专利名称：输送机用双功率感应电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于电动机技术领域，特别涉及一种输送机用双功率感应电动机。
背景技术：
皮带输送机是我国煤矿开采中广泛应用的机械传送装置，其拖动负载随着输送 量的大小不断发生变化，有时重载运行，有时又轻载运行，同时，很多场合还要求输送 电机具有双电压工作能力，为适应这样的负载运行状况，电动机一般要按重载运行要求 选配。这样就造成了电机在轻载运行时实际负载率小，效率和功率因数低下。
为解决上述问题，国内外曾提出很多技术方案，例如，高转差电机，永磁电 机，双定子电机，也有采用晶闸管调降压运行，变频电源，无功补偿装置，以及电机定 子绕组采用Y-A接法等。但是，这些技术方案或性能改进不大，或成本太高，或控制转 换复杂、可靠性差。并不能真正满足我国煤矿输送机的需要，实际上也很难推广应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制简便，可 靠性好，空载时电流能显著下降，节能效果好的输送机用双功率感应电动机。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案，是一种输送机用双功率感应电动 机，包括转子、定子绕组，所述定子绕组采用了每相分段引线法、独特的A+Y/Y+Y可 转换接线方式和串连匝数减匝技术。使定子三相绕组每相分段引线内部连接适应两档不 同需要的电压；定子绕组可转换接线对应高、低两个功率档，每相串连匝数逐渐减少， 低功率档对应最多匝数，高功率档对应最少匝数。 所述的每相分段引线是将每相分为三段，增加三个出线端，以便按需要改变绕 组内部连接，适应两个不同电压输出。 所述的串连匝数减匝技术是减少相串连线圈匝数，使电机负载能力或容量增 大，即按电机容量分配，对应由低到高两个功率档。又使剩余线圈绕组仍然保持与标准 60°相带绕组相近的良好的性能。 所述的两个功率档转换是采用两个接触器来实现。 由于输送机用双功率感应电动机，是为煤矿皮带输送机重载起动和不断变化的 负载运行特点设计的，而建立在交流电机绕组理论基础上的减匝技术，通过在绕组设计 中矢量分析法和计算机谐波析法的应用，保证了绕组对应两个功率档既有各自的特点又 具有良好的性能，完全能够满足输送机负载的工况需求。 本发明为电动机技术领域，提供了一种理想的输送机用双功率感应电动机，与 现有技术相比，由于定子绕组采用了每相分段引线法，具有了满足适用不同负载变化所 需的两档可输出电压；由于定子绕组采用了独特的串连匝数减匝技术和可转换接线方 式，具有了可选择的高、低两个功率档，其中高功率档具有高启动转矩，用于重载起动 和运行，起动过程完毕，可视负载情况，保持高功率档运行或是转入低功率档运行。并
3且可根据煤矿输送机的负载工况变化，实现运行双功率档的自动切换，使电动机运行系 统与皮带输送机负载系统具有了很好的匹配性能。因此，本发明输送机用双功率感应电 动机，具有起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制简便，可靠性好，空载时电流能 显著下降，节能效果更好等特点。
现结合附图进一步说明本发明输送机用双功率感应电动机的结构特征。 图1本发明电机定子绕组A+Y接线的结构示意图； 图2本发明电机定子绕组Y+Y接线的结构示意图； 图3本发明实施例极数2p = 4，槽数Z = 48的定子绕组相位图； 图4标准60°相带绕组的三相绕组槽号，即Y+Y接法的低功率档定子绕组示意
图； 图5本发明实施例极数p = 2，槽数Z二48定子绕组A+Y接线的结构示意图； 图6本发明实施例极数p = 2，槽数Z = 48定子绕组Y+Y接线的结构示意图； 图7极数2p = 4，槽数Z = 48， y = 10三相绕组磁势谐波分析示意图。
具体实施例方式
如图l本发明电机定子绕组A+Y接线的结构示意图、图2本发明电机定子绕组 Y+Y接线的结构示意图，新型电机定子绕组每相分为三段分别以下标"A， Yl， Y2" 区分，每相有5个出线端，三相共有15个出线端，其中9个出线端用于改变绕组内部连 接，实现两种电压按需要引出；另外6个出线端则是为连接外部三相电源作不同功率等 级转换所引出的，分别以"UH、 VH、 WH"禾P "Ul、 V。 Wl"区分，表示高、低两个 功率等级。 对于A+Y接线法，若三相电源从出线端"UH、 VH、 WH"接入，这时三相绕组 为A接法，对应高功率档；若三相电源从出线端"Ul、 V。 Wl"接入，这时三相绕组 为A+Y接法，对应低功率档。 对于Y+Y接线法，若三相电源从出线端"UH、 VH、 WH"接入，这时三相绕组 为Y接法，对应高功率档；若三相电源从出线端"Ul、 V。 Wl"接入，这时三相绕组 为Y+Y接法，对应低功率档。 当电压等级确定后，采用两个接触器即可简便可靠地进行双功率两档切换。
所述的接线方式，采用了定子绕组串连匝数"减匝"是电机容量增大的设计 思想，也即按电机容量分配，由高到低对应两个功率档的电机绕组每相串连匝数逐渐 减少，低功率档对应最多匝数，高功率档对应最少匝数，这样使得各个功率档之间具备 最简单也最可靠的转换方式，也能够适应输送机负载变化时保持电机高效运行的工况要 求。绕组"减匝"技术通过在绕组设计中矢量分析法和计算机谐波分析法的应用，保证 了绕组对应的两个功率档既有各自的特点又具有良好的性能，完全能够满足输送机负载 的工况需求。
实施例一 实施例以输送机常用极数2p二4，槽数Z二48的三相绕组为例具体说明。如图
43、 4、 5、 6、 7所示，图3本实用新型实施例极数2p = 4，槽数Z = 48的定子绕组相位 图；图4标准60。相带绕组的三相绕组槽号，即Y+Y接法的低功率档定子绕组示意图；
在标准方案的基础上，根据输送机负载工况特点，选择每相去掉4个槽号，图4 标示为"AA、 BA、 CA"，对应高功率档的三相绕组槽号划分方案，三相绕组线圈可采 用Y接法或是A接法，以适应不同电压等级。上述去掉的4个槽号还需要在低功率档时 重新接入，接入方式可视A,、 BA、 CA三相绕组线圈采用的接法而定。若为Y接法一般 采用单路串联接入方式，即形成三相Y+Y接法，若为A接法在单电压的情况下一般也可 采用单路串联接入方式，但是在双电压的情况下则需采用双路并联再与A接法串连，而 形成三相A+Y接法。两路并联槽号的划分要注意这两路之间的感应电势平衡。
在低功率档也即标准60。相带绕组基础上去掉一部分线圈槽号，使电机负载能 力增大，从而得到高功率档。但是应该对所有可能的"减匝"绕组方案进行谐波分析， 根据谐波分析结果筛选得到所要求的最终绕组方案。 如图7极数2p = 4，槽数Z = 48， y = 10三相绕组磁势谐波分析示意图。列 出了其中高功率档绕组方案的分析到极数Z-p的磁动势谐波分析结果和对应低功率档的标 准60°相带绕组谐波分析结果。可以看出，当取线圈节距y二10时，每相去掉4个槽号 后的高功率档绕组方案，绕组系数为0.9440，与标准6(T相带绕组系数0.9250相比还要 高，而且磁势反转分量为O，说明这时三相绕组对称，并保持了较高的导体利用率。
其次，考虑到高功率档多用于完成输送机的起动过程，因此，还必须限制与4 极基波同转向的正转高次谐波幅值。分析表明，高功率档绕组在极数52时较大的高次正 转谐波的相对幅值仅为2.4449%，不超过4%。因此，根据这样的谐波分析结果，以及 根据绕组性能一般准则判断，可知采用适当"减匝"技术的每相绕组在丢掉了一些线圈 后，高功率档对应绕组仍然保持了与标准60。相带绕组相近的良好性能，可以满足应用 要求。 如图5本发明实施例极数p = 2，槽数Z = 48定子绕组A+Y接线的结构示意 图；图6本发明实施例极数p二2，槽数Z二48定子绕组Y+Y接线的结构示意图；可以 看出，低功率档每相有16个线圈，高功率档每相有12个线圈，低功率档与高功率档线圈 数比值为16/12 = 1.33，而且还可以根据设计要求调整，显然，这样的匝数比值与Y/A转 换匝数比值VI相比，更能适合大多数情况下电机负载的工况。 由此分析可知，本发明定子单绕组结构，所采用新的A+Y/Y+Y接线方式可适 应两种电压，其中A+Y接线方式或是Y+Y接线方式保证了两功率档只需有6个出线端， 采用两个三相接触器就可以进行切换，控制极为简便可靠，而建立在交流电机线组理论 基础上的减匝技术，通过在绕组设计中矢量分析法和计算机谐波分析法的应用，保证了 线圈对应两个功率档既有着各自的特点又具有良好的性能，完全能满足输送机负载工况 的需求。与现有技术相比，具有起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制简便，可靠 性好，空载时电流能显著下降，节能效果更好等特点。其独特的优势也因此在大多数电 机系统节能领域会有良好的应用前景，为我国在这一技术领域的技术进步起到了一定的 推动作用。
权利要求
一种输送机用双功率感应电动机，具有转子、定子绕组，其特征是定子绕组采用每相分段引线，改变内部连接实现两档电压；可转换的Δ+Y/Y+Y接线和减匝技术，具有高、低两个功率档，每相串联线圈匝数逐渐减少，低功率档对应最多匝数，高功率档对应最少匝数；所述的两个功率档转换采用两个接触器实现；
2. 根据权利要求1一种输送机用双功率感应电动机，其特征是电机定子绕组每相 分为三段，分别以下标"A， Yl， Y2"区分，每相有5个出线端，三相共有15个出线 端，其中9个出线端用于改变绕组内部连接，实现两档电压引出；
3. 根据权利要求2—种输送机用双功率感应电动机，其特征是其中6个出线端是 为连接外部三相电源作两档功率转换引出的；对于A+Y接线法，若三相电源从出线端UH、 VH、 WH"接入，这时三相绕组为A接法，对应高功率档；若三相电源从出线 "Ul、 V。
Wl"接入，这时三相绕组为A+Y接法，对应低功率档；对于Y+Y接线 ，若三相电源从出线端"UH、 VH、 WH"接入，这时三相绕组为Y接法，对应高功率 ;若三相电源从出线端"Ul、 Vl、 Wl"接入，这时三相绕组为Y+Y接法，对应低功 档。"端法档率
全文摘要
本发明提供了一种输送机用双功率感应电动机，包括转子、定子绕组，其特点是定子绕组采用每相分段引线，改变内部连接适用两档电压；独特的Δ+Y/Y+Y可转换接线和减匝技术，具有高、低两个功率档，每相串联线圈匝数逐渐减少，低功率档对应最多匝数，高功率档对应最少匝数，其中高功率档具有高启动转矩，用于重载起动和运行，起动过程完毕可视负载工况保持高功率运行或是转入低功率运行。并且可根据煤矿输送机的负载变化，用两个接触器实现运行双功率档的自动切换。因此，本发明输送机用双功率感应电动机具有起动转矩大，运行效率和功率因数高，控制简便，可靠性好，空载电流显著下降，节能效果更好等特点。
文档编号H02K3/28GK101692593SQ20091017082
公开日2010年4月7日 申请日期2009年9月1日 优先权日2009年9月1日
发明者易以睦, 王雪帆 申请人:南阳防爆集团新普电机有限公司;华中科技大学