专利名称：三相交流自调速电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及交流调速拖动装置，特别涉及一种三相交流自调速电动机。
背景技术：
在工矿企业中，广泛使用着各种高能耗的风机和泵类设备，年耗电量占全
国工业用电总量的50%以上，而且在逐年上升。过去由于没有适合拖动大功率风 机、水泵的节能调速电动机，都是用挡风板和阀门调控系统的流量，造成了很 大的电能浪费。
近几年，由于节能环保的迫切需要，由大功率电子整流和开关器件组成的 交流串级调速装置和变频调速装置经多年的改进，其技术和产品已基本成熟， 目前国家正在强行推广其用于风机、水泵的调速节能改造。但在使用这种串联 在电动机主回路中的大功率电子整流和逆变装置时，出现了一系列众所周知的 负面效应，造成了推广难的局面，由于这类装置在用于风机、泵类设备时存在 着多种过剩的功能，特别是各种断电保护功能，使风机和水泵系统的运行可靠 性下降到了直流电动机调速系统的水平。电子逆变器供给交流感应电动机绕组 的电流中，含有大量高次谐波电流和尖峰电压，使电动机产生很大的逆序转矩， 以及绕组的快速老化等负面效应，进一步造成调速系统的效率、可靠性及使用 寿命的大幅度下降。 发明内容
为了解决交流变频调速装置，在用于风机和泵类设备的节能改造时，存在 的各种"先天"性的难以克服的缺点和不足。
本实用新型的目的之一是提供一种在高速区间的各种转速下节电运行时， 比变频调速系统的运行效率高，且不消耗控制功率的6000V高压三相交流自调 速电动机和380V低压,自调速电动机。
本实用新型的目的之二是提供一种能使风机、泵类系统高度机电一体化， 使系统中的设备最少化，轻量化的三相交流自调速电动机。
本实用新型的目的之三是提供一种不产生变频调速系统在运行中产生两 种有害的高次谐波及各种负效应的三相交流自调速电动机。
本实用新型是这样实现的三相交流自调速电动机是由电机外壳、定子铁 心、三相绕组、笼型转子、调节转速的传动机构、前后端盖、前后轴承及内外
冷却风扇组成。其特征是定子铁心的长度是笼型转子铁心长度的1.2到2.2
倍，并在长出转子铁心的一段和定子绕组端部长度的内侧所形成的空腔中，有
调控三相交流定子绕组电势(Ei)幅值大小的转速调节器。 其从属特征是
1. 转速调节器是由一头固定在电动机端盖内恻面的2至4根带有轴向导槽的 导轨(l)、带有位置控制电刷及在圆周上有多个闭口槽，并能在导轨上移动的 定子铁心内磁轭(14)构成。
2. 内磁轭(14)是由安装在1至2个滚珠轴承外环上，并高速旋转的软磁实 心转子，或通过内孔带有滑板的导套(3),滑动装配在导轨(1)上的碟型软磁 叠片组件，或在圆周上有多个闭口槽的叠片组件构成。
3. 调节转速的传动机构是通过装在每个传动轴(12) —头的2至4个径向 止推球轴承(7)，安装在端盖侧面向内伸出的1至3个小轴承盒中的1至3根 一头有螺紋的传动轴(12)和固定在内磁轭(14)侧面的1至3个内螺紋套筒 或滚珠螺旋副，以及固定在传动轴(12) —头或中间，并与伺服电机传动连接 的蜗轮、链轮或同步齿轮(8)构成。
4. 安装在定子铁心内磁轭侧面孔中的电刷与端盖之间，还有安装在端盖侧面 电位器固定支架上的调控与显示电动机转速用的双联直线电位器。
5. 转速调节器是由固定在电动机转子轴后轴承盒上向内伸出的两个导轨(1) 和能在两个导轨U)上轴向移动的圆周有多个闭口槽的软磁叠片组件构成。
6. 笼型转子的绕组，由穿在铁心槽中的异形薄壁铜管构成转子导錄扮。由焊接 在铜管一端外侧的铜端环(18)和焊接在铜管另一端内侧的带有风扇叶片的钢 端环(22)构成转子端环(见,、S)。由于铜端环(18)内孔的半径比槽底部 的半径大，铜端环焊在铜管导条上后，只能盖住管内孔三分之二的面积，盖不 着的部分作为冷却转子气体的入口。长出转子铁心的铜管部分在焊接组合后， 将外周高出钢端环的部分全部车削掉，以便使通过铜管的热气体被吹到设在机 壳上的冷却回风道中进行热交换。
7.笼型转子的绕组,由嵌在转子铁心槽内的两片紧贴槽壁的低碳钢板条制成 的转子导条,或用20号钢板弯成V形导条穿在转子槽中，并在全部导条的两端焊 上铜端环构成(见图6)。
需要调节三相交流自调速电机的转速时，就指令伺服电机旋转，伺服电机 拖动传动机构中的螺紋传动轴(12),相对滚珠螺旋副旋转，通过旋转角度和行
程，控制内磁轭与定子绕组的耦合量，将定子三相绕组产生的有功磁势，转化 为无功的励磁磁势，再通过三相绕组与三相励磁电容器的耦合后，就使三相绕
组电势(Ei)的幅值连续可调控，从而能像直流电动机那样，通过调控励磁磁 势调节直流电动机的反电势(E)的幅值大小，来实现人工调控转速的目的。
当定子绕组电势(Ei)上升时，其转子转矩M反比于电势'Eh的平方，因此， 转速调节器能连续、平滑地直接实现三相交流自调速电动机的输出转矩M，像直 流电动机那样，能使输出转矩从最大值调控制到最小值。
三相交流自调速电动机的有益效果是 '
1. 三相交流自调速电动机能彻底解决在风机、水泵系统中广泛存在"大马拉 小车"的浪费电能现象。
2. 克服了串级调系统中绕线转子上的三相集电环(导电滑环)和三组电刷所 带来的故障和曰常维修问题。
3. 三相交流自调速电动机能在较差的环境条件下高可靠的运行，没有变频调 速装置由于存在着多种自动断电保护功能，使风机设备经常出现断电停机，造 成停止供风的事故。
4.三相交流自调速电动机在运行时没有变频调速装置、串级调速装置运行 时对电网产生污染问题。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图l是三相交流自调速电动机第一个实施例的纵剖面构造图。'
图2是
图1的I - I剖视图。
图3是图i和图5的n-n剖视图。 图4是图i的m-in剖视图。
图5是三相交流自调速电动机第二个实施例的纵剖面构造图。
图6是图5的I-I剖视图。
图7是图5的A向剖视图。
图8是图5的ni-in剖视图。
图中l.导轨，2.滚子轴承，3.导套，4.卡圈，5.螺母，6.前端盖，7.三个 径向止推环球轴承，8.齿轮，9.链轮，10.伺服电机，ll.轴齿轮，12.螺紋传动 轴，13.三相绕组，14.内磁轭，15.内螺紋套简，16.电机外壳，17.调节器衬套， 18.铜端环，19.定子铁心，20.笼型转子，21.后端盖，22.钢端环，23.风罩，
24.外风扇，25.卡圈，26后轴承，27.风扇定位卡圈，28.外油盖，29.内油盖， 30.卡圈，31.前油盖，32.风扇电机，33.钢制轴承盒.34.小轴承盒， 35.转子导条，36.V型导条f 37.链条，3&薄壁铜管导条。
具体实施方式
l.在图l所示的实施例中，三相绕组(13)嵌在定子铁心(19)的槽内。把 一端焊接有铜端环U8)的异型薄壁铜管(见图4)全部穿过转子铁心的槽后，按 图l的位置焊上钢端环(22)，并使长出转子铁心的导条部分形成一个鼓风轮。 将圆周上有多个闭口槽的软磁叠片压装到转速调节器衬套(17)的外圆上，并 使调节器衬套(17 )向外翻边-压紧叠片，使其构成一种结构简单的内磁轭(14 )。 将有绕组的定子按图1中的轴向位置，压装在电机外壳(16)内孔中。把装配 有焊接鼠笼的转子铁心，压装在转子轴上六条筋的外径上，并用卡圈(25)轴 向压紧转子铁心。将2根导轨(1)按图1的位置，把无导槽一头压装固定在前 端盖(6)侧面的两个导轨安装孔中。将2根装有同步传动齿轮(8)和3个径 向止推球轴承(7)的螺紋传动轴(12),分别装配到前端盖侧面向内伸出的2 个小轴承盒中，并用螺母(5)和外卡圈(4)在轴向定位。把前轴伸的滚子轴 承(2)外环和滚子装在前端盖的轴承孔中。把2个内螺紋套简(15)和两个孔 中有滑板的导套(3)分别旋进2根螺紋传动轴(12)的下部和套在2个有轴向 导槽的导轨(l)的下部，然后将调节器衬套内侧的4个安装孔，分别套在内螺 紋套筒U5)和内孔有滑板的导轨(1)的外圆上，并进行胶接或焊接固定之后， 装上导轨的限位卡圏(30),使调节器限位。
自调速电动机的总体装配是套装内油盖(29)和后轴承(26)于转子轴 的后轴伸上，按图1位置把转子组合件伸进到装在机壳上的定子内孔中，用端 盖螺丝把后端盖(21)固定在电机外壳的后端侧面止口上，用三个固定内外油 盖的长螺钉将后轴承外环夹在后端盖(21)的轴承孔中。外风扇(24)、风扇定 位卡圈(27)以及风罩(23)顺序安装，并用螺丝固定风罩。把装配有转速调 节器、传动机构，伺服电机和滚子轴承外环及滚子的前端盖(6)，用螺丝固定 在外壳(16)前端的侧面止口上，并用螺丝固定前油盖(31)。
在图5所示的另一个实施例中，笼型转子设置在前端盖一头。转速调节器 安装在后端盖(n)中心孔内附加的钢制轴承盒(33)上，轴承盒(33)用螺 丝固定在后端盖内侧。2根导轨和2根螺紋传动轴分别设置在图8所示两垂直 的中心线上，伺服电机(10)和外风扇电机(32)，都安装在轴承盒(33)的后
段内孔中，伺服电机的轴齿轮与安装在一条轴线上，180度设置的两根螺紋传 动轴上的减速齿轮(8 )传动连接。转子的后轴承(26 )用直径较小的滚针轴承，
前轴承(2)用能使转子轴向限位的深沟球轴承。
由长出转子铁心的导条所形成的内风扇扇出的热风，是通过机壳两头的通 风孔和壳外风道进行冷却的。
图5中的笼型转子绕组是由嵌在转子铁心槽内的两片紧贴槽壁的20号钢板 做成的转子导条(35)或是用一条钢板做成的V型导条(36)穿在转子槽中。
为克服自调速电动机装在转子轴上的外风扇，在低速运行时，其风量较少 的缺点，使用风扇专用电机(32)进行恒速拖动。
权利要求1.一种三相交流自调速电动机，由电机外壳、定子铁心、三相绕组、笼型转子、调节转速的传动机构、前后端盖、前后轴承及内外冷却风扇组成，其特征是定子铁心的长度是笼型转子铁心长度的1.2到2.2倍，并在长出转子铁心的一段和定子绕组端部长度的内侧所形成的空腔中，有调控定子绕组电势(E1)幅值大小的转速调节器。
2. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是转速调节器是 由一头固定在电动机端盖内侧玩的2至4根带有轴向导槽的导轨(1)、带有位 置控制电刷及在圆上有多个闭口槽并能在导轨上移动的定子铁心内磁轭(14) 构成。
3. 根据权力要求1和2所述的三相交流自调速电动机，其特征是内磁轭(14) 是由安装在1至2个滚珠轴承外环上，并高速旋转的软磁实心转子，或通过带 有滑板的导套O)，滑动装配在导轨(l)上的碟型软磁叠片组件，或在圆周上 有多个闭口槽的软磁叠片组件构成。
4. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是调节转速的传 动机构是通过2至4个径向止推球轴承(7)，安装在端盖侧面向内伸出的1至 3个小轴承盒(34)中的1至3根，有螺紋的传动轴(12)和固定在内磁轭(14) 侧面的1至3个内螺紋套筒或滚珠螺旋副，以及固定在传动轴(12) —头或中 间，并与伺服电机(10)传动连接的蜗轮、链轮或同步齿轮(8)构成。
5. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是安装在定子铁 心内磁轭侧面孔中的电刷与端盖之间，还有调控与显示电动机转速用的双联直 线电位器-
6. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是转速调节器是 由固定在电动机转子轴后轴承盒上向内伸的两个导轨(1)和能在两个导轨(1 ) 上轴向移动的圆周有多个闭口槽的软磁叠片组件构成。
7. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是笼型转子的绕 组，由穿在铁心槽中的异型薄壁铜管构成转子导条，由焊接在铜管一端外侧的 铜端环(18)和焊接在铜管另一端内侧的带有风扇叶片的钢端环(22)构成转 子端环。
8. 根据权力要求l所述的三相交流自调速电动机，其特征是笼型转子的绕 组由嵌在转子铁心槽内的两片紧贴槽壁的低碳钢板条制成的转子导条或用20 号钢板弯成V形导条穿在转子槽中，并在全部导条的两端焊上铜端环构成。
专利摘要本实用新型提供一种三相交流自调速电动机。其主要特征是定子铁心是转子铁心长度的两倍，在没有转子铁心的空腔中，设置有能调控三相定子绕组电势(E<sub>1</sub>)幅值大小的转速调节器转速调节器与电机端盖之间有由伺服电机通过齿轮减速拖动传动机构中的螺纹传动轴，相对滚珠螺旋副旋转来控制调节器。三相交流自调速电动机不使用大功率电子器件，也没有外部附加的调速设备，不产生污染电网的谐波。因其自身能调速使系统结构简单，具有维护方便，运行高度可靠的优点，最适用于拖动大功率风机和水泵下调转速节电运行。
文档编号H02K1/12GK201066803SQ20072017462
公开日2008年5月28日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者江允良 申请人:崔小芳