專利名稱：一種大中功率變速多鼠籠三相異步電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電機，特別是涉及一種大中功率變速多鼠籠三相異步電動機。
背景技術(shù)：
高層建筑施工中經(jīng)常使用塔機或卷揚機，其所使用的起升電動機，要求在調(diào)速方式下，重載低速、輕載高速、調(diào)速范圍大。上述起升電動機調(diào)速方式的優(yōu)劣將直接影響整機的性能。目前，這種專用起升電動機主要有三類第一類是繞線電機。這類電機雖然功率大、啟動電流小，但是存在以下問題下降時不安全(負載下降繞線電機拉力為零)；制造成本高；電氣控制系統(tǒng)復(fù)雜；在低檔轉(zhuǎn)速下發(fā)熱大，容易燒壞線包；電機轉(zhuǎn)子串電阻以及渦流制動器調(diào)速都屬于“能耗制動”，浪費資源，不符合節(jié)能環(huán)保要求。第二類是變頻調(diào)速電機。這種電機雖然調(diào)速范圍廣，可以平滑調(diào)速，運行平穩(wěn)無沖擊，但是這套系統(tǒng)需要變頻器，運行成本很高，尤其是大功率的變頻器價格更是難以廣泛使用。同時，還存在以下問題在惡劣環(huán)境下，變頻器容易發(fā)生故障；變頻器的壽命一般也就7年左右；此外，電流中含高次諧波較多，對電網(wǎng)有一定的污染，也使電機自身增加損耗，引起電機發(fā)熱。因此，這類電機系統(tǒng)也沒有得到廣泛的應(yīng)用。第三類是變極調(diào)速三相異步電動機。這類電機為鼠籠電機，采用遠極比變極調(diào)速，沒有易磨損的電刷裝置，也不必另附調(diào)速裝置，因此具有結(jié)構(gòu)簡單、維修方便的優(yōu)點。在性能上具有調(diào)速比大、啟動力矩高、過載能力強和可頻繁啟動制動、正反轉(zhuǎn)的優(yōu)點。正是因為上述優(yōu)點，這類電機得到了很廣泛的應(yīng)用。該電機一般是4/6/24、4/8/24、4/8/32極三速電機，變極直接得到起升機構(gòu)的高、中、低三檔速度，最大起重量只能達到6t。該電機的缺點是換擋時有一定的沖擊；起重速度慢；三個檔位在下降操作時安全性低。傳統(tǒng)三速電機普遍IP23設(shè)計超載能力差，啟動轉(zhuǎn)矩< I. 8N. M，現(xiàn)有的三速電機是三個速度的繞組彼此獨立且共用一個定子鐵芯，這種結(jié)構(gòu)使用繞組導(dǎo)線多、制造成本高，而且使電機效率低、溫升高、易發(fā)生燒壞線包的故障。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型就是為了解決現(xiàn)有三速電機的低起重重量、起重速度慢、三個檔位下降操作時安全性低的、三速變級調(diào)速時不穩(wěn)定、沖擊電流大的技術(shù)問題，提供一種起重重量大、起重平穩(wěn)、速度快、四個或五個檔位下降操作時安全性高、變極調(diào)速時沖擊電流小的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機。為此，本實用新型提供一種大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其設(shè)有定子、轉(zhuǎn)子、軸、機座，定子設(shè)有定子鐵芯和定子繞組，轉(zhuǎn)子設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，定子繞組為兩套，其中部分繞組采用外部接法并斷開短路連接。[0009]采用上述連接方法，其原因在于，電動機中，一套繞組在運行，另一套繞組會產(chǎn)生電動勢，相當(dāng)于在發(fā)電，因此需要斷開繞組內(nèi)全部短路連接，采用部分繞組外部接法，否則會發(fā)生繞組短路燒毀的現(xiàn)象。優(yōu)選地，兩套定子繞組為2Y/ Λ、4Υ/2 Λ、2Υ/Υ、4Υ/2Υ、4Υ/3Υ 或 2Υ/2 Δ /2 Λ、4Υ/4Υ/4Υ 接法。優(yōu)選地，定子兩套繞組為4/6/8/32 極、4/6/12/32 極、4/6/10/40 極或 4/6/8/12/48極。優(yōu)選地，機座的型號為200、225、250、280、315、355 或 400。優(yōu)選地，定子鐵芯及轉(zhuǎn)子鐵芯的槽數(shù)為72或90或108槽。優(yōu)選地，定子鐵芯的外徑D為 =Φ*102 106%，所述Φ分別為327mm、368mm、 400mm、423mm、493mm 或 560mm，上述 Φ 的參數(shù)分別為型號為 200、225、250、280、315、355 或
400的機座號的通用標(biāo)準(zhǔn)外徑。優(yōu)選地,定子鐵芯的非平行齒高度H為H=bt*0. 3 O. 6,所述bt為4. 5mm 6mm、4. 5mm 6mm> 5mm 7mm、4. 5mm 9mm> 5mm 11mm 或 5. 5mm 12mm。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子的鼠籠、鼠環(huán)數(shù)為兩個以上。優(yōu)選地，機座設(shè)有散熱通風(fēng)道。本實用新型大大提高了起重設(shè)備吊輕重上升速度(塔機提升機構(gòu)升降繩速度國標(biāo)150 18m/min、四速五速多鼠籠電機繩速達到165 13. 6m/min)及下降重物時的安全性；可實現(xiàn)降低機座，節(jié)省定子鐵芯材料，體積小，制造成本降低；在使用相同機座號的情況下，可增大電機功率，并起升下降平穩(wěn)，可節(jié)電10%左右；起重噸數(shù)最大可達到loot，完全滿足各種工況。此外，電機轉(zhuǎn)子采用多鼠籠結(jié)構(gòu)，電機在運行中自動配鼠籠I、1-2、1-2-3，并可根據(jù)定子電流變化，轉(zhuǎn)子鼠籠自動增加或減少，這樣提高啟動轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩3 2.2)，降低啟動電流，大大降低了換擋變速時的沖擊電流，并且轉(zhuǎn)子溫度也降低了，達到了省電、增加使用壽命、提高了生產(chǎn)效率。本實用新型進一步的特征，將在以下參考附圖的具體實施方式
的描述中，得以清楚地記載。

圖I為本實用新型的定子繞組連接原理圖；圖2為本實用新型轉(zhuǎn)子鐵芯沖片槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實用新型72槽定子鐵芯沖片槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型108槽定子鐵芯沖片槽結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本實用新型90槽定子鐵芯沖片槽結(jié)構(gòu)不意圖；圖6為本實用新型的定子鐵芯尺寸調(diào)整圖。
具體實施方式
本實用新型中，在機座號不變的情況下，定子鐵芯根據(jù)2p需求改變外徑，優(yōu)化各極在運算中參數(shù)，具體說明如下一臺大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，在同機座中得到各極所需要的功率，例如，塔機吊8T貨物起升速度150-18m/min，每極所需功率為4極，55-60KW ；6極，37KW ；8極，30KW ；10 極，24KW ；12 極，18KW ；32 極，IOKff ；40 極，6KW。每極所需電流為4 極，2A/KW ；32極，6. 4A/KW ;每極KW電流A不一樣，導(dǎo)線截面積mm2差不多，因此，需要最大限度減少每極每相繞組串聯(lián)匝數(shù)。本實用新型中，一是將定子鐵芯外徑 Φ增大2 6%，改變h。值對高速繞組串聯(lián)匝數(shù)有明顯匝減少；二是改變非平行齒高度(槽口深度)，非平行齒高度=bt*0. 3 O. 6 Cbt為定子鐵芯齒寬，例如，200機座號定子鐵芯齒寬bt=5. 8166mm)，改變非平行齒高度明顯降低低速繞組串聯(lián)匝數(shù)。定子鐵芯齒寬是根據(jù)中速￠/8極)定子內(nèi)經(jīng)、齒寬、軛高尺寸，達到下述三大基本公式數(shù)值(槽數(shù)多少變化平行齒寬)。具體地，200機座號平行齒寬4. 5mm 6mm ；225機座號平行齒寬4. 5mm 6mm ；250機座號平行齒寬5mm 7mm ；280機座號平行齒寬4. 5mm 9mm ;315機座號平行齒寬5mm 11mm ；355機座號平行齒寬5. 5mm 12mm。 具體地，可根據(jù)以下公式，確定相關(guān)參數(shù)W=KeU 相 *102/1· 55 τ LKwBsW=SpKEUffiWO2Zlj^tZ1LwBtW=KeU 相 *102/4· 19hcKwBc200 定子外徑 Φ 327mm12 極O. 92*380*100/1. 55*5. 759*32*0. 837*0.7=20912*0.92*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 837*72*1. 4=218O. 92*380*100/4. 19*1. 93*32*0. 837*1. 225=1326 極O. 92*220*100/1. 55*11. 519*32*0. 677*0. 7=756*0.92*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 677*72*1. 4=77O. 92*220*100/4. 19*1. 93*32*0. 677*1. 225=9412/6極為一個繞組每相串聯(lián)匝數(shù)定228匝，12極Λ接I. 666V/匝，6極為2Υ接計算是2. 34V/匝，實際2. 115V/匝。6極運行電流比12極小。4 極O.94*380*100/1. 55*17. 27*32*0. 556*0. 7=1074*0. 94*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 556*72*1. 4=110O. 94*380*100/4. 19*1. 93*32*0. 556*1. 4=17732 極32*0. 9*220*100/1. 44*0. 50*32*0. 945*72*1. 4=289 匝、實際=217(其中生成 8 極)4/32極一套繞組，以32極為準(zhǔn)，32極Y接I. 018V/匝，4極2 Λ接應(yīng)3. 518V/匝*108匝=380V。在計算中，380/177匝=2. 146V/匝，那兩道公式106、107正好合適。如果加串連匝數(shù)32極功率就小了，槽也裝不下線圈，不加串聯(lián)繞組匝數(shù)，4極電流太大了。因此，該定子不可行。調(diào)整定子鐵芯外徑I :[0053]200 定子外徑 Φ 327*2/%mm=333mm12 極O. 92*380*100/1. 55*5. 759*32*0. 837*0. 7=20912*0.92*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 837*72*1. 4=218O. 92*380*100/4. 19*2. 23*32*0. 837*1. 225=1146 極O. 92*220*100/1. 55*11. 519*32*0. 677*0.7=756*0.92*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 677*72*1. 4=77O. 92*220*100/4. 19*2. 23*32*0. 677*1. 225=81對6/12極不起作用。4 極O. 94*380*100/1. 55*17. 27*32*0. 556*0. 7=1074*0.94*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 556*72*1. 4=110O. 94*380*100/4. 19*2. 23*32*0. 556*1. 4=153. 532 極32*0. 9*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 945*72*1. 4=289 匝、實際=217 (其中生成 8 極)4/32極一套繞組、以32極為準(zhǔn)，32極Y接I. 018V/匝，4極2 Λ接應(yīng)3. 518V/匝*108匝=380V。在計算中380/153. 5匝=2. 47V/匝，比上提高了 15%。定子不能用。調(diào)整定子鐵芯外徑2 200 定子外徑 Φ 327*3. 3/%mm=338mm12 極O. 92*380*100/1. 55*5. 759*32*0. 837*0. 7=20912*0.92*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 837*72*1. 4=218O. 92*380*100/4. 19*2. 48*32*0. 837*1. 225=1026 極O. 92*220*100/1. 55*11. 519*32*0. 677*0. 7=756*0. 92*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 677*72*1. 4=77O. 92*220*100/4. 19*2. 48*32*0. 677*1. 225=73對6/12極不起作用。4 極O. 94*380*100/1. 55*17. 27*32*0. 556*0. 7=1074*0.94*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 556*72*1. 4=110O. 94*380*100/4. 19*2. 48*32*0. 556*1. 4=13832 極32*0. 9*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 945*72*1. 4=289 匝、實際=216(其中生成 8 極)。4/32極一套繞組、以32極為準(zhǔn)，32極Y接I. 018V/匝，4極2 Λ接應(yīng)3. 518V/匝*108匝=380V。在計算中380/138匝=2. 75V/匝，比上又提高了 11%。定子不能用。 調(diào)整定子鐵芯外徑3 200 定子外徑 Φ 327*6/%mm=347mm[0090]12 極O. 92*380*100/1. 55*5. 759*32*0. 837*0. 7=20912*0.92*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 837*72*1. 4=218O. 92*380*100/4. 19*3. 0*32*0. 837*1. 225=856 極O. 92*220*100/1. 55*11. 519*32*0. 677*0. 7=756*0. 92*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 677*72*1. 4=77O. 92*220*100/4. 19*3*32*0. 677*1. 225=61. 5 對6/12極不起作用。4 極O. 94*380*100/1. 55*17. 27*32*0. 556*0. 7=1074*0. 94*380*100/1. 44*0. 5*32*0. 556*72*1. 4=110O. 94*380*100/4. 19*3. 0*32*0. 556*1. 4=11432 極32*0. 9*220*100/1. 44*0. 5*32*0. 945*72*1. 4=289 匝、實際=216 (其中生成 8 極)4/32極一套繞組、以32極為準(zhǔn)，32極Y接I. 018V/匝，4極2 Λ接應(yīng)3. 518V/匝*108匝=380V。在計算中380/114匝=3. 333匝，證明了調(diào)整定子外徑尺寸高速繞組有明顯效果。調(diào)整定子鐵芯非平行齒尺寸2. Imm bt=平行齒+非平行齒/3 (最窄尺寸)12 極O. 92*380*100/1. 55*5. 759*32*0. 837*0. 7=20912*0. 92*380*100/1. 44*0. 57*32*0. 837*72*1.4=196O. 92*380*100/4. 19*3. 0*32*0. 837*1. 225=856 極O. 92*220*100/1. 55*11. 519*32*0. 677*0. 7=756*0. 92*220*100/1. 44*0. 57*32*0. 677*72*1. 4=70O. 92*220*100/4. 19*3*32*0. 677*1. 225=61. 56/12極串聯(lián)匝數(shù)減少22匝4 極O. 94*380*100/1. 55*17. 27*32*0. 556*0. 7=1074*0. 94*380*100/1. 44*0. 57*32*0. 556*72*1.4=100O. 94*380*100/4. 19*3. 0*32*0. 556*1. 4=11432 極32*0. 9*220*100/1. 44*0. 57*32*0. 945*72*1. 4=250 匝、實際=187 (其中生成 8極)。4/32極一套繞組，以32極為準(zhǔn)，32極Y接I. 018V/匝，4極2 Λ接應(yīng)3. 518V/匝*108 匝=380V。在計算中 380/114 匝=3. 333 匝。調(diào)整定子外徑4/32極每槽減少(177-114/12=5. 5) 11匝。[0125]調(diào)整了非平行齒后，6/12極每槽減少2匝，4/32極每槽減少匝數(shù)2匝。6/12 極導(dǎo)線 I. 0*4=2*2=6· 282 4/32 極導(dǎo)線 I. 0*5=2*2=15. 726. 28+15. 7=21. 92。(4/32 極導(dǎo)線 I. 0*5=15+15=1182) +(6/12 極導(dǎo)線 I. 0*4=9+9=56 . 522)=174· 52。調(diào)整鐵芯尺寸前，每槽174. 52導(dǎo)線橫截面積(原定子鐵芯尺寸不能生產(chǎn)4速電動機)。調(diào)整鐵芯尺寸后，每槽113. I2導(dǎo)線橫截面積?？梢钥闯黾哟蠖ㄗ油鈴溅党叽?增加了軛he值后，200機座能生產(chǎn)四速中功率電動機。加大非平行齒高增加了平行齒bt值。有效的減少低速繞組每極每相串聯(lián)匝數(shù)。在定子槽內(nèi)高低速繞組能空出21. 9mm2面積，有了空間加大高低速繞組導(dǎo)線橫截面積；減少導(dǎo)線串聯(lián)匝數(shù)、增加了繞組導(dǎo)線橫截面積，降低銅損；增加了軛h。值，加大非平行齒高增加了平行齒bt值，降低鐵損；增加了繞組導(dǎo)線橫截面積，每速功率增加了 9 25%。本實用新型中，轉(zhuǎn)子的鼠籠、鼠環(huán)數(shù)為兩個以上。一臺大中功率變速多三相異步電動機，光定子優(yōu)化了工作僅做一半，電動機和比變壓器一個道理，轉(zhuǎn)子也要優(yōu)化，所以轉(zhuǎn)子也設(shè)兩套三套鼠籠繞組，最外鼠籠繞組為低速啟動運行繞組鼠條面積和一速繞組匹配鼠條采合金鋁有啟動電阻，二套三套鼠籠繞組是隨定子電流變化而分別工作，鼠條材料最好采用紫銅，轉(zhuǎn)子溫度也降低了，這樣搭配一臺大中功率變速多三相異步電動機就基本成功了。本實用新型中，機殼從外向內(nèi)設(shè)有散熱通風(fēng)道。電動機得使用壽命取決于溫度，最佳溫度< 50 °C,機殼從外向內(nèi)設(shè)有散熱通風(fēng)道，設(shè)有電動風(fēng)扇電機外內(nèi)強迫冷風(fēng)進行散熱。定子繞組多處設(shè)有熱敏開關(guān)起保護作用，這樣電動機即能延長使用壽命和發(fā)揮最大效率，又能達到節(jié)電的效果。第一實施例下述未提及的相應(yīng)電機部分采用現(xiàn)有技術(shù)。本實施例的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機為4/6/12/32四速三相異步電動機，其功率分別對應(yīng)是32KW/30KW/17. 5KW/5. 4KW，其機座號為225，定子鐵芯槽數(shù)為72槽，定子繞組由主繞組和副繞組組成，引線頭供15個。如圖I所示，主繞組是4/32極兩速繞組，其為2Λ/Υ接法。副繞組為6/12極，其為2Υ/Λ接法，下述表I為4/6/12/32極四速繞組排列表。機座號為225。表I
權(quán)利要求1.一種大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，設(shè)有定子、轉(zhuǎn)子、軸、機座，定子設(shè)有定子鐵芯和定子繞組，轉(zhuǎn)子設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，其特征是所述定子繞組為兩套，其中部分繞組采用外部接法并斷開短路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述兩套定子繞組為 2Y/ Λ、4Υ/2 Λ、2Υ/Υ、4Υ/2Υ、4Υ/3Υ 或 2Υ/2 Δ /2 Λ、4Υ/4Υ/4Υ 接法。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述定子兩套繞組為 4/6/8/32 極、4/6/12/32 極、4/6/10/40 極或 4/6/8/12/48 極。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述機座的型號為 200、225、250、280、315、355 或 400。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述定子鐵芯及轉(zhuǎn)子鐵芯的槽數(shù)為72、90或108槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述定子鐵芯的外徑 D 為 =Φ*102 106%，所述 Φ 為 327mm、368mm、400mm、423mm、493mm 或560mmo
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述定子鐵芯的非平行齒高度H為H=bt*0. 3 O. 6,所述bt為4. 5mm 6mm、4. 5mm 6mm、5mm 7mm>4. 5mm 9mm>5mm 11mm 或 5. 5mm 12mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子的鼠籠、鼠環(huán)數(shù)為兩個以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其特征在于所述機座設(shè)有散熱通風(fēng)道。
專利摘要本實用新型涉及一種大中功率變速多鼠籠三相異步電動機，其解決了現(xiàn)有鼠籠三速電機低起重重量、三速變級調(diào)速時不穩(wěn)定、沖擊電流大、YZR繞線電動機下降操作時安全性低的技術(shù)問題，設(shè)有定子、轉(zhuǎn)子、軸、機座，定子設(shè)有定子鐵芯和定子繞組，轉(zhuǎn)子設(shè)有轉(zhuǎn)子鐵芯，定子繞組為兩套，其中部分繞組為外部接法并斷開短路連接。本實用新型可廣泛用于塔機起升裝置、起重機、礦山起重、倉庫及貨場、輪船錨的拋收等設(shè)備上。
文檔編號H02K3/28GK202818044SQ201220509389
公開日2013年3月20日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者王長春 申請人:榮成市數(shù)控儀器有限公司