专利名称：采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及绕线型感应电动机，进一步是指采用转子多回路自闭合对称结构而具有优良起动性能的无刷绕线式感应电动机。
传统的绕线型转子感应电动机的转子轴上装有滑环，可通过电刷在转子电路中串入或切除起动电阻来增大起动转矩及减小起动电流，做到高效率运行，因而在要求重载起动的场合应用广泛。但是这种电动机也因存在滑动电触点而结构复杂、维护不便、可靠性较低，不适应易燃易爆多尘的场合，其应用又受到很大限制。取消所述滑环-电刷系统，对于绕线型感应电动机来说，无论在理论上还是对工程实际都有重要意义，因而长期以来一直成为电机专业广为研究的课题。例如，第CN85102382号专利文献记载的技术方案将电动机定子绕组设计成运行极2P和起动极2Q两种极数；将转子绕组设为，起动极磁场感应的转子电流必须经过直接接在转子绕组上的起动电阻，以改善其起动性能，而运行极磁场感应的转子电流则不经过该起动电阻，以保证运行性能。按这种方法设计的谐波起动绕线式感应电动机，由于取消了滑环-电刷系统，其上述固有缺陷随之消除。但这种谐波起动电动机的缺点是，转子上串入的起动电阻固定不变，不像传统绕线式电动机那样在起动过程中被逐级切除，更做不到像频繁变阻器那样自动平滑减小，因而无法保证在整个起动过程中都有较高的起动转矩。
本实用新型的目的是，设计出采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，取消滑环-电刷系统而具有优良的起动性能，从而克服已有技术的上述不足，还使产品应用领域扩大、成本降低。
本实用新型的技术方案是，所述采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机包括外壳、定子、转子，定子绕组有起动极2Q和运行极2P，其设计特点是，转子波绕组的结构是，将运行极为2P时的转子三相槽号相位图中每一列各槽号的绕组元件依次串连成为一个闭合回路而组成运行极下的多闭合回路，并将所述闭合回路以每两个为一组配对连接而使其成为对起动极2Q时电流也构成通路之结构，所述配对连接是指把相应闭合回路的绕组元件端部用多根连线对称连接而形成多个闭合回路。
以下结合附图对本实用新型的结构和设计原理做出进一步说明。
对于一台转子槽数Z＝36，极数2P＝4的电动机，其转子绕组的每极每相槽数q＝Z/6P＝3，可以得出4极时的三相槽号分布如图1所示。由其可知，三相绕组每相分为两个半相，这样图1中共有6个半相。对于普通波绕组而言，其连接规律是，绕组沿转子表面绕行q圈，将每个极下属于同一相正相带的线圈(例如图1中的A+)按一定顺序串联而构成相绕组的一半；然后再沿转子表面绕行q圈。将每个极下属于同一负相带的线圈(例如图1中的A-)按一定顺序串联起来而构成相绕组另一半，如图2所示。这两半之间可以串联，也可以并联，视所需要的支路数而定。本实用新型采用多回路波绕组的连接则与上述连接方法不同。根据本实用新型所述连接方式，将图1所示相位图中每一列连接成一个闭合回路，这样18列就有18个闭合回路，如图3所示，即沿转子表面每绕行一圈就构成一个闭合回路。
比较图2和图3所示的接线方式，并对照图1所示的相位图，可知这两种接线对4极而言是等效的，而这时图3接线的绕组系数还略高于普通接法。但应注意的是，图3接线对4极而言是闭合短路绕组，转子电路中不能象普通接法那样串入附加电阻来改善起动性能，必须选用除4极以外的极数来提高起动性能。图4为36槽6极槽号相位图，将图1所示的4极三相(6个半相)槽号按6极相位重新排列，如图5所示；可以看出，对4极而言同相位的槽号，对6极而言相位则差180°。参照图5所示相位，将图3所示18个闭合回路按前述每两个一组配对连接，该配对连接是把相应回路的绕组元件端部用二根连线对称连接成多个闭合回路，使其对6极电流也能构成通路，具体连接如图6所示。
容易看出，图6的连接对4极回路毫无影响，这是因为新增加的连接点对4极回路而言均为零电位点，故新增加的连接线中不会流过任何4极电流；但对6极而言，按图6接线，每对新增连接点之间却存在30°的相位差，因而这时将有电流通过。可以计算出6极转子绕组系数为COS75°＝0.2588，这表明6极时转子电势受到了削弱。另一方面，此时从定子边看过去，相当于6极转子电阻增大了1/(COS75°)2＝14.93倍。显然，若在起动时利用这一特点，即可大大减小起动电流，增大起动转矩，达到提高起动性能的目的。因此，本实用新型的转子绕组接法是沿转子表面每绕一圈即构成一个闭合回路；每二个回路用多根(指两根或两根以上的多根，如三根、四根、五根等)连线对称连接形成多个闭合回路。对于运行极，该多个闭合回路均是对称系统，且回路连接点之间电位为零；对于起动极，所述多个闭合回路中每个连接点之间存在电位差，因而有电流通过，它削弱转子电势，等效于在起动极下增大转子电阻，从而达到增大起动力矩、减小起动电流的目的。这就是本申请的设计原理和特点所在。
由以上可知，本实用新型为一种采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，通过建立所述结构，使电动机取消了滑环-电刷系统而具有优良的起动性能，且可靠性好、维护方便、产品成本低，尤其适于高压大容量感应电动机的改造和新产品开发，在电力、冶金、煤矿、建筑、纺织等行业有广泛的应用前景。
图1是转子36槽4极三相(6个半相)槽号相位分布图；图2是转子36槽普通波绕组A相绕组连接方式；图3是转子36槽4极多回路闭合波绕组连接图；图4是6极槽号相位图；图5是4极3相槽号按6极相位排列图；图6是36槽4/6极多回路闭合波绕组连接图；图7是转子72槽4极三相槽号相位图；图8是转子72槽4极多回路自闭合波绕组连接图；图9是转子72槽6极三相槽号相位图；图10是转子72槽4/6极多回路自闭合波绕组连接图；图11是定子60槽4/6接线图；图12是转子72槽6极运行4极起动的绕组接线图；图13是转子72槽8运行6极起动的绕组接线图；图14是转子96槽8极运行6极起动的绕组接线图；图15是转子96槽8极运行12极起动的绕组接线图。
实施例1一台YR450-4、6KV、630KW之本实用新型电动机，转子72槽且2P＝4的三相槽号相位图如图7所示，据此组成的起动极多闭合回路如图8所示，其起动极2Q＝6时的三相槽号相位图如图9所示；由图9可知，对于4极而言同相位的槽，对6极来说则相位相差180°，按照本实用新型的前述接法，确定转子波绕组连接如图10所示，其相位差为30°，从定子边看过去相当于6极转子电阻增大14.93倍，保证了较大的起动力矩和较低的起动电流；利用已有技术之相应定子绕组接法如图11所示。试验测试表明，该电动机的起动电流倍数为3.12倍，大大优于笼型电动机6.5倍的标准，满足GB755-87的标准，起动力矩倍数1.27，效率95.5％，功率因素0.883，温升68.4℃，切换冲击电流小于1.2倍额定电流，即相关指标优良，较普通电机均有提高和改善。本实施例中，图10所示的转子绕组接法是以2P＝4时的多回路每两个为一组配对连接，其为中间相隔一个回路之两个回路配对连接，即按三相槽号相位图中隔一列配对连接。
实施例2图12是转子72槽6极运行、4极起动时绕组端部接线图，其为每相邻两个回路(即三相槽号相位图中相邻两列)配对连接，也可以是图中自左至右的-1与3或1与4回路(即三相槽号相位图中第1列与第3列、第1列与第4列之回路)配对连接，余回路依次类推。
实施例3图13是转子72槽8极运行、6极起动端部接线图，它除了该图所示相邻两回路配对连接外，还可以是相同于实施例2的回路1与3或1与4配对连接。
实施例4图14为转子96槽8极运行、6极起动时端部接线图，其配对连接的两回路可以是实施例2所述的诸情形。
实施例5图15为转子96槽8极运行、12极起动时的端部接线图，其配对连接的两回路可以是实施例2所述的诸情形。
由上述各实施例及前述结构可知，本实用新型的运行极2P与起动极2Q的结构设置至少包括2P＝4、6、8，2Q＝2P+a，且2P＝4时，a＝2、4、6；2P＝6、8时，a＝±2、4、6，而满足本实用新型之技术方案的其它诸种连接结构，均应属于本实用新型范围。
权利要求1.一种采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，包括外壳、定子、转子，定子绕组有起动极2Q和运行极2P，其特征是，转子波绕组的结构是，将运行极为2P时的转子三相槽号相位图中每一列各槽号的绕组元件依次串连成为一个闭合回路而组成运行极下的多闭合回路，并将所述闭合回路以每两个为一组配对连接而使其成为对起动机2Q时电流也构成通路之结构，所述配对连接是指把相应闭合回路的绕组元件端部用多根连线对称连接而形成多个闭合回路。
2.根据权利要求1所述的采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，其特征是，所述配对连接包括三相槽号相位图中相邻两列、或第1列与第3列、第1列与第4列之回路配对连接，余回路依此类推。
3.根据权利要求1所述的采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，其特征是，所述2P＝4、6、8，2Q＝2P+a，且当2P＝4时，a＝2、4、6；2P＝6、8时，a＝±2、4、6。
4.根据权利要求1所述的采用转子多回路自闭合对称结构的绕线型感应电动机，其特征是，所述用多根连线是指用二根或二根以上连线。
专利摘要本实用新型的绕线式感应电动机的定子绕组有起动极2Q和运行极2P,转子波绕组结构是将运行极2P下的转子三相槽号相位图中每一列槽号的绕组元件依次串接为一个闭合回路而组成该极下多闭合回路,并将所述闭合回路每两个为一组配对连接构成对起动极2Q下的电流也成通路之结构,所述配对连接是指将相应闭合回路作端部多根连线的对称连接。由此取消了传统的滑环－电刷系统而具有优良的起动性能,结构简单、成本降低、维护方便、可靠性好。
文档编号H02K3/28GK2357431SQ9923268
公开日2000年1月5日 申请日期1999年1月22日 优先权日1999年1月22日
发明者贺小华, 王雪帆, 喻文标, 周延龄, 李其忠, 周克利 申请人:湖南省电力试验研究所