专利名称：一种绕线转子感应电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于电动机领域，具体涉及一种绕线转子感应电动机。它是一种变极起动无滑环电刷绕线转子感应电动机。
背景技术：
按电机学原理，感应电动机转子电阻的大小对其起动和运行性能有着决定性的影响。转子电阻小，则损耗小，正常运行时效率高，但这时起动性能不好，直接起动电流大(额定电流的5～7倍)，而起动转矩却并不大。反之，转子电阻大，起动性能好，可以既降低起动电流又能提高起动转矩，但这时却会导致正常运行时的效率低下，两者无法兼顾。
解决上述问题的通常做法是采用带有滑环电刷的绕线型感应电动机，其特点是起动时转子回路中串入适当的起动电阻，既降低起动电流又提高起动转矩，起动过程完毕，切除起动电阻，又能保证正常运行时的高效率，做到两者兼顾。
但是，普通的绕线型感应电动机由于转子电路中存在着容易出故障的滑动触点，且必须串入起动电阻才能顺利起动，导致转子结构复杂，可靠性低，维护困难，并会使实际运行时的效率降低。
发明目的本发明目的是提出一种绕线转子感应电动机，该电动机转子结构简单，可靠性高，且易于维护，并且可以提高实际运行时的效率。
本发明提供的一种绕线转子感应电动机，包括定子和转子，其特征在于，定子上布置有两种极数的三相交流变极绕组，其中一种极数q用来起动，另一种极数p用作正常运行，p≠q，两种极数工作状态采用开关装置来进行切换；转子上也布置有两种极数的多相对称绕组，并且，对起动极数，转子绕组对定子而言呈现较高电阻，对正常运行极数，转子绕组对定子而言呈现较低电阻。
上述转子各相绕组构成的基本单元为复合线圈，复合线圈由布置在同一转子槽中的两个匝数不同的子线圈并联联结而成。
所述复合线圈的结构为转子槽中共布置有N2根导体，分作N21与N22两个部分，N21与N22/2相串联，形成一个匝数为N21+N22/2的多匝子线圈，剩下的导体则形成一个匝数为N22/2的少匝子线圈，这两个匝数不同的子线圈并联联结。
本发明的转子电路中无需串入任何附加起动电阻，但却与带滑环电刷的普通绕线型感应电动机一样既有低起动电流又有高起动转矩，完全能够满载起动，而且有着更高的可靠性和运行效率。本发明起动和运行状态的转换是通过定子绕组的变极切换进行，所以转子上无需安装滑环，既简化了转子机械结构，也消除了因此带来的故障隐患，提高了运行效率。
图1为本发明转子复合线圈构成原理示意图，图中表示电流流进，⊙表示电流流出，--------表示槽漏磁力线路径；(a)为导体槽中布置方式，(b)为复合线圈；图2为本发明三相转子复合线圈绕组连接示意图；图3为本发明转子96槽复合线圈绕组接线示意，注 表示多匝子线圈，—表示少匝子线圈。
具体实施例方式
本发明定子上放置一套具有两种极数的三相变极绕组，其中一种极数q用于起动，另一种极数p则用于正常运行(P≠q)，并且采用开关装置切换不同的极数来进行起动和正常运行两种工作状态的转换。转子上也布置有两种极数的多相对称绕组，对应于起动时的极数q，转子自动呈现高电阻，这时既可降低起动电流又可提高起动转矩；对应于正常运行时的极数p，转子呈现低电阻，这时将有着高的运行效率。
如上所述，本发明定子上可以为普通具有两种极数的三相变极绕组，而对于这两种极数，本发明转子必须分别呈现不同的电阻值，实现这一点的关键是采用如下所述特殊设计的转子绕组。
本发明在起动时转子对定子而言呈现较高电阻，但同时也要求转子漏抗不随之增大，于是对应极数q，利用了削弱转子电抗的“无感”概念，而对应正常运行极p，却正好相反，要求对定子而言转子呈现较低电阻。
下面列举一个实例，使转子同时满足定子的上述两个要求，本发明将构成下述绕组的基本单元称之为“复合线圈”，具体说明如下。
参见图1。图1a所示的转子槽中共布置有N2根导体，分作N21与N22两个部分。其中N22内部通以相反电流的导体成对出现，所产生的槽磁势相互抵消，也即使转子总漏抗受到削弱，这部分导体称作“无感导体”，其在转子电路中将只起到纯电阻的作用。这N2根导体构成线圈时的具体连接为，N21与N22/2相串联，形成一个匝数为N21+N22/2的多匝子线圈，剩下的导体则形成一个匝数为N22/2的少匝子线圈，这两个匝数不同的子线圈并联联结，就构成一个“复合线圈”，如图1b所示。
从图1b可以看出，这种由两个匝数不同的子线圈构成的“复合线圈”，当其a、b两端不连接时，内部也能自成闭路。因线圈感应电势与匝数成正比，两个匝数不同的子线圈在气隙磁场中的感应电势分别为E21+E22/2和E22/2，按图1b所示参考方向，沿内部闭合回路，线匝N22所含两组导体产生的电势相互抵消，而线匝N21所产生的电势不能抵消，因而在回路中引起电流Ic。该电流对这两个同槽布置的子线圈来说，流过方向正好相反，于是，由线匝N22所产生的磁势也相互抵消，整个复合线圈只有线匝N21能产生有效磁势。这时如令Kp＝N2/N21，并设转子槽导体数为N2时的常规接法绕线电机折算至定子边的转子电阻为r2′＝r0，则采用无感绕组或复合线圈时折算至定子边的转子电阻为将增大为r2′=Kρ2r0.]]>值得注意的是，上述转子电阻的折算值增大的同时，由于“无感”的作用，转子漏抗并不会增大，可以证明，这时也等效于转子导体电阻率从ρ增大到了Kρ2ρ，这也表明，过去为达到提高转子电阻目的而不得不采用的各种高电阻率导电材料，若采用上述“无感”原理，就可以只用一种导电材料，而调整其对应Kρ值来同样达到。
本发明实际应用的转子多相绕组利用上述复合线圈构成。下面以三相绕组为例，说明其连接原理。
如图2所示的三相转子绕组，是对正常运行极p而言，且为标准60°相带绕组，而对于起动极q，则为多相绕组，两种极数电流的流通路径也各不相同，图2中标出了分别对应起动和正常运行这两种情况下不同极数磁场感应电流的流通路径。对于正常运行极p，转子绕组a、b、c三相电流流通路径如图2中 所示，这和标准三相60°相带绕组相同，显然，这时转子将对定子呈现低电阻；对于起动极q，由于转子绕组是按运行极p标准60°相带连接各个复合线圈，因此，对应起动极q，转子绕组感应的相电势(对p极而言的相绕组)为零，这时当然也不存在对于起动极q而言的相电流，这也即相当于图1b中所示复合线圈a、b两端不连接，复合线圈将如前所述其内部自成闭路而产生环流，各个复合线圈的流通路径分别如图2中 (以a相为例，其余两相同，这里k＝1…n)所示，这时转子将呈现高电阻。
由于正常运行和起动状态选用了不同极数，这两种极数的同步转速不同，因此本发明起动时转速不能到达正常运行转速，起动状态向运行状态转换时将会存在一定的冲击电流，为尽可能减小其影响，这两种极数就不能相差太多，其适应范围一般以近极比为宜，例如上例的8/10极或10/12极等。
本发明的一个实施例如下。
一台转子96槽的电机，正常运行极数为p＝8，并取起动极数为q＝10，其中定子三相绕组为常规单绕组变极绕组，而其转子绕组采用前述复合线圈构成，具体接线方式如图3所示。从图3可以看出，对于正常运行极的8极而言，该绕组为等效于24相，相带宽15°，绕组分布系数1.0，其性能指标与正常标准8极绕组相当，对定子呈现低电阻，这时将有着高的运行性能；对于起动时的10极而言，该绕组为复合线圈特性，对定子可以呈现较高电阻，因而可以有着良好的起动特性。
权利要求
1.一种绕线转子感应电动机，包括定子和转子，其特征在于，定子上布置有两种极数的三相交流变极绕组，其中一种极数q用来起动，另一种极数p用作正常运行，p≠q，两种极数工作状态采用开关装置来进行切换；转子上也布置有两种极数的多相对称绕组，并且，对起动极数，转子绕组对定子而言呈现较高电阻，对正常运行极数，转子绕组对定子而言呈现较低电阻。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于所述转子各相绕组构成的基本单元为复合线圈，复合线圈由布置在同一转子槽中的两个匝数不同的子线圈并联联结而成。
3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于所述复合线圈的结构为转子槽中共布置有N2根导体，分作N21与N22两个部分，N21与N22/2相串联，形成一个匝数为N21+N22/2的多匝子线圈，剩下的导体则形成一个匝数为N22/2的少匝子线圈，这两个匝数不同的子线圈并联联结。
全文摘要
本发明公开了一种绕线转子感应电动机，定子上布置有两种极数的三相交流变极绕组，一种极数q用来起动，另一种极数p用作正常运行，两种极数工作状态采用开关装置来进行切换；转子上也布置有两种极数的多相对称绕组，对起动极数，转子绕组对定子而言呈现较高电阻，对正常运行极数，转子绕组对定子而言呈现较低电阻。本发明的转子电路中无需串入任何附加起动电阻，但却与带滑环电刷的普通绕线型感应电动机一样既有低起动电流又有高起动转矩，完全能够满载起动，而且有着更高的可靠性和运行效率。其起动和运行状态的转换是通过定子绕组的变极切换进行，故转子上无需安装滑环，既简化了转子机械结构，也消除了因此带来的故障隐患，提高了运行效率。
文档编号H02K17/14GK1558535SQ200410012679
公开日2004年12月29日 申请日期2004年1月17日 优先权日2004年1月17日
发明者王雪帆 申请人:华中科技大学