[发明专利]多笼多极三相交流电动机及其起动方法

说明书

本发明涉及鼠笼式转子三相交流电动机，是一种多笼多极三相交流电动机及其起动方法。

现有的基本系列三相交流电动机，其定、转子绕组结构及起动方法的特点如下：

1、定、转子绕组结构：电动机的定子绕组结构只具有一套绕组，而这个绕组联接成只具有一种极数，异步电动机的转子绕组一般只具有一个鼠笼结构，但为了改善起动性能，也有制成为两个鼠笼结构的，同步电动机的转子绕组在这里只是指阻尼绕组，一般只具有一个鼠笼结构。

2、起动方法：为了降低电动机过大的起动冲击电流和保持适当的起动转矩，一般采用附加装置的降压起动法，目前以补偿起动器为勉强能符合要求的起动附加装置。这种装置不仅另加昂贵的设备，增大第一次投资，而且起动转矩和起动电流之间的矛盾几乎仍是难以解决的，即仍然是起动转矩过小而起动电流过大。对中、大型电动机来说，这尤其是一个无法解决的突出问题。

3、运行性能  由于受到起动电流的限制，这种电动机的起动转矩明显偏低，其它性能包括最大转矩、最小转矩及效率等在设计上也均受到影响而偏低，不能获得较佳的数值。

本发现的目的，是提供一种通过对上述三相交流电动机的定、转子绕组结构进行改进，而有效地解决上述第二、第三两部份问题的多笼多极三相交流电动机及其起动方法。

本发明具有下述优点：

1、电动机全压起动，起动过程平滑而稳定。

2、起动转矩很大，可达到或稍许超过现有电动机的最大转矩。

3、起动电流很小，只有现有电动机起动电流的30%-40%左右。

以上三点是本发明三相交流电动机的最大优点，也是本发明的主要目的。

4、由于起动性能获得很好的解决，故电磁设计取得最为优越的条件，从而本发明的三相交流电动机具有其它优良的性能;（a）最大转矩大，过载能力强;（b）最小转矩大;（c）效率较高。

5、在装置上可甩掉如补偿起动器等昂贵的附加设备。

6、由于鼠笼型异步电动机具有坚固耐用，造价低廉等优点，现既能很好地解决起动性能，故本发明的发展前途，有可能淘汰掉绕线型转子异步电动机。

7、电动机可运行于二种、三种或者四种转速，形成为一台单绕组多速电机，这是本发明的附带优特点。

本发明的三相交流电动机所采用的定、转子绕组结构及起动方法大大不同于现有的三相交流电动机，其特征如下：

1、定、转子绕组结构：

（a）定子绕组结构  定子上仍只嵌装有一套绕组，但这个绕组却联接成具有二种、或者三种、或者四种极数。因此，电动机可运行于二种、或三种、或四种转速，这不是本发明的目的，但也成为一种附带的优特点。这种多极数绕组的获得，可根据以下几种方法去设计：（1）极幅调制法;（2）矢量法;（3）电磁空间法。至于选用几种极数，采用哪一种方法，其原则是：在电动机基本极数下运行时，获得最佳的运行性能，而在其它极数下，则获得所要求的最大的起动转矩和最小的起动电流以及平滑稳定的起动过程。变极绕组的推导设计，不属本专利范围，不作赘述。可由设计者任意选用哪一种方法设计变极绕组。

为了获得大的起动转矩和平滑稳定的起动过程，有些情况下，定子绕组结构也可制成为两套绕组：最高极数与基本极数属于一套绕组;第二高极或者第二、第三两种高极数属于另一套绕组。前一套绕组的电流密度按正常法则选取，后一套绕组只负担起动过程的短暂负荷，电流密度可取得高些。

（b）转子绕组结构：不同于现有的交流电动机，转子鼠笼具有二笼、或者三笼、或者四笼的结构，如图（1）中分图a）、b）、c）所示。对于特大功率的电动机，还可增加转子绕组的鼠笼数。

见图（1）b）c）所示三、四笼的转子绕组结构，第一笼位于转子铁芯园周最上层，其槽形采用工艺上最简单的园形槽，槽开口可取得宽，以减低这一笼的电抗值，第二笼位于第一笼的下层，稍有一点距离，使该笼的电抗比第一笼为大，其槽形也制为园形，槽开口窄;第三笼位于第二笼的紧下层，槽形采用工艺上较为简单的瓶形或近似瓶形，槽开口窄;第四笼位于第三笼的紧下层，槽开口窄，其槽形也为瓶形或近似瓶形，第三、四两笼所采用槽开口及槽形均在于使得其电抗值远较第一、二笼为大，而电阻值则较第一、二笼为小。

当转子绕组为三笼时，其中第一笼和第三笼由一窄沟连通为一体，第二笼为一独立体，两者在转子铁芯园周上相隔一个齿距;当转子绕组为四笼时，第一笼和第三笼由一窄沟连通为一体，第二笼和第四笼由一窄沟连通为一体，两者在铁芯园周上相隔一个齿距。