一种定子、单绕组双速异步电动机及矿用掘进机的制作方法

本实用新型涉及电动机技术领域，具体而言，涉及一种定子、单绕组双速异步电动机及矿用掘进机。

背景技术：

目前，矿用掘进机采用的电动机大多为双速三相异步电动机，要求电动机能承受频繁起动，具备高过载能力及高起动转矩等，低速时需重载，高速时需轻载返回、制动。

当前，双速三相异步电动机通常采用双绕组结构。采用双绕组变极方案时，定子内有两套绕组，并且两套绕组相互独立。电动机启动时使用一套绕组，工作时使用另外一套绕组。即工作时仅有一套绕组运行，大大降低了绕组的利用率，且因电动机体积和定子槽内空间的限制，线圈所选的截面积减少，导致绕组热负荷高，温度升高，最终导致整个电动机内部温度升高，相应的轴承等零部件受到影响。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种定子、单绕组双速异步电动机及矿用掘进机，通过单绕组双层叠绕，实现在不改变掘进机整机控制方式前提下，使电动机在两种运行速度之间自由切换，减小电动机体积，提高绕组利用率。有效地降低电动机温升及故障率，降低成本，使掘进机工作可靠，提高用户收益。

第一方面，本实用新型实施例提供了一种定子，所述定子包括定子绕组、定子铁芯和定子引出线；

所述定子铁芯上有72个定子槽，所述定子绕组通过所述72个定子槽装配在所述定子铁芯上；

所述定子引出线装配在所述定子绕组内，通过切换所述定子引出线与三相电源的连接关系，将所述定子的磁极切换为4极或8极。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第一种可能的实现方式，其中，所述定子绕组采用3Y/3Y+Y接法装配在所述定子铁芯上；通过切换所述定子引出线与所述三相电源的连接关系，将所述定子绕组的接法切换为3Y接法或3Y+Y接法。

结合第一方面的第一种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第二种可能的实现方式，其中，所述定子引出线包括第一引出端与第二引出端；

当所述第一引出端连接三相电源及所述第二引出端断开时，将所述定子绕组的接法切换为3Y接法，将所述定子的磁极切换为4极；

当所述第一引出端断开及所述第二引出端连接三相电源时，将所述定子绕组的接法切换为3Y+Y接法，将所述定子的磁极切换为8极。

结合第一方面，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第三种可能的实现方式，其中，所述定子绕组包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；

所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈所采用的导体各不相同；

所述第一线圈、所述第二线圈、所述第三线圈和所述第四线圈的线径相同。

结合第一方面的第三种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第四种可能的实现方式，其中，

所述第一线圈包括13匝第一单线圈，所述第一单线圈包括4股线；

所述第二线圈包括7匝第二单线圈，所述第二单线圈包括4股线；

所述第三线圈包括4匝第三单线圈，所述第三单线圈包括15股线；

所述第四线圈包括9匝第四单线圈，所述第四单线圈包括9股线。

结合第一方面的第二种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第五种可能的实现方式，其中，所述定子还包括切换继电器；

所述切换继电器与所述定子引出线连接，通过所述切换继电器切换所述定子引出线与所述三相电源的连接关系。

结合第一方面的第五种可能的实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第六种可能的实现方式，其中，所述定子还包括切换控制器，所述切换控制器与所述切换继电器连接；

所述切换控制器传输启动指令给所述切换继电器，所述切换继电器接收到所述启动指令时驱动所述第一引出端断开及第二引出端连接三相电源；

所述切换控制器传输切换指令给所述切换继电器，所述切换继电器接收到所述切换指令时驱动所述第一引出端连接三相电源及第二引出端断开。

结合第一方面及第一方面的第一至第六种实现方式中的任一种实现方式，本实用新型实施例提供了上述第一方面的第七种可能的实现方式，其中，所述定子还包括接线盒；

所述定子引出线安装在所述接线盒内。

第二方面，本实用新型实施例提供了一种单绕组双速异步电动机，包括转子和上述第一方面及第一方面的第一至第七种实现方式中的任一种实现方式所述的定子；

所述转子设置在所述定子内部，与所述定子配合转动。

第三方面，本实用新型实施例提供了一种矿用掘进机，包括掘进机本体和上述第二方面所述的单绕组双速异步电动机；

所述单绕组双速异步电动机安装在所述掘进机本体上。

在本实用新型中，定子包括定子绕组、定子铁芯和定子引出线；定子铁芯上有72个定子槽，定子绕组通过72个定子槽装配在定子铁芯上；定子引出线装配在定子绕组内，通过切换定子引出线与三相电源的连接关系，将定子的磁极切换为4极或8极。本实用新型中只有一个定子绕组，减小电动机体积，提高绕组利用率。在不改变掘进机整机控制方式前提下，通过定子引出线与三相电源的不同连接，自由切换定子的电磁极数，实现电动机两种运行速度的切换，使电动机在启动时保持低转速高转矩，顺利启动，工作时保持高转速低转矩。有效地降低电动机温升及故障率，降低成本，使掘进机工作可靠，提高用户收益。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1所提供的一种定子的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例1所提供的一种定子绕组接线示意图；

图3示出了本实用新型实施例1所提供的启动时定子引出线的接线示意图；

图4示出了本实用新型实施例1所提供的工作时定子引出线的接线示意图；

图5示出了本实用新型实施例2所提供的一种单绕组双速异步电动机的结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例3所提供的一种掘进机的结构示意图。

上述附图中各标号所代表的含义为：

101：定子绕组，102：定子铁芯，103：定子引出线；

1031：第一引出端，1032：第二引出端；

501：转子；502：定子；

301：掘进机本体，302：单绕组双速异步电动机。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到相关技术中双速三相异步电动机通常采用双绕组结构，但电动机启动时使用一套绕组，工作时使用另外一套绕组。即工作时仅有一套绕组运行，大大降低了绕组的利用率，且因电动机体积和定子槽内空间的限制，线圈所选的截面积减少，导致绕组热负荷高，温度升高，最终导致整个电动机内部温度升高，相应的轴承等零部件受到影响。基于此，本实用新型实施例提供了一种定子、单绕组双速异步电动机及矿用掘进机，下面通过实施例进行描述。

实施例1

参见图1，本实用新型实施例提供了一种定子，该定子包括定子绕组101、定子铁芯102和定子引出线103；

定子铁芯102上有72个定子槽，定子绕组101通过72个定子槽装配在定子铁芯102上；

定子引出线103装配在定子绕组101内，通过切换定子引出线103与三相电源的连接关系，将定子的磁极切换为4极或8极。

其中，在图1中数字1至72依次为定子铁芯102的72个定子槽的槽号。图1中的虚线为定子铁芯102的两条中轴线。

如图1中所示，上述定子引出线103包括第一引出端1031与第二引出端1032。

在启动时，将定子引出线103的第一引出端1031断开，将第二引出端1032与三相电源连接，此时定子绕组101切换为以3Y+Y接法绕在定子铁芯102上，定子的磁极切换为8极，此时磁极对数P＝4，同步转速为750r/min，异步转速为736r/min，从而降低转速，提高转矩，使安装此定子的电动机顺利启动。

上述电动机启动后，再将定子引出线103的第一引出端1031与三相电源连接，将第二引出端1032断开，此时定子绕组101切换为以3Y接法绕在定子铁芯102上，定子的磁极切换为4极，此时磁极对数P＝2，同步转速为1500r/m in，异步转速为1482r/min，从而提高转速，降低转矩，使得安装此定子的电动机启动后进行平稳工作。

在本实用新型实施例中，定子中只设置一个定子绕组101，提高了绕组的利用率。通过改变定子引出线103与三相电源之间的连接关系，可以自由切换定子绕组101接入电动机整个电路中线圈的数目，从而实现自由切换电动机的磁极对数，实现电动机在两种速度之间灵活切换。在矿用掘进机安装了带有该定子的电动机时，实现在不改变矿用掘进机原有控制方式的前提下，通过电动机的单绕组双速切换来启动及工作。

在本实用新型实施例中，定子绕组101采用3Y/3Y+Y接法装配在定子铁芯102上；通过切换定子引出线103与三相电源的连接关系，将定子绕组101的接法切换为3Y接法或3Y+Y接法。

当第一引出端1031连接三相电源及第二引出端1032断开时，将定子绕组101的接法切换为3Y接法，将定子的磁极切换为4极；当第一引出端1031断开及第二引出端1032连接三相电源时，将定子绕组101的接法切换为3Y+Y接法，将定子的磁极切换为8极。

即当使用本实用新型实施例所提供的定子的电动机启动时，将第一引出端1031断开及第二引出端1032连接三相电源，此时定子绕组101采用3Y+Y接法接入电动机的整个电路中，电动机的磁极切换为8极，磁极对数P＝4，同步转速为750r/min，异步转速为736r/min，降低转速，提高转矩，使电动机顺利启动。

在电动机启动之后，将第一引出端1031连接三相电源及第二引出端1032断开，此时定子绕组101采用3Y接法接入电动机的整个电路中，电动机的磁极切换为4极，磁极对数P＝2，同步转速为1500r/min，异步转速为1482r/min，提高转速，降低转矩，使得电动机启动后进行平稳工作。

在本实用新型实施例中，定子绕组101包括第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈；

第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈所采用的导体各不相同；

第一线圈、第二线圈、第三线圈和第四线圈的线径相同。

第一线圈包括13匝第一单线圈，第一单线圈包括4股线；第二线圈包括7匝第二单线圈，第二单线圈包括4股线；第三线圈包括4匝第三单线圈，第三单线圈包括15股线；第四线圈包括9匝第四单线圈，第四单线圈包括9股线。

如图2所示的线圈接线图，图2中1至72的数字为定子铁芯102的72个定子槽的槽号。每个定子槽中的嵌线情况如表1所示。如图2中所示，定子引出线103一共包括6根接线头。其中，第一引出端1031和第二引出端1032各包括3根接线头，图2中将第一引出端1031包括的3根接线头分别用U4、V4和W4表示，将第二引出端1032包括的3根接线头分别用U8、V8和W8表示。当安装有该定子的电动机启动时，如图3所示的启动时定子引出线103的接线示意图，将接线头U8、V8和W8分别接三相电源，将接线头U4、V4和W4断开，此时定子绕组101以3Y+Y接法接入电路，即图2中所有线圈均接入电动机的整个电路中，此时电动机磁极对数P＝4，同步转速为750r/min，异步转速为736r/min，实现电动机低速启动。如图4所示的工作时定子引出线103的接线示意图，电动机顺利启动后，再将接线头U4、V4和W4分别接三相电源，将接线头U8、V8和W8断开，此时定子绕组101以3Y接法接入电路，即图2中只有粗线框中的部分线圈接入电动机的整个电路中，将电动机的磁极对数切换为P＝2，此时同步转速为1500r/min，异步转速为1482r/min，从而实现电动机高速平稳工作。

表1

在本实用新型实施例中，该定子还包括切换继电器；

切换继电器与定子引出线103连接，通过切换继电器切换定子引出线103与三相电源的连接关系。

在本实用新型实施例中，该定子还包括切换控制器，该切换控制器与切换继电器连接；

切换控制器传输启动指令给切换继电器，切换继电器接收到启动指令时驱动第一引出端1031断开及第二引出端1032连接三相电源；

切换控制器传输切换指令给切换继电器，切换继电器接收到切换指令时驱动第一引出端1031连接三相电源及第二引出端1032断开。

在启动安装有本实用新型实施例提供的定子的电动机时，切换控制器传输启动指令给切换继电器，切换继电器带动定子引出线103的第一引出端1031连接三相电源及第二引出端1032断开，即切换继电器带动图2中的接线头U8、V8和W8接三相电源，接线头U4、V4和W4断开，此时定子绕组101采用3Y+Y接法接入电动机的整个电路中，电动机磁极对数P＝4，同步转速为750r/min，异步转速为736r/min，使电动机低速顺利启动。

电动机启动之后，切换控制器传输切换指令给切换继电器，切换继电器带动定子引出线103的第一引出端1031断开及第二引出端1032连接三相电源，即切换继电器带动图2中的接线头U8、V8和W8断开，接线头U4、V4和W4接三相电源，此时定子绕组101采用3Y接法接入电动机的整个电路中，电动机磁极对数P＝2，同步转速为1500r/min，异步转速为1482r/min，使电动机高速平稳工作。

在本实用新型实施例中，该定子还包括接线盒；定子引出线103安装在接线盒内。接线盒中设置有绕柱，定子引出线103的第一引出端1031包括的3根接线头，及第二引出端1032包括的3根接线头均绕在接线盒的绕柱中，再经过绕柱延伸到接线盒外以便与三相电源连接。本实用新型实施例中，通过设置接线盒来整理定子引出线103，使得定子引出线103的安排更加条理有序。

在本实用新型实施例中，利用单绕组双速的原理，定子绕组101内设置有改变绕组数目的定子引出线103，定子引出线103安装在接线盒内，通过定子引出线103与三相电源连接关系的切换，将安装有该定子的电动机的电磁极数在4极和8极之间灵活切换，实现单绕组电动机的双速运转。矿用掘进机安装实用该定子的电动机后，可以在不改变矿用掘进机电动机控制方式的情况下实现单绕组双速的自由切换，单绕组双速电动机可以在起动时达到降低转速，提高转矩，实现顺利启动的目的，低速时工作平稳。单绕组双速电动机具有软起动特性，不需要变频器，结构紧凑，起动电流小，过载能力强，工作可靠。且有效地降低电动机温升，降低电动机故障率，降低成本，工作可靠，提高用户收益。

在本实用新型中，定子包括定子绕组、定子铁芯和定子引出线；定子铁芯上有72个定子槽，定子绕组通过72个定子槽装配在定子铁芯上；定子引出线装配在定子绕组内，通过切换定子引出线与三相电源的连接关系，将定子的磁极切换为4极或8极。本实用新型中只有一个定子绕组，减小电动机体积，提高绕组利用率。在不改变掘进机整机控制方式前提下，通过定子引出线与三相电源的不同连接，自由切换定子的电磁极数，实现电动机两种运行速度的切换，使电动机在启动时保持低转速高转矩，顺利启动，工作时保持高转速低转矩。有效地降低电动机温升及故障率，降低成本，使掘进机工作可靠，提高用户收益。

实施例2

参见图5，本实用新型实施例提供了一种单绕组双速异步电动机，包括转子501和上述实施例1所提供的定子502；

转子501设置在定子502内部，与定子502配合转动。

其中，定子502的组成部件及各部件之间的连接关系，均与实施例1中所提供的定子相同，在此不再赘述。

在本实用新型中，定子包括定子绕组、定子铁芯和定子引出线；定子铁芯上有72个定子槽，定子绕组通过72个定子槽装配在定子铁芯上；定子引出线装配在定子绕组内，通过切换定子引出线与三相电源的连接关系，将定子的磁极切换为4极或8极。本实用新型中只有一个定子绕组，减小电动机体积，提高绕组利用率。在不改变掘进机整机控制方式前提下，通过定子引出线与三相电源的不同连接，自由切换定子的电磁极数，实现电动机两种运行速度的切换，使电动机在启动时保持低转速高转矩，顺利启动，工作时保持高转速低转矩。有效地降低电动机温升及故障率，降低成本，使掘进机工作可靠，提高用户收益。

实施例3

参见图6，本实用新型实施例提供了一种掘进机，包括掘进机本体301和实施例2所提供的单绕组双速异步电动机302；

单绕组双速异步电动机302安装在掘进机本体301上。

在本实用新型中，单绕组双速异步电动机所使用的定子包括定子绕组、定子铁芯和定子引出线；定子铁芯上有72个定子槽，定子绕组通过72个定子槽装配在定子铁芯上；定子引出线装配在定子绕组内，通过切换定子引出线与三相电源的连接关系，将定子的磁极切换为4极或8极。本实用新型中只有一个定子绕组，减小电动机体积，提高绕组利用率。在不改变掘进机整机控制方式前提下，通过定子引出线与三相电源的不同连接，自由切换定子的电磁极数，实现电动机两种运行速度的切换，使电动机在启动时保持低转速高转矩，顺利启动，工作时保持高转速低转矩。有效地降低电动机温升及故障率，降低成本，使掘进机工作可靠，提高用户收益。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。