三相交流自調速電動機的製作方法

2023-06-03 11:53:56 2

專利名稱：三相交流自調速電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及交流調速拖動裝置，特別涉及一種三相交流自調速電動機。
背景技術：
在工礦企業中，廣泛使用著各種高能耗的風機和泵類設備，年耗電量佔全
國工業用電總量的50%以上，而且在逐年上升。過去由於沒有適合拖動大功率風 機、水泵的節能調速電動機，都是用擋風板和閥門調控系統的流量，造成了很 大的i能浪費。
近幾年，由於節能環保的迫切需要，由大功率電子整流和開關器件組成的 交流串級調速裝置和變頻調速裝置經多年的改進，其技術和產品已基本成熟， 目前國家正在強行推廣其用於風機、水泵的調速節能改造。但在使用這種串聯 在電動機主迴路中的大功率電子整流和逆變裝置時，出現了一系列眾所周知的 負面效應，造成了推廣難的局面，由於這類裝置在用於風機、泵類設備時存在 著多種過剩的功能，特別是各種斷電保護功能，使風機和水泵系統的運行可靠 性下降到了直流電動機調速系統的水平。電子逆變器供給交流感應電動機繞組 的電流中，含有大量高次諧波電流和尖峰電壓，使電動機產生很大的逆序轉矩， 以及繞組的快速老化等負面效應，進一步造成調速系統的效率、可靠性及使用 壽命的大幅度下降。

發明內容
為了解決交流變頻調速裝置，在用於風機和泵類設備的節能改造時，存在 的各種"先天"性的難以克服的缺點和不足。
本發明的目的之一是提供一種在高速區間的各種轉速下節電運行時，比 變頻調速系統的運行效率高，且不消耗控制功率的6000V高壓三相交流自調速 電動機和380V低壓,自調速電動機。
本發明的目的之二是提供一種能使風機、泵類系統高度機電一體化，使 系統中的設備最少化，輕量化的三相交流自調速電動機。
本發明的目的之三是提供一種不產生變頻調速系統在運行中產生兩種有害的高次諧波及各種負效應的三相交流自調速電動機。
本發明是這樣實現的三相交流自調速電動機是由電機外殼、定子鐵心、 三相繞組、籠型轉子、調節轉速的傳動機構、前後端蓋、前後軸承及內外冷卻
風扇組成。其特徵是定子鐵心的長度是籠型轉子鐵心長度的1.2到2.2倍，
並在長出轉子鐵心的一段和定子繞組端部長度的內側所形成的空腔中，有調控
三相交流定子繞組電勢(EO幅值大小的轉速調節器。 其從屬特徵是
1. 轉速調節器是由一頭固定在電動機端蓋內側面的2至4根帶有軸嚮導槽的 導軌(l)、帶有位置控制電刷及在圓周上有多個閉口槽，並能在導軌上移動的 定子鐵心內磁軛(14)構成。
2. 內磁軛(14)是由安裝在1至2個滾珠軸承外環上，並高速旋轉的軟磁實 心轉子，或通過內孔帶有滑板的導套(3)，滑動裝配在導軌(1)上的碟型軟磁 疊片組件，或在圓周上有多個閉口槽的疊片組件構成。
3. 調節轉速的傳動機構是通過裝在每個傳動軸(12) —頭的2至4個徑向 止推球軸承(7),安裝在端蓋側面向內伸出的1至3個小軸承盒中的1至3根 一頭有螺紋的傳動軸(12)和固定在內磁軛(14)側面的1至3個內螺紋套簡 或滾珠螺旋副，以及固定在傳動軸(12) —頭或中間，並與伺服電機傳動連接 的蝸輪、鏈輪或同步齒輪(8)構成。
4. 安裝在定子鐵心內磁軛側面孔中的電刷與端蓋之間，還有安裝在端蓋側面 電位器固定支架上的調控與顯示電動機轉速用的雙聯直線電位器*
5. 轉速調節器是由固定在電動機轉子軸後軸承盒上向內伸出的兩個導軌(1) 和能在兩個導軌(1)上軸向移動的圓周有多個閉口槽的軟磁疊片組件構成。
6. 籠型轉子的繞組，由穿在鐵心槽中的異形薄壁銅管構成轉子導絲S。由焊接 在銅管一端外側的銅端環(18)和焊接在銅管另一端內側的帶有風扇葉片的鋼 端環(22)構成轉子端環(見圖/、5)*由於銅端環(18)內孔的半徑比槽底部 的半徑大，銅端環焊在銅管導條上後，只能蓋住管內孔三分之二的面積，蓋不 著的部分作為冷卻轉子氣體的入口。長出轉子鐵心的銅管部分在焊接組合後， 將外周高出鋼端環的部分全部車削掉，以便使通過銅管的熱氣體被吹到設在機 殼上的冷卻迴風道中進行熱交換。
7.籠型轉子的繞組由嵌在轉子鐵心槽內的兩片緊貼槽壁的低碳鋼板條製成 的轉子導爭或用20號鋼板彎成V形導條穿在轉子槽中，並在全部導條的兩端焊 上銅端環構成(見圖6)。
需要調節三相交流自調速電機的轉速時，就指令伺服電機旋轉，伺服電機 拖動傳動機構中的螺紋傳動軸(12),相對滾珠螺旋副旋轉，通過旋轉角度和行
程，控制內磁軛與定子繞組的耦合量，將定子三相繞組產生的有功磁勢，轉化 為無功的勵磁磁勢，再通過三相繞組與三相勵磁電容器的耦合後，就使三相繞
組電勢(Ei)的幅值連續可調控，從而能像直流電動機那樣，通過調控勵磁磁 勢調節直流電動機的反電勢(E)的幅值大小，來實現人工調控轉速的目的。
當定子繞組電勢(Ei)上升時，其轉子轉矩M反比於電勢fE"的平方，因此， 轉速調節器能連續、平滑地直接實現三相交流自調速電動機的輸出轉矩M,像直 流電動機那樣，能使輸出轉矩從最大值調控制到最小值。
三相交流自調速電動機的有益效果是
1. 三相交流自調速電動機能徹底解決在風機、水泵系統中廣泛存在"大馬拉 小車"的浪費電能現象。
2. 克服了串級調系統中繞線轉子上的三相集電環(導電滑環)和三組電刷所 帶來的故障和曰常維修問題。
3. 三相交流自調速電動機能在較差的環境條件下高可靠的運行，沒有變頻調 速裝置由於存在著多種自動斷電保護功能，使風機設備經常出現斷電停機，造 成停止供風的事故。
4.三相交流自調速電動機在運行時沒有變頻調速裝置、串級調速裝置運行 時對電網產生汙染問題。


下面結合附圖和實施例對本發明作進 一 步說明。
圖l是三相交流自調速電動機第一個實施例的縱剖面構造圖。
圖2是圖1的I-I剖視圖。
圖3是圖1和圖5的n-n剖視圖。
圖4是圖i的iii-m剖視圖。
圖5是三相交流自調速電動機第二個實施例的縱剖面構造圖。 圖6是圖5的I-I剖視圖。 圖7是圖5的A向剖視圖。
圖8是圖5的ni-m剖視圖。
圖中l.導軌，2.滾子軸承，3.導套，4.卡圈，5.螺母，6.前端蓋，7.三個 徑向止推環球軸承，8.齒輪，9.鏈輪，10.伺服電機，ll.軸齒輪，12.螺紋傳動 軸，13.三相繞組，l4.內磁軛，15.內螺紋套筒，16.電機外殼，17.調節器襯套， 18.銅端環，19.定子鐵心，20.籠型轉子，21.後端蓋，22.鋼端環，23.風罩，
24.外風扇，25.卡圈，26後軸承，27.風扇定位卡圈，28.外油蓋，29.內油蓋， 30.卡圈，31.前油蓋，32.風扇電機，33.鋼製軸承盒，.34.小軸承盒， 35.轉子導條，36.V型導條，37.鏈條，3&薄壁銅管導條。
具體實施例方式
l.在圖l所示的實施例中，三相繞組(13)嵌在定子鐵心(19)的槽內。把 一端焊接有銅端環(18)的異型薄壁銅管〔見圖4)全部穿過轉子鐵心的槽後，按 圖1的位置焊上鋼端環(22)，並使長出轉子鐵心的導條部分形成一個鼓風輪。 將圓周上有多個閉口槽的軟磁疊片壓裝到轉速調節器襯套(17)的外圓上，並 使調節器襯套U7)向外翻邊壓緊疊片，使其構成一種結構簡單的內磁軛(14)。 將有繞組的定子按圖1中的軸向位置，壓裝在電機外殼(16)內孔中。把裝配 有焊接鼠籠的轉子鐵心，壓裝在轉子軸上六條筋的外徑上，並用卡圈(25)軸 向壓緊轉子鐵心。將2根導軌(1)按圖1的位置，把無導槽一頭壓裝固定在前 端蓋(6)側面的兩個導軌安裝孔中。將2根裝有同步傳動齒輪(8)和3個徑 向止推球軸承(7)的螺紋傳動軸(12)，分別裝配到前端蓋側面向內伸出的2 個小軸承盒中，並用螺母(5)和外卡圈(4)在軸向定位。把前軸伸的滾子軸 承(2)外環和滾子裝在前端蓋的軸承孔中。把2個內螺紋套簡(15)和兩個孔 中有滑板的導套(3)分別旋進2根螺紋傳動軸(12)的下部和套在2個有軸向 導槽的導軌(l)的下部，然後將調節器襯套內側的4個安裝孔，分別套在內螺 紋套筒(15)和內孔有滑'板的導軌(1)的外圓上，並進行膠接或焊接固定之後， 裝上導軌的限位卡圈(30),使調節器限位。
自調速電動機的總體裝配是套裝內油蓋(29)和後軸承(26)於轉子軸 的後軸伸上，按圖1位置把轉子組合件伸進到裝在機殼上的定子內孔中，用端 蓋螺絲把後端蓋(21)固定在電機外殼的後端側面止口上，用三個固定內外油 蓋的長螺釘將後軸承外環夾在後端蓋(21)的軸承孔中。外風扇(24)、風扇定 位卡圈(27)以及風罩(23)順序安裝，並用螺絲固定風罩。把裝配有轉速調 節器、傳動機構，伺服電機和滾子軸承外環及滾子的前端蓋(6),用螺絲固定 在外殼(16)前端的側面止口上，並用螺絲固定前油蓋(31)。
在圖5所示的另一個實施例中，籠型轉子設置在前端蓋一頭。轉速調節器 安裝在後端蓋(21)中心孔內附加的鋼製軸承盒(33)上，軸承盒(33)用螺 絲固定在後端蓋內側。2根導軌和2根螺紋傳動軸分別設置在圖8所示兩垂直 的中心線上，伺服電機(10)和外風扇電機(32),都安裝在軸承盒(33)的後
段內孔中，伺服電機的軸齒輪與安裝在一條軸線上，180度設置的兩根螺紋傳
動軸上的減速齒輪(8 )傳動連接。轉子的後軸承(26 )用直徑較小的滾針軸承， 前軸承(2)用能使轉子軸向限位的深溝球軸承。
由長出轉子鐵心的導條所形成的內風扇扇出的熱風，是通過機殼兩頭的通 風孔和殼外風道進行冷卻的。
圖5中的籠型轉子繞組是由嵌在轉子鐵心槽內的兩片緊貼槽壁的20號鋼板 做成的轉子導條(35)或是用一條鋼板做成的V型導條(36)穿在轉子槽中。
為克服自調速電動機裝在轉子軸上的外風扇，在低速運行時，其風量較少 的缺點，使用風扇專用電機(32)進行恆速拖動。
權利要求
1.一種三相交流自調速電動機，由電機外殼、定子鐵心、三相繞組、籠型轉子、調節轉速的傳動機構、前後端蓋、前後軸承及內外冷卻風扇組成，其特徵是定子鐵心的長度是籠型轉子鐵心長度的1.2到2.2倍，並在長出轉子鐵心的一段和定子繞組端部長度的內側所形成的空腔中，有調控定子繞組電勢(E1)幅值大小的轉速調節器。
2. 根據權力要求l所述的三相交流自調速電動機，其特徵是轉速調節器是 由一頭固定在電動機端蓋內側面的2至4根帶有軸嚮導槽的導軌(1)、帶有位 置控制電刷及在圓上有多個閉口槽並能在導軌上移動的定子鐵心內磁軛(14) 構成。
3. 根據權力要求1和2所述的三相交流自調速電動機，其特徵是內磁軛(14) 是由安裝在1至2個滾珠軸承外環上，並高速旋轉的軟磁實心轉子，或通過帶 有滑板的導套(3)，滑動裝配在導軌(l)上的碟型軟磁疊片組件，或在圓周上 有多個閉口槽的軟磁疊片組件構成。
4. 根據權力要求l所述的三相交流自調速電動機，其特徵是調節轉速的傳 動機構是通過2至4個徑向止推球軸承(7)，安裝在端蓋側面向內伸出的1至 3個小軸承盒(34,)中的1至3根，有螺紋的傳動軸(12)和固定在內磁軛(14) 側面的1至3個內螺紋套簡或滾珠螺旋副，以及固定在傳動軸(12) —頭或中 間，並與伺服電機(10)傳動連接的蝸輪、鏈輪或同步齒輪(8)構成。
5. 根據權力要求l所述的三相交流自'調速電動機，其特徵是安裝在定子鐵 心內磁軛側面孔中的電刷與端蓋之間，還有調控與顯示電動機轉速用的雙聯直 線電位器-
6. 根據權力要求l所述的三相交流自調速電動機，其特徵是轉速調節器是 由固定在電動機轉子軸後軸承盒上向內伸的兩個導軌(1)和能在兩個導軌(1 ) 上軸向移動的圓周有多個閉口槽的軟磁疊片組件構成。
7. 根據權力要求l所述的三相交流自調速電動機，其特徵是籠型轉子的繞 組，由穿在鐵心槽中的異型薄壁銅管構成轉子導條，由焊接在銅管一端外側的 銅端環(18)和焊接在銅管另一端內側的帶有風扇葉片的鋼端環(22)構成轉 子端環。8根據權力要求l所述的三相交流自調速電動機，其特徵是籠型轉子的繞 組由嵌在轉子鐵心槽內的兩片緊貼槽壁的低碳鋼板條製成的轉子導條或用20 號鋼板彎成V形導條穿在轉子槽中，並在全部導條的兩端焊上銅端環構成。
全文摘要
本發明提供一種三相交流自調速電動機。其主要特徵是定子鐵心是轉子鐵心長度的兩倍，在沒有轉子鐵心的空腔中，設置有能調控三相定子繞組電勢(E1)幅值大小的轉速調節器轉速調節器與電機端蓋之間有由伺服電機通過齒輪減速拖動傳動機構中的螺紋傳動軸，相對滾珠螺旋副旋轉來控制調節器。三相交流自調速電動機不使用大功率電子器件，也沒有外部附加的調速設備，不產生汙染電網的諧波。因其自身能調速使系統結構簡單，具有維護方便，運行高度可靠的優點，最適用於拖動大功率風機和水泵下調轉速節電運行。
文檔編號H02K1/12GK101369744SQ20071014675
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優先權日2007年8月17日
發明者江允良 申請人:崔小芳