專利名稱：混極無級調(diào)速異步電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無級調(diào)速異步電機，適用于電力拖動或變速恒頻發(fā)電。
目前主要有以下三種異步電機調(diào)速方法，即調(diào)頻調(diào)速，串級調(diào)速和電磁離合器調(diào)速。調(diào)頻和串級調(diào)速雖有良好的性能，但由于調(diào)速裝置復(fù)雜，成本高昂而難以在中小容量的電力拖動中應(yīng)用。電磁離合器調(diào)速雖價格已較前二種調(diào)速方法低廉，但效率較低，低速靜差率大，過載能力小，并由于它是雙機組合結(jié)構(gòu)，體積較大，還需專用起動設(shè)備，成本仍然較高，不盡人意。
本發(fā)明的目的旨在提供一種電機結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速裝置簡單，低速時靜差率小，轉(zhuǎn)矩過載能力大、體積小、成本低、效率高、起動性能好的無級調(diào)速異步電機。可用于電力拖動或變速恒頻發(fā)電。
發(fā)明是以如下方式實現(xiàn)的在電機同一定子鐵心槽內(nèi)嵌置少極與多極二套繞組，該二套繞組按通電后旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的原則接于電源，并由交流調(diào)壓器控制二套繞組間的電壓分配，該交流調(diào)壓器可以是普通的自耦調(diào)壓器或是一般電子調(diào)壓器。工作時，通過交流調(diào)壓器改變二套繞組的電壓分配，從而使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨之發(fā)生變化，實現(xiàn)調(diào)速之目的。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。


圖1是本發(fā)明一種原理結(jié)構(gòu)圖；圖2是本發(fā)明另一種原理結(jié)構(gòu)圖；圖3是本發(fā)明調(diào)速電機的轉(zhuǎn)矩合成方法；圖4是本發(fā)明電機的機械特性隨二套繞組電壓比變化的情況。
參照圖1，少極繞組A1、B1、C1與多極繞組A2、B2、C2均嵌置于同一定子鐵心槽內(nèi)，在圖1所示具體結(jié)構(gòu)中是將少極與多極二套繞組按通電后二者旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的原則相串聯(lián)后再接于三相交流電源，在串聯(lián)連接點S1，S2、S3處接交流調(diào)壓器TYQ，這樣二套繞組間串聯(lián)點S1、S2、S3的電位由交流調(diào)壓器控制，圖中R表示電機轉(zhuǎn)子。
在圖2所示結(jié)構(gòu)中，嵌置于同一定子鐵心槽內(nèi)的少極繞組A1、B1、C1與多極繞組A2、B2、C2接通電后旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的原則分別經(jīng)交流調(diào)壓器TYQ1和TYQ2并接于三相交流電源上，這樣少極與多極二套繞組的電壓分配由交流調(diào)壓器TYQ1和TYQ2控制，圖中R表示電機轉(zhuǎn)子。
上述多極與少極二套繞組，其多極繞組與少極繞組的極數(shù)比最好不為奇數(shù)，(即最好為偶數(shù)或非整數(shù))，以便消除二套繞組間的互感，一般將多極繞組放在上層，少極繞組放在下層。電機的轉(zhuǎn)子可以為籠形轉(zhuǎn)子或?qū)嵭霓D(zhuǎn)子。工作時，當(dāng)電機繞組施加交流電后，二套繞組將產(chǎn)生不同極數(shù)的旋轉(zhuǎn)磁勢，若通過設(shè)計消除二套繞組間的互感，則可將該機看作二臺同軸而有不同極數(shù)的等效異步電機，實際電機的轉(zhuǎn)矩即為二臺等效電機轉(zhuǎn)矩的合成轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)矩合成方法如圖3所示，圖中曲線1和曲線2分別為按《電機學(xué)》中的方法求得的二個等效電機的機械特性，曲線3為由以上二條特性合成的電機的機械特性，合成后的電機機械特性的零轉(zhuǎn)矩點n。處于少極與多極機械特性的零轉(zhuǎn)矩點n01和n02之間。如二套繞組為串聯(lián)接法，當(dāng)調(diào)節(jié)交流調(diào)壓器來改變二套繞組的電壓分配時，必然有這樣的結(jié)果，即當(dāng)少極繞組上的電壓升高時，多極繞組上的電壓便降低。而當(dāng)少極繞組電壓降低時，多極繞組電壓便升高，如二套繞組并接于電源，通過調(diào)節(jié)交流電壓器，也能改變二繞組上的電壓分配，于是當(dāng)二套繞組的電壓分配改變時，二等效電機轉(zhuǎn)矩將隨之發(fā)生變化，因而，合成后的電機轉(zhuǎn)矩也將發(fā)生變化，合成后的電機機械特性隨二套繞組電壓比ku＝u1／u2變化而變化的情況見圖4示，(u1和u2分別為少極和多極繞組上的電壓)，其中ku1＞ku2＞ku3，該特性的變化規(guī)律是(1)ku減小，零轉(zhuǎn)矩點n。隨之降低，(2)ku減小時，可做到最大轉(zhuǎn)矩基本不變或略有提高，(3)ku減小時，曲線變得平滑，硬度提高。圖中ML為恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載線，n1，n2，n3為不同ku值時的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，由圖可見，轉(zhuǎn)速隨ku的減小而減小，只要ku均勻連續(xù)變化，轉(zhuǎn)速也就均勻連續(xù)的變化，這就實現(xiàn)了無級連續(xù)調(diào)速之目的。本發(fā)明可以制成內(nèi)轉(zhuǎn)子，也可制成外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。本發(fā)明電機不僅可廣泛應(yīng)用于中小電力拖動中作為無級調(diào)速電動機及用于風(fēng)機，水泵，油泵等傳動，且根據(jù)電機的可逆原理，還可使本發(fā)明電機運行于機械特性的第二象限，而成為一種取消了發(fā)電系統(tǒng)中調(diào)速裝置的變速恒頻發(fā)電機。
綜上所述，發(fā)明的調(diào)速電機其調(diào)速裝置簡單，僅需普通自耦調(diào)壓器或一般電子調(diào)壓器作為調(diào)速裝置，且為單機結(jié)構(gòu)，顯比雙機組合的電磁離合器結(jié)構(gòu)簡單輕巧、體積小，故成本比普通調(diào)速方法低廉，如一臺定子外徑175mm，恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速ML＝1公斤米，極數(shù)比為4／16，轉(zhuǎn)速范圍為1250～350rpm，包括電壓調(diào)節(jié)控制器在內(nèi)成本約800元，由于本發(fā)明電機具有較小的靜差率，所以在低速時，其轉(zhuǎn)矩過載能力大，該機效率也明顯高于二級能量損失的電磁離合器，此外，本發(fā)明尚有以下優(yōu)點，一是起動時只要將調(diào)壓器放置于中速運行位置，即可限制起動電流，并具有較大起動轉(zhuǎn)矩，不必采用專門的起動設(shè)備；一是在調(diào)壓器損壞時，電機仍有幾種不同速度。
權(quán)利要求1.一種用作電動機或發(fā)電機的無級調(diào)速異步電機，含定子、轉(zhuǎn)子，其特征在于在同一定子鐵心槽內(nèi)嵌置了少極繞組[A1、B1、C1]與多極繞組[A2、B2、C2]二套繞組，該二套繞組按通電后二者旋轉(zhuǎn)磁場方向一致接于電源，并由交流調(diào)壓器控制二套繞組間的電壓分配。
2.按權(quán)利要求1所述的調(diào)速異步電機，其特征在于所說的少極與多極二套繞組按二者旋轉(zhuǎn)磁場方向一致串聯(lián)連接后接于電源，在串聯(lián)連接點〔S1、S2、S3〕接交流調(diào)壓器〔TYQ〕。
3.按權(quán)利要求1所說的調(diào)速異步電機，其特征在于所說的少極與多極二套繞組按二者旋轉(zhuǎn)磁場方向一致分別經(jīng)過交流調(diào)壓器〔TYQ1、TYQ2〕并接于電源。
4.按權(quán)利要求1，2，3所述的調(diào)速異步電機，其特征在于多極繞組與少極繞組的極數(shù)比為偶數(shù)或非整數(shù)。
5.按權(quán)利要求1，2，3所述的調(diào)速異步電機，其特征在于電機為內(nèi)轉(zhuǎn)子或外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求1，2，3所述的調(diào)速異步電機，其特征在于所說的交流調(diào)壓器為自耦調(diào)壓器或電子調(diào)壓器。
專利摘要本實用新型公開了一種混極無級調(diào)速異步電機，該電機是在同一定子鐵心槽內(nèi)嵌置少極與多極二套繞組，這二套繞組按通電后旋轉(zhuǎn)磁場方向一致的原則接于電源，并通過交流調(diào)壓器控制二套繞組的電壓分配，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速隨電壓分配的變化而變化的。本實用新型結(jié)構(gòu)、調(diào)速裝置簡單，轉(zhuǎn)矩過載能力大，起動性能好，體積小，成本低，該電機不僅可以作為無級調(diào)速電動機用于電力拖動及風(fēng)機、水泵、油泵等的傳動，還可作為變速恒頻發(fā)電機使用。
文檔編號H02K17/02GK2110952SQ9122633
公開日1992年7月22日 申請日期1991年10月4日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月4日
發(fā)明者羅君驊, 泮再平, 葉云岳, 林章偉, 孔慶成 申請人:浙江大學(xué)