[其他]無級調速異步電動機(無換向器)

無效

• 申請號: 87209199
• 申請日: 1987-06-13
• 公開（公告）號: CN87209199U
• 公開（公告）日: 1988-03-30
• 發明（設計）人: 萬遠騏;龔永芳
• 申請（專利權）人: 重慶建筑工程學院
• 主分類號: H02P5/44
• 分類號: H02P5/44
• 代理公司: 重慶市專利事務所
• 代理人: 鄔宏仁

本實用新型名稱為無級調速異步電動機（無換向器），屬電機及電氣傳動技術領域。

現有技術：目前國內外沒有無換向器的無級調速異步電動機。異步電動機的無級調速都是通過外加調速裝置實現的（例如利用可控硅交流裝置）。這一點可從以下文獻看到：

1.有關電機學的著作：例如清華大學李發海主編《電機學》（82年版）；華中工學院許實章編的《電機學》（81年版）。

2.有關交流電機調速著作：例如東北工學院佟純厚主編《近代交流調速》85年版；

3.中國科學院技術情報研究所和國家科委成果管理辦公室聯合編寫《電機與傳動的節能技術》86年；

4.美國B。K。Bose：《Adjustabie????Speed????ACDrive????Systems》80年版，（國內有中譯本87年版）。

本實用新型的目的，鑒于現有的交流調速技術復雜、成本高，不易在工業企業中廣泛普及。為了實現節能傳動，例如水泵、風機等急需一種簡便易行、運行可靠、維護方便、成本低廉的調速方案，而無級調速異步電動機就是一種較為方便的形式，因為它突出了異步電動機的優點，且避免了可控硅調速帶來的敝病。無級調速異步電動機可以開環手動運行，亦可閉環自動控制。

無級調速異步電動機的結構與基本工作原理：

（一）結構

無級調速異步電動機的結構與線繞式異步電動機相似，差別在于無級調速異步電動機增設了一個調速集電環和一組可軸向移動的電刷（動電刷），其結構如附圖1，調速集電環的展開圖如附圖2，三只動電刷靠電刷架的軸向移動而軸向移動，動電刷架與調速集電環的結構如附圖3，動電刷架的移動，即改變了轉子電流的通斷比，從而實現無級調速。動電刷架可以手動（搖柄）作開環運行，亦可自動控制（由伺服電動機拖動）閉環運行。

開環運行－即動電刷的移動由手柄實現，用手柄搖動手柄軸，通過大齒輪、傳動齒輪和傳動軸，使動電刷架作軸向移動，改變轉子電流的通斷比，從而實現電機的調速。

自動控制閉環運行－即動電刷的移動由伺服系統自動控制，由伺服電動機通過小齒輪帶動傳動齒輪和傳動軸，使動電刷架作軸向移動，從而實現電機的調速，即可實現對速度、流量、壓力等的自動控制。

本實用新型特別設計了調速集電環和動電刷，其中集電環表面系由導體表面和絕緣表面組合而成，集電環的表面展開圖如附圖二所示，導體表面與絕緣表面的分界線可以是直線，也可以是曲線，從而可以獲得不同的通斷變化規律，得到不同的特性。

無級調速異步電動機可由專業的電機制造廠生產亦可用已有的線繞式異步電動機改造而成。

（二）基本工作原理

無級調速異步電動機的定子直接接入電網，其等效電路如附圖4所示，圖中K相當于動電刷所形成的開關。當動電刷與調速集電環的導體面接觸時，相當于開關接通，三相轉子短接；當動電刷與調速集電環的絕緣面接觸時，相當于開關斷開，轉子三相繞阻通過附加三相對稱阻抗Z_Ω接通。轉子轉動一周，K開、閉三次，K的開關頻率為f，則有：

f＝3 (n)/60 1／秒……（1）

T＝ 1/(f) ＝ 20/(n) ……（2）

式中：n為電機轉速，單位為轉／分。T為開關的工作周期，在一個周期內，接通時間為t1，斷開時間為t2，令K_t為通斷比：

K_t＝ (t₁)/(t₁＋t₂) ＝ (t₁)/(T) ……（3）

在t₁期間，K接通，轉子正常短接，電機的電流、轉矩分別為I₁、M₁；在t₂期間K斷開，相應的電流、轉矩為I₂、M₂，則在一個周期內近似地可以求得平均轉矩Mcp：

M_cp＝ (M₁t₁＋M₂t₂)/(t₁＋t₂) ……（4）