專利名稱：一種無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，特別是一種起動(dòng)轉(zhuǎn)矩提高的無刷式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
交流電動(dòng)機(jī)按結(jié)構(gòu)型式的不同可分為兩種，即交流籠型電動(dòng)機(jī)和交流繞線式電動(dòng)機(jī)。普通交流籠型電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、成本低等優(yōu)點(diǎn)，但起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)很小，具體反映在起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。而普通交流繞線式電動(dòng)機(jī)雖可通過外串電阻來提高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)，但存在可靠性差、維護(hù)麻煩、結(jié)構(gòu)和エ藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。本發(fā)明著重解決這兩類電機(jī)的不足，并提出解決方法決。以前的解決方法不是對(duì)定子繞組和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)就是對(duì)轉(zhuǎn)子進(jìn)行改進(jìn)，能把兩者有效結(jié)合起來的是少之又少。如籠型電機(jī)中的星三角起動(dòng)法和自耦變壓器法以及繞線型電機(jī)的轉(zhuǎn)子接外加電阻或變頻電源的改進(jìn)方案都只是單方面的該 進(jìn)定子或轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)和繞組接法，并且電機(jī)上影響運(yùn)行性能的集電環(huán)和電刷并沒有得到有效的解決，這往往使電機(jī)的起動(dòng)性能和運(yùn)行性能兩者不能很好的兼顧。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)、又具有籠型電機(jī)特征的無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的它包括籠型電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，電機(jī)的定子繞組采用兩組繞組的多星形并聯(lián)接法，接法為(P-m)Yパn+m)Y，電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)獨(dú)立閉合回路組成。定子繞組在起動(dòng)采用(P-m)Y多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)，運(yùn)行時(shí)采用(n+m)Y的多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)的正規(guī)60°相帶繞組方案，電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到運(yùn)行為不斷電切換方式。轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)外接起動(dòng)電阻Rst的獨(dú)立閉合回路組成，且每個(gè)閉合回路與基波槽號(hào)相位圖相配合。優(yōu)選實(shí)施方式是轉(zhuǎn)子繞組由2、或3、或4個(gè)外接起動(dòng)電阻Rst的獨(dú)立閉合回路組成。由此可見，本發(fā)明是在普通籠型或繞線式電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改型設(shè)計(jì)的，采用了單定子、單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其他部件與一般傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)基本相同。定子和轉(zhuǎn)子各嵌ー套或兩套專門設(shè)計(jì)的繞組，井根據(jù)不同要求，改變連接方式，以滿足電動(dòng)機(jī)的需要。其基本工作原理是定子繞組具有多并聯(lián)星形接法，總并聯(lián)支路數(shù)等于電機(jī)的極對(duì)數(shù)或極數(shù)，定子繞組通過開關(guān)設(shè)計(jì)成具有兩種不同極數(shù)的聯(lián)結(jié)方式，即起動(dòng)極下的起動(dòng)方式和運(yùn)行極下的運(yùn)行方式。當(dāng)電動(dòng)機(jī)將部分并聯(lián)星形繞組按起動(dòng)方式接入電網(wǎng)時(shí)，定子磁勢(shì)將視不同的接法而產(chǎn)生一個(gè)或幾個(gè)很強(qiáng)的起動(dòng)極諧波磁勢(shì)，而轉(zhuǎn)子繞組將被設(shè)計(jì)為提供對(duì)應(yīng)的定子諧波磁場產(chǎn)生的電流的流通路徑，該路徑具有較大的起動(dòng)電阻Rst，由于Rst電阻大，從而提高了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)，即起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流比值大。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完畢后，通過轉(zhuǎn)換開關(guān)，將定子繞組全部并聯(lián)星形繞組，在不斷電情況下按運(yùn)行方式接入電網(wǎng)，這樣電機(jī)起動(dòng)極諧波被消除，將在基波磁場作用下切換到正常運(yùn)行狀態(tài)，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組將提供對(duì)應(yīng)基波磁產(chǎn)生的電流的流通路徑，而該電路被設(shè)計(jì)成電阻很小，因而使電機(jī)運(yùn)行性能好。
本發(fā)明的獨(dú)特或關(guān)鍵之處在于取消了滑環(huán)和電刷部件，并采用普通籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，并著力改善其起動(dòng)性能。針對(duì)繞線式電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行不可靠，籠型電動(dòng)機(jī)雖結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，但起動(dòng)特性不佳，采用獨(dú)特的電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子繞組方案。它可廣泛應(yīng)用于需要高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)的場合，即需要提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、降低起動(dòng)電流的場合，可全面替代普通交流繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)電機(jī)具有籠型電動(dòng)機(jī)無滑環(huán)、無電刷、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。


圖I是本發(fā)明的定子48槽的繞組聯(lián)結(jié)方案；圖2是轉(zhuǎn)子64槽的繞組聯(lián)結(jié)方案；圖3是本發(fā)明的定子通用接線圖；圖4是本發(fā)明的轉(zhuǎn)子通用接線圖。
具體實(shí)施例方式下面以定子48槽、轉(zhuǎn)子64槽、8極運(yùn)行的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)為例，并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說明。圖I為定子繞組連接方案，圖2為對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子繞組方案。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，定子繞組的3Y起動(dòng)部分繞組通過UQ、VQ、WQ接入三相電源，電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生6極、8極、10極等起動(dòng)諧波，由于轉(zhuǎn)子繞組的特殊設(shè)計(jì)，8極和10極等起動(dòng)諧波在轉(zhuǎn)子繞組每ー閉合回路中感應(yīng)電流流不通，只能通過外接電阻Rst組成流通路徑。根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，這時(shí)由于Rst的作用電動(dòng)機(jī)將產(chǎn)生較大的起動(dòng)カ矩而且起動(dòng)電流很低，即電機(jī)的起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)大。電動(dòng)機(jī)將快速起動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，在UQ、VQ、Wq不斷電的情況下，將電機(jī)另一部分繞組通過U、V、W分別對(duì)應(yīng)接入電源，此時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組按8極60°相帶正規(guī)繞組4Y聯(lián)接方式投入運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)將只產(chǎn)生8極運(yùn)行基波磁場，這時(shí)轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)電流將不通過Rst而在各自的閉合回路中流通，而且閉合回路電阻很小。這樣便完成了電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到運(yùn)行的整個(gè)過程。圖3、圖4分別為通用的定子、轉(zhuǎn)子接線圖。圖3中n+m = P (P為電機(jī)運(yùn)行極對(duì)數(shù))，通常情況下取m = l，An、Bn、Cn、A’ M、B’ M、C’ M為對(duì)應(yīng)的三相繞組，并且按正規(guī)的60°相帶多并聯(lián)星形聯(lián)接。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)開關(guān)K1閉合、K2打開，電動(dòng)機(jī)按(P-m)Y聯(lián)接投入起動(dòng)，起動(dòng)完畢后，再將開關(guān)K2閉合，電機(jī)按(n+m)Y聯(lián)接投入運(yùn)行。圖4中的n，即表示轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)外接電阻Rst的獨(dú)個(gè)閉合回路組成，n—般為2、3、4。其每個(gè)閉合回路的具體組成，可按基波(運(yùn)行扱)的槽號(hào)相位圖進(jìn)行設(shè)計(jì)。綜上所述，本發(fā)明采用普通籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，取消了滑環(huán)、電刷裝置，電機(jī)的定子繞組采用多星形并聯(lián)接法接結(jié)為(P-m) Yパn+m) Y，起動(dòng)到行動(dòng)為不斷電切換，轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)獨(dú)立閉合回路組成。定子繞組起動(dòng)采用(P-m)Y多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)，運(yùn)行時(shí)采用(n+m)Y的多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)的正規(guī)60°相帶繞組方案，電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到運(yùn)行為不斷電切換方式。其轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)(一般為2、3、4)外接起動(dòng)電阻Rst的獨(dú)立閉合回路組成，每個(gè)閉合回路的組成可根據(jù)基波(運(yùn)行扱)槽號(hào)相位圖進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，它包括籠型電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子，其特征是電機(jī)的定子繞組采用兩組繞組的多星形并聯(lián)接法，接法為(P_m)Y/(n+m)Y，電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組由η個(gè)獨(dú)立閉合回路組成。
2.權(quán)利要求I所述的無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，特征是定子繞組在起動(dòng)采用(P-m)Y多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)，運(yùn)行時(shí)采用(n+m)Y的多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)的正規(guī)60°相帶繞組方案，電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到運(yùn)行為不斷電切換方式。
3.權(quán)利要求I、或2所述的無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，特征是轉(zhuǎn)子繞組由η個(gè)外接起動(dòng)電阻Rst的獨(dú)立閉合回路組成，且每個(gè)閉合回路與基波槽號(hào)相位圖相配合。
4.權(quán)利要求3所述的無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，特征是轉(zhuǎn)子繞組由2、或3、或4個(gè)外接起動(dòng)電阻Rst的獨(dú)立閉合回路組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無滑環(huán)交流繞線電動(dòng)機(jī)，主要是解決當(dāng)前普通交流籠型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)小，即起動(dòng)電流大，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小等技術(shù)問題。它采用普通籠型電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，但取消了滑環(huán)、電刷裝置，電機(jī)的定子繞組采用多星形并聯(lián)接法接結(jié)為(P-m)Y/(n+m)Y，電機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組由n個(gè)獨(dú)立閉合回路組成。定子繞組在起動(dòng)采用(P-m)Y多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)，運(yùn)行時(shí)采用(n+m)Y的多并聯(lián)星形聯(lián)結(jié)的正規(guī)60°相帶繞組方案，電動(dòng)機(jī)從起動(dòng)到運(yùn)行為不斷電切換方式。它可廣泛應(yīng)用于需要高起動(dòng)品質(zhì)因數(shù)的場合，即需要提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、降低起動(dòng)電流的場合，可全面替代普通交流繞線式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)電機(jī)具有籠型電動(dòng)機(jī)無滑環(huán)、無電刷、結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02K3/28GK102769349SQ20121017918
公開日2012年11月7日 申請(qǐng)日期2012年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月24日
發(fā)明者彭曉, 李永堅(jiān), 林友杰, 許志偉, 謝衛(wèi)才 申請(qǐng)人:湖南工程學(xué)院