專利名稱：單相交流電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種單相交流電動機(jī)，包括定子，定子具有形成用于主繞組和輔助繞組的狹槽的齒。主繞組可以連接至電源，以產(chǎn)生具有主磁軸的主磁場，并且輔助繞組可以經(jīng)由運(yùn)轉(zhuǎn)電容器連接至電源，以產(chǎn)生具有輔助磁軸的輔助磁場。
背景技術(shù)：
上面提到的這種電動機(jī)可以是用于壓縮機(jī)的規(guī)則感應(yīng)電動機(jī)，或者可以是直接起動電動機(jī)。運(yùn)轉(zhuǎn)電容器在主繞組內(nèi)的電壓和輔助繞組內(nèi)的電壓之間提供90度延遲，使得來自兩個繞組的磁場隨時間轉(zhuǎn)換。主繞組和輔助繞組提供的磁場在基本上由主磁軸和輔助磁軸限定的方向上，并且位置通過繞組的布局來確定。通過矢量相加，主磁軸和輔助磁軸限定相量，其表示具有當(dāng)電動機(jī)以額定負(fù)載操作時本質(zhì)上是恒定的強(qiáng)度的合磁場。為了提供良好的強(qiáng)度/重量比和由此帶來的良好的電動機(jī)性能，已經(jīng)研發(fā)定子， 其中容納繞組的狹槽具有不同的形狀。GB887047描述，定位在通過定子疊層結(jié)構(gòu)的角部的孔的第一徑向軸線和通過兩個相鄰角部之間中間點(diǎn)的孔的第二徑向軸線之間的定子狹槽形成為使得從第一軸線至第二軸線狹槽橫截面面積和深度連續(xù)地減小并且定子齒距和寬度連續(xù)地增大。因此狹槽的尺寸的改變依賴于定子的角部。DE10029549A1/US20030178906A1描述了有關(guān)所述類型的電動機(jī)的矢量旋轉(zhuǎn)理論
并且其公開通過參考并入。電動機(jī)將總是設(shè)計(jì)用于額定負(fù)載。在該負(fù)載條件下，場的尺寸在交流(AC)電壓的整個周期變得均勻，這意味著來自主繞組和輔助繞組的磁場對電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場具有相同的貢獻(xiàn)并且合磁場強(qiáng)度恒定。這通常被稱為電動機(jī)的對稱性并且這種情形是非常期望的。如果負(fù)載從額定負(fù)載變化，輔助繞組的貢獻(xiàn)與主繞組的貢獻(xiàn)不匹配并且電動機(jī)不再是對稱的。因此通常，電動機(jī)以盡可能接近額定負(fù)載的負(fù)載操作是重要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例的目地在于，提供一種電動機(jī)，其可以甚至在被加載不同于額定負(fù)載的負(fù)載時以較好的性能運(yùn)行。根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供一種上述類型的電動機(jī)，其中位于輔助磁軸的一組齒比其他齒具有更大的磁導(dǎo)率。由于這個特征，與支持主磁場相比，輔助磁場較大程度地通過較大的磁導(dǎo)率支持， 并且通過運(yùn)轉(zhuǎn)電容器提供的電力可能引起的場的變?nèi)跬ㄟ^較大的磁導(dǎo)率抵消。如果電動機(jī)上的負(fù)載升高至高于電動機(jī)的額定負(fù)載的水平，輔助繞組中的電壓可能減小，并且同時可能發(fā)生輔助繞組中的偏離理想的90度相移的不想要的相移。其原因在于，通常輔助繞組經(jīng)由電容器提供電力，電容器提供輔助相電壓的相對于主相電壓的想要的極為接近90度的偏移。這意味著，輔助相的電力供應(yīng)通常比主繞組的電力供應(yīng)弱。為了補(bǔ)償此，相對于主磁軸和相對于輔助磁軸設(shè)置不同的齒使得在輔助磁軸的、磁力最大程度受削弱的用于輔助相的電力供應(yīng)影響的位置處產(chǎn)生最佳磁導(dǎo)率是尤其相關(guān)的。根據(jù)本發(fā)明，相對于主磁軸和輔助磁軸，不同尺寸、形狀或材料性質(zhì)的齒具體地布置，使得不同的磁導(dǎo)率有利于在負(fù)載與額定負(fù)載不同的時候保持對稱的相量。以此方式，可以在較大跨度的應(yīng)用扭矩范圍上提高電動機(jī)的性能。在此主磁軸被定義為限定由主繞組的安培匝數(shù)得出的合磁場的方向的軸線，而輔助磁軸被定義為限定由輔助繞組的安培匝數(shù)得出的合磁場的方向的軸線。此處，由主繞組的安培匝數(shù)得出的合磁場的方向和大小將通過主相量矢量表示。以類似的方式，由輔助繞組的安培匝數(shù)得出的合磁場的方向和大小將通過輔助相量矢量表示。主相量和輔助相量的矢量和得出本文將稱為“定子相量”的矢量，“定子相量”限定定子內(nèi)產(chǎn)生的合磁場(即定子幫助轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的磁場)的方向和大小。轉(zhuǎn)子產(chǎn)生附加的磁場，并且因此電動機(jī)通過兩個不同的磁場系統(tǒng)的結(jié)合驅(qū)動，也就是通過定子相量表示的磁場系統(tǒng)和通過轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁場。這里要理解的是，根據(jù)本發(fā)明的電動機(jī)完全適于額定負(fù)載，并且具體地，在該額定負(fù)載的條件下，定子相量具有表示恒定磁場強(qiáng)度的恒定長度。根據(jù)本發(fā)明，通過支持主向量和輔助相量中最弱的并因此最大程度受高于額定負(fù)載或低于額定負(fù)載的負(fù)載影響的一個，即經(jīng)由運(yùn)轉(zhuǎn)電容器通過電力供應(yīng)驅(qū)動的一個應(yīng)用齒的不同的磁導(dǎo)率以幫助保持恒定的磁場強(qiáng)度。具體地，可以通過制造具有不同的寬度的齒使得齒的至少一些比其他的齒具有更小的或更大的寬度、或使得形成具有特定齒寬度的齒的多個組，獲得磁導(dǎo)率的差異。在此，齒的寬度被定義為齒的垂直于沿徑向向外從轉(zhuǎn)子相對于定子旋轉(zhuǎn)所圍繞的中心線延伸的軸線的尺寸。如果齒的寬度隨著與中心的距離改變，即從狹槽的底部朝向齒的自由端改變，應(yīng)該理解，齒寬度是齒在狹槽的底部和齒的自由端之間中間的點(diǎn)處的寬度， 即在靠近位于狹槽內(nèi)的繞組的位置處的寬度，或者替換地，寬度應(yīng)該理解為齒在其整個長度上的平均寬度，即齒在狹槽的底部和齒的自由端之間的平均寬度。磁導(dǎo)率的差異也可以至少部分由形成用于是輔助相的磁軸的主繞組的狹槽的齒的總體積和形成用于是主相的磁軸的輔助繞組的狹槽的齒的總體積之間的差異引起。磁導(dǎo)率的差異還可以至少部分地由形成用于主繞組的狹槽的齒的平均寬度和形成用于輔助繞組的狹槽的齒的平均寬度之間的差異引起。形成用于主繞組的狹槽的齒的平均寬度可以例如在形成用于輔助繞組的狹槽的齒的平均寬度的大約5-15%、大約10-13% 或大約11-12.5%，或形成用于主繞組的狹槽的齒的平均寬度可以例如在形成用于輔助繞組的狹槽的齒的平均寬度的5-15%的量級、10-13%的量級或11-12. 5%的量級。形成用于主繞組的狹槽的齒可以位于這里稱為“主繞組區(qū)域”的區(qū)域內(nèi)。該區(qū)域可以在主繞組區(qū)域的相對的端部內(nèi)的主端部齒之間延伸。為了提供磁導(dǎo)率的差異，齒可以隨著與主端部齒的距離朝向主繞組區(qū)域的中心逐步變寬，使得在主繞組區(qū)域內(nèi)的齒基本上大于主繞組區(qū)域外部的齒。形成用于主繞組的狹槽的這些齒中的最小的一個大于形成用于輔助繞組的狹槽的這些齒中的最大的一個。磁導(dǎo)率的差異還可以至少部分地由形成用于主繞組的狹槽的齒的材料性質(zhì)和形成用于輔助繞組的狹槽的齒的材料性質(zhì)之間的差異引起。定子可以在圓周上圍繞所有狹槽形成磁軛，磁軛包括位于主繞組的主磁軛部和位于輔助繞組的輔助磁軛部，其中主磁軛部比輔助磁軛部提供更低的磁導(dǎo)率。對于相同或類似寬度的主和輔助磁軛部，主磁軛部磁導(dǎo)率可以例如在輔助磁軛部的磁導(dǎo)率的80-95%的范圍內(nèi)。


下面，將參照附圖進(jìn)一步詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖I示出垂直于現(xiàn)有技術(shù)中已知的定子的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面。圖2示出在非理想負(fù)載情況下的定子和磁場；和圖3示出根據(jù)本發(fā)明的垂直于定子的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面。
具體實(shí)施例方式圖I示出定子板1，其可以用于制造用于單相交流電動機(jī)的定子。定子板的形狀為，當(dāng)以相同的板的堆的形式堆疊時形成多個用于繞組的狹槽2。狹槽通過齒3(在圖I中僅示出一次)分開。在狹槽中的兩個內(nèi)示意地示出主繞組4，在狹槽的另外兩個內(nèi)示意地示出輔助繞組5，在最終的設(shè)計(jì)中其他狹槽也將接收繞組，但是為了簡化，圖中僅包括八個其中具有繞組的狹槽。主繞組典型地可以直接地連接至電源(未示出)，并且輔助繞組典型地可以經(jīng)由提供相移的運(yùn)轉(zhuǎn)電容器連接至電源。當(dāng)主繞組連接至電源時，主繞組產(chǎn)生具有由矢量6示出的主磁軸的主磁場。當(dāng)輔助繞組經(jīng)由運(yùn)轉(zhuǎn)電容器連接至電源時，輔助繞組產(chǎn)生具有由矢量7示出的輔助磁軸的輔助磁場。主磁場和輔助磁場限定合磁場。該合磁場可以通過矢量和表不，并且合矢量8在此稱為“相量”。該相量表示具有在電動機(jī)以額定負(fù)載(即，電動機(jī)設(shè)計(jì)運(yùn)行的負(fù)載)運(yùn)行時基本上恒定的強(qiáng)度的磁場。在圖I中，主磁場和輔助磁場和相量在不同的時間點(diǎn)，并因此示出的相量不是圖示的主磁場矢量和輔助磁場矢量的矢量和的結(jié)果。通過主磁場矢量和輔助磁場矢量在特定時間點(diǎn)的矢量和求出相量8。在圖示的實(shí)施例中，狹槽圍繞開口 9的外周布置。轉(zhuǎn)子將位于開口內(nèi)以形成內(nèi)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還可以應(yīng)用于外轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)或結(jié)構(gòu)，其中齒和因此形成的狹槽沿徑向向外朝向圍繞定子旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。圖2示出當(dāng)描述的這種電動機(jī)以高于額定負(fù)載的負(fù)載運(yùn)行時的結(jié)果。在這種情況下，相量的長度隨場轉(zhuǎn)動而改變，并且通過相量8的末端沿著移動的橢圓形示出該結(jié)果。這種情形是不希望的。圖3示出根據(jù)本發(fā)明的垂直于定子內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸線的橫截面。在該定子內(nèi)，齒的寬度已經(jīng)變化成使得這些位于主繞組(即位于輔助磁軸)的齒比位于輔助繞組(即位于主磁
5軸)的那些齒更寬。在圖3中，最寬的兩個齒用附圖標(biāo)記10標(biāo)記,最細(xì)的兩個齒用附圖標(biāo)記11標(biāo)記。在輔助磁軸位置處的形成的較大磁導(dǎo)率使得電動機(jī)在非理想負(fù)載條件下(即在不同于額定負(fù)載的負(fù)載條件下)的運(yùn)行能夠改善。
權(quán)利要求
1.一種單相交流電動機(jī),包括定子(I)，所述定子(I)具有形成用于主繞組(4)的狹槽(2)和用于輔助繞組(5)的狹槽的齒(3)，所述主繞組(4)能夠連接至交流電源，以產(chǎn)生具有主磁軸的主磁場并且輔助繞組能夠經(jīng)由運(yùn)轉(zhuǎn)電容器連接至電源，以產(chǎn)生具有輔助磁軸的輔助磁場，主磁軸和輔助磁軸通過矢量和限定相量(8)，所述相量(8)表示具有在電動機(jī)以額定負(fù)載運(yùn)行時基本上恒定的強(qiáng)度的合磁場，其特征在于位于輔助磁軸處的齒(10)的組比其他齒具有更大的磁導(dǎo)率。
2.如權(quán)利要求I所述的電動機(jī)，其中磁導(dǎo)率的差異至少部分源于所述齒中的至少一些齒之間的寬度的差異。
3.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中磁導(dǎo)率的差異至少部分地由形成位于輔助相的磁軸的主繞組的狹槽的齒的總體積與形成位于主相的磁軸的輔助繞組的狹槽的齒的總體積之間的差異引起。
4.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中磁導(dǎo)率的差異至少部分地由形成用于主繞組的狹槽的齒的平均寬度與形成用于輔助繞組的狹槽的齒的平均寬度之間的差異引起。
5.如權(quán)利要求4所述的電動機(jī)，其中形成用于主繞組的狹槽的齒的所述平均寬度是形成用于輔助繞組的狹槽的齒的平均寬度的5-15%的量級。
6.如權(quán)利要求5或6所述的電動機(jī)，其中形成用于主繞組的狹槽的齒位于在主繞組區(qū)域的相對的端部內(nèi)的主端部齒之間延伸的主繞組區(qū)域內(nèi)，并且其中齒隨著與主端部齒的距離朝向主繞組區(qū)域的中心逐漸變寬。
7.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中形成用于主繞組的狹槽的這些齒中的最小的一個比形成用于輔助繞組的狹槽的這些齒中的最大的一個更大。
8.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中磁導(dǎo)率的差異至少部分地由形成用于主繞組的狹槽的齒的材料性質(zhì)和形成用于輔助繞組的狹槽的齒的材料性質(zhì)之間的差異引起。
9.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中定子形成磁軛，所述磁軛在圓周上圍繞所有狹槽，所述磁軛包括位于主繞組處的主磁軛部和位于輔助繞組處的輔助磁軛部，其中輔助磁軛部比主磁軛部提供更高的磁導(dǎo)率。
10.如權(quán)利要求9所述的電動機(jī)，其中主磁軛部的磁導(dǎo)率在輔助磁軛部的磁導(dǎo)率的 80-95%的范圍內(nèi)。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的電動機(jī)，其中定子形成齒的多個組，其中在一個組中的齒具有相同齒寬度，所述齒寬度與另一組中的齒的寬度不同。
全文摘要
本發(fā)明提供一種單相交流電動機(jī)，包括定子，定子具有形成用于主繞組的狹槽和用于輔助繞組的狹槽的齒，這些繞組產(chǎn)生主磁場和輔助磁場。電動機(jī)包括位于輔助磁軸并且具有比其他齒大的磁導(dǎo)率的齒的組。
文檔編號H02K1/16GK102593977SQ201210011830
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月4日
發(fā)明者尼爾斯·克里斯蒂安·魏勞赫, 漢寧·布勞德森 申請人:思科普有限責(zé)任公司