次諧波含量的下限值，使得主繞組的3次諧波含量大，5次諧波和7次諧波含量?。徊⑦m當(dāng)?shù)目刂?次諧波含量的上限值，保證只要3次諧波含量不大于25%就不至于使電動機起動轉(zhuǎn)矩在轉(zhuǎn)速超過n/3時發(fā)生惡化。
[0019]在本發(fā)明的一些實施例中，所述定子槽數(shù)為Q個，當(dāng)16 < Q < 20時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-2Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-2≤n≤Q/4-1 ;當(dāng)24≤Q≤28時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:4 < m < Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4_3Q/4-2 ；當(dāng)32≤Q≤40時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5≤m≤Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-4 Q/4-3 ;當(dāng)44 < Q < 52時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5 < m < Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-5 Q/4-4。
[0020]在本發(fā)明的一些實施例中，所述定子槽數(shù)為Q，當(dāng)16 < QS 20槽時，所述主繞組第一線圈ml所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽；當(dāng)24 < Q < 28槽時，所述主繞組第一線圈ml和所述主繞組第二線圈m2所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽；當(dāng)32 < Q < 40槽時，所述主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2和主繞組第三線圈m3所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽設(shè)置為所述小定子槽；當(dāng)44 < Q < 52槽時，所述主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、主繞組第三線圈m3和主繞組第四線圈m4所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽。
[0021]在本發(fā)明實施例中，所述定子鐵芯的外周部設(shè)有與所述小定子槽對應(yīng)的多個直線切口，從而避免磁通密度飽和，防止定子鐵芯銅損和鐵損的增加，實現(xiàn)了高效率的單相感應(yīng)電動機。
[0022]為達到上述目的，本發(fā)明另一方面的實施例提出了一種密封式壓縮機，包括所述的單相感應(yīng)電動機。
[0023]根據(jù)本發(fā)明實施例的密封式壓縮機，與相關(guān)技術(shù)中，例如具有采用正弦繞組方式的感應(yīng)電動機的壓縮機相比，該密封式壓縮機中的單相感應(yīng)電動機能夠借助3次諧波轉(zhuǎn)矩提升電動機在轉(zhuǎn)速O?N/3下的起動轉(zhuǎn)矩，同時削弱5、7諧波轉(zhuǎn)矩以減少對電動機在轉(zhuǎn)速O?N/3下的起動轉(zhuǎn)矩惡化的影響，由此提高了主繞組和輔助繞組的基波繞組系數(shù)，同時提高定子繞組的利用率，實現(xiàn)了高效率高起動性能的單相感應(yīng)電動機，從而實現(xiàn)了高效率高起動性能的密封式壓縮機。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為相關(guān)技術(shù)中的單相感應(yīng)電動機基波及3次諧波、5次諧波和7次諧波生成的起動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的曲線示意圖；
[0025]圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的單相感應(yīng)電動機的定子的橫截面示意圖；
[0026]圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的單相感應(yīng)電動機的定子槽SI?S12上的主繞組與輔助繞組的各段線圈的配置示意圖；
[0027]圖4根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的單相感應(yīng)電動機和相關(guān)技術(shù)中的單相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速從O變化至穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速的起動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的測試曲線示意圖；
[0028]圖5為根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的單相感應(yīng)電動機的定子的橫截面示意圖；以及
[0029]圖6為根據(jù)本發(fā)明實施例的密封式壓縮機的方框示意圖。
[0030]附圖標記:
[0031]定子鐵芯1、主繞組2、輔助繞組3、大定子槽4、小定子槽5、定子齒6、磁芯背部7、定子槽SI?S24、輔助繞組磁極31、主繞組磁極21、4個直線切口 2a?2d、6個直線切口2a?2f、密封式壓縮機100、單相感應(yīng)電動機101。
【具體實施方式】
[0032]下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0033]下面在描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的單相感應(yīng)電動機和密封式壓縮機之前，先來簡單介紹一下相關(guān)技術(shù)中的單相感應(yīng)電動機。
[0034]目前，2極繞線的單相感應(yīng)電動機在定速壓縮機中被大量地采用，其包括由多張鋼板層疊構(gòu)成的定子鐵芯、在定子鐵芯的定子槽內(nèi)以同心繞線方式插入配置的主繞組和輔助繞組和鑄鋁或鑄銅的籠型轉(zhuǎn)子，具有自起動的能力。
[0035]相關(guān)技術(shù)中，單相感應(yīng)電動機在轉(zhuǎn)速從O變化至穩(wěn)定運行轉(zhuǎn)速的起動過程中，電動機輸出的機械轉(zhuǎn)矩是由基波磁場和各次諧波磁場共同生成的合成轉(zhuǎn)矩。并且，由于繞組聯(lián)接的特殊性，單相感應(yīng)電動機氣隙磁場的諧波含量較豐富，特別是幅值較大的3次諧波、5次諧波和7次諧波。上述諧波磁場生成的諧波轉(zhuǎn)矩使得電動機的起動轉(zhuǎn)矩發(fā)生畸變，在特定的轉(zhuǎn)速下，造成電動機的起動轉(zhuǎn)矩小于壓縮機的負載力矩，從而帶來壓縮機起動困難的問題。
[0036]為解決以上的問題，相關(guān)技術(shù)中，通常采用正弦繞組方式來改善電動機的起動特性。但正弦繞組方式存在的缺點是定子繞組的基波繞組的系數(shù)不高，從而造成定子繞組的利用率低，并存在電動機效率低的問題。此外，由于正弦繞組結(jié)構(gòu)要求每一極的各段線圈的匝數(shù)需要嚴格地按照正弦規(guī)律排列，這樣，在電動機的實際應(yīng)用中，需要配置多種尺寸大小不一的定子槽，帶來了制造上的困難，因而，為滿足機器設(shè)備自動繞線的要求，電動機的定子繞組只能設(shè)計成類似的正弦繞組結(jié)構(gòu)，由此生成的諧波轉(zhuǎn)矩會對電動機的起動帶來不利。
[0037]而根據(jù)圖1所示的單相感應(yīng)電動機的起動轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速的曲線示意圖，可以知道:基波轉(zhuǎn)矩I’是提供給電動機的主要轉(zhuǎn)矩；3次諧波轉(zhuǎn)矩2’在電動機轉(zhuǎn)速0?n/3時增強起動轉(zhuǎn)矩，超過n/3轉(zhuǎn)速時削弱起動轉(zhuǎn)矩；5次諧波轉(zhuǎn)矩3’在電動機轉(zhuǎn)速0?n時均削弱起動轉(zhuǎn)矩；7次諧波轉(zhuǎn)矩4’在電動機轉(zhuǎn)速0?n/7時幅值增強起動轉(zhuǎn)矩，超過n/7轉(zhuǎn)速時削弱起動轉(zhuǎn)矩。其中，曲線I’為基波磁場生成的基波轉(zhuǎn)矩，曲線2’、3’、4’分別3次諧波、5次諧波和7次諧波磁場生成的諧波轉(zhuǎn)矩。
[0038]鑒于以上3次諧波轉(zhuǎn)矩2’、5次諧波轉(zhuǎn)矩3’和7次諧波轉(zhuǎn)矩4’的特點，本發(fā)明提出了一種新的單相感應(yīng)電動機和具有該單相感應(yīng)電動機的密封式壓縮機，通過設(shè)置主繞組每一極的多段線圈包含的匝數(shù)，從而借助3次諧波轉(zhuǎn)矩提升電動機轉(zhuǎn)速0?n/3下的起動轉(zhuǎn)矩，同時盡量的削弱5、7次諧波轉(zhuǎn)矩，減少它們對電動機0?n/3轉(zhuǎn)速下起動轉(zhuǎn)矩惡化的影響。
[0039]下面參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明實施例提出的單相感應(yīng)電動機以及具有該單相感應(yīng)電動機的密封式壓縮機。
[0040]圖2為根據(jù)本發(fā)明實施例的單相感應(yīng)電動機的定子的橫截面示意圖。如圖2所示，該單相感應(yīng)電動機包括定子鐵芯1、主繞組2和輔助繞組3。其中，定子鐵芯I上設(shè)有定子槽，定子槽數(shù)可以為4的整數(shù)倍，定子槽包括大定子槽4和小定子槽5，大定子槽4在定子鐵芯I的徑向上的深度大于小定子槽5在定子鐵芯I的徑向上的深度。具體地，定子鐵芯I可以由厚度為0.1?1.5mm的電磁鋼板沖裁成規(guī)定的形狀,沿軸向?qū)盈B,并通過鉚接和焊接等方式固定起來而制成。定子鐵芯I上設(shè)有定子槽，定子槽數(shù)可以為24個即定子槽SI?S24，其中，大定子槽4可以為8個，小定子槽5可以為16個，并且如圖2所示，可以按以下方式設(shè)置定子槽SI?S24，首先是大定子槽4連續(xù)設(shè)置4個，例如Sll、S12、S13、S14，其次是小定子槽5連續(xù)設(shè)置8個，例如S15?S22，進而是大定子槽4連續(xù)設(shè)置4個，例如S23、S24、S1、S2，最后是小定子槽5連續(xù)設(shè)置8個，例如S3?S10。
[0041]如圖2所示，主繞組2可為單相2極且以同心方式繞線，主繞組2被插入到大定子槽4和/或小定子槽5內(nèi)；輔助繞組3可為單相2極且同心方式繞線，輔助繞組3被插入到小定子槽5內(nèi)且相對于主繞組2沿定子鐵芯的周向偏置90度。并且，主繞組2和輔助繞組3的每一極均由以同心方式繞線的多段線圈組成，其中，與現(xiàn)有技術(shù)，例如采用正弦繞組方式的感應(yīng)電動機相比，主繞組2的每一極的多段線圈的匝數(shù)配置成增大主繞組2的3次諧波含量且減小主繞組2的5次諧波含量和7次諧波含量。當(dāng)然，在定子槽內(nèi)可以插入有用于確保繞組與定子鐵芯I之間絕緣的絕緣材料。
[0042]進一步地，如圖2所示，輔助繞組3限定出將定子鐵芯I分為彼此對稱的兩部分的輔助繞組磁極31，主繞組2的一極的多段線圈插入到位于輔助繞組磁極31 —側(cè)的定子槽SI?S12內(nèi)，主繞組2的另外一極的多段線圈位于插入到輔助繞組磁極31的另一側(cè)的定子槽S13?S24內(nèi)。即言，定子鐵芯I可由輔助繞組磁極31分割為對稱的兩部分，主繞組2的一極以同心繞線方式被插入到輔助繞組磁極31 —側(cè)的定子槽SI?S4、S9?S12內(nèi)，主繞組2的另外一極以同心繞線方式被插入到輔助繞組磁極31的另一側(cè)的定子槽S13~S16、S21~S24內(nèi)。而通過在主繞組2的一極和與其對稱配置的另一極上流過電流，從而生成主繞組磁極21，其方向為箭頭所示的方向。由于主繞組2流過的是交流電，所以主繞組磁極21的矢量依據(jù)交流進行變化。
[0043]這樣，主繞組2限定出將定子鐵芯I分為彼此對稱的兩部分且與輔助繞組磁極31正交的主繞組磁極21，輔助繞組3的一極的多段線圈插入到位于主繞組磁極21—側(cè)的定子槽內(nèi)，輔助繞組3的另外一極的多段線圈插入到位于主繞組磁極21的另一側(cè)的定子槽內(nèi)。即言，定子鐵芯I也可由主繞組磁極21分割為對稱的兩部分，輔助繞組3的一極以同心繞線方式被插入到主繞組磁極21 —側(cè)的定子槽S7~S10、S15~S18內(nèi)，輔助繞組3的另外一極以同心繞線方式被插入到主繞組磁極21的另一側(cè)的定子槽S19~S22、S3~S6內(nèi)。通過通過在輔助繞組3的一極和與其對稱配置的另一極上流過電流，從而生成輔助繞組磁極31，其與主繞組磁極21在機械角度90度旋轉(zhuǎn)方向上錯開。由于輔助繞組3上流過的電流也是交流，所以輔助繞組磁極31的矢量也依據(jù)其進行變化。并且由于輔助繞組3上流過的電流比主繞組2上流過的電流相位超前，所以由此生成的旋轉(zhuǎn)磁場的方向為逆時針方向。
[0044]另外，如圖2所示，定子鐵芯I的外周設(shè)有與小定子槽5對應(yīng)的多個直線切口例如4個直線切口 2a~2d。具體而言，在定子槽的外側(cè)具有作為磁路的磁芯背部7，在磁芯背部7的外周側(cè)，即定子鐵芯I的包含小定子槽5的外周面上，設(shè)置4處將外周圓形狀切成大致直線狀的多個直線切口 2a~2d，包含上述切口的直線具有軸對稱的四邊形，之所以這樣設(shè)置4個直線切口 2a~2d，是為了保證定子鐵芯I具有良好下料形狀，而且，在密封式壓縮機中使用圖2所示的定子的單相感應(yīng)電動機時，可將定子通過熱套的方式裝在密封式壓縮機的圓筒狀的密封容器上，所以為了在定子與密封容器之間確保冷媒的通路及保證冷凍機油的回油，設(shè)置多個直線切口是必需的。
[0045]借助于定子所生成的 旋轉(zhuǎn)磁場，磁芯背部7的磁通密度尤其在2極的旋轉(zhuǎn)磁場中有變高的傾向，若磁通密度變得過高或飽和則不僅鐵芯背部7中的鐵損增加，而且為了產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)矩所必要的在主繞組2及輔助繞組3上流過的電流將會增加，即言，因為磁通密度變得過高或飽和，流過鐵芯的磁通并由此帶來的對鐵芯的激磁電流損耗增加，電流增大，銅損也會增加，單相電動機的效率將會惡化。通過將大致直線狀的4個直線切口 2a~2c!全部配置在包含16個小定子槽5的外周側(cè)，從而確保包含大定子槽4所對應(yīng)的磁芯背部7的截面積，以使磁通密度不會飽和，使磁通密度緩和，這樣就能夠防止鐵損和銅損的增加，得到高效率的單相感應(yīng)電動機。
[0046]進一步地，如圖2所示，主繞組2的每一極由m段線圈組成，m段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于主繞組磁極21對稱的兩個定子槽內(nèi)，例如定子槽SI和S12內(nèi)，每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從m段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)，即從定子槽SI向定子槽S2方向，或者從定子槽S24向定子槽S23方向，依次為Yml、Ym2、…、Ymm,其中Q/2 > Yml > Ym2 >~> Ymm，其中Q為定子槽數(shù)。
[0047]并且，輔助繞組3的每一極由η段線圈組成，η段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于輔助繞組磁極31對稱的兩個定子槽內(nèi)例如定子槽S7和S18內(nèi)，每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從η段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)，即從定子槽S7向定子槽S8方向，或者從定子槽S6向定子槽S5方向，依次為Yal、Ya2、…、Yan，其中Q/2 >Yal > Ya2 ? Yan，其中Q為定子槽數(shù)。
[0048]并且，主繞組2的m段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、…、主繞組第m線圈_ ;主繞組2的m段線圈包含的阻數(shù)從主繞組第一線圈ml至主繞組第m線圈_依次為MUM2, 其中 Ml 蘭 M2 蘭…蘭 Mm。
[0049]并且，輔助繞組3的n段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為輔助繞組第一線圈al、輔助繞組第二線圈a2、…、輔助繞組第n線圈an ;輔助繞組3的n段線圈包含的匝數(shù)從輔助繞組第一線圈al至輔助繞組第n線圈an依次為Al、A2、…、An，其中Al ≤ A2蘭…蘭An。
[0050]由此，提高了主繞組和輔助繞組的基波繞組系數(shù)，同時提高定子繞組的利用率，提高了單相感應(yīng)電動機的效率。
[0051]在本發(fā)明的一個實施例中，定子槽數(shù)為Q個，當(dāng)16≤Q≤20時，主繞組2的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-2≤m≤Q/4-1，輔助繞組3的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-2Q/4-1 ;當(dāng)24 < Q < 28時，主繞組2的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:4≤m≤Q/4-1，輔助繞組3的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4_3≤n≤Q/4-2 ;當(dāng)32 ≤ Q ≤ 40時，主繞組2的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5≤m≤Q/4-1，輔助繞組3的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-4 ≤ n ≤ Q/4-3 ;當(dāng)44 < Q < 52時，主繞組2的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5≤m≤Q/4-1，輔助繞組3的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-5 ≤ n ≤ Q/4-4。
[0052]并且，定子槽數(shù)為Q，當(dāng)16 < Q < 20槽時，主繞組2第一線圈ml所插入的定子槽為大定子槽4，定子槽為所述小定子槽5 ;當(dāng)24< QS 28槽時，主繞組2第一線圈ml和主繞組第二線圈m2所插入的定子槽為大定子槽4，其余定子槽為小定子槽5 ;當(dāng)32 < Q < 40槽時，主繞組2第一線圈ml、主繞組第二線圈m2和主繞組第三線圈m3所插入的定子槽為大定子槽4，定子槽設(shè)置為小定子槽5 ;當(dāng)44 < Q < 52槽時，主繞組2第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、主繞組第三線圈m3和主繞組第四線圈m4所插入的定子槽為大定子槽4，其余定子槽為4小定子槽5。
[0053]在本發(fā)明的一個示例中，當(dāng)Q=24時，主繞組2的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:4≤m≤5,輔助繞組3的每一極的n段線圈的段數(shù)滿足:3 < n < 4。主繞組2第一線圈ml和主繞組第二線圈m2所插入的定子槽為大定子槽4，其余定子槽為小定子槽5。
[0054]在本發(fā)明的一個實施例中，如圖2和圖3所示，主繞組2可以由4段同心繞線方式的線圈ml~m4組成，每段線圈的兩側(cè)依次被插入到相對于主繞組磁極21對稱的兩個定子槽內(nèi)。例如，主繞組2最外側(cè)的第一線圈ml被插入到SI與S12內(nèi)、S13與S24內(nèi)，第二線圈m2被插入到S2與Sll內(nèi)、S14與S23內(nèi)，第三線圈m3被插入到S3與SlO內(nèi)、S15與S22內(nèi)，最里側(cè)的第四線圈m4被插入到S4與S9內(nèi)、S16與S21內(nèi)。主繞組2的第一線圈至第四線圈ml~m4的每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒6的數(shù)目從主繞組2的每一極的各段線圈的最外側(cè)的第一線圈ml到最里側(cè)的第四線圈m4依次為Yml、Ym2、Ym3、Ym4,并滿足(定子槽數(shù) Q 的一半=12) > Yml > Ym2 > Ym3 > Ym4，其中，Yml=ll、Ym2=9、Ym3=7、Ym4=5。
[0055]如圖2和圖3所示，輔助繞組3可由4段同心繞線方式的線圈al~a4組成，每段線圈的兩側(cè)依次被插入到相對于輔助繞組磁極31對稱的兩個定子槽內(nèi)。例如，輔助繞組3最外側(cè)的第一線圈al被插入到S7與S18內(nèi)、S6與S19內(nèi)，第二線圈a2被插入到S8與S17內(nèi)、S5與S20內(nèi)，第三線圈a3被插入到S9與S16內(nèi)、S4與S21內(nèi)，最里側(cè)的第四線圈a4被插入到SlO與S15內(nèi)、S3與S22內(nèi)。輔助繞組3的第一線圈至第四線圈al~a4的每段線圈所插入的兩個定子槽包含的定子齒數(shù)從輔助繞組3的每一極的各段線圈的最外側(cè)的第一線圈al到最里側(cè)的第四線圈a4依次為Yal、Ya2、Ya3、Ya4，并滿足(定子槽數(shù)Q的一半=12) > Yal > Ya2 > Ya3 > Ya4，其中，Yal=ll、Ya2=9、Ya3=7、Ya4=5。
[0056]另外，在主繞組2可以由4段同心繞線方式的線圈ml~m4組成，輔助繞組3可由4段同心繞線方式的線圈al~a4組成的情況下，以定子槽SI~S12為例，其上所插入的主繞組2和輔助繞組3的各段線圈包含的匝數(shù)如表1所示:
[0057]表1
【權(quán)利要求】
1.一種單相感應(yīng)電動機，其特征在于，包括: 定子鐵芯，所述定子鐵芯上設(shè)有定子槽，定子槽數(shù)為4的整數(shù)倍，所述定子槽包括大定子槽和小定子槽，所述大定子槽在所述定子鐵芯的徑向上的深度大于所述小定子槽在所述定子鐵芯的徑向上的深度； 主繞組，所述主繞組為單相2極且以同心方式繞線，所述主繞組被插入到所述大定子槽和/或小定子槽內(nèi)； 輔助繞組，所述輔助繞組為單相2極且同心方式繞線，所述輔助繞組被插入到所述小定子槽內(nèi)且相對于所述主繞組沿所述定子鐵芯的周向偏置90度； 所述主繞組和所述輔助繞組的每一極均由以同心方式繞線的多段線圈組成，其中所述主繞組的每一極的多段線圈的匝數(shù)配置成增大所述主繞組的3次諧波含量且減小所述主繞組的5次諧波含量和7次諧波含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于: 所述輔助繞組限定出將所述定子鐵芯分為彼此對稱的兩部分的輔助繞組磁極，所述主繞組的一極的多段線圈插入到位于所述輔助繞組磁極一側(cè)的定子槽內(nèi)，所述主繞組的另外一極的多段線圈位于插入到輔助繞組磁極的另一側(cè)的定子槽內(nèi)； 所述主繞組限定出將所述定子鐵芯分為彼此對稱的兩部分且與所述輔助繞組磁極正交的主繞組磁極，所述輔助繞組的一極的多段線圈插入到位于所述主繞組磁極一側(cè)的定子槽內(nèi)，所述輔助繞組的另外一極的多段線圈插入到位于所述主繞組磁極的另一側(cè)的定子槽內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于: 所述主繞組的每一極由m段線圈組成，所述m段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于所述主繞組磁極對稱的兩個定子槽內(nèi)，所述每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從所述m段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)依次為Yml、Ym2、…、Ymm,其中Q/2 > Yml>Ym2 >~> Ymm，其中Q為定子槽數(shù)； 所述輔助繞組的每一極由n段線圈組成，所述n段線圈中的每段線圈的兩側(cè)分別被插入到相對于所述輔助繞組磁極對稱的兩個定子槽內(nèi)，所述每段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從所述n段線圈的最外側(cè)到最里側(cè)依次為Yal、Ya2、…、Yan,其中Q/2>Yal > Ya2 >~> Yan，其中Q為定子槽數(shù)； 所述主繞組的m段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、…、主繞組第m線圈_ ；所述主繞組的m段線圈包含的匝數(shù)從主繞組第一線圈ml至主繞組第m線圈_依次為MUM2,其中 Ml 蘭 M2 蘭…蘭 Mm ; 所述輔助繞組的n段線圈根據(jù)各段線圈所插入的兩個定子槽之間包含的定子齒數(shù)從最外側(cè)到最里側(cè)依次稱為輔助繞組第一線圈al、輔助繞組第二線圈a2、…、輔助繞組第n線圈an ; 所述輔助繞組n段線圈包含的匝數(shù)從輔助繞組第一線圈al至輔助繞組第n線圈an依次為A1、A2、...、An，其中Al蘭A2蘭…蘭An。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于: 定義V為諧波的次數(shù)，其中v=3、5、7，且V=I時代表基波；所述主繞組每一極的每段線圈作用產(chǎn)生的各次諧波的有效匝數(shù)因子分別為Xv1、Xv2、...Xvm，其中
5.按照權(quán)利要求3所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于: 所述定子槽數(shù)為Q個，當(dāng)16 ≤ Q ≤ 20時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-2≤m≤Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的η段線圈的段數(shù)滿足:Q/4_2≤η≤Q/4-1 ； 當(dāng)24≤Q≤28時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:4≤m≤Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的η段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-3≤n≤Q/4-2 ； 當(dāng)32≤Q≤40時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5≤m≤Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的η段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-4≤n≤Q/4-3 ； 當(dāng)44≤Q≤52時，所述主繞組的每一極的m段線圈的段數(shù)滿足:5≤m≤Q/4-1，所述輔助繞組的每一極的η段線圈的段數(shù)滿足:Q/4-5≤η≤Q/4-4。
6.按照權(quán)利要求3所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于: 所述定子槽數(shù)為Q，當(dāng)16 ≤ Q≤ 20槽時，所述主繞組第一線圈ml所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽； 當(dāng)24 ≤ Q≤ 28槽時，所述主繞組第一線圈ml和所述主繞組第二線圈m2所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽； 當(dāng)32 ≤ Q ≤ 40槽時，所述主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2和主繞組第三線圈m3所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽設(shè)置為所述小定子槽； 當(dāng)44 ≤Q≤ 52槽時，所述主繞組第一線圈ml、主繞組第二線圈m2、主繞組第三線圈m3和主繞組第四線圈m4所插入的定子槽為所述大定子槽，其余定子槽為所述小定子槽。
7.按照權(quán)利要求1-6中任一項所述的單相感應(yīng)電動機，其特征在于:所述定子鐵芯的外周部設(shè)有與所述小定子槽對應(yīng)的多個直線切口。
8.—種密封式壓縮機,其特征在于:包括如權(quán)利要求1-7中任一項所述的單相感應(yīng)電動機。
【文檔編號】H02K3/28GK103595163SQ201310577422
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月18日
【發(fā)明者】張尊睦, 王中泉, 于明湖, 陳正勝 申請人:廣東美芝制冷設(shè)備有限公司