專利名稱：能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效率交流自調(diào)速電動(dòng)機(jī)的調(diào)速轉(zhuǎn)子，特別涉及一種有無級(jí)調(diào)速運(yùn)行功能的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子。
背景技術(shù)：
除了直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子適合于無級(jí)調(diào)速運(yùn)行外，在三相交流繞線轉(zhuǎn)子的三個(gè)集電環(huán)上用電刷引出三相過剩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率，通過在轉(zhuǎn)子的主回路中串聯(lián)能無級(jí)調(diào)節(jié)三相阻值的可變電阻器，或串聯(lián)三相水電阻設(shè)備，也能實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速運(yùn)行。但過剩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率全部都在電阻器上轉(zhuǎn)換成熱能耗散掉了。是屬于一種耗能的方式調(diào)速。交流串級(jí)調(diào)速裝置，能將繞線轉(zhuǎn)子過剩的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)差功率，通過三相集電環(huán)上的三組電刷引出后，經(jīng)整流器，濾波器、逆變器和逆變變壓器等大功率電子換流裝置，以及在三相交流定子鐵心上設(shè)置回饋轉(zhuǎn)子過剩轉(zhuǎn)差功率的內(nèi)饋繞組等回收一部分電能再利用。由于串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使制造成本大幅度上升，而且運(yùn)行事故多，加上在轉(zhuǎn)子主回路中的整流橋和逆變橋都使用大功率電力電子開關(guān)器件，在這兩種換流裝置中，都產(chǎn)生大量的高次諧波污染電網(wǎng)和污染電機(jī)。除了上述缺點(diǎn)與不足外，串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)是兩次從電網(wǎng)吸收無功功率，至使這種調(diào)速系統(tǒng)的功率因數(shù)過低，限制著它的推廣使用。由于交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的電磁參數(shù)中存在著多變量強(qiáng)耦合問題，如其勵(lì)磁電流與轉(zhuǎn)矩電流就是強(qiáng)耦合在一起的，難以對(duì)其中之一獨(dú)立進(jìn)行調(diào)控，再加上籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子的繞組是短路的，運(yùn)行在高轉(zhuǎn)差率下時(shí)，轉(zhuǎn)子的過剩轉(zhuǎn)差功率轉(zhuǎn)化成無功電流后，經(jīng)由定子繞組向電網(wǎng)回饋無功電能，使得轉(zhuǎn)子、定子的功率因數(shù)都大幅度下降，電動(dòng)機(jī)溫升過高，力能指標(biāo)嚴(yán)重下降。在已公開的各種交流自調(diào)速電動(dòng)機(jī)的專利技術(shù)中，全是用增加籠型轉(zhuǎn)子電阻值的方法來實(shí)現(xiàn)減少滯后無功電流的。然而高電阻鼠籠轉(zhuǎn)子本身就是把轉(zhuǎn)差功率消耗在轉(zhuǎn)子發(fā)熱上。因此，在已公開的這些交流自調(diào)速電動(dòng)機(jī)中都尚未能達(dá)到取代電磁滑差調(diào)速電動(dòng)機(jī)的水平。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服在交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)外部附加交流變頻調(diào)速裝置等各種大功率電子調(diào)速裝置，給電動(dòng)機(jī)帶來的多種負(fù)面效應(yīng)和污染電網(wǎng)等問題。本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，調(diào)速運(yùn)行時(shí)能大幅度抑制無功電流的產(chǎn)生，提高交流自調(diào)速電動(dòng)機(jī)調(diào)速運(yùn)行力能指標(biāo)和可靠性的能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子；本發(fā)明的目的之二是，提供一種通用的，能簡(jiǎn)捷地向定子邊回饋過剩轉(zhuǎn)差功率的， 能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子；本發(fā)明的目的之三是，使安裝在井下的潛水電動(dòng)機(jī)及潛油電動(dòng)機(jī)，能在井下無級(jí)下調(diào)轉(zhuǎn)速節(jié)能運(yùn)行的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子；本發(fā)明的目的之四是，用能調(diào)速運(yùn)行的籠型感轉(zhuǎn)子取代現(xiàn)有技術(shù)中YZ、YZR、YH等系列交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，用增加轉(zhuǎn)子回路電阻的耗能方法來實(shí)現(xiàn)其變速運(yùn)行目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、 轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和導(dǎo)條短路端環(huán)構(gòu)成，其特征是設(shè)置在有槽絕緣轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)條，一端是電聯(lián)接籠型轉(zhuǎn)子全部導(dǎo)條的短路端環(huán)，另一端是將280° 士25°電角度跨距的每?jī)筛鶎?dǎo)條， 都電聯(lián)接成獨(dú)立的電流回路。在三相交流籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)中，每極氣隙磁通Φπι是由定子磁勢(shì)和轉(zhuǎn)子磁勢(shì)的矢量和建立起來的，而且籠型轉(zhuǎn)子繞組是自短路的，隨著轉(zhuǎn)差率S的增大，轉(zhuǎn)子電流的增大要比定子電流增加的快得多，致使合成的氣隙磁通矢量是隨著S的增大而向轉(zhuǎn)子的磁通軸線轉(zhuǎn)移，進(jìn)而使定、轉(zhuǎn)子繞組中都感應(yīng)出很大的滯后無動(dòng)電流。在上述過程中電機(jī)從電網(wǎng)中吸收的全部電能，一部分轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，經(jīng)由軸伸輸出拖動(dòng)負(fù)載做功；一部分轉(zhuǎn)換成滯后 90°電度角的無功電能，經(jīng)由定子繞組回饋到電網(wǎng)；然而在轉(zhuǎn)、定子繞組中的大量無功電流，會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的力能指標(biāo)大幅度下降，使一部分電能在定子、轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)中轉(zhuǎn)換為熱能損耗掉。為了抑制籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)在大轉(zhuǎn)差率下不致造成過大的無功電流，在現(xiàn)有技術(shù)中都是用高電阻值的鼠籠轉(zhuǎn)子，來解決這一難題的?？墒瞧湫Ч邢?，僅僅適用于在轉(zhuǎn)差率變化范圍不大的場(chǎng)合下使用，如YZ系列、YH系列電動(dòng)機(jī)等。本發(fā)明的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，是一種能在超高轉(zhuǎn)差率下直接向三相交流定子繞組回饋過剩轉(zhuǎn)差功率的鼠籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其結(jié)構(gòu)特征是轉(zhuǎn)子將跨距為280° 士25°電角度上的每?jī)筛丸F心有絕緣層的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，都電聯(lián)接成獨(dú)立的電流回路，這種新電路結(jié)構(gòu)的感應(yīng)轉(zhuǎn)子，在其電流回路中，能將瞬時(shí)為主感應(yīng)導(dǎo)條上的過剩轉(zhuǎn)差功率，通過在瞬時(shí)為副感應(yīng)導(dǎo)條上的電流方向，與所感生的電動(dòng)勢(shì)方向反向流動(dòng)的時(shí)段，將該電路中的過剩轉(zhuǎn)差功率直接回饋給定子邊的繞阻，來取代串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)需經(jīng)過多次換流轉(zhuǎn)換的復(fù)雜回饋過程，以及取代現(xiàn)有技術(shù)中的YZ、YH系列高轉(zhuǎn)差率籠型轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)等眾多用增加鼠籠轉(zhuǎn)子電阻值，將過剩的轉(zhuǎn)差功率變成轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量，使電能轉(zhuǎn)換成熱能消耗掉的耗能方式來實(shí)現(xiàn)其所需轉(zhuǎn)距特性的。其從屬特征1.電聯(lián)接成獨(dú)立電流回路上的一對(duì)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，是由焊接在轉(zhuǎn)子端部的離心風(fēng)扇銅板葉片一頭的上下兩根扁銅漆包線構(gòu)成導(dǎo)條對(duì)(7)，焊接在每一個(gè)導(dǎo)條對(duì)上的兩根導(dǎo)條的另一頭，分別從跨距為280° 士25°電角度的一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的上層和另一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的下層穿過，并將從上下層穿過的全部轉(zhuǎn)子導(dǎo)條端頭都電聯(lián)接焊接在一個(gè)銅短路端環(huán)上。2.全部離心風(fēng)扇葉片(3)另一頭的側(cè)面，有固定在全部葉片側(cè)面的絕緣風(fēng)輪側(cè)板 ⑷。3.安裝在定子鐵心內(nèi)孔一頭的一種比定子鐵心短的鑄銅、鑄鋁籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，在縮進(jìn)定子鐵心內(nèi)孔的一頭，有電聯(lián)接在全部導(dǎo)條下半槽與轉(zhuǎn)子軸外圓之間的異型小直徑轉(zhuǎn)子端環(huán)(2)，在轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心對(duì)齊的一頭，有電聯(lián)接焊接在跨距為280° 士25°電角度兩根導(dǎo)條端頭上的人字形電聯(lián)接器(圖4)，用鋁板、銅板沖壓成形的電聯(lián)接器的一個(gè)邊上有寬度小于半個(gè)槽深的上、下兩個(gè)同導(dǎo)條端頭焊接的連接段，分別與一根導(dǎo)條端頭上半槽位置電聯(lián)接焊接，和轉(zhuǎn)過280° 士25°電角度的另一根導(dǎo)條端頭的下半槽位置電聯(lián)接焊接。4.轉(zhuǎn)子鐵心與鑄銅、鑄鋁鼠籠導(dǎo)條之間，有燒結(jié)在鐵心上的瓷釉絕緣膜或耐熱絕緣涂層。
5.轉(zhuǎn)子繞組是由多個(gè)用扁銅漆包線彎成一頭有梭形繞組端部的兩根連接在一起的導(dǎo)條，將另一頭的兩個(gè)導(dǎo)條端頭，分別穿過節(jié)距y= 1.6士0.18定子極距τ的一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的上層和另一個(gè)槽的下層后，再?gòu)澇伤笮蔚睦@組端部，并將每個(gè)導(dǎo)條對(duì)電聯(lián)接焊接成都是與外部絕緣的獨(dú)立電流回路。本發(fā)明的有益效果是1.在各種高轉(zhuǎn)滑差率(S = 15%以上)的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)中，使用這種能將過剩轉(zhuǎn)差功率的能量，直接回饋給三相交流定子繞組再利用的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，能節(jié)約大量電能和降低溫升，使原來不能連續(xù)運(yùn)行的各種高轉(zhuǎn)差率感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行而不過熱。2.使用本發(fā)明的這種籠型交流感應(yīng)轉(zhuǎn)子，制造成的各種力矩電動(dòng)機(jī)，能大幅度減小力矩電動(dòng)機(jī)的體積和重量，降低造價(jià)及延長(zhǎng)壽命，并大量節(jié)省電能。3.用于變磁通無級(jí)自調(diào)速電動(dòng)機(jī)時(shí)，可提高調(diào)速電機(jī)的力能指標(biāo)和減少溫升，延長(zhǎng)使用壽命，以及提高其調(diào)速運(yùn)行的功率因數(shù)COSCj5值。4.在現(xiàn)有交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)上使用這種新電路結(jié)構(gòu)的交流感應(yīng)轉(zhuǎn)子，能在電源電壓或頻率波動(dòng)超過標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)能保證電動(dòng)機(jī)安全節(jié)電運(yùn)行。5.能成倍減少交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，提高電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，剔除電機(jī)系統(tǒng)的起動(dòng)設(shè)備和減少供電系統(tǒng)，及減小設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，能使系統(tǒng)的投資成倍下降。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖1是應(yīng)用于三相交流自調(diào)速電動(dòng)機(jī)上的一種能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，以及自調(diào)速電動(dòng)機(jī)的定子和殼體的縱剖面圖。圖2是安裝在圖一中的能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子的縱剖面圖結(jié)構(gòu)及A-A剖面圖。圖3是應(yīng)用于油田抽油機(jī)上的，能適應(yīng)大周期和寬變速范圍運(yùn)行的一種抽油機(jī)專用節(jié)能電動(dòng)機(jī)的能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子縱剖面結(jié)構(gòu)圖。圖4是一種能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子的一種帶有轉(zhuǎn)子風(fēng)扇葉片和人字形連接端部的導(dǎo)條對(duì)結(jié)構(gòu)圖。圖中1.轉(zhuǎn)子軸或軸套，2.異型的小直徑轉(zhuǎn)子導(dǎo)條短路端環(huán)，3.電聯(lián)接兩根導(dǎo)條電流回路的轉(zhuǎn)子風(fēng)輪葉片，4.絕緣風(fēng)輪側(cè)板，5.轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上半槽連接段，6.轉(zhuǎn)子導(dǎo)條下半槽連接段，7.轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，8.有上半槽連接段的導(dǎo)條，9.有下半槽連接段的導(dǎo)條，10.焊縫， 11.端環(huán)，12.轉(zhuǎn)子鐵心疊片。
具體實(shí)施例方式在圖1和圖2所示的實(shí)施例中，安裝在定子鐵心內(nèi)孔一頭的一種比定子鐵心短的鑄銅、鑄鋁籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，在縮進(jìn)定子鐵心的一頭，有電聯(lián)接在全部導(dǎo)條下半槽與轉(zhuǎn)子軸或軸套(1)外圓之間的鑄造成或焊接成的異型小直徑轉(zhuǎn)子端環(huán)(2)，在轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心對(duì)齊的一頭，有電聯(lián)接焊接在轉(zhuǎn)子鐵心上280° 士25°電角度跨距的兩根導(dǎo)條端頭上的人字形電聯(lián)接器(圖4)。用鋁板、銅板沖壓成形的電聯(lián)接器的一個(gè)邊上，有寬度小于半個(gè)槽深彎成人字形的上下兩個(gè)焊接連接段，上連接段(5)的端頭同280° 士25°電角度跨距的其中一根導(dǎo)條端頭上半槽位置電聯(lián)接焊接，下連接段(6)的端頭同另一根導(dǎo)條端頭的下半槽位置電聯(lián)接焊接。并在焊接后進(jìn)行總體高溫氧化處理，使轉(zhuǎn)子疊片與鑄造的導(dǎo)條之間形成一層絕緣膜。在調(diào)速轉(zhuǎn)子組件壓裝在轉(zhuǎn)子軸上之前需真空浸絕緣漆，填充導(dǎo)條與轉(zhuǎn)子槽之間的間隙。在按照設(shè)計(jì)要求將轉(zhuǎn)子壓裝到轉(zhuǎn)子軸上后，進(jìn)行轉(zhuǎn)子各部位的整體精密加工和將絕緣風(fēng)輪側(cè)板(4)固定在全部葉片的側(cè)面。 圖3所示的實(shí)施例，是裝在應(yīng)用于油田抽油機(jī)上，能自適應(yīng)大周期和可調(diào)節(jié)的寬變速范圍運(yùn)行的，一種抽油機(jī)專用大周期自變速節(jié)能電動(dòng)機(jī)中的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子。用有厚閉口的長(zhǎng)梨形槽或巨型槽的硅鋼轉(zhuǎn)子沖片，穿在有斜槽鍵的短鐵心軸上，從疊片組件的兩端向轉(zhuǎn)子槽內(nèi)表面涂低溫瓷釉、燒結(jié)后穿入銅條(8)和(9)，并將在上半槽位置有開口的小孔徑銅端環(huán)(11)，穿在全部導(dǎo)條的中心，并用銀銅合金焊料使全部導(dǎo)條與端環(huán)電聯(lián)接焊接成整體，也可以先用模具將端環(huán)(11)同銅導(dǎo)條(8)和(9)焊接成整體后再壓入疊片組件的轉(zhuǎn)子槽中。穿過轉(zhuǎn)子鐵心槽孔的上半槽和下半槽的導(dǎo)條連接段，都在轉(zhuǎn)子鐵心280° 士25° 的跨距上彎成梭形轉(zhuǎn)子繞組端部，并在焊縫(10)處焊接轉(zhuǎn)子風(fēng)葉。
權(quán)利要求
1.一種能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，由轉(zhuǎn)子軸、轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和導(dǎo)條短路端環(huán)構(gòu)成，其特征是設(shè)置在有槽絕緣轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的導(dǎo)條，一端是電聯(lián)接籠型轉(zhuǎn)子全部導(dǎo)條的短路端環(huán)，另一端是將280° 士25°電角度跨距的每?jī)筛鶎?dǎo)條，都電聯(lián)接成獨(dú)立的電流回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其特征是電聯(lián)接成獨(dú)立電流回路上的一對(duì)轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，是由焊接在轉(zhuǎn)子端部的離心風(fēng)扇銅板葉片一頭的上下兩根扁銅漆包線構(gòu)成導(dǎo)條對(duì)(7)，焊接在每一個(gè)導(dǎo)條對(duì)上的兩根導(dǎo)條的另一頭，分別從跨距為 280° 士25°電角度的一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的上層和另一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的下層穿過，并將從上下層穿過的全部轉(zhuǎn)子導(dǎo)條端頭都電聯(lián)接焊接在一個(gè)銅短路端環(huán)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其特征是全部離心風(fēng)扇葉片另一頭的側(cè)面，有固定在全部葉片側(cè)面的絕緣風(fēng)輪側(cè)板(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其特征是安裝在定子鐵心內(nèi)孔一頭的一種比定子鐵心短的鑄銅、鑄鋁籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，在縮進(jìn)定子鐵心內(nèi)孔的一頭， 有電聯(lián)接在全部導(dǎo)條下半槽與轉(zhuǎn)子軸外圓之間的異型小直徑轉(zhuǎn)子端環(huán)(2)，在轉(zhuǎn)子鐵心與定子鐵心對(duì)齊的一頭，有電聯(lián)接焊接在跨距為280° 士25°電角度兩根導(dǎo)條端頭上的人字形電聯(lián)接器，用鋁板、銅板沖壓成形的電聯(lián)接器的一個(gè)邊上有寬度小于半個(gè)槽深的上、 下兩個(gè)同導(dǎo)條端頭焊接的連接段，分別與一根導(dǎo)條端頭上半槽位置電聯(lián)接焊接，和轉(zhuǎn)過 280° 士25°電角度的另一根導(dǎo)條端頭的下半槽位置電聯(lián)接焊接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其特征是轉(zhuǎn)子鐵心與鑄銅、 鑄鋁鼠籠導(dǎo)條之間，有燒結(jié)在鐵心上的瓷釉絕緣膜或耐熱絕緣涂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的，能調(diào)速運(yùn)行的籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其特征是轉(zhuǎn)子繞組是由多個(gè)用扁銅漆包線彎成一頭有梭形繞組端部的兩根連接在一起的導(dǎo)條，將另一頭的兩個(gè)導(dǎo)條端頭，分別穿過節(jié)距y = 1.6士0.18定子極距τ的一個(gè)轉(zhuǎn)子槽的上層和另一個(gè)槽的下層后， 再?gòu)澇伤笮蔚睦@組端部，并將每個(gè)導(dǎo)條對(duì)電聯(lián)接焊接成都是與外部絕緣的獨(dú)立電流回路。
全文摘要
一種簡(jiǎn)捷向三相交流定子繞組回饋多余轉(zhuǎn)差功率的鼠籠型感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其結(jié)構(gòu)特征是將跨距為280°±25°電角度上的每?jī)筛薪^緣層的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條都電聯(lián)接成獨(dú)立的電流回路，這種新感應(yīng)轉(zhuǎn)子電路，能將瞬時(shí)為主感應(yīng)導(dǎo)條上的過剩轉(zhuǎn)差功率，通過瞬時(shí)為在副感應(yīng)導(dǎo)條上的電流方向與所感應(yīng)的電勢(shì)方向反向流動(dòng)，能將過剩轉(zhuǎn)差功率直接回饋給定子繞組，來取代現(xiàn)有技術(shù)中的YZ系列、YH系列等眾多用增加鼠籠轉(zhuǎn)子電阻值，將多余轉(zhuǎn)差功率變成轉(zhuǎn)子的發(fā)熱量，將電能耗掉的耗能方式，來實(shí)現(xiàn)其所需轉(zhuǎn)矩特性和適應(yīng)調(diào)速運(yùn)行的。
文檔編號(hào)H02K17/16GK102347671SQ20101024098
公開日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者江允良 申請(qǐng)人:侯肖成, 江允良, 江長(zhǎng)永