CN86105950A - 高起动转矩电子变阻式鼠笼电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明属于电机工程领域，它利用附于转子上的电子电路，将串于鼠笼内的附加电阻自动地无级地随着电机的起动、加速而分流减小，因此能对不同负荷均配以优良起动特性，并能提高过负荷能力。本发明与目前通常使用的异步电动机相比，分别具有体积小、重量轻、投资低，起动时间短，起动电流小，起动力矩大，功率因数高，效率高，操作简单，维护容易，易于做成密闭型以用于较恶劣的环境等优点。

Description

本发明属于电机工程领域，特别是涉及一种鼠笼电动机的起动装置。
传统的鼠笼电机当采用直接起动时，起动电流及起动压降都很大，而起动力矩不大。若采用增大鼠笼电阻的办法，虽可增大起动力矩，并可减小起动电流及起动压降，但正常运行时效率低，只能用于小容量的电机中。双鼠笼或深槽式异步电机，虽然起动特性有所改善，但造价高，体积大，功率因数及效率均比较低，对容量较大的电机，不易做成密闭型，且起动力矩常常还嫌不够大。因而在对一些诸如煅烧炉、迴转窑、球磨机等的电机选型中，迫于环境要求，又为了满足起动力矩的需要，常常不得不选用额定容量比正常负荷大很多的鼠笼电动机，出现“大马拉小车”的现象，既浪费投资，又降低了功率因数和效率。总之，增加了运行费用。
本发明的目的在于，研制一种利用电子变阻而获得高起动转矩，并能自动调节过负荷能力、易于制成密闭型的鼠笼电动机。
本发明（实施例）的具体结构如附图1所示，附图2为工作原理图，附图3为接入附加电阻之示意图，附图4为本发明之起动曲线，附图5为脉冲电路图。
图中：（1）轴;（2）风翼;（3）转子左端环;（4）转子;（5）定子铁芯;（6）定子绕组;（7）外壳;（8）转子右端环;（9）基座;（10）感应线圈;（11）永久磁铁;（12）脉冲电路;（13）可控硅;（14）附加电阻;（15）绝缘槽;（16）电子电路按装用绝缘板。
本发明的要点在于：在附图1所示的电机外壳（7）上，固定有永久磁铁（11），转子上固定有感应线圈（10），感应线圈的磁场强度可以自由调节，其调节方式可以采用调节永久磁铁与感应线圈气隙的办法，气隙为1.5-2.5mm，也可以采用感应线圈抽头的办法，或将永久磁铁改成电磁铁，以改变励磁方式来调节;将转子的一个端环（左端环（3）或右端环（8）），分成数个相互绝缘的段，分断处作为绝缘槽（15），槽数要与极数相同，槽内注入绝缘材料，并在分割断之间串入适当的附加电阻（14）（参见附图3），附加电阻为外附缠绕式，或将整个转子端环以电阻率较高的合金分次浇铸成整体的形式，附加电阻两端并联两个方向相反或一个双向的可控硅（13），也可以整体制成环状多元件方式，可控硅由脉冲电路（12）控制，脉冲电路可以是分立元件，也可以是集成电路，脉冲电源来自感应线圈。
本发明的原理如下：（参见附图2），当电机因起动而旋转时，转子鼠笼中的感应电压UR如曲线①所示，即随着起动及转速增加，转子内电压的幅值及频率越来越低。此时感应线圈的端电压UC，如曲线②所示，它与UR相反，即随着转速的增加，其幅值和频率越来越大。采用附图5所示的简单而又可靠的脉冲形成电路，当电机达到一定转速时，便开始产生如附图2曲线③那样的脉冲电压UP，它随着电机转速的增加，脉冲幅值越来越大，脉冲间隔越来越密，受此脉冲的控制，可控硅内流通的电流ISCR，如附图2曲线④所示，即当电机达到一定转速时，可控硅开始导通，随着转速增加，电流波形越来越接近完整的正弦波。由于刚起动时，可控硅不导通，附加电阻全部串入鼠笼，使二次呈现大阻抗，当达到一定转速可控硅开始导通时，由于可控硅的分流作用，二次阻抗R2开始变小，当转速达到正常值时，可控硅呈全开通状态，接近于附加电阻全部短路，此时二次电阻接近于鼠笼本身的电阻。所以二次电阻可以得到一条如附图2曲线⑤那样的曲线。根据异步电机二次阻抗变化时的比例推移特性，利用上述原理的本发明，可以得到如附图4所示的起动曲线，图中：M为力矩，n为转速，r2为转子鼠笼本身的电阻。
本发明的优点在于：（1）随着电机起动，转速的变化，串于转子鼠笼的电阻将自动地、无级地使之变化，直至完全切除，因而能够实现对不同负荷的机械，均能有效地配以良好的起动特性;（2）在电机运行中如负荷突然（短时）增加，致使电机转速下降时，此时串入电阻随即增加，因此使转矩也相应增加，从而提高了电机的过负荷能力，而这一切都是自动跟踪、自动进行的，（3）与目前使用的深槽式或双鼠笼异步电机相比，本机具有体积小，重量轻，投资低，起动力矩大，起动电流小，功率因数高，效率高，易于做成密闭式等优点。（4）与普通鼠笼电机相比，它具有起动力矩大，起动时间短，起动电流小，起动压降小，功率因数高，效率高等优点，以本实施例中的某些项目列表比较如下：
传统的鼠笼电机与本发明比较表（同一型号）
Figure 86105950_IMG1
本发明实施例所用的设备、元件：
采用一台型号：1KK    FBKB1325    JP44    200V    5.5KW    4极22.4A的东芝牌，1983年产的鼠笼异步电动机，加以改造加工作为样机。
四组感应线圈的主要数据：铁芯截面10×10mm，长l＝100mm，由0.35硅钢片叠成。线圈为φ0.3漆包线绕500匝。
四对永久磁铁：型号YCM-1D，尺寸：12.2×12.2×28，Br＝12800（G），HC＝715（OE）。
永久磁铁与感应线圈的气隙：1.5～2.5mm。
八个可控硅元件的型号为：SF50G13（东芝牌）IT＝50A。
四组附加电阻：φ1.6玻璃丝包铜线，缠绕在转子风翼上。
电子电路板：φ＝156    δ＝3酚醛绝缘板。

Claims (6)

1、一种高起动转矩电子变阻式鼠笼电动机，具有轴(1)，风翼(2)，转子(4)，定子铁芯(5)，定子绕组(6)，外壳(7)，基座(9)，其特征在于，在电机定子或外壳(7)上固定有永久磁铁(11)，转子上固定有感应线圈(10)，感应线圈的磁场强度可以自由调节，永久磁铁与感应线圈的气隙为1.5-2.5mm，将转子的一个端环(左端环(3)或右端环(8))，分成数个相互绝缘的段，分断处作为绝缘槽(15)，在分割段之间串入附加电阻(14)，附加电阻两端并联两个方向相反或一个双向的可控硅(13)，可控硅由脉冲电路(12)控制。
2、根据权利要求1所述的鼠笼电动机，其特征在于，感应线圈磁场强度的调节方式采用调节气隙的办法，或采用感应线圈抽头的办法，或将永久磁铁改成电磁铁，以改变励磁方式来调节。
3、根据权利要求1所述的鼠笼电动机，其特征在于，所说的转子端环上的绝缘槽数要与极数相同，在槽内注入绝缘材料。
4、根据权利要求1所述的鼠笼电动机，其特征在于，所说的附加电阻（14）为外附缠绕式，或将整个转子端环以电阻率较高的合金分次浇铸成整体的形式。
5、根据权利要求1所述的鼠笼电动机，其特征在于，所说的可控硅元件也可以整体制成环状多元件方式。
6、根据权利要求1所述的鼠笼电动机，其特征在于，所说的脉冲电路（12）可以是分立元件，也可以是集成电路。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN105322756A (zh) * 2015-12-09 2016-02-10 刁俊起 一种电流控制的永磁调速器
CN104578660B (zh) * 2014-12-24 2017-02-08 郑州轻工业学院 一种提高永磁电机启动笼条利用率的装置和方法
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CN110022046A (zh) * 2019-04-20 2019-07-16 西北工业大学 一种压电层和永磁体复合的多振子驰振能量收集系统

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