分组励磁控制的外定子式交流电的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种分组励磁控制的外定子式交流电机，解决了现有的重载小功率低速运行的外定子式交流电机存在的运转阶段有效励磁功率过剩的问题。包括电机外定子（1）是由环形硅钢片叠压而成的，在定子工字形极靴（4）的腰部设置有极靴定子绕组线圈（5），定子工字形极靴（4）和其上的极靴定子绕组线圈组成单元定子极靴，单元定子极靴是通过定子工字形极靴（4）的燕形尾部活动插接在定子极靴长槽（3）中的，六个单元定子极靴组成第一组定子励磁组，在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上设置有多组定子励磁组。通过可编程控制器（10）控制各定子励磁组的通断电。特别适合那些需要重载启动和较长时间低速重载运行的交流驱动电机。
【专利说明】分组励磁控制的外定子式交流电机
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种外定子式交流电动机，特别涉及一种适合重载启动的外定子式交流电机。
【背景技术】
[0002]现有外定子式交流电动机的定子铁芯大多是由若干片硅钢片冲片叠压后成型的，为了嵌入定子励磁线圈，在硅钢片上沿其磁轭向内冲出若干个指向定子冲片中心的齿片，也就是说定子铁芯是由定子轭部和定子齿部组成的，定子线圈则是缠绕在定子齿部上，这种结构的电动机，定子冲片的利用率较低，并且在嵌入定子线圈时，一般是通过手工嵌入或通过自动绕线机来完成的，由于相邻定子齿部之间的间隙比较小，造成嵌线作业空间小，绕线极不方便。为了方便嵌线，一般定子槽口设置得都比较大，导致了电动机的槽满率较低。另外，现有的外定子式交流电动机的定子绕组的匝数是固定好的，不能随意改变的，其起动转矩以及最大转矩是一定的，这就造成了根据负载来选取驱动电动机时，需要选择1.5-2倍额定负载的电动机来满足其启动要求，当电机启动后进入到正常运行阶段，电动机往往是处于轻载运行状态的，存在有效励磁功率过剩和交流电动机的功率因数较低的问题，特别是在输送带传输系统中所使用的重负载低速小功率交流电动机，上述问题尤其突出。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种分组励磁控制的外定子式交流电机，解决了现有的重载低速运行的外定子式交流电机存在的运转阶段有效励磁功率过剩和功率因数低的技术问题。
[0004]本发明是通过以下技术方案解决以上技术问题的:
一种分组励磁控制的外定子式交流电机，包括电机外定子和电机内转子，电机外定子是由环形硅钢片叠压而成的，在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上等间隔弧度地相互彼此平行地设置有六条纵断面为燕尾形状的定子极靴长槽，在定子工字形极靴的腰部设置有极靴定子绕组线圈，定子工字形极靴和其上的极靴定子绕组线圈组成单元定子极靴，单元定子极靴是通过定子工字形极靴的燕形尾部活动插接在定子极靴长槽中的，在电机外定子的同一纵断面上的六条定子极靴长槽中均插接有一个单元定子极靴，这六个单元定子极靴组成第一组定子励磁组，在第一组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后与可编程控制器电连接在一起；在第一组定子励磁组一侧的电机外定子的另一同一纵断面上的六条定子极靴长槽中也均插接有另一个单元定子极靴，这六个另一个单元定子极靴组成第二组定子励磁组，在第二组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后也与可编程控制器电连接在一起，在第一组定子励磁组中的单元定子极靴与第二组定子励磁组的另一个单元定子极靴之间设置有单元定子极靴间隔块。
[0005]在电机内转子的外侧面上沿转子硅钢片的外圆周等间隔弧度地相互彼此平行地设置有四个纵断面为燕尾形状的转子齿块长槽，在转子工字形齿块的腰部设置有齿块转子绕组线圈，转子工字形齿块和其上的齿块转子绕组线圈组成单元转子齿块，单元转子齿块是通过转子工字形齿块的燕形尾部活动插接在转子齿块长槽中的，在电机内转子的同一纵断面上的四条转子齿块长槽中均插接有一个单元转子齿块，这四个单元转子极靴组成第一组转子线圈组，第一组转子线圈组中的四个单元转子齿块上的齿块转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器电连接在一起；在第一组转子线圈组一侧的电机内转子的另一同一纵断面上的四个转子齿块长槽也均插接有另一个单元转子齿块，这四个另一个单元转子齿块组成第二组转子线圈组，第二组转子线圈组中的四个另一个单元转子齿块上的齿块转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器电连接在一起，在第一组转子线圈组中的单元转子齿块与第二组转子线圈组的另一个单元转子齿块之间设置有单元转子齿块间隔块。
[0006]在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上设置有3组定子励磁组，在电机内转子的外侧面上设置有3组转子线圈组，在电机内转子的外侧面上设置的转子线圈组是与在电机外定子的内侧面上设置的定子励磁组对应设置的。
[0007]本发明通过分组控制电机的定子励磁，实现了电机在启动和正常运转阶段的经济合理的有效励磁，提高了电机的功率因数，特别适合那些需要重载启动和较长时间低速重载运行的交流驱动电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的外定子与可编程控制器10之间的电连接结构示意图；
图3是本发明的单元定子极靴的结构示意图；
图4是本发明的外定子沿电机中心轴线剖开后的剖视图；
图5是本发明的内转子沿电机中心轴线剖开后的剖视图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图对本发明进行详细说明:
一种分组励磁控制的外定子式交流电机，包括电机外定子I和电机内转子2，电机外定子I是由环形硅钢片叠压而成的，在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上等间隔弧度地相互彼此平行地设置有六条纵断面为燕尾形状的定子极靴长槽3，在定子工字形极靴4的腰部设置有极靴定子绕组线圈5，定子工字形极靴4和其上的极靴定子绕组线圈5组成单元定子极靴，单元定子极靴是通过定子工字形极靴4的燕形尾部活动插接在定子极靴长槽3中的，在电机外定子I的同一纵断面上的六条定子极靴长槽中均插接有一个单元定子极靴，这六个单元定子极靴组成第一组定子励磁组，在第一组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后与可编程控制器10电连接在一起；在第一组定子励磁组一侧的电机外定子I的另一同一纵断面上的六条定子极靴长槽中也均插接有另一个单元定子极靴，这六个另一个单元定子极靴组成第二组定子励磁组，在第二组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后也与可编程控制器10电连接在一起，在第一组定子励磁组中的单元定子极靴与第二组定子励磁组的另一个单元定子极靴之间设置有单元定子极靴间隔块6。
[0010]在电机内转子2的外侧面上沿转子硅钢片的外圆周等间隔弧度地相互彼此平行地设置有四个纵断面为燕尾形状的转子齿块长槽7，在转子工字形齿块8的腰部设置有齿块转子绕组线圈，转子工字形齿块8和其上的齿块转子绕组线圈组成单元转子齿块，单元转子齿块是通过转子工字形齿块8的燕形尾部活动插接在转子齿块长槽7中的，在电机内转子2的同一纵断面上的四条转子齿块长槽中均插接有一个单元转子齿块，这四个单元转子齿块组成第一组转子线圈组，第一组转子线圈组中的四个单元转子齿块上的齿块转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器10电连接在一起；在第一组转子线圈组一侧的电机内转子2的另一同一纵断面上的四个转子齿块长槽7也均插接有另一个单元转子齿块，这四个另一个单元转子齿块组成第二组转子线圈组，第二组转子线圈组中的四个另一个单元转子齿块上的极靴转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器10电连接在一起，在第一组转子线圈组中的单元转子齿块与第二组转子线圈组的另一个单元转子齿块之间设置有单元转子齿块间隔块9。
[0011]在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上设置有3组定子励磁组，在电机内转子2的外侧面上设置有3组转子线圈组，在电机内转子2的外侧面上设置的转子线圈组是与在电机外定子的内侧面上设置的定子励磁组对应设置的。
[0012]本发明的第一组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈的绕线工序是:在绕线前，将单元定子极靴分类并标记为属于A相、B相、C相，在每个极靴上绕有集中绕组，使得与电动机中心轴垂直的同一垂面上的径向相对的两个绕组串联在一起构成一相，并与可编程控制器10电连接在一起。这样就实现了线圈分组，并随时可以改变各相定子绕组的匝数。
[0013]分组励磁控制的外定子式交流电动机利用磁通沿磁阻最小路径闭合的特性，当电流流过定子绕组时，定子绕组产生一矢量磁场，该磁场会带动转子旋转一角度，使得转子的一对磁场方向与定子的磁场方向一致。当定子的矢量磁场旋转一个角度，转子也随着该磁场转一个角度。并通过改变定子绕组的匝数即控制分组线圈的通电个数、通电电流的频率等方法来控制电动机的输出转速、转矩，从而达到直接驱动负载的目的。根据磁路的欧姆定律:F=Ni，式中，F为磁动势，N为线圈匝数，i为电流大小。从式中可得出，通过改变线圈的匝数N，可改变磁路的磁动势F，磁通量Φ也随之改变，进而产生相应的转矩。在分组励磁控制的外定子式交流电机中，由于在电动机外定子的内侧面上沿电动机中心线方向设置有多组分组控制的定子励磁组，根据不同的负载，由可编程控制器10发出指令来控制通电定子励磁组的组数。具体来说，当负载处于启动过程时，由于所需的启动转矩比较大，应使电动机定子绕组工作在最多匝数的情况，即所有的定子励磁组都通电以实现直接驱动负载，当可编程控制器10检测到负载处于稳定运行状态时，为了避免此时的电动机处于轻载状态，应使电动机定子绕组工作在较少匝数的情况，即通过减少定子励磁组数的通电数来实现节倉泛。
【权利要求】
1.一种分组励磁控制的外定子式交流电机，包括电机外定子(I)和电机内转子(2)，其特征在于，电机外定子(I)是由环形硅钢片叠压而成的，在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上等间隔弧度地相互彼此平行地设置有六条纵断面为燕尾形状的定子极靴长槽(3)，在定子工字形极靴(4)的腰部设置有极靴定子绕组线圈(5)，定子工字形极靴(4)和其上的极靴定子绕组线圈(5)组成单元定子极靴，单元定子极靴是通过定子工字形极靴(4 )的燕形尾部活动插接在定子极靴长槽(3 )中的，在电机外定子(I)的同一纵断面上的六条定子极靴长槽中均插接有一个单元定子极靴，这六个单元定子极靴组成第一组定子励磁组，在第一组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后与可编程控制器(10)电连接在一起；在第一组定子励磁组一侧的电机外定子(I)的另一同一纵断面上的六条定子极靴长槽中也均插接有另一个单元定子极靴，这六个另一个单元定子极靴组成第二组定子励磁组，在第二组定子励磁组中径向相对的两个单元定子极靴上的极靴定子绕组线圈经串联后也与可编程控制器(10)电连接在一起，在第一组定子励磁组中的单元定子极靴与第二组定子励磁组的另一个单元定子极靴之间设置有单元定子极靴间隔块(6)。
2.根据权利要求1所述的一种分组励磁控制的外定子式交流电机，其特征在于，在电机内转子(2)的外侧面上沿转子硅钢片的外圆周等间隔弧度地相互彼此平行地设置有四个纵断面为燕尾形状的转子齿块长槽(7)，在转子工字形齿块(8)的腰部设置有齿块转子绕组线圈，转子工字形齿块(8)和其上的齿块转子绕组线圈组成单元转子齿块，单元转子齿块是通过转子工字形齿块(8)的燕形尾部活动插接在转子齿块长槽(7)中的，在电机内转子(2)的同一纵断面上的四条转子极靴长槽中均插接有一个单元转子极靴，这四个单元转子齿块组成第一组转子线圈组，第一组转子线圈组中的四个单元转子齿块上的齿块转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器(10)电连接在一起；在第一组转子线圈组一侧的电机内转子(2)的另一同一纵断面上的四个转子齿块长槽(7)也均插接有另一个单元转子齿块，这四个另一个单元转子齿块组成第二组转子线圈组，第二组转子线圈组中的四个另一个单元转子齿块上的齿块转子绕组线圈依次串联后与可编程控制器(10)电连接在一起，在第一组转子线圈组中的单元转子齿块与第二组转子线圈组的另一个单元转子齿块之间设置有单元转子齿块间隔块(9)。
3.根据权利要求2所述的一种分组励磁控制的外定子式交流电机，其特征在于，在环形硅钢片叠压后组成的电机外定子的内侧面上设置有3组定子励磁组，在电机内转子(2)的外侧面上设置有3组转子线圈组，在电机内转子(2)的外侧面上设置的转子线圈组是与在电机外定子的内侧面上设置的定子励磁组对应设置的。
【文档编号】H02K1/22GK104242491SQ201410456036
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】袁媛, 孟文俊, 孙晓霞, 李勇超 申请人:太原科技大学