[发明专利]电动机和包括电动机的压缩机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机，更具体地，涉及一种实现增强起动转矩性能和提高正常运行效率的同时具有最低损耗和改进效率的电动机。

另外，本发明涉及一种可有效地适用于可变负载的电动机和一种使用该电动机的可变容量压缩机。

背景技术

通常，单相感应电动机包括定子，在该定子上缠绕着主线圈和辅助线圈，在主线圈与辅助线圈之间具有90度的空间间隔。源电压直接施加于主线圈，而且还经由电容器和开关施加于辅助线圈。这是因为即使对主线圈施加电压，主线圈也不能单独地产生起动力。因此，在诸如辅助线圈等起动装置的辅助下，定子产生旋转磁场，以起动转子。

所述起动装置根据其种类而分为分相式、屏蔽线圈式、电容器起动式、推斥起动式等。

作为具有上述起动装置的单相感应电动机的示例，图1和2中示出了电容器起动式单相感应电动机。

图1示出普通单相感应电动机的定子和转子，且图2示出转子和定子线圈的简化电路。

当只有主线圈12缠绕在定子10上时，定子10仅产生交变磁场，并且因此，未实现转子20的起动。因此，必须在定子10上缠绕辅助线圈14，以产生旋转磁场。用该旋转磁场，可以起动转子并使其沿预定方向旋转。即，起动转矩经由该旋转磁场而出现。

在图2的简化电路中，电容器15用于延迟施加于辅助线圈14的电流的相位，以便经由辅助线圈14与主线圈12之间的交互作用而产生起动转矩。一旦起动，则即使未向辅助线圈14施加电力，在假设负载没有变化的情况下，转子20也保持旋转。即，如果转子20在起动之后保持每分钟预定的或更大的转数，则不需要将电力供向辅助线圈14。然而，当负载改变时，需要附加的起动转矩。因此，优选的是总是经由电容器15来向辅助线圈14供应电力。

当然，三相感应电动机即使在仅主线圈缠绕在定子上时也能够产生旋转磁场，且不需要在定子上缠绕上述辅助线圈。也就是说，三相感应电动机不需要单独的起动装置。

上述单相感应电动机的优点是，其不需要类似无刷DC(BLDC)电动机或磁阻电动机的逆变器，并且能够使用单相商业电力来直接启动，从而得到优越的价格竞争力。

现在，将参照图1和2来详细描述上述普通单相感应电动机。

具有空心内部构型的定子10包括多个齿11和主线圈12，所述齿以期望的角间隔沿着其内周向布置成向内径向突出，并且该主线圈缠绕在各个齿11上，以在初级施加电流时具有N极或S极的极性。

在此，在齿11与主线圈12之间插置了绝缘体(未示出)。该绝缘体不仅用于提供齿11与主线圈12之间的电绝缘，而且还有利于容易缠绕主线圈12。

定子10还包括辅助线圈14，该辅助线圈缠绕在定子10上，以具有与主线圈12的期望空间角间隔，且适合于在施加电流时产生旋转磁场。当然，还通过在齿11与辅助线圈14之间插置绝缘体，而将辅助线圈11缠绕在齿11上。主线圈12和辅助线圈14能够合称为“定子线圈”或者简称为“线圈”。

线圈12和14连接到单相电源，且同时相互并联连接。电容器15串联连接到辅助线圈14。此外，虽然未示出，但电容器15可以经由开关可选地连接到电源。

通常，转子20可以是常使用的鼠笼式转子。图1和2示出鼠笼式转子。

通常通过将钢板一个一个地堆放以组成转子芯来制造转子20，并且每个钢板沿着其外周向在距离钢板中心的期望径向位置处以期望的角间隔形成有多个狭槽21。转子20还包括插入到转子芯的各个狭槽21中的棒状导电杆22。棒状导电杆22通常由铜或铝棒制成。

鼠笼式转子的两端均与未示出的端环相连接(见图13和14)，以经由导电杆22实现电连接，且端环通常经由铝压铸形成。具体而言，经由铝压铸将导电杆22和端环彼此形成为整体，并将两个端环分别设置在转子芯的顶部和底部。

同时，转子20在中心处设有轴孔24。将转子20的旋转力传送到外部部件的旋转轴(未示出)被压配合到轴孔24中，使得转子20与旋转轴组成整体的旋转体。

在上述单相感应电动机的运行中，如果向线圈供应电力，则在导电杆22中产生感应电流，促使转子20由于产生感应转矩而旋转。然而，在这种情况下，导电杆22造成损耗、即导电杆损耗。由于导电杆损耗，因此限制了改进预定尺寸的电动机的效率。当需要高效率时，单相感应电动机就存在问题。

导电杆损耗的其他问题包括转子20温度的升高和因温度变化引起的大的损耗变化。特别地，温度越高，导电杆损耗越大。因此，高温下电动机效率的改进受到限制。