可變容量電動機的製作方法
2023-06-06 03:52:31 1
專利名稱：可變容量電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變容量電動機。
目前拖動用的各種電動機，在相同的額定電壓和額定轉速下都只有一個額定容量，或者說都有確定的負載特性；且由於電、磁、力能轉換的特點，電動機的實際運行效率隨輸出功率的變化而變化，僅當輸出功率在匹配運行區內時電動機方可安全、高效地運行；超出匹配運行區時，電動機的運行效率下降、發熱嚴重、甚至燒毀，造成設備損毀、生產停頓、甚至引發各種事故；低於匹配運行區時，電動機的運行效率急劇下降，造成設備容量、供電容量和電能的浪費。實際應用中電動機的選型，一般必須選用足夠大的型號，首先保障電動機的安全穩定運行，結果不同程度地運行在低負載率、低效率區內，從而造成巨大的供電容量和電能浪費；即使如此，由於負載的多樣性和工況的隨機性，電動機燒毀或者頻繁跳閘現象並不鮮見，形成事故隱患，降低驅動可靠性。
為解決這個問題，曾有大量的方法被提出，例如改善電動機的特性、選型匹配等。中國專利CN1067337A還針對三相異步電動機提出了一種利用電動機原有三相定子繞組，採用抽頭、串聯、並聯等方法形成八種接線方案，通過改變線圈單匝電壓降，根據實際軸輸出功率的變化用程控機構切換繞組與之相適應，提高電動機的自然功率因數與效率，達到節電的目的。上述實用新型專利的關鍵特徵在於所有線圈始終工作，僅通過改變原有繞組接線方法即改變線圈單匝電壓降來改變電動機的額定功率；其局限性在於僅適於三相異步電動機，僅有提高電動機自然功率因數和效率的作用，且所有改造結果都是八種接線方案(分別為原額定功率的8％、14％、18％、25％、37％、55％、72％和100％)，都是27個輸入接線柱；另外，其控制方案以電動機的軸輸出功率為控制參量實際上既很難實現又意義不大。
本發明的目的是提供一種可經常性地與負載保持匹配，具有顯著的節約電能和供電容量、增強運行安全性、提高驅動可靠性、改善負載適應性的可變容量電動機。
本發明的目的是這樣實現的
一種可變容量電動機，它包括有轉子定子系統、接線端子和機殼，其特徵在於它還包括有共同輸出軸，其轉子定子系統為二個以上的具有相同額定電壓和相同額定轉速的獨立的電磁系統，各個獨立的電磁系統具有獨立的輸入接線端子並且所產生的功率以下述四種耦合方式之一通過共同輸出軸輸出電磁耦合式、同軸耦合式、輪系耦合式、兼混耦合式。
本發明所述的可變容量電動機按耦合方式可分為下述四種一、電磁耦合式電磁耦合式採用同一套轉子定子鐵芯，按其定子繞組和轉子繞組個數的不同又分下述三種方案1、其定子繞組為1個，轉子繞組為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的獨立分繞組組成。
2、其定子繞組為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的獨立分繞組組成，其轉子繞組為1個。
3、其定子繞組和轉子繞組分別為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的分繞組組成。
二、同軸耦合式同軸耦合式的轉子定子系統為安裝在同一殼體內的2個以上的具有相同轉速、轉向和轉角的電磁相互獨立的同類型的轉子定子子系統各定子依次安裝在機殼內，各轉子對應依次安裝在共同輸出軸上。
三、輪系耦合式輪系耦合式的轉子定子系統為安裝在同一殼體內的2個以上的電磁相互獨立的同類型的轉子定子子系統，各轉子定子子系統圍繞共同輸出軸沿圓周等分布布置，各轉子定子子系統的輸出軸與共同輸出軸為同速輪系耦合。
四、兼混耦合式兼混耦合式是採用電磁耦合式、同軸耦合式、輪系耦合式三種耦合方式中任意二種以上的耦合方式組合而成的。
由於本發明的轉子定子系統由2個以上的獨立的電磁系統組成；這些獨立系統的額定容量可任意設計確定，均具有相同的輸入條件一額定電壓-使所有工作線圈的單匝電壓降均保持恆定，均具有相同的輸出條件一額定轉速-使切換控制無擾動；在控制裝置的控制下，這些獨立系統既可單獨工作也可任意組合工作，使得這種電動機通過設計可獲得二種以上額定容量，從而成為廣泛可調的可變容量電動機；而且，這種可變容量電動機既可以是直流型的，也可以是交流異步型的或者交流同步型的。其中控制裝置以可變容量電動機的輸入電流或輸入功率或輸出轉速或輸出扭矩或被驅動設備的相應參數為控制參量，根據事先編入的控制閾值和控制模式通過開關元件控制可變容量電動機的容量切換。
本發明的優點是使電動機可經常性地與負載保持匹配，提高電動機的運行效率，具有顯著的節約電能和供電容量、增強運行安全性、提高驅動可靠性、改善負載適應性的效果。
下面將結合附圖和實施例對本發明作進一步說明
圖1為本發明的實施例1的結構示意圖(電磁耦合式)。
圖2為本發明的控制系統的電路原理圖。
圖3為本發明的實施例2的結構示意圖(同軸耦合式)。
圖4為本發明的實施例3的結構示意圖(輪系耦合式)。
圖5為圖4的B-B剖視圖。
圖6為本發明的實施例4的結構示意圖(兼混耦合式)。
圖1所示實施例1為三相異步鼠籠轉子型電磁耦合式可變容量電動機。其中定子繞組為3個，分別為4、5、6，轉子和其它部件均與普通三相鼠籠轉子電動機相同，接線端子為3×3×2=18個。為便於布置繞組線圈，定子繞組一般為單層式。圖1中，1為共同輸出軸，2為轉子，3為定子。
定子繞組4、5、6在繞向、磁路、布置和電磁轉角上完全相同，但線徑、匝數一般不同，彼此間電氣絕緣。由此形成的各個獨立部分，在控制裝置的控制下可獨立的投入或切除，同時工作的各個獨立部分產生的功率通過同磁路電磁耦合由共同輸出軸輸出。
圖2所示為三相異步鼠籠轉子型可變容量電動機控制系統的電原理圖。圖中，以空氣開關K、交流接觸器JK1-JK3、熔斷器RD1-RD3、熱繼電器RJ1-RJ3構成主迴路，以電流繼電器LJ為傳感器，控制裝置KZ根據採入的電信號、事先編入的控制閾值和控制模式發出控制信號，通過控制三個交流接觸器的開關組合來控制電動機的三個獨立繞組C1、C2、C3的通斷組合，從而控制共同輸出軸AC上的額定容量。如果三個獨立繞組的額定容量為1KW、2KW、3KW，可變容量電動機的額定容量有1KW、2KW、3KW、1+3=4KW、2+3=5KW、1+2+3=6KW六種。其它條件和機型據此類推。
圖3所示實施例2為三相異步鼠籠轉子型同軸耦合式可變容量電動機。它具有三個同軸安裝的具有相同額定電壓、相同額定轉速及相同轉向和轉角的轉子定子子系統。各獨立的轉子定子子系統彼此電磁絕緣，在控制裝置的控制下獨立的投入或切除，同時工作的各個獨立部分產生的功率通過共同輸出軸機械耦合輸出。圖3中，7、10、13為轉子，9、12、15為定子，8、11、14為定子繞組。
圖4和圖5所示實施例3為三相異步鼠籠轉子型輪系耦合式可變容量電動機，三個繞共同輸出軸等分布的轉子定子子系統通過齒輪輪系耦合後經共同輸出軸輸出功率。各個獨立的轉子定子子系統彼此電磁絕緣，在控制裝置的控制下獨立地投入或切除。圖4中，16、17、18分別為其中一個轉子定子子系統的定子、定子繞組和轉子，19、21、22分別為三個轉子定子子系統的輸出齒輪，它們都與共同輸出軸齒輪20嚙合。
圖6所示實施例4為三相異步鼠籠轉子型兼混耦合式可變容量電動機。它由兩個同軸耦合的轉子定子子系統組成，每個轉子定子子系統中的定子繞組由2個電磁耦合的獨立分繞組組成。圖6中，25、29為2個定子，26、30為2個轉子，23、24為定子25上的2個獨立的定子繞組，27、28為定子29上的2個獨立定子繞組。
四種耦合方式的可變容量電動機有直流、交流異步繞線轉子、交流異步鼠籠轉子、交流同步四種機型。
本發明的應用方式及效果a、對均衡性負載，正常工況下可變容量電動機以主容量與負載正好匹配，僅當遇到偶然負載時才將備用容量投入，偶然負載一消失備用容量即自動切除。既保證電動機運行安全性和設備驅動可靠性，又最大限度地節約電能和供電容量。
b、對波動性負載，可變容量電動機在控制裝置的控制下自動改變投入容量與負載匹配。最大限度地節約電能和供電容量，並且改善驅動質量。
c、對衝擊性負載，可變容量電動機以較小容量維持設備空載運轉，當衝
權利要求
1.一種可變容量電動機，它包括有轉子定子系統、接線端子和機殼，其特徵在於它還包括有共同輸出軸，其轉子定子系統為二個以上的具有相同額定電壓和相同額定轉速的獨立的電磁系統，各個獨立的電磁系統具有獨立的輸入接線端子並且所產生的功率以下述四種耦合方式之一通過共同輸出軸輸出電磁耦合式、同軸耦合式、輪系耦合式、兼混耦合式。
2.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於電磁耦合式的轉子定子系統採用同一套轉子、定子鐵芯，其定子繞組為1個，轉子繞組為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的獨立分繞組組成。
3.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於電磁耦合式的轉子定子系統採用同一套轉子、定子鐵芯，其定子繞組為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的獨立分繞組組成，其轉子繞組為1個。
4.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於電磁耦合式的轉子定子系統採用同一套轉子、定子鐵芯，其定子繞組和轉子繞組分別為2個以上的具有相同磁場分布即同磁路、同繞向、同布置、同轉角的獨立的分繞組組成。
5.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於同軸耦合式的轉子定子系統為安裝在同一殼體內的2個以上的具有相同轉速、轉向和轉角的電磁相互獨立的同類型的轉子定子子系統，各定子依次安裝在機殼內，各轉子對應依次安裝在共同輸出軸上。
6.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於輪系耦合式的轉子定子系統為安裝在同一殼體內的2個以上的電磁相互獨立的同類型的轉子定子子系統，各轉子定子子系統圍繞共同輸出軸沿圓周等分布布置各轉子定子子系統的輸出軸與共同輸出軸為同速輪系耦合。
7.根據權利要求1所述的電動機，其特徵在於兼混耦合式是採用電磁耦合式、同軸耦合式、輪系耦合式三種耦合方式中任意二種以上的耦合方式組合而成的。
全文摘要
本發明涉及一種可變容量電動機,它由轉子定子系統、共同輸出軸、接線端子和機殼組成,其轉子定子系統為2個以上的具有相同額定電壓和相同額定轉速的獨立的電磁系統,在控制裝置的控制下各個獨立的電磁系統可任意組合工作,各個獨立的電磁系統具有獨立的輸入接線端子並且所產生的功率以電磁耦合式、同軸耦合式、輪系耦合式、兼混耦合式四種方式之一通過共同輸出軸輸出。本發明的優點是通過改變電動機的容量使電動機經常性地與負載保持匹配,提高電動機的運行效率,具有顯著的節約電能和供電容量、增強運行安全性、提高驅動可靠性、改善負載適應性的效果。
文檔編號H02K7/116GK1222780SQ9810492
公開日1999年7月14日 申請日期1998年1月9日 優先權日1998年1月9日
發明者宋新南 申請人:宋新南