[其他]非正规单相变极绕组的设计方法及单相单绕多速电机

说明书

本发明属于电机技术领域。

一般的单相变极多速电机为双绕组变极，来达到电机在多种速度下运行。苏联及英国在早期提出过180°相带变极绕组和正弦变极绕组，但是其结构复杂，绕组系数低，电机效率低。本发明是与互完全不同绕组的设计方法，采用本发明的非正规单相变极绕组的设计方法设计单相单绕组多速电机，可以克服上述缺点。

本发明目的是：提高绕组系数，提高效率，简化工艺，节省材料。

本发明的要点在于两部分：非正规单相变极绕组的设计方法以及采用这种方法设计出单相单绕组多速电机的电枢绕组。单相变极绕组的设计方法为，首先画出电机槽磁势矢量星形图，利用磁势矢量星形图进行设计，在少极数下从磁场矢量图上找到所需要的两相磁势分布，从这种磁势矢量中再组成多极情况下所需要的两相磁势，按照磁势量图所组成的不同的相不同的极数来安排线圈的连接图，这样就可以从电机外改变接法，便可得到该种非正规单相变极绕组。为了使绕组应用单相变极多速电机效果更为突出，设计时要将少极下和多极下两种连接方式情况下，可将所需要两相磁势矢量之间的相位差设计在85°～95°之间，最佳设计为相位差为90°。并且当该正规单相变极绕组应用在电容运行或单相变极多速电机中时，可将所需要的两相磁势矢量大小幅值设计成相等较为合适，当该非正规单相变极绕组应用在单相运转式单相变极多速电机中时，可将所需要的磁势矢量的大小幅值设成2∶1的关系，即主相绕组流通电流所产生的磁势矢量大小是辅助相绕组流通电流所产生的磁势矢量大小的两倍。

在多极运行状态下可将磁势星形图中每相磁势的边缘矢量所对应的槽导体甩去不用，使该种电机在多极运行状态下的过载能力大大提高，并且可将这些槽中的导体截面积加大而匝数减少，以使该电机在少极数运行状态下也能正常工作。

本发明所说的单相单绕组多速电机，其电枢绕组就是采用上述设计方法所设计出的非正规单相变极绕组。为了使该多速电机具有良好的性能，在电机运行在高速或低速情况（即少极数或多极数运行情况），可设计该电机的非正规单相变极绕组的两相磁势矢量的相位差在85°～95°之间，最佳是相位差为90°。两相磁势矢量的小幅值，在设计电容运行式单相单绕组多速电机时，可设计为两种速度下相等。在设计单相运转式的单相单绕组多速电机时，可设计为两相磁势矢量大小在两种速度运时2∶1的关系，即主相绕组流通电流后产生的磁势大小是辅助相绕组流通电流后所产生的磁矢量大小的两倍。

本发明是非正规变极绕组设计方法发明与产品发明（采用这种电枢绕组设计方法的多速电机）相结合的发明。其设计方法容易掌握，其产品生产工艺简单，效率高，而且为单绕组变速，节省材料，比同功率的单速单相异步机体积大10%左右，而效应不低于单速电机。如果在50～1000W功率等级范围需要调速的单相异步电机上使用，可以提高配套使用机器的使用效率，简化机构，节省能源。

本发明可广泛应用于洗衣机，空调机，排风扇中，具有突出的优越性。

附图给出了目前最有实用意义的定子为24槽，4/6变极的非正规单相单绕组多速电机的一个实施例子。此例分为两种电机类型。图1到图4表示的是单相运转式的单相单绕组多速电机。图5到图8表示的是电容运行式的单相单绕组多速电机。图9为假定电流流过线圈产生的磁势向的示意图。图10为24槽，4/6非正规单相变极绕组连接展开图。图中阿拉伯数字为电机的槽编号，槽号上带一横（如7）表示将该槽的磁势矢量通过反接使之反向。图中星形图实线表示电机主相磁势矢量，虚线表示辅助相磁势矢量。下面再逐一说明。

图一表示单相运转电机四级时磁势矢量星形图。

图二表示单相运转电机六级时磁势矢量星形图。

图三表示单相运转电机四级时主相绕组接线图。

图四表示单相运转电机六级时主相绕组线图。

图五表示电容运转电机四级时磁势矢量星形图。

图六表示电容运转电机六级时磁势矢量星形图。

图七表示电容运转电机四级时主相绕组连接图。

图八表示电容运转电机六级时主相绕组连接图。

图九为假定电流流过线圈产生磁势方向的示意图。

图中i表示流过线圈的电流，箭头表示瞬时方向。

图中1为表示槽号1。