專利名稱：組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種擁有至少二個不同特性的電磁力矩來改變轉(zhuǎn)子電流方式的組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)的調(diào)速方法有兩類一是電動機(jī)調(diào)速，如直流電動機(jī)調(diào)速、變磁極對數(shù)調(diào)速、變頻調(diào)速、變電壓調(diào)速及斬波調(diào)速。由于設(shè)備復(fù)雜、容量大、電壓高，這些方法得不到廣泛應(yīng)用；二是機(jī)械調(diào)速，如變檔調(diào)速、液壓調(diào)速、偶合器調(diào)速等。由于機(jī)械調(diào)速必須增設(shè)一套機(jī)械裝置，投資大、能耗高，而且靈敏性差、故障率高、維護(hù)工作量大。特別是大功率機(jī)械調(diào)速，需要增設(shè)設(shè)備龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的液力偶合器、變頻器、斬波器等來實(shí)現(xiàn)對大型機(jī)械的調(diào)速，因此十分不利于推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種改進(jìn)的，至少擁有二個不同特性的電磁力矩來改變轉(zhuǎn)子電流方式的組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)，該電動機(jī)可利用矢量合成方法調(diào)節(jié)電磁力矩的大小及轉(zhuǎn)差特性，直接引進(jìn)無級調(diào)速，并能達(dá)到優(yōu)良的節(jié)能效果，而且其結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單可行，技術(shù)先進(jìn)可靠。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述的組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)，如圖1所示，具有外殼1，該外殼1中，有圓柱形轉(zhuǎn)子3，所述轉(zhuǎn)子3上同軸線軸向依次并列套裝有筒狀第一定子2和筒狀第二定子5。其技術(shù)特點(diǎn)在于，第一定子2上纏繞的漆包線匝數(shù)>第二定子5上纏繞的漆包線匝數(shù)。所述第一定子2或第二定子5的軸向兩端分別設(shè)有定子隔磁環(huán)8以形成定子隔磁系統(tǒng)。所述轉(zhuǎn)子3兩端的鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁套管4。所述轉(zhuǎn)子3的鐵芯外端設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)6’。該轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)6’朝內(nèi)一端的兩鐵芯之間設(shè)有轉(zhuǎn)子分段隔磁11以形成轉(zhuǎn)子隔磁系統(tǒng)。此處如果轉(zhuǎn)軸采用隔磁金屬制作，也可以不設(shè)轉(zhuǎn)子隔磁套管和轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)。 上述第一定子2與第二定子5的徑向一側(cè)還配有一由外設(shè)執(zhí)行器驅(qū)動的傳動蝸輪7，該傳動蝸輪7在外設(shè)執(zhí)行器的驅(qū)動下帶動第一定子2或第二定子5在可調(diào)幾何角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動并可在任一位置被鎖定。而上述轉(zhuǎn)子3是為由兩個鼠籠條10條數(shù)相同，且緊密串接在一起的鼠籠式轉(zhuǎn)子組成的復(fù)合鼠籠式轉(zhuǎn)子。由以上可以看出，本發(fā)明系采用不同特性電磁力矩合成法，意在改變合成電磁力矩特性，既保證設(shè)備在額定工況運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速較高，電機(jī)效率也高，又要保證有較好的調(diào)節(jié)特性。在調(diào)節(jié)過程中，不會因定子電流大幅上升導(dǎo)致電動機(jī)內(nèi)部損耗的增加，從而影響節(jié)能效^ ο由以上還可以看出，采用定子繞組匝數(shù)的區(qū)別和使用不同電阻率的轉(zhuǎn)子鼠籠材料，改變兩個鼠籠的長度比例，可獲得不同電磁力矩特性。如多匝數(shù)定子繞組和高電阻的轉(zhuǎn)子鼠籠條，電磁力矩曲線如圖2中的T2,反之，電磁力矩曲線如圖2中1\。由于T1和T2最大值時(shí)的轉(zhuǎn)差率相差較大，為了避免可能會出現(xiàn)的合成力矩下凹，可在轉(zhuǎn)子3外端的鼠籠端環(huán)9的一側(cè)增加一附加鼠籠6，使其產(chǎn)生的電磁力矩Ttl給合成力矩T Σ以補(bǔ)償。從圖2可看出，合成力矩T ￡由1\、T2和Ttl三個電磁力矩合成，同時(shí)具備高轉(zhuǎn)速的額定電磁力矩和較好的調(diào)節(jié)特性。本發(fā)明的工作原理是，基于磁場，電流是一種矢量，可以利用改變兩個磁場的夾角，使它們在同一電動機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)的感應(yīng)電流的夾角發(fā)生同樣的改變，從而使合成的感應(yīng)電流相應(yīng)發(fā)生變化，得以完成調(diào)節(jié)異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。如圖1所示，設(shè)第一定子2產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場為F1，第二定子5產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場為F2,之間的夾角為Z a。如圖3所示， F1和F2在電動機(jī)調(diào)節(jié)段轉(zhuǎn)子中感應(yīng)電流I1和12，它們之間的夾角也為Z α，合成感應(yīng)電流為I。第二定子5在附加鼠籠中的感應(yīng)電流為Itl，不參與電流合成。當(dāng)外設(shè)執(zhí)行器驅(qū)動傳動蝸輪7時(shí)，第二定子5轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)磁場F2即隨之轉(zhuǎn)動而到 F2'的位置，它在電動機(jī)調(diào)節(jié)段中的感應(yīng)電流I2也相應(yīng)變到12’的位置，此時(shí)的合成電流則變?yōu)镮’?？梢?，I’和I相比較，其大小和方向都發(fā)生了顯著的變化。從設(shè)計(jì)上和定子線圈連接入手，使第一定子2和第二定子5的兩個旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向一致。顯然，調(diào)節(jié)第一定子2和第二定子5之間的夾角Z α，當(dāng)Z α從0 180°變化時(shí)，電動機(jī)調(diào)節(jié)段中的合成感應(yīng)電流I即從最大變到最小。也就是說，調(diào)節(jié)兩定子之間的夾角，可改變合成力矩Fs 的大小，從而實(shí)現(xiàn)異步電動機(jī)無級調(diào)速的目的。本發(fā)明的有益效果是，兩定子磁場使電動機(jī)調(diào)節(jié)段轉(zhuǎn)子電流合成對電動機(jī)發(fā)生影響，只需通過調(diào)整兩個定子磁場的夾角即可實(shí)現(xiàn)，并由此達(dá)到異步電動機(jī)無級調(diào)速。這說明這種矢量合成法是目前最先進(jìn)的、簡單可行的調(diào)速方法，基于這種調(diào)速方法的本發(fā)明可廣泛應(yīng)用于電力、化工、機(jī)械、采礦、冶金、交通各行業(yè)，充分滿足對機(jī)械調(diào)速的要求，與當(dāng)前常用調(diào)速機(jī)構(gòu)相比，具有如下明顯的優(yōu)點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)效益1、在設(shè)備結(jié)構(gòu)上，僅將異步電動機(jī)分成兩個定子，由同一電源供電，無需附加任何其它設(shè)備，占地少、節(jié)約投資且可靠性高；2、安裝和運(yùn)行維護(hù)工作量少；3、調(diào)節(jié)方法簡單。只需改變定子與定子之間的幾何夾角的大小，即可實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；4、無附加機(jī)械調(diào)速設(shè)備和電氣裝置，大大減少了電能和機(jī)械能的消耗，節(jié)能效果明顯；5、可解決目前大容量、高電壓異步電動機(jī)調(diào)速困難的老大難問題；6、能消除大容量電動機(jī)啟動時(shí)，電源電壓大幅度降低的現(xiàn)象；7、調(diào)速過程中無諧波產(chǎn)生，避免了諧波對電力系統(tǒng)的危害；8、有利于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動化、自動化和計(jì)算機(jī)化。因此，大力推廣組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)，更能全面滿足各行各業(yè)生產(chǎn)中工況變化的要求，實(shí)現(xiàn)全面全過程節(jié)能，對創(chuàng)建現(xiàn)代節(jié)能型企業(yè)、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新型發(fā)展有著現(xiàn)實(shí)的、長遠(yuǎn)的意義。


圖1為本發(fā)明一個具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明使用時(shí)電磁力矩組合特性參考圖3為本發(fā)明使用時(shí)轉(zhuǎn)子電流矢量合成狀況參考圖以上圖1 3中的標(biāo)示為1-外殼，2-第一定子，3-轉(zhuǎn)子，4-轉(zhuǎn)子隔磁套管，4-第二定子，6-附加鼠籠，6，-轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)，7-傳動蝸輪，8-定子隔磁環(huán)，9-鼠籠端環(huán)，10-鼠籠條，11-轉(zhuǎn)子分段隔磁。
具體實(shí)施例方式圖1所示為本發(fā)明的一個具體實(shí)施例。參見圖1，該實(shí)施例中外殼1采用普通鋼制作成筒狀，外附支架，其外形尺寸為601mmX375mmX330mm，電壓為380V，三相容量為5. 5kw。置于外殼1中的轉(zhuǎn)子3呈圓柱形復(fù)合鼠籠結(jié)構(gòu)即由兩個鼠籠串聯(lián)在一起，該兩個鼠籠由三個鼠籠端環(huán)9夾持，該兩個鼠籠的鼠籠條10條數(shù)相同，鼠籠條10由規(guī)格為 3mmX 16mmX 135mm的黃銅銅材和規(guī)格為3mmX 16mmX 135mm的紫銅銅材焊接而成。轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)6’設(shè)在轉(zhuǎn)子3兩端的鐵芯外端。轉(zhuǎn)子分段隔磁11設(shè)在該兩端的鐵芯之間，即轉(zhuǎn)子3 的鐵芯通過分段隔磁11隔離成兩段。轉(zhuǎn)子隔磁套管4設(shè)在轉(zhuǎn)子3兩端的鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間。 第一定子2和第二定子5均呈筒狀，采用間隔配合方式同軸線軸向依次并列套裝在轉(zhuǎn)子3 上。第一定子2和第二定子5均取用漆包線按常規(guī)方式繞制，第一定子2上纏繞的漆包線每相匝數(shù)為360匝，第二定子5上纏繞的漆包線每相匝數(shù)為288匝。其中第二定子5的軸向兩端分別設(shè)置定子隔磁環(huán)8。第一定子2與第二定子5的徑向一側(cè)配置有一個由外設(shè)執(zhí)行器驅(qū)動的，能使第一定子2或第二定子5在可調(diào)幾何角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動并在任一位置被鎖定的傳動蝸輪7。由此構(gòu)成的本實(shí)施例的組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)經(jīng)試制、試用被證明效果良好，完全達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，實(shí)現(xiàn)了調(diào)速和節(jié)能的目的。該電動機(jī)的結(jié)構(gòu)有以下幾個特點(diǎn)1、該電動機(jī)的定子設(shè)計(jì)為兩個，其中任意一個都能在一定幾何角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動， 并在任一位置都能鎖定；2、兩個定子參數(shù)可密切配合，合理選擇兩鼠籠的比例、材料、鼠籠條形狀，以求得優(yōu)良的電磁力矩特性，確保良好的調(diào)節(jié)特性和節(jié)能效果；3、兩個磁場的定子隔磁和轉(zhuǎn)子隔磁效果明顯，性能良好；4、整機(jī)運(yùn)行狀況良好，振動、發(fā)熱、噪音諸方面都正常。本實(shí)施例可直接對異步電動機(jī)進(jìn)行無級調(diào)速，實(shí)踐證明其突出優(yōu)點(diǎn)有1、該電動機(jī)的兩個定子由同一電源供電，無需附加任何其他設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、節(jié)約投資；2、調(diào)節(jié)方法簡單，利于使用人員掌握；3、解決了磁調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果差的難題；4、運(yùn)行中無附加諧波產(chǎn)生，有利于電力系統(tǒng)安全；5、運(yùn)行維護(hù)工作量小，故障處理快捷。
權(quán)利要求
1. 一種組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)，具有外殼(1)，該外殼(1)中，有圓柱形轉(zhuǎn)子(3)， 所述轉(zhuǎn)子C3)上同軸線軸向依次并列套裝有筒狀第一定子( 和筒狀第二定子(5)，其特征在于，第一定子( 上纏繞的漆包線匝數(shù)>第二定子( 上纏繞的漆包線匝數(shù)， 所述第一定子( 或第二定子( 的軸向兩端分別設(shè)有定子隔磁環(huán)(8)以形成定子隔磁系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)子(3)兩端的鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁套管G)，所述轉(zhuǎn)子(3)的鐵芯外端設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)(6’)，該轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)(6’ )朝內(nèi)一端的兩鐵芯之間設(shè)有轉(zhuǎn)子分段隔磁 (11)以形成轉(zhuǎn)子隔磁系統(tǒng)，上述第一定子( 與第二定子(5)的徑向一側(cè)還配有一由外設(shè)執(zhí)行器驅(qū)動的傳動蝸輪(7)，該傳動蝸輪(7)在外設(shè)執(zhí)行器的驅(qū)動下帶動第一定子( 或第二定子( 在可調(diào)幾何角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動并可在任一位置被鎖定，上述轉(zhuǎn)子C3)是由兩個鼠籠條(10)條數(shù)相同，且緊密串接在一起的鼠籠式轉(zhuǎn)子組成。
全文摘要
本發(fā)明介紹了一種組合力矩式異步調(diào)速電動機(jī)，該電動機(jī)的轉(zhuǎn)子(3)上所裝第一定子(2)上纏繞的漆包線匝數(shù)＞第二定子(5)上纏繞的漆包線匝數(shù)。轉(zhuǎn)子(3)兩端的鐵芯與轉(zhuǎn)軸之間設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁套管(4)。鐵芯外端設(shè)有轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)(6’)。鐵芯之間設(shè)有轉(zhuǎn)子分段隔磁(11)。該電動機(jī)的傳動蝸輪(7)在外設(shè)執(zhí)行器的驅(qū)動下帶動第一定子(2)或第二定子(5)在可調(diào)幾何角度范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動并可在任一位置被鎖定。轉(zhuǎn)子(3)由兩個鼠籠式轉(zhuǎn)子組成。兩定子磁場使電動機(jī)調(diào)節(jié)段轉(zhuǎn)子電流合成對電動機(jī)發(fā)生影響，只需通過調(diào)整兩個定子磁場的夾角即可實(shí)現(xiàn)，并由此達(dá)到異步電動機(jī)無級調(diào)速。
文檔編號H02K1/22GK102163894SQ20111005842
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者李其忠 申請人:李其忠