專利名稱：諧波起動(dòng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)。
繞線型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能好，但存在滑環(huán)、電刷等易致故障部件，運(yùn)行可靠性差，且結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，制造成本和維修費(fèi)用均高。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)與此相反，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，成本低廉，但起動(dòng)性能難以滿足要求?！吨行⌒碗姍C(jī)》1987年第1期59-60頁(yè)介紹的管式籠型電動(dòng)機(jī)具有繞線型異步電動(dòng)機(jī)串頻敏變阻器起動(dòng)的效果，又無滑環(huán)、電刷，可靠性也高，但運(yùn)行時(shí)無法將頻敏變阻器從轉(zhuǎn)子電路切除，難免導(dǎo)致運(yùn)行性能降低。中國(guó)專利85102382提出一種異步電動(dòng)機(jī)的諧波起動(dòng)方法，將定子繞組設(shè)計(jì)成起動(dòng)極2Q和運(yùn)行極2P兩種極數(shù)，將轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)成運(yùn)行極磁場(chǎng)感應(yīng)于轉(zhuǎn)子的電流只在轉(zhuǎn)子繞組低電阻回路流動(dòng)，起動(dòng)極磁場(chǎng)感應(yīng)于轉(zhuǎn)子的電流則必經(jīng)連接在轉(zhuǎn)子上的附加電阻。具體到鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，是將鼠籠的兩個(gè)端環(huán)或其中一個(gè)端環(huán)用高電阻端環(huán)代替，供起動(dòng)極專用；再在高電阻端環(huán)上固定一些低電阻連接片，把整個(gè)繞組連接成低電阻回路，供運(yùn)行極專用。由于起動(dòng)極電流走高電阻回路，運(yùn)行極電流走低電阻回路，在改善起動(dòng)性能的同時(shí)，也保證了一定的運(yùn)行性能——這是諧波起動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)的突出優(yōu)點(diǎn)。但這種電動(dòng)機(jī)存在如下缺點(diǎn)其一，固定在高電阻端環(huán)上的低電阻連接片實(shí)質(zhì)上是運(yùn)行極轉(zhuǎn)子繞組的端部接線，把全部端部接線搬到高電阻端環(huán)上，運(yùn)行可靠性難以保證；其次，鼠籠繞組經(jīng)連接后，大部分變成兩相或三相繞組，形狀是鼠籠，卻背離了它原有的本質(zhì)，其繞組系數(shù)小于1，諧波含量中增加了相帶諧波，轉(zhuǎn)子槽中少不了絕緣，所以運(yùn)行性能必然遜色于普通鼠籠。
本發(fā)明的任務(wù)就是要消除現(xiàn)有諧波起動(dòng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的上述缺點(diǎn)，提供一種新的諧波起動(dòng)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行性能、起動(dòng)性能均有所改善，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)工藝也更切實(shí)可行。
本發(fā)明解決方案有如下兩個(gè)并聯(lián)方案——在鼠籠的一端，將在起動(dòng)極屬同相，在運(yùn)行極屬對(duì)稱的Q相(近極比的兩種極數(shù)必然滿足這一條件)的Q根導(dǎo)條用經(jīng)過換位的端接線短接，在鼠籠的另一端用一個(gè)公共端環(huán)短接。對(duì)運(yùn)行極而言，每根端接線及其所短接的Q相導(dǎo)條，因?yàn)閷?duì)稱都可以構(gòu)成一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的鼠籠，整個(gè)鼠籠轉(zhuǎn)子就是由
個(gè)這樣的獨(dú)立鼠籠組合成的。同普通鼠籠一樣，導(dǎo)條不需與鐵心絕緣。對(duì)起動(dòng)極而言，每個(gè)獨(dú)立鼠籠只是該Q根導(dǎo)條并聯(lián)后的一相，
個(gè)獨(dú)立鼠籠就是
相。相與相之間，自然不能形成低電阻回路。因?qū)l與鐵心不需絕緣，導(dǎo)條就可以鐵心為高電阻端環(huán)，共同構(gòu)成起動(dòng)極的高電阻回路。而且由于存在集膚效應(yīng)，鐵心高電阻端環(huán)還必然具有一定的頻敏變阻器功能。不言而喻，對(duì)于一個(gè)現(xiàn)成的轉(zhuǎn)子繞組，適用的運(yùn)行極極數(shù)不限于一種，凡符合條件
的任何2P極數(shù)均能奏效。
串聯(lián)方案——將在運(yùn)行極屬同相(包括反相反接相)，在起動(dòng)極屬對(duì)稱的2P相(近極比兩種極數(shù)必然滿足這一條件)的2P根導(dǎo)條串聯(lián)成閉合回路，共有Z2/2P個(gè)閉合回路。在同一個(gè)閉合電路內(nèi)，運(yùn)行極磁場(chǎng)在每根導(dǎo)條上感應(yīng)的電勢(shì)是相同的，通過每根導(dǎo)條的電流是相同的，都是同一個(gè)回路電流，即使導(dǎo)條未經(jīng)與鐵心絕緣，電流也不會(huì)逸出這些低電阻回路范圍。而起動(dòng)極磁場(chǎng)在每個(gè)閉合回路2P根條導(dǎo)上感應(yīng)的電勢(shì)合成后必然為零，不會(huì)形成回路電流。因?qū)l不需與鐵心絕緣，導(dǎo)條就可以鐵心為高電阻端環(huán)，共同構(gòu)成起動(dòng)極的高電阻回路。由于存在集膚效應(yīng)，鐵心高電阻端環(huán)還必然具有一定的頻敏變阻器功能。對(duì)于一個(gè)現(xiàn)成的轉(zhuǎn)子繞組，適用的起動(dòng)極極數(shù)不限于一種，凡符合條件
的任何2Q極數(shù)均能奏效。
在必要情況下，也可在鐵心能兼起高電阻端環(huán)的一端或兩端將轉(zhuǎn)子鐵心適當(dāng)延長(zhǎng)，或另加高電阻端環(huán)(如鋼端環(huán)、鐵端環(huán)、銅鐵合金端環(huán)等)，以分擔(dān)一部分電流。也可以在繞組端部的盡頭，設(shè)置頻敏變阻器。即用低電阻端環(huán)，將端部拼接頭短接，該端環(huán)又被包容在實(shí)心鐵心內(nèi)；因端環(huán)有Z2相，實(shí)心鐵心包容部分也應(yīng)分割成Z2段，才能構(gòu)成一個(gè)Z2相多角形接法頻敏變阻器。該頻敏變阻器鐵心還可用作風(fēng)扇的構(gòu)件。
與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)1.與串頻敏變阻器起動(dòng)的繞線型異步電動(dòng)機(jī)比較，在起動(dòng)性能和運(yùn)行性能相當(dāng)?shù)那闆r下，本發(fā)明不存在滑環(huán)電刷等易致故障部件，且每槽一導(dǎo)體，自成一相，無需任何絕緣，因而可靠性大為提高，既可降低制造成本，也可減少維修管理費(fèi)用。
2.與管式籠型電動(dòng)機(jī)比較，本發(fā)明相應(yīng)的頻敏變阻器在運(yùn)行時(shí)自動(dòng)從轉(zhuǎn)子電路切除，因而運(yùn)行性能較好。且頻敏變阻器主要在轉(zhuǎn)子本身，另設(shè)的分流部分，體積也較小，結(jié)構(gòu)也較簡(jiǎn)單。
3.與現(xiàn)有諧波起動(dòng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)比較，本發(fā)明轉(zhuǎn)子繞組系數(shù)為1，消除了相帶諧波，又不需任何絕緣，槽利用率高，故運(yùn)行性能較好；本發(fā)明利用轉(zhuǎn)子鐵心作高電阻端環(huán)，具有頻敏變阻器的起動(dòng)效果，故起動(dòng)性能更優(yōu)；本發(fā)明轉(zhuǎn)子槽數(shù)Z2的選擇較方便，并聯(lián)方案只需滿足條件Z2＝Q×整數(shù)，串聯(lián)方案只需滿足條件Z2＝2P×整數(shù)，因而適用范圍更廣；本發(fā)明轉(zhuǎn)子繞組端部接線與波繞組類似，因而結(jié)構(gòu)工藝更切實(shí)可行。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。


圖1以Z2＝40 2Q＝10 2P＝8為例，示出并聯(lián)方案鼠籠繞組構(gòu)成原理。圖中1是導(dǎo)條，2是低電阻端環(huán)，3是短接10極同相導(dǎo)條的端接線。
圖2是圖1的鼠籠導(dǎo)條經(jīng)換位端接線連接的繞組展開圖。1是導(dǎo)條，2是導(dǎo)條上、下層焊接點(diǎn)，3是端環(huán)，4是短接10極同相導(dǎo)條經(jīng)過換位的端接線，5是端部拼接頭，6是分流用頻敏變阻器原端(也是低電阻端環(huán))，7是包容原端的鐵心。全部導(dǎo)條均由上、下兩層導(dǎo)體并聯(lián)而成，實(shí)線表示上層，虛線表示下層，兩層導(dǎo)體在槽口處焊接成一根。導(dǎo)條與端接線的連接與雙層波繞組類似。用粗線示出的端接線短接的五根導(dǎo)條1、9、17、25、33在10極是同相的；但在8極是對(duì)稱的五相，構(gòu)成一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的鼠籠。整個(gè)運(yùn)行極鼠籠繞組就是由
個(gè)這樣的獨(dú)立鼠籠組成的，與普通鼠籠無本質(zhì)區(qū)別。因此，導(dǎo)條與鐵心無需絕緣，有可能利用轉(zhuǎn)子鐵心作為高電阻端環(huán)，共同構(gòu)成起動(dòng)極的高電阻回路。由低電阻端環(huán)6和其包容鐵心7構(gòu)成的頻敏變阻器僅起分流作用，體積不會(huì)大，還可用作風(fēng)扇構(gòu)件。在本例以10極作為起動(dòng)極的轉(zhuǎn)子上，除8極外，還有2、4、6、12、14、16、18……等極數(shù)電流也都會(huì)走低電阻回路，可作為運(yùn)行極。
圖3是Z2＝40 2P＝8 2Q＝6或10串聯(lián)方案鼠籠導(dǎo)條經(jīng)串聯(lián)后的繞組展開圖。1是導(dǎo)條，2是串聯(lián)8極同相導(dǎo)條的端接線，與單層波繞組端接線相同。鼠籠繞組共有
個(gè)低電阻閉合回路。每個(gè)閉合回路串聯(lián)8(＝2P)根導(dǎo)條，在運(yùn)行極都是同相的，在起動(dòng)極則是對(duì)稱的八相。粗線示出的8根導(dǎo)條串聯(lián)而成的閉合回路中，1、11、21、31四根導(dǎo)條在8極同相，6、16、26、36四根導(dǎo)條與前四根反相(相差180°)，但經(jīng)過反接就變?yōu)橥嗔恕Ｕ麄€(gè)閉合回路所屬導(dǎo)條都是按同相順接、反相反接原則串聯(lián)而成的。8極運(yùn)行極磁場(chǎng)在該閉合回路8根導(dǎo)條中感應(yīng)的電勢(shì)完全相同，通過的電流及其在內(nèi)阻抗上的壓降完全相同。若不計(jì)端接線阻抗，每根導(dǎo)條的感應(yīng)電勢(shì)將完全平衡各自的內(nèi)阻抗壓降，整個(gè)閉合回路各點(diǎn)的電位就應(yīng)相同。其它閉合回路也是如此。因此，整個(gè)轉(zhuǎn)子繞組在運(yùn)行極時(shí)都處于等電位狀態(tài)，無需任何絕緣。對(duì)起動(dòng)極而言，起動(dòng)極磁場(chǎng)在每個(gè)閉合回路各導(dǎo)條上的感應(yīng)電勢(shì)合成后必然為零，不會(huì)形成回路電流，導(dǎo)條與導(dǎo)條之間將出現(xiàn)電位差，并通過鐵心構(gòu)成起動(dòng)極的高電阻回路。在本例以8極作為運(yùn)行極的轉(zhuǎn)子上，除6和10極外，還有2、4、12、14、18、20……等極數(shù)也都符合
的條件，適用于起動(dòng)極。
圖4是Z2＝48 2P＝8 2Q＝6或10串聯(lián)方案繞組展開圖。本例鼠籠導(dǎo)條端部走向情況與圖3少許不同。在圖3繞組中，因?yàn)閆2/2P＝奇數(shù)，奇數(shù)導(dǎo)條端部是一種走向，偶數(shù)導(dǎo)條端部是另一種走向。而在本例中，因?yàn)閆2/2P＝偶數(shù)，導(dǎo)致奇數(shù)對(duì)(第1對(duì)1、2，第3對(duì)5、6，第5對(duì)9、10……)導(dǎo)條端部是一種走向，偶數(shù)對(duì)(第2對(duì)3、4，第4對(duì)7、8……)導(dǎo)條端部是另一種走向。所以在選擇Z2時(shí)應(yīng)盡量使Z2/2P＝奇數(shù)。
圖5是分流用頻敏變阻器結(jié)構(gòu)原理圖。1是端部拼接頭，2是原端(低電阻端環(huán))，3是包容原端的實(shí)心鐵心(分割成Z2段)，4是轉(zhuǎn)軸。具體結(jié)構(gòu)可多種多樣。
權(quán)利要求
1.諧波起動(dòng)鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，定子繞組設(shè)計(jì)成起動(dòng)極2Q和運(yùn)行極2P兩種極數(shù)，轉(zhuǎn)子繞組設(shè)計(jì)成運(yùn)行極磁場(chǎng)感應(yīng)于轉(zhuǎn)子的電流只經(jīng)過轉(zhuǎn)子繞組的低電阻回路，起動(dòng)極磁場(chǎng)感應(yīng)于轉(zhuǎn)子的電流則必經(jīng)接在轉(zhuǎn)子上的附加電阻，本發(fā)明的特征在于或者在鼠籠的一端，將在起動(dòng)極屬同相，在運(yùn)行極屬對(duì)稱的Q相的Q根導(dǎo)條，用經(jīng)過換位的端接線短接，在鼠籠的另一端用一個(gè)公共端環(huán)短接；或者將在運(yùn)行極屬同相(包括反相反接相)，在起動(dòng)極屬對(duì)稱的2P相的2P根導(dǎo)條，按照同相順接、反相反接的原則串聯(lián)成閉合回路；導(dǎo)條不需與鐵心絕緣，并以鐵心為高電阻端環(huán)，共同構(gòu)成起動(dòng)極的高電阻回路。
2.如權(quán)利要求1所述的異步電動(dòng)機(jī)，其特征在于在鐵心能兼起高電阻端環(huán)的一端或兩端，將鐵心適當(dāng)延長(zhǎng)，或另加一個(gè)高電阻端環(huán)(如銅鐵合金端環(huán)、鋼端環(huán)、鐵端環(huán)等)。
3.如權(quán)利要求1所述的異步電動(dòng)機(jī)，其特征在于在鐵心能兼起高電阻端環(huán)的一端或兩端，用低電阻端環(huán)將端部拼接頭短接，該端環(huán)又被包容在分割成Z2段的實(shí)心鐵心內(nèi)，構(gòu)成一個(gè)Z2相多角形接法的頻敏變阻器。
全文摘要
本發(fā)明對(duì)諧波起動(dòng)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組作出改進(jìn)?；蛟诶@組一端將在起動(dòng)極屬同相的導(dǎo)條并聯(lián),另一端用公共端環(huán)短接;或?qū)⒃谶\(yùn)行極屬同相的導(dǎo)條串聯(lián)成閉合回路;導(dǎo)條不需與鐵心絕緣,共同構(gòu)成起動(dòng)極高電阻回路。運(yùn)行極電流仍限制在繞組內(nèi)部。本發(fā)明起動(dòng)性能與運(yùn)行性能均優(yōu)于諧波起動(dòng)電動(dòng)機(jī),而與串頻敏變阻器起動(dòng)的繞線異步電動(dòng)機(jī)媲美,又不存在滑環(huán)、電刷,可靠性大為提高,不僅可降低電機(jī)成本,也大幅度節(jié)約維修管理費(fèi)用。
文檔編號(hào)H02K17/16GK1249560SQ98121490
公開日2000年4月5日 申請(qǐng)日期1998年9月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月30日
發(fā)明者鐘儒明, 陳晚桃, 鐘方 申請(qǐng)人:鐘儒明