專利名稱：一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)。它是一種變極起動無滑環(huán)電刷繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)。
背景技術(shù)：
按電機(jī)學(xué)原理，感應(yīng)電動機(jī)轉(zhuǎn)子電阻的大小對其起動和運(yùn)行性能有著決定性的影響。轉(zhuǎn)子電阻小，則損耗小，正常運(yùn)行時效率高，但這時起動性能不好，直接起動電流大(額定電流的5～7倍)，而起動轉(zhuǎn)矩卻并不大。反之，轉(zhuǎn)子電阻大，起動性能好，可以既降低起動電流又能提高起動轉(zhuǎn)矩，但這時卻會導(dǎo)致正常運(yùn)行時的效率低下，兩者無法兼顧。
解決上述問題的通常做法是采用帶有滑環(huán)電刷的繞線型感應(yīng)電動機(jī)，其特點(diǎn)是起動時轉(zhuǎn)子回路中串入適當(dāng)?shù)钠饎与娮?，既降低起動電流又提高起動轉(zhuǎn)矩，起動過程完畢，切除起動電阻，又能保證正常運(yùn)行時的高效率，做到兩者兼顧。
但是，普通的繞線型感應(yīng)電動機(jī)由于轉(zhuǎn)子電路中存在著容易出故障的滑動觸點(diǎn)，且必須串入起動電阻才能順利起動，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性低，維護(hù)困難，并會使實(shí)際運(yùn)行時的效率降低。
發(fā)明目的本發(fā)明目的是提出一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，該電動機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，且易于維護(hù)，并且可以提高實(shí)際運(yùn)行時的效率。
本發(fā)明提供的一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于，定子上布置有兩種極數(shù)的三相交流變極繞組，其中一種極數(shù)q用來起動，另一種極數(shù)p用作正常運(yùn)行，p≠q，兩種極數(shù)工作狀態(tài)采用開關(guān)裝置來進(jìn)行切換；轉(zhuǎn)子上也布置有兩種極數(shù)的多相對稱繞組，并且，對起動極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較高電阻，對正常運(yùn)行極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較低電阻。
上述轉(zhuǎn)子各相繞組構(gòu)成的基本單元為復(fù)合線圈，復(fù)合線圈由布置在同一轉(zhuǎn)子槽中的兩個匝數(shù)不同的子線圈并聯(lián)聯(lián)結(jié)而成。
所述復(fù)合線圈的結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子槽中共布置有N2根導(dǎo)體，分作N21與N22兩個部分，N21與N22/2相串聯(lián)，形成一個匝數(shù)為N21+N22/2的多匝子線圈，剩下的導(dǎo)體則形成一個匝數(shù)為N22/2的少匝子線圈，這兩個匝數(shù)不同的子線圈并聯(lián)聯(lián)結(jié)。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)子電路中無需串入任何附加起動電阻，但卻與帶滑環(huán)電刷的普通繞線型感應(yīng)電動機(jī)一樣既有低起動電流又有高起動轉(zhuǎn)矩，完全能夠滿載起動，而且有著更高的可靠性和運(yùn)行效率。本發(fā)明起動和運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是通過定子繞組的變極切換進(jìn)行，所以轉(zhuǎn)子上無需安裝滑環(huán)，既簡化了轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)，也消除了因此帶來的故障隱患，提高了運(yùn)行效率。


圖1為本發(fā)明轉(zhuǎn)子復(fù)合線圈構(gòu)成原理示意圖，圖中表示電流流進(jìn)，⊙表示電流流出，--------表示槽漏磁力線路徑；(a)為導(dǎo)體槽中布置方式，(b)為復(fù)合線圈；圖2為本發(fā)明三相轉(zhuǎn)子復(fù)合線圈繞組連接示意圖；圖3為本發(fā)明轉(zhuǎn)子96槽復(fù)合線圈繞組接線示意，注 表示多匝子線圈，—表示少匝子線圈。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明定子上放置一套具有兩種極數(shù)的三相變極繞組，其中一種極數(shù)q用于起動，另一種極數(shù)p則用于正常運(yùn)行(P≠q)，并且采用開關(guān)裝置切換不同的極數(shù)來進(jìn)行起動和正常運(yùn)行兩種工作狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)子上也布置有兩種極數(shù)的多相對稱繞組，對應(yīng)于起動時的極數(shù)q，轉(zhuǎn)子自動呈現(xiàn)高電阻，這時既可降低起動電流又可提高起動轉(zhuǎn)矩；對應(yīng)于正常運(yùn)行時的極數(shù)p，轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)低電阻，這時將有著高的運(yùn)行效率。
如上所述，本發(fā)明定子上可以為普通具有兩種極數(shù)的三相變極繞組，而對于這兩種極數(shù)，本發(fā)明轉(zhuǎn)子必須分別呈現(xiàn)不同的電阻值，實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的關(guān)鍵是采用如下所述特殊設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子繞組。
本發(fā)明在起動時轉(zhuǎn)子對定子而言呈現(xiàn)較高電阻，但同時也要求轉(zhuǎn)子漏抗不隨之增大，于是對應(yīng)極數(shù)q，利用了削弱轉(zhuǎn)子電抗的“無感”概念，而對應(yīng)正常運(yùn)行極p，卻正好相反，要求對定子而言轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)較低電阻。
下面列舉一個實(shí)例，使轉(zhuǎn)子同時滿足定子的上述兩個要求，本發(fā)明將構(gòu)成下述繞組的基本單元稱之為“復(fù)合線圈”，具體說明如下。
參見圖1。圖1a所示的轉(zhuǎn)子槽中共布置有N2根導(dǎo)體，分作N21與N22兩個部分。其中N22內(nèi)部通以相反電流的導(dǎo)體成對出現(xiàn)，所產(chǎn)生的槽磁勢相互抵消，也即使轉(zhuǎn)子總漏抗受到削弱，這部分導(dǎo)體稱作“無感導(dǎo)體”，其在轉(zhuǎn)子電路中將只起到純電阻的作用。這N2根導(dǎo)體構(gòu)成線圈時的具體連接為，N21與N22/2相串聯(lián)，形成一個匝數(shù)為N21+N22/2的多匝子線圈，剩下的導(dǎo)體則形成一個匝數(shù)為N22/2的少匝子線圈，這兩個匝數(shù)不同的子線圈并聯(lián)聯(lián)結(jié)，就構(gòu)成一個“復(fù)合線圈”，如圖1b所示。
從圖1b可以看出，這種由兩個匝數(shù)不同的子線圈構(gòu)成的“復(fù)合線圈”，當(dāng)其a、b兩端不連接時，內(nèi)部也能自成閉路。因線圈感應(yīng)電勢與匝數(shù)成正比，兩個匝數(shù)不同的子線圈在氣隙磁場中的感應(yīng)電勢分別為E21+E22/2和E22/2，按圖1b所示參考方向，沿內(nèi)部閉合回路，線匝N22所含兩組導(dǎo)體產(chǎn)生的電勢相互抵消，而線匝N21所產(chǎn)生的電勢不能抵消，因而在回路中引起電流Ic。該電流對這兩個同槽布置的子線圈來說，流過方向正好相反，于是，由線匝N22所產(chǎn)生的磁勢也相互抵消，整個復(fù)合線圈只有線匝N21能產(chǎn)生有效磁勢。這時如令Kp＝N2/N21，并設(shè)轉(zhuǎn)子槽導(dǎo)體數(shù)為N2時的常規(guī)接法繞線電機(jī)折算至定子邊的轉(zhuǎn)子電阻為r2′＝r0，則采用無感繞組或復(fù)合線圈時折算至定子邊的轉(zhuǎn)子電阻為將增大為r2′=Kρ2r0.]]>值得注意的是，上述轉(zhuǎn)子電阻的折算值增大的同時，由于“無感”的作用，轉(zhuǎn)子漏抗并不會增大，可以證明，這時也等效于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電阻率從ρ增大到了Kρ2ρ，這也表明，過去為達(dá)到提高轉(zhuǎn)子電阻目的而不得不采用的各種高電阻率導(dǎo)電材料，若采用上述“無感”原理，就可以只用一種導(dǎo)電材料，而調(diào)整其對應(yīng)Kρ值來同樣達(dá)到。
本發(fā)明實(shí)際應(yīng)用的轉(zhuǎn)子多相繞組利用上述復(fù)合線圈構(gòu)成。下面以三相繞組為例，說明其連接原理。
如圖2所示的三相轉(zhuǎn)子繞組，是對正常運(yùn)行極p而言，且為標(biāo)準(zhǔn)60°相帶繞組，而對于起動極q，則為多相繞組，兩種極數(shù)電流的流通路徑也各不相同，圖2中標(biāo)出了分別對應(yīng)起動和正常運(yùn)行這兩種情況下不同極數(shù)磁場感應(yīng)電流的流通路徑。對于正常運(yùn)行極p，轉(zhuǎn)子繞組a、b、c三相電流流通路徑如圖2中 所示，這和標(biāo)準(zhǔn)三相60°相帶繞組相同，顯然，這時轉(zhuǎn)子將對定子呈現(xiàn)低電阻；對于起動極q，由于轉(zhuǎn)子繞組是按運(yùn)行極p標(biāo)準(zhǔn)60°相帶連接各個復(fù)合線圈，因此，對應(yīng)起動極q，轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的相電勢(對p極而言的相繞組)為零，這時當(dāng)然也不存在對于起動極q而言的相電流，這也即相當(dāng)于圖1b中所示復(fù)合線圈a、b兩端不連接，復(fù)合線圈將如前所述其內(nèi)部自成閉路而產(chǎn)生環(huán)流，各個復(fù)合線圈的流通路徑分別如圖2中 (以a相為例，其余兩相同，這里k＝1…n)所示，這時轉(zhuǎn)子將呈現(xiàn)高電阻。
由于正常運(yùn)行和起動狀態(tài)選用了不同極數(shù)，這兩種極數(shù)的同步轉(zhuǎn)速不同，因此本發(fā)明起動時轉(zhuǎn)速不能到達(dá)正常運(yùn)行轉(zhuǎn)速，起動狀態(tài)向運(yùn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換時將會存在一定的沖擊電流，為盡可能減小其影響，這兩種極數(shù)就不能相差太多，其適應(yīng)范圍一般以近極比為宜，例如上例的8/10極或10/12極等。
本發(fā)明的一個實(shí)施例如下。
一臺轉(zhuǎn)子96槽的電機(jī)，正常運(yùn)行極數(shù)為p＝8，并取起動極數(shù)為q＝10，其中定子三相繞組為常規(guī)單繞組變極繞組，而其轉(zhuǎn)子繞組采用前述復(fù)合線圈構(gòu)成，具體接線方式如圖3所示。從圖3可以看出，對于正常運(yùn)行極的8極而言，該繞組為等效于24相，相帶寬15°，繞組分布系數(shù)1.0，其性能指標(biāo)與正常標(biāo)準(zhǔn)8極繞組相當(dāng)，對定子呈現(xiàn)低電阻，這時將有著高的運(yùn)行性能；對于起動時的10極而言，該繞組為復(fù)合線圈特性，對定子可以呈現(xiàn)較高電阻，因而可以有著良好的起動特性。
權(quán)利要求
1.一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于，定子上布置有兩種極數(shù)的三相交流變極繞組，其中一種極數(shù)q用來起動，另一種極數(shù)p用作正常運(yùn)行，p≠q，兩種極數(shù)工作狀態(tài)采用開關(guān)裝置來進(jìn)行切換；轉(zhuǎn)子上也布置有兩種極數(shù)的多相對稱繞組，并且，對起動極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較高電阻，對正常運(yùn)行極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較低電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征在于所述轉(zhuǎn)子各相繞組構(gòu)成的基本單元為復(fù)合線圈，復(fù)合線圈由布置在同一轉(zhuǎn)子槽中的兩個匝數(shù)不同的子線圈并聯(lián)聯(lián)結(jié)而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機(jī)，其特征在于所述復(fù)合線圈的結(jié)構(gòu)為轉(zhuǎn)子槽中共布置有N2根導(dǎo)體，分作N21與N22兩個部分，N21與N22/2相串聯(lián)，形成一個匝數(shù)為N21+N22/2的多匝子線圈，剩下的導(dǎo)體則形成一個匝數(shù)為N22/2的少匝子線圈，這兩個匝數(shù)不同的子線圈并聯(lián)聯(lián)結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，定子上布置有兩種極數(shù)的三相交流變極繞組，一種極數(shù)q用來起動，另一種極數(shù)p用作正常運(yùn)行，兩種極數(shù)工作狀態(tài)采用開關(guān)裝置來進(jìn)行切換；轉(zhuǎn)子上也布置有兩種極數(shù)的多相對稱繞組，對起動極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較高電阻，對正常運(yùn)行極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組對定子而言呈現(xiàn)較低電阻。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子電路中無需串入任何附加起動電阻，但卻與帶滑環(huán)電刷的普通繞線型感應(yīng)電動機(jī)一樣既有低起動電流又有高起動轉(zhuǎn)矩，完全能夠滿載起動，而且有著更高的可靠性和運(yùn)行效率。其起動和運(yùn)行狀態(tài)的轉(zhuǎn)換是通過定子繞組的變極切換進(jìn)行，故轉(zhuǎn)子上無需安裝滑環(huán)，既簡化了轉(zhuǎn)子機(jī)械結(jié)構(gòu)，也消除了因此帶來的故障隱患，提高了運(yùn)行效率。
文檔編號H02K17/14GK1558535SQ200410012679
公開日2004年12月29日 申請日期2004年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月17日
發(fā)明者王雪帆 申請人:華中科技大學(xué)