專利名稱：輸送機用雙功率感應(yīng)電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電動機技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種輸送機用雙功率感應(yīng)電動機。
背景技術(shù)：
皮帶輸送機是我國煤礦開采中廣泛應(yīng)用的機械傳送裝置，其拖動負(fù)載隨著輸送 量的大小不斷發(fā)生變化，有時重載運行，有時又輕載運行，同時，很多場合還要求輸送 電機具有雙電壓工作能力，為適應(yīng)這樣的負(fù)載運行狀況，電動機一般要按重載運行要求 選配。這樣就造成了電機在輕載運行時實際負(fù)載率小，效率和功率因數(shù)低下。
為解決上述問題，國內(nèi)外曾提出很多技術(shù)方案，例如，高轉(zhuǎn)差電機，永磁電 機，雙定子電機，也有采用晶閘管調(diào)降壓運行，變頻電源，無功補償裝置，以及電機定 子繞組采用Y-A接法等。但是，這些技術(shù)方案或性能改進(jìn)不大，或成本太高，或控制轉(zhuǎn) 換復(fù)雜、可靠性差。并不能真正滿足我國煤礦輸送機的需要，實際上也很難推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種起動轉(zhuǎn)矩大，運行效率和功率因數(shù)高，控制簡便，可 靠性好，空載時電流能顯著下降，節(jié)能效果好的輸送機用雙功率感應(yīng)電動機。
本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的所采取的技術(shù)方案，是一種輸送機用雙功率感應(yīng)電動 機，包括轉(zhuǎn)子、定子繞組，所述定子繞組采用了每相分段引線法、獨特的A+Y/Y+Y可 轉(zhuǎn)換接線方式和串連匝數(shù)減匝技術(shù)。使定子三相繞組每相分段引線內(nèi)部連接適應(yīng)兩檔不 同需要的電壓；定子繞組可轉(zhuǎn)換接線對應(yīng)高、低兩個功率檔，每相串連匝數(shù)逐漸減少， 低功率檔對應(yīng)最多匝數(shù)，高功率檔對應(yīng)最少匝數(shù)。 所述的每相分段引線是將每相分為三段，增加三個出線端，以便按需要改變繞 組內(nèi)部連接，適應(yīng)兩個不同電壓輸出。 所述的串連匝數(shù)減匝技術(shù)是減少相串連線圈匝數(shù)，使電機負(fù)載能力或容量增 大，即按電機容量分配，對應(yīng)由低到高兩個功率檔。又使剩余線圈繞組仍然保持與標(biāo)準(zhǔn) 60°相帶繞組相近的良好的性能。 所述的兩個功率檔轉(zhuǎn)換是采用兩個接觸器來實現(xiàn)。 由于輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，是為煤礦皮帶輸送機重載起動和不斷變化的 負(fù)載運行特點設(shè)計的，而建立在交流電機繞組理論基礎(chǔ)上的減匝技術(shù)，通過在繞組設(shè)計 中矢量分析法和計算機諧波析法的應(yīng)用，保證了繞組對應(yīng)兩個功率檔既有各自的特點又 具有良好的性能，完全能夠滿足輸送機負(fù)載的工況需求。 本發(fā)明為電動機技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種理想的輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，與 現(xiàn)有技術(shù)相比，由于定子繞組采用了每相分段引線法，具有了滿足適用不同負(fù)載變化所 需的兩檔可輸出電壓；由于定子繞組采用了獨特的串連匝數(shù)減匝技術(shù)和可轉(zhuǎn)換接線方 式，具有了可選擇的高、低兩個功率檔，其中高功率檔具有高啟動轉(zhuǎn)矩，用于重載起動 和運行，起動過程完畢，可視負(fù)載情況，保持高功率檔運行或是轉(zhuǎn)入低功率檔運行。并
3且可根據(jù)煤礦輸送機的負(fù)載工況變化，實現(xiàn)運行雙功率檔的自動切換，使電動機運行系 統(tǒng)與皮帶輸送機負(fù)載系統(tǒng)具有了很好的匹配性能。因此，本發(fā)明輸送機用雙功率感應(yīng)電 動機，具有起動轉(zhuǎn)矩大，運行效率和功率因數(shù)高，控制簡便，可靠性好，空載時電流能 顯著下降，節(jié)能效果更好等特點。


現(xiàn)結(jié)合附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明輸送機用雙功率感應(yīng)電動機的結(jié)構(gòu)特征。 圖1本發(fā)明電機定子繞組A+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2本發(fā)明電機定子繞組Y+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3本發(fā)明實施例極數(shù)2p = 4，槽數(shù)Z = 48的定子繞組相位圖； 圖4標(biāo)準(zhǔn)60°相帶繞組的三相繞組槽號，即Y+Y接法的低功率檔定子繞組示意
圖； 圖5本發(fā)明實施例極數(shù)p = 2，槽數(shù)Z二48定子繞組A+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6本發(fā)明實施例極數(shù)p = 2，槽數(shù)Z = 48定子繞組Y+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖7極數(shù)2p = 4，槽數(shù)Z = 48， y = 10三相繞組磁勢諧波分析示意圖。
具體實施例方式
如圖l本發(fā)明電機定子繞組A+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2本發(fā)明電機定子繞組 Y+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖，新型電機定子繞組每相分為三段分別以下標(biāo)"A， Yl， Y2" 區(qū)分，每相有5個出線端，三相共有15個出線端，其中9個出線端用于改變繞組內(nèi)部連 接，實現(xiàn)兩種電壓按需要引出；另外6個出線端則是為連接外部三相電源作不同功率等 級轉(zhuǎn)換所引出的，分別以"UH、 VH、 WH"禾P "Ul、 V。 Wl"區(qū)分，表示高、低兩個 功率等級。 對于A+Y接線法，若三相電源從出線端"UH、 VH、 WH"接入，這時三相繞組 為A接法，對應(yīng)高功率檔；若三相電源從出線端"Ul、 V。 Wl"接入，這時三相繞組 為A+Y接法，對應(yīng)低功率檔。 對于Y+Y接線法，若三相電源從出線端"UH、 VH、 WH"接入，這時三相繞組 為Y接法，對應(yīng)高功率檔；若三相電源從出線端"Ul、 V。 Wl"接入，這時三相繞組 為Y+Y接法，對應(yīng)低功率檔。 當(dāng)電壓等級確定后，采用兩個接觸器即可簡便可靠地進(jìn)行雙功率兩檔切換。
所述的接線方式，采用了定子繞組串連匝數(shù)"減匝"是電機容量增大的設(shè)計 思想，也即按電機容量分配，由高到低對應(yīng)兩個功率檔的電機繞組每相串連匝數(shù)逐漸 減少，低功率檔對應(yīng)最多匝數(shù)，高功率檔對應(yīng)最少匝數(shù)，這樣使得各個功率檔之間具備 最簡單也最可靠的轉(zhuǎn)換方式，也能夠適應(yīng)輸送機負(fù)載變化時保持電機高效運行的工況要 求。繞組"減匝"技術(shù)通過在繞組設(shè)計中矢量分析法和計算機諧波分析法的應(yīng)用，保證 了繞組對應(yīng)的兩個功率檔既有各自的特點又具有良好的性能，完全能夠滿足輸送機負(fù)載 的工況需求。
實施例一 實施例以輸送機常用極數(shù)2p二4，槽數(shù)Z二48的三相繞組為例具體說明。如圖
43、 4、 5、 6、 7所示，圖3本實用新型實施例極數(shù)2p = 4，槽數(shù)Z = 48的定子繞組相位 圖；圖4標(biāo)準(zhǔn)60。相帶繞組的三相繞組槽號，即Y+Y接法的低功率檔定子繞組示意圖；
在標(biāo)準(zhǔn)方案的基礎(chǔ)上，根據(jù)輸送機負(fù)載工況特點，選擇每相去掉4個槽號，圖4 標(biāo)示為"AA、 BA、 CA"，對應(yīng)高功率檔的三相繞組槽號劃分方案，三相繞組線圈可采 用Y接法或是A接法，以適應(yīng)不同電壓等級。上述去掉的4個槽號還需要在低功率檔時 重新接入，接入方式可視A,、 BA、 CA三相繞組線圈采用的接法而定。若為Y接法一般 采用單路串聯(lián)接入方式，即形成三相Y+Y接法，若為A接法在單電壓的情況下一般也可 采用單路串聯(lián)接入方式，但是在雙電壓的情況下則需采用雙路并聯(lián)再與A接法串連，而 形成三相A+Y接法。兩路并聯(lián)槽號的劃分要注意這兩路之間的感應(yīng)電勢平衡。
在低功率檔也即標(biāo)準(zhǔn)60。相帶繞組基礎(chǔ)上去掉一部分線圈槽號，使電機負(fù)載能 力增大，從而得到高功率檔。但是應(yīng)該對所有可能的"減匝"繞組方案進(jìn)行諧波分析， 根據(jù)諧波分析結(jié)果篩選得到所要求的最終繞組方案。 如圖7極數(shù)2p = 4，槽數(shù)Z = 48， y = 10三相繞組磁勢諧波分析示意圖。列 出了其中高功率檔繞組方案的分析到極數(shù)Z-p的磁動勢諧波分析結(jié)果和對應(yīng)低功率檔的標(biāo) 準(zhǔn)60°相帶繞組諧波分析結(jié)果。可以看出，當(dāng)取線圈節(jié)距y二10時，每相去掉4個槽號 后的高功率檔繞組方案，繞組系數(shù)為0.9440，與標(biāo)準(zhǔn)6(T相帶繞組系數(shù)0.9250相比還要 高，而且磁勢反轉(zhuǎn)分量為O，說明這時三相繞組對稱，并保持了較高的導(dǎo)體利用率。
其次，考慮到高功率檔多用于完成輸送機的起動過程，因此，還必須限制與4 極基波同轉(zhuǎn)向的正轉(zhuǎn)高次諧波幅值。分析表明，高功率檔繞組在極數(shù)52時較大的高次正 轉(zhuǎn)諧波的相對幅值僅為2.4449%，不超過4%。因此，根據(jù)這樣的諧波分析結(jié)果，以及 根據(jù)繞組性能一般準(zhǔn)則判斷，可知采用適當(dāng)"減匝"技術(shù)的每相繞組在丟掉了一些線圈 后，高功率檔對應(yīng)繞組仍然保持了與標(biāo)準(zhǔn)60。相帶繞組相近的良好性能，可以滿足應(yīng)用 要求。 如圖5本發(fā)明實施例極數(shù)p = 2，槽數(shù)Z = 48定子繞組A+Y接線的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖6本發(fā)明實施例極數(shù)p二2，槽數(shù)Z二48定子繞組Y+Y接線的結(jié)構(gòu)示意圖；可以 看出，低功率檔每相有16個線圈，高功率檔每相有12個線圈，低功率檔與高功率檔線圈 數(shù)比值為16/12 = 1.33，而且還可以根據(jù)設(shè)計要求調(diào)整，顯然，這樣的匝數(shù)比值與Y/A轉(zhuǎn) 換匝數(shù)比值VI相比，更能適合大多數(shù)情況下電機負(fù)載的工況。 由此分析可知，本發(fā)明定子單繞組結(jié)構(gòu)，所采用新的A+Y/Y+Y接線方式可適 應(yīng)兩種電壓，其中A+Y接線方式或是Y+Y接線方式保證了兩功率檔只需有6個出線端， 采用兩個三相接觸器就可以進(jìn)行切換，控制極為簡便可靠，而建立在交流電機線組理論 基礎(chǔ)上的減匝技術(shù)，通過在繞組設(shè)計中矢量分析法和計算機諧波分析法的應(yīng)用，保證了 線圈對應(yīng)兩個功率檔既有著各自的特點又具有良好的性能，完全能滿足輸送機負(fù)載工況 的需求。與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有起動轉(zhuǎn)矩大，運行效率和功率因數(shù)高，控制簡便，可靠 性好，空載時電流能顯著下降，節(jié)能效果更好等特點。其獨特的優(yōu)勢也因此在大多數(shù)電 機系統(tǒng)節(jié)能領(lǐng)域會有良好的應(yīng)用前景，為我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步起到了一定的 推動作用。
權(quán)利要求
一種輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，具有轉(zhuǎn)子、定子繞組，其特征是定子繞組采用每相分段引線，改變內(nèi)部連接實現(xiàn)兩檔電壓；可轉(zhuǎn)換的Δ+Y/Y+Y接線和減匝技術(shù)，具有高、低兩個功率檔，每相串聯(lián)線圈匝數(shù)逐漸減少，低功率檔對應(yīng)最多匝數(shù)，高功率檔對應(yīng)最少匝數(shù)；所述的兩個功率檔轉(zhuǎn)換采用兩個接觸器實現(xiàn)；
2. 根據(jù)權(quán)利要求1一種輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，其特征是電機定子繞組每相 分為三段，分別以下標(biāo)"A， Yl， Y2"區(qū)分，每相有5個出線端，三相共有15個出線 端，其中9個出線端用于改變繞組內(nèi)部連接，實現(xiàn)兩檔電壓引出；
3. 根據(jù)權(quán)利要求2—種輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，其特征是其中6個出線端是 為連接外部三相電源作兩檔功率轉(zhuǎn)換引出的；對于A+Y接線法，若三相電源從出線端UH、 VH、 WH"接入，這時三相繞組為A接法，對應(yīng)高功率檔；若三相電源從出線 "Ul、 V。
Wl"接入，這時三相繞組為A+Y接法，對應(yīng)低功率檔；對于Y+Y接線 ，若三相電源從出線端"UH、 VH、 WH"接入，這時三相繞組為Y接法，對應(yīng)高功率 ;若三相電源從出線端"Ul、 Vl、 Wl"接入，這時三相繞組為Y+Y接法，對應(yīng)低功 檔。"端法檔率
全文摘要
本發(fā)明提供了一種輸送機用雙功率感應(yīng)電動機，包括轉(zhuǎn)子、定子繞組，其特點是定子繞組采用每相分段引線，改變內(nèi)部連接適用兩檔電壓；獨特的Δ+Y/Y+Y可轉(zhuǎn)換接線和減匝技術(shù)，具有高、低兩個功率檔，每相串聯(lián)線圈匝數(shù)逐漸減少，低功率檔對應(yīng)最多匝數(shù)，高功率檔對應(yīng)最少匝數(shù)，其中高功率檔具有高啟動轉(zhuǎn)矩，用于重載起動和運行，起動過程完畢可視負(fù)載工況保持高功率運行或是轉(zhuǎn)入低功率運行。并且可根據(jù)煤礦輸送機的負(fù)載變化，用兩個接觸器實現(xiàn)運行雙功率檔的自動切換。因此，本發(fā)明輸送機用雙功率感應(yīng)電動機具有起動轉(zhuǎn)矩大，運行效率和功率因數(shù)高，控制簡便，可靠性好，空載電流顯著下降，節(jié)能效果更好等特點。
文檔編號H02K3/28GK101692593SQ20091017082
公開日2010年4月7日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者易以睦, 王雪帆 申請人:南陽防爆集團新普電機有限公司;華中科技大學(xué)