专利名称：交流异步电机用无刷变阻起动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于三相异步电动机的起动装置。
现有国内统一设计的中型异步电动机的起动装置，其结构主要是碳刷(B)、滑环(14)、交流接触器(29)、频敏电阻器(30)、联接电缆(31)等，固定转子回路中可串接电阻或电抗，使电机在启动时获得较高的功率因数和较大转矩，所以在冶金、机械、化工等行业广泛应用，但是由于控制设备复杂、电器元件接触点多，经常出现故障，特别是多台电机起动，更容易造成电器元件损坏，影响电机正常运行，需花费大量人力物力进行维修、更换。以130～245千瓦电机为例，每年仅电器元件损耗每台就达2万元左右(见YR、JR系列电机，南京汽轮电机厂生产)。
本实用新型的目的，就是提供一种新型的电机起动装置，解决电器损耗多，故障率高的问题，减少停机损失，降低运行成本，提高运行质量，保证电机正常工作，节省电能，延长电机使用寿命。
本实用新型的任务是这样完成的设计一种交流异步电机用无刷变阻起动器，取代现有的碳刷滑环起动机构，装置在电机后轴(11)上，其结构形式是将变阻线圈(9)、离心开关(3)安装在轭板(1)上组成，变阻线圈(9)固定装置在两块轭板(1)之间，离心开关(3)是由活动电极部分和固定电极部分安装在电极套(23)上组成，在轭板(1)上环绕中心轴孔(D)呈放射状均匀分布，径向固定在轭板(1)上。变阻线圈(9)由圆柱形磁芯(8)套装线圈(7)组成，轴向装置在两块轭板(1)中间，以轴套(2)为中心均匀分布，由磁芯螺钉(5)和定位垫(4)将磁芯(8)与轭板(1)固定在一起，线圈(7)首端与接线柱(6)焊接为一体。离心开关(3)的活动电极部分包括活动电极(22)、重锤(25)、弹簧(24)、接线螺母(27)，固定电极部分包括固定电极(18)、电极固定端盖(20)、电极绝缘垫(21)、电极固定螺母(19)，固定电极内端圆盘(T)嵌入电极固定端盖(20)内端面的凹槽，固定电极(18)外端伸出电极固定端盖(20)外面，由电极固定螺母(19)将固定电极(18)与电极固定端盖(20)紧固在一起，再由固定螺钉(28)将电极固定端盖(20)和电极绝缘垫(21)固定在电极套(23)上，活动电极(22)上装有重锤(25)，活动电极(22)内端套装弹簧(24)伸入电极套(21)内，弹簧(24)将重锤(25)撑在电极套(23)开口端，由电极挡板(26)挡在电极套(23)内，活动电极(22)外端伸出电极挡板(26)外面，套装接线螺母(27)，电极套(23)的底座(Y)由螺钉固定在轭板(1)上。轭板(1)为两块相同的带中心轴孔(D)的圆形金属平板，平行套装在轴套(2)两端，轭板(1)上开有磁芯定位孔和接线柱(6)孔，变阻线圈(8)首端焊接的接线柱(6)可穿过接线柱(6)孔伸出轭板(1)外面。。将离心开关(3)的活动电极(22)外端用导线与接线螺母(27)全部联接起来，并与轭板(1)联接固定。整套无刷变阻起动器装配好即可套装在电机后轴(11)上。安装时将带有接线柱(6)的轭板(1)面向电机(10)远端，用联接键嵌入轴套(2)和电机后轴(11)的键槽固定，使无刷变阻起动器与电机后轴(11)连接成为一体，接线柱(6)与离心开关(3)的固定电极(18)用导线联接，再将电机后轴(11)中引出的导线与接线柱(6)联接在一起。装配好后即可开始工作，接通电源，电机(10)处于起动运转状态，电气工作原理为定子通电→转子线路感应电流→转子电流通无刷变阻起动器→电机(10)达到一定转速，在离心力作用下，离心开关(3)的重锤(25)压缩弹簧(24)，使活动电极(22)内端伸出电极套(23)底端的中心通孔与固定电极圆盘(T)相接触，连通固定电极(18)直接导通转子回路→转子→电机(10)正常运转。关闭电源，电机(10)转速下降，离心力减小，离心开关(3)的弹簧(24)将重锤(25)顶回，活动电极(22)与固定电极(18)脱离接触，线路断开，回到初始状态。本实用新型完全去掉了传统的碳刷(13)、滑环(14)、交流接触器(29)等元器件。离心开关(3)在电机后轴(11)上直接将转子线短接，减少了转子线路中的电阻，增大了转子回路的运转电流，降低了电机(10)无功消耗，使电机(1)处于最佳运转状态。同时由于本实用新型直接装在电机后轴(11)上，与转子成为一体，处于相对静止状态，转子线直接与本实用新型相连，没有任何线路损耗，而且本实用新型随转子一同运转，相当于一个储能和放能的机构，因此提高了电机(10)运转稳定性，在起动时增加了转子的阻抗，有效地减小了起动电流，增大了起动转矩。
经过上述设计、制作、试验，证明本实用新型成功地将原有的起动装置全部去掉，彻底地解决了电器的损耗和维修问题，有效地保证电机(10)正常起动运行，减少了故障和停机损失，提高了有功功率和运行质量，起动电流小，转矩大，能够节省电能，延长电机(10)使用寿命，较好地达到了预定目的。
下面对附图加以说明
图1是本实用新型结构正视图；图2是图1的左侧视图；图3是本实用新型安装位置图；图4是原有起动装置结构位置图；图5是本实用新型的离心开关(3)结构剖视图；图6是本实用新型电路联接图；图7是原有起动装置电路联接图。
图中，1-轭板，2-轴套，3-离心开关，4-定位垫，5-磁芯螺钉，6-接线柱，7-线圈，8-磁芯，9-变阻线圈，10-电机，11-电机后轴，12-碳刷固定架，13-碳刷，14-滑环，15-绝缘套，16-转换手柄，17-滑环轴套，18-固定电极，19-电机固定螺母，20-电极固定端盖，21-电极绝缘垫，22-活动电极，23-电极套，24-弹簧，25-重锤，26-电极挡板，27-接线螺母，28-固定螺钉，29-交流接触器，30-频敏电阻器，31-联接电缆，D-中心轴孔，Q-电机转子，Y-底座，T-固定电极内端圆盘，W-轭板与变阻线圈组合。
最后通过实施例对本实用新型作进一步说明。
取130KW空压机配套JR127-8型电机进行改装，将原有电机后轴上所装的碳刷滑环起动装置，包括交流接触器、时间继电器、频敏电阻器、联接电缆全部去掉，重新装置新型无刷变阻起动器。各组成部件的制作材料、参数为两块轭板采用45#钢板制作，外径340mm厚10mm，中心轴孔95mm，轴孔边沿开有14×5mm键槽，环绕中心轴孔开有6个磁芯定位孔60mm，轭板中心所套装的轴套采用35#无缝钢管制作，外径100mm，两端各带95×10mm的圆台，外圆柱面上开有宽14mm长20mm深5mm的键槽，一端内径为80mm，一端为82mm。磁芯采用电工圆钢制作，直径70mm长198mm，两端各带60×4mm的圆台，中心开有M18mm丝孔，深40mm，共6个。定位垫用A3钢板加工，外径80mm厚10mm，一端面带有60×4mm圆台，中心开有18mm丝孔，定位垫共12个。线圈选用5×9mm双玻璃丝漆包线绕成3层，每层15匝，内径70mm，经过浸漆烘干后套在磁芯上，形成变阻线圈，共6只。线圈首端焊接铜棒穿出轭板之外形成接线柱，其尾端都用联线短接在一起。装好变阻线圈后，即可将6只变阻线圈环绕轴套，轴向安装在两块轭板之间，将定位垫盖在磁芯定位孔上，用磁芯螺钉将定位垫、轭板和磁芯紧固为一体。离心开关的活动电极采用电解铜棒加工成M10×55mm的丝棒，重锤采用45#圆钢加工成直径30mm厚20mm的圆柱块，中心开有M10mm丝孔，弹簧选用动程为10～15mm的压缩弹簧，初始压力为6kg，最终压力为8.5kg，接线螺母和电极固定螺母都选用M10mm铜螺母，固定电极采用电解铜棒加工成一端带有直径18mm厚5mm圆盘的M10×35mm的丝棒，电极固定端盖选用45#钢加工成外径45mm厚17mm、内丝孔M10mm的圆环套，一端中心带有18.5×7mm的圆形凹槽，环绕内丝孔周围均匀开有4个10mm螺钉孔。电极绝缘垫是用绝缘板加工成外径45mm厚5mm带有19mm中心孔的圆环垫，环绕中心孔均匀开有4个10mm的螺钉孔。电极套选用45#钢制作成圆筒形，外径45mm，长50mm，开口端内孔直径30mm，底端开有中心通孔15mm，环绕底端中心孔有4个M8×10mm丝孔。电极挡板用A3钢板制成外径45mm，内孔26mm，厚3mm的圆环板，内孔周围开有4个5mm螺钉孔。将各种零件按前述组装方式装配离心开关，共装6只，再将离心开关环绕中心轴孔在轭板上呈放射状排列，径向固定在轭板上。整套无刷变阻起动器就完成了，然后整体装在电机后轴上，带接线柱的轭板面向电机远端。接好导线之后，即可投入工作。实际运行时，电机运转电流为210～220A，较原有碳刷滑环起动装置电机的运转电流220～230A降低了10A，耗电量每小时109～114千瓦，较原有装置每小时114～119千瓦降低了5千瓦。按每台电机每天2班生产16小时，每年300个工作日计，本实用新型较原有装置合计每年节电24000千瓦，价值1.4万元，同时免除了原有装置的电器损耗、维修费用每年约1.2万元。本实用新型造价比原有起动装置低，换装方便，宜于推广，节能效果显著，收回成本快，而且节省人力物力。
权利要求1.一种交流异步电机用无刷变阻起动器，装置在电机后轴(11)上，其特征在于是将变阻线圈(9)、离心开关(3)安装在轭板(1)上组成，变阻线圈(9)固定装置在两块轭板(1)之间，离心开关(3)是由活动电极部分部和固定电极部分安装在电极套(23)上组成，在轭板(1)上环绕中心轴孔(D)呈放射状均匀分布，径向固定在轭板(1)上。
2.按照权利要求1所述的交流异步电机用无刷变阻起动器，其特征在于所说的变阻线圈(9)由圆柱形磁芯(8)套装线圈(7)组成，轴向装置在两块轭板(1)中间，以轴套(2)为中心均匀分布，由磁芯螺钉(5)和定位垫(4)将磁芯(8)与轭板(1)固定在一起，线圈(7)前端与接线柱(6)焊接为一体。
3.按照权利要求1所述的交流异步电机用无刷变阻起动器，其特征在于所说的离心开关(3)的活动电极部分包括活动电极(22)、重锤(25)、弹簧(24)、接线螺母(27)，固定电极部分包括固定电极(18)、电极固定端盖(20)、电极绝缘垫(21)、电极固定螺母(19)，固定电极内端圆盘(T)嵌入电极固定端盖(20)内端面的凹槽，固定电极(18)外端伸出电极固定端盖(20)外面，由电极固定螺母(19)将固定电极(18)与电极固定端盖(20)紧固在一起，再由固定螺钉(28)将电极固定端盖(20)和电极绝缘垫(21)固定在电极套(23)上，活动电极(22)上装有重锤(25)，活动电极(22)内端套装弹簧(24)伸入电极套(23)内，弹簧(24)将重锤(25)撑在电极套(23)开口端，由电极挡板(26)挡在电极套(23)内，活动电极(22)外端伸出电极挡板(26)外面，套装接线螺母(27)，电极套(23)的底座(Y)由螺钉固定在轭板(1)上。
4.按照权利要求1所述的交流异步电机用无刷变阻起动器，其特征在于所说的轭板(1)为两块相同的带中心轴孔(D)的圆形金属平板，平行套装在轴套(2)的两端，轭板(1)上环绕中心轴孔(D)开有磁芯定位孔和接线柱(6)孔。
专利摘要交流异步电机用无刷变阻起动器,由变阻线圈(9)、离心开关(3)安装在轭板(1)上组成,取代原有碳刷滑环机构。磁芯(8)套装线圈(7)组成变阻线圈(9),固定装置在两块轭板(1)之间,活动电极部分和固定电极部分安装在电极套(23)上组成离心开关(3),在轭板(1)上呈放射状径向固定,直接与转子线短接。本实用新型消除了线路损耗,减少了电阻,降低了无功功率,增大了运转电流和起动转距,提高了运行稳定性,免除了电器损耗和维修停机损失,节电5%以上。
文档编号H02P1/26GK2368219SQ98222698
公开日2000年3月8日 申请日期1998年10月22日 优先权日1998年10月22日
发明者路光明 申请人:路光明