專利名稱：一體化電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動(dòng)機(jī)，具體地說是一種帶起動(dòng)裝置的、整體配置的電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
目前的中小型電動(dòng)機(jī)，普遍存在以下二個(gè)問題1、繞組容易燒毀。首先，異步電動(dòng)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行中，由于電動(dòng)機(jī)保護(hù)措施的不完善，經(jīng)常使電動(dòng)機(jī)的定子繞組溫度過高而造成燒毀，由此而引起的直接和間接損失相當(dāng)巨大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)全國(guó)每年電動(dòng)機(jī)燒毀數(shù)量在20萬臺(tái)次以上，容量約0.4億千瓦，因維修需電磁線5000萬公斤，修理費(fèi)高達(dá)20億左右，因此造成的停工、停產(chǎn)損失高達(dá)百億元，反過來說，若能省下5000萬公斤電磁線(每公斤需電33.4度)，每年就可節(jié)約電16.7億度。
其次，電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)中在采用高性能絕緣材料和電磁材料，減少損耗，提高效率，縮小體積的同時(shí)，也導(dǎo)致了電動(dòng)機(jī)內(nèi)部的電流密度明顯增加。故使電動(dòng)機(jī)過載時(shí)繞組溫度的增長(zhǎng)速度要比原來的電動(dòng)機(jī)大2～2.5倍，加之材質(zhì)方面的因素，竟然造成新型的Y系列電動(dòng)機(jī)比過去的電動(dòng)機(jī)燒毀現(xiàn)象更加嚴(yán)重。
再則，電動(dòng)機(jī)保護(hù)控制裝置配套質(zhì)量差也是造成繞組容易燒毀的重要原因。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)保護(hù)控制裝置的廠商，承諾的只是保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和壽命，而不可能聯(lián)系到配裝之后電動(dòng)機(jī)的后果(即不保證其所保護(hù)的電動(dòng)機(jī)在故障狀態(tài)運(yùn)行時(shí)不會(huì)燒毀)。對(duì)此，在微電機(jī)中曾采用有一種裝有全熱保護(hù)裝置的電機(jī)，因其工作電流過小，不能用于輸出功率較大的電動(dòng)機(jī)中，沒有普遍的意義。
2、單鼠籠電動(dòng)機(jī)除少數(shù)小功率電動(dòng)機(jī)采用直接全壓起動(dòng)之外，其余都要配接起動(dòng)設(shè)備，現(xiàn)有的一些起動(dòng)方法存在有許多的問題1)、直接起動(dòng)起動(dòng)轉(zhuǎn)距小，起動(dòng)電流大，一方面引起電網(wǎng)線路壓降大、電壓波動(dòng)，影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行，另一方面電動(dòng)機(jī)頻繁起動(dòng)會(huì)嚴(yán)重發(fā)熱，加速絕緣老化，縮短電動(dòng)機(jī)的壽命。
2)、星形—三角形起動(dòng)，起動(dòng)電流不可調(diào)節(jié)，切換瞬間會(huì)出現(xiàn)很高的電流尖峰，產(chǎn)生破壞性的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)距，其引起機(jī)械振動(dòng)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子、軸聯(lián)接器、中間齒輪以及負(fù)載等都是非常有害的，只能用在正常運(yùn)行為△形接法的電動(dòng)機(jī)。
3)、自耦變壓器起動(dòng)起動(dòng)電流只有四種有限選擇，存在與負(fù)載匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)距很難控制的缺點(diǎn)，體積龐大，維修率高。不能頻繁起動(dòng)。
4)、可控硅軟起動(dòng)器起動(dòng)大功率可控硅易發(fā)熱，需設(shè)置自冷卻用風(fēng)扇，起動(dòng)器價(jià)格昂貴，存在壽命殺手。
本發(fā)明人在中國(guó)專利ZL99225974.6中提出了繞組采用并聯(lián)均流結(jié)構(gòu)的電動(dòng)機(jī)。僅從電動(dòng)機(jī)本身結(jié)構(gòu)角度提出了電動(dòng)機(jī)繞組安全保護(hù)的結(jié)構(gòu)方案。
技術(shù)內(nèi)容為了解決上述存在的問題，本發(fā)明人在原先電動(dòng)機(jī)專利的基礎(chǔ)上提出一種具有電動(dòng)機(jī)全熱內(nèi)保護(hù)、電動(dòng)機(jī)全壓軟起動(dòng)功能的電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)技術(shù)方案。
本發(fā)明的基本原理基于通過電機(jī)起動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)了對(duì)繞阻阻抗的控制。
本發(fā)明的一體化電動(dòng)機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的繞組采用并聯(lián)均流結(jié)構(gòu)，其特征在于該電動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的起動(dòng)器，其中包括一組與各相線繞組對(duì)應(yīng)連接的、起動(dòng)用的功能開關(guān)及控制該開關(guān)工作的控制裝置。
所說的起動(dòng)器直接連接在電動(dòng)機(jī)上，其間設(shè)有隔熱固定板。
所說的起動(dòng)器中的控制裝置，用引線引出，使強(qiáng)弱電完全分離并構(gòu)成獨(dú)立的控制盒。
本發(fā)明的積極效果主要是1、保護(hù)性能全面。一體化電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能是由電動(dòng)機(jī)本身獨(dú)立完成，無需另行配備起動(dòng)設(shè)備。電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)、過載、缺相、頻繁起動(dòng)、欠壓、過壓等情況下當(dāng)繞組溫度升高到設(shè)計(jì)值時(shí)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)繞組上直接切斷電流達(dá)到保護(hù)電動(dòng)機(jī)的目的。簡(jiǎn)捷、可靠、無需用戶整定接線，當(dāng)電動(dòng)機(jī)保護(hù)動(dòng)作后，在繞組溫度沒有降到允許溫度前，任何人也無法起動(dòng)電動(dòng)機(jī)。防止了電動(dòng)機(jī)人為損壞事故的發(fā)生。電動(dòng)機(jī)滿載、電動(dòng)機(jī)在標(biāo)準(zhǔn)溫度下電動(dòng)機(jī)不會(huì)停機(jī)保護(hù)。由于采用溫度信號(hào)所以能充分利用電動(dòng)機(jī)的過載功能。
2、起動(dòng)性能良好。
1)、起動(dòng)電流，時(shí)間可按負(fù)載不同靈活調(diào)節(jié)，取得最小的電流沖擊。
2)、平滑、漸進(jìn)的起動(dòng)過程減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低設(shè)備的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命和改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。
3)、起動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載調(diào)整、減小起動(dòng)損耗以最小的電流產(chǎn)生最佳轉(zhuǎn)矩。
4)、可遠(yuǎn)程控制、微機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
5)、采用雙電源分離時(shí)，可避免控制部分受強(qiáng)電干擾。
3、一體化電動(dòng)機(jī)與同型號(hào)、同規(guī)格的普通電動(dòng)機(jī)并附加相應(yīng)起動(dòng)器的組合作比較，體積小、重量輕、線路簡(jiǎn)捷、沒有壽命殺手、不發(fā)熱、不需如可控硅軟起動(dòng)器中設(shè)置的自冷卻風(fēng)扇和散熱片，綜合成本低廉。所采用的開關(guān)為均流開關(guān)，觸點(diǎn)少弧運(yùn)行，優(yōu)越的抗過載能力、綿長(zhǎng)的電壽命，該電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)捷，使用安裝方便。
4、一體化電動(dòng)機(jī)平均成本明顯下降。據(jù)實(shí)例估算每1KW成本可下降68.9元。
圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是隔熱板的示意圖。
圖3是起動(dòng)器結(jié)構(gòu)原理圖。
圖4是起動(dòng)波形圖。
圖5是電動(dòng)機(jī)星形連接的接線方式。
圖6是電動(dòng)機(jī)三角形連接的接線方式。
圖7是14路分線繞組起動(dòng)器的控制開關(guān)接線原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例及
本發(fā)明制造技術(shù)方案的內(nèi)容參見附圖1，本發(fā)明的一體化電動(dòng)機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)1，電動(dòng)機(jī)1的繞組采用并聯(lián)均流結(jié)構(gòu)，該電動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的起動(dòng)器3，其中起動(dòng)器3包括一組與各相線繞組對(duì)應(yīng)連接的、起動(dòng)用的功能開關(guān)及控制該開關(guān)工作的控制裝置。圖中2是隔熱固定板，固定在電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼平臺(tái)上，用于隔熱。4是控制裝置部分的面板。電動(dòng)機(jī)出線為絕緣集束的多根出線。接入起動(dòng)器3，其接法與電動(dòng)機(jī)的繞組接法(星形或三角形接法)相一致?？刂蒲b置用于起動(dòng)時(shí)實(shí)現(xiàn)繞阻回路的分批和相繼接通，控制開關(guān)接通的裝置可采用常規(guī)使用的單片機(jī)，也可以采用其它類似的裝置。在逐個(gè)或逐組地將功能開關(guān)合上的過程中，達(dá)到低電流起動(dòng)。
電動(dòng)機(jī)1的基本結(jié)構(gòu)與一般電動(dòng)機(jī)相同，包括機(jī)殼、定子、轉(zhuǎn)子、端蓋、風(fēng)葉、風(fēng)罩，繞組結(jié)構(gòu)不同。電動(dòng)機(jī)1的相線繞組的導(dǎo)線則由兩根以上截面和相等且相互絕緣的導(dǎo)線并聯(lián)而成，而且在每一根導(dǎo)線構(gòu)成的繞組回路中均串接有至少一個(gè)溫度保護(hù)開關(guān)DN。開關(guān)周圍繞有一個(gè)與繞組線圈串聯(lián)的、用于傳導(dǎo)、監(jiān)控運(yùn)行溫度的導(dǎo)熱線圈層，當(dāng)溫度到達(dá)設(shè)計(jì)溫度或整定的閾值，開關(guān)便自動(dòng)斷開，斷開后將該回路電流中斷，溫度開始降低，每一回路均可在過熱之初開始動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)。以Y160M-4三相異步電動(dòng)機(jī)為例，額定功率11千瓦，滿載電流22.07安，工作電壓380伏，導(dǎo)線的總截面為2.65mm2，溫度保護(hù)開關(guān)選130℃的DN型產(chǎn)品，取調(diào)整系數(shù)K＝0.85～1，線徑為Φ0.53mm，則每相并聯(lián)根數(shù)應(yīng)為2.65(0.85～1)×4/0.472л＝12.98～15.27，可以在13～15之間選取。例中出線為14根。
圖2所示的隔熱固定板，其6是與電動(dòng)機(jī)連接固定用的固定孔，5是電動(dòng)機(jī)集束出線外引用的穿線孔。起動(dòng)器3可以直接固定在隔熱固定板上。
圖3所示，7是電氣接線的起動(dòng)器裝置板，它分別連接控制接線端子12的a1～an，b1～bn，用于固定從隔熱固定板穿線孔引出的a、b兩相多組(漆包)引線。從隔熱固定板穿線孔引出的第三相引線，即C相所有繞組出線直接與外接電源接線端子接通。13表示相線出線口，開關(guān)U1～Un，V1～Vn用于控制多組繞組電流的通斷。上面設(shè)置的控制裝置8串接作用于開關(guān)U和V，用來控制其接通的過程。其一端與對(duì)應(yīng)的接線端子a、b連接導(dǎo)通，另一端與對(duì)應(yīng)的電源接線端子A、B連接導(dǎo)通。一般開關(guān)為組聯(lián)連接，以便于在起動(dòng)電流遞進(jìn)不大時(shí)成組控制。11示意表示功能開關(guān)。9是零線進(jìn)線，10為A、B、C三相進(jìn)線。
為了盡量減少影響，也可以將起動(dòng)器裝置板上所設(shè)的控制裝置，用插頭插座轉(zhuǎn)接引出，拉開一段距離安裝，使強(qiáng)弱電完全分離成獨(dú)立的控制盒。實(shí)際上，當(dāng)電動(dòng)機(jī)的安裝位置和控制部位分離設(shè)置時(shí)，通常要用到控制盒，一般控制盒上主要設(shè)有若干個(gè)控制和調(diào)節(jié)按鈕，控制盒中可包括控制裝置，例如單片機(jī)，其間用多芯電纜插頭插座轉(zhuǎn)接即可。
由于受控的開關(guān)或開關(guān)組是按線性遞增接入的，故按下控制器的起動(dòng)鍵，開關(guān)組將遞進(jìn)接入(對(duì)應(yīng)的一對(duì)或若干對(duì)U、V組成一組)，其動(dòng)作波形如圖4所示。
圖4所示，每一對(duì)U、V開關(guān)為一組，共14組，開關(guān)組的數(shù)目n與電機(jī)的繞組數(shù)相同。繞組多，阻抗變化范圍大，對(duì)起動(dòng)電流影響大(使之減小)，起動(dòng)時(shí)間T范圍可調(diào)，但總電流明顯降低，能保證起動(dòng)安全、平穩(wěn)。在允許條件下可通過分組進(jìn)行聯(lián)接，這樣可縮短起動(dòng)時(shí)間，當(dāng)然相應(yīng)的起動(dòng)電流要隨之增長(zhǎng)。
控制裝置(盒)的面板上可設(shè)置起動(dòng)電流調(diào)節(jié)鍵、起動(dòng)時(shí)間調(diào)節(jié)鍵、停止鍵及其它報(bào)警顯示。例如停機(jī)時(shí)，從小到大調(diào)節(jié)起動(dòng)電流調(diào)節(jié)鍵，起動(dòng)時(shí)的開關(guān)組數(shù)從1組增加到n組，從大到小反之。占用或多出的時(shí)間均布于每組開關(guān)上。
停機(jī)時(shí)，調(diào)節(jié)控制盒上的起動(dòng)時(shí)間調(diào)節(jié)鍵，起動(dòng)時(shí)間T從0～500S可調(diào)，減少或增加的時(shí)間均布于每組開關(guān)上。按一下控制盒上的停止鍵起動(dòng)器恢復(fù)初始狀態(tài)。停機(jī)狀態(tài)缺相起動(dòng)器斷電、報(bào)警關(guān)閉。動(dòng)作時(shí)因各種故障電動(dòng)機(jī)繞組溫度升到額定值時(shí)，電動(dòng)機(jī)全熱內(nèi)保護(hù)動(dòng)作，切斷電流，此時(shí)報(bào)警啟動(dòng)。按停止鍵報(bào)警關(guān)閉。起動(dòng)電流的調(diào)節(jié)根據(jù)額定電壓下的負(fù)載大小和開關(guān)并聯(lián)組合來設(shè)計(jì)確定。
圖5所示為電動(dòng)機(jī)星形連接，從1…n組的三相相線并行繞組分別串聯(lián)溫度保護(hù)開關(guān)DN再與起動(dòng)器獨(dú)立端子連接。各端子可以進(jìn)行組聯(lián)分配，在控制裝置控制下組內(nèi)的功能開關(guān)同時(shí)接通，用于適應(yīng)不同情況下的起動(dòng)電流要求。也就是說，它設(shè)有二個(gè)或二個(gè)以上并聯(lián)控制的開關(guān)控制二個(gè)或二個(gè)以上的并聯(lián)繞組的通斷。因?yàn)锳，B兩相的線回路已有功能開關(guān)控制，故C相1…n可以集束后直接外接電網(wǎng)相線。
圖6所示系為電動(dòng)機(jī)三角形連接，m表示為分組組聯(lián)情況。
圖7給出的14路分線繞組起動(dòng)器的控制開關(guān)接線原理圖中，以上述Y160M-4電機(jī)為例，相線繞組取14根φ0.47的電磁漆包線并繞，按三角形接法，每一分繞組的額定電流為1.58安培，采用雙向可控硅為控制開關(guān)(BTA08型，≥3.02安培)。L1、L2、L3、N為三相四線電源接入端，Q為用戶端安裝的空氣開關(guān)。三只電流互感器提供電流信號(hào)從Ia、Ib、Ic、GND端輸出供顯示工作電流用。
本例開關(guān)的觸發(fā)電路由觸發(fā)器CF組成并受控制裝置(盒)中單片機(jī)產(chǎn)生的信號(hào)控制，當(dāng)雙向可控硅TR-a1-TR-a14，TR-b1-TR-b14相繼觸發(fā)導(dǎo)通時(shí)，對(duì)應(yīng)的那一路繞組便構(gòu)成回路而導(dǎo)通，完成接入控制和起動(dòng)的參與，并獲得如圖4的開關(guān)動(dòng)作矩形波波形信號(hào)。
本發(fā)明與其它同類的電動(dòng)機(jī)相比較有以下特點(diǎn)1、保護(hù)裝置的保護(hù)范圍更寬，性能更好。參見表一表一電動(dòng)機(jī)運(yùn)行故障及保護(hù)裝置保護(hù)范圍 圖例說明○不能保護(hù) △條件保護(hù) ▲良好保護(hù) ★完全保護(hù)其中裝入式繞組熱檢測(cè)熱敏電阻易飄移，飄移后將導(dǎo)致保護(hù)失效或過早保護(hù)。
2、該電動(dòng)機(jī)的全壓軟起動(dòng)更優(yōu)于其它目前所有使用中的軟起動(dòng)方式1)、起動(dòng)電流，時(shí)間可按負(fù)載不同靈活調(diào)節(jié)，取得最小的電流沖擊。
2)、平滑、漸進(jìn)的起動(dòng)過程減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，降低設(shè)備的振動(dòng)和噪聲，延長(zhǎng)了機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命和改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境。
3)、起動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載調(diào)整、減小起動(dòng)損耗以最小的電流產(chǎn)生最佳轉(zhuǎn)矩。
4)、可遠(yuǎn)程控制、微機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
5)、雙電源分離保證控制部分不受強(qiáng)電干擾。
3、其它性能特點(diǎn)一體化電動(dòng)機(jī)與同型號(hào)、同規(guī)格的普通電動(dòng)機(jī)并附加相應(yīng)起動(dòng)器的組合作比較，具有這樣的特色體積小、重量輕、線路簡(jiǎn)捷、沒有壽命殺手、不發(fā)熱、不需可控硅軟起動(dòng)器設(shè)置的自冷卻風(fēng)扇和散熱片，綜合成本低廉。所采用的開關(guān)為均流開關(guān)，觸點(diǎn)少弧運(yùn)行，優(yōu)越的抗過載能力、綿長(zhǎng)的電壽命，該電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)思路簡(jiǎn)捷，使用安裝方便。
4、經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比見表二表二經(jīng)濟(jì)性能對(duì)比表
5、電動(dòng)機(jī)成本的比較見表三表三Y系列普通電動(dòng)機(jī)組合與一體化電動(dòng)機(jī)成本比較表(11KW——90KW)
表中1)、一體化電動(dòng)機(jī)平均成本下降83359/1209＝68.9/KW。
2)、普通電動(dòng)機(jī)組合電動(dòng)機(jī)成本按機(jī)械電子工業(yè)部文件機(jī)電經(jīng)(1991)150號(hào)文件規(guī)定Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)出廠價(jià)格目錄確定。起動(dòng)器型號(hào)為JJ1自耦減壓起動(dòng)器，成本按蘇州耀華集團(tuán)報(bào)價(jià)下浮20％確定。
權(quán)利要求
1.一體化電動(dòng)機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)(1)，電動(dòng)機(jī)的繞組采用并聯(lián)均流結(jié)構(gòu)，其特征在于該電動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的起動(dòng)器(3)，其中包括一組與各相線繞組對(duì)應(yīng)連接的、起動(dòng)用的功能開關(guān)及控制該開關(guān)工作的控制裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的起動(dòng)器(3)直接通過隔熱固定板(2)連接在電動(dòng)機(jī)(1)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一體化電動(dòng)機(jī)，其特征在于所說的起動(dòng)器(3)中的控制裝置(8)，用引線引出，使強(qiáng)弱電完全分離并構(gòu)成獨(dú)立的控制盒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種帶起動(dòng)裝置的一體化電動(dòng)機(jī)，包括電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的繞組采用并聯(lián)均流結(jié)構(gòu)，其特征在于該電動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)專用的起動(dòng)器，其中包括一組與各相線繞組對(duì)應(yīng)連接的、起動(dòng)用的功能開關(guān)及控制該開關(guān)工作的控制裝置。一體化電動(dòng)機(jī)的保護(hù)功能均由電動(dòng)機(jī)本身獨(dú)立完成，無需另行配備起動(dòng)設(shè)備。解決了電動(dòng)機(jī)全熱內(nèi)保護(hù)和電動(dòng)機(jī)全壓軟起動(dòng)問題，降低了制造成本和維護(hù)使用成本。電動(dòng)機(jī)在堵轉(zhuǎn)、過載、缺相、頻繁起動(dòng)、欠壓、過壓等情況下當(dāng)繞組溫度升高到設(shè)計(jì)值時(shí)在電動(dòng)機(jī)內(nèi)繞組回路可以自動(dòng)切斷電流；電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中自動(dòng)分組和相繼以高阻抗接入低阻抗運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)全壓接入，安全穩(wěn)定起動(dòng)。它普遍適用于中、小功率的交流電動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)H02K5/22GK1407688SQ01126720
公開日2003年4月2日 申請(qǐng)日期2001年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月11日
發(fā)明者江德勛 申請(qǐng)人:江德勛