CN109802598B - 三相异步电机的节能型启动方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了三相异步电机的节能型启动方法，特别涉及大容量电机的启动方法，其步骤包括：启动轴经过一级超越离合器持续向大飞轮单向输送动力，并且滑动套设于启动轴内并且可沿启动轴中心轴线滑动的助力轴随大飞轮同步转动；随着启动轴、大飞轮的转速逐步提升至最大，速度感应普利盘发生状态切换，使得环形凸起一部分由容置槽运动至环槽，通过二级超越离合器并实现扭力向转子转轴进行传递；三相异步电机启动后并接通外部电源，实现正常工作，辅助电机停止输送动力，无级变速机构、启动轴停止转动，复位弹簧的弹力可推动速度感应普利盘向偏离大飞轮的方向进行复位，大飞轮将在惯性的作用下牵引助力轴保持空转并直至停止。

Description

三相异步电机的节能型启动方法

技术领域

本发明涉及电机，特别涉及大容量电机的启动方法。

背景技术

三相电机在启动时，启动电流很大，可达到额定电流的4-7倍，很大的启动电流，在短时间内会在线路上造成较大的电压降落，这不仅影响电动机本身的启动，也会影响到同一线路上的其他电动机和电器设备的正常工作。为此，对大容量电动机且启停频繁时，为了限制启动电流，必须采取降压启动。

所谓降压启动，就是在电动机启动时降低加在电动机定子绕组上的电压，当电动机转起来以后，再将加在定子绕组上的电压恢复到正常值。

本申请的发明人团队共同研制了一种可取代降压启动的系统，即三相电机启动时不采用降压方式。

发明内容

针对现有技术中的大容量电机的降压启动方式，本发明采用了全新的设计思路，通过辅助启动机构实现大容量电机的启动，特别适用于频繁启动的情况，降低了电能消耗。

三相异步电机的节能型启动方法，其步骤包括：

S1、蓄能阶段；

向辅助启动机构的辅助电机输送电力，辅助电机向无级变速机构输送动力，无级变速机构的主动件接收辅助电机的动力并向无级变速机构的从动件输送，无级变速机构的从动件驱动与其连接并且与转子转轴共轴线布置的启动轴转动；

启动轴经过一级超越离合器向大飞轮传动动力，一级超越离合器可实现启动轴的扭力由启动轴向大飞轮进行单向传递，并实现大飞轮的转速逐步提升，达到蓄能效果；

此时，启动轴经过一级超越离合器持续向大飞轮输送动力，并且滑动套设于启动轴内并且可沿启动轴中心轴线滑动的助力轴随大飞轮同步转动；

S2、三相异步电机的启动阶段；

随着启动轴、大飞轮的转速逐步提升至最大，安装于启动轴、助力轴偏离大飞轮端部的速度感应普利盘发生状态切换，由速度感应普利盘推动助力轴沿启动轴的轴线方向发生位移，并且由于助力轴朝向转子转轴的一端设置有环形凸起并且环形凸起上设置有外花键，大飞轮的中心处设置有可容置环形凸起的容置槽，容置槽内设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键，二级超越离合器的内圈体中心处设置有可与环形凸起相匹配的环槽并且环槽上设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键；使得环形凸起一部分由容置槽运动至环槽，并实现大飞轮通过助力轴与二级超越离合器建立动力传递的连接，通过二级超越离合器并实现扭力向转子转轴进行传递；从而实现大飞轮存储的动力向三相异步电机的转子转轴进行输送；

S3、三相异步电机的正常运行阶段；

三相异步电机启动后并接通外部电源，实现正常工作，此时，对辅助启动机构的辅助电机进行断电，辅助电机停止输送动力，无级变速机构、启动轴停止转动，由于启动轴的中间位置设置有环状限位块，启动轴外还设置有介于环状限位块、速度感应普利盘之间的复位弹簧，复位弹簧的弹力可推动速度感应普利盘向偏离大飞轮的方向进行复位，并且速度感应普利盘同步牵引助力轴端部的环形凸起由环槽运动至容置槽，使得大飞轮停止向转子转轴输送动力，大飞轮将在惯性的作用下牵引助力轴保持空转并直至停止。

本发明与现有技术相比取得的进步以及其优越性在于，可采用了全新的启动方式，相对于现有的降压启动方式，降低了电能消耗，特别适用于频繁启动的情况。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的整体结构示意图。

图3为本发明的整体结构示意图。

图4为本发明的整体结构示意图。

图5为本发明的辅助启动机构的整体结构示意图。

图6为本发明的辅助启动机构的整体结构示意图。

图7为本发明的无级变速机构的整体结构示意图。

图8为本发明的无级变速机构的结构示意图。

图9为无级变速机构中的变速普利盘结构示意图。

图10为无级变速机构中的变速普利盘结构示意图。

图11为本发明的一级、二级超越离合器与大飞轮的配合结构示意图。

图12为本发明的一级、二级超越离合器的结构示意图。

图13为本发明的一级、二级超越离合器与大飞轮的配合结构示意图。

图14为本发明的速度感应普利盘的结构示意图。

图15为本发明的速度感应普利盘的结构示意图。

具体实施方式

三相异步电机的节能型启动方法，其步骤包括：

S1、蓄能阶段；

向辅助启动机构的辅助电机输送电力，辅助电机向无级变速机构230输送动力，无级变速机构230的主动件接收辅助电机的动力并向无级变速机构230的从动件输送，无级变速机构230的从动件驱动与其连接并且与转子转轴110共轴线布置的启动轴240转动；

启动轴240经过一级超越离合器260向大飞轮400传动动力，一级超越离合器260可实现启动轴240的扭力由启动轴240向大飞轮400进行单向传递，并实现大飞轮400的转速逐步提升，达到蓄能效果；

此时，启动轴240经过一级超越离合器260持续向大飞轮400输送动力，并且滑动套设于启动轴240内并且可沿启动轴240中心轴线滑动的助力轴250随大飞轮400同步转动；

S2、三相异步电机的启动阶段；

随着启动轴240、大飞轮400的转速逐步提升至最大，安装于启动轴240、助力轴250偏离大飞轮400端部的速度感应普利盘500发生状态切换，由速度感应普利盘500推动助力轴250沿启动轴240的轴线方向发生位移，并且由于助力轴250朝向转子转轴110的一端设置有环形凸起并且环形凸起上设置有外花键，大飞轮400的中心处设置有可容置环形凸起的容置槽，容置槽内设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键，二级超越离合器270的内圈体中心处设置有可与环形凸起相匹配的环槽并且环槽上设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键；使得环形凸起一部分由容置槽运动至环槽，并实现大飞轮400通过助力轴250与二级超越离合器270建立动力传递的连接，通过二级超越离合器270并实现扭力向转子转轴110进行传递；从而实现大飞轮存储的动力向三相异步电机的转子转轴进行输送；

S3、三相异步电机的正常运行阶段；

三相异步电机启动后并接通外部电源，实现正常工作，此时，对辅助启动机构的辅助电机进行断电，辅助电机停止输送动力，无级变速机构230、启动轴240停止转动，由于启动轴240的中间位置设置有环状限位块，启动轴240外还设置有介于环状限位块、速度感应普利盘之间的复位弹簧，复位弹簧的弹力可推动速度感应普利盘向偏离大飞轮400的方向进行复位，并且速度感应普利盘同步牵引助力轴250端部的环形凸起由环槽运动至容置槽，使得大飞轮400停止向转子转轴110输送动力，大飞轮400将在惯性的作用下牵引助力轴250保持空转并直至停止。

节能型三相异步电机，其包括大容量电机100以及与大容量电机100固连为一体的辅助启动机构200，辅助启动机构200可向大容量电机100的转子转轴110输送扭力，并实现对大容量电机100的辅助启动。

所述的辅助启动机构200包括与大容量电机100外壳固定连接的外罩210，外罩210用于对辅助启动机构200的各个零部件进行防护，避免灰尘进入等功效。

辅助启动机构200包括与大容量电机100外壳固定的支撑框架300、与支撑框架300固定连接的辅助电机220、安装于支撑框架300并与辅助电机220连接且可接收辅助电机220动力的无级变速机构230，无级变速机构230的主动部件连接于辅助电机220的输出轴，无级变速机构230的从动部件套接有与转子转轴110共轴线的启动轴240。

上述的无级变速机构230优选为CVT无级变速机构，辅助电机220启动时，辅助电机220输出的动力向无级变速机构230的主动部件传递，并由无级变速机构230的主动部件向其从动部件传递，从而驱动启动轴240的转动；当辅助电机220的转速越来越快时，无级变速机构的传动比发生适应性变化，并实现启动轴240的转速逐步提升。

上述的无级变速机构230以及CVT无级变速机构为现有的常规技术，也可以采用现有技术中的其他类似结构进行替代，本发明中不再赘述。

为了对无级变速机构230进行防护，所述的支撑框架300上还连接有罩设于无级变速机构230外部的罩体。

所述的支撑框架300上安装有大飞轮400、一级超越离合器260、二级超越离合器270，上述的启动轴240固定连接于一级超越离合器260的内圈体，大飞轮400朝向启动轴240的一侧固定连接于一级超越离合器260的外圈体，大飞轮400朝向转子转轴110的一端侧活动连接于二级超越离合器270的内圈体，转子转轴110固定连接于二级超越离合器270的外圈体，尤为重要地，通过一级超越离合器260可实现启动轴240的扭力由启动轴240向大飞轮400进行单向传递。

进一步的具体化，上述的一级超越离合器260、二级超越离合器270均为滚珠式超越离合器。

启动轴240接收辅助电机220的动力后经过一级超越离合器260驱动大飞轮400转动，由于大飞轮自身质量较大，大飞轮400的转速由零运动至最大并实现蓄能，此阶段，大飞轮400的动能逐步增加，由于大飞轮400与二级超越离合器270的内圈体活动连接，并使得大飞轮400的扭力尚未向转子转轴110传递。

上述的支撑框架300包括呈环形结构并且同轴设置的框架a310、框架b320、框架c330，框架a310与大容量电机100的外壳固定连接，框架a310与框架b320之间通过连接件进行固定连接，框架b320与框架c330之间通过连接件进行固定连接，框架a310与框架b320之间的间隔构成区域a，框架b320与框架c330之间的间隔构成区域b，上述的大飞轮400安装于区域b内，一级超越离合器260安装于框架c330，二级超越离合器270安装于框架b320，罩设于无级变速机构230外部的罩体固定安装于框架c330，并且辅助电机400固定安装于罩体，无级变速机构230安装于框架c330。

为进一步的对大容量电机100进行结构优化，保证大容量电机100的散热性能，所述的转子转轴110的外部固定套接有扇叶280，并且扇叶280安装于区域a内。

上述的启动轴240内还滑动套接有可沿启动轴240中心轴线方向移动的助力轴250，启动轴240、助力轴250偏离转子转轴110的端部安装有连接两者的速度感应普利盘500，助力轴250朝向转子转轴110的一端设置有环形凸起并且环形凸起上设置有外花键，大飞轮400的中心处设置有可容置环形凸起的容置槽，容置槽内设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键，二级超越离合器270的内圈体中心处设置有可与环形凸起相匹配的环槽并且环槽上设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键；当启动轴240的转速达到预设转速时，速度感应普利盘500发生状态切换并推动助力轴250沿启动轴240的中心轴线发生移动，使得环形凸起一部分由容置槽运动至环槽，并实现大飞轮400通过助力轴250与二级超越离合器270建立动力传递的连接，通过二级超越离合器270并实现扭力向转子转轴110进行传递。

更为具体的，上述的环形凸起轴向长度为环槽深度的2倍-3倍。

当转子转轴110达到启动转速时，辅助电机220断电并停止动力输送，此时，启动轴240停止转动，速度感应普利盘500自动复位并使得助力轴250端部的环形凸起由环槽复位运动至容置槽内，实现大飞轮400与二级超越离合器270的脱离连接。大飞轮400在惯性作用下，将牵引助力轴250与之继续空转直至停止；大容量电机100通电启动后，转速逐步提升，二级超越离合器270具备单向传递性能，使得扭力只能由大飞轮向转子转轴110进行传递，在二级超越离合器270的作用下，使得转子转轴110的扭力不向大飞轮400传递，大飞轮400在惯性作用下进行转动并直至停止，并且助力轴跟随大飞轮400进行空转直至停止。

所述的速度感应普利盘500包括套接于启动轴240外部的移动盘510、定位盘520、受力盘530，启动轴240与移动盘510相匹配的位置设置有外花键，移动盘510上设置有与设置于启动轴240上的外花键相匹配的内花键，启动轴240的中间位置设置有环状限位块，启动轴240外还设置有介于环状限位块、移动盘510之间的复位弹簧，复位弹簧的弹力可推动移动盘510向偏离大飞轮400的方向进行复位，定位盘520固定于启动轴240的端部，受力盘530安装于移动盘510与定位盘520之间，并且受力盘530与定位盘520之间安装有普利珠，所述的普利珠为若干个并且沿受力盘530的圆周方向间隔布置，定位盘520的圆周方向设置有可容纳普利珠的燕尾滑槽，受力盘530的圆周方向设置有可导向普利珠沿径向滑动并且朝向大飞轮400方向弯曲的燕尾弯板；助力轴250偏离大飞轮400的端部活动连接有连接构件540，所述的连接构件540的一端活动连接助力轴250端部、另一端固定连接移动盘510。

很显然，当启动轴240的转速逐步提升并达到最大时，速度感应普利盘500跟随启动轴240转动，速度感应普利盘500内的普利珠随着转速的提升并获得较大离心力，普利珠将沿燕尾滑槽滑动并推动燕尾弯板，从而对受力盘530、移动盘510施加压力，并推动移动盘510克服复位弹簧的弹力朝向大飞轮400的方向移动，移动盘510的移动并牵引与其固定连接的连接构件540、以及与连接构件540活动连接的助力轴250同步朝向大飞轮400运动，从而实现环形凸起运动至环槽内。

更为具体的，上述的连接构件540包括环套、径向连接杆、轴向连接杆，环套活动套设于助力轴250的端部，径向连接杆设置有若干个并且沿环套的圆周方向均匀间隔分布，径向连接杆垂直于助力轴的轴线方向并且与环套固定连接，径向连接杆的悬置端部固定连接有平行于助力轴轴线方向的轴向连接杆，并且轴向连接杆的悬置端部固定连接移动盘510。

Claims (5)

1.三相异步电机的节能型启动方法，其步骤包括：

S1、蓄能阶段；

向辅助启动机构的辅助电机输送电力，辅助电机向无级变速机构输送动力，无级变速机构的主动部件接收辅助电机的动力并向无级变速机构的从动部件输送，无级变速机构的从动部件驱动与其连接并且与转子转轴共轴线布置的启动轴转动；

启动轴经过一级超越离合器向大飞轮传动动力，一级超越离合器可实现启动轴的扭力由启动轴向大飞轮进行单向传递，并实现大飞轮的转速逐步提升，达到蓄能效果；

此时，滑动套设于启动轴内并且可沿启动轴中心轴线滑动的助力轴随大飞轮同步转动；

S2、三相异步电机的启动阶段；

随着启动轴、大飞轮的转速逐步提升至最大，安装于启动轴、助力轴偏离大飞轮端部的速度感应普利盘发生状态切换，由速度感应普利盘推动助力轴沿启动轴的轴线方向发生位移，并且由于助力轴朝向转子转轴的一端设置有环形凸起并且环形凸起上设置有外花键，大飞轮的中心处设置有可容置环形凸起的容置槽，容置槽内设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键，二级超越离合器的内圈体中心处设置有可与环形凸起相匹配的环槽并且环槽上设置有与环形凸起上的外花键相匹配的内花键；使得环形凸起一部分由容置槽运动至环槽，并实现大飞轮通过助力轴与二级超越离合器建立动力传递的连接，通过二级超越离合器并实现扭力向转子转轴进行传递；从而实现大飞轮存储的动力向三相异步电机的转子转轴进行输送；

S3、三相异步电机的正常运行阶段；

三相异步电机启动后并接通外部电源，实现正常工作，此时，对辅助启动机构的辅助电机进行断电，辅助电机停止输送动力，无级变速机构、启动轴停止转动，由于启动轴的中间位置设置有环状限位块，启动轴外还设置有介于环状限位块、速度感应普利盘之间的复位弹簧，复位弹簧的弹力可推动速度感应普利盘向偏离大飞轮的方向进行复位，并且速度感应普利盘同步牵引助力轴端部的环形凸起由环槽运动至容置槽，使得大飞轮停止向转子转轴输送动力，大飞轮将在惯性的作用下牵引助力轴保持空转并直至停止。

2.根据权利要求1所述的三相异步电机的节能型启动方法，辅助启动机构包括与三相异步电机外壳固定的支撑框架、与支撑框架固定连接的辅助电机、安装于支撑框架并与辅助电机连接且可接收辅助电机动力的无级变速机构，无级变速机构的主动部件连接于辅助电机的输出轴，无级变速机构的从动部件套接有与转子转轴共轴线的启动轴；

所述的支撑框架上安装有大飞轮、一级超越离合器、二级超越离合器，所述的启动轴固定连接于一级超越离合器的内圈体，大飞轮朝向启动轴的一侧固定连接于一级超越离合器的外圈体，大飞轮朝向转子转轴的一端侧活动连接于二级超越离合器的内圈体，转子转轴固定连接于二级超越离合器的外圈体，

启动轴、助力轴偏离转子转轴的端部安装有连接两者的速度感应普利盘。

3.根据权利要求2所述的三相异步电机的节能型启动方法，所述的速度感应普利盘包括套接于启动轴外部的移动盘、定位盘、受力盘，启动轴与移动盘相匹配的位置设置有外花键，移动盘上设置有与设置于启动轴上的外花键相匹配的内花键，启动轴的中间位置设置有环状限位块，启动轴外还设置有介于环状限位块、移动盘之间的复位弹簧，复位弹簧的弹力可推动移动盘向偏离大飞轮的方向进行复位，定位盘固定于启动轴的端部，受力盘安装于移动盘与定位盘之间，并且受力盘与定位盘之间安装有普利珠，所述的普利珠为若干个并且沿受力盘的圆周方向间隔布置，定位盘的圆周方向设置有可容纳普利珠的燕尾滑槽，受力盘的圆周方向设置有可导向普利珠沿径向滑动并且朝向大飞轮方向弯曲的燕尾弯板；助力轴偏离大飞轮的端部活动连接有连接构件，所述的连接构件的一端活动连接助力轴端部、另一端固定连接移动盘。

4.根据权利要求3所述的三相异步电机的节能型启动方法，所述的一级超越离合器、二级超越离合器均为滚珠式超越离合器；

所述的连接构件包括环套、径向连接杆、轴向连接杆，环套活动套设于助力轴的端部，径向连接杆设置有若干个并且沿环套的圆周方向均匀间隔分布，径向连接杆垂直于助力轴的轴线方向并且与环套固定连接，径向连接杆的悬置端部固定连接有平行于助力轴轴线方向的轴向连接杆，并且轴向连接杆的悬置端部固定连接移动盘。

5.根据权利要求2所述的三相异步电机的节能型启动方法，所述的支撑框架包括呈环形结构并且同轴设置的框架a、框架b、框架c，框架a与三相异步电机的外壳固定连接，框架a与框架b之间通过连接件进行固定连接，框架b与框架c之间通过连接件进行固定连接，框架a与框架b之间的间隔构成区域a，框架b与框架c之间的间隔构成区域b，所述的大飞轮安装于区域b内，一级超越离合器安装于框架c，二级超越离合器安装于框架b；

所述的转子转轴的外部固定套接有扇叶，并且扇叶安装于区域a内。

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