[发明专利]变极型单相感应电动机

说明书

本发明涉及一种变极型(pole-change)单相感应电动机，通过使用开关元件来改变定子绕组的连接绕组。尤其是，涉及用于电冰箱压缩机电机中的变极型单相感应电动机，其包括两个绕组(即主和辅助绕组)，把在两极运行中使用的两极主绕组作为在四极运行期间的四极主绕组使用，并能够进行两极运行和四极运行之间的变极运行。

通常在滑差S下的转速N为：

(1)Ns＝120f/p    (2)N＝Ns(1-s)

其中，Ns＝同步速；p＝极数；f＝电源频率。

参照式(1)和(2)，可以通过改变旋转磁场的同步速Ns或改变滑差S来变化感应电动机速度。

但是，为了控制感应电动机速度，改变同步速Ns的变极方法是在降低生产成本、改变电机速度和不改变电机转矩特性上较好的方法。

图1是一种现有的变极型单相感应电动机。如图1所示，现有的变极型单相感应电动机包括两极主绕组(1a、1b)、两极辅助绕组(2a、2b)、四极主绕组(3a-3d)和四极辅助绕组(4a-4d)，这些绕组被绕制在定子槽中。该现有的变极型单相感应电动机在两极运行期间使用两极主绕组(1a、1b)和两极辅助绕组(2a、2b)；并使用四极主绕组(3a-3d)和四极辅助绕组(4a-4d)。

但是，该现有方法，使用四种绕组(即，两极主绕组、两极辅助绕组、四极主绕组和四极辅助绕组)，只适合于从定子铁心至轭部(Yoke)具有足够长度范围的大尺寸电动机。而小尺寸电动机没有足够的槽面积，而难于绕制四个绕组。

进而，使用四个绕组的该方法因截面积提高而导致的铁芯损耗从而引起了效率变差和电流上升。而绕组绕径(winding diameter)的降低提高了绕组的温度，并且使用四个绕组的方法导致了复杂的工艺过程。

为了解决这些问题，在日本专利公报No.昭59-92751(以“变极型单相感应电动机”为题目，1984年5月29日公开)中描述了另一种方法，以减小定子槽面积和防止铁芯损耗。

如图2A-2B所示，该电动机包括一个两极主绕组、一个四极主绕组和一个辅助绕组，并且在两极和四极运行期间使用同一个辅助绕组，由此而获得两极和四极效果。结果，该电动机大大减小了电流密度并减少了绕组数量。另外，该电动机具有高效率，而能避免温度上升。因而，该电动机相对于使用四个绕组的其它电动机来说具有显著的优点。

参见图2A，在两极运行中使用两极主绕组(1A、1B)和两极辅助绕组(5A、5B)。端子A、B和F被接到电源上，端子D和E短接，端子C开路。

参见图2B，在四极运行中使用四极主绕组(3A-3D)和两极辅助绕组(5A、5B)。端子A、C和E被接到电源上，端子D和F短接，端子B开路。

如上所述那样，在两极运行和四极运行中，都使用两极辅助绕组(5A、5B)作为辅助绕组。这样的电动机在两极运行期间具有足够的效率，但极间距离太短。结果，搭接部分出现，由此而使电机效率变差。另外，由于在该电动机上使用三套绕组，槽的截面积仍然较大，并且工艺过程变得复杂。

本发明的一个目的是提供一种变极型单相感应电动机，通过使用开关元件来改变定子绕组的绕组连接，由此来改变定子的极数。

本发明的另一个目的是提供一种变极型单相感应电动机，在四极运行期间使用供两极运行使用的两极主绕组作为四极主绕组，由此减小槽面积，改善工作效率，并避免效率的下降。

本发明还有一个目的是提供一种变极型单相感应电动机，其包括两套绕组，其可以进行两极和四极的变换。

为了实现这些及其它的目的，该变极型单相感应电动机包括：

一电源单元；

至少一个绕制在定子上的主绕组装置，作为两极和四极运行绕组；

两个辅助绕组，同主绕组相连，在两极运行期间作为起动绕组；

多个抽头装置，形成在主绕组和辅助绕组上，使主绕组用于两极和四极运行；以及

一个开关装置，同抽头装置相连，使抽头装置的连接端子能被选择地连接到电源单元上。

具有两套绕组的变极型单相感应电动机包括：

第一主绕组，由两个绕组组成，在四极运行期间产生四极旋转磁场；

第二主绕组，由位于第一主绕组的两套绕组之间的一个绕组组成，在两极运行期间同第一主绕组相配合产生两极旋转磁场；

两极辅助绕组，由同第一主绕组相交叠地放置的一套绕组组成；以及

开关装置，开关第一主绕组、第二主绕组或两极辅助绕组的相应接点以执行变极运行。