[发明专利]三层绕组电动机定子变极变速法

说明书

本发明是一种三层绕组电动机定子变极变速法，其涉及一种应用于电动机定子的方法，该变极变速法的电动机控制系统包括三层绕组电动机定子、移相元件、控制开关。三层绕组电动机定子中有内线圈、中线圈、外线圈，该三层绕组组成一个共用的工作绕组和两个独立的启动绕组，并且采用集中式绕组，能够提高电动机效率。该变极变速法采用三个控制开关对工作绕组一、工作绕组二、低转速启动绕组、高转速启动绕组进行变极控制，即采用简单的控制线路实现单相异步电动机变极变速。工作绕组采用双功率设计，低转速时小功率输出，高转速时大功率输出，符合节能要求。

技术领域

本发明是一种三层绕组电动机定子变极变速法，其涉及一种应用于电动机定子的方法，特别是涉及一种应用于单相异步电动机，采用三层定子绕组，通过改变三层定子绕组的连接方式实现变极变速的方法。

背景技术

电动机定子绕组线圈分为分布式绕组和集中式绕组两种结构类型。异步电动机多数采用分布式绕组，无刷直流电动机（BLDC）和永磁同步电动机（PMSM）采用集中式绕组。分布式绕组加工工艺复杂，集中式绕组加工工艺简单。集中式绕组的相间绝缘比分布式绕组的相间绝缘强度高。集中式绕组的绕组端部长度比分布式绕组的绕组端部长度短。缩短绕组端部长度能够降低定子绕组铜损、提高电动机效率。

单相异步电动机若采用集中式绕组，能够简化加工工艺、降低成本、降低定子绕组铜损、提高绕组的相间绝缘强度、提高电动机效率。单相异步电动机要求启动绕组与工作绕组在空间上相差九十度电角度，单相异步电动机若采用集中式绕组，无法实现变极变速。

单相异步电动机调速方法主要有变极调速、降压调速、抽头调速三种方法，其中变极调速效率最高。单相异步电动机变极调速有单绕组变极调速和双绕组变极调速两种结构类型。单绕组变极调速就是在定子部件中安装有一套定子绕组，改变各绕组线圈的连接方式实现变极变速。单绕组变极调速适用于倍极调速异步电动机，即两种运行状态的定子磁极数之比是两倍。双绕组变极调速就是在定子部件中安装有两套独立的不同磁极数定子绕组，双绕组变极调速适用于定子磁极数相差较大的变极调速异步电动机。双绕组变极调速的成本较高，不够经济。单绕组变极调速的绕组线圈连接方式复杂，应用范围受到限制。尤其是四极/六极变极变速单相异步电动机，其低转速时电动机磁极数与高转速时电动机磁极数的比值不是整数倍，若采用集中式绕组，现有技术无法实现变极变速。如果采用集中式绕组实现四极/六极变极变速单相异步电动机，则该电动机能够广泛应用于油烟机、电风扇、排气扇、空调的室外风机驱动电动机等家用电器上。

异步电动机的定子铁芯线槽会产生齿谐波，齿谐波磁场产生附加转矩，引起电磁振动和噪音。异步电动机通常采用转子斜槽的办法，使齿谐波磁场在转子导条中感应的电动势被部分抵消，降低齿谐波磁场产生的附加转矩。因此，减小异步电动机定子铁芯线槽的槽口宽度，或者定子铁芯线槽的槽口宽度为零，即该定子铁芯线槽为闭口槽，有利于异步电动机降低齿谐波磁场产生的附加转矩，提高电动机效率。

风机泵类负载的轴功率与转速的三次方成正比，因此应用于风机泵类负载的变极变速电动机采用双功率设计，即低转速时小功率输出，高转速时大功率输出，才能符合节能要求。

发明内容

本发明的目的是克服普通单相异步电动机若采用集中式绕组无法实现变极变速的缺点，以及单绕组变极调速的绕组线圈连接方式复杂的缺点，提供一种采用集中式绕组、有一个共用的工作绕组和两个独立的启动绕组、工作绕组采用双功率设计、能够采用简单的控制线路实现单相异步电动机变极变速的三层绕组电动机定子变极变速法。本发明的实施方案如下：

三层绕组电动机定子变极变速法应用于变极变速单相异步电动机，三层绕组电动机定子变极变速法的电动机控制系统包括三层绕组电动机定子、移相元件、控制开关。移相元件采用电容器。控制开关采用单刀双掷开关，或者，控制开关采用继电器的单刀双掷触点。