专利名称：一体化电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于电动机，具体地说是一种带起动装置的、整体配置的电动机。
背景技术：
目前的中小型电动机，普遍存在以下二个问题1、绕组容易烧毁。首先，异步电动机在现场运行中，由于电动机保护措施的不完善，经常使电动机的定子绕组温度过高而造成烧毁，由此而引起的直接和间接损失相当巨大。据不完全统计全国每年电动机烧毁数量在20万台次以上，容量约0.4亿千瓦，因维修需电磁线5000万公斤，修理费高达20亿左右，因此造成的停工、停产损失高达百亿元，反过来说，若能省下5000万公斤电磁线(每公斤需电33.4度)，每年就可节约电16.7亿度。
其次，电动机生产中在采用高性能绝缘材料和电磁材料，减少损耗，提高效率，缩小体积的同时，也导致了电动机内部的电流密度明显增加。故使电动机过载时绕组温度的增长速度要比原来的电动机大2～2.5倍，加之材质方面的因素，竟然造成新型的Y系列电动机比过去的电动机烧毁现象更加严重。
再则，电动机保护控制装置配套质量差也是造成绕组容易烧毁的重要原因。因为电动机保护控制装置的厂商，承诺的只是保护装置本身的质量和寿命，而不可能联系到配装之后电动机的后果(即不保证其所保护的电动机在故障状态运行时不会烧毁)。对此，在微电机中曾采用有一种装有全热保护装置的电机，因其工作电流过小，不能用于输出功率较大的电动机中，没有普遍的意义。
2、单鼠笼电动机除少数小功率电动机采用直接全压起动之外，其余都要配接起动设备，现有的一些起动方法存在有许多的问题1)、直接起动起动转距小，起动电流大，一方面引起电网线路压降大、电压波动，影响其它用电设备的正常运行，另一方面电动机频繁起动会严重发热，加速绝缘老化，缩短电动机的寿命。
2)、星形—三角形起动，起动电流不可调节，切换瞬间会出现很高的电流尖峰，产生破坏性的动态转距，其引起机械振动对电机转子、轴联接器、中间齿轮以及负载等都是非常有害的，只能用在正常运行为△形接法的电动机。
3)、自耦变压器起动起动电流只有四种有限选择，存在与负载匹配的电机转距很难控制的缺点，体积庞大，维修率高。不能频繁起动。
4)、可控硅软起动器起动大功率可控硅易发热，需设置自冷却用风扇，起动器价格昂贵，存在寿命杀手。
本发明人在中国专利ZL99225974.6中提出了绕组采用并联均流结构的电动机。仅从电动机本身结构角度提出了电动机绕组安全保护的结构方案。
技术内容为了解决上述存在的问题，本发明人在原先电动机专利的基础上提出一种具有电动机全热内保护、电动机全压软起动功能的电动机结构技术方案。
本发明的基本原理基于通过电机起动装置实现了对绕阻阻抗的控制。
本发明的一体化电动机，包括电动机，电动机的绕组采用并联均流结构，其特征在于该电动机设有一个专用的起动器，其中包括一组与各相线绕组对应连接的、起动用的功能开关及控制该开关工作的控制装置。
所说的起动器直接连接在电动机上，其间设有隔热固定板。
所说的起动器中的控制装置，用引线引出，使强弱电完全分离并构成独立的控制盒。
本发明的积极效果主要是1、保护性能全面。一体化电动机的保护功能是由电动机本身独立完成，无需另行配备起动设备。电动机在堵转、过载、缺相、频繁起动、欠压、过压等情况下当绕组温度升高到设计值时在电动机内绕组上直接切断电流达到保护电动机的目的。简捷、可靠、无需用户整定接线，当电动机保护动作后，在绕组温度没有降到允许温度前，任何人也无法起动电动机。防止了电动机人为损坏事故的发生。电动机满载、电动机在标准温度下电动机不会停机保护。由于采用温度信号所以能充分利用电动机的过载功能。
2、起动性能良好。
1)、起动电流，时间可按负载不同灵活调节，取得最小的电流冲击。
2)、平滑、渐进的起动过程减少起动电流对电网的冲击，降低设备的振动和噪声，延长了机械传动系统的使用寿命和改善了工人的劳动环境。
3)、起动电流可根据负载调整、减小起动损耗以最小的电流产生最佳转矩。
4)、可远程控制、微机联网。
5)、采用双电源分离时，可避免控制部分受强电干扰。
3、一体化电动机与同型号、同规格的普通电动机并附加相应起动器的组合作比较，体积小、重量轻、线路简捷、没有寿命杀手、不发热、不需如可控硅软起动器中设置的自冷却风扇和散热片，综合成本低廉。所采用的开关为均流开关，触点少弧运行，优越的抗过载能力、绵长的电寿命，该电动机设计思路简捷，使用安装方便。
4、一体化电动机平均成本明显下降。据实例估算每1KW成本可下降68.9元。
图1是本发明的结构示意图。
图2是隔热板的示意图。
图3是起动器结构原理图。
图4是起动波形图。
图5是电动机星形连接的接线方式。
图6是电动机三角形连接的接线方式。
图7是14路分线绕组起动器的控制开关接线原理图。
具体实施例方式
下面结合实施例及
本发明制造技术方案的内容参见附图1，本发明的一体化电动机，包括电动机1，电动机1的绕组采用并联均流结构，该电动机设有一个专用的起动器3，其中起动器3包括一组与各相线绕组对应连接的、起动用的功能开关及控制该开关工作的控制装置。图中2是隔热固定板，固定在电动机的机壳平台上，用于隔热。4是控制装置部分的面板。电动机出线为绝缘集束的多根出线。接入起动器3，其接法与电动机的绕组接法(星形或三角形接法)相一致。控制装置用于起动时实现绕阻回路的分批和相继接通，控制开关接通的装置可采用常规使用的单片机，也可以采用其它类似的装置。在逐个或逐组地将功能开关合上的过程中，达到低电流起动。
电动机1的基本结构与一般电动机相同，包括机壳、定子、转子、端盖、风叶、风罩，绕组结构不同。电动机1的相线绕组的导线则由两根以上截面和相等且相互绝缘的导线并联而成，而且在每一根导线构成的绕组回路中均串接有至少一个温度保护开关DN。开关周围绕有一个与绕组线圈串联的、用于传导、监控运行温度的导热线圈层，当温度到达设计温度或整定的阈值，开关便自动断开，断开后将该回路电流中断，温度开始降低，每一回路均可在过热之初开始动作，实现自动保护。以Y160M-4三相异步电动机为例，额定功率11千瓦，满载电流22.07安，工作电压380伏，导线的总截面为2.65mm2，温度保护开关选130℃的DN型产品，取调整系数K＝0.85～1，线径为Φ0.53mm，则每相并联根数应为2.65(0.85～1)×4/0.472л＝12.98～15.27，可以在13～15之间选取。例中出线为14根。
图2所示的隔热固定板，其6是与电动机连接固定用的固定孔，5是电动机集束出线外引用的穿线孔。起动器3可以直接固定在隔热固定板上。
图3所示，7是电气接线的起动器装置板，它分别连接控制接线端子12的a1～an，b1～bn，用于固定从隔热固定板穿线孔引出的a、b两相多组(漆包)引线。从隔热固定板穿线孔引出的第三相引线，即C相所有绕组出线直接与外接电源接线端子接通。13表示相线出线口，开关U1～Un，V1～Vn用于控制多组绕组电流的通断。上面设置的控制装置8串接作用于开关U和V，用来控制其接通的过程。其一端与对应的接线端子a、b连接导通，另一端与对应的电源接线端子A、B连接导通。一般开关为组联连接，以便于在起动电流递进不大时成组控制。11示意表示功能开关。9是零线进线，10为A、B、C三相进线。
为了尽量减少影响，也可以将起动器装置板上所设的控制装置，用插头插座转接引出，拉开一段距离安装，使强弱电完全分离成独立的控制盒。实际上，当电动机的安装位置和控制部位分离设置时，通常要用到控制盒，一般控制盒上主要设有若干个控制和调节按钮，控制盒中可包括控制装置，例如单片机，其间用多芯电缆插头插座转接即可。
由于受控的开关或开关组是按线性递增接入的，故按下控制器的起动键，开关组将递进接入(对应的一对或若干对U、V组成一组)，其动作波形如图4所示。
图4所示，每一对U、V开关为一组，共14组，开关组的数目n与电机的绕组数相同。绕组多，阻抗变化范围大，对起动电流影响大(使之减小)，起动时间T范围可调，但总电流明显降低，能保证起动安全、平稳。在允许条件下可通过分组进行联接，这样可缩短起动时间，当然相应的起动电流要随之增长。
控制装置(盒)的面板上可设置起动电流调节键、起动时间调节键、停止键及其它报警显示。例如停机时，从小到大调节起动电流调节键，起动时的开关组数从1组增加到n组，从大到小反之。占用或多出的时间均布于每组开关上。
停机时，调节控制盒上的起动时间调节键，起动时间T从0～500S可调，减少或增加的时间均布于每组开关上。按一下控制盒上的停止键起动器恢复初始状态。停机状态缺相起动器断电、报警关闭。动作时因各种故障电动机绕组温度升到额定值时，电动机全热内保护动作，切断电流，此时报警启动。按停止键报警关闭。起动电流的调节根据额定电压下的负载大小和开关并联组合来设计确定。
图5所示为电动机星形连接，从1…n组的三相相线并行绕组分别串联温度保护开关DN再与起动器独立端子连接。各端子可以进行组联分配，在控制装置控制下组内的功能开关同时接通，用于适应不同情况下的起动电流要求。也就是说，它设有二个或二个以上并联控制的开关控制二个或二个以上的并联绕组的通断。因为A，B两相的线回路已有功能开关控制，故C相1…n可以集束后直接外接电网相线。
图6所示系为电动机三角形连接，m表示为分组组联情况。
图7给出的14路分线绕组起动器的控制开关接线原理图中，以上述Y160M-4电机为例，相线绕组取14根φ0.47的电磁漆包线并绕，按三角形接法，每一分绕组的额定电流为1.58安培，采用双向可控硅为控制开关(BTA08型，≥3.02安培)。L1、L2、L3、N为三相四线电源接入端，Q为用户端安装的空气开关。三只电流互感器提供电流信号从Ia、Ib、Ic、GND端输出供显示工作电流用。
本例开关的触发电路由触发器CF组成并受控制装置(盒)中单片机产生的信号控制，当双向可控硅TR-a1-TR-a14，TR-b1-TR-b14相继触发导通时，对应的那一路绕组便构成回路而导通，完成接入控制和起动的参与，并获得如图4的开关动作矩形波波形信号。
本发明与其它同类的电动机相比较有以下特点1、保护装置的保护范围更宽，性能更好。参见表一表一电动机运行故障及保护装置保护范围 图例说明○不能保护 △条件保护 ▲良好保护 ★完全保护其中装入式绕组热检测热敏电阻易飘移，飘移后将导致保护失效或过早保护。
2、该电动机的全压软起动更优于其它目前所有使用中的软起动方式1)、起动电流，时间可按负载不同灵活调节，取得最小的电流冲击。
2)、平滑、渐进的起动过程减少起动电流对电网的冲击，降低设备的振动和噪声，延长了机械传动系统的使用寿命和改善了工人的劳动环境。
3)、起动电流可根据负载调整、减小起动损耗以最小的电流产生最佳转矩。
4)、可远程控制、微机联网。
5)、双电源分离保证控制部分不受强电干扰。
3、其它性能特点一体化电动机与同型号、同规格的普通电动机并附加相应起动器的组合作比较，具有这样的特色体积小、重量轻、线路简捷、没有寿命杀手、不发热、不需可控硅软起动器设置的自冷却风扇和散热片，综合成本低廉。所采用的开关为均流开关，触点少弧运行，优越的抗过载能力、绵长的电寿命，该电动机设计思路简捷，使用安装方便。
4、经济性能对比见表二表二经济性能对比表
5、电动机成本的比较见表三表三Y系列普通电动机组合与一体化电动机成本比较表(11KW——90KW)
表中1)、一体化电动机平均成本下降83359/1209＝68.9/KW。
2)、普通电动机组合电动机成本按机械电子工业部文件机电经(1991)150号文件规定Y系列三相异步电动机出厂价格目录确定。起动器型号为JJ1自耦减压起动器，成本按苏州耀华集团报价下浮20％确定。
权利要求
1.一体化电动机，包括电动机(1)，电动机的绕组采用并联均流结构，其特征在于该电动机设有一个专用的起动器(3)，其中包括一组与各相线绕组对应连接的、起动用的功能开关及控制该开关工作的控制装置。
2.根据权利要求1所述的一体化电动机，其特征在于所说的起动器(3)直接通过隔热固定板(2)连接在电动机(1)上。
3.根据权利要求1所述的一体化电动机，其特征在于所说的起动器(3)中的控制装置(8)，用引线引出，使强弱电完全分离并构成独立的控制盒。
全文摘要
本发明公开了一种带起动装置的一体化电动机，包括电动机，电动机的绕组采用并联均流结构，其特征在于该电动机设有一个专用的起动器，其中包括一组与各相线绕组对应连接的、起动用的功能开关及控制该开关工作的控制装置。一体化电动机的保护功能均由电动机本身独立完成，无需另行配备起动设备。解决了电动机全热内保护和电动机全压软起动问题，降低了制造成本和维护使用成本。电动机在堵转、过载、缺相、频繁起动、欠压、过压等情况下当绕组温度升高到设计值时在电动机内绕组回路可以自动切断电流；电动机在起动过程中自动分组和相继以高阻抗接入低阻抗运行，实现全压接入，安全稳定起动。它普遍适用于中、小功率的交流电动机。
文档编号H02K5/22GK1407688SQ01126720
公开日2003年4月2日 申请日期2001年9月11日 优先权日2001年9月11日
发明者江德勋 申请人:江德勋