CN86207316U - 交流无级调速电机 - Google Patents

Abstract

一种交流无级调速电机，特别是对笼形转子异步电机的调速。它解决了目前一般非变频方法对笼形转子异步电机无级调速存在的问题。这种电机有两组呈轴向排列的定子绕组，并通过机壳可以相对转动。一转子贯穿于这两组定子绕组所包容的圆柱形空间的中央，只要调节两定子绕组的旋转磁场的相位差角，就能调节转子的转速。调节这个相位差角的方法：一通过机械传动机构来调节定子绕组的周向相对位置，二是在定子绕组的输入线路上接调相电器。

Description

本发明涉及一种交流无级调速电机，特别是对笼形转子异步电机的调速。

目前对笼形转子异步电机进行无级调速的方式较为复杂，设备价格也较昂贵。一般认为较为简便的方式是，通过调节定子绕组的电压来达到调速的目的。这种调速电机是由机壳、定子绕组、转子、轴承、端盖及调压装置组成，其定子绕组装配在机壳的内侧，转子置于定子绕组所包容的一个圆柱形空间的中央，其两端支承于装配在端盖中的轴承上，一个调压装置接在定子绕组输入线路上。这种电压调速方法存在的问题是，调速时的效率低，功率因数低，在低速时消耗于转子电路的功率较大，故经济性不高，同时电机发热严重，因此这种调速方法往往局限于高转差率的笼形异步电机，如果采用于普通笼形转子异步机则必须在低速时欠载运行或短时工作。

本发明的任务是设计这样一种交流无级调速电机，调速的效率高，功率因数较高；低速运行时，功率因数能得到补偿，节能，低速特性好；电机结构基本不变，能利用原来的工艺和设备进行生产，整个电机造价低廉。

这一任务由下述特征技术解决了，电机机壳由两部分组成，其中一部分机壳能相对另一部分机壳转动，在这两部分机壳内侧各装有一组定子绕组，一转子贯穿于这两组定子绕组所包容的圆柱形空间的中央。转子上的感应电势是一合电势，是由两组定子绕组各自形成的旋转磁场在转子上产生的感应电势的矢量和。这一合电势决定于两组定子绕组的旋转磁场各自在转子上产生的感应电势的相位差角，只要调节调相装置就能改变这一相位差角，从而就能改变合电势的大小，而合电势大小的变化就会引起转子转速快慢的变化，这样就可达到无级调速的目的。

本发明的特征、细节和优点将借助于附图和实施例来加以阐述，并进行详细讨论，当然不应把发明理解为这一有限的实施例。

图1、交流无级调速电机的轴向剖面图

图2、

^′ ₂与 ^″ ₂同相时的合矢量合成图

图3、

^′ ₂与

^″ ₂相位差角为φ时矢量合成图

图4、

^′ ₂与

^″ ₂反相时的合矢量合成图

图5、调节 ^′ ₂与 ^″ ₂的相位差角时的矢量图

图6、调节

^′ ₂与

^″ ₂的相位差角和其中一幅值时的矢量图

实施例1：

图1表示的是整个交流无级调速电机的结构，机壳（1）沿径向分为两部分，机壳（1′）和机壳（1″），在其内侧各装有一组定子绕组（2），两组定子绕组（2）呈轴向排列，这两组定子绕组是相互独立的，它们和电源的连接方式相同，机壳（1′）的一端（7）的圆周外侧上有一矩形槽（8），机壳（1′）的一端（9）的圆周外侧上有一齿圈（11），在齿圈（11）一侧的圆周上分布有二个径向径孔机壳（1′）的一端（7）配套在机壳（1″）的一端（9）的孔内，销（12）插在销孔（10）和槽（8）内，以防机壳（1′）和机壳（1″）的轴向相对移动，机壳（1′）能相对机壳（1″）周向无约束地转动。一笼形转子位于两定子绕组（2）所包容的圆柱形空间内，其两端支承于装配在端盖（5）中的轴承（6）上。上述结构实质相当于两个一般笼形转子异步电机轴向排列，去掉相互贴合端的端盖，将这两端周向无约束地连接起来，里面的定子结构未变，只是笼形转子加长了，这种结构使得本发明具有一大优点，可以基本利用原有的生产设备和工艺进行生产，同时结构也简单，从而造价较低廉。

笼形转子上的感应电势

₂O是两组定子绕组（2）各自形成的旋转磁场在笼形转子上产生的感应电势

^′ ₂和

^″ ₂的矢量和。

图2－4表示的是

^′ ₂和

^″ ₂的相位差角α＝0°、φ、π时合电势E₂O的合成情况。

α＝0时，E₂O＝E^′ ₂＋E^″ ₂＝2E^′ ₂＝2E^″ ₂

α＝φ时，E₂O＝2E^′ ₂·COS (φ)/2 ＝2E^″ ₂·COS (φ)/2

α＝π时，E₂O＝E^′ ₂－E^′ ₂＝0

因此只要改变两个旋转磁场的相位差，他们在笼形转子上的感应电势

^′ ₂和

^″ ₂之间的相位差就会发生变化，从而合电势E₂O就在0～2E^′ ₂（或0～2E^″ ₂）的范围内变化，合电势E₂O的改变会引起笼形转子转速的改变，以此可以达到无级调速的目的。这种调速的方法在低速时，由于转差率S增大，转子的电流频率f₂＝f₁·S增大（f₁是定子电流的频率，即电源频率，是固定不变的），感抗增大，从而转子电流

₂越落后于合电势

₂O，但越接近电势

^′ ₂，即与

^′ ₂的相位差角θ越小，从而功率因数越高，输出功率越大，图5表示

^′ ₂与 ^″ ₂和

₂的相位差角分别为φ和θ时的矢量图。从这个矢量图中可以看出电机转子的输出功率

P_输出＝E^′ ₂·I₂COSθ

I₂在E^″ ₂方向上的分量是反相的，这时向电源回馈功率，α越小，回馈功率越大：

P_回馈＝E^″ ₂·I₂COSα α＜ (π)/2

所以本发明的又一大优点是：在低速时，功率因数能得到补偿，输出功率提高，调速时效率高，同时由于有部分未能转变为机械能的电能W＝P_回馈向电源输入功率，因此可以实现节能。

改变两个旋转磁场的相位差的方法是：1）调节两组定子绕组（2）的周向相对位置，从而能改变两组定子绕组中电位或电流的相位差，这样两定子绕组（2）各自产生的旋转磁场的相位差也就随着同步改变，调节装置是一机械传动装置它是一个蜗轮蜗杆传动机构，旋转蜗杆（13），蜗轮（14）就会随之转动，蜗轮（14）的转动会带动和它装配在同一轴上的齿轮（15）的转动，齿轮（15）是和机壳（1″）上的齿圈（11）相互啮合的，所以齿轮（15）的转动就会带动机壳（1″）相对机壳（1′）转动，从而使机壳（1′）和机壳（1″）内侧的两组定子绕组（2）的周向相对位置发生变化。这种通过机械的方式来调节异步电机的转速使得本发明还具有一大优点，这就是可以对大容量电机进行无级调速。2）调节两定子绕组（2）之间的电源的相位差，其方法是在定子绕组（2）的输入线路上接一调相装置这一调相装置是一电器（16），用于较大功率电机时可以用调相电机，用于小功率电机可以用调相电路。

实施例2

图6所描述的调速电机，其基本结构与实施例1相同，所不同点为该机两组定子绕组（2）相对角度与其中一定子绕组的输入电压同时调节，这样可以获得最佳运行效果。电压调节采用可控硅调压装置。

需再次指出，发明并不局限于上述结构的细节，例如上面所述的机械传动装置只是一种传动形式，还有其它许多传动形式。此外，这一传动还可用电机带动实现遥控。

Claims (11)

1、一种交流无级调速电机，机壳(1)的内侧装有一组定子绕组(2)，转子(3)位于定子绕组(2)所包容的圆柱形空间的中央，其两端支承于装配在两端端盖(5)中的轴承(6)上，一个调压装置接在定子绕组(2)的输入线路上，本发明的特征是机壳(1)沿径向分为两部分，机壳(1′)和机壳(1″)，在其内侧分别装有一组定子绕组(2)，两部分机壳通过端部周向无约束地连接在一起，转子(3)贯穿在两组定子绕组(2)的中央，一调相装置置于机壳(1)的外侧。

2、根据权利要求1所述的电机，其特征是，两组定子绕组（2）相互独立，其电源的接线方式完全相同。

3、根据权利要求1和2所述的电机，其特征是，机壳（1）的一端（7）的圆周外侧上有一矩形槽（8）。

4、根据权利要求1和2所述的电机，其特征是，机壳（1″）的一端（9）的圆周外侧上有一齿圈（11），在其一侧沿周向分布有一个以上的径向销孔（10）。

5、根据权利要求1至4任一项所述的电机，其特征是，机壳（1′）的一端（7）的周向无约束地配套在机壳（1″）一端（9）的孔内。

6、根据权利要求1至5任一项所述的电机，其特征是，销（12）插在销孔（10）和槽（8）内。

7、根据权利要求1所述的电机，其特征是，调相装置是一控制机壳（1′）与机壳（1″）相对转动角度的机械传动机构。

8、根据权利要求1至7任一项所述的电机，其特征是，机械传动机构是由蜗杆（13）、蜗轮（14）及与蜗轮（14）同轴且与齿圈（11）啮合的齿轮（15）组成。

9、根据权利要求1所述的电机，其特征是，调相装置是一电器（16）。

10、根据权利要求1和9所述的电机，其特征是，电器（16）是一调相电机。

11、根据权利要求1和9所述的电机，其特征是，电器（16）是一调相电路。

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