[实用新型]内串级交流异步调速电动机

说明书

本实用新型为一种新型的交流异步调速电动机，可广泛应用于使用电动机无级调速托动的设备中。

目前使用的各种交流调速系统都不同程度地存在着一些缺点，例如结构复杂、技术难度大、造价高、无功损耗大、谐波污染严重（如变频调速、可控硅串级调速）、不变使用维修、有机械换向、功率适应范围小（如三相整流子调速电机）、能耗高、调速性能差（如转子串电阻调速、定子调压调速）等。

本实用新型的目的在于克服上述已有技术中的不足而设计的一种高效节能、安全可靠、价廉实用的交流异步调速电动机。

本实用新型的具体解决方案是在原普通电机的输出轴上增装可提供附加电势的绕线转子，在机壳上装有与该转子相对应的定子。

下面结合附图对本实用新型做详细说明：图1为立式内串级交流异步调速电动机结构图。

图2为卧式内串级交流异步调速电动机结构图，

图3为电路原理图。

图4为矢量分析图。

附图说明：1－输出轴，2－可动定子，3－绕线转子，4－不可动定子，5－绕线转子，6－可动机壳，7－齿圈，8－小齿轮，9－减速器，10－执行电机，11－不可动机壳，12－卧式电机外连接套，13－立式电机底座，15－端盖，－定子输入电压，∑₂－转子回路合成电势，－转子感应电势，β₁－两转子电势相位差，14－支座

本实用新型的调速方式和可控硅串级调速都源于双馈调速原理，同属高效低能耗调速。但该方案没有复杂的电子外控设备，没有易损的滑环整流子等运动率接口，没有谐波污染，而且在电机制造上具有很宽的功率范围（大、中、小电机都可适应）和调速比，并且有良好的软启动性能。本实用新型可根据不同的使用场合将调速电机设计为卧式、立式、一般防护型和防爆防护型。

本方案中的输出轴1上安装有两个绕线转子3，5，可动定子2与不可动定子4装在可动机壳6、不可动机壳11上。调速器由减速器9、执行电机10或手轮构成。可动定子2可在圆周方向相对另一台不可动定子4旋转－π角。两个绕线转子3，5的三相引出线相互分相连接，两上定子2、4的引出线同接三相电源。

当可动定子2和不可动定子4接通电源后，它们在各自对应的绕线转子3和5绕组输出端产生感应电势2S和k。由于两个绕线转子的回路是接通的，所以2S和K矢量相加合成电势力∑₂k的有功分量kCosβ₁和2S矢量相加等于∑₂的有功分量因此可看出调速电机的转速是随合成电势∑₂Cosβ₂而变化的。

通过调节器调节两个绕线转子感应电势的相位差角β₁，可以改变∑₂Cosβ₂的大小，从而改变转子回路电流I₂的大小，I₂的变化使得电机的电磁转矩Me变化。根据电力拖动系统运动平衡原理：Me－Mf＝GD²／375.dn／dt，将导致电动机转速n发生变化，由原来的转速n₁过渡并最终稳定在一个新的转速n₂状态下运行，完成电机的调速过程。

当β₁＝0且k＝_2S时∑₂Cosβ₂＝0，n＝0，电动机停转，当β₁＝π／2时，∑₂Cosβ₂＝_2S，n等于电机异步额定转速，电动机在额定状态下运行。因此当β₁在0～π／2之间均匀变化时，电动机的转速可以从0至同步转速之间平滑调速，其多余的转差功率将从U回馈电网。当β₁从π／2～π之间变化时，电动机处于双馈状态，电能从ù₁和ù₁′同时向电机输入，使电动机输出转矩平滑增加。调节器是由执行电机10或手轮、减速器9、小齿轮8，齿圈7带动与可动定子2一体的可动机壳6，相对于与不可动定子4一体的不可动机壳11转动以改变两个定子之间圆周方向的位差角来实现调速的。均匀转动可动定子2就可以使电机输出轴实现低同步转速以下大范围平滑无级调速和调转矩。