CN103312101A - 多定子鼠笼交流异步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多定子鼠笼交流异步电动机，它解决了异步电机在轻载时效率低、功率因数小的问题。它是由三组独立的定子铁芯及其绕组和一组贯穿三组定子的鼠笼电机转子构成，三组独立的定子铁芯及其绕组轴向排列安装在机座内，构成了三组有磁回路又同时作用在同一个转子的转子铁芯及其绕组的组合结构上。三组定子接相同的电源，根据电机加的负载不同来控制电源的通断。不同的电源组合可以使电动机工作在额定工况附近，是一种比较理想的高效异步电动机。本发明结构简单，无接触元件，可靠性高，成本低。其工作效率高，有利于环保节能，具有广阔的应用前景。

Description

多定子鼠笼交流异步电动机

技术领域

本发明涉及一种带动多负载的交流异步电动机，特别是一种多定子多磁回路鼠笼交流异步电动机。 

背景技术

自交流异步电动机问世以来，人们对交流电动机节能性能一直进行着深入广泛的研究。特别是鼠笼式交流电动机，因其具有工艺制造技术简单，电机本身可靠性高，无接触元件，成本低的优点，而得到广泛的应用，但鼠笼式交流电动机的负荷问题一直备受关注，例如用于提升物品的矿山、建筑工地和工厂使用的卷扬机、提升机及电动葫芦等存在着重载提升，轻载（空载）下降的情况；金属切削机床中大量存在切削负荷经常小于甚至还远小于其所配电机额定功率的情况；部分机床设备如龙门刨，拉床等，则既有工作行程之别，又在工作行程中也有轻载重载之分；上述的机电设备在空载和轻载时会浪费大量的电能。交流异步电动机轻载时的效率和功率因数都是不能和永磁同步电动机相比，但是由于永磁体的价格比较昂贵，永磁体的可靠性比较低，整体的可靠性不佳，因此在应用上也受到限制。现有的异步电动机通过加载电源的星三角变换来减少对电能浪费的方法，虽然可以节约电能，但所对应各种不同的负载节约的电能也是有限的。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种多定子鼠笼交流异步电动机，它具有鼠笼式交流电动机的全部优点又能使电机在不同负荷时具有较高的工作效率。 

本发明使用如下方式完成的： 

一种多定子鼠笼交流异步电动机，其机座由三部分组成，分别是左部机座、中间机座和右部机座；左部机座、中间机座和右部机座内分别装有一组独立的定子铁芯，分别是左部定子铁芯、中间定子铁芯和右部定子铁芯；三组独立的定子铁芯各装有一组独立的绕组，分别是左部绕组、中间绕组和右部绕组；转子铁芯安装在电机转子的轴上，与三组独立的定子铁芯相对应；在转子铁芯上 嵌装一组转子绕组，三组独立的定子铁芯及其绕组轴向排列安装在机座内，构成了三组有磁回路又同时作用在同一个转子的转子铁芯及其绕组的组合结构；转子铁芯及其绕组在三组独立的定子铁芯之中共构成了三组磁回路。 

本发明多定子鼠笼交流异步电动机结构简单，无接触元件，可靠性高，成本低，由于其结构与交流鼠笼电机类似，故它具有交流鼠笼电动机的优点。机座有三部分组合而成，比普通的多定子电机易于拆装，这种安装方法有利于电机的维修，当任意一段损坏可以拆卸下来修理。转子铁芯11为一整体有利于加负载时转子受力的分配。针对不同的负载，可进行不同的组合，能提高电机的工作效率，也有利于环保节能，因此具有广阔的应用前景。 

附图说明

图1是本发明的结构示意图。 

图2是本发明电动机的工作原理图。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施例子并阐述基本原理： 

本发明是一种多定子鼠笼交流异步电动机，其机座由三部分组成，分别是左部机座1、中间机座2和右部机座3；左部机座1、中间机座2和右部机座3内分别装有一组独立的定子铁芯，分别是左部定子铁芯4、中间定子铁芯5和右部定子铁芯6；三组独立的定子铁芯各装有一组独立的绕组，分别是左部绕组8、中间绕组9和右部绕组10；三组独立的定子铁芯及其绕组轴向排列安装在机座内，构成了三组有磁回路又同时作用在同一个转子的转子铁芯11及其绕组14上的组合结构。转子铁芯11安装在电机转子的轴15上，与三组独立的定子铁芯相对应；在转子铁芯11上嵌装一组转子绕组14，转子铁芯11及其绕组14穿插在三组独立的定子铁芯之中构成了三组磁回路同时作用在转子绕组14上。转子铁芯11的长度为从左定子铁芯4左端到右定子铁芯6右端。整个转子由一对轴承支撑，左部轴承12安装在左端盖7上，右部部轴承13安装在右端盖16上；左端盖7和右端盖16分别安装在左机座1和右机座3上。 

本发明三组独立的定子铁芯及其绕组构成了三组独立的定子。三组定子具有相同的极数，可以是二极、四极或六极等，但三组定子的容量不同。本发明 电机绕组的连接方式未定，电机定子绕组的设计如果按照三角形接法来设计，每组绕组有六个端子引出，共有十八个端子引出。现设定子绕组为三角型连接时，额定功率可分别为7.5kW、30kW和7.5kW，制造时中间定子的容量较大为30kW，左定子和右定子的容量相同为7.5kW。三组定子的内外径相等便于安装的方便，中间容量较大的定子铁芯的长度比左右定子铁芯的长度要大。 

在转子轴15上安装的整个转子铁芯11为具有绝缘的硅钢片。鼠笼的笼条由紫铜制成，笼条与转子铁芯11和固定连体的凹槽之间设有绝缘层，笼条沿轴向贯穿整个转子铁芯11。笼条两端有短路的端环短接，构成鼠笼型转子。转子左部轴承12和转子右部轴承13可以使转子稳定地进行转动。图2中A₁-X₁、B₁-Y₁、C₁-Z₁为左定子的定子绕组，A₂-X₂、B₂-Y₂、C₂-Z₂为中间定子的定子绕组，A₃-X₃、B₃-Y₃、C₃-Z₃为右定子的定子绕组。引出的三组三相电源端子可以星形连接也可以三角形连接。 

上述电动机接通三相电源时，三组定子各自都会产生一个旋转磁场，磁场的旋转方向一致，三组定子的磁通切割笼条，在转子笼条中产生感应电动势。三个定子的旋转磁极S-N轴线一直，三个定子产生的磁通分别在转子笼条中产生三个感应电动势，频率相同，方向一致，转子笼条两端的合成电动势是三个感生电动势之和。 

根据电动机带动的负载大小，对电机三组定子是否通电和三组定子绕组进行星接还是角接进行分组，当三个定子接相同的电源，但绕组的连接方式不同时转子笼条产生的感应电动势也会不同，这会导致转子电流的大小改变，从而改变电动机转矩的大小，电动机的转矩

三组定子是否通电也会影响转子笼条两端产生的感应电动势的大小，从而影响电机转矩的大小。通过三定子的通电组合和绕组的星三角组合可以对电动机带的不同负载进行分级处理，这样使电动机一直工作在效率较高的工作点。 

同一电动机由三角形接法转换为星形接法时，定子绕组的相电压变为原来的

电流约为原来的

输入电机的功率

U为相电压，I为相电流，

功率因数角，因此约变为原来的三分之一。三定子由同一电源供 电，当星三角变换时，应调节相位使不同定子绕组产生的旋转磁极S-N在同一轴线上。经计算，当每隔5kW对电机功率进行分级时，可以分为9个阶段，分组处理如下表1，表中“√”表示通电的定子绕组及其选用的连接方式，空白表示不通电和电机未选用的连接方式。根据负载的大小，按照表1进行对电机绕组的通电方式和是否通电进行设计。通过控制k1-k6来控制绕组的连接形式，控制S1-S3控制电源是否接通。启动时可以对三定子同时通电，产生的三个启动力矩作用在一转子上，这样启动力矩大于其中任意一台单定子电动机的启动力矩，因此多定子异步电动机有利于电动机的快速启动。 

表1定子绕组电源的接通方式 

Claims (6)

1.一种多定子鼠笼交流异步电动机，其特征在于：其机座由三部分组成，分别是左部机座（1）、中间机座（2）和右部机座（3）；左部机座（1）、中间机座（2）和右部机座（3）内分别装有一组独立的定子铁芯，分别是左部定子铁芯（4）、中间定子铁芯（5）和右部定子铁芯（6）；三组独立的定子铁芯各装有一组独立的绕组，分别是左部绕组（8）、中间绕组（9）和右部绕组（10）；转子铁芯（11）安装在电机转子的轴（15）上，与三组独立的定子铁芯相对应；在转子铁芯（11）上嵌装一组转子绕组（14）；三组独立的定子铁芯及其绕组轴向排列安装在机座内，构成了三组有磁回路又同时作用在同一个转子的转子铁芯（11）及其绕组（14）上的组合结构；转子铁芯（11）及其绕组（14）在三组独立的定子铁芯之中共构成了三组磁回路。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：所述转子的转子铁芯（11）的长度为从左定子铁芯（4）左端到右定子铁芯（6）右端。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：整个转子由一对轴承支撑，左部轴承（12）安装在左端盖（7）上，右部部轴承（13）安装在右端盖（16）上。

4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于：左端盖（7）和右端盖（16）分别安装在左机座（1）和右机座（3）上。

5.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：三组独立的定子铁芯及其绕组构成了三组独立的定子，三组定子具有相同的极数，是二极、四极或六极。

6.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：鼠笼的笼条沿轴向贯穿整个转子铁芯（11），笼条两端有短路的端环短接，构成鼠笼型转子。

Images