CN101304203A - 移相变流式异步调速电动机 - Google Patents

Abstract

一种移相变流式异步调速电动机，有绝缘外壳(7)、转子(1)和定子(2～3)，定子(3)或定子(2)两端设有环形端板(8)，一侧置有执行器(4)。转子(1)设有隔磁垫(5)将其隔离成二段。本发明的双磁场使转子电流合成对电动机发生影响，只需调整二磁场夹角即可改变转子合成感应电流的大小，实现异步电动机转速的调节。可广泛应用于电力、化工、机械、采矿、冶金、运输，节能，节约投资，可靠性高，维护工作量少，尤其可解决目前大容量、高电压异步电动机调速的困难，利于实现远动化、自动化和计算机化。

Description

移相变流式异步调速电动机

技术领域

本发明属于电动机技术领域，尤其涉及一种拥有两个磁场的移相变流式异步调速电动机。

背景技术

现有技术的调速方法有两类：一是电动机调速，如直流电动机调速、变磁级对数调速、变频调速、变电压调速及斩波调速。由于设备复杂、容量大、电压高，这些方法得不到广泛应用；二是机械调速，如变档调速、液压调速、偶合器调速等。由于机械调速必须增设一套机械装置，投资大、能耗高，而且灵敏性差、故障率高、维护工作量大。特别是大功率机械调速，目前尚无大容量无级调速的异步电动机可以实现，只能增设液力偶合器、摩擦片偶合器等。然而这些机械调速装置设备庞大，结构复杂，价格昂贵，生产过程中运行维护工作量大，可靠性低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的缺陷，提供一种改进的，利用矢量合成法改变转子电流大小从而直接进行无级调速的移相变流式异步调速电动机，解决异步电动机定子磁场的移相、转子电流合成可变问题，要求两个定子磁场的磁路各自独立，确保转子电流理想地合成。

本发明的技术解决方案是，所述移相变流式异步调速电动机，如图1所示，具有绝缘外壳7，该绝缘外壳7中，有圆柱形转子1，所述转子1上同轴线套有筒状定子(2～3)。其技术特点在于，所述定子3或定子2两端分别设有环形端板8，使定子3或定子2紧贴绝缘外壳7内腔腔壁，并使定子(2～3)中任一定子能在设定几何角度范围内往复转动并实现磁路自封闭。其中所述定子2的线圈与定子3的线圈同相序同相位电连接。定子2或定子3径向一侧还配置有一执行器4，由该执行器4执行驱动并在可调几何角度范围内任一位置锁定定子2或定子3。上述转子1为鼠笼式结构，转子1轴向中段设置有隔磁垫5，该隔磁垫5将转子1隔离成二段。

本发明的工作原理是，基于磁场、电流是一种矢量，可以利用改变两个分磁场的夹角，使它们在同一电动机转子内的感应电流的夹角也发生同样的改变，从而使合成的感应电流相应发生变化，得以完成调节异步电动机转速的目的。如附图1所示，定子2产生的旋转磁场为F₁，定子3产生的旋转磁场为F₂，假设F₁和F₂之间初始夹角为a，如附图2所示，显然，F₁和F₂在电动机转子中感应电流I₁和I₂，它们之间的夹角也为a，合成感应电流为I。当执行器4驱动定子3转动时，旋转磁场F₂即随之转动而到F₂ ^/的位置，它在电动机转子中的感应电流I₂也相应变到I₂ ^/的位置，此时的合成电流I则变为I^/。可见，I^/与I相比较，其大小和方向都发生了显著的变化。从设计上和定子线圈的连接入手，我们可以做到使定子2和定子3产生的两个旋转磁场F₁和F₂它们的大小相等，转速相同，转向一致。显然，电动机转子中合成感应电流I的大小则仅处决于F₁和F₂之间的夹角a。当a从0°～180°变化时，电动机转子中的合成感应电流即从2I₁(或I₂)变到0。也就是说，移相变流式异步调速电动机是利用改变定子2和定子3产生的旋转磁场之间的夹角使电动机转子中合成感应电流I发生变化，以实现异步电动机调速的。

本发明的有益效果是，双磁场使电动机转子电流合成对电动机发生影响，只需通过调整两个磁场的夹角即可改变电动机转子合成感应电流的大小，实现异步电动机转速的调节。说明这种矢量合成法是目前最先进的、简单可行的调速方法。可广泛应用于电力、化工、机械、采矿、冶金、交通运输各个行业，充分满足对机械调速的要求。该方法与当前常用调速方法相比，具有明显的优点和经济效果：

1、在设备结构上，仅将异步电动机定子分成两个半容量定子，由同一电源供电，无需附加任何其它设备，节约投资，可靠性高，维护工作量少；

2、调节方法简单。只需改变定子与定子之间的几何夹角，即可实现无级调速；

3、无附加机械调速设备和电气调节装置，大大减少了电能和机械能消耗，节能效果佳；

4、可解决目前大容量、高电压异步电动机调速的困难；

5、能消除大容量异步电动机起动时，电源电压大幅度降低的现象；

6、调速过程中无谐波产生，避免了谐波对电力***的危害；

7、有利于实现远动化、自动化和计算机化。因此，大力推广移相变流式异步调速电动机，更能全面满足各行各业生产中工况变化的要求，实现全面全过程节能，对创建现代节能型企业，实现创新型发展有着现实的、长远的意义。

附图说明

图1为本发明一个具体实施例的结构示意图；

图2为本发明使用时双磁场矢量合成状况参考图。

以上图1中标示为：

1-转子，

2～3-定子，

4-执行器，

5-隔磁垫，

61～62-隔磁环，

7-绝缘外壳，

8-环形端板。

具体实施方式

图1所示为本发明的一个实施例，参见图1，该实施例的绝缘外壳7采用塑料制作，呈筒状，外部尺寸为长440mm，直径￠155mm。设备体积尺寸较同容量电动机稍大一点，为370w异步电动机长度的1.9倍。其制造工艺与通用740w的异步电动机完全相同。故定子2、定子3取用漆包线常规方法绕制。转子1为呈圆柱状的鼠笼式结构，铜条焊制，其鼠笼条贯穿所有转子。转子1的铁芯通过隔磁垫5隔离成二段。定子3与定子2呈筒状。将定子2和定子3同轴线间隙配合轴向间隔套装在转子1上。其中之一的定子3或定子2两端分别设置导磁性能良好的环形端板8，使定子3或定子2紧贴绝缘外壳7内腔腔壁，并与执行器4匹配组装。此外，依据不同类型电动机的不同要求，可在定子2与定子3之间轴向设置起隔离作用的隔磁环61，还可在定子3或定子2与绝缘外壳7之间设置至少二个起隔离作用的隔磁环62，将定子3或定子2与绝缘外壳7隔离。定子2与定子3两个定子线圈的绕组型式、绕线方式、磁极对数等电气参数必须完全相同。定子2的线圈与定子3的线圈同相序同相位电连接。定子2与定子3之间的连接线采用柔软性、弹性和抗疲劳性优良的导线。再将带有定子3和定子2的转子1同轴线套入上述筒状绝缘塑料外壳7内。使定子2与定子3中任一定子能在设定几何角度范围内往复转动。执行器4可采用常用执行器，例如市售ZX-05型执行器，安装在绝缘外壳7上与上述壳内之定子3径向一侧配置一执行器4，并由该执行器执行驱动及在可调几何角度范围内任一位置执行定子3的锁定。

本发明的移相变流式异步调速电动机如上述由转子1、定子(2～3)、执行器4、隔磁垫5和绝缘外壳7组成。其中的转子1为鼠笼式结构。转子由隔磁垫5隔离成两段。转子线圈亦为鼠笼式结构，鼠笼条贯穿上述所有的转子。上述定子亦与常用异步电动机的定子结构相同，只是在两定子之间加装了隔磁环61而被区分为轴向间隔套装的两个同结构的半容量定子，一个是定子2，一个是定子3，均由定子铁芯和定子线圈组成，而其中之一的定子3或定子2两端设置导磁性能良好的环形端板8，使定子3或定子2紧贴绝缘外壳7内腔腔壁，并与执行器4匹配组装。也可用两个以上的隔磁环62将定子3或定子2与绝缘外壳7隔离。两定子线圈的绕组形式、绕线方式、磁极对数等电气参数相同。所述执行器4亦为传统的通用执行器。该执行器可接受由手动控制、电动控制、远方电动和自动调节装置下达的操作指令。从而实现遥控和自动调节移相变流式异步电动机转速的目的，易于实现远动、自动及计算机化。

由此构成的本实施例经试制试用被证明效果良好，完全达到设计要求：

1、异步电动机定子分成两个完全相同的半容量定子，任一个半容量定子能在一定几何角度范围内往复转动；

2、两个半容量定子结构完全相同，两者之间小间隙配合。

3、可往复转动的定子由执行器驱动，并保证定子在任一几何角度位置能够锁定。

本实施例可直接对异步电动机进行无级调速，其突出的优点是：

1、将电动机定子分成两个半容量的定子同一电源供电，无需附加任何其它设备；

2、调节方法简单。只需改变任一定子的相对几何角度即可实现无级调速。从而省略了中间环节和附加设备，节约投资，提高了设备的可靠性；

3、成功地解决了大型异步电动机调速的困难。

Claims (3)

1、一种移相变流式异步调速电动机，具有绝缘外壳(7)，该绝缘外壳(7)中有圆柱形转子(1)，所述转子(1)上同轴线套有筒状定子(2～3)，其特征在于，所述定子(3)或定子(2)两端分别设有环形端板(8)，使定子(3)或定子(2)紧贴绝缘外壳(7)内腔腔壁，并使定子(2～3)中任一定子能在设定几何角度范围内往复转动并实现磁路自封闭，其中所述定子(2)的线圈与定子(3)的线圈同相序同相位电连接，定子(2)或定子(3)径向一侧还配置有一执行器(4)，由该执行器(4)执行驱动并在可调几何角度范围内任一位置锁定定子(2)或定子(3)，上述转子(1)为鼠笼式结构，转子(1)轴向中段设置有隔磁垫(5)，该隔磁垫(5)将转子(1)隔离成二段。

2、根据权利要求1所述的移相变流式异步调速电动机，其特征在于，所述定子(2)与定子(3)之间轴向设置有隔磁环(61)。

3、根据权利要求1所述的移相变流式异步调速电动机，其特征在于，所述定子(3)或定子(2)与绝缘外壳(7)之间设置有至少二个隔磁环(62)。

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