专利名称：一种交流变极三速三相感应电机的制作方法
技术领域：
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种交流变极三速三相感应电机。
背景技术：
变极调速是交流电机常用的调速方法之一。这种调速方法只需要改变电机绕组线 圈的连接顺序和接线方式就可以改变电机绕组极对数，从而使电机具有两种以上的速度， 与变频等其它调速方法相比，具有效率高且简便可靠的突出特点。常用的变极方法有反向法和换相法两种，其中反向变极法是将每相绕组的线圈重 新组合后划分为两段，具有接线简单，出线头少，换接方便，变极匝比变换灵活的特点，适合 于普通倍极比变极绕组。应用反向变极法可使一套三相绕组具有可通过开关换接的两种不同的极数。不 过，若要求有三种极数，通常还是需要有两套三相绕组。这是因为，为使变极换接时的接线 尽可能简单，一般要求三相变极绕组的一种速度对应3根出线，这样两种速度就对应6根出 线，而单绕组虽然也可以实现三种极数，但是绕组的出线头就会比较多，超过所希望的9根 出线。为做到三速变极电机绕组保持9根出线头，同时变极换接简便，目前仍多采用两套三 相绕组的变极方案。三速变极电机在起重吊装机械设备中应用广泛，这种三速变极电机的极比通常取 为4/8/32，其中4极高速用于轻载，8极中速重载，32极低速则用于重物下放落位。作为一 般的变极方案配置，需采用两套独立的三相绕组，其中4/8极为一套绕组，32极则单独使用
一套绕组。采用两套独立的三相绕组，也即双绕组三速变极方案的好处是出线头少，变极换 接简便，但这时的电机无论在哪一种速度下工作，其中总会有一套绕组闲置，造成电机绕组 总体利用率低，温升高，效率低下。
发明内容
本发明目的是为了克服上述现在三相感应电机的三速变极绕组接线方式存在的 问题及缺陷，而提供一种新的交流三速变极三相感应电机，其定子绕组采用两套具有不同 变极比的反向法变极绕组合成使用，也就是这两套变极绕组在其中一种极数下并联使用的 方法，与现有互不关联的双绕组多速电机变极方案相比具有更好的技术性能，绕组导体利 用率高，温升低，损耗减小，出线头根数则保持和原来相同不变，变极控制简便。本发明的技术方案为一般而言，双绕组三速变极方案通常要求为恒转矩变极，其中高速极对数P1和中 速极对数P2共用一套绕组，采用反向法变极，低速极对数P3单独使用另外一套绕组，而对于 恒转矩变极绕组，从绕组设计中的实际有效用铜量来看，这三种极对数中，低速极对数P3和 中速极对数P2较高，高速极对数P1较低，因此可以考虑将低速极对数P3原来单独使用另外 一套绕组也按反向法变极原理设计成低速极对数P3和中速极对数P2共用，从而形成高速极对数和中速极对数共用一套绕组，低速极对数和中速极对数共用另外一套绕组的新的双绕 组三速变极方案。由于新方案两套绕组中均含有中速极对数P2,为尽可能减少出线根数，这 两套绕组在中速极对数P2下可以考虑并联工作方式，但要注意的是，必须保证并联各支路 感应电动势相位相同，幅值相等，以避免可能产生的环流。上述两套三相绕组具体接线可以有多种方式。例如，采用反向法原理变极，将一套 三相绕组设计成高速极对数P1和中速极对数P2共用，接法为2Y/ Δ，另一套三相绕组则设 计成为低速极对数P3和中速极对数P2共用，同样采用反向法原理变极，接法也为2Υ/ Δ，两 套绕组均含中速极对数P2，接法皆为Δ，因此可以将之并联，如图1所示。其三种极数的变 换方式接线如图2所示，可以看出，这时两套绕组的引出线头为9根，对应高速极对数P1，接 法为2Υ;对应中速极对数ρ2，接法为△；对应低速极对数P3，接法也为2Υ。一般而言，双绕组三速变极方案通常要求为恒转矩变极，其中高速极对数P1和中 速极对数P2共用一套绕组，采用反向法变极，低速极对数P3单独使用另外一套绕组，而对于 恒转矩变极绕组，从绕组设计中的实际有效用铜量来看，这三种极数中，低速极对数P3和中 速极对数P2较高，高速极对数P1较低，因此可以考虑将低速极对数P3原来单独使用另外一 套绕组也按反向法变极原理设计成低速极对数P3和中速极对数P2共用，从而形成高速极和 中速极共用一套绕组，低速极和中速极共用另外一套绕组的新的双绕组三速变极方案。由 于新方案两套绕组中均含有中速极对数P2，为尽可能减少出线根数，这两套绕组在中速极 对数P2下可以考虑并联工作方式，但要注意的是，必须保证并联各支路感应电动势相位相 同，幅值相等，以避免可能产生的环流。新方案两套三相绕组具体接线可以有多种方式。例如，采用反向法原理变极，将一 套三相绕组设计成高速极对数P1和中速极对数P2共用，接法为2Υ/ Δ，另一套三相绕组则 设计成为低速极对数P3和中速极对数P2共用，同样采用反向法原理变极，接法也为2Υ/ Δ， 两套绕组均含中速极P2，接法皆为Δ，因此可以将之并联，如图1所示。其三种极数的变换 方式接线如图2a、图2b、图2c所示，可以看出，这时两套绕组的引出线头为9根，对应高速 极对数P1,接法为2Y;对应中速极对数p2，接法为△；对应低速极对数P3，接法也为2Y。对于实际运用中的三速电机，往往要求中速极对数P2和低速极对数P3设计为远极 比，例如8/24极或是8/32极等，在这种情况下，为保证两种极数下有着合适的气隙磁密比， 可以考虑在低速极对数P3对应2Y接法的基础上，另串联一套低速极对数P3三相绕组，成为 2Y+Y接法，如图3所示。图3中所示的2Y+Y接法也可以单独用于双速绕组，以在远极比的情况下通过调 整串联Y部分的匝数，使得电机气隙有着合适的磁密比，这时对应高速极对数P1S三角形 (Δ)接法，对应低速极对数P3为两路星形并联接法加一路星形串联(2Y+Y)接法，引出线端 为6个，如图4a、图4b、图4c所示。本发明的绕组导体利用率高，温升低，损耗减小，出线头根数则保持和原来相同不 变，变极控制简便。
图1为两套三相2Υ/Δ接法变极绕组在Δ接法下组合并联接线法示意图。图2a、图2b、图2c为三相三速变极绕组出线端连接法示意图。
图3为两套三相Ti/ Δ接法变极绕组和一套单速三相绕组组合接线法示意图。图4a、图4b、图4c为一套三相2Y/ Δ接法变极绕组和一套单速三相绕组组合接线 法示意图。图5为定子槽数Z = 96，变极比为4/8/32的三相绕组接线法示意图。图6为定子槽数Z = 36，变极比为2/8的三相绕组接线法示意图。
具体实施例方式下面结合附图和实例对本发明进行详细的说明如图1-4所示，本发明在其定子放置两套三相绕组，一套三相定子绕组具有高速 极对数P1和中速极对数ρ2，其中对于高速极对数P1S两路星形并联(2Υ)接法，对于中速极 对数&为三角形(△)接法，有六个引出线端；另一套三相定子绕组具有中速极对数P2和低 速极对数P3,其中对于中速极对数P2为三角形(△)接法，对于低速极对数P3为两路星形并 联(2Υ)接法，也有六个引出线端；这两套三相定子绕组对于中速极对数P2均为三角形(Δ) 接法，并将之并联连接，如图1所示，其三种极数的变换方式接线如图2a、图2b、图2c所示， 可以看出，最后形成的整个三相定子绕组的引出线端共有9个，其中对于高速极对数P1为 两路星形并联(2Y)接法，对于中速极对数P2为两路三角形(2Δ)并联接法，对于低速极对 数P3S两路星形并联(2Y)接法，引出线端共有9个。对于实际运用中的三速电机，往往要求中速极对数&和低速极对数P3设计为远极 比，例如8/24极或是8/32极等，在这种情况下，为保证两种极对数下有着合适的气隙磁密 比，可以考虑在低速极对数P3对应2Y接法的基础上，另串联一套低速极对数P3三相绕组， 成为2Y+Y接法，如图3所示。图3中所示的2Y+Y接法也可以单独用于双速绕组，以在远极 比的情况下通过调整串联Y部分的匝数，使得电机气隙有着合适的磁密比，这时对应高速 极对数P1S △接法，对应低速极对数P3*2Y+Y接法，如图4a、图4b、图4c所示。实例1有一台变极比为4/8/32的三速电机，定子槽数Z = 96，其中放置两套三相绕组， 一套为4/8极，采用2Υ/Δ接法，60° /120°相带的反向法变极绕组，另一套为8/32极反 向法变极绕组，为使电机气隙有着合适的磁密比，采用了 Δ /2Υ+Υ接法，也即对8极而言，为 Δ接法，60°相带，对32极则为2Υ+Υ接法。这两套绕组对8极而言，均为Δ接法，分别选取合适的线圈节距及线圈匝数，使得 支路感应电动势相位以及幅值大小相同，因而可采用并联连接，具体接线方式如图5所示。图5点划线框中为4/8极反向法变极三相绕组的线圈，虚线框中为8/32极反向法 变极三相绕组的线圈，不难看出，这两套绕组对8极而言为两路三角形并联连接，也即若将 出线端D4、D5、D6, D7、D8、D9悬空，D1、D2、D3接入三相电源，绕组形成2 Δ接法，这时电机工作 状态为8极；同样也可看出，若将出线端D1、D2、D3短接，D4、D5、D6悬空，D7、D8、D9接入三相电 源，形成2Y接法，电机工作状态为4极；若将出线端D1、D2、D3短接，D7、D8、D9悬空，D4、D5、D6 接入三相电源，形成2Y+Y接法，电机工作状态为32极。实例2 有一台变极比为2/8的双速电机，定子槽数Z = 36，其中放置两套三相绕组，一套 为2/8极，采用2Y/Δ接法，60° /120°相带的反向法变极双速绕组，另一套为8极正规60°相带单速绕组，两套绕组分别选取合适的线圈节距与线圈匝数，使得这种远极比电机 在2极和8极下保持合适的气隙磁密比，如图6所示，这时对应2极，将出线端Dp D2、D3接 入三相电源，队、05、06悬空，为Δ接法；对应8极，将出线端d1、D2、D3短接，D4、D5、D6接入三 相电源，为2Y+Y接法。
权利要求
一种交流变极三速三相感应电机，其特征在于在其定子放置两套三相绕组，一套三相定子绕组具有高速极对数p1和中速极对数p2，其中对于高速极对数p1为两路星形并联(2Y)接法，对于中速极对数p2为三角形(Δ)接法，有六个引出线端；另一套三相定子绕组具有中速极对数p2和低速极对数p3，其中对于中速极对数p2为三角形(Δ)接法，对于低速极对数p3为两路星形并联(2Y)接法，也有六个引出线端；这两套三相定子绕组对于中速极对数p2均为三角形(Δ)接法，并将之并联连接，最后形成的整个三相定子绕组的引出线端共有9个。
2.根据权利要求1所述的交流变极三速三相感应电机，其特征在于在电动机定子中 另外布置一套低速极对数P3的三相绕组，并将之与上述极对数P3两路星形并联接法的三相 绕组串联连接，形成对于极对数P3的两路星形并联接法加一路星形串联(2Y+Y)接法。
3.根据权利要求2所述的交流变极三速三相感应电机，其特征在于在电动机定子中 去掉一套具有高速极对数P1和中速极对数P2两种不同的极对数的三相绕组，这时整个定子 绕组变成为双速变极绕组，其中对于中速极对数P2为三角形(△)接法，对于低速极对数P3 的两路星形并联接法加一路星形串联(2Y+Y)接法，引出线端为6个。
全文摘要
本发明涉及一种交流变极三速三相感应电机，在其定子放置两套三相绕组，一套三相定子绕组具有高速极对数p1和中速极对数p2，其中对于高速极对数p1为两路星形并联(2Y)接法，对于中速极对数p2为三角形(Δ)接法，有六个引出线端；另一套三相定子绕组具有中速极对数p2和低速极对数p3，其中对于中速极对数p2为三角形(Δ)接法，对于低速极对数p3为两路星形并联(2Y)接法，也有六个引出线端；这两套三相定子绕组对于中速极对数p2均为三角形(Δ)接法，并将之并联连接，最后形成的整个三相定子绕组的引出线端共有9个。本发明的绕组导体利用率高，温升低，损耗减小，变极控制简便。
文档编号H02K17/14GK101986531SQ201010541850
公开日2011年3月16日 申请日期2010年11月12日 优先权日2010年11月12日
发明者王雪帆, 赵文成 申请人:武汉金路达电机有限公司