技術領域
[0001] 本發明涉及一種內定子式交流電動機，特別涉及一種適合重載啟動的內定子式交流電機。
背景技術
[0002] 現有內定子式交流電動機的定子鐵芯大多是由若干片硅鋼片沖片疊壓后成型的，為了嵌入定子勵磁線圈，在硅鋼片上沿其磁軛向外沖出若干個指向定子沖片中心的齒片，也就是說定子鐵芯是由定子軛部和定子齒部組成的，定子線圈則是纏繞在定子齒部上，這種結構的電動機，定子沖片的利用率較低，并且在嵌入定子線圈時，一般是通過手工嵌入或通過自動繞線機來完成的，由于相鄰定子齒部之間的間隙比較小，造成嵌線作業空間小，繞線極不方便，同時還存在繞線失敗后無法更換的問題。為了方便嵌線，一般定子槽口設置得都比較大，導致了電動機的槽滿率較低。另外，現有的內定子式交流電動機的定子繞組的匝數是固定好的，不能隨意改變的，其起動轉矩以及最大轉矩是一定的，這就造成了根據負載來選取驅動電動機時，需要選擇1.5-2倍額定負載的電動機來滿足其啟動要求，當電機啟動后進入到正常運行階段，電動機往往是處于輕載運行狀態的，存在有效勵磁功率過剩和交流電動機的功率因數較低的問題，特別是在輸送帶傳輸系統中所使用的重負載低速小功率交流電動機，上述問題尤其突出。
發明內容
[0003] 本發明提供了一種分組勵磁控制的內定子式交流電機，解決了現有的重載低速運行的內定子式交流電機存在的運轉階段有效勵磁功率過剩和定子線圈不易更換的技術問題。
[0004] 本發明是通過以下技術方案解決以上技術問題的：
一種分組勵磁控制的內定子式交流電機，包括電機內定子和電機外轉子，電機內定子是由環形硅鋼片疊壓而成的，在環形硅鋼片疊壓后組成的電機內定子的外側面上等間隔弧度地相互彼此平行地設置有六條縱斷面為燕尾形狀的定子極靴長槽，在定子工字形極靴的腰部設置有極靴定子繞組線圈，定子工字形極靴和其上的極靴定子繞組線圈組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽中的，在電機內定子的同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中均插接有一個單元定子極靴，這六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經串聯后與可編程控制器電連接在一起；在第一組定子勵磁組一側的電機內定子的另一同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中也均插接有另一個單元定子極靴，這六個另一個單元定子極靴組成第二組定子勵磁組，在第二組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經串聯后也與可編程控制器電連接在一起，在第一組定子勵磁組中的單元定子極靴與第二組定子勵磁組的另一個單元定子極靴之間設置有單元定子極靴間隔塊。
[0005]在電機外轉子的內側面上沿轉子硅鋼片的內圓周等間隔弧度地相互彼此平行地設置有四個縱斷面為燕尾形狀的轉子齒塊長槽，在轉子工字形齒塊的腰部設置有齒塊轉子繞組線圈，轉子工字形齒塊和其上的齒塊轉子繞組線圈組成單元轉子齒塊，單元轉子齒塊是通過轉子工字形齒塊的燕形尾部活動插接在轉子齒塊長槽中的，在電機外轉子的同一縱斷面上的四條轉子齒塊長槽中均插接有一個單元轉子齒塊，這四個單元轉子齒塊組成第一組轉子線圈組，第一組轉子線圈組中的四個單元轉子齒塊上的齒塊轉子繞組線圈依次串聯后與可編程控制器電連接在一起；在第一組轉子線圈組一側的電機外轉子的另一同一縱斷面上的四個轉子齒塊長槽也均插接有另一個單元轉子齒塊，這四個另一個單元轉子齒塊組成第二組轉子線圈組，第二組轉子線圈組中的四個另一個單元轉子齒塊上的齒塊轉子繞組線圈依次串聯后與可編程控制器電連接在一起，在第一組轉子線圈組中的單元轉子齒塊與第二組轉子線圈組的另一個單元轉子齒塊之間設置有單元轉子齒塊間隔塊。
[0006] 在環形硅鋼片疊壓后組成的電機內定子的外側面上設置有3組定子勵磁組，在電機外轉子的內側面上設置有3組轉子線圈組，在電機外轉子的內側面上設置的轉子線圈組是與在電機內定子的外側面上設置的定子勵磁組對應設置的。
[0007] 本發明通過分組控制電機的定子勵磁，實現了電機在啟動和正常運轉階段的經濟合理的有效勵磁，提高了電機的功率因數，特別適合那些需要重載啟動和較長時間低速重載運行的交流驅動電機。
附圖說明
[0008] 圖1是本發明的結構示意圖；
圖2是本發明的內定子與可編程控制器10之間的電連接結構示意圖；
圖3是本發明的單元定子極靴的結構示意圖；
圖4是本發明的內定子沿電機中心軸線剖開后的剖視圖；
圖5是本發明的外轉子沿電機中心軸線剖開后的剖視圖。
具體實施方式
[0009] 下面結合附圖對本發明進行詳細說明：
一種分組勵磁控制的內定子式交流電機，包括電機內定子1和電機外轉子2，電機內定子1是由環形硅鋼片疊壓而成的，在環形硅鋼片疊壓后組成的電機內定子的外側面上等間隔弧度地相互彼此平行地設置有六條縱斷面為燕尾形狀的定子極靴長槽3，在定子工字形極靴4的腰部設置有極靴定子繞組線圈5，定子工字形極靴4和其上的極靴定子繞組線圈5組成單元定子極靴，單元定子極靴是通過定子工字形極靴4的燕形尾部活動插接在定子極靴長槽3中的，在電機內定子1的同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中均插接有一個單元定子極靴，這六個單元定子極靴組成第一組定子勵磁組，在第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經串聯后與可編程控制器10電連接在一起；在第一組定子勵磁組一側的電機內定子1的另一同一縱斷面上的六條定子極靴長槽中也均插接有另一個單元定子極靴，這六個另一個單元定子極靴組成第二組定子勵磁組，在第二組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈經串聯后也與可編程控制器10電連接在一起，在第一組定子勵磁組中的單元定子極靴與第二組定子勵磁組的另一個單元定子極靴之間設置有單元定子極靴間隔塊6。
[0010] 在電機外轉子2的內側面上沿轉子硅鋼片的內圓周等間隔弧度地相互彼此平行地設置有四個縱斷面為燕尾形狀的轉子齒塊長槽7，在轉子工字形齒塊8的腰部設置有齒塊轉子繞組線圈，轉子工字形齒塊8和其上的齒塊轉子繞組線圈組成單元轉子齒塊，單元轉子齒塊是通過轉子工字形齒塊8的燕形尾部活動插接在轉子齒塊長槽7中的，在電機外轉子2的同一縱斷面上的四條轉子齒塊長槽中均插接有一個單元轉子齒塊，這四個單元轉子齒塊組成第一組轉子線圈組，第一組轉子線圈組中的四個單元轉子齒塊上的齒塊轉子繞組線圈依次串聯后與可編程控制器10電連接在一起；在第一組轉子線圈組一側的電機外轉子2的另一同一縱斷面上的四個轉子齒塊長槽7也均插接有另一個單元轉子齒塊，這四個另一個單元轉子齒塊組成第二組轉子線圈組，第二組轉子線圈組中的四個另一個單元轉子齒塊上的齒塊轉子繞組線圈依次串聯后與可編程控制器10電連接在一起，在第一組轉子線圈組中的單元轉子齒塊與第二組轉子線圈組的另一個單元轉子齒塊之間設置有單元轉子齒塊間隔塊9。
[0011] 在環形硅鋼片疊壓后組成的電機內定子的外側面上設置有3組定子勵磁組，在電機外轉子2的內側面上設置有3組轉子線圈組，在電機外轉子2的內側面上設置的轉子線圈組是與在電機內定子的外側面上設置的定子勵磁組對應設置的。
[0012] 本發明的第一組定子勵磁組中徑向相對的兩個單元定子極靴上的極靴定子繞組線圈的繞線工序是：在繞線前，將單元定子極靴分類并標記為屬于A相、B相、C相，在每個極靴上繞有集中繞組，使得與電動機中心軸垂直的同一垂面上的徑向相對的兩個繞組串聯在一起構成一相，并與可編程控制器10電連接在一起。這樣就實現了線圈分組，并隨時可以改變各相定子繞組的匝數。
[0013] 分組勵磁控制的內定子式交流電動機利用磁通沿磁阻最小路徑閉合的特性，當電流流過定子繞組時，定子繞組產生一矢量
磁場，該磁場會帶動轉子旋轉一角度，使得轉子的一對磁場方向與定子的磁場方向一致。當定子的矢量磁場旋轉一個角度，轉子也隨著該磁場轉一個角度。并通過改變定子繞組的匝數即控制分組線圈的通電個數、通電電流的頻率等方法來控制電動機的輸出轉速、轉矩，從而達到直接驅動負載的目的。根據磁路的歐姆定律：F=Ni，式中，F為磁動勢，N為線圈匝數，i為電流大小。從式中可得出，通過改變線圈的匝數N，可改變磁路的磁動勢F，磁通量φ也隨之改變，進而產生相應的轉矩。在分組勵磁控制的內定子式交流電機中，由于在電動機內定子的內側面上沿電動機中心線方向設置有多組分組控制的定子勵磁組，根據不同的負載，由可編程控制器10發出指令來控制通電定子勵磁組的組數。具體來說，當負載處于啟動過程時，由于所需的啟動轉矩比較大，應使電動機定子繞組工作在最多匝數的情況，即所有的定子勵磁組都通電以實現直接驅動負載，當可編程控制器10檢測到負載處于穩定運行狀態時，為了避免此時的電動機處于輕載狀態，應使電動機定子繞組工作在較少匝數的情況，即通過減少定子勵磁組數的通電數來實現節能。
