繞線轉子交流感應調速電動機的製作方法

2023-05-12 01:13:01 2

專利名稱：繞線轉子交流感應調速電動機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種繞線轉子交流感應調速電動機。
1981年由機械工業出版社出版發行，合肥工業大學顧繩谷主編的《電機及拖動基礎》一書中介紹了繞線轉子交流感應電動機的結構及其一般調速方法。其主要由轉子和定子兩大部分組成，轉子包括轉軸、轉子繞組、轉子鐵芯。其調速一般採用轉子電路串接電阻及串接電勢(串級)調速。前者在調速過程中均產生大量的轉差功率消耗在轉子電路上，使轉子發熱，損耗較大，效率低，調速的經濟性較差，調速指標不高，範圍不大，平滑性差；後者主要缺點是功率因數較差。由於兩者在電機結構上都還存在集電環，電刷等接觸部件，因此不可避免還存在可靠性差，容量和轉速受到限制，維護成本高，對環境適應性差等問題。
本發明的目的是提供一種能夠在保證轉子功率因數Cos2＝1前提下，經濟地實現範圍較廣的平滑調速的電動機。
為達上述目的，本發明在上述繞線轉子交流感應電動機的轉子繞組各相均串接可逆功率半導體開關，且可逆功率半導體開關與轉軸固定在一起；通過光耦、磁耦等非接觸耦合裝置或由電刷及整流子構成的直接接觸裝置將驅動信號送至被控可逆功率半導體開關。這樣，該電機轉子繞組的每相繞組在什麼時刻、什麼位置導通或關斷，就是可控的了，從而就能直接控制轉子電流。當其為多相電動機時，在任何時刻，以旋轉勵磁磁勢 線為基準，在其左右備90°範圍內，對偏離 線角度不同的轉子相繞組中的可逆功率半導體開關，送入脈衝寬度不等的PWM或PFM斬波驅動信號，使在任意頻率的轉子相電流的半波時間內，相應相繞組可逆功率半導體開關導通的佔空比逐漸減小，並調整佔空比，使每相轉子繞組漏感儲能在其對應的等效定子電流過零前釋放完，則轉子相電流與等效定子電流同相功率因數Cos2＝1。亦可以使轉子相繞組可逆功率半導體開關在其等效定子電流過零時刻導通，等效定子電流反向前關斷，保證轉子相電流與等效定子電流同相，功率因數Cos2＝1。同理，當其為單相電動機時，亦可如上所述，使功率因數Cos2＝1，所不同的僅是旋轉磁勢變成脈振磁勢在保證Cos2＝l的前提下，再通過調節佔空比就可達到經濟地實現範圍較廣的平滑調速目的。
上述轉子相繞組串接可逆功率半導體開關的具體接法主要有兩種一是轉子各相繞組一端相互短接，另一端串接可逆功率半導體開關後，再相互短接；二是轉子各相繞組串接可逆功率半導體開關後自成迴路。
由於上述方案可直接對轉子相繞組電流進行控制，因此，當其為單相電動機時，無需驅動繞組就可方便地實現正、反向起動；又其驅動耦合裝置的轉子與轉軸固定在一起作同速旋轉，所以通過驅動耦合裝置可方便地把電動機的轉速信號取出，進行速度閉環控制，無需再加裝測速發電機，同時，驅動耦合裝置還能起位置監視作用；若驅動裝置為電刷和整流子構成的直接接觸式驅動，由於其為弱電接觸，較原強電接觸安全、可靠、使用壽命延長；若為非接觸耦合驅動，則其可靠性，安全性更高，使用壽命更長，維護成本降低，調速範圍更寬，最高轉速僅稍低於同步磁勢轉速；若用此電動機構成調速系統與現行變頻調速系統相比，由於省去了整流變壓器、整流器，控制線路也大為簡化，因此，用此種電動機構成調速系統的成本將大大降低，且運行效率不低於現行變頻調速系統。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。


圖1為本發明實施例的結構示意圖。
圖2為圖1所示實施例的轉子繞組接線原理圖之一。
圖3為圖1所示實施例的轉子繞組接線原理圖之二。
如圖1所示，本實施例由定子1、轉軸2、轉子繞組3、轉子鐵芯4、旋轉變壓器定子5、旋轉變壓器轉子6、可逆功率半導體開關7組成。轉子繞組3的各相繞組都串接一可逆功率半導體開關7，所有可逆功率半導體開關7直接安裝在旋轉變壓器轉子6上或其支架上，旋轉變壓器轉子6與轉軸2固定在一起，旋轉變壓器定子5固定在定子1上與旋轉變壓器轉子6對應處。轉予繞組3的各相繞組與旋轉變壓器轉子6的觸發繞組相對應。轉子繞組3的各相繞組的可逆功率半導體開關7的控制端連接旋轉變壓器轉子6的對應觸發繞組。在任何時刻，以勵磁磁勢 線為基準，在其左右各90°角範圍內，通過旋轉變壓器定子5、轉子6，對偏離 線角度不同的轉子相繞組中的可逆功率半導體開關7，送入脈衝寬度不等的PWM或PFM斬波驅動信號，使在任意頻率的轉子相電流的半波時間內，相應轉子相繞組可逆功率半導體開關7導通的佔空比逐漸減小，並調整佔空比，使每相轉子繞組3漏感儲能在其對應的等效定子電流過零前釋放完，則轉子相電流與等效定子電流同相，功率因數Cos2＝1。或使轉子相繞組的可逆功率半導體開關7在其等效定子電流過零時刻導通，等效定子電流反向前關斷，保證轉子相電流與等效定子電流同相，功率因數Cos2＝1。在保證Cos2＝1的前提下，再通過調節可逆功率半導體開關7導通的佔空比，就可達到經濟地實現範圍較廣的平滑調速目的。
無論採取哪種結構形式，當轉子裝配成型後，均應進行動平衡校驗。
上述轉子繞組3與可逆功率半導體開關7的連接關係如圖2所示，轉子繞組3的各相繞組串接可逆功率半導體開關7後自成迴路，可逆功率半導體開關7的控制端8與各自對應的旋轉變壓器轉子6的觸發繞組連接。或如圖3所示，轉子繞組3的各相繞組一端相互短接，另一端串接可逆功率半導體開關7後，再相互短接，可逆功率半導體開關7的控制端8與各自對應的旋轉變壓器轉子6的觸發繞組連接。
在具體實施過程中還必須考慮低速時功率器件的散熱及電機的使用環境問題。功率較小時，可適當加大功率器件的容量，解決散熱問題；功率較大時，可附加風扇散熱。當在惡劣環境中使用時，必須同時考慮密封與散熱。
為在滿足不同需要時，又能降低成本，當作小功率電動機應用，指標要求又不太苛刻時，其功率器件可選用半控型的普通晶閘管或雙向晶閘管，不過此種系統在低速時的功率因數不太高；當指標要求較高時，可採用全控型功率器件，如功率達林頓管(GTR)、功率場效應管(MOSFET)、靜電感應晶閘管(SITH)、絕緣柵極晶閘管(IGBT)等。
當用電刷及整流子構成的直接接觸裝置作為驅動裝置時，其構造及原理類似於直流電動機的電刷和整流子。
本發明所述可逆功率半導體開關包括由功率半導體開關器件構成的具有可逆功能的組合開關。
權利要求
1.一種繞線轉子交流感應調速電動機，由定子(1)和轉子兩大部分組成，轉子包括轉軸(2)、轉子繞組(3)、轉子鐵芯(4)，其特徵在於a、轉子繞組(3)各相均串接可逆功率半導體開關(7)；b、可逆功率半導體開關(7)與轉軸(2)固定在一起；c、通過磁耦、光耦非接觸耦合裝置或由電刷及整流子構成的直接接觸裝置將驅動信號送至被控可逆功率半導體開關(7)。
2.根據權利要求1所述調速電動機，其特徵在於所述轉子繞組(3)的各相繞組串接可逆功率半導體開關(7)後，自成迴路或轉子繞組(3)的各相繞組一端相互短接，另一端串接可逆功率半導體開關(7)後，再相互短接。
全文摘要
本發明公開了一種繞線轉子交流感應調速電動機。其轉子繞組各相串接可逆功率半導體開關，可逆功率半導體開關與轉軸固定在一起，通過磁耦、光耦等非接觸耦合裝置或由電刷及整流子構成的直接接觸裝置，控制可逆功率半導體開關導通的佔空比，可在保證轉子功率因數Cos φ
文檔編號H02K11/00GK1143278SQ9610186
公開日1997年2月19日 申請日期1996年2月8日 優先權日1996年2月8日
發明者張學亮 申請人:張學亮