专利名称：一种电机绕线转子式软启动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及三相异步电机领域，特别涉及一种用于三相异步电机的电机绕线转子式软启动器。
背景技术：
现有技术的三相异步电机，其启动电流比较大(一般为额定电流的6-7.5倍)，且其启动转矩比较小(小于额定转矩的0.9倍)，一般只能用于轻载启动或无负荷情况下电机启动。为了减小启动电流，电机在出线盒中的6个引线头组成星形结构，可形成星型/三角启动。此时工作电压为额定电压(380V)的I/./I,即220V，此时启动电流减少至额定电流的1Λ#。但启动转矩减少3倍，待启动结束后，6个引线头组成三角形结构，电机三相绕组按照额定电压(380V)正常运行。在需要电机的启动转矩大且启动电流小的情况下，如扎钢机、球磨机、水泵、风机、卷扬机等设备中，一般采用绕线式电机，即转子上嵌有三相绕组的电机。此电机在三相转子绕组短接时不能启动，需要在转子回路中串接一定数量的电阻或变频电阻，从而减少启动电流和提高启动转矩，因此电机转轴上装有三个滑环通过碳刷将转子电流引出到外接电阻上。现有技术中的三相异步电机，其外部装置包括启动电阻(或变频电阻)交流接触器、控制器、时间继电器等。在电机启动过程中，启动电流流过启动电阻器会损耗大量电能，也会使得转子温度过高；碳刷和滑环之间的接触损耗大量电能，碳刷和滑环的磨耗也比较大，需要定期更换，成本较高；此外，启动电流被启动电阻器分流还会减小启动转矩、降低电机效率。目前，市场上有二种电机绕线转子启动器，即QZQR和WSZK。QZQR电磁式启动装置，用6根钢管套在套筒上，套筒再套在电机转子转轴上并在钢管上绕一定数量的线圈，转子绕组与钢管上的线圈并联接成三相星型。该启动装置的结构简单，启动转矩比较大。该方案的缺点在于，其启动电阻不能短接，在电机运行状态下启动电阻仍接在绕组中，造成电机运行性能下降、滑率增加、转子铜损耗增加，能量浪费严重，只能适用中小电机。不能适用于大功率电机。WSZK型转子启动器为导电液体、离心块极板等组成的，电机启动前，极板通过导电液将三相转子绕组接通。此时电阻较大，增加启动转矩，减少启动电流。当电机启动后随转子离心力增加离心块将极板压缩，当转子转速达到同步时，极板上的触头直接接触形成转子绕组短接。该方案的缺点在于，其结构复杂、体积较大、维护保养困难，导电液体有可能在电机旋转时产生离心力的作用下形成喷液或漏液，钢板在导电液中时间过长会被严重腐蚀，其金属触头接通和断开时电流会产生火花，造成接触不良或三相电流不平衡，造成转子绕组、绝缘电阻降低或通地。
发明内容[0008]本实用新型的目的在于，提供一种用于三相异步电机的电机绕线转子式软启动器，有效解决现有技术的三相异步电机存在的电机启动中电能损耗严重、转子温度过高、碳刷和滑环的磨损大故障率高、启动转矩较小、电机效率较低等诸多问题。为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:一种电机绕线转子式软启动器,包括电机的圆柱体电枢和电机转轴,所述电枢内设有一圆柱体电枢空腔，所述电枢空腔内设有一轴套，所述电机转轴置于所述轴套内，所述电机转轴与所述轴套固定连接，所述轴套与所述电枢固定连接，所述电枢的内侧壁的三等分线上分别设有一突出的筋键，三根筋键设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，所述圆柱体电枢内侧壁上位于任意两根相邻的筋键之间的部分都设有一线槽组，每一线槽组包括两个以上彼此平行且间距相等的线槽,每一线槽组内设有依次穿过该线槽组内所有线槽的一运行绕组线圈组和一启动绕组线圈组。进一步地，所述运行绕组线圈组置于所述线槽内靠近槽底处，所述启动绕组线圈组置于所述线槽内靠近槽口处。进一步地，所述电枢的两端分别设有前盖板和后盖板，所述后盖板上设有三个用于连接三相电源的接线螺栓。进一步地，所述运行绕组线圈组包括第一运行绕组线圈、第二运行绕组线圈、第三运行绕组线圈，所述启动绕组线圈组包括第一启动绕组线圈、第二启动绕组线圈、第三启动绕组线圈，所述三个接线螺栓分别为第一接线螺栓、第二接线螺栓、第三接线螺栓；所述第一运行绕组线圈、所述第二运行绕组线圈、所述第三运行绕组线圈的首端分别对应连接至所述第一接线螺栓、所述第二接线螺栓、所述第三接线螺栓，所述第一运行绕组线圈、所述第二运行绕组线圈、所述第三运行绕组线圈的末端彼此连接；所述第一启动绕组线圈、所述第二启动绕组线圈、所述第三启动绕组线圈的首端分别对应连接至所述第一接线螺栓、所述第二接线螺栓、所述第三接线螺栓，所述第一启动绕组线圈、所述第二启动绕组线圈、所述第三启动绕组线圈的末端彼此连接。进一步地，所述启动绕组线圈组的电阻远大于所述运行绕组线圈组的电阻。进一步地，每一线槽的槽口宽度其小于该线槽的槽底宽度。进一步地，每一线槽的槽口宽度皆相等。进一步地，所述轴套的外侧壁的三等分线上分别设有一筋槽，所述筋槽设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，三个筋槽分别与三根筋键相对应。进一步地，所述电机转轴的外侧壁上设有一卡条，所述轴套的内侧壁设有与所述卡条相对应的卡槽。进一步地，所述轴套包括可以彼此分离的两部分。进一步地，所述电枢的外部包有一外壳，所述外壳与所述后盖板、所述前盖板的连接处密封。 本实用新型还包括一种具备上述电机绕线转子式软启动器的三相异步电机。本实用新型优点在于，提供一种用于三相异步电机的电机绕线转子式软启动器及具有软启动器的电机，用软启动器代替现有技术中的滑环和刷架，无需启动装置和接触器，有效降低生产成本，有效减少电机启动过程中的电能损耗，节电效果显著，防止转子温度过高，降低故障发生率，启动转矩较大，电机工作效率高。本实用新型中的软启动器体积小、夕卜部全封闭，适用于各种不同型号的电机，具备软启动器的电机可以应用于各种潮湿或露天场合以及矿山、坑道等恶劣环境。
图1所示为本实用新型中软启动器的整体结构示意图；图2所示为本实用新型中软启动器的内部结构示意图；图3所示为本实用新型中软启动器的截面结构示意图；图4所示为本实用新型中前轴套的截面结构示意图；图5所示为本实用新型中显示运行绕组线圈组以及启动绕组线圈组的接线状态的电路图；图6所示为本实用新型中具备软启动器的电机的结构示意图；图中标记如下:1、电枢，2、电机转轴，3、线槽，4、前轴套，5、后轴套，6、后盖板，7、前盖板，8、接线螺栓，9、外壳，10、电机，11、软启动器，21、卡条，31、筋键，32、筋键，33、筋键，41、卡槽，51卡槽，61、筋槽，62、筋槽，63、筋槽；81、第一接线螺栓，82、第二接线螺栓，83、第三接线螺栓；101、运行绕组线圈组，102、启动绕组线圈组；1011、第一运行绕组线圈，1012、第二运行绕组线圈，1013、第三运行绕组线圈；1021、第一启动绕组线圈，1022、第二启动绕组线圈，1023、第三启动绕组线圈。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式
，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本实用新型。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本实用新型，但这些实施方案拟阐述，而不是限制本实用新型的范围。如图1、图2、图3所示为一种电机绕线转子式软启动器，图中包括电机的圆柱体电枢I和电机转轴2,电枢I内设有一圆柱体电枢空腔,所述电枢空腔内设有一轴套,所述轴套包括可以彼此分离的两部分，即前轴套4和后轴套5。如图4所示，电机转轴2置于所述轴套(即前轴套4和后轴套5)内，电机转轴2与所述轴套固定连接。电机转轴2的外侧壁上设有一卡条21，所述轴套(即前轴套4和后轴套5)的内侧壁设有与卡条21相对应的卡槽41、51。卡槽41、51将卡条21卡住，将电机转轴2与所述轴套固定连接，当所述轴套(即前轴套4和后轴套5)转动时，可以带动电机转轴2转动。所述轴套(即前轴套4和后轴套5)与电枢I固定连接。电枢I内侧壁的三等分线上分别设有一突出的筋键31、32、33，三根筋键31、32、33皆设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，三根筋键31、32、33设于所述圆柱体电枢空腔的内圆120度等分位置上。所述轴套(SP前轴套4和后轴套5)外侧壁的三等分线上分别设有一筋槽61、62、63，筋槽61、62、63设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，三个筋槽61、62、63分别与三根筋键31、32、33大小对应，筋槽61、62、63设于所述圆柱体电枢空腔的内圆120度等分位置上。三根筋键31、32、33卡在三个筋槽61、62、63内，将所述轴套(即前轴套4和后轴套5)与电枢I固定连接。当所述轴套(即前轴套4和后轴套5)转动时，可以带动电枢I转动。圆柱体电枢I内侧壁上位于任意两根相邻的筋键之间的部分都设有一线槽组，每一线槽组包括两个以上彼此平行且间距相等的线槽3，每一线槽组内设有依次穿过该线槽组内所有线槽3的一运行绕组线圈组101和一启动绕组线圈组102。运行绕组线圈组101置于线槽3内靠近槽底处，启动绕组线圈组102置于线槽3内靠近槽口处。每一线槽的槽口宽度其小于该线槽的槽底宽度，每一线槽的槽口宽度皆相等。位于同一线槽组内的运行绕组线圈组101和启动绕组线圈组102，其材质基本相同，运行绕组线圈组101的匝数比启动绕组线圈组102匝数少，其横截面的直径完全不同，运行绕组线圈组101比启动绕组线圈组102粗很多，导致启动绕组线圈组102的电阻远大于运行绕组线圈组101的电阻。电枢I的两端分别设有后盖板6和前盖板7，所述轴套包括可以彼此分离的两部分，便于将轴套安装到转轴上，靠近所述后盖板的轴套部分为前轴套4，靠近所述前盖板的轴套部分为后轴套5。在交流电机中，电枢1、电机转轴2、所述轴套(即前轴套4和后轴套5)以及后盖板6、前盖板7皆为转子。后盖板6上设有三个用于连接三相电源的接线螺栓8，位于同一线槽组内的运行绕组线圈组101和启动绕组线圈组102的电流起始端皆连接至同一接线螺栓。任意两个接线螺栓8与所述圆柱体电枢中心轴最短连线的夹角为120度，三个螺栓位于同一个圆上，该圆的圆心在所述圆柱体电枢中心轴上，三个螺栓位于该圆的三等分点上。如图5所示，运行绕组线圈组101包括第一运行绕组线圈1011、第二运行绕组线圈1012、第三运行绕组线圈1013，启动绕组线圈组102包括第一启动绕组线圈1021、第二启动绕组线圈1022、第三启动绕组线圈1023，三个接线螺栓8分别为第一接线螺栓81、第二接线螺栓82、第三接线螺栓83 ;第一运行绕组线圈1011、第二运行绕组线圈1012、第三运行绕组线圈1013的首端分别对应连接至第一接线螺栓81、第二接线螺栓82、第三接线螺栓83，第一运行绕组线圈1011、第二运行绕组线圈1012、第三运行绕组线圈1013的末端彼此连接，这样，运行绕组线圈组101中的三个线圈形成星形连接；第一启动绕组线圈1021、第二启动绕组线圈1022、第三启动绕组线圈1023的首端分别对应连接至第一接线螺栓81、第二接线螺栓82、第三接线螺栓83，第一启动绕组线圈1021、第二启动绕组线圈1022、第三启动绕组线圈1023的末端彼此连接，这样，启动绕组线圈102中的三个线圈也形成星形连接。当电机供电并启动时，转子电流流过电枢I的线槽3中的运行绕组线圈组101和启动绕组线圈组102。启动时，转子转速为0，转子绕组中感应的转子电流频率f2和定子电流频率相同为50HZ，运行绕组线圈组101在线槽3的底部(电机槽为深槽)，磁通量大，启动绕组线圈组101在线槽3的槽口处，磁通量较小。此时，运行绕组线圈组101的阻抗X!=2 31 ^L1远大于启动绕组线圈组101的阻抗X2=2 31 f2L2，其中，L1为运行绕组电感，L2为启动绕组电感，且L1>L2。虽然启动绕组线圈组102电阻大于运行绕组线圈组101的电阻，但此时阻抗作用更大，所以启动电流大部分在启动绕组线圈组102中流过(如双鼠笼电机的运行)。每一线槽组对应一相的槽数,若电枢I共36槽，则每一线槽组为12槽。绕组的嵌线为磁场中心的集中绕组，这样每相可形成5个变频器。磁通通过5个磁场在圆柱实心轴套上，产生涡流，并随转子的三相旋转磁场在转子轴套表面产生磁矩。 这样，电机在启动时减少了启动电流，增加了启动转矩。根据三相旋转电机的理论，在电枢I的空腔中产生旋转磁场，在所述轴套(即前轴套4和后轴套5)的外围表面形成涡流而产生强大的转矩，导致所述轴套(即前轴套4和后轴套5)转动，从而带动转轴2和电枢I转动。当转子转速逐步提高，转子电流频率f2逐步降低，绕组中启动绕组线圈组102和运行绕组线圈组101的阻抗产生变化。运行绕组线圈组101的阻抗X1随转子电流频率f2的减小而迅速减小。而启动绕组线圈组102的阻抗X2随转子电流频率f2的减小而缓慢减小。同时，转子电流的分配也迅速流向运行绕组线圈组101直到转子转速达到同步转速。此时转子电流频率为0，大部分电流流向运行绕组线圈组101，此时软启动器的绕组电阻为运行绕组线圈组101的并联值。阻值很小，相当于滑环电机的引线电阻和滑环接触电阻之和。运行绕组线圈组101的阻抗为:
权利要求1.一种电机绕线转子式软启动器,包括电机的圆柱体电枢和电机转轴，其特征在于，所述电枢内设有一圆柱体电枢空腔，所述电枢空腔内设有一轴套，所述电机转轴置于所述轴套内，所述电机转轴与所述轴套固定连接，所述轴套与所述电枢固定连接，所述电枢的内侧壁的三等分线上分别设有一突出的筋键，三根筋键设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，所述圆柱体电枢内侧壁上位于任意两根相邻的筋键之间的部分都设有一线槽组，每一线槽组包括两个以上彼此平行且间距相等的线槽，每一线槽组内设有依次穿过该线槽组内所有线槽的一运行绕组线圈组和一启动绕组线圈组。
2.如权利要求1所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述运行绕组线圈组置于所述线槽内靠近槽底处，所述启动绕组线圈组置于所述线槽内靠近槽口处。
3.如权利要求2所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述电枢的两端分别设有前盖板和后盖板，所述后盖板上设有三个用于连接三相电源的接线螺栓。
4.如权利要求3所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述运行绕组线圈组包括第一运行绕组线圈、第二运行绕组线圈、第三运行绕组线圈，所述启动绕组线圈组包括第一启动绕组线圈、第二启动绕组线圈、第三启动绕组线圈，所述三个接线螺栓分别为第一接线螺栓、第二接线螺栓、第三接线螺栓；所述第一运行绕组线圈、所述第二运行绕组线圈、所述第三运行绕组线圈的首端分别对应连接至所述第一接线螺栓、所述第二接线螺栓、所述第三接线螺栓，所述第一运行绕组线圈、所述第二运行绕组线圈、所述第三运行绕组线圈的末端彼此连接；所述第一启动绕组线圈、所述第二启动绕组线圈、所述第三启动绕组线圈的首端分别对应连接至所述第一接线螺栓、所述第二接线螺栓、所述第三接线螺栓，所述第一启动绕组线圈、所述第二启动绕组线圈、所述第三启动绕组线圈的末端彼此连接。
5.如权利要求1-4中任一项所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述启动绕组线圈组的电阻远大于所述运行绕组线圈组的电阻。
6.如权利要求1或2中任一项所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，每一线槽的槽口宽度其小于该线槽的槽底宽度。
7.如权利要求1或2中任一项所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，每一线槽的槽口宽度皆相等。
8.如权利要求1所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述轴套的外侧壁的三等分线上分别设有一筋槽，所述筋槽设于所述圆柱体电枢空腔的母线上，三个筋槽分别与三根筋键相对应。
9.如权利要求1所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述电机转轴的外侧壁上设有一卡条，所述轴套的内侧壁设有与所述卡条相对应的卡槽。
10.如权利要求3所述的电机绕线转子式软启动器，其特征在于，所述电枢的外部包有一外壳，所述外壳与所述后盖板、所述前盖板的连接处密封。
专利摘要本实用新型涉及一种电机绕线转子式软启动器，包括电机的圆柱体电枢和电机转轴，所述电枢内设有一圆柱体电枢空腔，所述电枢空腔内设有一轴套，所述电机转轴置于所述轴套内，所述电机转轴与所述轴套固定连接，所述轴套与所述电枢固定连接，所述电枢的内侧壁的三等分线上分别设有一突出的筋键，所述圆柱体电枢内侧壁上位于任意两根相邻的筋键之间的部分都设有一线槽组，每一线槽组包括两个以上彼此平行且间距相等的线槽，每一线槽组内设有依次穿过该线槽组内所有线槽的一运行绕组线圈组和一启动绕组线圈组。本实用新型无需启动装置和接触器，有效降低生产成本，有效减少电机启动过程中的电能损耗，节电效果显著，降低故障发生率，电机工作效率高。
文档编号H02P1/26GK202978783SQ20122061882
公开日2013年6月5日 申请日期2012年11月21日 优先权日2012年11月21日
发明者董良初 申请人:董良初