高起動轉矩圓滑起停調速異步電動機的製作方法
2023-05-24 18:23:06
專利名稱：高起動轉矩圓滑起停調速異步電動機的製作方法
本設計涉及到調相式無級調速異步電動機，尤其是高性能調速異步電動機。
目前公知的異步電動機調速方法有調頻、串級、滑差、調相調速，但品種和性能還有差距。
本設計的任務是提出一種高起動轉矩圓滑起停調速異步電動機。
本設計的任務是用下述技術方案完成的，由固定定子，轉子和相對固定定子而轉角的轉角定子，轉子，二轉子對應導體互相串聯，在二轉子串聯導體中感應的兩個同頻率電勢進行向量和其合成電流向量隨著固定定子和轉角定子之間的相角差而變化。所以比例於轉子電流和電樞主磁通之積的電磁轉矩也就隨著轉角定子的轉角而變化，和負載轉矩平衡後即得到新的轉速，這就達到了調速的目的;
同樣當由軟導線聯結各導體的固定轉子和轉角轉子相對地轉一角度時也產生前述同樣的效果，達到調速的目的。
固定繞組和轉角繞組對應各相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分別在C、D、E點上順向串聯，然後各支路結成三角形電路，這樣可使二定子繞組的以在降壓啟動和運行或低速時供以低電壓，限制起動電流;也能使由於機加工及裝配的精度不高而引起電路參數不對稱得到補償;在C、D、E點間接入開關(S1、S2、S3)或可控矽(T1、T2、T3)或可變電阻(R1、R2、R3)。隨著轉速的上升逐漸地把三角形電路轉換成雙星形電路，也就是把額定電壓加到每個定子繞組上，這樣就可以改變各定子的主磁通值，配合調節轉角定子的轉角，可以在不大於額定電流情況下使主磁通與轉子電流之積為最大，得到最高的轉矩以及圓滑起停的特性的目的。
可以用開關(S1、S2、S3)，起動後經一定的時間先合上開關S1，後再經一段時間再合S2，這樣可以由於電路的不平衡而增加起動轉矩和低的起動電流;也可以在C、D、E之間分別接入可控矽T1、T2、T3)，在其b1，b2，b3端上引入集成觸發器或其它觸發器的觸發信號來控制，這樣可以使電機繞組由三角形電路逐漸地轉換到雙星形電路使電機由低速到高速都具有高的轉矩和低的電流;或者在C、D、E之間接入可變電阻器Ra、Rb、Rc使由三角形電路逐漸地轉換為雙星形電路，也就是逐漸地改變了加在二定子上的電壓值，配合以調節轉角定子的轉角，就可以得到高轉矩和低電流的運行狀態。
或者用反饋定子，反饋轉子，是工作在發電狀態的，由反饋轉子的旋場在反饋定子中感應的同頻率電勢，其能量通過電阻消耗掉，也可以提高電機的轉矩及減少發熱;或者通過調整反饋定子繞阻的電壓使其略高於電網電壓，則能反饋到同頻率的電網上，達到調速節能的目的，使電機能長期地工作於低速狀態。
有調角機構，調整轉角定子轉角，轉角轉子轉角，動子的相角可以是手動的、電動的，經減速後再調角。
用電流反向改變極數的方法有級變速如圖(16、17、18、19)所示，各相繞組由電流要反向的線圈nm(A1、B1、C1)和不反相的線圈nm(A2、B2、C2)其中n＝(1-10)，m＝11、21，4極是由端子(1、2、3)供電，兩級時由端子(4、5、6)供電，端子(1、2、3)短接;在不同性質的負載，用改變極數的有級變速方法再配合前述兩種調速方法可以得到高的轉矩和圓滑起停的效果。
用交換二供電端子相互位置來改變相序的方法，改變電機的轉動方向。
或者在供電電路1101，1102上接有二級管T4、T5，限定激磁電流的電阻R1、R2，由激電流控制轉矩，使轉角定子轉角能在寬的範圍內能建立多種轉速一轉矩特性，不用時可以把開關SW2、SW5閉合。
上述電路的次序如
圖15所示，先是變級電路(151)三角形狀一星形轉換電路(152)，相序交換(153)，整流電路(154)，測速器(156)，控制器(155)，在以上的幾種繞組轉換線路中可以按具體要求任選其中的一項電路或幾項電路。
或者用被轉子導體所穿過，而不被定子主磁通所穿過的磁導體，這樣轉子電流在磁導體中引起的渦流，產生損耗，相當於在轉子電路中串進了電阻，提高了起動轉矩，接近額定轉速時，由於其中頻率很低，所以損耗小到可以略而不計，只能作為起動用。
轉角定子的轉向要和轉子加速的方向相反以減小轉角的阻力，減小其驅動功率，從而增加了調速的均勻性，使起停圓滑，對於轉角轉子要向轉動方向調角，直線電機的調相定子也向運動方向移動。
固定定子的旋場相位要使其超前於轉角定子的旋場相位，這是由在轉子轉動方向上使固定繞組線圈邊超前於轉角定子繞組即可，這樣可以降低轉角定子的溫升。
有通風機以降低溫升。
關於權利要求(2-5)的說明和權利要求1中各對應段的說明一致。
本設計也可以是由定子，轉子衝片的槽數是多槽配合，這樣可以減小每個槽所佔的電角度，可以增加調速的園滑性，減小脈動性，無槽則園滑性最好。
本設計也可以是轉子槽為斜一定子槽距，二轉子的斜槽方向一致，槽斜方向和調節加速度方向一致。這是為了消除由於槽齒所引起的相位脈動使調速脈動，以達到調速園滑的目的。
本設計也可以是在定子繞組中接入電容，來改變其相位，來進行調速。
本設計也可以是單相繞組，也可以是三相繞組，效果完全相同。
由於採用了上述方案經向結構，減少了電機的軸向長度，結構簡單，由以後的實施方案可知，比較全的補充了這種電動機的品種，由於採用了上述繞組接法，能自動補償由於加工精度偏差所引起的電磁參數的不平衡;用三角形一星形轉換可以使轉速一轉矩特性多樣化。
下面結合附圖和實施例對本設計作進一步說明圖1高起動轉矩徑向式調速異布電動機圖2盤型調速異步電動機。
圖3外轉子調速異步電動機。
圖4直線調速異步電動機。
圖5雙端支持轉角定子調速異步電動機。
圖6直線電梯調速異步電動機。
圖7單端支持轉角定子調速異電動機。
圖8轉角轉子調速異步電動機。
圖9調速異步電動機。
圖10有反饋定轉子的調速異步電動機。
圖11直流電路。
圖12用開關進行三角形一星形電路轉換。
圖13用可控矽進行三角形一星形電路轉換。
圖14用電阻進行三角形一雙星形電路轉換。
圖15繞組轉換電路的安排次序。
圖16四極繞組圖。
圖17四極供電端子圖其中n＝(1-10)，m＝11，21。
圖18兩極繞組圖。
圖19兩極供電端子圖。
實施方案1，經向調相異步電動機，圖1，圖(11-15X)，圖(16-19)。
1、由固定定子(11)，轉子(131)，以及較長的轉角定子(12)，轉子(132)，使轉子(131)比轉子(132)短可以使對應串聯導體(133、134)中感應的電勢振幅一致;由轉角器(173、174)使轉角定子(12)轉角，可以是手動、電動、氣動、液動。
2、(這一段是實施方案的共同部分，對後面的實施方案同樣適用)。令n＝實施方案號數即可得到對應的件號。
在圖(11-16)中令n＝1則得到繞組111(A、B、C)，121(A、B、C)間對應各相(111A和121B，111B和121C，111C和121A)分別在C、D、E點上順向串聯，然後各支路接成三角形電路，這時額定電壓加到三角形電路上，三角形一雙星形電路的轉換是由開關S1、S2、S3，或用KCO4集成電路觸發器來觸發可控矽T1、T2、T3的D1、D2、D3端，或者用可變電阻Ra、Rb、Rc來進行，上三種方法可任選一種，以提高轉矩和降低電流;供電電路(1101)、(1102)接有二極體(T4、T5)，電阻(R1、R2)，由開關SW4、SW5接入或短路掉;上四種方法可任選一種;
在圖(16-19)中變板線路的nm(A1、B1、C1)，nm(A2、B2、C2)中令m＝11，21則成為111(A1、B1、C1)，121(A1、B1、C1)，由端子1、2、3供電是4級，當改由端子4、5、6供電端子1、2、3短接時，繞組111(A1、B1、C1，221(A1、B1、C1)中的電流反向就改變成了兩極繞組;上述各種線路的安排次序如圖15所示，變級(151)，三角形一雙星形轉換(152)，整流電路(153)，正反轉(154)。
轉角定子(12)的轉角方向和轉子(132)的轉動方向相反，以增加調速的圓滑性;固定定子(11)從旋場相位超前於轉角定子(12)的旋場相位;高起動轉矩也可以是用磁導體(14)來實現，用通風機(19)強制散熱。
實施方案2盤型調速異步電動機，見圖2，圖(11-15)，圖(16-19)1、固定定子(21)、轉子(231)，轉角定子(22)，轉子(232)，二轉子的導體(233、234)相串聯;用調角器(273、274)來調節轉動定子(22)的轉角。
2、繞組接法見實施方案1的(2)中所述，令n＝2，m＝11，21則圖(11-15)中繞組為(211，221)(A、B、C)，圖(16-19)中的繞組為(211(A1、B1、C1)，211(A1、B1、C1);轉角定子(22)，轉子(232);
這種電機有制動功能，無電時由彈簧(26)推動轉子(231、232)向右，使制動片(261、262)相互壓緊，有電時固定定子(21)吸動轉子(231、232)使制動片(261、262)分離，電機轉動;通風機(29)進行強制散熱。
實施方案3，外轉子調速籠式異步電動機見圖3，圖(11-15)，圖(16-19)，1、由固定定子(31)，轉子(331)，轉角定子(32)，轉子(332)，轉子導體(333，334)相串聯，軸(372)不轉動，外殼轉動，調角器(373、374)帶動轉角定子(32)轉角。
2、繞組接法見實施方案1的(2)中所述，這裡令n＝3，m＝11，21則對應的標號是繞組(311、321)，繞組311(A、B、C)，321(A、B、C)對應圖(40、18)繞組311(A1、B1、C1)，321(A1、B1、C1)，轉角定子(32)，轉子(332)，固定定子(31);也可以用磁導體(34);有通風機(39)進行散熱。
實施方案4直線調速異步電動機，見圖4，圖(11-15)，圖(16、18)。
1、由動子(41)，靜子(431)，移相動子(42)，靜子(432)，靜子(431、432)的導體(433、434)相串聯;調角器(473、474)使移相動子(42)相對於動子(41)而移動，可以是手動或電動的;
2、繞組接法見實施方案1的(2)中所述，令n＝4，m＝11、21，則對應圖4中的標號是繞組(411、421)，圖(11-15)中繞組411(A、B、C)，421(A、B、C)，圖(16、18)中411(A1、B1、C1)，421(A1、B1、C1)。
3、移相動子(42)的移相方向和動子(41)運動的方向一致，動子(41)行波場的相位超前於移相動子(42)行波場的相位。
實施方案5雙端支持轉角定子調速異步電動機，見圖5、圖(11-15)，圖(16、18)。
1、由定子(51)，轉子(531)，轉角定子(52)在軸上有兩個支點可以轉一定的角度，轉子(531、532)對應導體(533、534)相串聯，調角器(573，574)使轉角定子(52)轉角可以用手動或電動。
2、繞組的接法見實施方案1的(2)中所述，令n＝5，m＝11、21則在圖(11-15)中得511(A、B、C)，521(A、B、C)，圖(16、18)得511(A1、B1、C1)，521(A1、B1、C1)。
3、轉角定子(52)的轉角和轉子(532)的轉動方向相反;固定定子(51)的線圈邊在轉子轉動方向上超前於轉角線組(521)的線圈邊;通風機(59)進行強制散熱。
實施方案6直線電梯調速異步電動機。見圖6、圖(11-15)，圖(16、18)。
1、電動子(61)、靜子(631)，移相動子(62)，靜子(632)，靜子(631、632)的導體(633、634)互相串聯，其中的電勢進行向量和;移角器(673、674)使移相動子(62)相對於動子(61)移動，可以是手動和電動的;
2、繞組接法見實施方案1中(2)所述，令n＝6，m＝11、21，則對應圖6繞組611、621，對應圖(11-15)為繞組611(A、B、C)，621(A、B、C)，圖(16-19)，為繞組611(A1、B1、C1)，繞組621(A1、B1、C1)。
實施例7單端支持轉角定子調速異步電動機，見圖7，同(11-15)，圖(16-19)。
1、由固定定子(71)，轉子(731)，轉角定子(72)在軸上有一個支點K，其轉角不受限制，轉子(731、732)的導體(733、734)相串聯;由調角器(773、774)使轉角定子(72)轉角，可以是手動的或電動的。
2、繞組接法見實施方案1中(2)中所述，令n＝7，m＝11、21，則圖7中繞組為711、721，圖(11-15)中繞組711(A、B、C)，721(A、B、C)，圖(16-19)繞組711(A1、B1、C1)，721(A1、B1、C1)。
3、通風機(79)強制散熱。
實施方案8，轉角轉子調速異步電動機，圖8，圖(11-15)，圖(16-19)。
1由定子(81)，轉子(831)，定子(82)，轉角轉子(832)，轉子(831、832)的對應導體(833、834)間用絕緣軟線(835)聯結，由調角器(873、874)推動小軸(875)帶動滑塊(876)使軸套(877)上的轉角轉子(832)相對於轉子(831)而轉角。
2、繞組接法見實施方案1的(2)中所述。令n＝3，m＝11、21則圖8中繞組(811，821)，圖(11-15)中繞組811(A、B、C)，圖(16-19)中繞組811(A1、B1、C1)，821(A1、B1、C1)。
3、通風機(89)強制散熱。
實施方案9調速異步電動機，見圖9。圖(11-15)，圖(16-19)。
1由定子(91)，轉子(931)，轉角定子(92)，轉子(932)，轉子(931、932)的導體(933、934)相互串聯;由調角器(973、974)使轉角定子(92)轉角，可以是手動或電動。
2、繞組接法見實施方案1中(2)所述，令n＝9，m＝11、21，則圖9中繞組(911、921)，圖(11-15)中繞組911(A、B、C)，921(A、B、C)，圖(16-19)中繞組911(A1、B1、C1)921(A1、B1、C1)。
3、通風機(99)強制散熱。
實施方案10，有反饋定轉子的調速異步電動機，見圖10，圖(11-15)，圖(16-19)。
1、由固定定子(101)，轉子(1031)，轉角定子(102)，轉子(1032)，回饋定子(105)，轉子(1033)，組成，轉子導體(1033、1034、1035)互相串聯，調角器(1073、1074)使轉角定子(102)轉角，可以是手動或電動。
2、繞組接法是實施方案1的(2)中所述，令n＝10，m＝11、21則對應圖(11-15)的繞組1011(A、B、C)，1021(A、B、C);圖(16-19)中繞組1011(A1、B1、C1)，1021(A1、B1、C1)。
3、回饋定子(105)發的電可以消耗在電阻上，調整繞組(1051)的匝數或經變壓可以回饋到電網，強制通風機(109)。
權利要求
1.高起動轉矩圓滑起停調速異步電動機(以下簡稱電動機)，有固定定子(n1)，轉子(n31)，其特徵是有可相對於固定定子(n1)而同軸轉角的轉角定子(n2)，轉子(n32)，轉子(n31，n32)的導體(n33，n34)互相串聯，其中n=(1-7、9、10)，或有可相對於固定轉子(831)而繞軸轉角的轉角轉子(832)=轉子(831、832)的各對應導體間用絕緣軟線(833)連結；固定繞組(n11)和轉角繞組(n21)對應各相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分別在C、D、E點上順向串聯，其中n=(1-10)，各串聯支路結成三角形電路，在C、D、E點向接入開關(S1、S2、S3)或可控矽(T1、T2、T3)或者可變電阻(Ra、Rb、Rc)；或者用反饋定子(105)，反饋轉子(1033)或者磁導體(n4)∶n=(1-10)；或者整流電路，在(1101，1102)上接有二極體(T4、T5)，限流電阻(R1、R2)；有調角器(n73，n74)。
2.根據權利要求1中所述的電機，其特徵在於有轉角定子(n2)，其中n＝(1-8、10)。
3.根據權利要求1中所述電動機，其特徵在於固定繞組(n11)和轉角繞組(n21)的對應相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分別在C、D、E點上順向串聯，上面的n＝(1-10)，然後各相間結成三角形電路，並分別在結點C、D、E間接入開關(S1、S2、S3)或可控矽(T1、T2、T3)或可變電阻(Ra、Rb、Rc)。
4.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於，在轉子(n31，n32)上有被轉子導體(n33，n34)所穿過，而不被定子主磁通所穿過的磁導體(n4)，其中n＝(1-10)。
5.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於有反饋定子(105)，反饋轉子(1033)。
6.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於定子(n1、n2)，轉子(n31、n32)的衝片槽是多槽配合的或為無槽的，其中n＝(1-10)。
7.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於轉子(n31、n32)，槽為斜一個定子槽距的斜槽，二轉子的斜槽方向一致，n＝(1-10)。
8.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於繞組(n11或n21)中接入電容器。
9.根據權利要求1中所述的電動機，其特徵在於繞組(n11、n21)可以是三相或單相的。
全文摘要
高起動轉矩圓滑起停調速異步電動機，特別是籠式調速異步電動機，解決籠式異步電動機在負載起動，圓滑升速，減速，調速和均轉矩的問題，由徑向固定定子、轉子、徑向轉角定子、轉子、三角形-星形轉換電路、附加鐵芯、調角器、變極繞組組成。應用於紡織、印染、塑料、造紙、製糖、電梯、起重、電車、工具機、冶金、礦山等需要高起動轉矩勻速起停的調速機械裝置之中。
文檔編號H02K16/00GK1081542SQ9210865
公開日1994年2月2日 申請日期1992年7月21日 優先權日1992年7月21日
發明者張喜信, 張喜宇, 張吉海, 張智偉 申請人:張喜信, 張喜宇, 張吉海, 張智偉