可变容量电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种可变容量电动机，它由转子定子系统、共同输出轴、接线端子和机壳组成，其转子定子系统为２个以上的具有相同额定电压和相同额定转速的独立的电磁系统，在控制装置的控制下各个独立的电磁系统可任意组合工作，各个独立的电磁系统具有独立的输入接线端子并且所产生的功率以电磁耦合式、同轴耦合式、轮系耦合式、兼混耦合式四种方式之一通过共同输出轴输出。本发明专利技术的优点是通过改变电动机的容量使电动机经常性地与负载保持匹配，提高电动机的运行效率，具有显著的节约电能和供电容量、增强运行安全性、提高驱动可靠性、改善负载适应性的效果。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种可变容量电动机。目前拖动用的各种电动机，在相同的额定电压和额定转速下都只有一个额定容量，或者说都有确定的负载特性；且由于电、磁、力能转换的特点，电动机的实际运行效率随输出功率的变化而变化，仅当输出功率在匹配运行区内时电动机方可安全、高效地运行；超出匹配运行区时，电动机的运行效率下降、发热严重、甚至烧毁，造成设备损毁、生产停顿、甚至引发各种事故；低于匹配运行区时，电动机的运行效率急剧下降，造成设备容量、供电容量和电能的浪费。实际应用中电动机的选型，一般必须选用足够大的型号，首先保障电动机的安全稳定运行，结果不同程度地运行在低负载率、低效率区内，从而造成巨大的供电容量和电能浪费；即使如此，由于负载的多样性和工况的随机性，电动机烧毁或者频繁跳闸现象并不鲜见，形成事故隐患，降低驱动可靠性。为解决这个问题，曾有大量的方法被提出，例如改善电动机的特性、选型匹配等。中国专利CN1067337A还针对三相异步电动机提出了一种利用电动机原有三相定子绕组，采用抽头、串联、并联等方法形成八种接线方案，通过改变线圈单匝电压降，根据实际轴输出功率的变化用程控机构切换绕组与之相适应，提高电动机的自然功率因数与效率，达到节电的目的。上述技术专利的关键特征在于所有线圈始终工作，仅通过改变原有绕组接线方法即改变线圈单匝电压降来改变电动机的额定功率；其局限性在于仅适于三相异步电动机，仅有提高电动机自然功率因数和效率的作用，且所有改造结果都是八种接线方案(分别为原额定功率的8％、14％、18％、25％、37％、55％、72％和100％)，都是27个输入接线柱；另外，其控制方案以电动机的轴输出功率为控制参量实际上既很难实现又意义不大。本专利技术的目的是提供一种可经常性地与负载保持匹配，具有显著的节约电能和供电容量、增强运行安全性、提高驱动可靠性、改善负载适应性的可变容量电动机。本专利技术的目的是这样实现的一种可变容量电动机，它包括有转子定子系统、接线端子和机壳，其特征在于它还包括有共同输出轴，其转子定子系统为二个以上的具有相同额定电压和相同额定转速的独立的电磁系统，各个独立的电磁系统具有独立的输入接线端子并且所产生的功率以下述四种耦合方式之一通过共同输出轴输出电磁耦合式、同轴耦合式、轮系耦合式、兼混耦合式。本专利技术所述的可变容量电动机按耦合方式可分为下述四种一、电磁耦合式电磁耦合式采用同一套转子定子铁芯，按其定子绕组和转子绕组个数的不同又分下述三种方案1、其定子绕组为1个，转子绕组为2个以上的具有相同磁场分布即同磁路、同绕向、同布置、同转角的独立分绕组组成。2、其定子绕组为2个以上的具有相同磁场分布即同磁路、同绕向、同布置、同转角的独立分绕组组成，其转子绕组为1个。3、其定子绕组和转子绕组分别为2个以上的具有相同磁场分布即同磁路、同绕向、同布置、同转角的分绕组组成。二、同轴耦合式同轴耦合式的转子定子系统为安装在同一壳体内的2个以上的具有相同转速、转向和转角的电磁相互独立的同类型的转子定子子系统各定子依次安装在机壳内，各转子对应依次安装在共同输出轴上。三、轮系耦合式轮系耦合式的转子定子系统为安装在同一壳体内的2个以上的电磁相互独立的同类型的转子定子子系统，各转子定子子系统围绕共同输出轴沿圆周等分布布置，各转子定子子系统的输出轴与共同输出轴为同速轮系耦合。四、兼混耦合式兼混耦合式是采用电磁耦合式、同轴耦合式、轮系耦合式三种耦合方式中任意二种以上的耦合方式组合而成的。由于本专利技术的转子定子系统由2个以上的独立的电磁系统组成；这些独立系统的额定容量可任意设计确定，均具有相同的输入条件一额定电压-使所有工作线圈的单匝电压降均保持恒定，均具有相同的输出条件一额定转速-使切换控制无扰动；在控制装置的控制下，这些独立系统既可单独工作也可任意组合工作，使得这种电动机通过设计可获得二种以上额定容量，从而成为广泛可调的可变容量电动机；而且，这种可变容量电动机既可以是直流型的，也可以是交流异步型的或者交流同步型的。其中控制装置以可变容量电动机的输入电流或输入功率或输出转速或输出扭矩或被驱动设备的相应参数为控制参量，根据事先编入的控制阈值和控制模式通过开关元件控制可变容量电动机的容量切换。本专利技术的优点是使电动机可经常性地与负载保持匹配，提高电动机的运行效率，具有显著的节约电能和供电容量、增强运行安全性、提高驱动可靠性、改善负载适应性的效果。下面将结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明附图说明图1为本专利技术的实施例1的结构示意图(电磁耦合式)。图2为本专利技术的控制系统的电路原理图。图3为本专利技术的实施例2的结构示意图(同轴耦合式)。图4为本专利技术的实施例3的结构示意图(轮系耦合式)。图5为图4的B-B剖视图。图6为本专利技术的实施例4的结构示意图(兼混耦合式)。图1所示实施例1为三相异步鼠笼转子型电磁耦合式可变容量电动机。其中定子绕组为3个，分别为4、5、6，转子和其它部件均与普通三相鼠笼转子电动机相同，接线端子为3×3×2=18个。为便于布置绕组线圈，定子绕组一般为单层式。图1中，1为共同输出轴，2为转子，3为定子。定子绕组4、5、6在绕向、磁路、布置和电磁转角上完全相同，但线径、匝数一般不同，彼此间电气绝缘。由此形成的各个独立部分，在控制装置的控制下可独立的投入或切除，同时工作的各个独立部分产生的功率通过同磁路电磁耦合由共同输出轴输出。图2所示为三相异步鼠笼转子型可变容量电动机控制系统的电原理图。图中，以空气开关K、交流接触器JK1-JK3、熔断器RD1-RD3、热继电器RJ1-RJ3构成主回路，以电流继电器LJ为传感器，控制装置KZ根据采入的电信号、事先编入的控制阈值和控制模式发出控制信号，通过控制三个交流接触器的开关组合来控制电动机的三个独立绕组C1、C2、C3的通断组合，从而控制共同输出轴AC上的额定容量。如果三个独立绕组的额定容量为1KW、2KW、3KW，可变容量电动机的额定容量有1KW、2KW、3KW、1+3=4KW、2+3=5KW、1+2+3=6KW六种。其它条件和机型据此类推。图3所示实施例2为三相异步鼠笼转子型同轴耦合式可变容量电动机。它具有三个同轴安装的具有相同额定电压、相同额定转速及相同转向和转角的转子定子子系统。各独立的转子定子子系统彼此电磁绝缘，在控制装置的控制下独立的投入或切除，同时工作的各个独立部分产生的功率通过共同输出轴机械耦合输出。图3中，7、10、13为转子，9、12、15为定子，8、11、14为定子绕组。图4和图5所示实施例3为三相异步鼠笼转子型轮系耦合式可变容量电动机，三个绕共同输出轴等分布的转子定子子系统通过齿轮轮系耦合后经共同输出轴输出功率。各个独立的转子定子子系统彼此电磁绝缘，在控制装置的控制下独立地投入或切除。图4中，16、17、18分别为其中一个转子定子子系统的定子、定子绕组和转子，19、21、22分别为三个转子定子子系统的输出齿轮，它们都与共同输出轴齿轮20啮合。图6所示实施例4为三相异步鼠笼转子型兼混耦合式可变容量电动机。它由两个同轴耦合的转子定子子系统组成，每个转子定子子系统中的定子绕组由2个电磁耦合的独立分绕组组成。图6中，25、29为2个定子，26、30为2个转子，23、24为定子25上的2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可变容量电动机，它包括有转子定子系统、接线端子和机壳，其特征在于它还包括有共同输出轴，其转子定子系统为二个以上的具有相同额定电压和相同额定转速的独立的电磁系统，各个独立的电磁系统具有独立的输入接线端子并且所产生的功率以下述四种耦合方式之一通过共同输出轴输出：电磁耦合式、同轴耦合式、轮系耦合式、兼混耦合式。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宋新南，
申请(专利权)人：宋新南，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]