專利名稱：三相交流自調(diào)速電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及交流調(diào)速拖動裝置，特別涉及一種三相交流自調(diào)速電動機(jī)。
背景技術(shù)：
在工礦企業(yè)中，廣泛使用著各種高能耗的風(fēng)機(jī)和泵類設(shè)備，年耗電量占全
國工業(yè)用電總量的50%以上，而且在逐年上升。過去由于沒有適合拖動大功率風(fēng) 機(jī)、水泵的節(jié)能調(diào)速電動機(jī)，都是用擋風(fēng)板和閥門調(diào)控系統(tǒng)的流量，造成了很 大的i能浪費(fèi)。
近幾年，由于節(jié)能環(huán)保的迫切需要，由大功率電子整流和開關(guān)器件組成的 交流串級調(diào)速裝置和變頻調(diào)速裝置經(jīng)多年的改進(jìn)，其技術(shù)和產(chǎn)品已基本成熟， 目前國家正在強(qiáng)行推廣其用于風(fēng)機(jī)、水泵的調(diào)速節(jié)能改造。但在使用這種串聯(lián) 在電動機(jī)主回路中的大功率電子整流和逆變裝置時，出現(xiàn)了一系列眾所周知的 負(fù)面效應(yīng)，造成了推廣難的局面，由于這類裝置在用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備時存在 著多種過剩的功能，特別是各種斷電保護(hù)功能，使風(fēng)機(jī)和水泵系統(tǒng)的運(yùn)行可靠 性下降到了直流電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的水平。電子逆變器供給交流感應(yīng)電動機(jī)繞組 的電流中，含有大量高次諧波電流和尖峰電壓，使電動機(jī)產(chǎn)生很大的逆序轉(zhuǎn)矩， 以及繞組的快速老化等負(fù)面效應(yīng)，進(jìn)一步造成調(diào)速系統(tǒng)的效率、可靠性及使用 壽命的大幅度下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決交流變頻調(diào)速裝置，在用于風(fēng)機(jī)和泵類設(shè)備的節(jié)能改造時，存在 的各種"先天"性的難以克服的缺點(diǎn)和不足。
本發(fā)明的目的之一是提供一種在高速區(qū)間的各種轉(zhuǎn)速下節(jié)電運(yùn)行時，比 變頻調(diào)速系統(tǒng)的運(yùn)行效率高，且不消耗控制功率的6000V高壓三相交流自調(diào)速 電動機(jī)和380V低壓,自調(diào)速電動機(jī)。
本發(fā)明的目的之二是提供一種能使風(fēng)機(jī)、泵類系統(tǒng)高度機(jī)電一體化，使 系統(tǒng)中的設(shè)備最少化，輕量化的三相交流自調(diào)速電動機(jī)。
本發(fā)明的目的之三是提供一種不產(chǎn)生變頻調(diào)速系統(tǒng)在運(yùn)行中產(chǎn)生兩種有害的高次諧波及各種負(fù)效應(yīng)的三相交流自調(diào)速電動機(jī)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的三相交流自調(diào)速電動機(jī)是由電機(jī)外殼、定子鐵心、 三相繞組、籠型轉(zhuǎn)子、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的傳動機(jī)構(gòu)、前后端蓋、前后軸承及內(nèi)外冷卻
風(fēng)扇組成。其特征是定子鐵心的長度是籠型轉(zhuǎn)子鐵心長度的1.2到2.2倍，
并在長出轉(zhuǎn)子鐵心的一段和定子繞組端部長度的內(nèi)側(cè)所形成的空腔中，有調(diào)控
三相交流定子繞組電勢(EO幅值大小的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。 其從屬特征是
1. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是由一頭固定在電動機(jī)端蓋內(nèi)側(cè)面的2至4根帶有軸向?qū)Р鄣?導(dǎo)軌(l)、帶有位置控制電刷及在圓周上有多個閉口槽，并能在導(dǎo)軌上移動的 定子鐵心內(nèi)磁軛(14)構(gòu)成。
2. 內(nèi)磁軛(14)是由安裝在1至2個滾珠軸承外環(huán)上，并高速旋轉(zhuǎn)的軟磁實(shí) 心轉(zhuǎn)子，或通過內(nèi)孔帶有滑板的導(dǎo)套(3)，滑動裝配在導(dǎo)軌(1)上的碟型軟磁 疊片組件，或在圓周上有多個閉口槽的疊片組件構(gòu)成。
3. 調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的傳動機(jī)構(gòu)是通過裝在每個傳動軸(12) —頭的2至4個徑向 止推球軸承(7),安裝在端蓋側(cè)面向內(nèi)伸出的1至3個小軸承盒中的1至3根 一頭有螺紋的傳動軸(12)和固定在內(nèi)磁軛(14)側(cè)面的1至3個內(nèi)螺紋套簡 或滾珠螺旋副，以及固定在傳動軸(12) —頭或中間，并與伺服電機(jī)傳動連接 的蝸輪、鏈輪或同步齒輪(8)構(gòu)成。
4. 安裝在定子鐵心內(nèi)磁軛側(cè)面孔中的電刷與端蓋之間，還有安裝在端蓋側(cè)面 電位器固定支架上的調(diào)控與顯示電動機(jī)轉(zhuǎn)速用的雙聯(lián)直線電位器*
5. 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是由固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸后軸承盒上向內(nèi)伸出的兩個導(dǎo)軌(1) 和能在兩個導(dǎo)軌(1)上軸向移動的圓周有多個閉口槽的軟磁疊片組件構(gòu)成。
6. 籠型轉(zhuǎn)子的繞組，由穿在鐵心槽中的異形薄壁銅管構(gòu)成轉(zhuǎn)子導(dǎo)絲S。由焊接 在銅管一端外側(cè)的銅端環(huán)(18)和焊接在銅管另一端內(nèi)側(cè)的帶有風(fēng)扇葉片的鋼 端環(huán)(22)構(gòu)成轉(zhuǎn)子端環(huán)(見圖/、5)*由于銅端環(huán)(18)內(nèi)孔的半徑比槽底部 的半徑大，銅端環(huán)焊在銅管導(dǎo)條上后，只能蓋住管內(nèi)孔三分之二的面積，蓋不 著的部分作為冷卻轉(zhuǎn)子氣體的入口。長出轉(zhuǎn)子鐵心的銅管部分在焊接組合后， 將外周高出鋼端環(huán)的部分全部車削掉，以便使通過銅管的熱氣體被吹到設(shè)在機(jī) 殼上的冷卻回風(fēng)道中進(jìn)行熱交換。
7.籠型轉(zhuǎn)子的繞組由嵌在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的兩片緊貼槽壁的低碳鋼板條制成 的轉(zhuǎn)子導(dǎo)爭或用20號鋼板彎成V形導(dǎo)條穿在轉(zhuǎn)子槽中，并在全部導(dǎo)條的兩端焊 上銅端環(huán)構(gòu)成(見圖6)。
需要調(diào)節(jié)三相交流自調(diào)速電機(jī)的轉(zhuǎn)速時，就指令伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)，伺服電機(jī) 拖動傳動機(jī)構(gòu)中的螺紋傳動軸(12),相對滾珠螺旋副旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn)角度和行
程，控制內(nèi)磁軛與定子繞組的耦合量，將定子三相繞組產(chǎn)生的有功磁勢，轉(zhuǎn)化 為無功的勵磁磁勢，再通過三相繞組與三相勵磁電容器的耦合后，就使三相繞
組電勢(Ei)的幅值連續(xù)可調(diào)控，從而能像直流電動機(jī)那樣，通過調(diào)控勵磁磁 勢調(diào)節(jié)直流電動機(jī)的反電勢(E)的幅值大小，來實(shí)現(xiàn)人工調(diào)控轉(zhuǎn)速的目的。
當(dāng)定子繞組電勢(Ei)上升時，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩M反比于電勢fE"的平方，因此， 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器能連續(xù)、平滑地直接實(shí)現(xiàn)三相交流自調(diào)速電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩M,像直 流電動機(jī)那樣，能使輸出轉(zhuǎn)矩從最大值調(diào)控制到最小值。
三相交流自調(diào)速電動機(jī)的有益效果是
1. 三相交流自調(diào)速電動機(jī)能徹底解決在風(fēng)機(jī)、水泵系統(tǒng)中廣泛存在"大馬拉 小車"的浪費(fèi)電能現(xiàn)象。
2. 克服了串級調(diào)系統(tǒng)中繞線轉(zhuǎn)子上的三相集電環(huán)(導(dǎo)電滑環(huán))和三組電刷所 帶來的故障和曰常維修問題。
3. 三相交流自調(diào)速電動機(jī)能在較差的環(huán)境條件下高可靠的運(yùn)行，沒有變頻調(diào) 速裝置由于存在著多種自動斷電保護(hù)功能，使風(fēng)機(jī)設(shè)備經(jīng)常出現(xiàn)斷電停機(jī)，造 成停止供風(fēng)的事故。
4.三相交流自調(diào)速電動機(jī)在運(yùn)行時沒有變頻調(diào)速裝置、串級調(diào)速裝置運(yùn)行 時對電網(wǎng)產(chǎn)生污染問題。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn) 一 步說明。
圖l是三相交流自調(diào)速電動機(jī)第一個實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。
圖2是圖1的I-I剖視圖。
圖3是圖1和圖5的n-n剖視圖。
圖4是圖i的iii-m剖視圖。
圖5是三相交流自調(diào)速電動機(jī)第二個實(shí)施例的縱剖面構(gòu)造圖。 圖6是圖5的I-I剖視圖。 圖7是圖5的A向剖視圖。
圖8是圖5的ni-m剖視圖。
圖中l(wèi).導(dǎo)軌，2.滾子軸承，3.導(dǎo)套，4.卡圈，5.螺母，6.前端蓋，7.三個 徑向止推環(huán)球軸承，8.齒輪，9.鏈輪，10.伺服電機(jī)，ll.軸齒輪，12.螺紋傳動 軸，13.三相繞組，l4.內(nèi)磁軛，15.內(nèi)螺紋套筒，16.電機(jī)外殼，17.調(diào)節(jié)器襯套， 18.銅端環(huán)，19.定子鐵心，20.籠型轉(zhuǎn)子，21.后端蓋，22.鋼端環(huán)，23.風(fēng)罩，
24.外風(fēng)扇，25.卡圈，26后軸承，27.風(fēng)扇定位卡圈，28.外油蓋，29.內(nèi)油蓋， 30.卡圈，31.前油蓋，32.風(fēng)扇電機(jī)，33.鋼制軸承盒，.34.小軸承盒， 35.轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，36.V型導(dǎo)條，37.鏈條，3&薄壁銅管導(dǎo)條。
具體實(shí)施例方式
l.在圖l所示的實(shí)施例中，三相繞組(13)嵌在定子鐵心(19)的槽內(nèi)。把 一端焊接有銅端環(huán)(18)的異型薄壁銅管〔見圖4)全部穿過轉(zhuǎn)子鐵心的槽后，按 圖1的位置焊上鋼端環(huán)(22)，并使長出轉(zhuǎn)子鐵心的導(dǎo)條部分形成一個鼓風(fēng)輪。 將圓周上有多個閉口槽的軟磁疊片壓裝到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器襯套(17)的外圓上，并 使調(diào)節(jié)器襯套U7)向外翻邊壓緊疊片，使其構(gòu)成一種結(jié)構(gòu)簡單的內(nèi)磁軛(14)。 將有繞組的定子按圖1中的軸向位置，壓裝在電機(jī)外殼(16)內(nèi)孔中。把裝配 有焊接鼠籠的轉(zhuǎn)子鐵心，壓裝在轉(zhuǎn)子軸上六條筋的外徑上，并用卡圈(25)軸 向壓緊轉(zhuǎn)子鐵心。將2根導(dǎo)軌(1)按圖1的位置，把無導(dǎo)槽一頭壓裝固定在前 端蓋(6)側(cè)面的兩個導(dǎo)軌安裝孔中。將2根裝有同步傳動齒輪(8)和3個徑 向止推球軸承(7)的螺紋傳動軸(12)，分別裝配到前端蓋側(cè)面向內(nèi)伸出的2 個小軸承盒中，并用螺母(5)和外卡圈(4)在軸向定位。把前軸伸的滾子軸 承(2)外環(huán)和滾子裝在前端蓋的軸承孔中。把2個內(nèi)螺紋套簡(15)和兩個孔 中有滑板的導(dǎo)套(3)分別旋進(jìn)2根螺紋傳動軸(12)的下部和套在2個有軸向 導(dǎo)槽的導(dǎo)軌(l)的下部，然后將調(diào)節(jié)器襯套內(nèi)側(cè)的4個安裝孔，分別套在內(nèi)螺 紋套筒(15)和內(nèi)孔有滑'板的導(dǎo)軌(1)的外圓上，并進(jìn)行膠接或焊接固定之后， 裝上導(dǎo)軌的限位卡圈(30),使調(diào)節(jié)器限位。
自調(diào)速電動機(jī)的總體裝配是套裝內(nèi)油蓋(29)和后軸承(26)于轉(zhuǎn)子軸 的后軸伸上，按圖1位置把轉(zhuǎn)子組合件伸進(jìn)到裝在機(jī)殼上的定子內(nèi)孔中，用端 蓋螺絲把后端蓋(21)固定在電機(jī)外殼的后端側(cè)面止口上，用三個固定內(nèi)外油 蓋的長螺釘將后軸承外環(huán)夾在后端蓋(21)的軸承孔中。外風(fēng)扇(24)、風(fēng)扇定 位卡圈(27)以及風(fēng)罩(23)順序安裝，并用螺絲固定風(fēng)罩。把裝配有轉(zhuǎn)速調(diào) 節(jié)器、傳動機(jī)構(gòu)，伺服電機(jī)和滾子軸承外環(huán)及滾子的前端蓋(6),用螺絲固定 在外殼(16)前端的側(cè)面止口上，并用螺絲固定前油蓋(31)。
在圖5所示的另一個實(shí)施例中，籠型轉(zhuǎn)子設(shè)置在前端蓋一頭。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 安裝在后端蓋(21)中心孔內(nèi)附加的鋼制軸承盒(33)上，軸承盒(33)用螺 絲固定在后端蓋內(nèi)側(cè)。2根導(dǎo)軌和2根螺紋傳動軸分別設(shè)置在圖8所示兩垂直 的中心線上，伺服電機(jī)(10)和外風(fēng)扇電機(jī)(32),都安裝在軸承盒(33)的后
段內(nèi)孔中，伺服電機(jī)的軸齒輪與安裝在一條軸線上，180度設(shè)置的兩根螺紋傳
動軸上的減速齒輪(8 )傳動連接。轉(zhuǎn)子的后軸承(26 )用直徑較小的滾針軸承， 前軸承(2)用能使轉(zhuǎn)子軸向限位的深溝球軸承。
由長出轉(zhuǎn)子鐵心的導(dǎo)條所形成的內(nèi)風(fēng)扇扇出的熱風(fēng)，是通過機(jī)殼兩頭的通 風(fēng)孔和殼外風(fēng)道進(jìn)行冷卻的。
圖5中的籠型轉(zhuǎn)子繞組是由嵌在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的兩片緊貼槽壁的20號鋼板 做成的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(35)或是用一條鋼板做成的V型導(dǎo)條(36)穿在轉(zhuǎn)子槽中。
為克服自調(diào)速電動機(jī)裝在轉(zhuǎn)子軸上的外風(fēng)扇，在低速運(yùn)行時，其風(fēng)量較少 的缺點(diǎn)，使用風(fēng)扇專用電機(jī)(32)進(jìn)行恒速拖動。
權(quán)利要求
1.一種三相交流自調(diào)速電動機(jī)，由電機(jī)外殼、定子鐵心、三相繞組、籠型轉(zhuǎn)子、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的傳動機(jī)構(gòu)、前后端蓋、前后軸承及內(nèi)外冷卻風(fēng)扇組成，其特征是定子鐵心的長度是籠型轉(zhuǎn)子鐵心長度的1.2到2.2倍，并在長出轉(zhuǎn)子鐵心的一段和定子繞組端部長度的內(nèi)側(cè)所形成的空腔中，有調(diào)控定子繞組電勢(E1)幅值大小的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器。
2. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是 由一頭固定在電動機(jī)端蓋內(nèi)側(cè)面的2至4根帶有軸向?qū)Р鄣膶?dǎo)軌(1)、帶有位 置控制電刷及在圓上有多個閉口槽并能在導(dǎo)軌上移動的定子鐵心內(nèi)磁軛(14) 構(gòu)成。
3. 根據(jù)權(quán)力要求1和2所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是內(nèi)磁軛(14) 是由安裝在1至2個滾珠軸承外環(huán)上，并高速旋轉(zhuǎn)的軟磁實(shí)心轉(zhuǎn)子，或通過帶 有滑板的導(dǎo)套(3)，滑動裝配在導(dǎo)軌(l)上的碟型軟磁疊片組件，或在圓周上 有多個閉口槽的軟磁疊片組件構(gòu)成。
4. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的傳 動機(jī)構(gòu)是通過2至4個徑向止推球軸承(7)，安裝在端蓋側(cè)面向內(nèi)伸出的1至 3個小軸承盒(34,)中的1至3根，有螺紋的傳動軸(12)和固定在內(nèi)磁軛(14) 側(cè)面的1至3個內(nèi)螺紋套簡或滾珠螺旋副，以及固定在傳動軸(12) —頭或中 間，并與伺服電機(jī)(10)傳動連接的蝸輪、鏈輪或同步齒輪(8)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自'調(diào)速電動機(jī)，其特征是安裝在定子鐵 心內(nèi)磁軛側(cè)面孔中的電刷與端蓋之間，還有調(diào)控與顯示電動機(jī)轉(zhuǎn)速用的雙聯(lián)直 線電位器-
6. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器是 由固定在電動機(jī)轉(zhuǎn)子軸后軸承盒上向內(nèi)伸的兩個導(dǎo)軌(1)和能在兩個導(dǎo)軌(1 ) 上軸向移動的圓周有多個閉口槽的軟磁疊片組件構(gòu)成。
7. 根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是籠型轉(zhuǎn)子的繞 組，由穿在鐵心槽中的異型薄壁銅管構(gòu)成轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，由焊接在銅管一端外側(cè)的 銅端環(huán)(18)和焊接在銅管另一端內(nèi)側(cè)的帶有風(fēng)扇葉片的鋼端環(huán)(22)構(gòu)成轉(zhuǎn) 子端環(huán)。8根據(jù)權(quán)力要求l所述的三相交流自調(diào)速電動機(jī)，其特征是籠型轉(zhuǎn)子的繞 組由嵌在轉(zhuǎn)子鐵心槽內(nèi)的兩片緊貼槽壁的低碳鋼板條制成的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條或用20 號鋼板彎成V形導(dǎo)條穿在轉(zhuǎn)子槽中，并在全部導(dǎo)條的兩端焊上銅端環(huán)構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種三相交流自調(diào)速電動機(jī)。其主要特征是定子鐵心是轉(zhuǎn)子鐵心長度的兩倍，在沒有轉(zhuǎn)子鐵心的空腔中，設(shè)置有能調(diào)控三相定子繞組電勢(E₁)幅值大小的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器與電機(jī)端蓋之間有由伺服電機(jī)通過齒輪減速拖動傳動機(jī)構(gòu)中的螺紋傳動軸，相對滾珠螺旋副旋轉(zhuǎn)來控制調(diào)節(jié)器。三相交流自調(diào)速電動機(jī)不使用大功率電子器件，也沒有外部附加的調(diào)速設(shè)備，不產(chǎn)生污染電網(wǎng)的諧波。因其自身能調(diào)速使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，具有維護(hù)方便，運(yùn)行高度可靠的優(yōu)點(diǎn)，最適用于拖動大功率風(fēng)機(jī)和水泵下調(diào)轉(zhuǎn)速節(jié)電運(yùn)行。
文檔編號H02K1/12GK101369744SQ20071014675
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
發(fā)明者江允良 申請人:崔小芳