[发明专利]带智能控制器的多绕组电动机

说明书

技术领域

本发明属电动机制造和电动机控制技术领域

背景技术

鼠笼式异步电动机(以下称电动机)，是使用最广泛、使用量最多、消耗电量最多的电器设备。电动机虽然具有造价低，结构简单，运行可靠的优点，但电动机在不增加辅助启动设备的条件下只能全压启动，起动电流大，轻载时运行效率和功率因数低。

在已知的电动机制造技术方法及已公布的与电动机制造方法有关的专利中，虽然有改变其极数及电源电压来改变额定容量的方案，但更改的范围大，技术难度较高，所需的成本高，影响了推广和使用。因此，为了减少电动机的起动电流，需要采用星——三角起动方式或自耦降压起动方式。

采用星——三角起动方式虽然具有成本低的优点，但由于启动电流与工作电流只能保持一个固定的比值，故一般只适用于较小功率的电动机。自耦降压启动器的降压起动方式虽然可用于较大功率的电动机，但自耦降压起动器设备体积庞大，自身耗电较大，综合成本偏高，浪费较多的铜、硅钢片及绝缘材料，只能用于电动机的启动过程，不能符合低碳和节能的要求。

随着电子技术的发展，特别是大功率半导体技术的发展，出现了采用功率半导体元件的软启动器和变频器。软启动器不仅具有平滑的软启动功能，而且具有相同的软停止功能，对提高电动机的使用寿命是有益的。而采用变频器技术启动和控制电动机不仅具有软启动、软停止功能，而且还具有变频调速功能，配合传感器较好地解决了频繁变化负载的节约电能问题，正在普及和推广使用，但其成本高，价格贵，使推广使用受到一定限制，并且采用软启动器或变频器容易产生较多的谐波干扰，导致电源的质量下降，对电源的危害很大，并且难于治理。

CN2243138Y可变容量三相异步电动机，用改变定子绕组的接线方式的方法改变了电动机的额定容量，起动时以小容量方式起动，在负载重时以大容量方式运行，负载轻时以小容量方式运行，提高了电动机在不同的负载下都具有较高的效率和功率因数，达到了节约电能的目的。但这种方法的绕组的数量较少，绕组的使用效率低，其启动或运行电流的连续调控性能低，因此，其调控精度较差。

CN1641972A自变功率电动机，虽然具有自变功率的节电特点，但其电机制造繁琐，内部要配接较大的电容移相，没有解决启动过程的大电流冲击，因此，不利于广泛推广使用。

CN101136572A双绕组异步电动机，为了解决电动机交流变频调速成本高，提供一种较低成本的双绕组异步电动机方案。但因其绕组变动较大，还需要功率半导体元件进行控制，容易产生谐波干扰，且只有50％～100％的调速范围，没有功率因数的自动补偿，效率较低，不具备明显的优势和推广价值。

综上所述，此前的电动机节电方法中采用多绕组定子的案例都未能对其多个定子绕组进行优化处理，也没有功率因数的补偿，因而其软启动特性并不连续和平滑，其运行的节电调控精度较差，效率低，成本高，不利于大范围推广，其启动特性无法与软启动器或变频器相比较。

发明内容

本发明目的在于提供一种沿用原有的电动机生产工艺和生产方法即可生产的带智能控制的多绕组电动机，通过智能控制器2对多绕组电动机1的多个定子绕组L的数学解析与智能控制，不仅具有相对平滑的软启动、软停止功能，而且具有高效的根据负载自动调整工作电流的节电功能，使多绕组电动机1与智能控制器2组成有机的拖动与控制系统，智能控制器2根据负载传感器I2的电流信号适时做出多绕组电动机1的多个定子绕组L的组合控制和切换，从而充分提高多绕组电动机1的运行效率与功率因数，以达到电动机节能和软启动、软停止的目的。

本发明带智能控制器的多绕组电动机其定子绕组是在其同一定子铁芯线槽内镶嵌各自相互独立的多个定子绕组L构成，多个定子绕组L的总电流为电动机的最大额定电流Ir，多个定子绕组L的额定电流Ir1～Irn分别按最大额定电流Ir等比数列选取，也可采用等差数列或离散的参数选取，以完成多个定子绕组L的多个额定电流Ir1～Irn的优化处理；

本发明带智能控制器的多绕组电动机其多个定子绕组L采用相同的接线方法，其多个定子绕组L的线径分别对应多个定子绕组L的多个额定电流Ir1～Irn，多个定子绕组L的各个电源接线分别引出至接线端子3，由智能控制器2对其多个定子绕组L进行智能控制，对于线径较粗的多个定子绕组L仍可采用多个相同匝数的线径较细绕组并联的方式，其并联后仍作为一组单独的绕组引出，多绕组电动机1的多个定子绕组L的数学优化处理方法适用于单相或多相电动机。