專利名稱:交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)的制作方法
本發(fā)明涉及一種交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，特別是對(duì)籠形轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的調(diào)速。
目前對(duì)籠形轉(zhuǎn)子異步電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速的方式較為復(fù)雜，設(shè)備價(jià)格也較昂貴。一般認(rèn)為較為簡(jiǎn)便的方式是，通過(guò)調(diào)節(jié)定子繞組的電壓來(lái)達(dá)到調(diào)速的目的。這種調(diào)速電機(jī)是由機(jī)殼、定子繞組、轉(zhuǎn)子、軸承、端蓋及調(diào)壓裝置組成，其定子繞組裝配在機(jī)殼的內(nèi)側(cè)，轉(zhuǎn)子置于定子繞組所包容的一個(gè)圓柱形空間的中央，其兩端支承于裝配在端蓋中的軸承上，一個(gè)調(diào)壓裝置接在定子繞組輸入線路上。這種電壓調(diào)速方法存在的問(wèn)題是，調(diào)速時(shí)的效率低，功率因素低，在低速時(shí)消耗于轉(zhuǎn)子電路的功率較大，故經(jīng)濟(jì)性不高，同時(shí)電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，因此這種調(diào)速方法往往局限于高轉(zhuǎn)差率的籠形異步電機(jī)，如果采用于普通籠形轉(zhuǎn)子異步機(jī)則必須在低速時(shí)欠載運(yùn)行或短時(shí)工作。
本發(fā)明的任務(wù)是設(shè)計(jì)這樣一種交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，調(diào)速的效率高，功率因素較高;低速運(yùn)行時(shí)，功率因素能得到補(bǔ)償，節(jié)能，低速特性好;電機(jī)結(jié)構(gòu)基本不變，能利用原來(lái)的工藝和設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，整個(gè)電機(jī)造價(jià)低廉。
這一任務(wù)由下述特征技術(shù)解決了，電機(jī)機(jī)殼由兩部分組成，其中一部分機(jī)殼能相對(duì)另一部分機(jī)殼轉(zhuǎn)動(dòng)，在這兩部分機(jī)殼內(nèi)側(cè)各裝有一組定子繞組，一轉(zhuǎn)子貫穿于這兩組定子繞組所包容的圓柱形空間的中央。轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)電勢(shì)是一合電勢(shì)，是由兩組定子繞組各自形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的矢量和。這一合電勢(shì)決定于兩組定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)各自在轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)的相位差角，只要調(diào)節(jié)調(diào)相裝置就能改變這一相位差角，從而就能改變合電勢(shì)的大小，而合電勢(shì)大小的變化就會(huì)引起轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速快慢的變化，這樣就可達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速的目的。
本發(fā)明的特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)將借助于附圖和實(shí)施例來(lái)加以闡述，并進(jìn)行詳細(xì)討論，當(dāng)然不應(yīng)把發(fā)明理解為這一有限的實(shí)施例。
圖1.交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)的軸向剖面圖圖2.
同相時(shí)的合矢量合成圖圖3.
相位差角為ψ時(shí)矢量合成圖圖4.
反相時(shí)的合矢量合成圖圖5.調(diào)節(jié)
的相位差角時(shí)的矢量圖圖6.調(diào)節(jié)
的相位差角和其中一幅值時(shí)的矢量圖實(shí)施例1圖1表示的是整個(gè)交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)的結(jié)構(gòu)，機(jī)殼(1)沿徑向分為兩部分，機(jī)殼(1′)和機(jī)殼(1″)，在其內(nèi)側(cè)各裝有一組定子繞組(2)，兩組定子繞組(2)呈軸向排列，這兩組定子繞組是相互獨(dú)立的，它們和電源的連接方式相同，機(jī)殼(1′)的一端(7)的圓周外側(cè)上有一矩形槽(8)，機(jī)殼(1′)的一端(9)的圓周外側(cè)上有一齒圈(11)，在齒圈(11)一側(cè)的圓周上分布有二個(gè)徑向徑孔機(jī)殼(1′)的一端(7)配套在機(jī)殼(1″)的一端(9)的孔內(nèi)，銷(12)插在銷孔(10)和槽(8)內(nèi)，以防機(jī)殼(1′)和機(jī)殼(1″)的軸向相對(duì)移動(dòng)，機(jī)殼(1′)能相對(duì)機(jī)殼(1″)周向無(wú)約束地轉(zhuǎn)動(dòng)。一籠形轉(zhuǎn)子位于兩定子繞組(2)所包容的圓柱形空間內(nèi)，其兩端支承于裝配在端蓋(5)中的軸承(6)上。上述結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)相當(dāng)于兩個(gè)一般籠形轉(zhuǎn)子異步電機(jī)軸向排列，去掉相互貼合端的端蓋，將這兩端周向無(wú)約束地連接起來(lái)，里面的定子結(jié)構(gòu)未變，只是籠形轉(zhuǎn)子加長(zhǎng)了，這種結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明具有一大優(yōu)點(diǎn)，可以基本利用原有的生產(chǎn)設(shè)備和工藝進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單，從而造價(jià)較低廉。
籠形轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)電勢(shì)
2O是兩組定子繞組(2)各自形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在籠形轉(zhuǎn)子上產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)
′2和
″2的矢量和。
圖2-4表示的是
′2和
″2的相位差角α＝0°、φ、π時(shí)合電勢(shì)E2O的合成情況。
α＝0時(shí)，E2O＝E′2+E″2＝2E′2＝2E″2α＝φ時(shí)，E2O＝2E′2·COS (φ)/2 ＝2E″2·COS (φ)/2α＝π時(shí)，E2O＝E′2-E′2＝0因此只要改變兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相位差，他們?cè)诨\形轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)電勢(shì)
′2和
″2之間的相位差就會(huì)發(fā)生變化，從而合電勢(shì)E2O就在0～2E′2(或0～2E″2)的范圍內(nèi)變化，合電勢(shì)E2O的改變會(huì)引起籠形轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的改變，以此可以達(dá)到無(wú)級(jí)調(diào)速的目的。這種調(diào)速的方法在低速時(shí)，由于轉(zhuǎn)差率S增大，轉(zhuǎn)子的電流頻率f2＝f1·S增大(f1是定子電流的頻率，即電源頻率，是固定不變的)，感抗增大，從而轉(zhuǎn)子電流I2越落后于合電勢(shì)
2O，但越接近電勢(shì)
′2，即與
′2的相位差角
越小，從而功率因素越高，輸出功率越大，圖5表示
′2與
″2和
2的相位差角分別為φ和θ時(shí)的矢量圖，從這個(gè)矢量圖中可以看出電機(jī)轉(zhuǎn)子的輸出功率P輸出＝E′2·I2COSθI2在E″2方向上的分量是反相的，這時(shí)向電源回饋功率，α越小，回饋功率越大P回饋＝E2″·I2COSα α＜ (π)/2所以本發(fā)明的又一大優(yōu)點(diǎn)是在低速時(shí)，功率因素能得到補(bǔ)償，輸出功率提高，調(diào)速時(shí)效率高，同時(shí)由于有部分未能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的電能W＝P回饋向電源輸入功率，因此可以實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
改變兩個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相位差的方法是1)調(diào)節(jié)兩組定子繞組(2)的周向相對(duì)位置，從而能改變兩組定子繞組中電位或電流的相位差，這樣兩定子繞組(2)各自產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相位差也就隨著同步改變，調(diào)節(jié)裝置是一機(jī)械傳動(dòng)裝置它是一個(gè)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)蝸桿(13)，蝸輪(14)就會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪(14)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)和它裝配在同一軸上的齒輪(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪(15)是和機(jī)殼(1″)上的齒圈(11)相互嚙合的，所以齒輪(15)的轉(zhuǎn)動(dòng)就會(huì)帶動(dòng)機(jī)殼(1″)相對(duì)機(jī)殼(1′)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使機(jī)殼(1′)和機(jī)殼(1″)內(nèi)側(cè)的兩組定子繞組(2)的周向相對(duì)位置發(fā)生變化。這種通過(guò)機(jī)械的方式來(lái)調(diào)節(jié)異步電機(jī)的轉(zhuǎn)速使得本發(fā)明還具有一大優(yōu)點(diǎn)，這就是可以對(duì)大容量電機(jī)進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速。2)調(diào)節(jié)兩定子繞組(2)之間的電源的相位差，其方法是在定子繞組(2)的輸入線路上接一調(diào)相裝置這一調(diào)相裝置是一電器(16)，用于較大功率電機(jī)時(shí)可以用調(diào)相電機(jī)，用于小功率電機(jī)可以用調(diào)相電路。
實(shí)施例2圖6所描述的調(diào)速電機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1相同，所不同點(diǎn)為該機(jī)兩組定子繞組(2)相對(duì)角度與其中一定子繞組的輸入電壓同時(shí)調(diào)節(jié)，這樣可以獲得最佳運(yùn)行效果。電壓調(diào)節(jié)采用可控硅調(diào)壓裝置。
需再次指出，發(fā)明并不局限于上述結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，例如上面所述的機(jī)械傳動(dòng)裝置只是一種傳動(dòng)形式，還有其它許多傳動(dòng)形式。此外，這一傳動(dòng)還可用電機(jī)帶動(dòng)實(shí)現(xiàn)遙控。
權(quán)利要求
1.一種交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，機(jī)殼(1)的內(nèi)側(cè)裝有一組定子繞組(2)，轉(zhuǎn)子(3)位于定子繞組(2)所包容的圓柱形空間的中央，其兩端支承于裝配在兩端端蓋(5)中的軸承(6)上，一個(gè)調(diào)壓裝置接在定子繞組(2)的輸入線路上，本發(fā)明的特征是機(jī)殼(1)沿徑向分為兩部分，機(jī)殼(1′)和機(jī)殼(1″)，在其內(nèi)側(cè)分別裝有一組定子繞組(2)，兩部分機(jī)殼通過(guò)端部周向無(wú)約束地連接在一起，轉(zhuǎn)子(3)貫穿在兩組定子繞組(2)的中央，一調(diào)相裝置置于機(jī)殼(1)的外側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征是，兩組定子繞組(2)相互獨(dú)立，其和電源的接線方式完全相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1和2所述的電機(jī)，其特征是，機(jī)殼(1)的一端(7)的圓周外側(cè)上有一矩形槽(8)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1和2所述的電機(jī)，其特征是，機(jī)殼(1″)的一端(9)的圓周外側(cè)上有一齒圈(11)，在其一側(cè)沿周向分布有一個(gè)以上的徑向銷孔(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1至4所述的電機(jī)，其特征是，機(jī)殼(1′)的一端(7)的周向無(wú)約束地配套在機(jī)殼(1″)一端(9)的孔內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1至5所述的電機(jī)，其特征是，銷(12)插在銷孔(10)和槽(8)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征是，調(diào)相裝置是一控制機(jī)殼(1′)與機(jī)殼(1″)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)角度的機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7所述的電機(jī)，其特征是，機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是由蝸桿(13)、蝸輪(14)及與蝸輪(14)同軸且與齒圈(11)嚙合的齒輪(15)組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電機(jī)，其特征是，調(diào)相裝置是一電器(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1和9所述的電機(jī)，其特征是，電器(16)是一調(diào)相電機(jī)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1和9所述的電機(jī)，其特征是，電器(16)是一調(diào)相電路。
專利摘要
一種交流無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)，特別是對(duì)籠形轉(zhuǎn)子異步電機(jī)的調(diào)速，它解決了目前一般非變頻方法對(duì)籠形轉(zhuǎn)子異步電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速存在的問(wèn)題。這種電機(jī)有兩組呈軸向排列的定子繞組，并通過(guò)機(jī)殼可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，一轉(zhuǎn)子貫穿于這兩組定子繞組所包容的圓柱形空間的中央，只要調(diào)節(jié)兩定子繞組的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相位差角，就能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)這個(gè)相位差角的方法是，一通過(guò)機(jī)械傳機(jī)構(gòu)來(lái)調(diào)節(jié)定子繞組的周向相對(duì)位置，二是在定子繞組的輸入線路上接調(diào)相電器。
文檔編號(hào)H02K17/02GK86106631SQ86106631
公開(kāi)日1988年4月6日 申請(qǐng)日期1986年9月26日
發(fā)明者丁一明, 呂美琪 申請(qǐng)人:呂美琪, 丁一明導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan