专利名称：三相双定子变速电动机的制作方法
技术领域：
本专利属于电机制造技术领域。并经样机验证可满足各种负载的变速或起重变速运行的技术要求。
目前国内电机调速方式已有两大类1，电机自身无变化，即选用标准系列的异步电动机。但需要配备变频调速或串级调速或电磁离合器调速控制系统装置来控制交电动机实现无级变速。这套附加装备造价昂贵，投资较大，维护困难。对于常用的风机或水泵及一般机械设备要求调速精度不高的情况下使用就不经济，因此尚不能普及。
2，采取电动机自身条件实现变速，不需要附加装备，是近几年新推出的所谓双定子可移铁心绕组(径向位移或轴向位移)调速电机。结构简单，造价低，维护容易。但是，只能用于软特性的风机负载或水泵调速运行。由于低速时转矩下降过多，不足以满足轻载和重载的调速要求，所以使用范围受到限制。
本专利的目的就在于同把现有的双定子变速电动机进一步提高功能，实现轻载与重载的恒转矩、恒功率有级和无级变速，而且具有起动电流小，转矩高，适应频繁起动，快速变档的特性。
本专利内容本实用新型特征在电动机壳内设有两个定子(静定子和动定子)及绕组中间连接旋转电阻的转子。壳体外设有转速调整器。其中动定子受转速调整器控制，可使动定子铁心沿圆周方向发生位移，因而能调节转子有功电流，控制转矩，可任意变速。
外转子式电动机的外壳可旋转，转轴被固定不动。
内转子式即传统型式。转子轴可转动，机座固定不动。
转子结构型式分为鼠笼型和绕线型。绕线型转子无电刷、无集电环装置。
转速调整器结构型式分为离合器式和蜗轮蜗杆偶合式。
离合器式设有凹轮(槽)与凸轮(块)，借助螺栓与螺母旋合紧固。预先可通过选择在最佳转速档位上。可用交流接触器来控制和改变定子相序与接线法，即能获得四档不同速度的快速变档有级变速。
蜗轮蜗杆偶合式设有蜗轮和蜗杆，通过旋动蜗杆可微调，获得最佳无级变速，并具有止锁功能。如需远距离控速时，可通过控制蜗杆的伺服电动机来实现遥控调速。
根据一般机械设备变速匹配的技术要求(转矩变量、工作制和使用环境)，本专利设计了五种典型结构变速电动机，详见如下图示和说明
图1，封闭型外壳散热鼠笼外转子变速电动机；图2，开启型轴向散热鼠笼外转子变速电动机；图3，开启型径向散热绕线外转子变速电动机；图4，防护型轴向散热鼠笼内转子变速电动机；图5，防护型轴向散热绕线转子变速电动机；图1电动机两轴伸被支撑在设备壳体的支座上。支座3为固紧式，支座11为滑动式。引线通过轴心孔穿到定子绕组端部。静定子6被固定在轴2上，动定子9被固定在空心轴10上。通过旋动转速调整器的凹轮12可使动定子转动一个位移角度，并借助螺母的轴向旋合压力使凸轮13与凹轮12相触的摩擦阻力而止锁定位。转子7为一个共用的鼠笼铸铝外转子。在其铁心中间段采用按规定比例的钢板和石棉板冲制的冲板代替转子冲片。机座8为一个圆筒形的铸铁机壳，外圆中央设有法兰盘。机座8与端盖5借用铁心两端台阶作为外止口相配合。两轴承室内采用滚动轴承4，并设有波形弹簧片。
图2同图1比较，仅区别于两端盖5，及双定子铁心均带有通风孔和轴向通风。在转子铁心中间段等电位的导条间焊接有高电阻材料的连接线。鼠笼转子采用铸铝工艺或铝排穿线焊接工艺。
图3同图2比较，区别于采取径向通风，转子为绕线型绕组。两绕组各按Y形接线。把两绕组的引出线按相序对应并联后接入三相旋转电阻器。为降低绕组温升可将旋转电阻器引到外转子机壳外安装。转速调整器采取蜗轮15与蜗杆14偶合微调变速。蜗轮15被固定在空心轴11上，蜗杆的两端轴承被固定在调整器的外壳13上。调整器外壳13与轴2固紧。
图4电机壳体为传统型卧式，采用抽风离心式风扇12。从后端盖5进风，前端盖排出。前后端盖通用。动定子8被固定在环套10上。环套10受转速调整器控制。本结构为离合器式转速调整器。凸块11与机座6上的凹槽相接触，借助螺栓与螺母的旋合压力所固紧。转子为鼠笼铸铝或铝排穿线结构，同图2。
图5同图4比较区别于转子为绕线式及动定子9位移控制方式。这里采用了蜗轮蜗杆偶合式转速调整器。动定子9被固定在环套12上。环套12与蜗轮座13用螺钉紧固。环套12外圆上设有两排沿机座圆周的滚珠。当调整蜗杆14，传动蜗轮16时即可拖动环套12沿机座内膛滑动实现动定子铁心位移。
技术效果本专利双定子变速电动机具有两种转矩(M)转速(n)工作特性软特性变速和硬特性变速。
图6-a软特性变速。图示不同位移角β对应的M＝f(n)曲线族与风机Mf＝f(n)曲线I和轻载M0＝f(n)曲线II相交，得到交点m0、m1、m2……m10。由此可知转矩随转速下降为衰减变化，属于鼠笼型转子变速特性。适应于驱动风机，水泵、离心机等匹配要求。
图6-b硬特性变速。图示转矩随转速下降变化是回升的。属于绕线型转子变速特性，适应于驱动惯量矩大、冲击性负载、起动频繁、转矩高的机械配套。
性能指标表1列出鼠笼型和绕线型转子变速电动机的典型设计参数及其主要性能指标。工作制S1，极数6，B级绝缘。
本专利产品主要用途1，民用a，商场、剧院、医院、车站、车间门户用热风幕所需双向进风离心式通风机的三相外转子变速电动机；b，室内空调机用三相变速电动机；c，水暖热流泵用三相变速电动机；2，轻工、纺织、化工、水泥、制药、造纸、电缆、橡胶、机械行业用a，粮食、茶叶、药材干燥机的变速输送带；
设计参数及性能指标(表1)<
>
b，水泥制品的变速甩捍机、变速甩管机；c，离心变速浇铸机；d，变速物料分离机；e，变速脱水机；f，变速电动滚筒；g，纺织车间空调用变速轴流式通风机；h，平衡吊用高转矩变速电动机；i，锅炉变速输煤机；j，化工搅拌机、制糖机、纺纱机用低速起动高速运行的高转矩变速电动机；k，电缆、线材、织布、造纸用卷绕机；1，机床专用高转矩变速电动机；3，运输、冶金、建筑业a，起重机、升降机专用变速电动机；b，低电流、高转矩、频繁起动的拔丝机专用电动机；c，起重冶金用变速电动机；d，塔吊专用变速电动机；4，煤矿业a，隔爆型绕线转子无刷矿用变速电动机；经济效益和社会效益1，本专利产品结构比较简单，尤其绕线型转子变速电机不用电刷和集电环装置，不需要附加的控制装备和变频变压电源，而是全靠电动机自身条件实现变速。因此造价低、投资少、收效快。购置本专利产品比可控硅控制调速系统装备售价低8倍。比同功率标准电动机仅贵1.5-2倍。如购15KW4极双定子变速电动机一台售价为2740元，而购置可控硅控制的变频调速装备需投资22000元节省19260元，而且故障少，容易掌握、维护简便、安全可靠。
2，对于连续工作制的风机或水泵改用变风量和水量的工况场合，配用本专利变速电机均有明显的节电效果。如纺织厂的空调系统中装设的轴流式通风机。由原来恒速运行改为变速工作，在保证车间室温和相对湿度的条件下，每年可节约电能占总耗电量的30％。以20号轴流风机匹配30KW变速电动机为例每年可节约有功电量6.48万度，节省电费9792元。增设变速电动机30KW需投资5000元，仅用半年时间即可将投资全部回收。
3，有些制品机械必须随工艺要求改变其转速才能保证产品质量，例如纺纱机、制糖机、拔丝机、离心甩杆机等工艺要求须在低速起动、运转、然后转入高速运行，才能减少或杜绝次废品。减少废品损失也是增收效益。
4，本专利变速电动机用于驱动惯量矩大、起动频次高的负载(起重机、轧钢机等冶金设备)，不用辅助电气设备(起动电阻器、起动控制器和涡流制动器)。一机多能，成本低、故障少，将是未来的起重治金用三相异步电动机的更新换代新产品。
实施方式本专利实用新型实施方式实行技术转让，签订许可实施合同、全程技术服务。
权利要求1.一种三相双定子变速电动机，在机壳中由定子、转子、端盖和轴承等构成，其特征是静定子绕组与动定子绕组电连接，动定子铁心与转速调整器机械结合；转子绕组中间的电位点与旋转电阻器电连接。
2.根据权利要求1所述的变速电动机，其特征是外转子式的实心轴与静定子铁心和轴承座机械连接，空心轴与动定子铁心和转速调整器机械连接，空心轴内孔与实心轴间隙配合；内转子式的机座与静定子铁心机械连接，环套与动定子铁心和转速调整器机械连接，机座内膛与环套外圆间隙配合。
3.根据权利要求1所述的变速电动机，其特征是离合器式转速调整器设有凹轮或凹槽与凸轮或凸块相接触，借助螺栓与螺母的旋合力紧固定位在所需档位上；蜗轮蜗杆式转速调整器设有圆盘形蜗轮与圆柱形蜗杆相偶合。
4.根据权利要求1所述的变速电动机，其特征是绕线型转子两绕组中间的引出线按相序对应并联后连接于旋转电阻器；鼠笼型转子的两绕组中间沿横向等电位点的导条与高电阻材料的电阻器电连接。
专利摘要本实用新型属于电机制造技术领域。采用双定子,带有旋转电阻的转子和转速调整器,见附图。当电机工作时,调整动定子的位移角、即能实现有级或无级变速,而且起动电流小,转矩高、过载能力强。结构设计为:外转子式和内转子式,鼠笼型和绕线型。鼠笼型简单,价廉、适用于风机、水泵及一般机械变速。绕线型无电刷、无集电环、无火花、可靠性高。适宜冶金、煤矿起重、输送、卷扬机械、频繁起动、重载变速运行。
文档编号H02K16/00GK2288543SQ9320039
公开日1998年8月19日 申请日期1993年1月14日 优先权日1993年1月14日
发明者孙学政 申请人:孙学政