专利名称：高起动转矩圆滑起停调速异步电动机的制作方法
本设计涉及到调相式无级调速异步电动机，尤其是高性能调速异步电动机。
目前公知的异步电动机调速方法有调频、串级、滑差、调相调速，但品种和性能还有差距。
本设计的任务是提出一种高起动转矩圆滑起停调速异步电动机。
本设计的任务是用下述技术方案完成的，由固定定子，转子和相对固定定子而转角的转角定子，转子，二转子对应导体互相串联，在二转子串联导体中感应的两个同频率电势进行向量和其合成电流向量随着固定定子和转角定子之间的相角差而变化。所以比例于转子电流和电枢主磁通之积的电磁转矩也就随着转角定子的转角而变化，和负载转矩平衡后即得到新的转速，这就达到了调速的目的;
同样当由软导线联结各导体的固定转子和转角转子相对地转一角度时也产生前述同样的效果，达到调速的目的。
固定绕组和转角绕组对应各相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分别在C、D、E点上顺向串联，然后各支路结成三角形电路，这样可使二定子绕组的以在降压启动和运行或低速时供以低电压，限制起动电流;也能使由于机加工及装配的精度不高而引起电路参数不对称得到补偿;在C、D、E点间接入开关(S1、S2、S3)或可控硅(T1、T2、T3)或可变电阻(R1、R2、R3)。随着转速的上升逐渐地把三角形电路转换成双星形电路，也就是把额定电压加到每个定子绕组上，这样就可以改变各定子的主磁通值，配合调节转角定子的转角，可以在不大于额定电流情况下使主磁通与转子电流之积为最大，得到最高的转矩以及圆滑起停的特性的目的。
可以用开关(S1、S2、S3)，起动后经一定的时间先合上开关S1，后再经一段时间再合S2，这样可以由于电路的不平衡而增加起动转矩和低的起动电流;也可以在C、D、E之间分别接入可控硅T1、T2、T3)，在其b1，b2，b3端上引入集成触发器或其它触发器的触发信号来控制，这样可以使电机绕组由三角形电路逐渐地转换到双星形电路使电机由低速到高速都具有高的转矩和低的电流;或者在C、D、E之间接入可变电阻器Ra、Rb、Rc使由三角形电路逐渐地转换为双星形电路，也就是逐渐地改变了加在二定子上的电压值，配合以调节转角定子的转角，就可以得到高转矩和低电流的运行状态。
或者用反馈定子，反馈转子，是工作在发电状态的，由反馈转子的旋场在反馈定子中感应的同频率电势，其能量通过电阻消耗掉，也可以提高电机的转矩及减少发热;或者通过调整反馈定子绕阻的电压使其略高于电网电压，则能反馈到同频率的电网上，达到调速节能的目的，使电机能长期地工作于低速状态。
有调角机构，调整转角定子转角，转角转子转角，动子的相角可以是手动的、电动的，经减速后再调角。
用电流反向改变极数的方法有级变速如图(16、17、18、19)所示，各相绕组由电流要反向的线圈nm(A1、B1、C1)和不反相的线圈nm(A2、B2、C2)其中n＝(1-10)，m＝11、21，4极是由端子(1、2、3)供电，两级时由端子(4、5、6)供电，端子(1、2、3)短接;在不同性质的负载，用改变极数的有级变速方法再配合前述两种调速方法可以得到高的转矩和圆滑起停的效果。
用交换二供电端子相互位置来改变相序的方法，改变电机的转动方向。
或者在供电电路1101，1102上接有二级管T4、T5，限定激磁电流的电阻R1、R2，由激电流控制转矩，使转角定子转角能在宽的范围内能建立多种转速一转矩特性，不用时可以把开关SW2、SW5闭合。
上述电路的次序如
图15所示，先是变级电路(151)三角形状一星形转换电路(152)，相序交换(153)，整流电路(154)，测速器(156)，控制器(155)，在以上的几种绕组转换线路中可以按具体要求任选其中的一项电路或几项电路。
或者用被转子导体所穿过，而不被定子主磁通所穿过的磁导体，这样转子电流在磁导体中引起的涡流，产生损耗，相当于在转子电路中串进了电阻，提高了起动转矩，接近额定转速时，由于其中频率很低，所以损耗小到可以略而不计，只能作为起动用。
转角定子的转向要和转子加速的方向相反以减小转角的阻力，减小其驱动功率，从而增加了调速的均匀性，使起停圆滑，对于转角转子要向转动方向调角，直线电机的调相定子也向运动方向移动。
固定定子的旋场相位要使其超前于转角定子的旋场相位，这是由在转子转动方向上使固定绕组线圈边超前于转角定子绕组即可，这样可以降低转角定子的温升。
有通风机以降低温升。
关于权利要求(2-5)的说明和权利要求1中各对应段的说明一致。
本设计也可以是由定子，转子冲片的槽数是多槽配合，这样可以减小每个槽所占的电角度，可以增加调速的园滑性，减小脉动性，无槽则园滑性最好。
本设计也可以是转子槽为斜一定子槽距，二转子的斜槽方向一致，槽斜方向和调节加速度方向一致。这是为了消除由于槽齿所引起的相位脉动使调速脉动，以达到调速园滑的目的。
本设计也可以是在定子绕组中接入电容，来改变其相位，来进行调速。
本设计也可以是单相绕组，也可以是三相绕组，效果完全相同。
由于采用了上述方案经向结构，减少了电机的轴向长度，结构简单，由以后的实施方案可知，比较全的补充了这种电动机的品种，由于采用了上述绕组接法，能自动补偿由于加工精度偏差所引起的电磁参数的不平衡;用三角形一星形转换可以使转速一转矩特性多样化。
下面结合附图和实施例对本设计作进一步说明图1高起动转矩径向式调速异布电动机图2盘型调速异步电动机。
图3外转子调速异步电动机。
图4直线调速异步电动机。
图5双端支持转角定子调速异步电动机。
图6直线电梯调速异步电动机。
图7单端支持转角定子调速异电动机。
图8转角转子调速异步电动机。
图9调速异步电动机。
图10有反馈定转子的调速异步电动机。
图11直流电路。
图12用开关进行三角形一星形电路转换。
图13用可控硅进行三角形一星形电路转换。
图14用电阻进行三角形一双星形电路转换。
图15绕组转换电路的安排次序。
图16四极绕组图。
图17四极供电端子图其中n＝(1-10)，m＝11，21。
图18两极绕组图。
图19两极供电端子图。
实施方案1，经向调相异步电动机，图1，图(11-15X)，图(16-19)。
1、由固定定子(11)，转子(131)，以及较长的转角定子(12)，转子(132)，使转子(131)比转子(132)短可以使对应串联导体(133、134)中感应的电势振幅一致;由转角器(173、174)使转角定子(12)转角，可以是手动、电动、气动、液动。
2、(这一段是实施方案的共同部分，对后面的实施方案同样适用)。令n＝实施方案号数即可得到对应的件号。
在图(11-16)中令n＝1则得到绕组111(A、B、C)，121(A、B、C)间对应各相(111A和121B，111B和121C，111C和121A)分别在C、D、E点上顺向串联，然后各支路接成三角形电路，这时额定电压加到三角形电路上，三角形一双星形电路的转换是由开关S1、S2、S3，或用KCO4集成电路触发器来触发可控硅T1、T2、T3的D1、D2、D3端，或者用可变电阻Ra、Rb、Rc来进行，上三种方法可任选一种，以提高转矩和降低电流;供电电路(1101)、(1102)接有二极管(T4、T5)，电阻(R1、R2)，由开关SW4、SW5接入或短路掉;上四种方法可任选一种;
在图(16-19)中变板线路的nm(A1、B1、C1)，nm(A2、B2、C2)中令m＝11，21则成为111(A1、B1、C1)，121(A1、B1、C1)，由端子1、2、3供电是4级，当改由端子4、5、6供电端子1、2、3短接时，绕组111(A1、B1、C1，221(A1、B1、C1)中的电流反向就改变成了两极绕组;上述各种线路的安排次序如图15所示，变级(151)，三角形一双星形转换(152)，整流电路(153)，正反转(154)。
转角定子(12)的转角方向和转子(132)的转动方向相反，以增加调速的圆滑性;固定定子(11)从旋场相位超前于转角定子(12)的旋场相位;高起动转矩也可以是用磁导体(14)来实现，用通风机(19)强制散热。
实施方案2盘型调速异步电动机，见图2，图(11-15)，图(16-19)1、固定定子(21)、转子(231)，转角定子(22)，转子(232)，二转子的导体(233、234)相串联;用调角器(273、274)来调节转动定子(22)的转角。
2、绕组接法见实施方案1的(2)中所述，令n＝2，m＝11，21则图(11-15)中绕组为(211，221)(A、B、C)，图(16-19)中的绕组为(211(A1、B1、C1)，211(A1、B1、C1);转角定子(22)，转子(232);
这种电机有制动功能，无电时由弹簧(26)推动转子(231、232)向右，使制动片(261、262)相互压紧，有电时固定定子(21)吸动转子(231、232)使制动片(261、262)分离，电机转动;通风机(29)进行强制散热。
实施方案3，外转子调速笼式异步电动机见图3，图(11-15)，图(16-19)，1、由固定定子(31)，转子(331)，转角定子(32)，转子(332)，转子导体(333，334)相串联，轴(372)不转动，外壳转动，调角器(373、374)带动转角定子(32)转角。
2、绕组接法见实施方案1的(2)中所述，这里令n＝3，m＝11，21则对应的标号是绕组(311、321)，绕组311(A、B、C)，321(A、B、C)对应图(40、18)绕组311(A1、B1、C1)，321(A1、B1、C1)，转角定子(32)，转子(332)，固定定子(31);也可以用磁导体(34);有通风机(39)进行散热。
实施方案4直线调速异步电动机，见图4，图(11-15)，图(16、18)。
1、由动子(41)，静子(431)，移相动子(42)，静子(432)，静子(431、432)的导体(433、434)相串联;调角器(473、474)使移相动子(42)相对于动子(41)而移动，可以是手动或电动的;
2、绕组接法见实施方案1的(2)中所述，令n＝4，m＝11、21，则对应图4中的标号是绕组(411、421)，图(11-15)中绕组411(A、B、C)，421(A、B、C)，图(16、18)中411(A1、B1、C1)，421(A1、B1、C1)。
3、移相动子(42)的移相方向和动子(41)运动的方向一致，动子(41)行波场的相位超前于移相动子(42)行波场的相位。
实施方案5双端支持转角定子调速异步电动机，见图5、图(11-15)，图(16、18)。
1、由定子(51)，转子(531)，转角定子(52)在轴上有两个支点可以转一定的角度，转子(531、532)对应导体(533、534)相串联，调角器(573，574)使转角定子(52)转角可以用手动或电动。
2、绕组的接法见实施方案1的(2)中所述，令n＝5，m＝11、21则在图(11-15)中得511(A、B、C)，521(A、B、C)，图(16、18)得511(A1、B1、C1)，521(A1、B1、C1)。
3、转角定子(52)的转角和转子(532)的转动方向相反;固定定子(51)的线圈边在转子转动方向上超前于转角线组(521)的线圈边;通风机(59)进行强制散热。
实施方案6直线电梯调速异步电动机。见图6、图(11-15)，图(16、18)。
1、电动子(61)、静子(631)，移相动子(62)，静子(632)，静子(631、632)的导体(633、634)互相串联，其中的电势进行向量和;移角器(673、674)使移相动子(62)相对于动子(61)移动，可以是手动和电动的;
2、绕组接法见实施方案1中(2)所述，令n＝6，m＝11、21，则对应图6绕组611、621，对应图(11-15)为绕组611(A、B、C)，621(A、B、C)，图(16-19)，为绕组611(A1、B1、C1)，绕组621(A1、B1、C1)。
实施例7单端支持转角定子调速异步电动机，见图7，同(11-15)，图(16-19)。
1、由固定定子(71)，转子(731)，转角定子(72)在轴上有一个支点K，其转角不受限制，转子(731、732)的导体(733、734)相串联;由调角器(773、774)使转角定子(72)转角，可以是手动的或电动的。
2、绕组接法见实施方案1中(2)中所述，令n＝7，m＝11、21，则图7中绕组为711、721，图(11-15)中绕组711(A、B、C)，721(A、B、C)，图(16-19)绕组711(A1、B1、C1)，721(A1、B1、C1)。
3、通风机(79)强制散热。
实施方案8，转角转子调速异步电动机，图8，图(11-15)，图(16-19)。
1由定子(81)，转子(831)，定子(82)，转角转子(832)，转子(831、832)的对应导体(833、834)间用绝缘软线(835)联结，由调角器(873、874)推动小轴(875)带动滑块(876)使轴套(877)上的转角转子(832)相对于转子(831)而转角。
2、绕组接法见实施方案1的(2)中所述。令n＝3，m＝11、21则图8中绕组(811，821)，图(11-15)中绕组811(A、B、C)，图(16-19)中绕组811(A1、B1、C1)，821(A1、B1、C1)。
3、通风机(89)强制散热。
实施方案9调速异步电动机，见图9。图(11-15)，图(16-19)。
1由定子(91)，转子(931)，转角定子(92)，转子(932)，转子(931、932)的导体(933、934)相互串联;由调角器(973、974)使转角定子(92)转角，可以是手动或电动。
2、绕组接法见实施方案1中(2)所述，令n＝9，m＝11、21，则图9中绕组(911、921)，图(11-15)中绕组911(A、B、C)，921(A、B、C)，图(16-19)中绕组911(A1、B1、C1)921(A1、B1、C1)。
3、通风机(99)强制散热。
实施方案10，有反馈定转子的调速异步电动机，见图10，图(11-15)，图(16-19)。
1、由固定定子(101)，转子(1031)，转角定子(102)，转子(1032)，回馈定子(105)，转子(1033)，组成，转子导体(1033、1034、1035)互相串联，调角器(1073、1074)使转角定子(102)转角，可以是手动或电动。
2、绕组接法是实施方案1的(2)中所述，令n＝10，m＝11、21则对应图(11-15)的绕组1011(A、B、C)，1021(A、B、C);图(16-19)中绕组1011(A1、B1、C1)，1021(A1、B1、C1)。
3、回馈定子(105)发的电可以消耗在电阻上，调整绕组(1051)的匝数或经变压可以回馈到电网，强制通风机(109)。
权利要求
1.高起动转矩圆滑起停调速异步电动机(以下简称电动机)，有固定定子(n1)，转子(n31)，其特征是有可相对于固定定子(n1)而同轴转角的转角定子(n2)，转子(n32)，转子(n31，n32)的导体(n33，n34)互相串联，其中n=(1-7、9、10)，或有可相对于固定转子(831)而绕轴转角的转角转子(832)=转子(831、832)的各对应导体间用绝缘软线(833)连结；固定绕组(n11)和转角绕组(n21)对应各相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分别在C、D、E点上顺向串联，其中n=(1-10)，各串联支路结成三角形电路，在C、D、E点向接入开关(S1、S2、S3)或可控硅(T1、T2、T3)或者可变电阻(Ra、Rb、Rc)；或者用反馈定子(105)，反馈转子(1033)或者磁导体(n4)∶n=(1-10)；或者整流电路，在(1101，1102)上接有二极管(T4、T5)，限流电阻(R1、R2)；有调角器(n73，n74)。
2.根据权利要求1中所述的电机，其特征在于有转角定子(n2)，其中n＝(1-8、10)。
3.根据权利要求1中所述电动机，其特征在于固定绕组(n11)和转角绕组(n21)的对应相(n11A和n21B，n11B和n21C，n11C和n21A)分别在C、D、E点上顺向串联，上面的n＝(1-10)，然后各相间结成三角形电路，并分别在结点C、D、E间接入开关(S1、S2、S3)或可控硅(T1、T2、T3)或可变电阻(Ra、Rb、Rc)。
4.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于，在转子(n31，n32)上有被转子导体(n33，n34)所穿过，而不被定子主磁通所穿过的磁导体(n4)，其中n＝(1-10)。
5.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于有反馈定子(105)，反馈转子(1033)。
6.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于定子(n1、n2)，转子(n31、n32)的冲片槽是多槽配合的或为无槽的，其中n＝(1-10)。
7.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于转子(n31、n32)，槽为斜一个定子槽距的斜槽，二转子的斜槽方向一致，n＝(1-10)。
8.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于绕组(n11或n21)中接入电容器。
9.根据权利要求1中所述的电动机，其特征在于绕组(n11、n21)可以是三相或单相的。
全文摘要
高起动转矩圆滑起停调速异步电动机，特别是笼式调速异步电动机，解决笼式异步电动机在负载起动，圆滑升速，减速，调速和均转矩的问题，由径向固定定子、转子、径向转角定子、转子、三角形-星形转换电路、附加铁芯、调角器、变极绕组组成。应用于纺织、印染、塑料、造纸、制糖、电梯、起重、电车、机床、冶金、矿山等需要高起动转矩匀速起停的调速机械装置之中。
文档编号H02K16/00GK1081542SQ9210865
公开日1994年2月2日 申请日期1992年7月21日 优先权日1992年7月21日
发明者张喜信, 张喜宇, 张吉海, 张智伟 申请人:张喜信, 张喜宇, 张吉海, 张智伟