CN100550574C - 交流无级变速电机 - Google Patents
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Abstract
一种由高转换效率的永磁同步转场，与感应转子组成的交流无级变速电机。它是在交流电机的机座中，三相交流定子、感应转子，前后端盖顺序组装而成，感应转子的绕组由0.45左右极距的多个独立绝缘线圈构成，同永磁转场的磁通矢量进行耦合后，就能使运行在高转差率下的感应电机具有高的力能指标，由于转子转换效率高不发热，能使电机轻量化和延长使用寿命，交流无级变速电机中的永磁同步转场，能使电机在宽的无级调速范围都具有高的运行效率，以及没有污染的电网的高次谐波。因而可以代替各种需在电机外部附加调速装置的直流或交流无级调速系统。
Description
所属技术领域
本发明涉及一种交流调速电机，尤其是能在大范围高效率自行无级调节转速的交流无级变速电机。
背景技术
公知的交流调压调速异步电机，是通过在鼠笼转子上增加电阻值，将转差功率消耗掉的耗能原理来实现其所需转距特性及变速特性的，由于电机转子的电阻值高而使其效率降低和发热量大。绕线转子异步电机，在三个滑环上串联可切换阻值的电阻设备，或串联可调节电阻值的水电阻设备进行转速无级下调运行，虽然解决了电机转子大量发热问题，但还是用将转差功率变成热能消耗掉的方式实现其调速功能的。
在鼠笼转子异步电动机的轴端串联电磁滑差离合器，或串联液力耦合器等进行下调转速运行的方法，也是将转差功率通过电磁滑差离合器上的涡流转子，转换成热能消耗掉的耗能原理来实现其调速功能的。
现有的高效率交流无级调速系统，都需要在被调速电机之外附加各种调速装置，如串级调速装置、变频调速器等，这类附加的大功率电子调速装置其技术复杂、价格昂贵，而且存在着多种负面效应。如供给感应电机的电流并非真正的正弦波，其中合有大量污染电机的高次谐波成份，使交流感应电机的力能指标和使用寿命都下降很多，电子调速装置中，其整流环节产生的特征高次谐波又给供电系统造成公害。串级调速装置使系统的功率因数下降到0.55～0.3，由于大功率电子器件的过载能力低，需在调速装置中设置多种快速断电保护功能，而每一种保护都会影响到风机等设备的正常可靠运行。
发明内容
本发明的目的是提供一种，不需在电机外部附加调速装置，该装置是结构简单，可靠性高，体积小，重量轻，制造成本低并能高效率无级下调转速运行的恒转矩交流无级调速电机。
本发明的交流无级变速电机是这样实现的：在交流感应电机机座中，三相交流定子、感应转子及端盖顺序装配，其特征是：定子铁心内侧的一个端部，有沿着转子轴线移动并同步旋转的永磁转子，在定子铁心内侧的另一个端部至中间，有用多个0.25至0.65极距的短节距绝缘线圈嵌在铁心槽内的感应转子。这种特殊转子绕组结构，使感应转子的磁通矢量滞后于定子磁通的夹角能在给定的调速区间始终小于90度电角度，同时由定子、转子产生的合成磁场是增量磁场，因此这种交流无级变速电机将现有交流感应电机的T-S曲线极窄的线性段拓宽到整个调速区间，在定子端电压不变的情况下，定子的有功电流和转子的输出转矩都是随转差率S成正比变化，在参数选择适当时，能使这种电机的输出特性近似于永磁直流力矩电机的特性，能达到起动转距大于额定转距4倍以上和运行效率高的双重效果。同步旋转的永磁调速转子，能高效率地对感应转子每极磁通Φm进行分流和调控，使交流无级变速电机实现恒转矩输出特性。
其从属特征是：
1、感应转子上的绕组由内、外两层不同节距和不同匝数的多个独立并与铁心绝缘的涡流线圈构成。
2、在每一对相邻的两个转子槽中都穿有表面经阳极化绝缘处理的U形铝制构件，并将铝制构件穿过铁心的一头全部焊接在一个共用的铝制端环上。
3、永磁转子由固定在衬套14外圆上的硅钢叠片和嵌在叠片中的永磁构件组成，衬套14的内孔与转子轴之间装有两个球轴承7，衬套的一侧装有推拉永磁转子的推拉轴承9，推拉轴承的内环与后端盖套筒15内孔之间有带螺母的滑套10。
4、将永磁转子中的永磁构件直接嵌在比轴外径尺寸大的软钢衬套14上。
5、三相定子绕组是由相互绝缘的一个占额定功率1/2至2/3的Δ形接线绕组和一个占额定功率1/3至1/2的Y接线绕组组成的。
本发明的有益效果是：
1、交流无级变速电机同现有的各种交流无级调速系统相比，具有结构简单，制造成本低、可靠性高及维护方便的优点。
2、交流无级变速电机在起动电流不增大的条件下，其起动矩转与额定转矩比MQ/Mn由Y系列电机的2倍提高到4倍左右。
3、交流无级变速电机在大转差率运行时也具有高力能指标。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明
图1是交流无级变速电机的一种实施例的纵剖面构造图。
图2是图1的A-A剖视放大图。
图中1.转子轴，2.绝缘涡流线圈，3.三相定子绕组，4.定子铁心，5.转子铁心，6.涡流线圈的共用端环，7.球轴承，8.永磁调速转子组件，9.推拉轴承，10.带螺母的滑套，11.螺杆，12.伺服电动机，13.齿轮，14.衬套，15.后端盖套筒。
具体实施方式
在图1中，三相定子绕组3嵌在定子铁心4的槽内；转子铁心5按图1中的位置固定在转子轴1上，经对其进行精加工后，将绝缘涡流线圈2嵌入有槽绝缘的转子槽内，并用槽契楔固定和浸漆处理；永磁调速转子组件8固定在衬套14外径上，衬套内孔的两头，与两个超轻系列的轻型沟球轴承7的外环胶接，然后同在前端外圆上装有推拉轴承9的带螺母的滑套10传动连接。
交流无级变速电机的总体组装方法是：将定子部件按图1中的位置压装在交流感应电机的机座中，把前轴承内油盖和前轴承内环顺序装在转子组件前轴伸上，转子组件按图1中的位置穿入定子铁心的孔中，装有圆柱滚子轴承的前端盖，用端盖螺钉固定在机座前端的止口上，与带螺母的滑套10传动连接的永磁调速转子组件套装在转子的后轴上，再将带螺母的滑套10上的螺母伸进后端盖套筒15上方的方槽中，把装配有螺杆11的后端盖用螺钉固定在机座后侧面的止口上，在后端盖上装上伺服电动机12、传动齿轮13、后轴承及轴承油盖，然后安装上前轴承盖、风扇和风罩。
Claims (5)
1.一种交流无级变速电机，包括三相交流定子、感应转子、机座和端盖，其特征是：定子铁心内侧的一个端部，有沿着转子轴线移动并同步旋转的永磁转子，在定子铁心内侧的另一个端部至中间，有用多个0.25至0.65极距的短节距绝缘线圈嵌在铁心槽内的感应转子。
2.根据权利要求1所述的交流无级变速电机，其特征是：感应转子上的绕组由内、外两层不同节距不同匝数的多个独立并与铁心绝缘的涡流线圈构成。
3.根据权利要求1所述的交流无级变速电机，其特征是：在每一对相邻的两个转子槽中都穿有表面经阳极化绝缘处理的U形铝制构件，并将铝制构件穿过铁心的一头全部焊接在一个共用的铝制端环上。
4.根据权利要求1所述的交流无级变速电机，其特征是：永磁转子由固定在衬套(14)外圆上的硅钢叠片和嵌在叠片中的永磁构件组成，衬套(14)的内孔与转子轴之间装有两个球轴承(7)，衬套的一侧装有推拉永磁转子的推拉轴承(9)，推拉轴承的内环与后端盖套筒(15)内孔之间有带螺母的滑套(10)。
5.根据权利要求1所述的交流无级变速电机，其特征是：将永磁转子中的永磁构件直接嵌在比轴外径尺寸大的软钢衬套(14)上。
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