專利名稱：具有4/6極共用繞組和附加4級(jí)繞組的psc電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型一般涉及固定分相的電容器式(PSC)電動(dòng)機(jī)，特別涉及一種可逆的4極/6極電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者中具有一個(gè)共用繞組，并且只在4極結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)附加繞組。
背景技術(shù)：
作為一種單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，PSC電動(dòng)機(jī)具有各種多元結(jié)構(gòu)和各種極結(jié)構(gòu)。例如，PSC電動(dòng)機(jī)經(jīng)常用來驅(qū)動(dòng)洗衣機(jī)。尤其是，4極PSC電動(dòng)機(jī)已被用于垂直軸波輪式洗衣機(jī)中。“然而，這類波輪式洗衣機(jī)沒有一種較低速度用于柔和洗滌循環(huán)，為了提供一種能在較低的速度下運(yùn)轉(zhuǎn)，用于柔和洗滌循環(huán)的可變速電動(dòng)機(jī)，某些構(gòu)造采用了無刷永磁電動(dòng)機(jī)、開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)、或者三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)與電子控制器結(jié)合來代替PSC電動(dòng)機(jī)”。但是，這些構(gòu)造的造價(jià)昂貴。
對(duì)這個(gè)問題的一個(gè)解決方案在美國專利5,825,111“用于具有對(duì)稱分布的磁動(dòng)勢的單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)4/6極共用繞組連接”中已作了介紹(該專利由本申請(qǐng)的實(shí)用新型人實(shí)用新型并轉(zhuǎn)給同一受讓人)，該專利的整個(gè)公開內(nèi)容被結(jié)合到本申請(qǐng)中作為參考。在該專利中，介紹了一種4/6極PSC電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)提供4極和6極結(jié)構(gòu)完全共享的繞組和對(duì)稱分布的磁動(dòng)勢(MMF)。然而，這種電動(dòng)機(jī)在4極結(jié)構(gòu)中具有一氣隙磁通密度，該氣隙磁通密度比6極結(jié)構(gòu)中的氣隙磁通密度高大約18％。此外，4極正向和反向結(jié)構(gòu)具有不同的失步轉(zhuǎn)矩(BDT)，因?yàn)榕c在通電朝正向運(yùn)轉(zhuǎn)的主繞組中電阻相比，在通電朝反向運(yùn)轉(zhuǎn)的主繞組中電阻較高。
隨著對(duì)具有較低成本和較高性能的波輪式洗衣機(jī)的日益增加的需求，需要有這樣一種PSC電動(dòng)機(jī)，它可以在較高速度下運(yùn)轉(zhuǎn)以便驅(qū)動(dòng)常規(guī)的洗滌循環(huán)，并且它也可以在較低速度下運(yùn)轉(zhuǎn)以便驅(qū)動(dòng)一柔和的洗滌循環(huán)。尤其是，需要有一種可逆的雙速PSC電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具有一高速結(jié)構(gòu)和一低速結(jié)構(gòu)，其中雙速度結(jié)構(gòu)的氣隙磁通密度可以以基本上相互無關(guān)的方式改變。還需要一種產(chǎn)生磁動(dòng)勢的可逆雙速PSC電動(dòng)機(jī)，上述磁動(dòng)勢在兩種速度中繞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙對(duì)稱分布。
發(fā)明概述為了提供在兩種速度中獨(dú)立可調(diào)的氣隙磁通密度，本實(shí)用新型應(yīng)用一種新的繞組結(jié)構(gòu)。在這種新結(jié)構(gòu)中，4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)附加的繞阻，該附加繞阻在6極結(jié)構(gòu)中不通電。利用這種結(jié)構(gòu)，4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)都得到很好的性能。附加繞組對(duì)6極結(jié)構(gòu)中的運(yùn)轉(zhuǎn)沒有影響并減少了用于4極結(jié)構(gòu)中運(yùn)轉(zhuǎn)的飽和度，因此，在4極結(jié)構(gòu)中的正向運(yùn)轉(zhuǎn)具有所希望的飽和度而與6極結(jié)構(gòu)無關(guān)。在美國專利5,825,111所介紹的電動(dòng)機(jī)中，4極結(jié)構(gòu)中的反向運(yùn)轉(zhuǎn)具有基本上比4極結(jié)構(gòu)中的正向運(yùn)轉(zhuǎn)低的飽和及BDT，因?yàn)樵谥骼@組中線徑較小和電阻較高。在本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)中，在4極結(jié)構(gòu)中反向運(yùn)轉(zhuǎn)期間，BDT顯著增加，因?yàn)樵谳o助繞組中增加了匝數(shù)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種4極/6極PSC電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者中具有共用的主繞組，并且只有在4極結(jié)構(gòu)中具有一個(gè)附加繞組；提供一種能在兩個(gè)不同速度下具有有效運(yùn)轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)；和提供一種能在沒有顯著重新加工或重新設(shè)計(jì)情況下能夠制造的電動(dòng)機(jī)。
在一種形式上，本實(shí)用新型是一種4/6極PSC電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)具有主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)，并具有在4極結(jié)構(gòu)中通電和在6極結(jié)構(gòu)中通電用于主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)的共用繞組。附加繞組只在4極結(jié)構(gòu)中通電。結(jié)果，通過改變附加繞組的結(jié)構(gòu)，可以改變4極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)而基本上與6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)無關(guān)。
在另一種形式中，本實(shí)用新型是一種電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)包括一個(gè)定子鐵芯，一個(gè)與定子鐵芯成旋轉(zhuǎn)關(guān)系安裝的轉(zhuǎn)子，多個(gè)纏繞在定子鐵芯上的繞組組分，和一個(gè)纏繞在定子鐵芯上的附加繞組組分。各繞組組分被成形為選擇性通電，以便在4N極結(jié)構(gòu)(N是等于或大于1的整數(shù))中使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中多個(gè)繞組組分和附加繞組組分被通電。在6N極結(jié)構(gòu)中各繞組組分成形為選擇性通電，以便使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，其中，只有多個(gè)繞組組分通電，附加繞組組分在6N極結(jié)構(gòu)中不通電，并且附加繞組組分只在4N極結(jié)構(gòu)中通電。
在另外一種形式中，本實(shí)用新型是一種電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括一對(duì)用于連接到外部電源上的線路接線端；一個(gè)定子鐵芯；一個(gè)第一繞組線圈組，該第一繞組線圈組包括四個(gè)與鐵芯成磁耦合關(guān)系設(shè)置的線圈組；一個(gè)第二繞組線圈組，該第二繞組線圈組包括四個(gè)與鐵芯成磁耦合關(guān)系設(shè)置的線圈組；一個(gè)第三繞組線圈組，該第三繞組線圈組包括四個(gè)與鐵芯成磁耦合關(guān)系設(shè)置的線圈組；一個(gè)附加繞組線圈，該附加繞組線圈包括與鐵芯成磁耦合關(guān)系設(shè)置的附加線圈組；及一個(gè)開關(guān)組件。開關(guān)組件可操作地與第一，第二，和第三繞組線圈組及附加繞組線圈連接，以便改變選定的線圈組中的電流流動(dòng)方向，以提供朝一個(gè)方向的4極結(jié)構(gòu)和朝另一個(gè)方向的6極結(jié)構(gòu)，在上述4極結(jié)構(gòu)中附加繞組線圈通電，而在上述6級(jí)結(jié)構(gòu)中附加繞組線圈不通電。
本實(shí)用新型的其它目的和特點(diǎn)一部分是顯而易見的，一部分將在下面指出。


圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例示意電路圖，圖中示出了共用繞組和附加繞組及它們?cè)?級(jí)(4P)結(jié)構(gòu)和6級(jí)(6P)結(jié)構(gòu)中的相互連接。
圖2是圖1電動(dòng)機(jī)的示意電路圖，圖中示出了在4級(jí)(4P)結(jié)構(gòu)中共用繞組和附加繞組的相互連接。
圖3A是圖1電動(dòng)機(jī)的示意電路圖，圖中示出了在6級(jí)(6P)結(jié)構(gòu)共用繞組和開路附加繞組的相互連接，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不變時(shí)，6極結(jié)構(gòu)朝與4極結(jié)構(gòu)相反的方向旋轉(zhuǎn)。
圖3B是圖1電動(dòng)機(jī)的示意電路圖，圖中示出了在6級(jí)(6P)結(jié)構(gòu)中共用繞組和開路附加繞組的相互連接，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不變時(shí)，6極結(jié)構(gòu)朝與4極結(jié)構(gòu)相同的方向旋轉(zhuǎn)。
圖4A是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的繞組分布示意圖，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不變時(shí)，4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)朝相反方向旋轉(zhuǎn)。圖4A相應(yīng)于圖3A的示意圖。
圖4B是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的繞組分布示意圖，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不變時(shí)，4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)朝相同方向旋轉(zhuǎn)。圖4B相當(dāng)于圖3B的示意圖。圖4B相應(yīng)于圖3B的示意圖。
圖5示出了根據(jù)本實(shí)用新型的具有若干極的電動(dòng)機(jī)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例沿著水平X軸的磁動(dòng)勢和沿著垂直Y軸的磁動(dòng)勢(MMF)曲線圖，實(shí)線表示主繞組的MMF，虛線表示輔助繞組的MMF。
在各附圖中，相應(yīng)的標(biāo)號(hào)表示相應(yīng)的部件。
優(yōu)選實(shí)施例詳細(xì)說明參見圖1，圖1示出了根據(jù)本實(shí)用新型的4極/6極固定分相的電容器式單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)100的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的電路示意圖。尤其是，圖1示出了一個(gè)第一繞組線圈組110，該第一繞組線圈組110被設(shè)置成與一個(gè)鐵芯(未示出)成磁耦合關(guān)系。該第一繞組線圈組110包括四個(gè)線圈組，如圖所示。圖1還示出了一個(gè)第二繞組線圈組120，該第二繞組線圈組120被設(shè)置成與鐵芯(未示出)成磁耦合關(guān)系，并且也包括四個(gè)如圖所示的線圈組。圖1還示出了一個(gè)第三繞組線圈組130，該第三繞組線圈組130被設(shè)置成與鐵芯(未示出)成磁耦合關(guān)系，并且包括四個(gè)如圖所示的線圈組。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，圖1還示出了一個(gè)附加的繞組線圈140，該繞組線圈140被設(shè)置成與鐵芯成磁耦合關(guān)系。
圖1的電動(dòng)機(jī)還包括一個(gè)開關(guān)組件。為方便起見，在圖1的示意圖中示出了開關(guān)組件的各種不同開關(guān)。然而，應(yīng)該設(shè)想各種開關(guān)可以是一種集成組件的一部分。在任何情況下，應(yīng)當(dāng)注意，開關(guān)數(shù)與其它4/6極電動(dòng)機(jī)如美國專利5,825,111中所公開的電動(dòng)機(jī)開關(guān)數(shù)相同。尤其是，開關(guān)112與第一繞組線圈組110相關(guān)，以便控制它在4極(4P)結(jié)構(gòu)和6極(6P)結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)。開關(guān)112包括接線端T3，T1，和T10，這些接線端如圖所示連接到電動(dòng)機(jī)組件上。與第二線圈繞組組120相關(guān)的開關(guān)122控制它在4P和6P結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)。開關(guān)122包括接線端T4，T5，和T11，這些接線端如圖所示連接到電動(dòng)機(jī)組件上。多個(gè)開關(guān)132，134和136與第三繞組線圈組130相關(guān)，以便控制它在4P和6P結(jié)構(gòu)中的結(jié)構(gòu)。開關(guān)132具有接線端T8和T10，如圖所示，它們與電動(dòng)機(jī)組件連接。開關(guān)134具有接線端T7，T10和T9，這些接線端如圖所示連接到電動(dòng)機(jī)組件上，及開關(guān)136具有接線端T5，T9，和T7，這些接線端如圖所示連接到電動(dòng)機(jī)組件上。有選擇地設(shè)置各開關(guān)，以改變選定的線圈組繞組中的電流流動(dòng)方向，從而在一種連接中提供一個(gè)4極結(jié)構(gòu)，在該4極結(jié)構(gòu)中附加的繞組線圈140通電。此外，有選擇地設(shè)置各開關(guān)，以改變選定的線圈組中的電流流動(dòng)方向，從而在另一種連接中提供一個(gè)6極結(jié)構(gòu)，在該6極結(jié)構(gòu)中附加繞組線圈140不通電。具體地說，開關(guān)142在4極結(jié)構(gòu)中閉合，而在6極結(jié)構(gòu)中打開，因此，附加繞組線圈140在4極結(jié)構(gòu)中閉路和在6極結(jié)構(gòu)中開路。
圖1示出了一個(gè)開關(guān)150，用于選擇圖1中電動(dòng)機(jī)的正向和反向運(yùn)轉(zhuǎn)。開關(guān)150的一個(gè)接線端如圖所示連接到電動(dòng)機(jī)組件的T1上。圖1還示出了一對(duì)用于連接到外部電源上的線路接線端160，170。這樣，圖1示出了4/6極PSC電動(dòng)機(jī)100，當(dāng)各開關(guān)處于4極結(jié)構(gòu)中時(shí)，PSC電動(dòng)機(jī)100具有在4極結(jié)構(gòu)中通電的繞組，其中附加的繞組線圈140通電。此外，圖1示出了當(dāng)各開關(guān)處于6極結(jié)構(gòu)中時(shí)，電動(dòng)機(jī)100具有在6極結(jié)構(gòu)中的繞組，在該6極結(jié)構(gòu)中附加的繞組線圈160不通電。
參見圖2，圖2是圖1電動(dòng)機(jī)電路的示意圖，其中示出了線圈組在4級(jí)結(jié)構(gòu)中的相互連接。在這個(gè)4極結(jié)構(gòu)中，繞組線圈組110，120和130每個(gè)都包括多個(gè)并聯(lián)連接的線圈組。此外，附加繞組線圈140是多個(gè)線圈組，它們連接在第一繞組線圈組110和第二繞組線圈組120之間。
下面參見圖3A，圖3A示出了6極結(jié)構(gòu)，其中第一繞組線圈組110具有串聯(lián)連接的線圈組，且第二繞組線圈組120具有串聯(lián)連接的線圈組。第三繞組線圈組130被構(gòu)造成兩個(gè)并聯(lián)的線圈組，而附加繞組線圈140是開路的。圖3A相應(yīng)于圖4A中所示的繞組結(jié)構(gòu)。當(dāng)用于圖4A的繞組結(jié)構(gòu)來驅(qū)動(dòng)垂直軸波輪洗衣機(jī)時(shí)，通過改變開關(guān)150的位置，4極結(jié)構(gòu)是可逆的。6極結(jié)構(gòu)也是通過改變開關(guān)150的位置以可逆的方式使用。在圖4A的繞組結(jié)構(gòu)中，6極結(jié)構(gòu)以與4極結(jié)構(gòu)相反的方向旋轉(zhuǎn)，因此必需改變開關(guān)150的位置，以便在4極和6極二者中電動(dòng)機(jī)朝相同的方向旋轉(zhuǎn)。尤其是，比較圖2和圖3A，開關(guān)150在如圖2所示的4極結(jié)構(gòu)中必需處于“向上”位置用于正向旋轉(zhuǎn)，而開關(guān)150在如圖3A所示的6極結(jié)構(gòu)中必需處于“向下”位置用于正向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)在4極結(jié)構(gòu)中朝一個(gè)方向(比如正向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第一繞組線圈組110，第二繞組線圈組120，和附加繞組線圈140，而輔助繞組包括第三繞組線圈組130。當(dāng)在4極結(jié)構(gòu)中朝另一個(gè)方向(比如反向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第三繞組線圈組130，而輔助繞組包括第一繞組線圈組110，第二繞組線圈組120和附加繞組線圈140。當(dāng)在6極結(jié)構(gòu)中朝同一方向(比如正向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組第一繞組線圈組110和第三繞組線圈組130的右邊，而輔助繞組包括第二繞組線圈組120和第三繞組線圈組130的左邊。當(dāng)在6極結(jié)構(gòu)中朝另一個(gè)方向(比如反向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第二繞組線圈組120和第三繞組線圈組130的左邊，而輔助繞組包括第一繞組線圈組110和第三繞組線圈組130的右邊。
此處所示和描述的根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)100提供一些優(yōu)點(diǎn)。在沒有附加繞組線圈140的情況下，4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)與6極結(jié)構(gòu)中的有效匝數(shù)不同。當(dāng)設(shè)計(jì)6p繞組使其具有合格的氣隙磁通密度時(shí)，4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)與6極結(jié)構(gòu)有效匝數(shù)之比約為1.5/1.18。因此，在沒有附加繞組線圈140的情況下，4極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通密度比6極結(jié)構(gòu)氣隙磁通密度高18％，并且定子鐵芯，尤其是在定軛鐵區(qū)中可以變得飽和。在具有本實(shí)用新型的附加繞組線圈140情況下，對(duì)4極正向運(yùn)轉(zhuǎn)來說，線圈140與主繞組串聯(lián)，因而增加了主繞組的有效匝數(shù)。尤其是，線圈140可以被構(gòu)造成使有效匝數(shù)增加18％。結(jié)果，電動(dòng)機(jī)100的4極結(jié)構(gòu)將具有相同的氣隙磁通密度。換句話說，在具有附加繞組線圈140情況下，如果4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)是6極結(jié)構(gòu)有效匝數(shù)的1.5倍，則4極和6極結(jié)構(gòu)將具有相同的氣隙磁通密度量級(jí)。通過調(diào)節(jié)或改變附加繞組線圈140的匝數(shù)，電動(dòng)機(jī)100的4極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通密度可以是任何所希望的值。6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通密度與附加繞組線圈140無關(guān)，該附加繞組線圈140在6極結(jié)構(gòu)中開路。
總之，本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)100在4極結(jié)構(gòu)中具有一氣隙磁通，該氣隙磁通與6極結(jié)構(gòu)中的氣隙磁通量級(jí)無關(guān)。這是由于4極結(jié)構(gòu)中的氣隙磁通量級(jí)可以通過改變附加繞組線圈140的匝數(shù)進(jìn)行改變，而不影響6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)，因?yàn)榫€圈140在6極結(jié)構(gòu)中不通電。結(jié)果，可以使4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)基本上相同。
這與現(xiàn)有技術(shù)4/6極電動(dòng)機(jī)，如美國專利5,825,111中所示的電動(dòng)機(jī)相反，在現(xiàn)有技術(shù)的4/6極電動(dòng)機(jī)中，4極和6極結(jié)構(gòu)中的氣隙磁通密度量級(jí)是通過一個(gè)固定比例結(jié)合在一起。在這個(gè)按照美國專利5,825,111的以前設(shè)計(jì)中(沒有附加繞組線圈140)，6極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)由4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)確定。因此，如果選定4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)以便提供一個(gè)優(yōu)選的氣隙磁通密度，則6極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)將會(huì)太多，而結(jié)果，6極結(jié)構(gòu)的磁通密度將低于或小于優(yōu)選的磁通密度。另一方面，如果選定6極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)用于一優(yōu)選的密度量級(jí)，則4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)將少于優(yōu)選的有效匝數(shù)，而結(jié)果，4極結(jié)構(gòu)的磁通密度將高于優(yōu)選的磁通密度。通過將一附加繞組線圈140加到根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)100上，則無論是4極結(jié)構(gòu)還是6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通密度都可以按照電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，通過選擇6極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)和附加繞組線圈140的有效匝數(shù)所需要，根據(jù)需要獨(dú)立選擇。
在有附加繞組線圈140情況下，在反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，失步轉(zhuǎn)矩通過線圈140提供的附加匝數(shù)而增加。結(jié)果，在4極結(jié)構(gòu)中正向和反向的失步轉(zhuǎn)矩變得幾乎相同。另外，當(dāng)兩個(gè)方向上的電動(dòng)機(jī)溫度上升時(shí)，它變得幾乎相同并保持在一個(gè)優(yōu)選范圍內(nèi)。
附加繞組線圈140對(duì)6極結(jié)構(gòu)中電動(dòng)機(jī)100的運(yùn)轉(zhuǎn)沒有真正的實(shí)際影響，但減少了4極正向結(jié)構(gòu)的飽和度，因此在4極正向結(jié)構(gòu)中的運(yùn)轉(zhuǎn)具有所希望的飽和度，該飽和度與6極結(jié)構(gòu)中的運(yùn)轉(zhuǎn)無關(guān)。4極結(jié)構(gòu)中的反向運(yùn)轉(zhuǎn)導(dǎo)致比正向運(yùn)轉(zhuǎn)顯著更低的飽和，因?yàn)橹骼@組，在這種情況下是繞組130，具有比輔助繞組，即繞組110，120，和140更小的截面積和更高的電阻。相反，在美國專利5,825,111的電動(dòng)機(jī)中，主繞組(繞組130)的較小截面積產(chǎn)生較高的電流密度。然而，在本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)100中，由于在存附加繞組線圈140，所以對(duì)相同的負(fù)載扭矩，第三繞組線圈組130中的電流密度顯著減小而在輔助繞組中的電流密度增加。
下面參見圖3B，圖3B示出了6極結(jié)構(gòu)，其中各繞組線圈組具有與圖3A相同的配置。尤其是，第一繞組線圈組110具有串聯(lián)連接的線圈組，及第二繞組線圈組120具有串聯(lián)連接的線圈組。第三繞組線圈組130被構(gòu)造成兩個(gè)并聯(lián)的線圈組，而附加繞組線圈140開路。圖3B相應(yīng)于圖4B所示的繞組結(jié)構(gòu)。當(dāng)用于圖4B的繞組結(jié)構(gòu)中以驅(qū)動(dòng)垂直軸波輪洗衣機(jī)時(shí)，4極結(jié)構(gòu)通過改變開關(guān)150的位置是可逆的。6極結(jié)構(gòu)也是通過改變開關(guān)150的位置以可逆的方式使用。在圖4B的繞組結(jié)構(gòu)中，6極結(jié)構(gòu)以與4極結(jié)構(gòu)相同的方向旋轉(zhuǎn)，因此開關(guān)150的位置不改變，以便在4極和6極結(jié)構(gòu)中使電動(dòng)機(jī)朝相同方向旋轉(zhuǎn)。尤其是，比較圖2和圖3B，在如圖2所示的4極結(jié)構(gòu)中，開關(guān)150必需處于“向上”位置用于正向旋轉(zhuǎn)，而在如圖3B所示的6極結(jié)構(gòu)中，開關(guān)150必需處于“向上”位置用于正向旋轉(zhuǎn)。因此，圖3A和圖4A所示的結(jié)構(gòu)與圖3B和圖4B所示的結(jié)構(gòu)之間的差別是圖3A和圖4A的結(jié)構(gòu)要求開關(guān)150的位置改變，以便在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)中朝相同方向旋轉(zhuǎn)，而圖3B和圖4B的結(jié)構(gòu)要求開關(guān)150的位置保持相同，以便在4極和6極結(jié)構(gòu)中朝相同方向旋轉(zhuǎn)。正如圖3A的配置情況那樣，當(dāng)在4極結(jié)構(gòu)中朝一個(gè)方向(比如正向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第一繞組線圈組110，第二繞組線圈組120和附加繞組線圈140，而輔助繞組包括第三繞組線圈組130。如圖3A的配置情況，當(dāng)在4極結(jié)構(gòu)中朝另一個(gè)方向(比如反向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第三繞組線圈組130，而輔助繞組包括第一繞組線圈組110，第二繞組線圈組120和附加繞組線圈140。當(dāng)在6極結(jié)構(gòu)中朝同樣一個(gè)方向(比如正向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第一繞組線圈組110和第三繞組線圈組130的右邊，而輔助繞組包括第二繞組線圈組120和第三繞組線圈組130的左邊。當(dāng)在6極結(jié)構(gòu)中朝另一個(gè)方向(比如反向)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主繞組包括第二繞組線圈組120和第三繞組線圈組130的左邊，而輔助繞組包括第一繞組線圈組110和第三繞組線圈組130的右邊。
圖4A是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的繞組分布示意圖，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不改變時(shí)，4極和6極結(jié)構(gòu)朝相反方向旋轉(zhuǎn)。圖4A相應(yīng)于圖3A的示意圖。繞組組140A，140B，140C和140D構(gòu)成根據(jù)本實(shí)用新型的附加繞組線圈140。
圖4B是根據(jù)本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的繞組分布示意圖，其中當(dāng)開關(guān)150的位置不改變時(shí)，4極和6極結(jié)構(gòu)朝相同方向旋轉(zhuǎn)。圖4B相應(yīng)于圖3B的示意圖。正如圖4A的情況，繞組組140A，140B，140C和140D構(gòu)成根據(jù)本實(shí)用新型的附加繞組線圈140。
將圖3B和圖4B的繞組結(jié)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)波輪洗衣機(jī)(或其它雙速應(yīng)用)的電動(dòng)機(jī)時(shí)，提供兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)。大多數(shù)波輪洗衣機(jī)只能有一個(gè)方向供旋轉(zhuǎn)。由于4極和6極結(jié)構(gòu)在不改變開關(guān)150位置情況下朝相同方向旋轉(zhuǎn)，所以電動(dòng)機(jī)可以在不改變開關(guān)150位置情況下用來操縱低速旋轉(zhuǎn)模式和高速旋轉(zhuǎn)模式。這可以使機(jī)器控制更簡單。例如，電動(dòng)機(jī)除了操縱洗滌模式(6極正向和反向運(yùn)轉(zhuǎn))之外，可以用來操縱低速旋轉(zhuǎn)模式(6極正向運(yùn)轉(zhuǎn))和高速旋轉(zhuǎn)模式(4極正向運(yùn)轉(zhuǎn))。此外，可以用一個(gè)繼電器來在4極運(yùn)轉(zhuǎn)和6極運(yùn)轉(zhuǎn)之間轉(zhuǎn)換。尤其是，繼電器操縱開關(guān)112，122，132，134，136和142。當(dāng)繼電器控制線圈釋放功率，使繼電器將位置從4極結(jié)構(gòu)改變到6極結(jié)構(gòu)或者相反時(shí)，電動(dòng)機(jī)也不會(huì)逆轉(zhuǎn)它的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。相反，在圖3A和圖4A的繞組結(jié)構(gòu)中，如果使用繼電器在4極運(yùn)轉(zhuǎn)和6極運(yùn)轉(zhuǎn)之間轉(zhuǎn)換，當(dāng)使繼電器控制線圈釋放功率，電動(dòng)機(jī)將逆轉(zhuǎn)它的旋轉(zhuǎn)方向。突然逆轉(zhuǎn)會(huì)損壞電動(dòng)機(jī)軸。
圖5是示出根據(jù)本實(shí)用新型的具有若干極的電動(dòng)機(jī)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例沿水平X軸的磁動(dòng)勢和沿垂直Y軸的磁動(dòng)勢曲線圖。在圖5中，實(shí)線表示主繞組的MMF，而虛線表示用于正向運(yùn)轉(zhuǎn)的輔助繞組的MMF。圖5示出本實(shí)用新型的一個(gè)特點(diǎn)，即在4極和6極兩個(gè)結(jié)構(gòu)中，所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢對(duì)稱地繞電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的一個(gè)氣隙對(duì)稱分布。在圖5中，main 1表示由繞組110和120所產(chǎn)生的MMF，而main 2表示由附加繞組140所產(chǎn)生的MMF。
還可以設(shè)想，本實(shí)用新型可應(yīng)用于4/6極電動(dòng)機(jī)之外的電動(dòng)機(jī)。例如，本實(shí)用新型的電動(dòng)機(jī)100可以是一個(gè)定子鐵芯和一個(gè)與之成旋轉(zhuǎn)關(guān)系安裝的轉(zhuǎn)子。包括一個(gè)附加的繞組組分的多個(gè)繞組組分(110，120，130)都纏繞在定子鐵芯上。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，各繞組組分被構(gòu)造成選擇性通電，以便操縱4N結(jié)構(gòu)中的電動(dòng)機(jī)，此處N是等于或大于1的整數(shù)。在4N極結(jié)構(gòu)中，多個(gè)繞組組分和附加繞組組分通電。此外，在6N結(jié)構(gòu)中，各繞組組分被構(gòu)造成選擇性通電以便操縱電動(dòng)機(jī)，在該6N結(jié)構(gòu)中只有各繞組組分通電。結(jié)果，在6N極結(jié)構(gòu)中，附加繞組組分不通電，并且附加繞組組分只在4N極結(jié)構(gòu)中通電。圖1-5涉及一種這種電動(dòng)機(jī)的一個(gè)特例，其中N＝1。然而，N可以是任何整數(shù)。例如，對(duì)于8/12極電動(dòng)機(jī)來說，N可以等于2。
在介紹本實(shí)用新型的各元件或本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，冠詞“a”，“an”，“the”和“上述”意思是指一個(gè)或一個(gè)以上元件。術(shù)語“包括”，“包含”和“具有”是指包括在內(nèi)并且意思是指可以有所列元件之外的附加元件。
根據(jù)上述情況，可以看出，本實(shí)用新型的幾個(gè)目的都達(dá)到了并得到另一些有利的結(jié)果。
由于在不脫離本實(shí)用新型范圍的情況下可以在上述結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品和方法中進(jìn)行各種改變，所以上述說明中所包含的和附圖中示出的所有東西都應(yīng)理解為示例性的，且沒有限制的意思。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)定子鐵芯；一個(gè)轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子安裝成與定子鐵芯成旋轉(zhuǎn)關(guān)系；多個(gè)繞組組分，這些繞組組分纏繞在定子鐵芯上；一個(gè)附加的繞組組分，該附加的繞組組分纏繞在定子鐵芯上；其中在4N極結(jié)構(gòu)中，繞組組分被構(gòu)造成選擇性通電，以便操縱電動(dòng)機(jī)，此處N是等于或大于1的整數(shù)，其中所述多個(gè)繞組組分和附加繞組組分通電；及其中在6N結(jié)構(gòu)中，繞組組分被構(gòu)造成選擇性通電以便操縱電動(dòng)機(jī)，其中只有繞組組分通電，而附加繞組組分在6N極結(jié)構(gòu)中不通電，及附加繞組組分只在4N極結(jié)構(gòu)中通電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中所述多個(gè)繞組組分包括一個(gè)第一繞組組分，一個(gè)第二繞組組分及一個(gè)第三繞組組分及其中所述4N極結(jié)構(gòu)是可逆的；其中當(dāng)朝一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述4N極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第一，第二和附加繞組組分，而所述輔助繞組包括所述第三繞組組分；及其中當(dāng)朝另一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，4N極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第三繞組組分，而所述輔助繞組包括所述第一，第二和附加繞組組分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中所述附加繞組組分具有這樣的結(jié)構(gòu)，即4N極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)基本上是6N極結(jié)構(gòu)有效匝數(shù)的1.5倍，因而4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)二者的氣隙磁通密度量級(jí)基本上相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的電動(dòng)機(jī)，其中所述多個(gè)繞組組分和附加繞組組分被構(gòu)造成當(dāng)在所述4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)中通電時(shí)，產(chǎn)生磁動(dòng)勢，該磁動(dòng)勢基本上繞電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙對(duì)稱分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的電動(dòng)機(jī)，其中N＝1和其中所述多個(gè)繞組組分包括一個(gè)第一繞組組分，一個(gè)第二繞組組分及一個(gè)第三繞組組分及其中4極結(jié)構(gòu)是可逆的；其中當(dāng)朝一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第一，第二和附加繞組組分，而所述輔助繞組包括所述第三繞組組分；及其中當(dāng)朝另一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第三繞組組分，而所述輔助繞組包括所述第一，第二和附加繞組組分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中所述多個(gè)繞組組分和附加繞組組分被構(gòu)造成當(dāng)在4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)二者中通電時(shí)產(chǎn)生磁動(dòng)勢，該磁動(dòng)勢繞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙對(duì)稱分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，首先包括一個(gè)開關(guān)，該開關(guān)與繞組連接并具有一個(gè)第一位置和一個(gè)第二置位，其中當(dāng)開關(guān)處于第一位置時(shí)，繞組被構(gòu)造成在4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)二者中通電時(shí)，使電動(dòng)機(jī)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，和其中當(dāng)開關(guān)處于第二位置時(shí)，繞組被構(gòu)造成當(dāng)在4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)中通電時(shí)，使電動(dòng)機(jī)朝另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的電動(dòng)機(jī)，還包括一個(gè)繼電器開關(guān)，該繼電器開關(guān)與繞組連接，用于在4N極結(jié)構(gòu)和6N極結(jié)構(gòu)中選擇性地使電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中N＝1并且其中所述多個(gè)繞組組分包括第一繞組線圈組，被設(shè)置成與上述鐵芯成磁耦合關(guān)系，上述第一繞組線圈組包括四個(gè)線圈組；第二繞組線圈組，被設(shè)置成與上述鐵芯成磁耦合關(guān)系，上述第二繞組線圈組包括四個(gè)線圈組；第三繞組線圈組，被設(shè)置成與上述鐵芯成磁耦合關(guān)系，上述第二繞組線圈組包括四個(gè)線圈組；其中附加繞組組分包括附加繞組線圈，被設(shè)置成與上述鐵芯成磁耦合關(guān)系，上述附加繞組線圈包括若干附加線圈組；還包括開關(guān)組件，該開關(guān)組件與上述第一、第二和第三繞組線圈組連接并與上述附加繞組線圈連接，以便在上述各線圈組中所選的組中改變電流流動(dòng)方向，以在一種連接中提供一種4極結(jié)構(gòu)，其中附加繞組線圈通電，和在另一種連接中提供一種6極結(jié)構(gòu)，其中附加繞組線圈不通電。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的電動(dòng)機(jī)，其中所述的4極結(jié)構(gòu)是可逆的，其中當(dāng)朝一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第一繞組線圈組，第二繞組線圈組和附加繞組線圈，而所述輔助繞組包括所述第三繞組線圈組；和其中當(dāng)朝另一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第三繞組線圈組，而所述輔助繞組包括所述第一繞組線圈組，第二繞組線圈組和附加繞組線圈組。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的電動(dòng)機(jī)，其中所述附加繞組具有這樣一種結(jié)構(gòu)，即4極結(jié)構(gòu)的有效匝數(shù)基本上是6極結(jié)構(gòu)有效匝數(shù)的1.5倍，因而4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者的氣隙磁通密度量級(jí)基本上相同。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電動(dòng)機(jī)，其中所述第一、第二和第三繞組線圈組及附加繞組線圈組被構(gòu)造成當(dāng)4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者通電時(shí)，產(chǎn)生磁動(dòng)勢，該磁動(dòng)勢繞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙對(duì)稱分布。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的電動(dòng)機(jī)，其中所述4極結(jié)構(gòu)是可逆的，其中當(dāng)朝一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第一繞組線圈組，第二繞組線圈組和附加繞組線圈，而所述輔助繞組包括所述第三繞組線圈組；和其中當(dāng)朝另一個(gè)方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，所述4極結(jié)構(gòu)具有一個(gè)主繞組和一個(gè)輔助繞組，所述主繞組包括所述第三繞組線圈組，而所述輔助繞組包括所述第一繞組線圈組，第二繞組線圈組和附加繞組線圈組。
14.根據(jù)權(quán)利要求9的電動(dòng)機(jī)，其中所述第一、第二和第三繞組線圈組及附加繞組線圈組被構(gòu)造成當(dāng)4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者通電時(shí)，產(chǎn)生磁動(dòng)勢，該磁動(dòng)勢繞電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子和定子之間的氣隙對(duì)稱分布。
15.根據(jù)權(quán)利要求9的電動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)開關(guān)，該開關(guān)與繞組連接并具有一個(gè)第一位置和一個(gè)第二位置，其中當(dāng)開關(guān)處于第一位置時(shí)，繞組被構(gòu)造成在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)二者中通電時(shí)，使電動(dòng)機(jī)朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，和其中當(dāng)開關(guān)處于第二位置時(shí)，繞組被構(gòu)造成當(dāng)在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)中通電時(shí)，使電動(dòng)機(jī)朝另一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的電動(dòng)機(jī)，其中開關(guān)組件包括一個(gè)繼電器開關(guān)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中N＝1，所述電動(dòng)機(jī)具有主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)并具有在4極結(jié)構(gòu)中通電和在6極結(jié)構(gòu)中通電的共用繞組，用于主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)，其中附加繞組組分包括只在4極結(jié)構(gòu)中通電的附加繞組，因而通過改變附加繞組的結(jié)構(gòu)可以顯著改變4極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)，而與6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)無關(guān)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1的電動(dòng)機(jī)，其中N＝1。
專利摘要一種4/6極PSC電動(dòng)機(jī)具有主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)。共用繞組在4極結(jié)構(gòu)和6極結(jié)構(gòu)中通電，用于主繞組結(jié)構(gòu)和輔助繞組結(jié)構(gòu)二者。一個(gè)附加繞組只在4極結(jié)構(gòu)中通電。結(jié)果，通過改變附加繞組，可以改變4極結(jié)構(gòu)中的氣隙磁通量級(jí)，而基本上與6極結(jié)構(gòu)的氣隙磁通量級(jí)無關(guān)。
文檔編號(hào)H02K17/06GK2691152SQ03244409
公開日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2003年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月28日
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