一種定子、單繞組雙速異步電動機及礦用掘進機的製作方法
2023-04-23 03:08:41
本實用新型涉及電動機技術領域，具體而言，涉及一種定子、單繞組雙速異步電動機及礦用掘進機。
背景技術：
目前，礦用掘進機採用的電動機大多為雙速三相異步電動機，要求電動機能承受頻繁起動，具備高過載能力及高起動轉矩等，低速時需重載，高速時需輕載返回、制動。
當前，雙速三相異步電動機通常採用雙繞組結構。採用雙繞組變極方案時，定子內有兩套繞組，並且兩套繞組相互獨立。電動機啟動時使用一套繞組，工作時使用另外一套繞組。即工作時僅有一套繞組運行，大大降低了繞組的利用率，且因電動機體積和定子槽內空間的限制，線圈所選的截面積減少，導致繞組熱負荷高，溫度升高，最終導致整個電動機內部溫度升高，相應的軸承等零部件受到影響。
技術實現要素：
有鑑於此，本實用新型實施例的目的在於提供一種定子、單繞組雙速異步電動機及礦用掘進機，通過單繞組雙層疊繞，實現在不改變掘進機整機控制方式前提下，使電動機在兩種運行速度之間自由切換，減小電動機體積，提高繞組利用率。有效地降低電動機溫升及故障率，降低成本，使掘進機工作可靠，提高用戶收益。
第一方面，本實用新型實施例提供了一種定子，所述定子包括定子繞組、定子鐵芯和定子引出線；
所述定子鐵芯上有72個定子槽，所述定子繞組通過所述72個定子槽裝配在所述定子鐵芯上；
所述定子引出線裝配在所述定子繞組內，通過切換所述定子引出線與三相電源的連接關係，將所述定子的磁極切換為4極或8極。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第一種可能的實現方式，其中，所述定子繞組採用3Y/3Y+Y接法裝配在所述定子鐵芯上；通過切換所述定子引出線與所述三相電源的連接關係，將所述定子繞組的接法切換為3Y接法或3Y+Y接法。
結合第一方面的第一種可能的實現方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第二種可能的實現方式，其中，所述定子引出線包括第一引出端與第二引出端；
當所述第一引出端連接三相電源及所述第二引出端斷開時，將所述定子繞組的接法切換為3Y接法，將所述定子的磁極切換為4極；
當所述第一引出端斷開及所述第二引出端連接三相電源時，將所述定子繞組的接法切換為3Y+Y接法，將所述定子的磁極切換為8極。
結合第一方面，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第三種可能的實現方式，其中，所述定子繞組包括第一線圈、第二線圈、第三線圈和第四線圈；
所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈和所述第四線圈所採用的導體各不相同；
所述第一線圈、所述第二線圈、所述第三線圈和所述第四線圈的線徑相同。
結合第一方面的第三種可能的實現方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第四種可能的實現方式，其中，
所述第一線圈包括13匝第一單線圈，所述第一單線圈包括4股線；
所述第二線圈包括7匝第二單線圈，所述第二單線圈包括4股線；
所述第三線圈包括4匝第三單線圈，所述第三單線圈包括15股線；
所述第四線圈包括9匝第四單線圈，所述第四單線圈包括9股線。
結合第一方面的第二種可能的實現方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第五種可能的實現方式，其中，所述定子還包括切換繼電器；
所述切換繼電器與所述定子引出線連接，通過所述切換繼電器切換所述定子引出線與所述三相電源的連接關係。
結合第一方面的第五種可能的實現方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第六種可能的實現方式，其中，所述定子還包括切換控制器，所述切換控制器與所述切換繼電器連接；
所述切換控制器傳輸啟動指令給所述切換繼電器，所述切換繼電器接收到所述啟動指令時驅動所述第一引出端斷開及第二引出端連接三相電源；
所述切換控制器傳輸切換指令給所述切換繼電器，所述切換繼電器接收到所述切換指令時驅動所述第一引出端連接三相電源及第二引出端斷開。
結合第一方面及第一方面的第一至第六種實現方式中的任一種實現方式，本實用新型實施例提供了上述第一方面的第七種可能的實現方式，其中，所述定子還包括接線盒；
所述定子引出線安裝在所述接線盒內。
第二方面，本實用新型實施例提供了一種單繞組雙速異步電動機，包括轉子和上述第一方面及第一方面的第一至第七種實現方式中的任一種實現方式所述的定子；
所述轉子設置在所述定子內部，與所述定子配合轉動。
第三方面，本實用新型實施例提供了一種礦用掘進機，包括掘進機本體和上述第二方面所述的單繞組雙速異步電動機；
所述單繞組雙速異步電動機安裝在所述掘進機本體上。
在本實用新型中，定子包括定子繞組、定子鐵芯和定子引出線；定子鐵芯上有72個定子槽，定子繞組通過72個定子槽裝配在定子鐵芯上；定子引出線裝配在定子繞組內，通過切換定子引出線與三相電源的連接關係，將定子的磁極切換為4極或8極。本實用新型中只有一個定子繞組，減小電動機體積，提高繞組利用率。在不改變掘進機整機控制方式前提下，通過定子引出線與三相電源的不同連接，自由切換定子的電磁極數，實現電動機兩種運行速度的切換，使電動機在啟動時保持低轉速高轉矩，順利啟動，工作時保持高轉速低轉矩。有效地降低電動機溫升及故障率，降低成本，使掘進機工作可靠，提高用戶收益。
為使本實用新型的上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附附圖，作詳細說明如下。
附圖說明
為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對範圍的限定，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。
圖1示出了本實用新型實施例1所提供的一種定子的結構示意圖；
圖2示出了本實用新型實施例1所提供的一種定子繞組接線示意圖；
圖3示出了本實用新型實施例1所提供的啟動時定子引出線的接線示意圖；
圖4示出了本實用新型實施例1所提供的工作時定子引出線的接線示意圖；
圖5示出了本實用新型實施例2所提供的一種單繞組雙速異步電動機的結構示意圖；
圖6示出了本實用新型實施例3所提供的一種掘進機的結構示意圖。
上述附圖中各標號所代表的含義為：
101：定子繞組，102：定子鐵芯，103：定子引出線；
1031：第一引出端，1032：第二引出端；
501：轉子；502：定子；
301：掘進機本體，302：單繞組雙速異步電動機。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述並非旨在限制要求保護的本實用新型的範圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基於本實用新型的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本實用新型保護的範圍。
考慮到相關技術中雙速三相異步電動機通常採用雙繞組結構，但電動機啟動時使用一套繞組，工作時使用另外一套繞組。即工作時僅有一套繞組運行，大大降低了繞組的利用率，且因電動機體積和定子槽內空間的限制，線圈所選的截面積減少，導致繞組熱負荷高，溫度升高，最終導致整個電動機內部溫度升高，相應的軸承等零部件受到影響。基於此，本實用新型實施例提供了一種定子、單繞組雙速異步電動機及礦用掘進機，下面通過實施例進行描述。
實施例1
參見圖1，本實用新型實施例提供了一種定子，該定子包括定子繞組101、定子鐵芯102和定子引出線103；
定子鐵芯102上有72個定子槽，定子繞組101通過72個定子槽裝配在定子鐵芯102上；
定子引出線103裝配在定子繞組101內，通過切換定子引出線103與三相電源的連接關係，將定子的磁極切換為4極或8極。
其中，在圖1中數字1至72依次為定子鐵芯102的72個定子槽的槽號。圖1中的虛線為定子鐵芯102的兩條中軸線。
如圖1中所示，上述定子引出線103包括第一引出端1031與第二引出端1032。
在啟動時，將定子引出線103的第一引出端1031斷開，將第二引出端1032與三相電源連接，此時定子繞組101切換為以3Y+Y接法繞在定子鐵芯102上，定子的磁極切換為8極，此時磁極對數P＝4，同步轉速為750r/min，異步轉速為736r/min，從而降低轉速，提高轉矩，使安裝此定子的電動機順利啟動。
上述電動機啟動後，再將定子引出線103的第一引出端1031與三相電源連接，將第二引出端1032斷開，此時定子繞組101切換為以3Y接法繞在定子鐵芯102上，定子的磁極切換為4極，此時磁極對數P＝2，同步轉速為1500r/m in，異步轉速為1482r/min，從而提高轉速，降低轉矩，使得安裝此定子的電動機啟動後進行平穩工作。
在本實用新型實施例中，定子中只設置一個定子繞組101，提高了繞組的利用率。通過改變定子引出線103與三相電源之間的連接關係，可以自由切換定子繞組101接入電動機整個電路中線圈的數目，從而實現自由切換電動機的磁極對數，實現電動機在兩種速度之間靈活切換。在礦用掘進機安裝了帶有該定子的電動機時，實現在不改變礦用掘進機原有控制方式的前提下，通過電動機的單繞組雙速切換來啟動及工作。
在本實用新型實施例中，定子繞組101採用3Y/3Y+Y接法裝配在定子鐵芯102上；通過切換定子引出線103與三相電源的連接關係，將定子繞組101的接法切換為3Y接法或3Y+Y接法。
當第一引出端1031連接三相電源及第二引出端1032斷開時，將定子繞組101的接法切換為3Y接法，將定子的磁極切換為4極；當第一引出端1031斷開及第二引出端1032連接三相電源時，將定子繞組101的接法切換為3Y+Y接法，將定子的磁極切換為8極。
即當使用本實用新型實施例所提供的定子的電動機啟動時，將第一引出端1031斷開及第二引出端1032連接三相電源，此時定子繞組101採用3Y+Y接法接入電動機的整個電路中，電動機的磁極切換為8極，磁極對數P＝4，同步轉速為750r/min，異步轉速為736r/min，降低轉速，提高轉矩，使電動機順利啟動。
在電動機啟動之後，將第一引出端1031連接三相電源及第二引出端1032斷開，此時定子繞組101採用3Y接法接入電動機的整個電路中，電動機的磁極切換為4極，磁極對數P＝2，同步轉速為1500r/min，異步轉速為1482r/min，提高轉速，降低轉矩，使得電動機啟動後進行平穩工作。
在本實用新型實施例中，定子繞組101包括第一線圈、第二線圈、第三線圈和第四線圈；
第一線圈、第二線圈、第三線圈和第四線圈所採用的導體各不相同；
第一線圈、第二線圈、第三線圈和第四線圈的線徑相同。
第一線圈包括13匝第一單線圈，第一單線圈包括4股線；第二線圈包括7匝第二單線圈，第二單線圈包括4股線；第三線圈包括4匝第三單線圈，第三單線圈包括15股線；第四線圈包括9匝第四單線圈，第四單線圈包括9股線。
如圖2所示的線圈接線圖，圖2中1至72的數字為定子鐵芯102的72個定子槽的槽號。每個定子槽中的嵌線情況如表1所示。如圖2中所示，定子引出線103一共包括6根接線頭。其中，第一引出端1031和第二引出端1032各包括3根接線頭，圖2中將第一引出端1031包括的3根接線頭分別用U4、V4和W4表示，將第二引出端1032包括的3根接線頭分別用U8、V8和W8表示。當安裝有該定子的電動機啟動時，如圖3所示的啟動時定子引出線103的接線示意圖，將接線頭U8、V8和W8分別接三相電源，將接線頭U4、V4和W4斷開，此時定子繞組101以3Y+Y接法接入電路，即圖2中所有線圈均接入電動機的整個電路中，此時電動機磁極對數P＝4，同步轉速為750r/min，異步轉速為736r/min，實現電動機低速啟動。如圖4所示的工作時定子引出線103的接線示意圖，電動機順利啟動後，再將接線頭U4、V4和W4分別接三相電源，將接線頭U8、V8和W8斷開，此時定子繞組101以3Y接法接入電路，即圖2中只有粗線框中的部分線圈接入電動機的整個電路中，將電動機的磁極對數切換為P＝2，此時同步轉速為1500r/min，異步轉速為1482r/min，從而實現電動機高速平穩工作。
表1
在本實用新型實施例中，該定子還包括切換繼電器；
切換繼電器與定子引出線103連接，通過切換繼電器切換定子引出線103與三相電源的連接關係。
在本實用新型實施例中，該定子還包括切換控制器，該切換控制器與切換繼電器連接；
切換控制器傳輸啟動指令給切換繼電器，切換繼電器接收到啟動指令時驅動第一引出端1031斷開及第二引出端1032連接三相電源；
切換控制器傳輸切換指令給切換繼電器，切換繼電器接收到切換指令時驅動第一引出端1031連接三相電源及第二引出端1032斷開。
在啟動安裝有本實用新型實施例提供的定子的電動機時，切換控制器傳輸啟動指令給切換繼電器，切換繼電器帶動定子引出線103的第一引出端1031連接三相電源及第二引出端1032斷開，即切換繼電器帶動圖2中的接線頭U8、V8和W8接三相電源，接線頭U4、V4和W4斷開，此時定子繞組101採用3Y+Y接法接入電動機的整個電路中，電動機磁極對數P＝4，同步轉速為750r/min，異步轉速為736r/min，使電動機低速順利啟動。
電動機啟動之後，切換控制器傳輸切換指令給切換繼電器，切換繼電器帶動定子引出線103的第一引出端1031斷開及第二引出端1032連接三相電源，即切換繼電器帶動圖2中的接線頭U8、V8和W8斷開，接線頭U4、V4和W4接三相電源，此時定子繞組101採用3Y接法接入電動機的整個電路中，電動機磁極對數P＝2，同步轉速為1500r/min，異步轉速為1482r/min，使電動機高速平穩工作。
在本實用新型實施例中，該定子還包括接線盒；定子引出線103安裝在接線盒內。接線盒中設置有繞柱，定子引出線103的第一引出端1031包括的3根接線頭，及第二引出端1032包括的3根接線頭均繞在接線盒的繞柱中，再經過繞柱延伸到接線盒外以便與三相電源連接。本實用新型實施例中，通過設置接線盒來整理定子引出線103，使得定子引出線103的安排更加條理有序。
在本實用新型實施例中，利用單繞組雙速的原理，定子繞組101內設置有改變繞組數目的定子引出線103，定子引出線103安裝在接線盒內，通過定子引出線103與三相電源連接關係的切換，將安裝有該定子的電動機的電磁極數在4極和8極之間靈活切換，實現單繞組電動機的雙速運轉。礦用掘進機安裝實用該定子的電動機後，可以在不改變礦用掘進機電動機控制方式的情況下實現單繞組雙速的自由切換，單繞組雙速電動機可以在起動時達到降低轉速，提高轉矩，實現順利啟動的目的，低速時工作平穩。單繞組雙速電動機具有軟起動特性，不需要變頻器，結構緊湊，起動電流小，過載能力強，工作可靠。且有效地降低電動機溫升，降低電動機故障率，降低成本，工作可靠，提高用戶收益。
在本實用新型中，定子包括定子繞組、定子鐵芯和定子引出線；定子鐵芯上有72個定子槽，定子繞組通過72個定子槽裝配在定子鐵芯上；定子引出線裝配在定子繞組內，通過切換定子引出線與三相電源的連接關係，將定子的磁極切換為4極或8極。本實用新型中只有一個定子繞組，減小電動機體積，提高繞組利用率。在不改變掘進機整機控制方式前提下，通過定子引出線與三相電源的不同連接，自由切換定子的電磁極數，實現電動機兩種運行速度的切換，使電動機在啟動時保持低轉速高轉矩，順利啟動，工作時保持高轉速低轉矩。有效地降低電動機溫升及故障率，降低成本，使掘進機工作可靠，提高用戶收益。
實施例2
參見圖5，本實用新型實施例提供了一種單繞組雙速異步電動機，包括轉子501和上述實施例1所提供的定子502；
轉子501設置在定子502內部，與定子502配合轉動。
其中，定子502的組成部件及各部件之間的連接關係，均與實施例1中所提供的定子相同，在此不再贅述。
在本實用新型中，定子包括定子繞組、定子鐵芯和定子引出線；定子鐵芯上有72個定子槽，定子繞組通過72個定子槽裝配在定子鐵芯上；定子引出線裝配在定子繞組內，通過切換定子引出線與三相電源的連接關係，將定子的磁極切換為4極或8極。本實用新型中只有一個定子繞組，減小電動機體積，提高繞組利用率。在不改變掘進機整機控制方式前提下，通過定子引出線與三相電源的不同連接，自由切換定子的電磁極數，實現電動機兩種運行速度的切換，使電動機在啟動時保持低轉速高轉矩，順利啟動，工作時保持高轉速低轉矩。有效地降低電動機溫升及故障率，降低成本，使掘進機工作可靠，提高用戶收益。
實施例3
參見圖6，本實用新型實施例提供了一種掘進機，包括掘進機本體301和實施例2所提供的單繞組雙速異步電動機302；
單繞組雙速異步電動機302安裝在掘進機本體301上。
在本實用新型中，單繞組雙速異步電動機所使用的定子包括定子繞組、定子鐵芯和定子引出線；定子鐵芯上有72個定子槽，定子繞組通過72個定子槽裝配在定子鐵芯上；定子引出線裝配在定子繞組內，通過切換定子引出線與三相電源的連接關係，將定子的磁極切換為4極或8極。本實用新型中只有一個定子繞組，減小電動機體積，提高繞組利用率。在不改變掘進機整機控制方式前提下，通過定子引出線與三相電源的不同連接，自由切換定子的電磁極數，實現電動機兩種運行速度的切換，使電動機在啟動時保持低轉速高轉矩，順利啟動，工作時保持高轉速低轉矩。有效地降低電動機溫升及故障率，降低成本，使掘進機工作可靠，提高用戶收益。
應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨後的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。
在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，或者是該實用新型產品使用時慣常擺放的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」等僅用於區分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「設置」、「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
最後應說明的是：以上所述實施例，僅為本實用新型的具體實施方式，用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制，本實用新型的保護範圍並不局限於此，儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術範圍內，其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改或可輕易想到變化，或者對其中部分技術特徵進行等同替換；而這些修改、變化或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型實施例技術方案的精神和範圍。都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。因此，本實用新型的保護範圍應以所述權利要求的保護範圍為準。