一种新型三相交流电机星角转换启动器的制作方法

1.本实用新型涉及三相电动机启动器技术领域，特别是涉及一种新型三相交流电机星角转换启动器。


背景技术：

2.大功率三相交流电动机在正常工作时，定子的u、v、w三个绕组各自的首尾端u1/u2、v1/v2、w1/w2，每个绕组的首端和相邻绕组的尾端依次相连，出现三个节点u1和w2、v1和u2、w1和v2，所述三个节点构成一个三角形的接线方式，电网的a、b、c三相电分别接到上述三个节点，这样的连接使得任意两个节点或者说任意一个绕组被施加了交流380伏的相电压。大功率三相交流电动机从静态到动态的启动瞬间，绕组相当于短路，会产生巨大的启动电流，给电机周围的用电器造成很大的压降冲击。所以人们通常在启动电机时采用星形(即y型)连接电机三个绕组的低压启动方式，因为电网的a、b、c三相电分别对中性极n的电压为220伏，具体连接方式是将上述三个绕组的首端u1、v1、w1分别和电网的a、b、c三相连接，其尾端u2、v2、w2和电网的n极相连在一起。从电机输出功率角度看，这种低压连接电机绕组方式不如上述三角形连接，但是有益之处在于它规避了电机启动冲击，所以，当电机运转起来之后，人们必须将绕组改回三角形连接方式。为了实现上述目的，专业的电气工程师将电机的三相绕组首尾接线打开，接入三组接触器，通过对三组接触器的电磁线圈进行逻辑和时序组合控制，先星接再角接，完成整个启动过程。全套装置需要三个接触器以及时间继电器等。耗费大量的贵金属银、铜材、矽钢片等原材料，电磁线圈本身也耗费电能、占用设备很多的空间，由于接触器没有电路保护功能，启动装置还需安装断路器，接线非常复杂。
3.针对上述问题，申请人申请了专利申请号为201610370819.6，专利名称为“三相交流电机星角转换启动器”的专利文件，该专利文件公开了用断路器替代接触器对交流电机绕组接线进行星角转换，并且让整个接线工作变得相当简单，节省接触器的采购成本以及能耗等等。由于该项专利的主电源断路器和星接断路器使用同一根驱动轴，所以，合闸/掉闸时，手柄处于同一个位置；这样设计的不利之处在于，当被控制电机转为角接之后，互锁器使得星接断路器内部脱扣，星接断路器的触头也已经断开，但是星接断路器的手柄依然处于合闸位置。因此，需要对所述三相交流电机星角转换启动器进一步的研发和改进，以克服上述缺点。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是提供一种新型三相交流电机星角转换启动器，将主驱动器置于星接断路器和主电源断路器之间，同时驱动两个轴，一个向右伸出驱动主电源断路器，另一个向左伸出驱动星接断路器，实现双轴控制，克服了单轴控制手柄位置与脱扣状态不对应的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
6.一种新型三相交流电机星角转换启动器，包括主电源断路器、星接断路器、角接断
路器以及主驱动器，所述主电源断路器上设置主电源断路器手柄，所述星接断路器上设置星接断路器手柄，所述星接断路器和角接断路器之间设置机械互锁器；所述主驱动器设置在所述主电源断路器和星接断路器之间，所述主驱动器内部设置有主驱动器驱动齿轮，所述主驱动器驱动齿轮的左右两端分别驱动连接星接断路器驱动轴和主电源断路器驱动轴；
7.所述主驱动器驱动齿轮的中心设置有一个贯通的轴孔，所述主驱动器驱动齿轮的左右两端的端面分别设置有扇形槽，靠近所述主电源断路器一端的是扇形槽a，靠近所述星接断路器一端的是扇形槽b，所述主电源断路器驱动轴的头部设置有拨块a，尾部与主电源断路器手柄驱动连接，所述星接断路器驱动轴的头部设置有拨块b，尾部与星接断路器手柄驱动连接；所述星接断路器驱动轴和主电源断路器驱动轴分别从所述主驱动器驱动齿轮的左右端面插入所述轴孔，在所述轴孔的中部对接，所述拨块a置于所述扇形槽a内，所述拨块b置于所述扇形槽b内，并且，所述拨块a在所述扇形槽a内自由转动的角度大于所述主电源断路器手柄合闸或掉闸的运动角度，所述拨块b在所述扇形槽b内自由转动的角度大于所述星接断路器手柄合闸或掉闸的运动角度。
8.进一步的，所述扇形槽a和扇形槽b的扇形角对称设置。
9.进一步的，所述拨块a和拨块b结构相同。
10.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的新型三相交流电机星角转换启动器，将主驱动器放置在了主电源断路器和星接断路器之间，主驱动器驱动齿轮同时驱动左右伸出的两个驱动轴，一个是主电源断路器驱动轴，一个是星接断路器驱动轴，并且两个驱动轴均通过拨块与扇形槽配合的方式与所述主驱动器驱动齿轮驱动连接，使得两个驱动轴自由转动的角度大于所述主电源断路器手柄或星接断路器手柄的合闸/掉闸运动角度，实现主电源断路器和星接断路器的同步合闸以及单独的脱扣掉闸；这种非共轴设计的另一个有益之处还在于：由于星接断路器手柄以及其星接断路器驱动轴能够在主电源断路器保持供电合闸状态下回转到掉闸状态，所述机械互锁器的交叉互锁机构的逻辑关系才能真正得以实现。
附图说明
11.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
12.图1为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的外观结构示意图；
13.图2为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的内部结构示意图；
14.图3(a)为本实用新型主驱动器驱动齿轮与两个驱动轴的拆分结构示意图；
15.图3(b)为本实用新型主驱动器驱动齿轮与两个驱动轴的组合结构示意图；
16.图4为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的星接状态示意图；
17.图5为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的角接状态示意图；
18.图6为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的全断电状态示意图；
19.图7为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的底部接线示意图；
20.图8为本实用新型实施例新型三相交流电机星角转换启动器的顶部接线示意图；
21.附图标记：1、主电源断路器；2、星接断路器；3、角接断路器；4、机械互锁器；5、主驱动器；6、主驱动器驱动齿轮；7、角接断路器驱动器；8、主电源断路器手柄；9、星接断路器手柄；10、角接断路器手柄；11、主电源断路器驱动轴；12、星接断路器驱动轴；13、角接断路器驱动轴；14、电机急停装置；15、外部接线护盖。
具体实施方式
22.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.本实用新型的目的是提供一种新型三相交流电机星角转换启动器，将主驱动器置于星接断路器和主电源断路器之间，同时驱动两个轴，一个向右伸出驱动主电源断路器，另一个向左伸出驱动星接断路器，实现双轴控制，克服了单轴控制手柄位置与脱扣状态不对应的问题。
24.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
25.如图1至图2所示，本实用新型提供的一种新型三相交流电机星角转换启动器，包括主电源断路器1、星接断路器2、角接断路器3以及主驱动器5，所述主电源断路器1上设置主电源断路器手柄8，所述星接断路器2上设置星接断路器手柄9，所述角接断路器3上设置有角接断路器手柄10，所述星接断路器2和角接断路器3之间设置机械互锁器4，所述机械互锁器4上设置有电机急停装置14及上述所有断路器掉闸锁住机构；所述角接断路器3的外侧设置角接断路器驱动器7，所述角接断路器3和角接断路器驱动器7之间通过角接断路器驱动轴13串联，所述新型三相交流电机星角转换启动器的底部和顶部还设置有外部接线护盖15，外部接线护盖15上设置有外部接线口，用于接入线路；本实用新型的上述技术特征与专利申请号为201610370819.6的专利申请文件一致，因此不在展开描述；
26.本实用新型的改进在于，所述主驱动器5设置在所述主电源断路器1和星接断路器2之间，所述主驱动器5内部设置有主驱动器驱动齿轮6，所述主驱动器驱动齿轮6的左右两端分别驱动连接星接断路器驱动轴12和主电源断路器驱动轴11；
27.如图3(a)至图3(b)所示，所述主驱动器驱动齿轮6的中心设置有一个贯通的轴孔，所述主驱动器驱动齿轮6的左右两端的端面分别设置有扇形槽，靠近所述主电源断路器1一端的是扇形槽a，靠近所述星接断路器2一端的是扇形槽b，所述主电源断路器驱动轴11的头部设置有拨块a，尾部与主电源断路器手柄8驱动连接，所述星接断路器驱动轴12的头部设置有拨块b，尾部与星接断路器手柄9驱动连接；所述星接断路器驱动轴12和主电源断路器驱动轴11分别从所述主驱动器驱动齿轮6的左右端面插入所述轴孔，在所述轴孔的中部对接，所述拨块a置于所述扇形槽a内，所述拨块b置于所述扇形槽b内，并且，所述拨块a在所述扇形槽a内自由转动的角度大于所述主电源断路器手柄8合闸或掉闸的运动角度，所述拨块b在所述扇形槽b内自由转动的角度大于所述星接断路器手柄9合闸或掉闸的运动角度。其中，所述扇形槽a和扇形槽b的扇形角对称设置，所述拨块a和拨块b结构相同。
28.本实用新型的工作原理是：
29.当所述主驱动器驱动齿轮6执行合闸动作时，所述主驱动器驱动齿轮6向合闸方向旋转，扇形槽a和扇形槽b的扇形角是完全对称的，扇形角内和所述两个驱动轴的拨块a和拨块b接触的扇形边会扭动拨块a和拨块b，将合闸动作的扭力通过驱动轴传递给相应的主电源断路器1和星接断路器2，直至两个断路器合闸到位，然后，按照主驱动器5的控制程序，所述主驱动器驱动齿轮6需要立刻向回旋转，所述向回旋转的角度空间设计(无论电控程序设置还是扇形槽的几何结构设计)必须给主电源断路器手柄8或者星接断路器手柄9留出足够的掉闸回旋空间。上述的主驱动器驱动齿轮6向回旋转到位之后，两个驱动轴：星接断路器驱动轴12和主电源断路器驱动轴11仍然留在了各自断路器的合闸位置(属于行业公知)。
30.由于本实用新型改进了原专利的主电源断路器和星接断路器共轴驱动的结构，当所述主电源断路器1或者星接断路器2没有同时发生脱扣时，仅是发生脱扣的那只断路器手柄回转到掉闸位置，另一只没有脱扣的断路器手柄仍然处于合闸状态。接上阐述，由于角接断路器3的合闸动作，在机械互锁器4作用下，触发了星接断路器2脱扣，星接断路器手柄9以及串在其中的所述星接断路器驱动轴12，在所述的扇形槽b内部的回旋空间，向掉闸方向回转了一个手柄运动角度。这样，在外观上明显地可以看到星接断路器手柄9回转到了掉闸位置，在所述主驱动器驱动齿轮6另一侧扇形槽内的主电源驱动轴11和主电源断路器手柄8仍然保持在合闸位置。这种非共轴设计的另一个有益之处还在于：由于星接断路器手柄9以及其驱动轴12能够在主电源断路器1保持供电合闸状态下回转到掉闸状态，所述机械互锁器4的交叉互锁机构的逻辑关系才能真正得以实现。所述逻辑关系是指机械互锁器4的互锁原则是绝对禁止左右相邻的两只断路器同时处于合闸状态，如果角接断路器3已经合闸，虽然机械互锁器4致使星接断路器2内部脱扣掉闸，但是，按照原专利(zl201610370819.6)设置，其星接断路器手柄9由于其驱动轴和主电源断路器手柄8共用一个驱动轴，星接断路器手柄9只能和主电源断路器手柄8保持一致，处在合闸位置，这不符合上述原则，也是本实用新型改进的出发点。
31.若想让电机运转，机器设备开始工作，必须要先让电机绕组进入图4所示的星接线电压启动状态或者说低压启动状态(行业公知)，本实用新型采取的方式是按下电机启动按钮接通主驱动器5，其内部设置的主驱动器驱动齿轮6开始旋转，通过与之相连的主电源断路器驱动轴11和星接断路器驱动轴12分别带动主电源断路器1和星接断路器2一起合闸，此时，电机三个绕组的端头u1、v1、w1分别和主电源a、b、c三相电相连，三个绕组的尾端被星接断路器2合闸短接在一起。以上描述形成低压星接启动状态，即为图4的“星接状态”。
32.电机经过设定的一段低压星接运转时间，电机转子有了旋转惯性，角接断路器驱动器7自动开始扭动角接断路器驱动轴13旋转，驱动角接断路器3向合闸方向旋转，在所述角接断路器3即将接通之前，机械互锁器4首先要触发星接断路器2掉闸，此功能也是通过机械逻辑交叉互锁方式，保证了星接断路器2、角接断路器3不能够同时合闸。
33.从外观上看到，也是本实用新型需要阐述的重点：所述星接断路器手柄9首先自动的掉了下来，角接断路器手柄10紧随其后被自动的推了上去，而主电源断路器手柄8却保持在了合闸位置。由星角转换器外部接线护盖15上的接线可以看出，电机的三个绕组尾端随着星接断路器2的掉闸而打开，由角接断路器3和主电源断路器1的连接配合，所述三个绕组构成首尾相接的三角形，三个结合点分别连接到主电源的a、b、c三相电上，以相对较高的相
电压分别施加在三个绕组之上，构成图5所示的“角接状态”。
34.图6所示的“全断电状态”是通过机械互锁器4上面的电机急停装置14被按下并被锁销锁住，使得上述所有断路器均处于掉闸断开状态。外观上所述三个断路器的手柄(8、9、10)均处于掉闸位置，以上描述即为图6所示的“全断电状态”。需要说明：在故障排出或者维修结束之后，在正常情况下，需要将电机急停装置14的锁销打开，使得整个星角转换器处于待机状态。
35.图7和图8为内部机构连线示意图，本专利产品包含这些扁铜连接线在出厂前全部组装完毕，并扣好上下的外部接线护盖15，用户只需要按照护盖外面的标识引入电机的六棵引线以及三相电源即可。
36.需要在此说明的是，本实施例描述的自动星角转换也可以通过手动方式实现。其操作顺序为：首先用手推动主电源断路器手柄8合闸，接通三相电a、b、c，再推动星接断路器手柄9合闸，依前所述，电机开始处于临时的低压运转，经过观察，电机转子产生了旋转惯性之后再推动角接断路器手柄10合闸，无论手推的速度有多快，机械互锁器4在机械逻辑上都保证了星接断路器2的掉闸先于角接断路器3接通。
37.本实用新型提供的新型三相交流电机星角转换启动器，将主驱动器放置在了主电源断路器和星接断路器之间，主驱动器驱动齿轮同时驱动左右伸出的两个驱动轴，一个是主电源断路器驱动轴，一个是星接断路器驱动轴，并且两个驱动轴均通过拨块与扇形槽配合的方式与所述主驱动器驱动齿轮驱动连接，使得两个驱动轴自由转动的角度大于所述主电源断路器手柄或星接断路器手柄的合闸/掉闸运动角度，实现主电源断路器和星接断路器的同步合闸以及单独的脱扣掉闸；这种非共轴设计的另一个有益之处还在于：由于星接断路器手柄以及其星接断路器驱动轴能够在主电源断路器保持供电合闸状态下回转到掉闸状态，所述机械互锁器的交叉互锁机构的逻辑关系才能真正得以实现。
38.对于行业公知以及本实用新型申请人之前的相关发明专利和与本实用新型同日申请之专利已经描述的部分，本技术不在此做详尽叙述。
39.本文中应用了具体特例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。