多相电动马达的制作方法
【专利摘要】本发明涉及多相电动马达，其包括转子、具有多个狭槽的定子、安装在定子的狭槽中的多个主绕组和多个辅助绕组、以及与交流电电源的所选相对应的主绕组和辅助绕组。辅助绕组通过多个电容器连接到马达端子，辅助绕组和对应的电容器并联地连接到主绕组。所选相的主绕组和辅助绕组偏移大约60到大约120电角度。在全额定负载下多个主绕组的功率为多相电动马达的功率的至少75%，并且在25%全额定负载下多个主绕组的功率进行马达运转。
【专利说明】多相电动马达
【技术领域】
[0001]本发明涉及多相电感应机、马达和发电机。更具体地，本发明涉及感应马达或发电机，其在非常高的功率因数下，在宽负载范围内操作，而不会牺牲重要的马达特性，例如效率和扭矩，同时甚至改进这些性能中的某些性能。
【背景技术】
[0002]三相AC感应马达是工业应用中使用的主要马达类型。感应马达消耗全世界产生的电能的30%到40%，在某些发达国家消耗高达70%。由于其广泛的使用，感应马达的能量消耗参数被强有力地管制。通过具体的标准控制其中的一些参数。例如，马达效率通过标准EPACT92和EISA2007-MGlPremium而得到良好的理解、讨论和控制。
[0003]另一个极其重要的能量消耗参数是功率因数(“PF”)。PF被定义为用kW表示的所消耗的实际功率大小与用KVA表示的由负载消耗的表观功率大小的比。效率和PF的组合限定了马达在其运转和产生特定轴功率时所用的电流大小。感应马达的PF还没有受到美国联邦标准的管制，即使在大多数电气设施系统中，感应马达是以无功千伏安(“kVAR”)为单位测量的无功功率要求的主要创建者。对于大多数电气设施系统(如果不是全部电气设施系统)而言，作为kVAR的无功功率要求的最明显的来源大部分是由具有低PF的感应马达产生的。在消费者的无功功率要求超出了某个阈值的情况下，许多设施需要向工业消费者或类似的消费者收取罚金。这些电气设施中的许多对PF小于.95到.85的马达进行处罚。
[0004]保持感应马达的PF尽可能高的另一个动机是无功功率对传动和分布线损耗的影响。这些损耗与总电流的平方成比例，该总电流的平方与PF成反比。设施对于其消费者能够容忍的最小阈值PF通常由该设施设定。最小阈值PF的值可以随着设施不同而变化，并且可以通过负载和时间而变化。
[0005]
【权利要求】
1.一种多相电动马达,其包括: 转子； 定子，该定子具有多个狭槽； 多个主绕组，所述多个主绕组安装在定子的多个狭槽中，所述多个主绕组的第一主绕组对应于可获得的交流电电源的所选相；以及 多个辅助绕组，所述多个辅助绕组安装在定子的多个狭槽中，所述多个辅助绕组的第一辅助绕组对应于可获得的交流电电源的所选相，所述多个辅助绕组通过多个电容器连接到多相电动马达的马达端子，所述多个辅助绕组和对应的电容器并联地连接到所述多个主绕组；并且 其中所选相的第一主绕组和所选相的第一辅助绕组偏移大约60到大约120电角度；并且 其中电容器和绕组的尺寸和构造形成为用以使得在多相电动马达的100%全额定负载下多个主绕组的功率为多相电动马达的总体功率的至少75%，并且在25%全额定负载下多个主绕组的功率进行马达运转。
2.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所选相的第一主绕组和所选相的第一辅助绕组偏移大约80到大约100电角度。
3.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中多个主绕组中的每一个和多个辅助绕组中的每一个都具有产生第一、第二、第三和第四转动磁动势(“MMF”)的电流，并且其中第一MMF由在主绕组中流动的基本频率电流产生，第二 MMF由在辅助绕组中流动的基本频率电流产生，第三MMF由在主绕组中流动的基本频率电流与在辅助绕组中流动的基本频率电流之间的相互作用而产生，第四MMF由在主绕组中流动的第三谐波频率电流与在辅助绕组中流动的第三谐波频率电流之间的相互作用而产生，并且其中第一、第二、第三和第四MMF均沿相同的方向转动。
4.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中多相电动马达是三相电动马达，并且其中定子具有72个狭槽，并且第一辅助绕组相对于第一主绕组偏移9个狭槽。
5.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中多相电动马达是三相电动马达，并且其中定子具有48个狭槽，并且第一辅助绕组相对于第一主绕组偏移6个狭槽。
6.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所述多个主绕组安装成比定子的狭槽中的多个辅助绕组更靠近定子的背铁。
7.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所述多个辅助绕组安装成比定子的狭槽中的多个主绕组更靠近定子的背铁。
8.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所述多个主绕组和所述多个辅助绕组的尺寸和构造形成为使得当多相电动马达连接到可获得的交流电电源时，多相电动马达沿顺时针方向转动。
9.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所述多个主绕组和所述多个辅助绕组的尺寸和构造形成为使得当多相电动马达连接到可获得的交流电电源时，多相电动马达沿逆时针方向转动。
10.根据权利要求1所述的多相电动马达，其中所选相的第一主绕组和所选相的第一辅助绕组偏移大约90电角度。
11.一种制造多相电动马达的方法，所述方法包括: 将多个主绕组设置到定子的多个狭槽中； 将多个辅助绕组设置到定子的多个狭槽中； 安装多个电容器，使得所述多个辅助绕组通过多个电容器连接到多相电动马达的马达端子；以及 将所述多个辅助绕组和对应的电容器与所述多个主绕组并联地安装；并且 其中所述多个主绕组的第一主绕组对应于多相电动马达的所选相引线，所述多个辅助绕组的第一辅助绕组对应于该所选相引线；并且 其中第一主绕组和第一辅助绕组偏移大约60到大约120电角度；并且 其中电容器和绕组的尺寸和构造形成为用以使得在多相电动马达的100%全额定负载下多个主绕组的功率为多相电动马达的总体功率的至少75%，并且在25%全额定负载下多个主绕组的功率进行马达运转。
12.根据权利要求11所述的方法，其中与所选相引线对应的第一主绕组和与所选相引线对应的第一辅助绕组偏移大约80到大约100电角度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个主绕组中的每一个和所述多个辅助绕组中的每一个的尺寸和构造形成为使得当多相电动马达连接到交流电电源时，所述多个主绕组中的每一个和所述多个辅助绕组中的每一个都具有产生第一、第二、第三和第四转动磁动势(“MMF”)的电流，并且其中第一 MMF由在主绕组中流动的基本频率电流产生，第二MMF由在辅助绕组中流动的基本频率电流产生，第三MMF由在主绕组中流动的基本频率电流与在辅助绕组中流动的基本频率电流之间的相互作用而产生，第四MMF由在主绕组中流动的第三谐波频率电流与在辅助绕组中流动的第三谐波频率电流之间的相互作用而产生，并且其中第一、第二、第三和第四MMF均沿相同的方向转动。
14.根据权利要求11所述的方法，其中多相电动马达是三相电动马达，并且其中定子具有72个狭槽，并且第一辅助绕组相对于第一主绕组偏移9个狭槽。
15.根据权利要求11所述的方法，其中多相电动马达是三相电动马达，并且其中定子具有48个狭槽，并且第一辅助绕组相对于第一主绕组偏移6个狭槽。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个主绕组安装成比定子的狭槽中的多个辅助绕组更靠近定子的背铁。
17.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个辅助绕组安装成比定子的狭槽中的多个主绕组更靠近定子的背铁。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个主绕组和所述多个辅助绕组的尺寸和构造形成为使得当所述多个主绕组和所述多个辅助绕组连接到交流电电源时，多相电动马达沿顺时针方向转动。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个主绕组和所述多个辅助绕组的尺寸和构造形成为使得当所述多个主绕组和所述多个辅助绕组连接到交流电电源时，多相电动马达沿逆时针方向转动。
20.根据权利要求11所述的方法，其中与所选相引线对应的第一主绕组和与所选相引线对应的第一辅助绕组偏移大约90电角度。
【文档编号】H02K17/28GK103843234SQ201280047672
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2012年9月24日 优先权日:2011年9月28日
【发明者】S·克罗梅特塞夫 申请人:革新技术有限责任公司