专利名称：一种小功率三相电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种小功率三相电动机，在国际专利分类表中，分类属于H02K3/28。
背景技术：
为克服传统的唯一的星形或三角形连接的三相绕组电动机的弊病，现有技术提出了在三相电动机中采用星形和三角形混合绕组的方案，对提高绕组系数和消除高次谐波取得明显效果。可见刊载于《中小型电机》1978年第5期的文章《三相绕组的三角-星串、并联接法》。现有技术的星形和三角形混合绕组可见于中国发明专利申请公开说明书CN1378325《多功能电动机定子绕组的布线方法》和中国实用新型专利说明书CN2266220Y《抽油电动机》等。其绕组的布线多针对槽数较多的情况和采用双层绕组，比较适合较大功率的中小型电动机，对于直径较小的小功率电动机，工艺则显得困难。槽数较少的小功率三相电动机仍较多采用唯一的星形或三角形三相绕组，因而高于三次的谐波未能有效消除，难以进一步改善启动性能和降低电磁振动噪声；且绕组系数难以进一步提高，以改善电动机的效率或降低成本。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是，提出一种小功率三相电动机，其针对家用电动器具电动机常见的24槽定子，设计一种结构简单的星形和三角形混合绕组，以提高绕组系数和消除高次谐波。
本实用新型解决所述技术问题的一个技术方案是一种小功率三相电动机，包括定子和转子；所述定子具有星形地接往电源的星形绕组和三角形地接往电源的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；其特征在于——所述定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述三角形绕组的线圈边的匝数是星形绕组线圈边的匝数的1.73倍，线径是所述星形绕组线圈边的线径的0.76倍；——依照相序，所述星形绕组各相的始端连接电源，所述三角形绕组的各线端子，连接于所述星形绕组对应相的末端。
本实用新型解决所述技术问题的另一技术方案是一种小功率三相电动机，包括定子和转子；所述定子具有星形地接往电源的星形绕组和三角形地接往电源的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；其特征在于——所述定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述三角形绕组的线圈边的匝数是星形绕组线圈边的匝数的1.73倍，线径是所述星形绕组线圈边的线径的0.76倍；——依照相序，所述星形绕组各相的始端和三角形绕组的各线端子连接电源，星形绕组各相的末端连接在一起。
以上二技术方案定子绕组均为星形和三角形混合绕组，只是前者为二部分绕组串联，后者为二部分绕组并联。
该二技术方案对小功率三相电动机巧妙地针对4极24槽的定子，恰到好处地设计了庶极单层的星形和三角形混合绕组，其线圈数为12个。该线圈数和线圈尺寸与现有技术单一的三相星形或三角形连接的单层绕组相同。关于星形和三角形混合绕组二部分的匝数和线径的设计，是按照三相系统中相电压和线电压的比例使该二部分承担均等电磁负荷的考虑。该匝数和线径差异较大，容易区分，对嵌线工艺十分有利。相对于传统小功率三相电动机唯一的星形或三角形三相绕组的2π/3或π/3相带，该二技术方案星形和三角形混合绕组适应定子尺寸并非很小难以开设较多槽的情况，均为π/6相带，且每极相为集中绕组，因而提高了绕组系数，直接改善电动机的效率或降低成本。并且，理论和实践表明，星形和三角形混合绕组在三相电动机中可以完全消除唯一的星形或三角形连接的三相绕组较难克服的5次、7次、17次和19次谐波，可见刊载于《中小型电机》1978年第5期的文章《三相绕组的三角-星串、并联接法》。对于小功率电动机，在消除危害严重的三次谐波的基础上，采用星形和三角形混合绕组进一步消除5次、7次、17次和19次谐波有重要意义，可进一步改善启动性能和降低电磁振动噪声。
该二技术方案进一步设计所述转子为实心转子，有利于消除3次、5次、7次、17次和19次之外的谐波，进一步改善启动性能和降低电磁振动噪声，尤其适合洗衣机一类家用电动器具电动机频繁启动的运行特点。实心转子比叠片铸铝转子成本低，且工艺简单。所述实心转子外表面还可覆盖优良导电金属，以改善电动机的运行效率。
本实用新型技术方案及其典型设计将在具体实施方式
中进一步说明。
以下附图用于说明本实用新型的具体实施方式
。
图1是本实用新型第1实施例电动机接线示意图；图2是本实用新型第1实施例电动机绕组展开图。
图3是本实用新型第2实施例电动机接线示意图；图4是本实用新型第2实施例电动机绕组展开图。
具体实施方式
本实用新型第1实施例电动机接线如图1所示，绕组分布如图2所示。它是在现有技术的一种符合国家行业标准JB/T3758要求的4极180W洗衣机用单相电容运转电动机的24槽定子铁心、鼠笼转子和其它机械机构的基础上，对其定子绕组重新嵌线和接线而成如图1，该定子绕组包括由三相绕组Ay、By、Cy组成的星形绕组部分和由三相绕组Ao、Bo、Co组成的三角形绕组部分。Ay、By、Cy的始端分别连接三相电源端子A、B、C，Ao的始端和Co的末端连接于Ay的末端，Bo的始端和Ao的末端连接于By的末端，Co的始端和Bo的末端连接于Cy的末端。
该定子绕组按图2所示绕组展开图嵌线，仍保持为4极。如图1所示三相绕组Ay、By、Cy和三相绕组Ao、Bo、Co在定子中以相同的旋转方向按相同的相序分别依次间隔2π/3空间电角度分布Ay由嵌于第2与第8槽的一极相组和嵌于第14与第20槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第2槽引出接往引出线A，末端于第20槽引出；By由嵌于第6与第12槽的一极相组和嵌于第18与第24槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第6槽引出接往引出线B，末端于第24槽引出；Cy由嵌于第10与第16槽的一极相组和嵌于第22与第4槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第10槽引出接往引出线C，末端于第4槽引出；Ao由嵌于第1与第7槽的一极相组和嵌于第13与第19槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第1槽引出和末端于第19槽引出；Bo由嵌于第5与第11槽的一极相组和嵌于第17与第23槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第5槽引出和末端于第23槽引出；Co由嵌于第9与第15槽的一极相组和嵌于第21与第3槽的另一极相组按庶极串联而成，始端于第9槽引出和末端于第3槽引出。
可以看出，星形绕组部分的线圈边和三角形绕组部分的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布，电角度间隔为1槽，即π/6。例如Ay的始端于第2槽，Ao的始端于第1槽，按照相序A-B-C分布方向，前者滞后于后者1槽，即空间电角度π/6。对称运行时，三角形电路中的线电流滞后于对应线相电流π/6，即图1所示电路Ay的电流滞后于Ao的电流π/6。按照类似分析，其它相邻线圈边也是同样的情况。由于相带减少，产生了比唯一的星形或三角形连接的三相绕组电动机更理想的圆形旋转磁场。
还可看出，该电动机绕组各极相组为节距6槽的单一线圈，是全距集中绕组，故绕组系数为1，高于唯一的星形或三角形连接的三相绕组的绕组系数(0.96)，可有更高的效率，或可缩短铁心长度，以减低电磁材料成本。
本实施例设计星形绕组部分产生的磁势与三角形绕组部分产生的磁势相等，即Ao、Bo、Co的极相组的匝数分别为Ay、By、Cy的极相组的匝数1.73倍，线径为后者的0.76倍。这样可以使星形绕组部分与三角形绕组部分各承受电源电压或电磁负荷的一半，因而可视同一个六相电动机或星形和三角形二个独立的三相电动机进行设计。参见《中小型三相电动机电磁计算程序》(第1机械工业部上海电器科学研究所，1971年)和《微型三相单相电动机电磁设计程序》(广州电器科学研究所，1982年)。
该实施例的电动机是异步电动机。为减低成本，可以把原有叠片铸铝的鼠笼转子以电工纯铁或低碳钢的实心转子代替。原转子冲片可用作较小的电动机冲片。实心转子外表面镀铜0.05～0.15mm，可以改善电动机的运行效率，并用于防锈。若进一步镀银0.005～0.01mm，效果会更好。该转子也可以改用永磁体或磁滞材料，制成同步电动机。
本实用新型第2实施例电动机接线如图3所示，绕组分布如图4所示。其与第1实施例电动机的差异仅是把定子绕组的星形绕组和三角形绕组二部分由串联后接往电源改变为分别并联于电源。即该定子绕组由三相绕组Ay、By、Cy组成的星形绕组部分和由三相绕组Ao、Bo、Co组成的三角形绕组部分与三相电源端子A、B、C的连接改变为——Ay、By、Cy的始端分别连接三相电源端子A、B、C，Ay、By、Cy的末端连接在一起；——Ao的始端和Co的末端连接于电源端子A，Bo的始端和Ao的末端连接于电源端子B，Co的始端和Bo的末端连接于电源端子C。
星形绕组的中性点，即Ay、By、Cy的末端可进一步用于连接电源的中性端子。
第1实施例可比第2实施例电动机更有利于减少高次谐波环流，且前者适合功率较小的情况，端部接线更简单。
实施例异步电动机的性能特性测试表明，其空载电流降低，效率提高，可以适当缩短铁心长度以降低成本。实验表明，该电动机尤其适用于变频洗衣机，可明显减轻电源波形畸变谐波的影响，进一步改善电磁噪声。
权利要求1.一种小功率三相电动机，包括定子和转子；所述定子具有星形地接往电源的星形绕组和三角形地接往电源的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；其特征在于——所述定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述三角形绕组的线圈边的匝数是星形绕组线圈边的匝数的1.73倍，线径是所述星形绕组线圈边的线径的0.76倍；——依照相序，所述星形绕组各相的始端连接电源，所述三角形绕组的各线端子，连接于所述星形绕组对应相的末端。
2.按照权利要求1所述小功率三相电动机，其特征在于，所述转子为实心转子。
3.按照权利要求2所述小功率三相电动机，其特征在于，所述实心转子外表面覆盖优良导电金属。
4.一种小功率三相电动机，包括定子和转子；所述定子具有星形地接往电源的星形绕组和三角形地接往电源的三角形绕组；所述星形绕组的相带和三角形绕组的相带二者交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；其特征在于——所述定子为4极24槽和庶极单层绕组，所述星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；——所述三角形绕组的线圈边的匝数是星形绕组线圈边的匝数的1.73倍，线径是所述星形绕组线圈边的线径的0.76倍；——依照相序，所述星形绕组各相的始端和三角形绕组的各线端子连接电源，星形绕组各相的末端连接在一起。
5.按照权利要求4所述小功率三相电动机，其特征在于，所述转子为实心转子。
6.按照权利要求5所述小功率三相电动机，其特征在于，所述实心转子外表面覆盖优良导电金属。
专利摘要一种小功率三相电动机，其定子具有星形绕组和三角形绕组；二部分绕组的相带交替分布，相邻相带中心空间电角度间隔π/6；其特征在于定子为4极24槽和庶极单层绕组，星形绕组的线圈边和三角形绕组的线圈边各占12槽，二者逐槽交替分布；三角形绕组的线圈边的匝数是星形绕组线圈边的匝数的1.73倍，线径是星形绕组线圈边的线径的0.76倍；依相序，星形绕组各相的始端连接电源，三角形绕组各线端子连接于星形绕组对应相的末端，或星形绕组各相的始端和三角形绕组的各线端子连接电源，星形绕组各相的末端连接在一起。其与现有技术相比，可以进一步提高绕组系数和削弱高次谐波，因而改善性能或降低成本，以及改善启动性能和降低电磁振动噪声。
文档编号H02K3/28GK2713717SQ20042004571
公开日2005年7月27日 申请日期2004年5月14日 优先权日2004年5月14日
发明者区长钊, 曾令远 申请人:金羚电器有限公司