一種轉(zhuǎn)子工頻交流勵磁的三相交流調(diào)速電動機(jī)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種轉(zhuǎn)子工頻交流勵磁的三相交流 調(diào)速電動機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002] 在過去的200多年歷史過程中，電磁學(xué)的先輩們實用新型了直流電、三相交流電， 實用新型了直流電動機(jī)和交流電動機(jī)、同步電動機(jī)、異步電動機(jī)、伺服電動機(jī)等。然而電動 機(jī)的調(diào)速在當(dāng)今世界工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起著舉足輕重的作用。直流電動機(jī)的調(diào)速方 法：①改變勵磁電阻;②改變電樞電壓；③改變電樞電阻。這些方法中最常用是改變電樞 電壓調(diào)速，因為它在不影響電動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的情況下，可以使電動機(jī)獲得寬廣的調(diào)速范圍。直流電機(jī)的調(diào)速性能非常好，但與當(dāng)今廣泛使用的交流電機(jī)相比，直流電機(jī)需要一套大功 率的直流電源，交流電機(jī)則不需要；直流電機(jī)的電刷系統(tǒng)屬于機(jī)械摩擦，需要經(jīng)常維護(hù)(換 電刷、清洗整流子)，交流電機(jī)則沒有這些；碳刷的火花會對大量使用的電子系統(tǒng)造成電磁 干擾；同功率的直流電機(jī)的體積比交流電機(jī)大；現(xiàn)在的交流變頻器已經(jīng)很成熟，能滿足大 部分的調(diào)速要求。
[0003] 目前的交流電動機(jī)包括三相異步電動機(jī)和同步電動機(jī)都是依賴于三相電交替形 成旋轉(zhuǎn)磁場的原理進(jìn)行工作。其中三相異步電動機(jī)通過轉(zhuǎn)子滑差吸收電流勵磁和做功。三 相異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子有兩種形式：鼠籠式和繞線式。繞線式異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組與定子 繞組相似。它用絕緣導(dǎo)線嵌與轉(zhuǎn)子槽內(nèi)，繞組相數(shù)與極對數(shù)均與定子繞組相等，其中三個出 線端接在轉(zhuǎn)軸的一端的三個滑環(huán)上，然后通過三個滑環(huán)滑動接觸靜止的電刷，與外電路相 連。
[0004] 感應(yīng)電動機(jī)的調(diào)速方法：①變極調(diào)速：一般是以兩個速度為主，是通過外部的開 關(guān)切換改變電機(jī)繞組的串并聯(lián)關(guān)系實現(xiàn)的。這種多速電動機(jī)大都為籠型轉(zhuǎn)子電動機(jī)，其結(jié) 構(gòu)與基本系列異步電動機(jī)相似；改變供電電壓調(diào)速：改變定子供電電壓調(diào)速是異步電機(jī) 的一種調(diào)速方法，定子供電電壓降低后，轉(zhuǎn)子滑差增大，實現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速目的，但是機(jī)械特性 差；③改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速：繞線式異步電動機(jī)可以通過滑環(huán)和電刷在轉(zhuǎn)子繞組回路中接入 附加電阻，用以改善啟動和調(diào)速性能；④轉(zhuǎn)子串級調(diào)速：在繞線轉(zhuǎn)子回路引入附加電勢進(jìn) 行調(diào)速的方法，稱為繞線式異步電動機(jī)的串級調(diào)速，轉(zhuǎn)子串電勢的優(yōu)越性是可以回收轉(zhuǎn)差 功率，包括低同步串級調(diào)速和超同步串級調(diào)速兩種情況。晶閘管串級調(diào)速系統(tǒng)的總功率因 數(shù)低，產(chǎn)生的高次諧波對電網(wǎng)有污染；!D變頻調(diào)速：變頻調(diào)速是利用異步電動機(jī)的同步轉(zhuǎn) 速隨頻率變化的特性，通過改變電動機(jī)的供電頻實現(xiàn)的調(diào)速方式，變頻調(diào)速屬于改變電源 參數(shù)的調(diào)速，既適用于同步電動機(jī)，也適用于異步電動機(jī)；j斬波內(nèi)饋調(diào)速：異步機(jī)的定子 上，附加了與原繞組相絕緣的內(nèi)饋繞組(亦稱調(diào)節(jié)繞組)，用來接受轉(zhuǎn)子移出的電轉(zhuǎn)差功率， 內(nèi)饋繞組在旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，產(chǎn)生頻率為n、幅值恒定的感應(yīng)電勢E3,變流裝置使內(nèi)饋 繞組工作在發(fā)電狀態(tài)，把所接受的電轉(zhuǎn)差功率又通過電磁感應(yīng)，反方向傳輸給定子原繞組， 使定子的輸入功率減小，與機(jī)械功率相平衡，實現(xiàn)無級調(diào)速；2)無刷雙饋電機(jī)：無刷雙饋電 機(jī)經(jīng)過改進(jìn)以后只有一個定子，一個籠形轉(zhuǎn)子，一套公共磁路，定子中有兩套不同極對數(shù)的 繞組，一組稱功率繞組，接三相電網(wǎng)，另一組稱控制繞組，接變頻裝置。在兩種繞組極對數(shù)確 定的情況下，通過改變控制繞組變頻器的輸出頻率即可實現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速；??轉(zhuǎn)子供電 式三相并勵交流換向器電動機(jī)：這種電動機(jī)在帶換向器的轉(zhuǎn)子中裝有兩套繞組，一個是由 滑環(huán)與電刷引出的三相交流繞組，它由三相交流電網(wǎng)饋電，作為原邊；另一個是由換向器 上的電刷引出的換向器繞組，它通過電刷與定子繞組分別串聯(lián)成閉合回路，構(gòu)成電機(jī)的副 邊，電刷的張開角是可調(diào)的，三對電刷還可以同時沿圓周移動至所需的任意位置，由于這種 電機(jī)采用轉(zhuǎn)子饋電式，整個電機(jī)的全部電能全經(jīng)過電刷和滑環(huán)從轉(zhuǎn)子邊進(jìn)入，因此電壓不 能太高，一般在500V之內(nèi)。
[0005] 現(xiàn)有各種調(diào)速方法，各有優(yōu)缺點(diǎn)：
[0006]1、變極調(diào)速只有2-3種固定轉(zhuǎn)速，不能無級調(diào)速；
[0007] 2、改變供電電壓調(diào)速，屬于滑差調(diào)速，機(jī)械特性差；
[0008] 3、改變轉(zhuǎn)子電阻調(diào)速，多用于改善啟動性能，機(jī)械特性差；
[0009] 4、轉(zhuǎn)子串級調(diào)速，采用晶閘管或變頻器，有諧波污染；
[0010] 5、變頻調(diào)速，有諧波污染，功率越大成本越高；
[0011] 6、斬波內(nèi)饋調(diào)速，有諧波污染；
[0012] 7、無刷雙饋電機(jī)，有諧波污染；
[0013] 8、轉(zhuǎn)子供電式三相并勵交流換向器電動機(jī)，電壓受限，容量受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 本實用新型要解決的技術(shù)問題是，提供一種轉(zhuǎn)子工頻交流勵磁的三相交流調(diào)速電 動機(jī)，該調(diào)速控制裝置為三相調(diào)壓器，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，無需電力電子元器件，不產(chǎn)生高次 諧波，具有直流電動機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩的調(diào)速特性，轉(zhuǎn)速調(diào)整范圍廣特點(diǎn)。
[0015] 采用的技術(shù)方案是：
[0016] -種轉(zhuǎn)子工頻交流勵磁的三相交流調(diào)速電動機(jī)，包括電機(jī)殼、冷卻系統(tǒng)、電機(jī)控制 器、定子、帶有換向器的繞線轉(zhuǎn)子、三相電電刷、旋轉(zhuǎn)電刷架、電刷架驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述的帶有換向器的繞線轉(zhuǎn)子通過轉(zhuǎn)子換向器和三相電電刷與轉(zhuǎn)子三相調(diào)壓器連接，為繞 線轉(zhuǎn)子提供工頻三相交流電，對繞線轉(zhuǎn)子進(jìn)行工頻交流勵磁，三相電電刷以等角度間隔， 均勻分布安裝在旋轉(zhuǎn)電刷架上，與轉(zhuǎn)子換向器接觸，旋轉(zhuǎn)電刷架與繞線轉(zhuǎn)子同軸。
[0017] 上述的帶有換向器的繞線轉(zhuǎn)子，采用直流轉(zhuǎn)子繞組的繞線方法，繞組接在換向器 上，直流轉(zhuǎn)子繞組與換相器的連接方法包括疊繞組、波繞組和蛙繞組均可以被采用。繞組線 圈跨距槽數(shù)與轉(zhuǎn)子鐵芯槽數(shù)的關(guān)系為：線圈跨距槽數(shù)（L)=轉(zhuǎn)子鐵芯槽數(shù)(M) /三相電電刷 數(shù)（D)，其中三相電電刷數(shù)（D)=轉(zhuǎn)子磁極數(shù)（N) *3/2。應(yīng)保持轉(zhuǎn)子鐵芯槽數(shù)（M)為三相電 電刷數(shù)（D)的整數(shù)倍，如果線圈跨距槽數(shù)（L)得到非整數(shù)，則向下取整。
[0018] 上述的旋轉(zhuǎn)電刷架，與轉(zhuǎn)子同軸，通過電刷架驅(qū)動器的作用，能夠繞轉(zhuǎn)子軸轉(zhuǎn)動， 調(diào)整三相電電刷與定子繞組之間的夾角，進(jìn)而調(diào)整轉(zhuǎn)子勵磁磁場與定子磁場之間的相位夾 角。電刷架驅(qū)動器對旋轉(zhuǎn)電刷架的驅(qū)動，可以采用多種機(jī)械結(jié)構(gòu)方案實現(xiàn)。所述三相電電刷 以等角度間隔、均勻分布安裝在旋轉(zhuǎn)電刷架上，與轉(zhuǎn)子換向器接觸。當(dāng)電刷數(shù)量為3個且電 刷間間隔120°時，在轉(zhuǎn)子上形成2級旋轉(zhuǎn)磁場。當(dāng)電刷數(shù)量為6個且電刷間間隔60°分 布、同相電刷并聯(lián)時，在轉(zhuǎn)子形成4級旋轉(zhuǎn)磁場。每個電刷與前后相鄰的兩個電刷不同相。
[0019] 上述的帶有換向器的繞線轉(zhuǎn)子采用三相工頻交流勵磁，勵磁磁場在帶有換向器的 繞線轉(zhuǎn)子上旋轉(zhuǎn)，勵磁磁場轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速無關(guān)，只與繞線轉(zhuǎn)子極對數(shù)和電源頻率有關(guān)，繞 線轉(zhuǎn)子勵磁磁場轉(zhuǎn)速計算方法與定子磁場轉(zhuǎn)速計算方法相同，通過調(diào)整三相電電刷的相 序，使轉(zhuǎn)子勵磁磁場旋轉(zhuǎn)方向與定子磁場旋轉(zhuǎn)方向相同。調(diào)整三相電電刷與定子繞組之間 的相位夾角，可以使轉(zhuǎn)子勵磁磁場與定子磁場的相位完全重合，轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極的極 性互相吸引，這個位置稱為同步相位。
[0020] 本實用新型的特點(diǎn)在于：
[0021] 1、解決了交流電動機(jī)轉(zhuǎn)子不能采用工頻交流電勵磁的問題，
[0022]