无刷绕线转子三相异步电动机制造技术

无刷绕线转子三相异步电动机，适用于起重、重型机床拖动、轧机辊道传动等领域。由定子和转子两大部分组成，定子上装有红外发射管和反射式光电测速传感器、转子上装有红外接受管、大功率电阻、电子组件。调节红外光的脉冲占空比，可以连续地改变串入转子绕组的电阻值，实现转速的连续均匀调节。完全取消了现有绕线转子三相异步的电刷滑环结构。反射式光电测速传感器可方便地实现电机转速的闭环控制。（*该技术在2008年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一种无刷绕线转子三相异步电动机，适用于起重、重型机床拖动，轧机辊道传动等领域。查阅国际专利分类表，其
应属于H02K类。现有绕线转子三相异步电动机，包括定子和转子两大部分。定子部分由定子绕组、定子铁心、机座、电刷组成；转子部分由转子绕组、转子铁心、转轴、滑环等部件构成。转子绕组通过三个或六个滑环、电刷将转子绕组与外接附加电阻串联，当电机运转时，电刷处于滑动接触状态，电刷容易磨损，增加了电机维护工作量，外接附加电阻为分段切除方式，电阻呈非连续变化方式，不能实现闭环调速。《电力传动自动化》杂志1997年1期发表张浩然，陈松立，谭国俊的论文“转子电阻崭波调节的交流调速系统”，解决了转子电阻不能均匀调节的问题，实现了绕线转子三相异步电动机转速的连续均匀调节，并能实现闭环控制，但仍有电刷，滑环存在，转子绕组仍属于有接触控制。《中小型电机)》1996年3期发表李松辽等的论文“无刷双馈变频调速电动机的原理分析”，提出了绕线转子三相异步电动机实现无刷结构且能均匀调速的一种结构方案，但采用的是单转子、双定子绕组、附加一台变频器的方案，其结构复杂，系统成本高。本技术的目的是用光偶合控制方式实现绕线转子三相异步电动机转速的连续均匀调节，解决由于电刷、滑环结构存在的缺点，反射式光电测速传感器便于实现闭环控制。实现这一技术的技术方案是取消现有绕线转子三相异步电动机的滑环、电刷，在电机转轴一端固定一个大功率电阻和一个电子组件，转轴做成空心的，在空心转轴一端中心位置安装一个红外接受管，在电机端部外罩上安装一个红外发射管，其位置位于转轴中心的延长线上，红外发射管的发光面对准接受管的光敏面，红外发射管发出的光脉冲控制红外接受管的导通和关断，红外接受管与驱动电路相连，驱动电路接到由MOSFET或IGBT做成的电子开关，电子开关与大功率电阻并联接到三相整流桥的输出端，三相整流桥对转子绕组三相电流整流。电子开关的通断比决定了等效电阻的阻值，该等效电阻与串入转子三相绕组的电阻值成正比，改变转子绕组的电阻值，就能实现电机转速的调节，因此，只要改变红外脉冲的占空比，就能调节电机的转速，红外脉冲的占空比连续可调，所以电机转速均匀连续可调。这就实现了绕线电机光偶合控制转速连续均匀调节。完全取消了现有绕线转子三相异步电动机的电刷滑环结构，大功率电阻做成叶轮式或翅片式，冷空气从空心转轴一端或定、转子气隙进入转轴中心，再从叶轮式或翅片式大功率电阻中排出，带走电机内部和大功率电阻所产生的热量。省去了电机的冷却风扇，强化了散热，大功率电阻或电子组件外侧刻有黑白相间的条纹，反射式光电测速传感器固定在定子上，其位置位于黑白相间条纹的对应位置，反射式光电测速传感器光敏面对准黑白相间的条纹，实现光电测速。方便地实现转速的闭环控制。端部外罩上留有通气小孔或气(液)进(出)口，必要时，可经气(液)进(出)口引入冷却气(液)，以强化冷却，也可将风机直接附加在电机外壳上。本技术无刷绕线转子三相异步电动机的优点是(1)完全取消了现有的绕线转子三相异步电动机的电刷，滑环结构，实现了转子无接触控制，具有可靠性高，维护工作量小，噪音低的特点；(2)可实现电机转速均匀连续调节，反射式光电测速传感器方便闭环控制，拖动性能好；(3)结构简单，重量减轻，同时使系统成本大大降低。附图说明图1为本技术无刷绕线转子三相异步电动机的结构示意图。它由定子和转子两大部分组成，定子部分包括定子绕组(7)、定子铁心(8)、机座(6)、端部外罩(12)、冷却气(液)输送泵出入口(13)、反射式光电测速传感器(5)、红外发光管(1)组成；转子部分包括转子绕组(10)、转子铁心(9)、转轴(11)、电子组件(4)、大功率电阻(3)、红外接受管(2)组成。图2为本技术无刷绕线转子三相异步电动机转子部分电原理图。N2a-N2c为电机三相转子绕组，I2a-I2c为转子三相电流，三相交流电流经整流桥整流成直流，加到大功率电阻与电子开关并联端，电子开关由IGBT或MOSFET构成，电子开关由红外光控制的驱动电路驱动，图2中D1为红外发光管，安装在端部外罩上，其位置位于转轴中心的延长线上，D2为红外接受管，固定在转轴一端的中心位置，D1、D2红外光偶合控制是实现绕线转子三相异步电动机无刷结构的关键，对D1施加PWM控制，就能实现电机转速连续均匀的调节。图2中的电子开关，驱动电路，三相整流桥构成图1中的电子组件。实现本技术无刷绕线转子三相异步电动机有三种冷却方式自扇风冷式适用于小功率电机；强制风冷式适用于中功率电机；强制液冷式适用于大功率电机。实施例现做成一个2.2KW 6极风冷式无刷绕线转子三相异步电动机，如图3所示该电机由定子绕组(7)、定子铁心(8)、机座(6)、端部外罩(1 2)、反射式光电测速传感器(5)、红外发光管(1)组成的电机定子，以及由转子绕组(10)、转子铁心(9)、转轴(11)、电子组件(4)、大功率电阻(3)、红外接受管(2)组成的电机转子两大部分组成，转轴(11)做成空心的，红外接受管(2)安装在转轴(11)一端的中心位置，红外发射管(1)安装在端部外罩(12)上对应转子轴心的位置，其发光面对准转轴(11)一端中心位置红外接受管(2)的受光面，大功率电阻(3)做成叶轮式，冷空气从转轴一端中心进入，经叶轮式大功率电阻(3)排入大气，电子组件(4)外侧刻有黑白相间的条纹，反射式光电测速传感器(5)安装在定子上，其发光面对准电子组件(4)外侧黑白相间的条纹，实现光电测速。端部外罩留有许多小孔，热空气由小孔中排出。该实施例的主要技术指标为功率2.2KW极数 6定子电压380V 接法 Y转子电压132V 转子电流 12.6A转速调节范围 450-900转/分权利要求1.无刷绕线转子三相异步电动机由定子绕组(7)、定子铁心(8)、机座(6)、端部外罩(12)、红外发射管(1)、冷却气(液)进出口(13)、反射式光电测速传感器(5)组成的定子，以及由转子绕组(10)、转子铁心(9)、转轴(11)、大功率电阻(3)、电子组件(4)、红外接受管(2)组成的转子两大部分构成，其特征在于由位于端部外罩(12)上的红外发光管(1)发出的脉冲光控制位于转轴(11)中心的红外接受管(2)、电子组件(4)、大功率电阻(3)来调节转子电阻的阻值，实现无刷绕线转子三相异步电动机转速的调节。2.由权利要求1的无刷绕线转子三相异步电动机，其特征在于大功率电阻(3)做成叶轮式或翅片式。3.由权利要求1的无刷绕线转子三相异步电动机，其特征在于转轴(11)做成空心的，冷却气体从轴中心经过叶轮式或翅片式大功率电阻流出。4.由权利要求1的无刷绕线转子三相异步电动机，其特征在于端部外罩上留有冷却气(液)进(出)口，对大功率电阻(3)进行强制冷却。5.由权利要求1的无刷绕线转子三相异步电动机，其特征在于定子上装有反射式光电测速传感器。专利摘要无刷绕线转子三相异步电动机,适用于起重、重型机床拖动、轧机辊道传动等领域。由定子和转子两大部分组成,定子上装有红外发射管和反射式光电测速传感器、转子上装有红外接受管、大功率电阻、电子组件。调节红外光的脉冲占空比,可以连续地改变串入转子绕组的电阻值,实本文档来自技高网...

【技术保护点】
无刷绕线转子三相异步电动机由定子绕组（７）、定子铁心（８）、机座（６）、端部外罩（１２）、红外发射管（１）、冷却气（液）进出口（１３）、反射式光电测速传感器（５）组成的定子，以及由转子绕组（１０）、转子铁心（９）、转轴（１１）、大功率电阻（３）、电子组件（４）、红外接受管（２）组成的转子两大部分构成，其特征在于由位于端部外罩（１２）上的红外发光管（１）发出的脉冲光控制位于转轴（１１）中心的红外接受管（２）、电子组件（４）、大功率电阻（３）来调节转子电阻的阻值，实现无刷绕线转子三相异步电动机转速的调节。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：粟建新，刘吉普，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：实用新型
国别省市：43[中国|湖南]