分組勵磁控制的外定子式交流電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，解決了現(xiàn)有的重載小功率低速運行的外定子式交流電機存在的運轉(zhuǎn)階段有效勵磁功率過剩的問題。包括電機外定子（1）是由環(huán)形硅鋼片疊壓而成的，在定子工字形極靴（4）的腰部設(shè)置有極靴定子繞組線圈（5），定子工字形極靴（4）和其上的極靴定子繞組線圈組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴（4）的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽（3）中的，六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有多組定子勵磁組。通過可編程控制器（10）控制各定子勵磁組的通斷電。特別適合那些需要重載啟動和較長時間低速重載運行的交流驅(qū)動電機。
【專利說明】分組勵磁控制的外定子式交流電機

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種外定子式交流電動機，特別涉及一種適合重載啟動的外定子式交流電機。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有外定子式交流電動機的定子鐵芯大多是由若干片硅鋼片沖片疊壓后成型的，為了嵌入定子勵磁線圈，在硅鋼片上沿其磁軛向內(nèi)沖出若干個指向定子沖片中心的齒片，也就是說定子鐵芯是由定子軛部和定子齒部組成的，定子線圈則是纏繞在定子齒部上，這種結(jié)構(gòu)的電動機，定子沖片的利用率較低，并且在嵌入定子線圈時，一般是通過手工嵌入或通過自動繞線機來完成的，由于相鄰定子齒部之間的間隙比較小，造成嵌線作業(yè)空間小，繞線極不方便。為了方便嵌線，一般定子槽口設(shè)置得都比較大，導致了電動機的槽滿率較低。另外，現(xiàn)有的外定子式交流電動機的定子繞組的匝數(shù)是固定好的，不能隨意改變的，其起動轉(zhuǎn)矩以及最大轉(zhuǎn)矩是一定的，這就造成了根據(jù)負載來選取驅(qū)動電動機時，需要選擇1.5-2倍額定負載的電動機來滿足其啟動要求，當電機啟動后進入到正常運行階段，電動機往往是處于輕載運行狀態(tài)的，存在有效勵磁功率過剩和交流電動機的功率因數(shù)較低的問題，特別是在輸送帶傳輸系統(tǒng)中所使用的重負載低速小功率交流電動機，上述問題尤其突出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，解決了現(xiàn)有的重載低速運行的外定子式交流電機存在的運轉(zhuǎn)階段有效勵磁功率過剩和功率因數(shù)低的技術(shù)問題。
[0004]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案解決以上技術(shù)問題的:
一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，包括電機外定子和電機內(nèi)轉(zhuǎn)子，電機外定子是由環(huán)形硅鋼片疊壓而成的，在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有六條縱斷面為燕尾形狀的定子極靴長槽，在定子工字形極靴的腰部設(shè)置有極靴定子繞組線圈，定子工字形極靴和其上的極靴定子繞組線圈組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽中的，在電機外定子的同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中均插接有一個單元定子極靴，這六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后與可編程控制器電連接在一起；在第一組定子勵磁組一側(cè)的電機外定子的另一同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中也均插接有另一個單元定子極靴，這六個另一個單元定子極靴組成第二組定子勵磁組，在第二組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后也與可編程控制器電連接在一起，在第一組定子勵磁組中的單元定子極靴與第二組定子勵磁組的另一個單元定子極靴之間設(shè)置有單元定子極靴間隔塊。
[0005]在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的外側(cè)面上沿轉(zhuǎn)子硅鋼片的外圓周等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有四個縱斷面為燕尾形狀的轉(zhuǎn)子齒塊長槽，在轉(zhuǎn)子工字形齒塊的腰部設(shè)置有齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈，轉(zhuǎn)子工字形齒塊和其上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈組成單元轉(zhuǎn)子齒塊，單元轉(zhuǎn)子齒塊是通過轉(zhuǎn)子工字形齒塊的燕形尾部活動插接在轉(zhuǎn)子齒塊長槽中的，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的同一縱斷面上的四條轉(zhuǎn)子齒塊長槽中均插接有一個單元轉(zhuǎn)子齒塊，這四個單元轉(zhuǎn)子極靴組成第一組轉(zhuǎn)子線圈組，第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器電連接在一起；在第一組轉(zhuǎn)子線圈組一側(cè)的電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的另一同一縱斷面上的四個轉(zhuǎn)子齒塊長槽也均插接有另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊，這四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊組成第二組轉(zhuǎn)子線圈組，第二組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器電連接在一起，在第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的單元轉(zhuǎn)子齒塊與第二組轉(zhuǎn)子線圈組的另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊之間設(shè)置有單元轉(zhuǎn)子齒塊間隔塊。
[0006]在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有3組定子勵磁組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的外側(cè)面上設(shè)置有3組轉(zhuǎn)子線圈組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子的外側(cè)面上設(shè)置的轉(zhuǎn)子線圈組是與在電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置的定子勵磁組對應(yīng)設(shè)置的。
[0007]本發(fā)明通過分組控制電機的定子勵磁，實現(xiàn)了電機在啟動和正常運轉(zhuǎn)階段的經(jīng)濟合理的有效勵磁，提高了電機的功率因數(shù)，特別適合那些需要重載啟動和較長時間低速重載運行的交流驅(qū)動電機。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的外定子與可編程控制器10之間的電連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明的單元定子極靴的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明的外定子沿電機中心軸線剖開后的剖視圖；
圖5是本發(fā)明的內(nèi)轉(zhuǎn)子沿電機中心軸線剖開后的剖視圖。

【具體實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明:
一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，包括電機外定子I和電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2，電機外定子I是由環(huán)形硅鋼片疊壓而成的，在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有六條縱斷面為燕尾形狀的定子極靴長槽3，在定子工字形極靴4的腰部設(shè)置有極靴定子繞組線圈5，定子工字形極靴4和其上的極靴定子繞組線圈5組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴4的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽3中的，在電機外定子I的同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中均插接有一個單元定子極靴，這六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后與可編程控制器10電連接在一起；在第一組定子勵磁組一側(cè)的電機外定子I的另一同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中也均插接有另一個單元定子極靴，這六個另一個單元定子極靴組成第二組定子勵磁組，在第二組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后也與可編程控制器10電連接在一起，在第一組定子勵磁組中的單元定子極靴與第二組定子勵磁組的另一個單元定子極靴之間設(shè)置有單元定子極靴間隔塊6。
[0010]在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2的外側(cè)面上沿轉(zhuǎn)子硅鋼片的外圓周等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有四個縱斷面為燕尾形狀的轉(zhuǎn)子齒塊長槽7，在轉(zhuǎn)子工字形齒塊8的腰部設(shè)置有齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈，轉(zhuǎn)子工字形齒塊8和其上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈組成單元轉(zhuǎn)子齒塊，單元轉(zhuǎn)子齒塊是通過轉(zhuǎn)子工字形齒塊8的燕形尾部活動插接在轉(zhuǎn)子齒塊長槽7中的，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2的同一縱斷面上的四條轉(zhuǎn)子齒塊長槽中均插接有一個單元轉(zhuǎn)子齒塊，這四個單元轉(zhuǎn)子齒塊組成第一組轉(zhuǎn)子線圈組，第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器10電連接在一起；在第一組轉(zhuǎn)子線圈組一側(cè)的電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2的另一同一縱斷面上的四個轉(zhuǎn)子齒塊長槽7也均插接有另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊，這四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊組成第二組轉(zhuǎn)子線圈組，第二組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的極靴轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器10電連接在一起，在第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的單元轉(zhuǎn)子齒塊與第二組轉(zhuǎn)子線圈組的另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊之間設(shè)置有單元轉(zhuǎn)子齒塊間隔塊9。
[0011]在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有3組定子勵磁組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2的外側(cè)面上設(shè)置有3組轉(zhuǎn)子線圈組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子2的外側(cè)面上設(shè)置的轉(zhuǎn)子線圈組是與在電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置的定子勵磁組對應(yīng)設(shè)置的。
[0012]本發(fā)明的第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈的繞線工序是:在繞線前，將單元定子極靴分類并標記為屬于A相、B相、C相，在每個極靴上繞有集中繞組，使得與電動機中心軸垂直的同一垂面上的徑向相對的兩個繞組串聯(lián)在一起構(gòu)成一相，并與可編程控制器10電連接在一起。這樣就實現(xiàn)了線圈分組，并隨時可以改變各相定子繞組的匝數(shù)。
[0013]分組勵磁控制的外定子式交流電動機利用磁通沿磁阻最小路徑閉合的特性，當電流流過定子繞組時，定子繞組產(chǎn)生一矢量磁場，該磁場會帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一角度，使得轉(zhuǎn)子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉(zhuǎn)一個角度，轉(zhuǎn)子也隨著該磁場轉(zhuǎn)一個角度。并通過改變定子繞組的匝數(shù)即控制分組線圈的通電個數(shù)、通電電流的頻率等方法來控制電動機的輸出轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩，從而達到直接驅(qū)動負載的目的。根據(jù)磁路的歐姆定律:F=Ni，式中，F(xiàn)為磁動勢，N為線圈匝數(shù)，i為電流大小。從式中可得出，通過改變線圈的匝數(shù)N，可改變磁路的磁動勢F，磁通量Φ也隨之改變，進而產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。在分組勵磁控制的外定子式交流電機中，由于在電動機外定子的內(nèi)側(cè)面上沿電動機中心線方向設(shè)置有多組分組控制的定子勵磁組，根據(jù)不同的負載，由可編程控制器10發(fā)出指令來控制通電定子勵磁組的組數(shù)。具體來說，當負載處于啟動過程時，由于所需的啟動轉(zhuǎn)矩比較大，應(yīng)使電動機定子繞組工作在最多匝數(shù)的情況，即所有的定子勵磁組都通電以實現(xiàn)直接驅(qū)動負載，當可編程控制器10檢測到負載處于穩(wěn)定運行狀態(tài)時，為了避免此時的電動機處于輕載狀態(tài)，應(yīng)使電動機定子繞組工作在較少匝數(shù)的情況，即通過減少定子勵磁組數(shù)的通電數(shù)來實現(xiàn)節(jié)倉泛。
【權(quán)利要求】
1.一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，包括電機外定子(I)和電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)，其特征在于，電機外定子(I)是由環(huán)形硅鋼片疊壓而成的，在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有六條縱斷面為燕尾形狀的定子極靴長槽(3)，在定子工字形極靴(4)的腰部設(shè)置有極靴定子繞組線圈(5)，定子工字形極靴(4)和其上的極靴定子繞組線圈(5)組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴(4 )的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽(3 )中的，在電機外定子(I)的同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中均插接有一個單元定子極靴，這六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后與可編程控制器(10)電連接在一起；在第一組定子勵磁組一側(cè)的電機外定子(I)的另一同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中也均插接有另一個單元定子極靴，這六個另一個單元定子極靴組成第二組定子勵磁組，在第二組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經(jīng)串聯(lián)后也與可編程控制器(10)電連接在一起，在第一組定子勵磁組中的單元定子極靴與第二組定子勵磁組的另一個單元定子極靴之間設(shè)置有單元定子極靴間隔塊(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，其特征在于，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的外側(cè)面上沿轉(zhuǎn)子硅鋼片的外圓周等間隔弧度地相互彼此平行地設(shè)置有四個縱斷面為燕尾形狀的轉(zhuǎn)子齒塊長槽(7)，在轉(zhuǎn)子工字形齒塊(8)的腰部設(shè)置有齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈，轉(zhuǎn)子工字形齒塊(8)和其上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈組成單元轉(zhuǎn)子齒塊，單元轉(zhuǎn)子齒塊是通過轉(zhuǎn)子工字形齒塊(8)的燕形尾部活動插接在轉(zhuǎn)子齒塊長槽(7)中的，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的同一縱斷面上的四條轉(zhuǎn)子極靴長槽中均插接有一個單元轉(zhuǎn)子極靴，這四個單元轉(zhuǎn)子齒塊組成第一組轉(zhuǎn)子線圈組，第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器(10)電連接在一起；在第一組轉(zhuǎn)子線圈組一側(cè)的電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的另一同一縱斷面上的四個轉(zhuǎn)子齒塊長槽(7)也均插接有另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊，這四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊組成第二組轉(zhuǎn)子線圈組，第二組轉(zhuǎn)子線圈組中的四個另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊上的齒塊轉(zhuǎn)子繞組線圈依次串聯(lián)后與可編程控制器(10)電連接在一起，在第一組轉(zhuǎn)子線圈組中的單元轉(zhuǎn)子齒塊與第二組轉(zhuǎn)子線圈組的另一個單元轉(zhuǎn)子齒塊之間設(shè)置有單元轉(zhuǎn)子齒塊間隔塊(9)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種分組勵磁控制的外定子式交流電機，其特征在于，在環(huán)形硅鋼片疊壓后組成的電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置有3組定子勵磁組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的外側(cè)面上設(shè)置有3組轉(zhuǎn)子線圈組，在電機內(nèi)轉(zhuǎn)子(2)的外側(cè)面上設(shè)置的轉(zhuǎn)子線圈組是與在電機外定子的內(nèi)側(cè)面上設(shè)置的定子勵磁組對應(yīng)設(shè)置的。
【文檔編號】H02K1/22GK104242491SQ201410456036
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】袁媛, 孟文俊, 孫曉霞, 李勇超 申請人:太原科技大學