專利名稱：一種變極變速電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種無(wú)級(jí)變速電機(jī)，特別涉及一種交流轉(zhuǎn)子調(diào)相變極變速電極。
背景技術(shù)：
目前，先進(jìn)的高效率交流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，都需在主回路串聯(lián)各種附加的大功率電 力電子調(diào)速裝置，如由同步電機(jī)組成的高低高二重化無(wú)換向器電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，需在主回路 串聯(lián)兩套全功率高壓變壓器，兩套可控整流器、兩個(gè)電抗器、兩個(gè)逆變器，以及復(fù)雜的自動(dòng) 控制裝置，電能經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)換使系統(tǒng)的效率降低、可靠性下降。由繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)組成 的各種串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)，也都需要在轉(zhuǎn)子回路中串聯(lián)大功率整流器、電抗器、逆變器和逆變變 壓器等，致使繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩?fù)p失17. 4%以上，功率因數(shù)降到只有0. 5左右。定 子或轉(zhuǎn)子變頻調(diào)速裝置，其技術(shù)復(fù)雜、價(jià)格昂貴、可靠性差、維修也困難，其直流側(cè)的大功率 整流器，產(chǎn)生污染電網(wǎng)的高次諧波，逆變器一側(cè)也有大量高次諧波進(jìn)入被調(diào)速電動(dòng)機(jī)，使電 動(dòng)機(jī)的逆序轉(zhuǎn)矩成倍增加，不僅使效率大幅度下降，還產(chǎn)生軸振、噪聲以及溫升超標(biāo)等，使 原來(lái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、運(yùn)行穩(wěn)定、可靠、效率高的三相鼠籠型電動(dòng)機(jī)失去了很多優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的之一是提供一種既能無(wú)級(jí)變速運(yùn)行，又具有三相異步感應(yīng)電 動(dòng)機(jī)優(yōu)點(diǎn)的一種變極變速電機(jī)。實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是在交流電機(jī)殼體中，裝有定子鐵心、定子繞組、感 應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸、前后軸承及兩端的前后端蓋，其特征之一是在定子鐵心內(nèi)側(cè)，裝有帶轉(zhuǎn)矩輸 出軸的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其中包含在轉(zhuǎn)子導(dǎo)條之間有徑向鐵心的和在銅套內(nèi)側(cè)有薄形磁滯環(huán) 的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子，特征之二是在環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)，又裝有能在感應(yīng)轉(zhuǎn)子軸線上自由旋轉(zhuǎn) 的，帶有軸承和直流勵(lì)磁繞組的調(diào)相轉(zhuǎn)子。在調(diào)相轉(zhuǎn)子無(wú)勵(lì)磁或勵(lì)磁電流很小時(shí)，它是一個(gè)有轉(zhuǎn)軸地環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)磁軛， 同環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子一起構(gòu)成一個(gè)“鼠籠轉(zhuǎn)子”。當(dāng)三相一種變極變速電機(jī)的定子繞組接通三相 對(duì)稱電源時(shí)，在定子鐵心內(nèi)側(cè)，產(chǎn)生由三相合成具有N. S極性的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，在有滑差的環(huán) 形感應(yīng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或繞組中，感應(yīng)出相位滯后于定子相位的滑差電流，該電流又形成轉(zhuǎn)子自 己的具有N. S極性的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)，或稱旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，與定子邊不同極性的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相吸并在 滯后相位上同步旋轉(zhuǎn)，短路轉(zhuǎn)子繞組的滯后滑差電流，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)子就在額 定轉(zhuǎn)速附近拖動(dòng)負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行。這時(shí)的一種變極變速電機(jī)的功能和性能指標(biāo)基本與交流異步電動(dòng)機(jī)相同。給調(diào)相 轉(zhuǎn)子輸入少量的勵(lì)磁電流，環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的氣隙磁壓降以及漏磁通所需磁勢(shì)，都能由 調(diào)相轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流提供，能使定子邊功率因數(shù)得到改善。當(dāng)需要調(diào)速時(shí)就增加勵(lì)磁電流，使 調(diào)相轉(zhuǎn)子有N. S極性的磁通勢(shì)提高，因?yàn)榄h(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子的鐵心有縱向隔磁槽，不能使定子 及調(diào)相轉(zhuǎn)子的兩個(gè)獨(dú)立磁通勢(shì)自成回路，都必須通過(guò)環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條，分別與環(huán)形轉(zhuǎn) 子轉(zhuǎn)差電流形成的旋轉(zhuǎn)磁通勢(shì)進(jìn)行藕合，并都以定子nl的轉(zhuǎn)速同步旋轉(zhuǎn)，這時(shí)定子磁通勢(shì)
3在有轉(zhuǎn)差率的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或繞組中，感應(yīng)出一個(gè)滯后于定子相位90°的轉(zhuǎn)子電勢(shì)， 同時(shí)，有勵(lì)磁電流而無(wú)外部負(fù)載的調(diào)相轉(zhuǎn)子，又使環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子的導(dǎo)條中感生出一個(gè)超前 轉(zhuǎn)子相位90°的電勢(shì)，其幅值正比于勵(lì)磁電流，增加勵(lì)磁電流，使超前轉(zhuǎn)子電流相位的電勢(shì) 增加，轉(zhuǎn)子的合成電勢(shì)Σ Ε2減小，其結(jié)果是轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩電流與滯后角都減小了。因此，通過(guò) 控制調(diào)相轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電流就能控制環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子的磁通矢量，以及定子的輸入功率，因而 能有效地控制環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子電磁轉(zhuǎn)矩T的大小。通過(guò)在環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子軸上設(shè)置測(cè)速裝置， 并與調(diào)相轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電流組成閉環(huán)控制系統(tǒng)，使轉(zhuǎn)子輸出的轉(zhuǎn)矩T緊緊跟隨配套設(shè)備在給定 轉(zhuǎn)速下，所需負(fù)載轉(zhuǎn)矩TL的變化，一種變極變速電機(jī)的轉(zhuǎn)速，就隨時(shí)被控制在所給定的轉(zhuǎn) 速下高效率穩(wěn)態(tài)運(yùn)行?！N變極變速電機(jī)上的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子，是由外周開有多條縱向隔磁糟的軟磁鋼 套、焊接在隔磁糟中的銅導(dǎo)條、焊接在鋼套兩端的銅端環(huán)構(gòu)成，或者在隔磁槽的槽口處，再 嵌有消除轉(zhuǎn)子外表面齒諧波損耗的硅鋼片鑲件構(gòu)成。由于環(huán)形感轉(zhuǎn)子的鐵心有多條縱向隔 磁糟，磁通沒(méi)有周向回路，只能徑向通過(guò)，它相當(dāng)于定子鐵心槽口的加長(zhǎng)，定子磁通和調(diào)相 轉(zhuǎn)子磁通都不能在該鐵心上形成磁回路，電機(jī)的定子磁通勢(shì)、環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)和調(diào)相 轉(zhuǎn)子磁通勢(shì)，三者通過(guò)強(qiáng)偶合共用調(diào)相轉(zhuǎn)子鐵心的內(nèi)磁軛和定子鐵心的外磁軛。環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子還可以由環(huán)形的，圓周有穿鼠籠導(dǎo)條孔的硅鋼片、銅導(dǎo)條、銅端環(huán)以 及接軸法蘭盤焊接成整體環(huán)形結(jié)構(gòu)，在焊接成整體形環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)孔，還有用電焊焊接成正 螺旋與反螺旋的多條抗扭加強(qiáng)筋。在中小功率電機(jī)中，由于一種變極變速電機(jī)的磁回路中，有永磁構(gòu)件和直流勵(lì)磁 繞組，允許設(shè)計(jì)成較大的單邊氣隙長(zhǎng)度，這就可以在較長(zhǎng)的氣隙中，設(shè)置由兩端制成有低電 阻端環(huán)和接軸法蘭盤的整體硬銅環(huán)或硬鋁環(huán)構(gòu)成的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子。環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子還可以制成在硬銅套內(nèi)側(cè)有磁滯鋼套的高強(qiáng)度環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子。直流勵(lì)磁調(diào)相轉(zhuǎn)子是由設(shè)置在轉(zhuǎn)子N. S磁極間的永磁構(gòu)件、設(shè)置在轉(zhuǎn)子中心的環(huán) 形直流勵(lì)磁線圈和設(shè)置在兩頭并壓裝在轉(zhuǎn)子軸上的罩極組成。直流調(diào)相轉(zhuǎn)子，還可以由一 個(gè)被旋轉(zhuǎn)支承在感應(yīng)轉(zhuǎn)子軸上的三相繞線轉(zhuǎn)子部件構(gòu)成，也可由交流同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子部件 構(gòu)成。交流轉(zhuǎn)子調(diào)相無(wú)級(jí)變相電機(jī)的直流勵(lì)磁調(diào)相轉(zhuǎn)子，還可以設(shè)置于環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子外 側(cè)，其內(nèi)側(cè)設(shè)置交流電機(jī)內(nèi)定子。為提高變速電機(jī)的使用壽命和減少維護(hù)，直流調(diào)相轉(zhuǎn)子的 饋電滑環(huán)、電刷，使用導(dǎo)電碳化硼制成無(wú)磨損的構(gòu)件。一種變極變速電機(jī)是一種技術(shù)簡(jiǎn)單、 容易制造、成本低、使用方便的新型無(wú)級(jí)變速電機(jī)，其效率、功率因數(shù)、可靠性和使用壽命， 都比現(xiàn)有高效電調(diào)系統(tǒng)高。另一方面的優(yōu)點(diǎn)是，它不需要購(gòu)置價(jià)格昂貴、維修和管理費(fèi)用也 都較高的大功率電子調(diào)速裝置，因此既能節(jié)省投資和安裝面積又沒(méi)有污染電網(wǎng)的高次諧波 和外加設(shè)備的電能消耗。用一種變極變速電機(jī)拖動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵等機(jī)械設(shè)備，在90%以上的額定轉(zhuǎn)速下調(diào)速 運(yùn)行時(shí)，也能大量節(jié)電。它還能根據(jù)負(fù)載的大小隨時(shí)調(diào)節(jié)輸入功率。因此在那些全速運(yùn)行 的系統(tǒng)中，能解決“大馬拉小車”這個(gè)多年來(lái)一直未能解決的難題。制造一種變極變速電機(jī)用的各種材料和設(shè)備等，都與制造三相交流電機(jī)基本相 同，能在現(xiàn)有條件下制造大容量的高壓一種變極變速電機(jī)。一種變極變速電機(jī)的機(jī)殼部件、定子部件和電機(jī)的冷卻通風(fēng)系統(tǒng)部分，從社會(huì)效益出發(fā)和有利于新產(chǎn)品的推廣，都基本上可以套用現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)和方法。區(qū)別于現(xiàn)有技 術(shù)的部分主要是環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子部件，其次是調(diào)相轉(zhuǎn)子部件。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本實(shí)用新型的一種變極變速電機(jī)第一個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖2是一種變極變速電機(jī)第二個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖3是一種變極變速電機(jī)第三個(gè)實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。圖中1.螺栓2.鍵3.檔圈4.風(fēng)罩5.風(fēng)扇6.軸承蓋7.前端蓋8.帶法蘭盤的感應(yīng) 轉(zhuǎn)子前軸9.帶軸的調(diào)相轉(zhuǎn)子10.有導(dǎo)條和端環(huán)的感應(yīng)轉(zhuǎn)子11.有三相繞組的定子12.電機(jī) 殼體13.接線盒14.后端蓋15.端蓋螺栓16.電刷裝置17.感應(yīng)轉(zhuǎn)子前軸承18.調(diào)相轉(zhuǎn)子 軸承19.有法蘭盤的感應(yīng)轉(zhuǎn)子后軸20.感應(yīng)轉(zhuǎn)子后軸承21.導(dǎo)電滑環(huán)22.地腳螺栓23.定 子繞組24.防爆接線盒25.定子鐵心26.帶有防爆滑環(huán)盒的風(fēng)罩27.內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)28.熱交 換器29.冷卻定子外周的通風(fēng)道30.外循環(huán)風(fēng)機(jī)31.進(jìn)風(fēng)窗口 32.調(diào)相轉(zhuǎn)子軛部軸向冷卻 風(fēng)道。
具體實(shí)施方式
圖1是一種封閉型、滾動(dòng)軸承、自扇冷卻的一種變極變速電機(jī)，帶軸的調(diào)相轉(zhuǎn)子9 由繞在磁極上的直流勵(lì)磁線圈和壓裝在磁極軛部孔中的旋轉(zhuǎn)軸組成，磁極可用磁性較好的 軟鋼制成實(shí)心凸極轉(zhuǎn)子，也能用軟磁板料沖片疊成，旋轉(zhuǎn)軸在裝導(dǎo)電環(huán)的一端有穿勵(lì)磁繞 組引出線的孔，使勵(lì)磁繞組與兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)電連接，調(diào)相轉(zhuǎn)子軸承18是壓裝在磁極兩端的兩 個(gè)徑向止推滾珠軸承，帶法蘭盤的感應(yīng)轉(zhuǎn)子前軸8與感應(yīng)轉(zhuǎn)子10用多個(gè)高強(qiáng)度螺栓在圓周 上固連，固定前在止口處加膠或固定后釬焊，把經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡好的調(diào)相轉(zhuǎn)子軸承，經(jīng)加油后裝 入前軸法蘭盤內(nèi)側(cè)中心的軸承孔中，把有法蘭盤的感應(yīng)轉(zhuǎn)子后軸19套裝在帶軸的調(diào)相轉(zhuǎn) 子有引出線孔的一端軸上，并用螺栓固定在感應(yīng)轉(zhuǎn)子10的另一端。帶軸的調(diào)相轉(zhuǎn)子9能在 環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子10的空腔中自由旋轉(zhuǎn)。環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子部件的動(dòng)平衡，可用在端環(huán)兩端處的外 徑上打孔的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。有三相繞組的定子U壓裝在電機(jī)殼體12的內(nèi)側(cè)，并用吊環(huán)螺栓 頂住，把經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡和裝有前后軸承17和20的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子部件裝入定子11的空腔中。 前端蓋17、端蓋螺栓、軸承蓋6、螺栓1、風(fēng)扇5、檔圈3、風(fēng)罩4、后端蓋14、端蓋螺栓15、固定 有導(dǎo)電滑環(huán)21的絕緣套、電刷裝置16、接線盒13和鍵2順序裝配。圖2是一種防爆型、滾動(dòng)軸承、自扇冷卻的一種變極變速電機(jī)，環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子10 是由外周開有多條縱向隔磁槽的軟磁鋼套、焊接在隔磁槽中的銅導(dǎo)條、焊接在鋼套兩端的 銅端環(huán)構(gòu)成的一個(gè)焊接成整體的環(huán)形零件毛壞，經(jīng)車加工后，將帶法蘭盤的前軸8和后軸 19用螺栓裝配成一個(gè)整體組件，然后再對(duì)有同心度要求各處進(jìn)行精磨加工和轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡調(diào) 整。帶軸的調(diào)相轉(zhuǎn)子9使用現(xiàn)有同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部件。分解環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子部件的后軸 19，將經(jīng)過(guò)動(dòng)平衡的調(diào)相轉(zhuǎn)子裝入環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)空腔后，再裝上后軸19，分別將前軸承 17和后軸承20壓裝在軸上。在電機(jī)殼體12的內(nèi)側(cè)，壓裝帶有定子繞組23的定子鐵心25， 并用吊環(huán)螺栓定位后將環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子10伸進(jìn)定子鐵心內(nèi)腔中。前端蓋7、后端蓋14、風(fēng)扇 5、導(dǎo)電滑環(huán)21的組合件、風(fēng)罩26、防爆接線盒24和鍵2順序安裝。
5[0023] 圖3是一種高電壓、大容量、滾動(dòng)軸承、軸向通風(fēng)的一種變極變速電機(jī)，環(huán)形感應(yīng) 轉(zhuǎn)子10、前軸8、調(diào)相轉(zhuǎn)子9，調(diào)相轉(zhuǎn)子軸承18、裝有后軸承20的后軸、內(nèi)循環(huán)風(fēng)機(jī)27、前軸 承17、前端蓋7、后端蓋14、外循環(huán)風(fēng)機(jī)30，有進(jìn)風(fēng)窗口 31的風(fēng)罩順序安裝在裝有定子11、 熱交換器28、接線盒13的電機(jī)殼體上。軸向通風(fēng)內(nèi)循環(huán)冷卻的大中型高壓無(wú)級(jí)變速電機(jī)， 是通過(guò)在定子外周的通風(fēng)道29、調(diào)相轉(zhuǎn)子軛的軸向冷卻風(fēng)道32、調(diào)相轉(zhuǎn)子兩磁極之間的通 風(fēng)道，以及定子槽口、內(nèi)外氣隙進(jìn)行通風(fēng)冷卻的。
權(quán)利要求一種變極變速電機(jī)，包括電機(jī)殼體、定子鐵心、定子繞組、感應(yīng)轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子軸、前后軸承及前后端蓋，其特征是在定子鐵心內(nèi)側(cè)，有帶轉(zhuǎn)矩輸出軸的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子，環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)，有帶旋轉(zhuǎn)軸承的直流勵(lì)磁調(diào)相轉(zhuǎn)子，所述的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子，由外周開有多條縱向隔磁槽的軟磁鋼套、焊接在隔磁槽中的銅導(dǎo)條、焊接在鋼套兩端的銅端環(huán)構(gòu)成，或者在隔磁槽的槽口處再嵌有消除轉(zhuǎn)子外表面齒諧波損耗的硅鋼片鑲件構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變極變速電機(jī)，其特征是環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子由環(huán)形的，圓周 有穿鼠籠導(dǎo)條孔的硅鋼片、銅導(dǎo)條、銅端環(huán)以及接軸用的法蘭盤焊接成整體環(huán)形結(jié)構(gòu)，并在 整體環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔用電焊焊接成正螺旋與反螺旋的多條抗扭加強(qiáng)筋。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種無(wú)級(jí)變速電機(jī)，特別涉及一種交流轉(zhuǎn)子調(diào)相變極變速電機(jī)。在交流電機(jī)殼體中，裝有定子鐵心、定子繞組、感應(yīng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)子軸、前后軸承及兩端的前后端蓋，其特征之一是在定子鐵心內(nèi)側(cè)，裝有帶轉(zhuǎn)矩輸出軸的環(huán)形感應(yīng)轉(zhuǎn)子。本實(shí)用新型變極變速電機(jī)是一種技術(shù)簡(jiǎn)單、容易制造、成本低、使用方便的新型無(wú)級(jí)變速電機(jī)，其效率、功率因數(shù)、可靠性和使用壽命，都比現(xiàn)有高效電調(diào)系統(tǒng)高。
文檔編號(hào)H02K9/18GK201699555SQ20102016748
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月23日
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