專(zhuān)利名稱(chēng)：一種盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)，特別是一種盤(pán)式雙定轉(zhuǎn)子籠型交流異步電動(dòng)機(jī)。
利用最少的原材料，最簡(jiǎn)單的工藝，制造出最優(yōu)秀性能的電機(jī)，是長(zhǎng)期以來(lái)人們一直努力深入研究的課題，異步電機(jī)尤其是鼠籠型異步電機(jī)，由于具有制造工藝簡(jiǎn)單，豎固耐用，無(wú)電接觸，造價(jià)低廉等優(yōu)點(diǎn)而被極廣泛地使用。然而現(xiàn)有的鼠型異步電機(jī)在一些方面也存在著不足和明顯的缺陷。首先由于受它的結(jié)構(gòu)的制約，其轉(zhuǎn)子直徑不宜做的較大，這就使得整個(gè)電機(jī)的軟磁材料耗量和磁滯損失顯得過(guò)多。其次，它的啟動(dòng)性能不佳，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小。以至于稍大容量的電機(jī)就需要對(duì)轉(zhuǎn)子采用深槽或雙籠技術(shù)方案，但這種技術(shù)方案本身是以增加制造原材料和工藝為代價(jià)的。同時(shí)，它的啟動(dòng)電流較大。啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和其本身造成的沖擊，往往是影響電機(jī)使用壽命和危害電網(wǎng)安全的主要因素之一。第三，鼠籠型異步電機(jī)調(diào)速困難，尤其是大中容量的電機(jī)至今未尋找到一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的調(diào)速方法。然而受其優(yōu)點(diǎn)的吸引，許多有調(diào)速要求的機(jī)械設(shè)備仍將其作為動(dòng)力源，并使用閥門(mén)或擋板對(duì)所需流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種不科學(xué)的調(diào)節(jié)方法所造成的電能浪費(fèi)常常的極為巨大的。
本發(fā)明的目的是提供一種盤(pán)式變流電動(dòng)機(jī)本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的；一種盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)軸，其特征在于在電機(jī)軸的中央背靠背布置有兩個(gè)沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式轉(zhuǎn)子，與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(2)時(shí)應(yīng)，設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式主定子，與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(3)對(duì)應(yīng)，設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式輔助定子，通過(guò)調(diào)節(jié)器可使輔助定子沿軸向緩慢旋轉(zhuǎn)一定的角度，主定子的繞組和輔助定子的繞組具有相同的相數(shù)和相序并接于同一交流電源。
如上所述的盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)，其特征在于在盤(pán)式轉(zhuǎn)子的槽內(nèi)鑲嵌有導(dǎo)條，同半徑方向的兩轉(zhuǎn)子導(dǎo)條在其首尾部沿軸向貫通并自成獨(dú)立閉合回路。
本實(shí)用新型具有節(jié)省軟磁材料，效率高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、電流小，啟動(dòng)方式靈活可調(diào)和實(shí)現(xiàn)0到額定值調(diào)速的功能。十分適合作為拖動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣矩大或有調(diào)速要求的大中型機(jī)械設(shè)備的動(dòng)力源。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)作詳?shù)恼f(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實(shí)用新型的A-A剖示圖圖3為本實(shí)用新型的B-B剖示圖圖4為本實(shí)用新型的局部剖示圖圖5為本實(shí)用新型力矩特性示意圖本實(shí)用新型包括電機(jī)軸1，在電機(jī)軸1的中央背靠背布置有兩個(gè)沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式轉(zhuǎn)子2和3，盤(pán)式轉(zhuǎn)子2和3之間由不導(dǎo)磁的金屬4隔開(kāi)兩者的磁路并將其固定在電機(jī)軸1上。在盤(pán)式轉(zhuǎn)子2和3的槽內(nèi)鑲嵌有導(dǎo)條5，同半徑方向的兩轉(zhuǎn)子導(dǎo)條5在其首尾部沿軸向貫通并自成獨(dú)立閉合回路。與盤(pán)式轉(zhuǎn)子2對(duì)應(yīng)，設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式主定子6。與盤(pán)式轉(zhuǎn)子3對(duì)應(yīng)，設(shè)置有盤(pán)式輔助定子7，通過(guò)調(diào)節(jié)器8可使輔助定子7沿軸向緩慢旋轉(zhuǎn)一定的角度。主定子的繞組9和輔助定子7的繞組10具有相同的相數(shù)和相序并接于同一交流電源。
輔助定子7由環(huán)形構(gòu)架11緊固，環(huán)形構(gòu)架11卡在輔助定子外殼12內(nèi)，并可相對(duì)輔助定子外殼轉(zhuǎn)動(dòng)12，輔助定子外殼12由電機(jī)軸1支承，并可沿電機(jī)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)形構(gòu)架11上裝有弧形齒條13，在輔助定子外殼12上裝有調(diào)節(jié)器8，調(diào)節(jié)器8內(nèi)包括調(diào)節(jié)電機(jī)14和制動(dòng)器15，調(diào)節(jié)電機(jī)14的輸出軸上裝有齒輪16，齒輪16與弧形齒條13嚙合。當(dāng)調(diào)節(jié)電機(jī)14轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)輔助定子7轉(zhuǎn)動(dòng)。
本實(shí)用新型當(dāng)增加定轉(zhuǎn)子半徑時(shí)，可相對(duì)節(jié)約制造材料。當(dāng)合理調(diào)節(jié)輔助定子7的空間位置時(shí)，可獲得性能優(yōu)越，靈活多變的啟動(dòng)特性。當(dāng)緩慢調(diào)節(jié)輔助定子7的空間位置時(shí)，可使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速在0到額定值之間變化。
本實(shí)用新型的原理說(shuō)明如下由電機(jī)學(xué)原理可知異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩可表達(dá)為T(mén)m=ΣfD2=ΣBLiD2]]>式中B-磁場(chǎng)感應(yīng)強(qiáng)度L-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條有效長(zhǎng)度i-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條電流D-轉(zhuǎn)子直徑異步電機(jī)所耗用的軟磁材料的大小可用式πDL表示，若Tm，B，i相等，則隨著轉(zhuǎn)子直徑的增大，由于槽數(shù)相應(yīng)增多，∑i正比增大，將其代入上式即可得出以下結(jié)論；即電機(jī)所耗用的軟磁材料將按轉(zhuǎn)子直徑增加的比率而減少。例如，當(dāng)電機(jī)的直徑由30厘米增大到50厘米后，其所需耗用軟磁材料將減少40％。做到這一點(diǎn)，在多數(shù)情況下，對(duì)于本實(shí)用新型并不困難。
根據(jù)電機(jī)學(xué)原理可列出本盤(pán)式電動(dòng)機(jī)的電勢(shì)平衡方程式U·11=I·11(r11+jx11)-E·11]]>U·12=I·12(r12+jx12)-E·12]]>E'.2=E.'21+E.'22=I.'2(r'2/S+jx'2)=I.'2Z']]>2--式(1)Z’2＝r’2/S+jx’2磁勢(shì)平衡方程I·11+I.'2=I·m1]]>I·l2+I.'2=I·m2]]>當(dāng)盤(pán)式定子的繞組9和10通入對(duì)稱(chēng)的三相電流時(shí)，它將在各自平面環(huán)形狀的氣隙中建立旋轉(zhuǎn)主磁場(chǎng)，并同時(shí)作用在轉(zhuǎn)子繞組5上。旋轉(zhuǎn)主磁場(chǎng)是由激磁電流所形成定子旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波的基波分量產(chǎn)生的，此旋轉(zhuǎn)磁勢(shì)波可表達(dá)為
，它是一個(gè)空間向量，它在空間的具體位置是由時(shí)間參數(shù)和定子繞組在空間的位置參數(shù)共同決定的。本實(shí)用新型兩定子繞組接與同一電源，時(shí)間參數(shù)是不變的。因此，隨著輔助定子7的旋轉(zhuǎn)就可使兩定子氣隙中的旋轉(zhuǎn)主磁場(chǎng)空間相對(duì)位置改變，從而可使轉(zhuǎn)子的感應(yīng)電勢(shì)
和
之間夾角在0°到180°之間變化。為了進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的工作原理，現(xiàn)設(shè)兩定轉(zhuǎn)子參數(shù)完全一致，并忽略一些次要因素后，則式(1)可寫(xiě)成E.'21+E'.22=E.'21+E.'21(CosQ+jSinQ)=I.']]>2Z’2E.'21=I.2Z2/(1+CosQ+jSinQ)=I'2Z'2]]>E.'21(1+CosQ+jSinQ)=I'2Z'2]]>Z”2＝Z’2/(1+CosQ+jSinQ)Q-是E’21與E’22之間的夾角通過(guò)以上變換即將本實(shí)用新型等效為只有一個(gè)定子和轉(zhuǎn)子的普通異步電機(jī)，只需將轉(zhuǎn)子電路的阻抗由Z’2變?yōu)閆”2即可。為了更直接地說(shuō)明其特性，現(xiàn)以某鼠籠電動(dòng)機(jī)參數(shù)的代入上述方程并計(jì)算出不同Q值時(shí)的力矩特性繪在圖上。便于比較圖中還繪有相同參數(shù)的鼠籠電動(dòng)機(jī)力矩特性。由圖可以看出當(dāng)主定子與輔助定子的繞組相互錯(cuò)開(kāi)135°電角度啟動(dòng)時(shí)，本實(shí)用新型的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩將比鼠籠電機(jī)大1.9倍，但它的轉(zhuǎn)子電勢(shì)卻只有鼠籠電機(jī)的50％。當(dāng)Q＝165°啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩仍略大于鼠籠電機(jī)，但轉(zhuǎn)子電勢(shì)卻只有其13％。由此不難看本實(shí)用新型可根據(jù)不同的負(fù)載特性，采用靈活多變的啟動(dòng)方式，不僅能以較大的力矩使電動(dòng)機(jī)快速啟動(dòng)，而且可極有效地降低啟動(dòng)時(shí)的沖擊電流。這是一種極為理想的啟動(dòng)方式。
根據(jù)電機(jī)學(xué)原理可知只要在異步電機(jī)轉(zhuǎn)子回路串入附加電勢(shì)并改變其大小，就能實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的。本電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路的感應(yīng)電勢(shì)為
。當(dāng)旋轉(zhuǎn)輔助定子4使Q角在0-180之間變化時(shí)，
的數(shù)值將在2E12到0之間變化，這種變化迫使本電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)差率S在額定值到1之間改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了調(diào)速的目的。當(dāng)E2＝2E12時(shí)，相當(dāng)于兩臺(tái)異步電動(dòng)機(jī)并列運(yùn)行。當(dāng)
時(shí)，
，S＝1，此時(shí)兩定子繞組僅有激磁電流。在調(diào)節(jié)輔助定子4的過(guò)程中，當(dāng)
與
之間的夾角大于90后，輔助定子所構(gòu)成的異步電機(jī)將由電動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)變?yōu)椤鞍l(fā)電機(jī)”運(yùn)行狀態(tài)，用于吸收轉(zhuǎn)差功率并向電源反饋。
綜上所述，盤(pán)式雙定轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)不僅具有鼠籠電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，而且在其基礎(chǔ)之上以更少的制造原料，從根本上解決了鼠籠電機(jī)的啟動(dòng)和調(diào)速問(wèn)題。同時(shí)它本身又適合制造成高壓，大中容量的電機(jī)，因此本實(shí)用新型是一種具有非常廣闊發(fā)展前景的電機(jī)結(jié)構(gòu)形式。
權(quán)利要求1.一種盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)軸(1)，其特征在于在電機(jī)軸(1)的中央背靠背布置有兩個(gè)沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式轉(zhuǎn)子(2)和(3)，與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(2)對(duì)應(yīng)，設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式主定子(6)，與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(3)對(duì)應(yīng)，設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式輔助定子(7)，通過(guò)調(diào)節(jié)器(8)可使輔助定子(7)沿軸向緩慢旋轉(zhuǎn)一定的角度，主定子的繞組(9)和輔助定子(7)的繞組(10)具有相同的相數(shù)和相序并接于同一交流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī)，其特征在于在盤(pán)式轉(zhuǎn)子(2)和(3)的槽內(nèi)鑲嵌有導(dǎo)條(5)，同半徑方向的兩轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(5)在其首尾部沿軸向貫通并自成獨(dú)立閉合回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的盤(pán)式變流電動(dòng)機(jī)，其特征在于輔助定子(7)由環(huán)形構(gòu)架(11)緊固，環(huán)形構(gòu)架(11)卡在輔助定子外殼(12)內(nèi)，并可相對(duì)輔助定子外殼轉(zhuǎn)動(dòng)(12)，輔助定子外殼(12)由電機(jī)軸(1)支承，并可沿電機(jī)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)。在環(huán)形構(gòu)架(11)上裝有弧形齒條(13)，在輔助定子外殼(12)上裝有調(diào)節(jié)器(8)，調(diào)節(jié)器(8)內(nèi)包括調(diào)節(jié)電機(jī)(14)和制動(dòng)器(15)，調(diào)節(jié)電機(jī)(14)的輸出軸上裝有齒輪(16)，齒輪(16)與弧形齒條(13)嚙合。
專(zhuān)利摘要一種盤(pán)式交流電動(dòng)機(jī),在電機(jī)軸的中央背靠背布置有兩個(gè)沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式轉(zhuǎn)子,與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(2)對(duì)應(yīng),設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式主定子,與盤(pán)式轉(zhuǎn)子(3)對(duì)應(yīng),設(shè)置有沿周向均布并在半徑方向開(kāi)有繞組槽的盤(pán)式輔助定子,通過(guò)調(diào)節(jié)器可使輔助定子沿軸向緩慢旋轉(zhuǎn)一定的角度,主定子的繞組和輔助定子的繞組具有相同的相數(shù)和相序并接于同一交流電源。本實(shí)用新型具有節(jié)省軟磁材料,效率高,啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大、電流小,啟動(dòng)方式靈活可調(diào)和實(shí)現(xiàn)O到額定值調(diào)速的功能。
文檔編號(hào)H02K7/10GK2391376SQ99236880
公開(kāi)日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月14日
發(fā)明者裴建生 申請(qǐng)人:裴建生