單相異步電機繞組串并聯切換方法、單相異步電機及設備與流程

本發明涉及電機技術領域，尤其涉及一種單相異步電機繞組串并聯切換方法、單相異步電機及設備。

背景技術：

目前在電機技術領域中，關于切換繞組技術，在三相異步電機中有星三角啟動應用，在風扇電機中采用部分繞組運行。風扇繞組的切換能夠有效調速，但是性能無法保障。類似于壓縮機的應用場合，對電機性能及特性要求極高的場合，運行負載跨度大，從重載到輕載頻繁的切換，傳統單相異步電機存在上升的瓶頸。在使用過程中傳統的單相異步電機存在過載能力要求高，啟動能力差，單要求額定運行時負載低、性能高的特點，傳統的單相異步電機無法做到兩者的兼得的特點。并且從異步電機的性能特性來看，最佳性能點很窄，無法做到寬轉速范圍的高性能，所以異步電機設計中，對負載點的設計要求高。現有應用電機最佳性能點無法再額定點運行，應用場合(例如壓縮機)的性能還存在開發空間。在過載能力要求一定的情況下，性能不能完全發揮。在一些類似壓縮機尤其是負載跨度大的應用場合，對能效、穩定運行、過載能力要求高的場合，傳統的單相異步電機結合其本身的特性曲線，無法做到性能和過載兩者的兼得。如何充分發揮電機的性能空間、拓寬負載能力及提升啟動能力是目前亟待解決的問題。

技術實現要素：

本發明的主要目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供了一種單相異步電機的繞組串并聯切換裝置、方法、電機及設備，以解決電機性能發揮程度有限、負載能力和啟動能力差的問題。

本發明一方面提供了一種單相異步電機，包括：主相繞組、副相繞組以及切換裝置，所述主相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述切換裝置，用于根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述主相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

可選地，所述副相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述切換裝置，還用于根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述副相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

可選地，還包括：所述串聯方式包括至少兩個繞組線圈全部串聯；所述并聯方式包括：至少兩個繞組線圈全部并聯，或者當主相繞組或副相繞組包括至少三個繞組線圈時，所述并聯方式還包括：繞組線圈先串聯再把串聯部分并聯或者先并聯再把并聯部分串聯。

可選地，所述運行數據包括工作電流、溫度、負載大小中的至少一個。

可選地，所述工作電流是通過所述單相異步電機的主相繞組、副相繞組或公共端的電流；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的工作電流大于預設的電流上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的工作電流小于預設的電流下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，所述電流上限閾值大于等于所述電流下限閾值；和/或所述電流上限閾值小于在惡劣高溫低壓并以串聯方式運行情況下的過載電流。

可選地，所述溫度是所述單相異步電機的溫度、與所述單相異步電機配套使用的設備的溫度及外界環境溫度的其中之一；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的溫度大于預設的溫度上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的溫度小于預設的溫度下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，所述負載大小包括功率大小或轉矩大小；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的負載大小高于預設的負載上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的負載大小低于預設的負載下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，還包括：所述串聯方式還包括在副相繞組上串聯運行電容c1，所述并聯方式還包括在副相繞組上串聯過載電容c2；所述運行電容c1與所述過載電容c2的關系為：c2＝c1+c2＇，其中：c2＇的取值范圍為c1<c2＇<2c1，或者c2＇＝0。

可選地，當所述主相繞組和副相繞組的兩個以上的繞組線圈同時采用串聯方式或同時采用并聯方式時，并聯匝比λ1＝串聯匝比λ2＝并聯副相匝數nsb/并聯主相匝數nmb＝串聯副相匝數nsc/串聯主相匝數nmc，且0.5<λ1＝λ2<0.75；當所述僅主相繞組采用串聯方式或并聯方式時，并聯匝比的取值范圍為0.65<λ1<0.9，和/或串聯匝比的取值范圍為0.5<λ2<0.75。

可選地，還包括采用多股線并繞的方式實現繞組的串聯和并聯，所述多股線并繞包括雙線并繞和三線并繞。

可選地，還包括通過增大轉子沖片槽面積、增大轉子端環、和/或增加轉子外徑用以提高電機性能。

本發明的又一方面又提供了一種設備，所述設備包括上述任一項所述的單相異步電機；或者所述設備包括混合電機，所述混合電機使用上述任一項所述的單相異步電機啟動，所述混合電機包括單相異步啟動永磁同步電機或三相異步啟動永磁同步電機。

本發明的另一方面又提供了一種單相異步電機繞組串并聯切換方法，包括：所述單相異步電機的主相繞組包括至少兩個繞組線圈；根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述主相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

可選地，所述單相異步電機的副相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述方法還包括根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述副相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

可選地，還包括：所述串聯方式包括至少兩個繞組線圈全部串聯；所述并聯方式包括：至少兩個繞組線圈全部并聯，或者當主相繞組或副相繞組包括至少三個繞組線圈時，所述并聯方式還包括：繞組線圈先串聯再把串聯部分并聯或者先并聯再把并聯部分串聯。

可選地，所述運行數據包括工作電流、溫度、負載大小中的至少一個。

可選地，所述工作電流是通過所述單相異步電機的主相繞組、副相繞組或公共端的電流；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的工作電流大于預設的電流上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的工作電流小于預設的電流下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，所述電流上限閾值大于等于所述電流下限閾值；和/或所述電流上限閾值小于在惡劣高溫低壓并以串聯方式運行情況下的過載電流。

可選地，所述溫度是所述單相異步電機的溫度、與所述單相異步電機配套使用的設備的溫度及外界環境溫度的其中之一；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的溫度大于預設的溫度上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的溫度小于預設的溫度下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，所述負載大小包括功率大小或轉矩大小；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的負載大小高于預設的負載上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的負載大小低于預設的負載下限閾值時切換到所述串聯方式。

可選地，還包括：所述串聯方式還包括在副相繞組上串聯運行電容c1，所述并聯方式還包括在副相繞組上串聯過載電容c2；所述運行電容c1與所述過載電容c2的關系為：c2＝c1+c2＇，其中：c2＇的取值范圍為c1<c2＇<2c1，或者c2＇＝0。

可選地，當所述主相繞組和副相繞組的兩個以上的繞組線圈同時采用串聯方式或同時采用并聯方式時，并聯匝比λ1＝串聯匝比λ2＝并聯副相匝數nsb/并聯主相匝數nmb＝串聯副相匝數nsc/串聯主相匝數nmc，且0.5<λ1＝λ2<0.75；當所述僅主相繞組采用串聯方式或并聯方式時，并聯匝比的取值范圍為0.65<λ1<0.9，和/或串聯匝比的取值范圍為0.5<λ2<0.75。

可選地，還包括采用多股線并繞的方式實現繞組的串聯和并聯，所述多股線并繞包括雙線并繞和三線并繞。

可選地，還包括通過增大轉子沖片槽面積、增大轉子端環、和/或增加轉子外徑用以提高電機性能。

本發明的技術方案通過單相異步電機繞組連接方式的切換，在串聯運行時電機輕負載運行性能高，在并聯運行時電機過載能力強，串并聯結合使輕載時高效運行，重載時穩定、可靠運行，充分發揮電機的性能空間，提升應用工況能效，達到節能的效果，同時也拓寬了負載能力，提升了啟動能力。

附圖說明

此處所說明的附圖用來提供對本發明的進一步理解，構成本發明的一部分，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明提供的單相異步電機的整體結構圖；

圖2是本發明提供的單相異步電機的一種優選實施例的設備結構示意圖；

圖3是單相異步電機的繞組示意圖；

圖4是本發明提供的單相異步電機主副相繞組串聯方式示意圖；

圖5是本發明提供的單相異步電機主副相繞組并聯方式示意圖；

圖6是本發明提供的單相異步電機主相繞組串聯方式示意圖；

圖7是本發明提供的單相異步電機主相繞組并聯方式示意圖；

圖8是本發明提供的單相異步電機主相三個繞組串聯方式示意圖；

圖9是本發明提供的單相異步電機主相三個繞組并聯方式示意圖；

圖10是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組串聯方式示意圖；

圖11是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組并聯方式的一種優選實施例的示意圖；

圖12是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組并聯方式的另一優選實施例的示意圖；

圖13是本發明提供的單相異步電機串聯方式和傳統設計的效率對比圖示；

圖14是本發明提供的單相異步電機串聯方式、并聯方式和傳統設計的轉矩-轉速曲線圖示；

圖15是本發明提供的單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種優選實施例的步驟流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明具體實施例及相應的附圖對本發明技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

需要說明的是，本發明的說明書和權利要求書及上述附圖中的術語“第一”、“第二”等是用于區別類似的對象，而不必用于描述特定的順序或先后次序。應該理解這樣使用的數據在適當情況下可以互換，以便這里描述的本發明的實施例能夠以除了在這里圖示或描述的那些以外的順序實施。此外，術語“包括”和“具有”以及他們的任何變形，意圖在于覆蓋不排他的包含，例如，包含了一系列步驟或單元的過程、方法、系統、產品或設備不必限于清楚地列出的那些步驟或單元，而是可包括沒有清楚地列出的或對于這些過程、方法、產品或設備固有的其它步驟或單元。

本發明一方面提供了一種單相異步電機，包括：主相繞組、副相繞組以及切換裝置，所述主相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述切換裝置，用于根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述主相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

以上實施方式調整時僅切換主相繞組的連接方式，在另一種實施方式中，調整時主相繞組和副相繞組都切換連接方式。在這種實施方式中，所述副相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述切換裝置，還用于根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述副相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。圖1是本發明提供的單相異步電機的整體結構圖。圖1所示的結構中其主相繞組和副相繞組都設置有切換裝置，在僅切換主相繞組的情況下，副相繞組中就不需要設置切換裝置了。

圖2是本發明提供的單相異步電機的一種優選實施例的設備結構示意圖。本發明單相異步電機的切換裝置包括：檢測器件100，用于檢測單相異步電機的運行數據，所述運行數據包括工作電流、溫度、負載大小中的至少一個；切換組件200，用于根據所述檢測器件檢測的結果切換所述單相異步電機的繞組連接方式，所述繞組連接方式包括串聯方式和并聯方式。具體實施過程中，在所述檢測到的運行數據大于預設的上限閾值的情況下切換到并聯方式，在所述檢測到的運行數據小于預設的下限閾值的情況下切換到串聯方式。電容運轉單相異步電機，通過主副相或主相繞組的各自兩個繞組或兩個以上的繞組串并聯形式的切換實現電機的寬負載能力，達到輕載時高效運行，重載時穩定、可靠運行。將串并聯兩種形式的優點相結合，并使用一定的外部控制辦法，實現繞組的切換、電容的切換，實現異步電機的性能、過載和啟動各方面的效果兼得。通過使用本發明提供的技術方案，電機額定點性能可以提升2-5％，過載能力提升2-4倍。

圖3是單相異步電機的繞組示意圖。異步電機根據極數、槽數的不同，繞組的分布設計有不同，其繞組數量可大于等于2，圖示僅為示例，在實際應用時可靈活采用，圖3以主相繞組和副相繞組各有兩個為例。在各個附圖中，主相是指主相繞組，副相是指副相繞組，主相一是指主相第一個繞組，依次類推其他同理。

根據本發明提供的技術方案，單相異步電機通過采用主副相繞組串并聯的辦法，設計成兩種特性不同的單相異步電機。在串聯運行時，電機輕負載運行性能極高，與應用工況絕佳匹配，這種狀態下，其過載能力差，無法滿足極端重載情況，尤其是低壓情況。在并聯運行狀態下，電機過載能力極強，提升數倍，輕松滿足應用場合的過載能力及低壓情況下的過載能力需求，在這種情況下低負載運行時的性能差。串并聯結合使用時，取兩者的長處，充分發揮電機的性能空間，提升應用工況能效，達到節能的效果。現有應用情況預計性能提升2-3％，過載點和額定運行點差距越大，越能發揮這種電機的優勢。并聯方式能夠在啟動中發揮強大優勢，啟動能力相比以前提升100％，可取消啟動器，達到一定程度上的控制成本、降低成本的作用。

根據本發明單相異步電機一種實施方式，所述工作電流是通過所述單相異步電機的主相、副相或公共端的電流；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的工作電流大于預設的電流上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的工作電流小于預設的電流下限閾值時切換到所述串聯方式。可通過公共端或主相或副相的電流變化來控制開關，切換繞組串并聯，實現繞組的切換。當電流大于預設的電流上限閾值時切換成并聯，進入重載；當電流降低到電流下限閾值時，切換成串聯運行。

其中，所述電流上限閾值大于等于所述電流下限閾值；和/或所述電流上限閾值小于在惡劣高溫低壓并以串聯方式運行情況下的過載電流。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，所述溫度是所述單相異步電機的溫度、與所述單相異步電機配套使用的設備的溫度及外界環境溫度的其中之一；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的溫度大于預設的溫度上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的溫度小于預設的溫度下限閾值時切換到所述串聯方式。電機繞組切換機理還可采用溫度控制，通過溫度傳感器感應單相異步電機的溫度、或者是感應與所述單相異步電機配套使用的設備的溫度(比如冷凍、冷藏箱體的溫度)、還可以感應外界環境溫度，通過溫度傳感器感應到的溫度給予判定切換信號。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，所述負載大小包括功率大小或轉矩大小；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的負載大小高于預設的負載上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的負載大小低于預設的負載下限閾值時切換到所述串聯方式。電機繞組切換還可采用負載控制，比如在冰箱冷柜等的應用場合，在具體的實施方案中，可由冰箱冷柜等上位機根據實際負載大小給予繞組切換組件切換串并聯的信號。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，還包括：所述串聯方式包括至少兩個繞組線圈全部串聯；所述并聯方式包括：至少兩個繞組線圈全部并聯，或者當主相繞組或副相繞組包括至少三個繞組線圈時，所述并聯方式還包括：繞組線圈先串聯再把串聯部分并聯或者先并聯再把并聯部分串聯。

在一種實施方式中，單相異步電機的主相和副相的繞組可同時采用串聯方式或同時采用并聯方式。圖4是本發明提供的單相異步電機主副相繞組串聯方式示意圖；圖5是本發明提供的單相異步電機主副相繞組并聯方式示意圖。在圖4和圖5中，單相異步電機的主副相分別有兩個繞組，圖4中主相和副相的兩個繞組同時采用串聯方式，圖5中主相和副相的兩個繞組同時采用并聯方式。以單相異步電機應用于制冷壓縮機為例，其殼體上接線柱通常有5-8個導電柱，各個附圖中的字母a、b、c、d、e、f、g、h分別表示連接電機的各線頭。電機繞組較多的情況相應導柱個數也多，在圖10、圖11和圖12中，字母a′、b′、c′、d′也表示連接電機的各線頭。

在另一種實施方式中，單相異步電機僅主相的繞組采用串聯方式或并聯方式。圖6是本發明提供的單相異步電機主相繞組串聯方式示意圖；圖7是本發明提供的單相異步電機主相繞組并聯方式示意圖。在圖6和圖7的實施方式中，單相異步電機僅主相的兩個繞組采用串聯方式或并聯方式，圖6中主相的兩個繞組采用串聯方式，圖7中主相的兩個繞組采用并聯方式。單相異步電機僅主相的繞組采用串聯方式或并聯方式同樣可以達到拓寬負載能力，性能提升，缺點是過載運行狀態略差，電機磁場圓度略差。另外，還有較差的實施方式為主相切換串并聯設計，電容不切換、副相不切換，能夠達到提升提升過載能力效果，缺點是過載運行電流增大較為明顯。

再者，單相異步電機的繞組數量可能在兩個以上。圖8是本發明提供的單相異步電機主相三個繞組串聯方式示意圖；圖9是本發明提供的單相異步電機主相三個繞組并聯方式示意圖。在圖8和圖9的實施方式中，單相異步電機主相的三個繞組分別采用串聯方式和并聯方式，圖8中主相的三個繞組采用串聯方式，圖9中主相的三個繞組采用并聯方式。

另外，所述并聯方式還包括所述單相異步電機的主相、或主相和副相的多個繞組先串聯再并聯或者先并聯再串聯。圖10是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組串聯方式示意圖；圖11是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組并聯方式的一種優選實施例的示意圖；圖12是本發明提供的單相異步電機主相四個繞組并聯方式的另一優選實施例的示意圖。在圖10、圖11和圖12的實施方式中，單相異步電機主相的四個繞組分別采用串聯方式和并聯方式，圖10中主相的四個繞組采用串聯方式，圖11和圖12中主相的四個繞組都是采用并聯方式。其中圖11中主相的四個繞組采用兩兩并聯再串聯的方式，圖12中主相的四個繞組采用兩兩串聯再并聯的方式。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，所述串聯方式還包括在副相繞組上串聯運行電容c1，所述并聯方式還包括在副相繞組上串聯過載電容c2；所述運行電容c1與所述過載電容c2的關系為：c2＝c1+c2＇，其中：c2＇的取值范圍為c1<c2＇<2c1，或者c2＇＝0。即運行電容c1始終與副相繞組串聯，c2＇為實現啟動電容增加的容值。c2＇可取消，這種情況下過載電容c2始終使用運行電容c1。適當設置電容的大小有助于兼容電機在串并聯狀態下的運行狀態，有利于改善并聯運行狀態下的磁場圓度。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，當所述單相異步電機的主相和副相的兩個以上的繞組同時采用串聯方式或同時采用并聯方式時，并聯匝比λ1＝串聯匝比λ2＝并聯副相匝數nsb/并聯主相匝數nmb＝串聯副相匝數nsc/串聯主相匝數nmc，且0.5<λ1＝λ2<0.75；當所述單相異步電機僅主相繞組采用串聯方式或并聯方式時，并聯匝比的取值范圍為0.65<λ1<0.9，和/或串聯匝比的取值范圍為0.5<λ2<0.75。適當限定匝比有助于兼容串聯和并聯兩種連接方式，使電機在串聯狀態和并聯狀態下都能很好地運行，提高效率和穩定性，并能夠有效避免并聯狀態下磁場圓度差、效率下降、保護器提前跳閘等情況的發生。

圖13是本發明提供的單相異步電機串聯方式和傳統設計的效率對比圖示(以冰箱應用為例)。在圖13中，傳統設計指目前市面上的定頻壓縮機電機采用的電機設計方案，即市面上現有機型方案；串聯效果是指本發明提供的技術方案中繞組串聯時運行的性能特性曲線；圖中橫坐標為輸入功率，即表示該點電機穩定運行的輸入平均功率，縱坐標為對應的電機效率；冰箱工況負載點是指壓縮機在冰箱上進行耗電量穩定測試時工況時，電機的負載點；國標工況負載點是指壓縮機按照國標要求工況時，電機穩定運行的輸入平均功率。圖13中的串聯效果對應的曲線是圖6所示的單相異步電機主相繞組串聯方式的效果。另外，圖13的數據是基于傳統方案的定子沖片、轉子沖片、鼠籠的基礎上設計的，如果調整定轉子沖片、轉子鼠籠，電機性能提升預計可達到3％。

如圖13中的黑色實線所示，電機最高性能點在國標工況的右邊，且在評估壓縮機匹配冰箱時的負載點比國標工況還要低，這說明該電機在性能發揮方面沒有做到最佳。導致傳統設計不能夠充分發揮電機性能優勢的原因是在冰箱使用中，會出現極端的惡劣工況，環境溫度高，箱體內溫度高，此時壓縮機的負載會急劇增大，但壓縮機不能停機，國標中描述為連續過載。

圖14是本發明提供的單相異步電機串聯方式、并聯方式和傳統設計的轉矩-轉速曲線圖示。在圖14中，串聯轉矩是指本發明提供的技術方案中采用串聯方式連接時電機運行的轉速與轉矩輸出的對應關系；并聯轉矩是指本發明提供的技術方案中采用并聯方式時電機運行的轉速與轉矩輸出的對應關系；傳統設計這里是指現有技術的設計方案的轉速與轉矩輸出的對應關系。如圖13和圖14所示，圖13中的傳統設計機型的過載能力必須達到0.58nm時，才能滿足實際應用需求，可參見圖14中傳統設計的轉矩轉速曲線。人們對節能環保的逐步重視，又對產品提出更多的苛刻的要求，也因此電機行業的能效標準在不斷的提高，傳統電機的設計研發遇到上升的瓶頸。本發明提供的技術方案可以較完美的解決這個矛盾和問題，賦予電機行業新的發展空間。

異步電機根據負載點的不同、過載、啟動能力要求的不同，繞組的匝數差異較大。仍以冰箱為例，這里的重載并不是指同一個壓縮機，而是指大冰箱使用的壓縮機，同樣是國標工況，其負載要比小冰箱要小很多。同理輕載應用是指小冰箱用的壓縮機其同樣工況時，負載要小很多。由于這樣的不同，電機在設計上就會出現繞線方案、線徑、電容等就會變化。重載應用時，繞組的匝數少，線徑粗，電容較大，其承載能力強，啟動能力強，最佳性能點在負載較為重的地方。輕載應用時，異步電機可以設計成繞組匝數多，線徑細，電容較小，其能夠做到小負載的情況下性能較優，不足之處就是過載能力下降的厲害，啟動能力差。如圖14所示，點虛線方案(串聯轉矩曲線)匝數多線徑細電容小，其過載能力僅有0.37nm；實線方案(傳統設計轉矩曲線)匝數相比點虛線較少，線徑粗，其過載能力能夠達到0.59nm；線虛線(并聯轉矩曲線)時，其匝數僅有串聯時的一半，低于傳統設計方案，等效線徑較粗，其過載能力達到1.44nm。

根據本發明單相異步電機的一種實施方式，還包括采用多股線并繞的方式實現繞組的串聯和并聯，所述多股線并繞包括雙線并繞和三線并繞。

根據本發明單相異步電機的繞組串并聯切換裝置的一種實施方式，還包括通過增大轉子沖片槽面積、增大轉子端環、和/或增加轉子外徑用以提高電機性能。以冰箱的應用為例，采用以上結構設計可有效發揮冰箱工況點電機性能。

本發明的又一方面又提供了一種設備，所述設備包括上述任一項所述的單相異步電機；或者所述設備包括混合電機，所述混合電機使用上述任一項所述的單相異步電機啟動，所述混合電機包括單相異步啟動永磁同步電機或三相異步啟動永磁同步電機。其中，應用在單相異步啟動永磁同步電機上有一定的效果，缺點是該類型電機的退磁能力本身就不好，當采用并聯啟動時，啟動瞬間電流更大，其退磁設計較為困難；應用在三相異步電機上會在實際使用中工況重載時會切換到并聯狀態較長時運行。所述設備為空調、風扇、洗衣機等使用上述電機的電子設備。

本發明的另一方面又提供了一種單相異步電機繞組串并聯切換方法，包括：所述單相異步電機的主相繞組包括至少兩個繞組線圈；根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述主相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述單相異步電機的副相繞組包括至少兩個繞組線圈；所述方法還包括根據所述單相異步電機的運行數據，調整所述副相繞組的至少兩個繞組線圈之間連接方式，所述連接方式包括串聯方式和并聯方式。

圖15是本發明提供的單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種優選實施例的步驟流程圖。如圖15所示，本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法包括：步驟s110，檢測步驟，用于檢測單相異步電機的運行數據，所述運行數據包括工作電流、溫度或負載大小；步驟s120，切換步驟，用于根據所述檢測步驟檢測的結果切換所述單相異步電機的繞組連接方式，所述繞組連接方式包括串聯方式和并聯方式。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，還包括：所述串聯方式包括至少兩個繞組線圈全部串聯；所述并聯方式包括：至少兩個繞組線圈全部并聯，或者當主相繞組或副相繞組包括至少三個繞組線圈時，所述并聯方式還包括：繞組線圈先串聯再把串聯部分并聯或者先并聯再把并聯部分串聯。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述運行數據包括工作電流、溫度、負載大小中的至少一個。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述工作電流是通過所述單相異步電機的主相繞組、副相繞組或公共端的電流；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的工作電流大于預設的電流上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的工作電流小于預設的電流下限閾值時切換到所述串聯方式。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述電流上限閾值大于等于所述電流下限閾值；和/或所述電流上限閾值小于在惡劣高溫低壓并以串聯方式運行情況下的過載電流。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述溫度是所述單相異步電機的溫度、與所述單相異步電機配套使用的設備的溫度及外界環境溫度的其中之一；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的溫度大于預設的溫度上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的溫度小于預設的溫度下限閾值時切換到所述串聯方式。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，所述負載大小包括功率大小或轉矩大小；所述根據所述單相異步電機的運行數據調整至少兩個繞組線圈之間連接方式，包括：當所述檢測到的負載大小高于預設的負載上限閾值時切換到所述并聯方式；當所述檢測到的負載大小低于預設的負載下限閾值時切換到所述串聯方式。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，還包括：所述串聯方式還包括在副相繞組上串聯運行電容c1，所述并聯方式還包括在副相繞組上串聯過載電容c2；所述運行電容c1與所述過載電容c2的關系為：c2＝c1+c2＇，其中：c2＇的取值范圍為c1<c2＇<2c1，或者c2＇＝0。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，當所述單相異步電機的主相和副相的兩個以上的繞組同時采用串聯方式或同時采用并聯方式時，并聯匝比λ1＝串聯匝比λ2＝并聯副相匝數nsb/并聯主相匝數nmb＝串聯副相匝數nsc/串聯主相匝數nmc，且0.5<λ1＝λ2<0.75；當所述單相異步電機僅主相繞組采用串聯方式或并聯方式時，并聯匝比的取值范圍為0.65<λ1<0.9，和/或串聯匝比的取值范圍為0.5<λ2<0.75。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，還包括采用多股線并繞的方式實現繞組的串聯和并聯，所述多股線并繞包括雙線并繞和三線并繞。

根據本發明單相異步電機繞組串并聯切換方法的一種實施方式，還包括通過增大轉子沖片槽面積、增大轉子端環、和/或增加轉子外徑用以提高電機性能。

本發明的技術方案通過單相異步電機繞組連接方式的切換，在串聯運行時電機輕負載運行性能高，在并聯運行時電機過載能力強，串并聯結合使輕載時高效運行，重載時穩定、可靠運行，充分發揮電機的性能空間，提升應用工況能效，達到節能的效果，同時也拓寬了負載能力，提升了啟動能力。

本文中所描述的功能可在硬件、由處理器執行的軟件、固件或其任何組合中實施。如果在由處理器執行的軟件中實施，那么可將功能作為一或多個指令或代碼存儲于計算機可讀媒體上或經由計算機可讀媒體予以傳輸。其它實例及實施方案在本發明及所附權利要求書的范圍及精神內。舉例來說，歸因于軟件的性質，上文所描述的功能可使用由處理器、硬件、固件、硬連線或這些中的任何者的組合執行的軟件實施。此外，各功能單元可以集成在一個處理單元中，也可以是各個單元單獨物理存在，也可以兩個或兩個以上單元集成在一個單元中。

在本申請所提供的幾個實施例中，應該理解到，所揭露的技術內容，可通過其它的方式實現。其中，以上所描述的裝置實施例僅僅是示意性的，例如所述單元的劃分，可以為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式，例如多個單元或組件可以結合或者可以集成到另一個系統，或一些特征可以忽略，或不執行。另一點，所顯示或討論的相互之間的耦合或直接耦合或通信連接可以是通過一些接口，單元或模塊的間接耦合或通信連接，可以是電性或其它的形式。

所述作為分離部件說明的單元可以是或者也可以不是物理上分開的，作為控制裝置的部件可以是或者也可以不是物理單元，即可以位于一個地方，或者也可以分布到多個單元上。可以根據實際的需要選擇其中的部分或者全部單元來實現本實施例方案的目的。

所述集成的單元如果以軟件功能單元的形式實現并作為獨立的產品銷售或使用時，可以存儲在一個計算機可讀取存儲介質中。基于這樣的理解，本發明的技術方案本質上或者說對現有技術做出貢獻的部分或者該技術方案的全部或部分可以以軟件產品的形式體現出來，該計算機軟件產品存儲在一個存儲介質中，包括若干指令用以使得一臺計算機設備(可為個人計算機、服務器或者網絡設備等)執行本發明各個實施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質包括：u盤、只讀存儲器(rom，read-onlymemory)、隨機存取存儲器(ram，randomaccessmemory)、移動硬盤、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質。

以上所述僅為本發明的實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的權利要求范圍之內。