CN2129486Y - 级联式异步电动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种异步电动机与另一台异步 电动机串级连接的异步电动机。
本实用新型由二台或多台鼠笼式或者转子绕线 式的电动机进行级联式连接组成，第一级电动机转子 轴与第二级电动机定子法兰连接，第二级电动机定子 与第一级电动机转子同步旋转，第二级电动机转子轴 可与第三级电动机实现多台串接。本实用新型电动 机在恒功率、恒力矩的前提下能超低速、超同步和具 有零速在内的无级调速，可直接替代现有的机械变速 设备。

Description

本实用新型涉及一种异步电动机与另一台异步电动机串级连接的异步电动机。
众所周知，电动机输出转速与供电频率相关，并决定电机的极数及工艺设计的S值。现有调速电机大多采用改变供电频率；调节输入电能的大小；改变电机磁极数以及使用电磁感应滑差的办法调速和变速。如CN1039936A节能多速异步电动机及其制造方法，它采用的定子绕组可以是单套绕组、双套绕组或多套绕组，各套绕组变极数调速，其绕组引线头数在9头至36头之间，根据定子的不同引线分组组合，可制成三速电机、四速电机或五速电机。CN2074949U单相变速调速异步电动机，采用主绕组、副绕组极对数同时改变，定子绕组为两组，采用链式绕制方法。由于工艺和电气的限制，其电机磁极不能组合成很多的数目，所以该电机不能做到超低速。CN2091506U内串级调速交流异步电动机，该实用新型是利用调节绕组功率与动力绕组功率反向传输来调节输入功率，从而使输出功率变化来实现调速，具体方法是在已有电动机的转子、定子上增加调节绕组。这种方法要使电动机具有不变力矩的超低速运行是不可能的。另一种方法是采用机械（变速箱）减速。
本实用新型的目的是提出一种级联式异步电动机，它具有不变力矩超低速、超高速运行。
本实用新型是这样实现的，用两台电动机进行级联连接，即第一级电动机转子与第二级电动机定子机械连接，第二级电动机定子随第一级电动机转子同步旋转，第二级电动机转子与第二级定子用轴承支承，第二级定子绕组电源由集电环、炭刷引入，第二极转子轴为输出端。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步描述。
附图为本实用新型级联式异步电动机结构示意图。
从附图可以看出，本实用新型的实施例是由二台异步电动机进行级联式连接组成，其特征在于第一级电动机（1）转子轴（13）与第二级电动机定子（6）法兰（14）连接，第二级电动机定子与第一级电动机转子同步旋转，第二级电动机转子（2）与第二级电动机定子由轴承（4）、（5）支承，在轴承（5）外还套有轴承座（12），第二级电动机定子绕组（7）电源（8）由集电环（10）、炭刷（9）引入，在集电环之间还设有绝缘体（11）。第二级转子轴（3）为输出端。
当两台电动机的定子绕组流入不同相序的三相电流时，它们定子与转子的气隙中就产生相反方向的旋转磁场。
假定第一级电动机的转速与第二级电动机转速完全相同，那么第二级电动机转子在空间是不动的，它不象其它电动机无能而不动那样，它具有极大的势能，因为第一级电动机在旋转，第二级电动机还存在着旋转磁场与其转子保持着S值，此时它具有极大的内在力矩。事实上二个电动机工艺上做不到绝对相等，所以电动机还存在着微动。
本实用新型第二级电动机的S值在电动机运行中有两种状态，一种是S为正值状态；一种S为负值状态。在电动机空载时转子有可能低于同步速，使S为正值，但电动机带上负载启动和运行时，S值为负值。因为负载是一个制动力矩，而第二级电动机定子不是固定的，而且外加旋转力又与第二级电动机定子旋转磁场方向相反，这个制动力矩就使第二级电动机转子回到S等于0又向负S值方向运动，在这种情况下第二级电动机从电动状态跃为发电状态，第二级电动机产生的制动力矩包括第二级电动机反过来向电网送电的电能，以及负载本身一并加到第一级电动机上。这是级联电动机能减速的原理。事实上第二级电动机所起的作用就是实现不变力矩的减速。
本实施例中第一级电动机容量为整机负载容量，第二级电动机起到变换转速的作用。本实用新型可以用三台异步电动机串接级联。
从电工原理中我们知道，电动机磁极数虽然相同，电动机的S值不同时它们的转速也不相同。例如鼠笼式异步电动机转子中的笼条，所用的浇铸材料不同则值不同。铜材S为1％、铝材S为3％、铸铁S为8％，我们选用不用材料来改变S值，就可以得到不同转速的电动机。
使用相同磁极数而不同S值的电动机级联可得到不同输出转速的电动机。例如，两台四磁极异步电动机进行级联，第一台电动机的笼条用铜材浇铸，第二台电动机的笼条用铝材浇铸，则级联式异步电机的输出转速为105转／每分钟。如果第一台电动机的笼条用铝材浇铸，第二台电动机的笼条用铸铁时，则级联后的电动机输出转速为75转／每分钟。
使用不同磁极数用相同或不相同S值电动机级联时，可获得更广泛的输出转速。例如：一台6磁极电动机与一台8磁极电动机级联，如果都使用铝材浇铸转子则输出转速是242.5转／每分钟。如果6磁极电动机使用铸铁浇铸转子，8磁极电动机使用铜材浇铸时，它们输出转速是177.5转／每分钟。
下面举一级联异步电动机实现超同步速的实例：
如图所示，二台级联的电动机，如果它们同是2磁极，其转速为2960转／每分钟，当通入三相电流，其相序电流使它们的旋转磁场方向相同，则它们的转速是相加的即5920转／每分钟。
产生这种转速叠加状态是因为第二级定子被第一级转子加速（相当于第二级转子而言）它受到空间磁场的割切速率，是一级电机的转速加上第二级定子所产生的旋转磁场之和，所以第二级电机转子的转速就为两电机转速之和。
综上所述，级联电动机可用相同磁极数、相同S值的电动机相串接。级联电动机可用相同磁极数、不同S值的电动机相串接。级联电动机可用不相同磁极数、相同S值的电动机相串接。级联电动机可用不相同磁极数不相同S值的电动机相串接。这种级联式电动机可做成超低速、超高速或从0～高速的无级调速电动机，可直接替代现有的机械变速设备。
本实用新型使用的级联电动机是鼠笼式或者转子绕线式异步电动机。

Claims (10)

1、一种级联式异步电动机，由二台异步电动机进行级联式连接组成，其特征在于第一级电动机(1)转子轴(13)与第二级电动机定子(6)法兰(14)连接，第二级电动机定子与第一级电动机转子同步旋转；第二级电动机转子(2)与第二级电动机定子由轴承(4)、(5)支承，在轴承(5)外还套有轴承座(12)；第二级电动机定子绕组(7)电源(8)由集电环(10)、炭刷(9)引入，在集电环之间还设有绝缘体(11)。
2、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于所使用的级联电动机用相同磁极数、相同S值的电动机相串接。
3、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于所使用的级联电动机用相同磁极数、不同S值的电动机相串接。
4、按权利要求1、3所述的异步电动机，其特征在于用两台四磁极异步电动机进行级联，第一台电动机的笼条用铜材浇铸，第二台电动机的笼条用铝材浇铸。
5、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于所使用的级联电动机可用不相同磁极数、相同S值的电动机串接。
6、按权利要求1、5所述的异步电动机，其特征在于一台6磁极电动机与一台8磁极电动机级联，两台都使用铝材浇铸转子。
7、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于所使用的级联电动机可用不相同磁极数、不相同S值的电动机串接。
8、按权利要求1、7所述的异步电动机，其特征在于一台6磁极电动机与一台8磁极电动机级联，6磁极电动机使用铸铁浇铸转子，8磁极电动机使用铜材浇铸转子。
9、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于可以用三台异步电动机串接级联。
10、按权利要求1所述的异步电动机，其特征在于使用的级联电动机是鼠笼式或者转子绕线式异步电动机。
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