专利名称：高效三相多速异步电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高效三相多速异步电动机。进一步是指对JD02系列变极多速电动机定子绕组的改进，同时也适应于对YD系列新产品电机的改进。
六十年代在我国发展起来的JD、JD02系列变极多速电动机，目前已被试制成功并具有七十年代末国际先进水平的YD系列多速电动机逐步取代。这是因为JD02系列电动机技术经济性能比YD系列较低效率(加权平均值)低4.7％，功率因数低5.3％，堵转转矩低25％，同样重量体积功率的电机温升略高，且无噪声振动规定，被国家指定为淘汰产品。另一方面要进行技术改造也面临有待采取高技术处理的现实情况JD02系列电机生产已有20多年的历史，该产品已广泛应用于国民经济各部门，至今仍在使用或仓储备用。因此，如果能对总价值达几亿元的现有JD02系列电机进行适当的技术改造，达到较高的经济技术指标，则不仅使该产品的用户在淘汰电机换用中经济损失最小，也能够使电机制造厂家就此推出一项新产品取而代之。本实用新型的目的，就是提供一种对现有JD02系列电机的定子绕组加以改进、命名为JD02(G)系列的改型高效三相多速异步电动机，使其满足如下技术要求(1)JD02(G)系列电动机的安装尺寸与JD02相同，容量的配制关系完全一致。这样，原来配用JD02电动机的主机，可以很方便地改配JD02(G)电动机。(2)JD02(G)系列电动机的效率及功率因数、最大转矩、堵转转矩与堵转电流等主要性能指标，必须达到或优于同功率、转速比的YD系列电机水平。
本实用新型的设计方案，是在现有JD02系列电机的基础上，仅对其定子绕组加以改进而实现的。改进是采用“同时反向换相法”变极，其中有一半绕组反向或全部反向，并且每相只保留1／3绕组相属不变，其余2／3绕组又各均换属其他两相。同时，根据设计要求，可灵活采用全部绕组反向，或在其中某极接入、切除部分绕组。
从接法和原理上把现有成熟技术“反向法”和“换相法”合在一起而产生新的优越性能使变速的各极电磁波形皆接近正弦波，提高基波绕组系数，降低谐波次数或幅值，使电机各速下效率提高，功率因数及其他各项性能比JD02系列电机有较大改善，达到或优于YD系列电机的性能指标。
现以JD02－62－6／4(G)定子36槽设计的高效三相多速异步电动机为例，同时例举YDS280M－6／4定子72槽高效多速电机，结合下列附图对本实用新型详细阐述。
附图的简要说明
图1是三相6／4极36槽双速绕组展开图。
图2是三相6／4极72槽双速绕组展开图。
图3是三相6／4极36槽绕组端线连接图。
图4是三相6／4极72槽绕组端线连接图。
图5是6／4极电动机变极接线原理图。
一、变极绕组方案今采用一种称为“同时反向换相法”排列绕组，取3Y＋Y结线。
1、两种绕组一种称为3Y部分绕组，一种称为Y部分绕组。一般情况下，3Y并联部分绕组线圈匝数是Y单路匝数的3倍，对应线径前者是后者的1／3；根据负载各极运行特殊需要，本实用新型也允许二部分绕组的匝数、线径关系有所变更。但其范围为3Y线圈与Y线圈匝数比在2至3.5倍内。对应线径比，3Y线圈为Y线圈的1／2至2／7。整台电机3／4槽数嵌放3Y线圈，1／4槽数内为Y线圈。
2、三相36槽6／4极变极绕组排列如图1所示，图中阿拉伯数字1、2……36代表铁芯槽号和线圈号，编号的原则是线圈和线圈的上层边所在槽编为同一号码。每槽中2根线代表双迭绕组的上、下层边。其中实线和点划线分别代表3Y、Y部分线圈的上层边，虚线则为下层边。其中27槽数嵌放3Y线圈，9槽内为Y线圈，线圈节距Y1＝1－8。相邻线圈间及极相组线圈间的连线绘在绕组端部一侧。由于全图分两半绘制所限，端线旁数码表示本线圈连线接另半图线圈号。如此构成三相迭绕组。标号1U、1V、1W、2U、2V、2W分别代表6个出线端标志。以4极为基本极分相。
72槽6／4极变极绕组排列如图2所示。槽号、线圈号、各槽线型标记、出线端标记原则与36槽图说明一致，仅槽数、线圈数增加1倍。54个3Y线圈，18个Y线圈，节距Y1＝1－15。
根据以4极为基本极，采用“同时反向换相法”变换为变后极6极设计组合极相组、出线根数，再把上述线圈连接起来，主要是下述端部连接线的作用。
3、绕组端部结构。从图1、图2示绕组展开图看出，繁复的槽绕组实质为1号线圈顺槽号的重复，可见嵌线同于常规电机的双迭绕组。本实用新型的特征在于各线圈之间的接线及端部结构不同(1)常规36槽双迭绕组6极为每两个线圈为一极相组，4极为每3个线圈为一极相组，而本实用新型分别有单个、2个、3个线圈为一极相组。72槽6／4极则分别有2个、4个、6个线圈为一极相组。各极相组内线圈邻槽连接。(2)常规绕组极相组线圈连接一般为每对极相组重复而本变极绕组因各极相组线圈不等，故极相组间的连接一般无重复的部分。故端部连接按如下说明进行。
图3列出36槽线圈连接顺序与绕组端部线圈图。各阿拉伯数字代表线圈号，号码上方带“－”(如8、24)代表反接(从尾端即下层边出线接入)，号码上方无标记(如1、6)表示顺接(从线圈首端即上层边出线接入)。极相组间连线即按此规定逐根相连，并从相应点接出6根引出线1U……2W。
图4列出72槽线圈连接顺序与绕组端部接线图。各阿拉伯数字代表线圈号，号码上方带“－”代表反接，号码上方无标记表示顺接，并从相应点接出6根引出线1U……2W。
可见本实用新型实施中可不理图1、2，而径行按图3、4进行绕组端部连接最为简便。而嵌线同于常规双迭线图。
二、变极调速原理电动机出线端(及其相连接的线圈号，从图1、2、3、4中都可查到)，在6极和4极时标志分相如表1所示。
表1是电动机出线端在6极和4极时标志分相。
由于每相分成3Y与Y两部分，通过6根引出线，改变三相绕组连接方式来实现变极。当A、B、C三相电流如图5a从1U、1V、1W流入，三相接成3Y连接，则定子三相绕组磁势形成4极旋转磁场。当三相电流如图5b从2U、2V、2W流入，则3Y部分绕组反向，并且每相只保留1／3绕组相属不变，其余2／3绕组又各均换属其他两相，即构成同时反向换相，又串入了Y部分绕组，三相如此构成3Y＋Y时，定子三相绕组变换为6极旋转磁场。当电源频率f＝50赫兹，分别按这样两种接法带动转子以近1500转／分或1000转／分而旋转。
三、机械件结构本实用新型的构件尽量选用常规电机的通用件如机座、端盖、轴承盖、定子铁芯、转子及标准件等。也可根据实际需要重新设计定、转子冲片及铁芯。
本实用新型与现有技术相比具有下述优点1、本实用新型的变极绕组方案具有各极下磁势基波幅值高、高次谐波幅值低的突出优点，磁势波形近于正弦形。过去的JD02和现在的YD系列6／4极双速电机，采用的是“反向”法变极的△／2Y接法。6极为180°相带，每相槽矢量分布为1，2，3，3，2，1，绕组分布系数6极为kd6＝0.8365；4极为120°相带，每相槽矢量分布为2，2，2，2，2，2，4极绕组分布系数kd4＝0.9254。经测试，由于磁势波形中有较强的高次谐波，故空载电流和空载损耗较大，效率和功率因数偏低，起动性能较差。本实用新型采用“同时反向换相”法的6／4极3Y＋Y／3Y变极绕组方案，6极为90°相带，每相槽矢量分布为3，6，3，kd6＝0.9106，4极为60°相带，每相槽矢量分布为3、3、3，kd4＝0.96。显见本实用新型基波绕组系数高，同时高次谐波明显削弱，故效率提高，各项性能也显著提高。
下面是本实用新型的实施例。
例1是JD02－62－6／4(G)，17／9KW及15／9KW单绕组双速电动机，按36槽变极方案制造。型式试验证明，各转速档性能达到ZBK22007－88《Y系列(IP44)三相异步电动(机座号80－315)技术条件》。优于JB／DQ3165－86《YD系列(IP44)变极多速三相异步电动机技术条件》。各项性能数据值见表2。
例2是按72槽变极绕组方案试制的YDS280M－6／4，55／72KW单绕组双速电动机。型式试验数据及标准值(YD标准)、设计值见表3。其性能优于YD系列电机标准，接近各转速档单速电机标准。铁芯缩短45mm，温升降低10K以上，可见，本实用新型绕组方案不仅用于淘汰电机的节能改造，也可适用于国家推广的节能电机性能改造与节料。
权利要求1.一种对现有的JD02系列电动机的定子绕组加以改进的高效三相多速异步电动机，也适用于对YD系列电动机的改进，其特征在于定子绕组为能转换为6/4极结构的单绕组，具体分两部分一种称为3Y绕组，一种称为Y绕组，3Y并联绕组线圈匝数是Y单路匝数的2倍至3.5倍，3Y线圈对应线径是Y线圈线径的1/2至2/7，依设计任务而定，整台电机3/4槽数嵌放3Y线圈，1/4槽数内为Y线圈，仅有6个接线端。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于定子槽数和线圈总数皆为36，其中有27个3Y线圈，9个Y线圈，节距Y1＝1－8。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于定子槽数和线圈总数皆为72，其中54个3Y线圈，18个Y线圈，节距Y1＝1－15。
专利摘要高效三相多速异步电动机是对在用或仓储的JD02系列普通多速电动机的改进。能转换为6/4极的单绕组具体分为3Y并联与Y单路两部分结构，3Y为Y绕组匝数的2至3.5倍，对应线径前者是后者的1/2至2/7，可随设计任务而定。本实用新型电机基波绕组系数提高，谐波磁势次数及幅值下降。电动机效率高、温升低，起动、过载和噪声振动、功率因数等各项性能指标均达到或优于同功率、转速比的YD系列电动机标准。
文档编号H02K17/14GK2097469SQ9121264
公开日1992年2月26日 申请日期1991年5月9日 优先权日1991年5月9日
发明者邹楚池, 黄听法, 张治平 申请人:湖南长沙节能电工厂