专利名称：一种大功率交流差频调速电机的制作方法
一种大功率交流差频调速电机，它适用于做各种变工况机械的原动机，如大型风机，各种泵站，轧钢机等重型机械的原动机。
在电力拖动系统中，怎样实现高效、方便的无级调速以适应在变工况的条件下工作是大家普遍关心的问题。由于一般交流电机在工频交流供电时，不能调速，也不适应变工况工作，在有调速要求的场合只能使用直流电机。使用直流电机调速，虽然能有好的无级调速的机械物理性能，但直流电机的电刷部分寿命短，可靠性差。现在国内外都在大力发展交流变频技术。使用交流变频技术来改变交流电动机的输入电流频率可实现交流电机的无级调速和变工况应用。从实际使用效果看，收到了良好的节能效果。但是，使用变频技术解决交流电动机的无级调速，要使用一个可控变频电源对电机供电。在较大功率电机的运用场合，其可控变频电源结构相当复杂，有很高的技术难度。因此价格昂贵。例如，美国POSS HRLL公司的7.2亿千伏，7500千瓦的可控变频电源，其体积庞大，价值数百万元。这是一般用户所不能接受的。
本发明的目的是发明一种大功率交流差频调速电机，它可以用较小功率的可控变频电源实现大功率输出的无级调速，结构简单，价格低廉。
本发明的结构如附
图1所示，它有电动机壳体(1)、定子(2)、定子线圈(3)、转子(4)、转子线圈(5)、环形电刷(6)、其特征在于转子线圈(5)通过环形电刷(6)接有可控变频励磁电源(7)，定子线圈(3)固定接于普通工频交流电源。
本发明的电机与普通的绕线式感应电机差不多，只是在转子线圈(5)中通入可变频率交流电进行励磁，而定子线圈(3)则通入普通工频交流电。普通工频交流电流在定子(2)中产生一个以工频旋转的磁场。同时，转子线圈(5)在通入可变频交流电流后，也产生一个相应频率的旋转磁场，两个磁场的相互作用，使转子(4)与定子(2)之间的磁场同步旋转。转子(4)与定子(2)相对旋转，其转速为工频与转子励磁频率之差。当可控变频电源(7)的输出频率与普通工频相等时，电机转子(3)不动，而当可控变频电源(7)的输出励磁电流频率为零(直流励磁)时，它相当于一台同步电动机，转速为工频。因此只要平滑调节可控变频励磁电源(7)的励磁电流频率，就能无级调整电机转速。本发明中的电机采用环形电刷，它也不象直流电机那样容易磨损，而且结构简单。
本发明所用的电机部分就是普通绕线交流同步电动机，而一般电动机的励磁功率只占电机输出功率的百分之一左右，因此，本发明用于大功率电机调速时，其可控变频励磁电源可以很小。由于电源功率不大，可用普通器件制造，不必采用特殊的冷却方法和绝缘措施，因此电源结构简单，成本低廉。
本发明中的可控变频励磁电源(7)，可以是使用可控硅逆变电源，也可以是用VMOS管组成的开关电源，如专利申请号CN89104235的专利申请，通过可变频脉冲或矩形波发生器驱动。本发明在起动时，可以通过控制变频励磁电源(7)的输出频率使之与工频相同，进行零转速同步起动，随后，逐渐降低频率使电机转速到所要求的速率。
本发明也可以如图2所示，加有一套异步起动装置，它由负载电阻(8)、可控开关(9)和磁饱和变压器(10)组成。在起动时，可控开关(9)导通，转子线圈(5)被负载电阻(8)旁路，由于可控变频励磁电源的输出受磁饱和变压器(10)的限制，对负载端影响较小，本发明成为一台交流异步电动机的起动。起动后，随着转子(4)转速的增加。转了线圈(5)的感生电流频率不断下降，当频率与可控变频励磁电源(7)的输出频率一致时，可控开关(9)断开，由可控变频励磁电源(7)进行励磁，转换到同步电机运行状态。这样的起动方法，结构简单可靠，起动力矩也较大。可控开关可以是手动的，也可以是自动的。可以是机械的(如手动电闸，交流接触器等)，也可以是固态的。负载电阻应比较小，以增大起动力矩和减小可控变频电源(7)对转子线圈(5)的影响。可控开关(9)与负载电阻(8)可为一体，为可变电阻，负载电阻的切换不是突然的，而是平滑过渡，以减小冲击。
在本发明加入异步起动电路的形式中，磁饱和变压器(10)还起隔离与滤波的作用。在某些意外情况下，转子线圈(5)所感应的反电动势经过磁饱和变压器(10)的隔离，不致造成可控变频电源(7)损坏。同时，可控变频电源(7)输出的多是调宽变频方波脉冲，多次谐波成份高，磁饱和变压器(10)可以起滤波作用，改善励磁电流质量。
权利要求
1.一种大功率交流差频调速电机，它有电动机壳体(1)、定子(2)、定子转圈(3)、转子(4)、转子线圈(5)、环形电刷(6)、其特征在于转子线圈(5)通过环形电刷(6)接有可控变频励磁电源(7)，定子线圈(3)固定接于普通工频交流电源。
2.如权利要求1所述的大功率交流差频调速电机，其特征在于在励磁回种中加有由负载电阻(8)、可控开关(9)和磁饱和变压器(10)组成的异步起动装置。
3.如权利要求2所述的大功率交流差频调速电机，其特征在于负载电阻(8)和可控开关(9)合并为电阻值变化范围很大的可变电阻。
全文摘要
一种大功率交流差频调速电机，适用于做各种变工况机械的原动机，如大型风机，各种泵站及轧钢机等重型机械的原动机。本发明由交流绕线电动机加可控调频励磁电源组成。在定子线圈中通入普通工频流，而在转子线圈中用可控变频励磁电源进行励磁。由于两者产生的旋转磁场转速不同，使转子以它们的差频运行。通过调节励磁电源频率可以调整电机的转速，由于励磁功率只占输入总功率的很小一部分，因此可以降低变频电源成本。
文档编号H02P1/50GK1055092SQ90101360
公开日1991年10月2日 申请日期1990年3月16日 优先权日1990年3月16日
发明者石行, 尤装 申请人:北京市西城新开通用试验厂