CN1599208A - 恒转矩三速单相异步电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电动机，具体为一种恒转矩三速单相异步电动机。其包含定子、转子、嵌入定子槽内的主绕组、副绕组和与副绕组串接的电容，主、副绕组包括嵌入相同定子槽中的三套绕组。低速运行时，三套绕组相串联；中速运行时，第一、二套绕组相串联；高速运行时，第二、三套绕组串联再与第一套绕组相并联。该恒转矩三速单相异步电动机调速简单、易行，只需在电机的接线盒或各绕组的引出线端处改变主、副绕组三套绕组的连接方式即可实现三速调速；同时该电机在恒转矩下对应的转差率较大，电机运行的稳定区较大，调速范围较宽。该电机三速运行的效率都高于普通单相异步电动机，高速运行的效率尤其突出，可达70％以上。
Description
技术领域
本发明涉及电动机，具体为一种恒转矩三速单相异步电动机。
背景技术
单相异步电动机调速主要有变频调速、变极调速、变压调速等。变频调速成本高；变极调速速度跨距大，换接线复杂，调速绕组在副绕组中或主绕组中虽接法简单，但电机运行效率较低；变压调速需有电抗器、变压器等调压部件。
发明内容
本发明主要针对现有单相异步电动机调速存在的缺陷和不足，提供一种调速方便且运行效率高的恒转矩三速单相异步电动机。
本发明是采用如下技术方案实现的：恒转矩三速单相异步电动机，包含定子、转子、嵌入定子槽内的主绕组、副绕组和与副绕组串接的电容，主、副绕组包括嵌入相同定子槽中的三套绕组。将主、副绕组的三套绕组的线端从电机出线盒上引出；使用时，电机需低速运行时，主绕组的三套绕组相串联，副绕组的三套绕组相串联，在电源电压不变的情况下绕组每匝所承受的电压下降，电机低速旋转；将主、副绕组的第一、第二套绕组相串联(甩开第三套绕组)，绕组每匝所承受的电压上升，电机中速运行；将第二、第三套绕组串联再与第一套绕组并联，此时绕组每匝所承受的电压最大，电机高速运行。可以看出，通过主、副绕组的三套绕组的不同连接方式，改变了绕组每匝承受的电压(现有技术中的变压调速是通过调节电源电压来实现的)，因此，本发明所述电机的调速实质上仍属于变压调速。
根据电机设计理论，为了调节转速，在主绕组低匝数时(针对本发明主要是在第一套绕组下)，磁路应处于不饱和状态。磁负荷偏低，尤其在广泛使用冷轧硅钢板时，电机的铁损耗较低，也有利于提高电机的运行效率。
本发明所述电机的高速运行连接方式犹如绕组的并绕根数增加，主、副绕组截面增大，电阻减小，因此铜耗低，电机高速运行时运行效率较高。为进一步提高电机特别是高速运行下的效率，主、副绕组的三套绕组的匝数满足第一套绕组的匝数等于第二、第三套绕组匝数之和。这样，在高速运行下，主、副绕组的截面恰好相当于增加一倍。在此条件下(并在一定的电容值时)，电机高速运行的效率可达到70％以上。
本发明所述的恒转矩三速单相异步电动机调速简单、易行，只需在电机的接线盒(或各绕组的引出线端)处改变主、副绕组三套绕组的连接方式即可实现三速调速；同时该电机最大转矩下对应的转差率较大(在0.4以上)，电机运行的稳定区较大，调速范围较宽。该电机在主绕组低匝数时，磁路为不饱和设计，同时由于高速运行的连接方式相当于主、副绕组的截面增大，电机三速运行的效率都高于普通单相异步电动机，高速运行的效率尤其突出，可达70％以上。该电机耐用，短路电流小(约为1.1倍的额定电流)，能避免电机因短路而受到意外损伤。
附图说明
图1为采用本发明所述技术内容制造的一台具体单相异步电动机——外转子单相异步电动机的结构示意图；
图2为本发明所述电动机低速运行时主、副绕组的三套绕组的连接示意图；
图3为本发明所述电动机中速运行时主、副绕组的三套绕组的连接示意图；
图4为本发明所述电动机高速运行时主、副绕组的三套绕组的连接示意图；
具体实施方式
恒转矩三速单相异步电动机，包含定子、转子、嵌入定子槽内的主绕组、副绕组和与副绕组串接的电容，主、副绕组包括嵌入相同定子槽中的三套绕组。
将主、副绕组的三套绕组的线端从电机出线盒上或直接引出，同时将电容的两端也从电机的出线盒上或直接引出，以便于改变绕组的连接方式。本发明中的定子绕组形式可采用公知的绕组形式，如单、双迭绕组、单层同心式绕组或单层链式绕组。
具体实施方式基于一种外转子单相异步电动机。该外转子单相异步电动机为6极、内定子24槽，主、副绕组各占12槽(主、副绕组所占槽数可在电机设计中选择)，其中，主绕组的三套绕组每一线圈的匝数分别为116、40、76，副绕组的三套绕组每一线圈的匝数分别为106、36、70，主、副绕组的三套绕组每一线圈的匝数确定电机低转速，通过改变连接方式电机的中、高转速也相应确定，因此，根据实际需要在电机设计过程中通过改变主、副绕组的三套绕组的匝数来确定不同的低、中、高转速。该外转子单相异步电动机按照上述的匝数，其低、中、高转速在一定转矩下分别为400±10％转/分、620±10％转/分、780±10％转/分。该外转子单相异步电动机的绕组采用单层链式绕组。
随着电机转速的降低其转矩有所增加，但在低速运行下绕组每匝承受的电压下降，又促使转矩有所减小，因此，本发明所述的电机在三速下转矩基本恒定。上述的处转子单相异步电动机低速运行的效率可达30-40％，中速运行的效率可达50-60％，高速运行的效率可达70％以上(该外转子单相异步电动机主、副绕组的三套绕组的匝数满足第一套绕组的匝数等于第二、第三套绕组匝数之和)。三速下的运行效率均高于同等条件下的现有单相异步电动机。
该外转子单相异步电动机的后端盖与外转子机壳3制成一体(连体铸出)，且执行旋转任务，前端盖1中部有伸出的静止套筒，内定子铁心4固定在静止套筒上，主轴5的一端与后端盖固定并支撑于固定于静止套筒内腔的轴承上。外转子机壳3内固定有外转子铁心2，主、副绕组的三套绕组6嵌入内定子槽。该外转子单相异步电动机采用上述结构，嵌线方便，结构紧凑，零部件少。
Claims (3)
1、一种恒转矩三速单相异步电动机，包含定子、转子、嵌入定子槽内的主绕组、副绕组和与副绕组串接的电容，其特征为：主、副绕组包括嵌入相同定子槽中的三套绕组。
2、如权利要求1所述的恒转矩三速单相异步电动机，其特征为：主、副绕组的三套绕组的匝数满足第一套绕组的匝数等于第二、第三套绕组匝数之和。
3、如权利要求1或2所述的恒转矩三速单相异步电动机，其特征为：所述的恒转矩三速单相异步电动机为外转子单相异步电动机，该外转子单相异步电动机的后端盖与外转子机壳(3)制成一体，前端盖(1)中部有伸出的静止套筒，内定子铁心(4)固定在静止套筒上，主轴(5)的一端与后端盖固定并支撑于固定于静止套筒内腔的轴承上。
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