用于自動洗衣機的永久分相式電容電動機的制作方法

專利名稱：用于自動洗衣機的永久分相式電容電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于自動洗衣機的、包括交替反向驅(qū)動的電動機，特別是永久分相電容器(permanent split capacitor)的攪拌器驅(qū)動系統(tǒng)。
在美國專利No.4779431中，揭示了一種用于自動洗衣機的驅(qū)動系統(tǒng)，它具有連結(jié)到用于驅(qū)動能量吸收攪拌器的驅(qū)動減速機構(gòu)的高滑差電動機(high slip motor)。該高滑差電動機由間隔交變的脈沖驅(qū)動，使得攪拌裝置在一個方向加速，然后在該脈沖結(jié)束后減速，接著在另一方向加速然后減速，因而通過向電動機輸入脈沖產(chǎn)生正弦式的攪拌。發(fā)現(xiàn)在洗衣機中產(chǎn)生的正弦運動用減少織物損傷改善了洗滌特性。以前這種攪拌運動只有使用相對大、復(fù)雜且昂貴的可逆?zhèn)鬏敳拍艿玫健?br> 在美國專利No.4542633中，揭示了一種攪拌驅(qū)動洗衣機，它具有借助于滑輪裝置被聯(lián)至可逆驅(qū)動電動機的攪拌輪。該攪拌輪具有短而厚的多個葉片。一個旋轉(zhuǎn)角探測器連接到控制器，它使具有剛性的電動機旋轉(zhuǎn)攪拌輪一個預(yù)定的角度。一旦到達預(yù)定角度，電動機不再供電直至攪拌輪停止，此時，該電動機相反方向動作再次使攪拌輪大致旋轉(zhuǎn)一個預(yù)定角度。
由美國專利No.4542633的受讓人制造的，且包含該專利技術(shù)的自動洗衣機被觀察到在每分鐘70個沖程速率時，每個沖程具有大約360°的攪拌沖程角。一個高剛性電動機在每個旋轉(zhuǎn)方向隨著短、快速的加速后產(chǎn)生一個近乎恒定的攪拌速度，隨后是慣性滑行使之停止。
這樣，具有為產(chǎn)生一般方波攪拌曲線的可逆電動機的自動洗衣機驅(qū)動系統(tǒng)是公知的。這里攪拌曲線由攪拌器轉(zhuǎn)速相對于時間所定義。這樣，方波攪拌曲線是在一個方向上有恒定速度，隨后在一個相反旋轉(zhuǎn)方向上有一個恒定速度。相應(yīng)地，正弦攪拌曲線可以由攪拌器在每個旋轉(zhuǎn)方向上的逐漸加速和繼之立即逐漸減速所引起。
在美國專利No.3，315，500(布倫戴奇(Brundage)等人)中，提供一種機構(gòu)用作攪拌器的驅(qū)動系統(tǒng)，它采用一個在一個方向上作恒速運行的電動機去驅(qū)動一個液壓傳動裝置，該傳動裝置經(jīng)一個反向閥給攪拌器提供很快的倒轉(zhuǎn)，因而這是一種方波型式的攪拌電動機。在攪拌器和攪拌器驅(qū)動軸間采用彈性耦聯(lián)以減少沖擊，否則它會在每次反轉(zhuǎn)時傳遞給攪拌器。
在美國專利No.4232536中揭示了一種具有軸向氣隙(axial air gap)感應(yīng)電動機的自動洗衣機。該電動機重復(fù)反轉(zhuǎn)經(jīng)行星式驅(qū)動裝置去振動一垂直軸向攪拌器，行星式驅(qū)動裝置耦聯(lián)于電動機和攪拌器之間，電動機作高速動作。在每次反轉(zhuǎn)時提供攪拌器的軟啟動動作是大家所期望的，這種軟啟動動作是通過與行星式驅(qū)動機構(gòu)相聯(lián)的齒隙游移(backlash)來提供的。
上述所引參考文獻中揭示的裝置說明了所采用的電動機類型的重要性。采用的電動機顯著地影響這些裝置的質(zhì)量。
一種適當設(shè)計的永久分相式電容(permanent split capacitor)(P SC)電動機具有許多特性，使它對于連續(xù)可逆的應(yīng)用場合，例如在自動洗衣機中是理想的，它不需要啟動開關(guān)，滿負載效率是70%，啟動與失落(breakdown)的轉(zhuǎn)矩比是約0.6，電子技術(shù)能施加于它來擴展其性能，且它軸向長度固有地短于其它類型的電動機。它的可靠性和多年的使用證明對這種應(yīng)用是風險很低的電動機。
永久分相式電容電動機及其設(shè)計是熟知的現(xiàn)有技術(shù)。典型的，運行和輔助繞組被繞制成空間磁極正交，即相互差90度電角度;前者通常先繞，然后后者以不同的圈數(shù)和線徑繞在其上面。轉(zhuǎn)子通常是鼠籠式結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有技術(shù)的永久分相式電容電動機的設(shè)計參數(shù)已被恰當?shù)卮_定，任何一個顯著偏離這些參數(shù)可預(yù)計引起電動機某一功能變差。例如，定子內(nèi)徑D1與定子外徑的比值對于四極電動機而言，大約是0.6。對于這個比值，為確定一個值的熟知的經(jīng)驗公式是(式中P是極數(shù));
D1=D-0.6471.175+1.03P]]>還有，在負載點為了獲得最大效率，電動機應(yīng)有范圍在1.5至2.5間的匝數(shù)比。
圖7A表示現(xiàn)有技術(shù)的可逆電動機的速度一轉(zhuǎn)矩曲線，其中曲線201是相應(yīng)于一個旋轉(zhuǎn)方向，而曲線203是相應(yīng)于相反旋轉(zhuǎn)方向。如圖所示，負載線205與兩曲線201和203均相交。如果電動機繞組在點207反轉(zhuǎn)連接，系統(tǒng)將沿線205到穩(wěn)定而不是反轉(zhuǎn)的點209。本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的這種缺陷。代之以，曲線201和203是繞組匝數(shù)比的函數(shù)。
可以在西里爾G魏諾特(Cyril G.Veinott)所著、由MCGraw Hill圖書公司(MCGraw Hill Book Company)于1959年出版的“小型感應(yīng)電動機的理論和設(shè)計”中，找到現(xiàn)有技術(shù)的永久分相式電容電動機的設(shè)計和工作參數(shù)的極好概述。
永久分相式電容電動機在連續(xù)反轉(zhuǎn)應(yīng)用中，必須大大增加電動機的尺寸以在負載下達到快速加速。但是，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，實際電動機尺寸的大量增加僅使電動機性能稍有提高。這是因為增加的轉(zhuǎn)矩大部分用于轉(zhuǎn)動已增加慣性的轉(zhuǎn)子。本發(fā)明再次克服現(xiàn)有技術(shù)中的這一缺陷。
一個用于自動洗衣機的驅(qū)動系統(tǒng)，包括用于在該自動洗衣機中轉(zhuǎn)動攪拌器的永久分相式電容電動機。一個控制電路以第一方向和第二方向操作該電動機。該電動機具有兩個匝數(shù)比約為1.0的定子繞組和一個低慣性轉(zhuǎn)子。電動機內(nèi)徑與外徑比值約為0.43。
電動機按速度轉(zhuǎn)矩曲線，沿對于第一旋轉(zhuǎn)方向的第一曲線T1運行至與負載線T3的交點，且按對于第二旋轉(zhuǎn)方向的轉(zhuǎn)矩曲線T2運行。對所有第一象限的速度值，T3減T2大于零。對第二象限，T2小于零，對所有T3的正值，T3減T2大于零。
本發(fā)明相信具有新穎的特點詳細敘述于所附權(quán)利要求中。本發(fā)明及其進一步的目的和優(yōu)點通過參照結(jié)合附圖所作的下述說明將更易于理解，在圖中，相同的參照號表示相同的元部件。


圖1 是描述利用本發(fā)明的一個自動洗衣機，部分切開的透視圖。
圖2 是圖1的自動洗衣機部分剖視圖。
圖3 是在圖1的洗衣機中使用的永久分相式電容電動機中轉(zhuǎn)矩對速度的一般曲線圖。
圖4 是用于永久分相式電容電動機的控制電路的總框圖。
圖5 是控制電路和永久分相式電容電動機的框圖。
圖6 是永久分相式電容電動機的示意圖。
圖7 A是現(xiàn)有技術(shù)的電動機轉(zhuǎn)矩/速度曲線。
圖7 B是按照本發(fā)明構(gòu)造的P SC電動機的轉(zhuǎn)矩/速度曲線。
圖8 A是描述在可逆的現(xiàn)有技術(shù)電動機中加速度的圖。
圖8 B是描述按本發(fā)明構(gòu)造的P SC電動機中加速度的曲線圖。
圖9 和圖10是描述圖1的自動洗衣機的動態(tài)的圖。
本發(fā)明的新型P SC電動機具有普遍的通用性，且可用于多種應(yīng)用。應(yīng)用之一是用于操作自動洗衣機。
在圖1中，參照號10總體表示垂直軸攪拌器型洗衣機，該洗衣機具有可預(yù)置的控制器，它通過洗滌、漂清和甩干(Spin)等一系列編程自動操作該洗衣機。洗衣機包括底座(frame)12，形成機殼16的側(cè)面、頂面、前面和后面的面板14。鉸接的蓋18通常以作為洗衣機10內(nèi)部出入口的方式設(shè)置。洗衣機10具有后控制臺20，其中設(shè)置人工設(shè)定控制裝置包括定時度盤22和溫度選擇器24。
在洗衣機10內(nèi)，設(shè)置一無孔的液體容納桶26，在其內(nèi)部安裝一個圍繞垂直軸轉(zhuǎn)動的穿孔的滾筒(basket)28。一垂直設(shè)置的攪拌器30經(jīng)驅(qū)動機構(gòu)34聯(lián)結(jié)到電動機32，以便動作。
參見圖2，攪拌器30通過軸36聯(lián)結(jié)到減速驅(qū)動機構(gòu)34，它依次通過滑輪裝置38由電動機30驅(qū)動。電動機32是高轉(zhuǎn)差電動機，最好是永久分相式電容(P SC)電動機，它相對于失落轉(zhuǎn)矩(breakdown torque)具有低啟動轉(zhuǎn)矩以提供攪拌器軟啟動。P SC電動機32還在失落點附近具有相對平緩的負荷曲線，使穩(wěn)態(tài)速度將不會隨負荷而變化很大。電動機32安裝在聯(lián)到洗衣機10底座12的托架裝置40和42中。
電動機32通過滑輪裝置38聯(lián)結(jié)到減速驅(qū)動機構(gòu)34。該滑輪裝置包括由皮帶48聯(lián)結(jié)的主動輪44和從動輪46。在一個實施例中，減速驅(qū)動機構(gòu)34是行星齒輪驅(qū)動機構(gòu)，它包括彈性離合器50和安裝在聯(lián)到洗衣機10的底座12的減速驅(qū)動器框架54中的行星罩52。雖然在這里設(shè)置行星減速驅(qū)動機構(gòu)用于本發(fā)明，但也可設(shè)想使用其它各種該技術(shù)領(lǐng)域中熟知的減速驅(qū)動裝置。也可以設(shè)想除去減速驅(qū)動機構(gòu)而把攪拌器直接聯(lián)結(jié)到適當選擇的電動機。
軸36從減速驅(qū)動機構(gòu)34通過桶26和穿孔的滾筒28向上延伸，并聯(lián)結(jié)到攪拌器30。桶環(huán)55在桶26的頂部四周伸展。攪拌器30是復(fù)式作用攪拌器，它具有帶有螺旋狀葉片58的上圓筒56和下攪拌器部分60，多個韌性的葉片62從該部分伸展。韌性的葉片62使攪拌器30在轉(zhuǎn)動方向反轉(zhuǎn)時吸收能量，而仍把攪拌器30耦聯(lián)到由桶26中的水以及織物中的任何顆粒提供的負荷。攪拌器和織物及水之間的耦連加載于電動機，致使速度緩慢增加。韌性葉片在行程的轉(zhuǎn)角范圍和織物尺寸范圍上提供更均勻的負荷耦合和轉(zhuǎn)矩。葉片62的韌性也防止沖程開始時的沖擊負荷超過電動機32的制動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩。
P SC電動機32的一般轉(zhuǎn)矩/速度特性示于圖3。轉(zhuǎn)矩/速度曲線70相應(yīng)于動作的第一方向，曲線72表示一相反方向的轉(zhuǎn)矩/速度特性。如上面所討論的，電動機32在慢速時有低的轉(zhuǎn)矩，且電動機在有最高轉(zhuǎn)矩值的曲線最右部分所指示的轉(zhuǎn)折點或失落點74附近有相對平緩的曲線。由此可見，P SC電動機32主要工作在轉(zhuǎn)矩/速度曲線的啟動部分。
參見圖4，其中說明永久分相式電容電動機32的控制電路。電動機32被連接到交流電源102，它提供適當頻率和幅度的交流電壓和電流去操作電動機32。電動機32包括一對繞組104和106。這時繞組104和106連接成一個繞組是運行繞組而另一個是輔助繞組。一對開關(guān)106和108確定繞組104和106中哪個將是運行繞組和輔動繞組。例如，開關(guān)106和108可以如圖4所示是具有控制電極110和112的三端雙向可控硅開關(guān)。
其它形式的雙向開關(guān)裝置例如機械開關(guān)或繼電器可用來代替三端雙向可控硅開關(guān)106和108。但是，使用三端雙向可控硅開關(guān)允許在繞組供電點上得到相對精確的控制。
使用圖4的電動機和開關(guān)裝置，通過向繞組104和106供電可以有效地使電動機32快速反轉(zhuǎn)。但是，通過按照速度分布向P SC電動機32供電可以獲得自動洗衣機的優(yōu)良性能。例如，加速電動機一預(yù)定時間，以恒速運行電動機，最后減速電動機直至它達到大約零速度，此時，電動機32通過改變開關(guān)106和108而反轉(zhuǎn)。作為提供給每個繞組104和106、用于在每個方向操作電動機的速度分布可以根據(jù)應(yīng)用取任何變化的形式。
如圖4所示，電動機32的軸114連到轉(zhuǎn)速計116，它輸出一個指示電動機32速度的信號。一個脈沖一直流轉(zhuǎn)換電路118把該信號轉(zhuǎn)換成供給加法接點(summing junction)120的直流電平。來自速度分布產(chǎn)生器122的速度分布信號也提供給加法接點120。速度分布產(chǎn)生器122也提供一個為脈沖位置變換器124所利用的方向信號。脈沖位置變換器124還接收來自加法接點120的誤差信號，并然后根據(jù)這個信息在來自交流電源102的交流電流的一定相角期間把一脈沖信號提供給適當?shù)娜穗p向可控硅開關(guān)，以確定提供給電動機32的功率數(shù)量。如所周知，三端雙向可控硅開關(guān)在開啟后將維持導(dǎo)通直到通過電動機32的交流電流的下一過零點為止。易于理解，其它形式的控制電路也能用于本發(fā)明的新穎的P SC電動機。圖4的電路僅是個例子。
圖5表示本發(fā)明的總框圖。P SC電動機32由交流電源102供電?？赡娴娜穗p向可控硅驅(qū)動裝置126根據(jù)P SC電動機32選擇的旋轉(zhuǎn)方向把交流電源線128連到線130或者連到線132。
示于圖5的P SC電動機32具有許多特性，這使它對于連續(xù)反轉(zhuǎn)的應(yīng)用例如用于驅(qū)動自動洗衣機的攪拌器十分理想。例如，它不需要啟動開關(guān)且滿負載效率約70-80%。啟動與失落轉(zhuǎn)矩比約是0.6。P SC電動機特有的軸向長度短于其它類型電動機這一事實也是重要的。
為了在P SC感應(yīng)電動機中從P SC電動機靜止位置產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場必須有兩個要求。輔助繞組必須實際上相對主繞組位移大約360°/2P(P是極數(shù))。例如，在一個四極電動機中，最好相對主繞組位移45度。而且，輔助繞組必須相對于主繞組具有約360°/P的電氣相移(例如對四極電動機最好是90度)。這樣的四極P SC電動機示于圖6，其中，輔助繞組140相對主繞組142位移45度機械角，且電容器144當開關(guān)146在所示位置1時用于在輔助繞組中移動相電壓。由定子148的定子繞組產(chǎn)生的合成旋轉(zhuǎn)磁通量和轉(zhuǎn)子籠150中感應(yīng)的電流的矢量積產(chǎn)生電動機轉(zhuǎn)矩。
如上所述，在已有技術(shù)P SC電動機的設(shè)計，要求為了在負載點有最大的效率，典型的匝數(shù)比是在1.5至2.5范圍中，且容抗選擇成等于主繞組開路電抗乘匝數(shù)比的平方。但是，這種形式的P SC電動機在操作一個自動洗衣機中能引起某些問題。這些確立的關(guān)系不適合自動洗衣機的要求，因為它們在每個旋轉(zhuǎn)方向產(chǎn)生不同速度轉(zhuǎn)矩特性、不平衡的攪拌器運動和織物纏結(jié)。例如，速度轉(zhuǎn)矩曲線的第一象限中的轉(zhuǎn)矩使得在反轉(zhuǎn)開關(guān)啟動后轉(zhuǎn)子在同一方向繼續(xù)轉(zhuǎn)動。
按照本發(fā)明的新穎的P SC電動機通過使匝數(shù)比大約為1.0和容抗等于1.5倍主繞組開路電抗而克服了已有技術(shù)中的這個問題。容抗應(yīng)在主繞組開路阻抗1.25至1.75倍范圍中。在較佳實施例中，P SC電動機的槽電抗(slot reactance)可借助在1.0到1.04范圍內(nèi)改變電動機繞組的匝數(shù)比來加以考慮。
一個典型的已有技術(shù)速度曲線示于圖7A。已知在已有技術(shù)中，單相感應(yīng)電動機應(yīng)該與相等額定值、用于相反旋轉(zhuǎn)方向機械耦合和連接的兩個多相電動機有相同的總轉(zhuǎn)矩特性。這產(chǎn)生圖7A的曲線。當電動機以一個方向旋轉(zhuǎn)時，它按201所示的第一曲線T1運行。當電動機以相反方向旋轉(zhuǎn)時，它按203所示的第二曲線T2運行。如所周知，在運行過程中，電動機加速到由產(chǎn)品負載線(product load line)T3(示于205)和曲線T1和T2交點所確定的穩(wěn)定狀態(tài)速度。示于205的產(chǎn)品負載線T3是一個例子，其中，在點207上使電動機繞組反轉(zhuǎn)連接，這將導(dǎo)致在209點上電動機的穩(wěn)定而不反轉(zhuǎn)的運行。
已經(jīng)確定，如果在產(chǎn)品負載線T3上的轉(zhuǎn)矩值減去電動機轉(zhuǎn)矩曲線T2上的轉(zhuǎn)矩值在第一象限內(nèi)(即，曲線T3和T2不相交)對所有的速度值都大于零，則電動機將發(fā)生成功的反轉(zhuǎn)。通過設(shè)計電動機使對所有T3的正值、T2均小于零時，這個條件能夠滿足。即，電動機最好設(shè)計成使得反轉(zhuǎn)電動機轉(zhuǎn)矩曲線T2只位于第二象限，如圖7B所示。
本發(fā)明的新穎的單相P SC電動機產(chǎn)生分別示于圖7B中211和213的新穎速度曲線T1和T2。因為如圖所示213的曲線T2始終位于第二象限，P SC電動機從示于221的負載線T3上的點215反轉(zhuǎn)后，將加速到處平衡狀態(tài)的點217。注意到這點是重要的，即如果P SC電動機的匝數(shù)比是1.0，則曲線211和213將不是精確對稱的。這是因為一個繞組必須繞在電動機槽中另一繞組的上面。因而，發(fā)現(xiàn)繞組匝數(shù)比1.04能提供曲線211和213的適當?shù)膶ΨQ。
攪拌器加速度在產(chǎn)生合適的洗滌負載翻轉(zhuǎn)和洗滌動作中是重要的參數(shù)。因而電動機轉(zhuǎn)矩必須足夠提供需要的攪拌器加速度。在現(xiàn)有技術(shù)中已知為了增加輸出轉(zhuǎn)矩，P SC電動機的尺寸即它的直徑和長度都將增加。但是，本發(fā)明的P SC電動機不使用現(xiàn)有技術(shù)的處理來達到輸出轉(zhuǎn)矩的增加。電動機/機器動態(tài)分析顯示多于75%的電動機轉(zhuǎn)矩消耗于加速轉(zhuǎn)子質(zhì)量。這個分析也顯示，當增加電動機的尺寸以增加更多轉(zhuǎn)矩時，轉(zhuǎn)子慣性也足夠大地增加以致大大地抵消附加的轉(zhuǎn)矩。如下面將詳細說明的那樣，轉(zhuǎn)子慣量是直徑四次冪的函數(shù)，因而，確定必須主要從設(shè)計定子內(nèi)徑對外徑比的現(xiàn)有技術(shù)作出改變。通過把內(nèi)徑對外徑的比從0.6減為0.43(如上所述0.6是現(xiàn)有技術(shù))，并增加附加長度以維持轉(zhuǎn)矩，則慣量和加速轉(zhuǎn)子所需的轉(zhuǎn)矩被減小系數(shù)2.8。
例如，具有大的直徑的現(xiàn)有技術(shù)電動機的圖8A的計算機模擬顯示電動機在223處的加速度是1570rad/S2。如本發(fā)明的新型P SC電動機圖8B的計算機模擬中所示，它具有小得多的直徑，在225處有2736rad/S2的加速度。加速只要較少時間是一個重要的考慮，因為這是一個感應(yīng)電動機無效的區(qū)間。
根據(jù)圖9，下面的方程式顯示電動機轉(zhuǎn)矩對于示于圖1和圖2的洗衣機的旋轉(zhuǎn)方式的關(guān)系。按照圖10，下面方程式顯示對于示于圖1和圖2的洗衣機攪拌方式的關(guān)系。
旋轉(zhuǎn)方式T(t)=Jm＇ (d2O1(t))/(dt2) +Bm (d O1(t))/(dt) + (N21)/(N2) (Jb＇+J1) (d201(t))/(dt2)+ (N21)/(N2) Bb (d O1(t))/(dt) + (N1)/(N2) Fb (d O1(t))/(｜O1｜)式中Jm′＝總驅(qū)動慣量＝Jm+JdJm＝電動機慣量＝45×10-3N.m.s2Jd＝滑輪慣量＝0.037×10-3N.m.s2Bm＝驅(qū)動摩擦＝1.9×10-3N.m/RPSJb′＝機器慣量＝Jb+Ja+JsJb＝滾筒慣量＝.375 N.m.s2Ja＝攪拌器慣量＝.0088N.m.s2(包括滑輪的9×10-4N.m.s )Js＝旋轉(zhuǎn)管＝0.001 N.m.s2J1＝負載慣量＝0.035×L(在濕的條件中織物的干的磅重)N1/N2＝齒輪比＝1/2.6Bb＝粘滯摩擦＝12.3×103N.m/RPSFb＝庫侖摩擦＝2.26N.m攪拌方式式中
Jm′＝總驅(qū)動慣量＝Jm+JdJm＝電動機慣量＝.45×10-3N.m.s2Jd＝滑輪＝0.037×10-3N.m.s2Bm＝驅(qū)動摩擦＝0.0019N.m./RPSJa＝攪拌器慣量＝0.0088N.m.s2(包括滑輪的9×10-4N.m.s2)N1/N2＝齒輪比＝ 1/11.43Bb＝傳輸粘滯摩擦＝0.0123N.m/RPSB1＝負載粘滯摩擦＝0.06 N.m/RPSK1＝彈性常數(shù)＝2+.34×負荷(磅)(N.m/rad)B2＝織物對滾筒粘滯摩擦＝40N.m/RPS下面是對按照本發(fā)明構(gòu)造的P SC電動機一個實施例的說明。
電動機樣機已發(fā)現(xiàn)能產(chǎn)生對于自動洗衣機所希望的性能特性。該樣機是在120伏、60Hz的電源上并具有45微法電容器的情況下產(chǎn)生這一性能的。
為了獲得可接受的攪拌速度分布，轉(zhuǎn)子的慣量必須相關(guān)于電動機的牽拉轉(zhuǎn)矩(pull-up torque)。一個實驗性的電動機具有下述慣量轉(zhuǎn)子、軸及軸承內(nèi)座圈-.45×10-3N.m.s2風扇和滑輪 -.037×10-3N.m.s2總計 -.487×10-3N.m.s2其它比值也可能可接受。
樣機設(shè)計如下主繞組-33-66＃22輔助繞組-33-66＃22
轉(zhuǎn)子-34槽，2.4英寸外徑(O.D.)定子-24槽，5.5英寸外徑鐵芯長度(Stack)-1.53英寸X -5.724/6.36Xo -42.55/47.7R2-9.3鐵損 -31.9/42軸承 -雙球型應(yīng)該設(shè)置安裝風扇的內(nèi)軸以提供繞組冷卻。一個位于與軸尾相對、貼近繞組的單個徑向電扇就足夠了。在托架的末端應(yīng)設(shè)置通風口以通過軸向進氣和徑向排氣。
這樣，可以看到，按照本發(fā)明構(gòu)制的新型的P SC電動機提供按照示于圖7的速度轉(zhuǎn)矩曲線的運行，而且利用基本上1比1的繞組比，另外利用具有比現(xiàn)有P SC電動機更小的直徑和較長長度的低慣量轉(zhuǎn)子。值得贊賞的是，本發(fā)明的P SC電動機完全與P SC電動機目前公認的設(shè)計不同。
如前所述顯然，本發(fā)明允許包括與前面敘述的說明細節(jié)上有些不同的各種變換和修改。但易于理解，所有這些修改有理由認為適當?shù)陌诒景l(fā)明內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種永久分相式電容電動機，其特征在于包括具有預(yù)定外徑的轉(zhuǎn)子；具有預(yù)定內(nèi)徑的定子，使所述定子內(nèi)徑除以所述定子外徑所確定的定子比小于0.6；具有第一預(yù)定匝數(shù)的運行繞組；和具有第二預(yù)定匝數(shù)的輔助繞組，所述第一和第二匝數(shù)大致相等。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，所述的定子比大約是0.43。
3.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，所述的電動機具有主繞組開路電抗的1.25至1.75倍范圍的容抗。
4.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，所述的運行繞組和輔助繞組的匝數(shù)比是約1.04。
5.如權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于，所述的永久分相式電容電動機具有對于所述電動機一個方向旋轉(zhuǎn)的第一轉(zhuǎn)矩/速度曲線和對于所述電動機向相反方向旋轉(zhuǎn)的第二轉(zhuǎn)矩/速度曲線，所述的第一曲線基本是所述第二曲線翻轉(zhuǎn)的鏡面圖形。
6.如權(quán)利要求5所述的電動機，其特征在于，所述的第一曲線實質(zhì)上位于第一和第四象限內(nèi)，而所述的第二曲線實質(zhì)上位于第二和第三象限內(nèi)。
7.如權(quán)利要求5所述的電動機，其特征在于，所述永久分相式電容電動機的運行特征是，負載線在第一象限與所述第一曲線相交，且對于所述第一象限的所有速度值，對于所述負載線上的所有點的值減去所述第二曲線的值是始終大于零的。
8.一種用于具有安裝在洗衣桶內(nèi)攪拌器的自動洗衣機的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于包括安裝在自動洗衣機內(nèi)的低慣量的P SC電動機，所述電動機是可按照對于第一方向的速度轉(zhuǎn)矩曲線T1和對于第二方向的速度轉(zhuǎn)矩曲線T2運行的;聯(lián)結(jié)到所述電動機的驅(qū)動裝置，它用來轉(zhuǎn)動所述攪拌器且對于所述電動機呈現(xiàn)預(yù)定的負載線T3;以第一方向和相反的第二方向操作所述電動機的控制電路，該控制電路包括以所述第一方向和第二方向變換電動機運行的裝置;和所述電動機是適于使對所有第一象限的速度值，T3減去T2是大于零的。
9.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機按照所述速度轉(zhuǎn)矩曲線運行，在該所述速度轉(zhuǎn)矩曲線中，當T2是小于零時，對所有T3的正值，T3減去T2大于零;對于T2小于零的情況，轉(zhuǎn)矩曲線T2是位于第二象限內(nèi)的。
10.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機具有運行繞組和輔助繞助，且所述運行繞組對所述輔助繞組的匝數(shù)比大致為1.0。
11.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機具有低慣量的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有預(yù)定較小直徑和預(yù)定長的長度。
12.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機具有其內(nèi)徑與外徑比約為0.43的定子。
13.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機具有預(yù)定極數(shù)(P)，且至少第一和第二繞組，該兩繞組相隔約360°/P電角度和360°/2P機械角度。
14.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機具有至少第一和第二繞組，該第一和第二繞組的匝數(shù)比約為1.04。
15.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的曲線T2實質(zhì)上是T1的翻轉(zhuǎn)鏡面圖形。
16.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的曲線T2對所述電動機所有正的角速度值實質(zhì)上是負的。
17.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機具有主繞組開路電抗1.25至1.75倍范圍內(nèi)的容抗。
18.如權(quán)利要求8所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機包括在定子上至少有第一和第二繞組，所述第一和第二繞組具有的匝數(shù)比大約是1;其內(nèi)、外徑比小于0.6的定子，且具有低慣量的轉(zhuǎn)子。
19.如權(quán)利要求18所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機按所述速度轉(zhuǎn)矩曲線運行，所述曲線中，當T2小于零時對T3的所有正值，T3減T2大于零;對T2小于零的情況，轉(zhuǎn)矩曲線T2是位于第二象限內(nèi)的。
20.如權(quán)利要求18所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機具有其內(nèi)、外徑比約為0.43的定子。
21.如權(quán)利要求18所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述的電動機具有至少第一和第二繞組，且所述第一和第二繞組的匝數(shù)比大約為1.04。
22.如權(quán)利要求18所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，對所述電動機的所有角速度的正值，所述曲線T2實質(zhì)上是負的。
23.一種可逆驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于包括適于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動的負載，所述的負載具有表示穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩的預(yù)定負載線T3，該負載施加阻力使以不同角速度旋轉(zhuǎn);與所述負載互連的、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動所述負載的、可逆的P SC電動機，所述電動機可以按表示轉(zhuǎn)矩對角速度的預(yù)定的第一曲線T1的第一方向和以按照預(yù)定的第二曲線T2的第二方向運行，使T3在第一象限與T1相交及進一步使T3在第一象限與T2不相交，從而，以所述第一方向操作所述電動機，驅(qū)動所述負載加速直至T3與T1交點，隨之，以所述第二方向操作所述電動機，減速所述負載且使所述負載反向旋轉(zhuǎn)。
24.如權(quán)利要求7所述的可逆驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括可操作的、連至所述電動機，并以所述第一方向和第二方向操作所述電動機的控制裝置。
25.如權(quán)利要求7所述的可逆驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，對所述電動機的實質(zhì)上所有角速度正值，所述第二曲線T2實質(zhì)上在第二象限內(nèi)。
26.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述的定子比是約0.43。
27.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述電動機具有主繞組開路電抗1.25至1.75倍范圍內(nèi)的容抗。
28.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述運行和輔助繞組的匝數(shù)比是約1.04。
29.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述永久分相式電容電動機對所述電動機的一個旋轉(zhuǎn)方向有第一轉(zhuǎn)矩/速度曲線，且對所述電動機的相反旋轉(zhuǎn)方向有第二轉(zhuǎn)矩/速度曲線，所述第一曲線大體上是所述第二曲線的翻轉(zhuǎn)鏡面圖形。
30.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述第一曲線實質(zhì)上位于第一和第四象限內(nèi)，而所述第二曲線實質(zhì)上位于第二和第三象限內(nèi)。
31.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，對于所述永久分相式電容電動機的運行特征是，負載線在第一象限內(nèi)與所述第一曲線相交，且對所述第一象限的所有速度值，對所述負載線的所有點的值減去所述第二曲線的值始終大于零。
32.如權(quán)利要求23所述的電動機，其特征在于，所述電動機具有運行繞組和輔助繞組，且所述運行繞組與所述輔助繞助的匝數(shù)比大約為1.0。
33.如權(quán)利要求23所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于，所述電動機有一低慣量的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子具有預(yù)定的較小直徑和一預(yù)定的長度。
34.一種具有與定子有合作關(guān)系的轉(zhuǎn)子的永久分相式電容電動機，其特征在于，所述電動機按對于第一旋轉(zhuǎn)方向的速度轉(zhuǎn)矩曲線T1和對于第二旋轉(zhuǎn)方向的速度轉(zhuǎn)矩曲線T2運行，致使對所述電動機的所有角速度的負值而言，T2位于第二象限內(nèi)。
35.如權(quán)利要求34所述的電動機，其特征在于，T2基本上是T1的翻轉(zhuǎn)境面圖形。
36.如權(quán)利要求34所述的電動機，其特征在于，所述定子比約為0.43。
37.如權(quán)利要求34所述的電動機，其特征在于，所述的電動機具有主繞組開路電抗1.25至1.75倍范圍的容抗。
38.如權(quán)利要求34所述的電動機，其特征在于，所述的運行和輔助繞組的匝數(shù)比約為1.04。
全文摘要
一種永久分相式電容電動機和用于自動洗衣機的驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于旋轉(zhuǎn)在自動洗衣機內(nèi)攪拌器的電動機。一個控制電路以第一和第二方向操作該電動機。所述電動機具有一個匝數(shù)比約為1.0的兩個定子繞組和一個低慣量的轉(zhuǎn)子。定子內(nèi)、外徑比最好為0.43。
文檔編號D06F37/30GK1048289SQ90103108
公開日1991年1月2日 申請日期1990年6月20日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月20日
發(fā)明者阿恩·M·尼斯圖恩, 愛德華·H·蓋茨, 杰弗里·L·伯克 申請人:旋渦公司