CN2126602Y - 转速分解法无级调速交流电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种无级调速的异步电动机。 为实现无级调速范围大等目的而设计，根据旋转转矩 动态平衡原理，由双旋异步电机、转速分解装置和两 者的弹性或刚性联接部件组配而成。双旋电机为电 枢、鼠笼内外套装并异步双旋转结构，转速分解装置 由电磁调速电动机控制器和电磁调速器组配，联轴器 联接转速分解装置的输出轴和双旋电机的电枢轴。 调节转速分解装置的励磁电流，达到调节双旋电机输 出轴转速的目的。调速区内为恒转矩输出。

Description

本实用新型涉及一种异步感应电动机，更确切地说是涉及一种无级调速的异步感应电动机。

异步感应电动机是一种具有相互独立的定子和转子绕组、通过电磁感应作用将能量从一侧绕组传送到另一侧绕组而工作的交流电动机。正常运行时以异步转速旋转。

现有技术中有多种实现交流异步电动机无级调速的方法，例如按比例偏移特性在绕组型异步电动机的转子外电路上接入可变电阻或斩波器晶闸管，改变转子电阻实现调速，其调速范围为65～100％，因其效率低仅适用于风机、泵类负载；利用同步转速随频率变化的特性，通过改变电源频率进行调速的变频调速，虽然具有调速范围大、调速比也大的优点，但在低转速段，转矩可能出现脉动，cosΦ低，并有工程初期投资大、可维护性差的不足之处；采用在异步电机和负载之间串接电磁耦合器，通过改变电磁耦合器的励磁、调节转差率进行调速的电磁滑差调速电机，虽然调速范围大，但其最高转速比标准异步电机的额定转速低12～20％，其最低转速也只能下调到120转／分，而且还有失控区，由于其输出端是滑差头，因而存在滑差离合器的发热问题。本实用新型的目的是克服电磁滑差调速电动机的不足，设计一种调速比大，调速范围宽、最高转速可达到标准型异步电机的额定转速、最低转速可接近零的无级调速交流电动机。

本实用新型无级调速交流电动机根据旋转转矩动态平衡原理设计，由三个功能部件组配而成，包括：1）将电动机电枢、鼠笼设计为内、外双旋转结构的双旋电机。2）与该双旋电机联接、对双旋电机的固有转速进行分解、调控的转速分解装置。3）联接双旋电机和转速分解装置的刚性或弹性联接部件。

所述双旋电机的电枢、鼠笼分别通过轴承与各自的电枢轴、鼠笼轴装配成刚性旋转体，电枢轴与鼠笼轴同轴线并成各自独立的前后结构，两刚性旋转体成内、外套装结构，还包括将三相交流电源引入双旋电机电枢的滑环装置。

所述转速分解装置由电磁调速电动机控制器（调控器）和电磁调速器组配而成。

所述的刚性或弹性联接部件是联轴器，联接转速分解装置中电磁调速器的输出轴和双旋电机的电枢轴（或鼠笼轴），双旋电机的鼠笼轴（或电枢轴）联接负载机械。

外界交流工频电源通过电枢轴上的滑环装置向电枢供电，双旋电机以固有转速进入旋转状态，电枢与鼠笼两刚性旋转体相对转动。由于转速分解装置的励磁调节作用而产生的制动力矩，还通过其输出轴、联轴器作用于双旋电机的电枢轴（或鼠笼轴），双旋电机的输出力矩通过其鼠笼轴（或电枢轴）作用于负载机械，因此负载机械的反抗性力矩、双旋电机的输出力矩、转速分解装置的制动力矩三者处于动态平衡状态，使双旋电机稳定运行。当平滑地调节转速分解装置的励磁电流时，就平滑地改变了电枢（或鼠笼）的转速，亦平滑地改变了双旋电机输出轴（鼠笼轴或电枢轴）的转速，实现无级调速。

实施时，双旋电机的电枢和鼠笼可互为内、外结构，通常选择为外旋电枢和内旋鼠笼，另外，电枢轴和鼠笼轴也可互为双旋电机的输出轴，电枢与鼠笼具有普通感应电动机的定子、转子结构，因而本实用新型不再赘述它们的自身结构。

下面结合实施例附图详细说明本实用新型的技术：

附图1为外部对联组合式无级调速交流电动机。

附图2为内部直联组合式无级调速交流电动机。

附图3为图1、图2中双旋电机2的内部结构示意图。

构成本实用新型的三个功能部件间成刚性联接组合式，包括如图1所示的外部对联式和如图2所示的内部直联组合式。

参见附图1，1为转速分解装置，2为双旋结构异步电动机，3为联轴器。

转速分解装置1，由JD（交流电磁调速）型电磁调速电动机控制器11（调控器）和ZT系列电磁调速器12组配而成，13为电磁调速器的输出轴。现有技术的JD型调控器用于电磁调速电动机的速度控制，实现恒转矩无级调速。ZT系列电磁调速器主要包括电枢、磁极和励磁线圈，可通过调节其励磁电流改变其输出特性，即输出轴的转速。电磁调速器在现有技术中一般用作电磁滑差电机的离合器，本实施例将电磁调速器作制动器使用。

双旋电机2包括支撑外壳21，电枢轴22，外旋电枢23、鼠笼轴24、内旋鼠笼25，滑环装置26、轴承271－274，冷却风机28，电磁调速器输出轴13通过联轴器3与双旋电机2的电枢轴22相联接，电枢轴22上的滑环装置26将三相交流电源引入外旋电枢23的线圈中。支撑外壳21通过轴承271、274分别与电枢轴22、鼠笼轴24装配，外旋电枢通过轴承272、273与外旋机壳29、电枢轴22装配，内旋鼠笼25通过轴承273与鼠笼轴24装配。刚性或弹性联轴器3，在实施时也可取皮带轮联接或取正齿轮联接。

转速分解装置1通过联轴器3将其制动力矩直接加在电枢轴22上，对双旋电机的固有转速进行分解，将外旋电枢的转速与内旋鼠笼的转速保持为相对的固有异步转速，内旋鼠笼通过鼠笼轴24带动负载机械。平滑调节转速分解装置的励磁电流，即平滑地改变外旋电枢的转速，最终平滑地改变鼠笼轴（输出轴）的转速。

参见附图2，图2与图1的区别仅在于将转速分解装置1、双旋电机2、联轴器3组装在一个支撑外壳4中，28仍为冷却风机。

参见附图3，双旋电机2包括支撑外壳21，电枢轴22，外旋电枢23，鼠笼轴24，内旋鼠笼25，滑环装置26、轴承271－274，冷却风机28，外旋机壳29，小盖2101－2103，端盖2111－2113，212为吊环，213为螺钉和垫圈。外旋电枢23、外旋电枢轴22通过轴承271、273形成刚性旋转体并装配在端盖2111和外旋机壳29上，内旋鼠笼25、鼠笼轴24通过轴承272、273、274形成刚性旋转体并装配在外旋机壳29和端盖2112上。由图可示，电枢轴22与鼠笼轴24同轴线成独立的前后结构，电枢23与鼠笼25成内外套装结构。

实施中双旋电机2可以是鼠笼型也可以是绕线型，可以是一种极数也可以是多种级数，外旋部分可以是电枢也可以是鼠笼，内旋部分可以是鼠笼也可以是电枢。

应用本无级调速交流电动机驱劝流体性负载机械如风机、水泵时，由于没有正反转要求，且为连续地无级调速运行，为减少电网的无功消耗和提高有功功率的利用率，可在双旋电机的电源进电处加节能补偿器，使在整个调速区内，无论是满负载或轻负载运行或递减功率运行，均可保持cosΦ≥0.95的高恒功率因数。

本无级调速电动机在整个调速区内均可输出恒转矩，且始终保持同一硬度的固有机械特性、调速比大、调速范围宽。可视不同负载的调速要求，通过分别选择16级、8级、6级、4级、2级感应电动机，设计为0－375转／分、0－750转／分、0－1000转／分、0－1500转／分、0－3000转／分等各种调速段，其转速调节控制无论是开环或闭环反馈控制均可获得较高的调速精度，经6级电机模拟试验，直流励磁为1A－3A时，转速为44－984转／分。

本无级调速交流电动机可广泛用于冶金、起重、纺织、化工、印染、化纤、造纸、水泥、橡胶、制糖、电线电缆、塑料、机床等恒转矩负载的机械中，进行平滑无级调速。

Claims (2)

1、一种转速分解法无级调速交流电动机，包括交流感应异步电动机，对交流感应异步电动机的固有转速进行分解的转速分解装置和完成转速分解装置与交流感应异步电动机间刚性或弹性联接的联轴器，其特征在于：

1)所述的交流感应异步电动机是电枢、鼠笼为双旋转结构的双旋异步电动机，所述电枢、鼠笼分别通过轴承与各自的电枢轴、鼠笼轴装配成刚性旋转体，电枢轴、鼠笼轴同轴线并成独立的前后结构，两刚性旋转体成内、外套装结构；

2)所述的转速分解装置是由电磁调速电动机控制器和电磁调速器组装的；

3)所述弹性或刚性联轴器联接电磁调速器输出轴和双旋异步电机的电枢轴(或鼠笼轴)，所述双旋异步电机的鼠笼轴(或电枢轴)联接负载机械。

2、根据权利要求1所述的一种转速分解法无级调速交流电动机，其特征在于所述的转速分解装置、联轴器与双旋异步电动成外部对联组合式或成装配在一个支撑外壳中的内部直联组合式。

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