[发明专利]三相多速电动机的3T-Y绕组连接

说明书

技术领域

本发明总体涉及一种三相多速电感电动机组件。更具体地，本发明涉及一种包括可选额外绕组线圈组的三相多速电感电动机组件，其中仅仅在所选择速度运行模式期间激励该绕组线圈组以有效改进多个速度运行模式之间的平衡电动机效率。

背景技术

本领域技术人员将理解已知三相电感电动机通常有效并普遍用于多种工业应用中。而且在某些基于运行要求的不同速度下驱动负载的应用中期望可在多个速度下运行的三相电感电动机例如二速电动机。为促进本领域已知的三相电动机的两个运行速度，该三相电动机的电线通常连至合适的控制器，所述控制器可切换连至电源的引线从而改变电动机有效数量的极(从而改变速度)。

传统地，如本领域所通常已知，主绕组线圈组之间的YY-△或者YY-Y绕组连接用于提供具有低速运行模式和高速运行模式的三相电动机。虽然YY-△和YY-Y绕组连接形式在某些方面令人满意，但是两种连接形式均难以平衡低速效率和高速效率，从而产生运行成本缺陷。当试图以非常高的效率驱动轻负载时，这样的在平衡低速模式和高速模式两方面的困难特别有害。

在下面将详细描述和说明的三相两速电动机的常规YY-△绕组连接形式中，如本领域通常已知，提供一对对应于三个电相每相的主线圈组并将主线圈组相互连接。在低速和高速运行模式下都激励所有线圈组。在YY-△绕组连接形式下，高速模式常常太弱，而低速模式常常太强。这样的连接形式因此使得低速运行倾向于在轻负载下非常饱和，造成低速模式下效率通常更低。

在下面将详细描述和说明的三相两速电动机的常规YY-Y绕组连接形式中，如本领域通常已知，提供一对对应于三个电相每相的主线圈组并将主线圈组相互连接。在低速和高速运行模式下都激励所有线圈组。在YY-Y绕组连接形式下，高速模式常常太强，而低速模式常常太弱。这样的连接形式因此使得高速运行倾向于在轻负载下非常饱和，造成高速模式下效率通常更低。

本领域技术人员将理解YY-△和YY-Y绕组连接形式之间速度模式效率的差异需要选择在指定应用中哪个速度模式效率更重要。甚至借助这样的选择，在其中一个速度模式下特别是当试图以非常高的效率驱动轻负载时仍然不期望受到较低效率影响。

发明内容

根据本发明一方面，开发了一种创造性3T-Y绕组连接形式用于三相多速电感电动机。新的3T-Y绕组连接形式包括特殊的绕组分布以改进现有技术连接形式选项的低速效率。另外，新的3T-Y绕组连接形式包括对应每相的每个主绕组线圈组的独特可选额外绕组线圈组以改进现有技术连接形式选项的高速效率。因此，新的3T-Y绕组连接形式以现有技术绕组连接未能实现的方式有效平衡多速效率。

优选仅仅在高速运行期间激励独特的额外绕组线圈组，并且该线圈组用于根据设计要求平衡高速和低速停转转矩(breakdown torque)，并增加高速有效圈数。在一个实施例中，包括新的3T-Y绕组连接形式的三相多速电感电动机获得了低速模式运行期间至少大约84％的效率和高速模式运行期间至少大约88％的效率。实现这些效率改进的同时相对于现有技术连接略微降低了槽满率(slot fill percentage)，并采用大致相同的绕组材料(例如铜线)重量。因此，可在不显著增加生产成本时获得新的3T-Y绕组连接形式的益处。

根据本发明一方面，通过具有2n-极高速模式和4n-极低速模式的三相多速电感电动机进行改进，其中n为大于或者等于1的整数。该电动机包括提供轴向槽并限定容纳转子组件的中心轴向孔的定子芯组件，其中n对对应每相的主绕组线圈组设置在该芯组件的槽中。当电动机处于低速模式下时，激励主线圈组，其中每相内的主线圈组以串联形式相互连接。改进包括对应每个主绕组线圈组的可选额外绕组线圈组。可选的额外绕组线圈组设置在芯组件的槽中。当电动机处于高速模式下时，主线圈组和可选额外线圈组都被激励，其中每相内的主线圈组并联地相互连接而每相内的可选额外线圈组串联地相互连接。

根据本发明另一方面，提供了一种三相多速电感电动机组件。电动机组件包括定子芯组件，对应每相的一对主绕组线圈组，和对应每相的一对可选额外绕组线圈组。该线圈组选择地适合于低速运行和高速运行。低速运行被配置为连至电源的第一组三条电线限定为仅仅激励主线圈组。高速运行被配置为连至电源的第二组三条电线限定为对主线圈组和可选的额外线圈组都激励。