一種轉子工頻交流勵磁的三相交流調速電動機的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及電動機技術領域，特別是涉及一種轉子工頻交流勵磁的三相交流 調速電動機。
【背景技術】
[0002] 在過去的200多年歷史過程中，電磁學的先輩們實用新型了直流電、三相交流電， 實用新型了直流電動機和交流電動機、同步電動機、異步電動機、伺服電動機等。然而電動 機的調速在當今世界工業生產和日常生活中起著舉足輕重的作用。直流電動機的調速方 法：①改變勵磁電阻;②改變電樞電壓；③改變電樞電阻。這些方法中最常用是改變電樞 電壓調速，因為它在不影響電動機最大轉矩的情況下，可以使電動機獲得寬廣的調速范圍。直流電機的調速性能非常好，但與當今廣泛使用的交流電機相比，直流電機需要一套大功 率的直流電源，交流電機則不需要；直流電機的電刷系統屬于機械摩擦，需要經常維護(換 電刷、清洗整流子)，交流電機則沒有這些；碳刷的火花會對大量使用的電子系統造成電磁 干擾；同功率的直流電機的體積比交流電機大；現在的交流變頻器已經很成熟，能滿足大 部分的調速要求。
[0003] 目前的交流電動機包括三相異步電動機和同步電動機都是依賴于三相電交替形 成旋轉磁場的原理進行工作。其中三相異步電動機通過轉子滑差吸收電流勵磁和做功。三 相異步電動機的轉子有兩種形式：鼠籠式和繞線式。繞線式異步電動機的轉子繞組與定子 繞組相似。它用絕緣導線嵌與轉子槽內，繞組相數與極對數均與定子繞組相等，其中三個出 線端接在轉軸的一端的三個滑環上，然后通過三個滑環滑動接觸靜止的電刷，與外電路相 連。
[0004] 感應電動機的調速方法：①變極調速：一般是以兩個速度為主，是通過外部的開 關切換改變電機繞組的串并聯關系實現的。這種多速電動機大都為籠型轉子電動機，其結 構與基本系列異步電動機相似；改變供電電壓調速：改變定子供電電壓調速是異步電機 的一種調速方法，定子供電電壓降低后，轉子滑差增大，實現降低轉速目的，但是機械特性 差；③改變轉子電阻調速：繞線式異步電動機可以通過滑環和電刷在轉子繞組回路中接入 附加電阻，用以改善啟動和調速性能；④轉子串級調速：在繞線轉子回路引入附加電勢進 行調速的方法，稱為繞線式異步電動機的串級調速，轉子串電勢的優越性是可以回收轉差 功率，包括低同步串級調速和超同步串級調速兩種情況。晶閘管串級調速系統的總功率因 數低，產生的高次諧波對電網有污染；!D變頻調速：變頻調速是利用異步電動機的同步轉 速隨頻率變化的特性，通過改變電動機的供電頻實現的調速方式，變頻調速屬于改變電源 參數的調速，既適用于同步電動機，也適用于異步電動機；j斬波內饋調速：異步機的定子 上，附加了與原繞組相絕緣的內饋繞組(亦稱調節繞組)，用來接受轉子移出的電轉差功率， 內饋繞組在旋轉磁場的作用下，產生頻率為n、幅值恒定的感應電勢E3,變流裝置使內饋 繞組工作在發電狀態，把所接受的電轉差功率又通過電磁感應，反方向傳輸給定子原繞組， 使定子的輸入功率減小，與機械功率相平衡，實現無級調速；2)無刷雙饋電機：無刷雙饋電 機經過改進以后只有一個定子，一個籠形轉子，一套公共磁路，定子中有兩套不同極對數的 繞組，一組稱功率繞組，接三相電網，另一組稱控制繞組，接變頻裝置。在兩種繞組極對數確 定的情況下，通過改變控制繞組變頻器的輸出頻率即可實現電機的無級調速；??轉子供電 式三相并勵交流換向器電動機：這種電動機在帶換向器的轉子中裝有兩套繞組，一個是由 滑環與電刷引出的三相交流繞組，它由三相交流電網饋電，作為原邊；另一個是由換向器 上的電刷引出的換向器繞組，它通過電刷與定子繞組分別串聯成閉合回路，構成電機的副 邊，電刷的張開角是可調的，三對電刷還可以同時沿圓周移動至所需的任意位置，由于這種 電機采用轉子饋電式，整個電機的全部電能全經過電刷和滑環從轉子邊進入，因此電壓不 能太高，一般在500V之內。
[0005] 現有各種調速方法，各有優缺點：
[0006]1、變極調速只有2-3種固定轉速，不能無級調速；
[0007] 2、改變供電電壓調速，屬于滑差調速，機械特性差；
[0008] 3、改變轉子電阻調速，多用于改善啟動性能，機械特性差；
[0009] 4、轉子串級調速，采用晶閘管或變頻器，有諧波污染；
[0010] 5、變頻調速，有諧波污染，功率越大成本越高；
[0011] 6、斬波內饋調速，有諧波污染；
[0012] 7、無刷雙饋電機，有諧波污染；
[0013] 8、轉子供電式三相并勵交流換向器電動機，電壓受限，容量受限。
【發明內容】
[0014] 本實用新型要解決的技術問題是，提供一種轉子工頻交流勵磁的三相交流調速電 動機，該調速控制裝置為三相調壓器，結構簡單，成本低，無需電力電子元器件，不產生高次 諧波，具有直流電動機低速大轉矩的調速特性，轉速調整范圍廣特點。
[0015] 采用的技術方案是：
[0016] -種轉子工頻交流勵磁的三相交流調速電動機，包括電機殼、冷卻系統、電機控制 器、定子、帶有換向器的繞線轉子、三相電電刷、旋轉電刷架、電刷架驅動裝置，其特征在于， 所述的帶有換向器的繞線轉子通過轉子換向器和三相電電刷與轉子三相調壓器連接，為繞 線轉子提供工頻三相交流電，對繞線轉子進行工頻交流勵磁，三相電電刷以等角度間隔， 均勻分布安裝在旋轉電刷架上，與轉子換向器接觸，旋轉電刷架與繞線轉子同軸。
[0017] 上述的帶有換向器的繞線轉子，采用直流轉子繞組的繞線方法，繞組接在換向器 上，直流轉子繞組與換相器的連接方法包括疊繞組、波繞組和蛙繞組均可以被采用。繞組線 圈跨距槽數與轉子鐵芯槽數的關系為：線圈跨距槽數（L)=轉子鐵芯槽數(M) /三相電電刷 數（D)，其中三相電電刷數（D)=轉子磁極數（N) *3/2。應保持轉子鐵芯槽數（M)為三相電 電刷數（D)的整數倍，如果線圈跨距槽數（L)得到非整數，則向下取整。
[0018] 上述的旋轉電刷架，與轉子同軸，通過電刷架驅動器的作用，能夠繞轉子軸轉動， 調整三相電電刷與定子繞組之間的夾角，進而調整轉子勵磁磁場與定子磁場之間的相位夾 角。電刷架驅動器對旋轉電刷架的驅動，可以采用多種機械結構方案實現。所述三相電電刷 以等角度間隔、均勻分布安裝在旋轉電刷架上，與轉子換向器接觸。當電刷數量為3個且電 刷間間隔120°時，在轉子上形成2級旋轉磁場。當電刷數量為6個且電刷間間隔60°分 布、同相電刷并聯時，在轉子形成4級旋轉磁場。每個電刷與前后相鄰的兩個電刷不同相。
[0019] 上述的帶有換向器的繞線轉子采用三相工頻交流勵磁，勵磁磁場在帶有換向器的 繞線轉子上旋轉，勵磁磁場轉速與轉子轉速無關，只與繞線轉子極對數和電源頻率有關，繞 線轉子勵磁磁場轉速計算方法與定子磁場轉速計算方法相同，通過調整三相電電刷的相 序，使轉子勵磁磁場旋轉方向與定子磁場旋轉方向相同。調整三相電電刷與定子繞組之間 的相位夾角，可以使轉子勵磁磁場與定子磁場的相位完全重合，轉子磁極與定子磁極的極 性互相吸引，這個位置稱為同步相位。
[0020] 本實用新型的特點在于：
[0021] 1、解決了交流電動機轉子不能采用工頻交流電勵磁的問題，
[0022]