專利名稱：交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于異步電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及一種沒有電刷、滑環(huán)永久磁鐵，轉(zhuǎn)子上也沒有線圈或?qū)w的交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)有的交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，通常是改變繞組調(diào)速，對(duì)于無整流子調(diào)速，變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速需采用不同類型的可控硅、大功率晶體管等和送變器供電裝置來實(shí)現(xiàn)，也就是增加不同附加裝置完成調(diào)速。電工文摘1959.2一篇橫向感應(yīng)磁場(chǎng)電動(dòng)機(jī)，也未涉及其電機(jī)結(jié)構(gòu)及分析方法。
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提出一種交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過微法級(jí)可調(diào)(變)電容C實(shí)現(xiàn)輸出功率、轉(zhuǎn)速、功率因素可調(diào)，易啟動(dòng)，制動(dòng)時(shí)不發(fā)生過流現(xiàn)象，正反向旋轉(zhuǎn)不需改變接線方式。
本發(fā)明的電動(dòng)機(jī)沒有電刷、滑環(huán)、永久磁鐵，轉(zhuǎn)子上也沒有線圈或?qū)w，其結(jié)構(gòu)如

圖1所示，包括定子系統(tǒng)和轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，在沿壓裝好的定子內(nèi)圓周上裝有4個(gè)間隔距離均勻布置的磁極(S)、(N)、(S1)、(N1)，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對(duì)(SN)和(S1N1)，每組磁極對(duì)互為異極性分布在同一軸線上，每一磁極上分圈繞制有線圈可串聯(lián)或并聯(lián)連接，磁極對(duì)之間也可串聯(lián)或并聯(lián)連接見圖2、3、4，經(jīng)連接后一組磁極對(duì)接在交流電源上，成為變參數(shù)阻抗電路，另一組接微法級(jí)可調(diào)(變)電容器C構(gòu)成一閉環(huán)，成為變參數(shù)諧振電路，這兩組互相垂直磁極繞組在電氣上不發(fā)生聯(lián)系。壓裝的扇形轉(zhuǎn)子磁路由非磁性材料使間隔分開該電機(jī)具有不均勻氣隙。由上述結(jié)構(gòu)決定的定子兩相互垂直的兩磁極線圈之間，存在著互感耦合，并與兩倍轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角變化的正弦分量成正比，同軸的磁極對(duì)(SN)或(S1N1)之間也存在互感耦合，并且此互感磁通和被其交鏈的磁極線圈所產(chǎn)生的磁通方向一致，有使被交鏈線圈自感增加的特點(diǎn)。轉(zhuǎn)子磁路的間隔大小，依相鄰磁板之間的距離Kt(1-α)τ來選擇。式中，Kt是系數(shù)≥1，α是極弧系數(shù)，τ是極距。在一周的旋轉(zhuǎn)過程中，轉(zhuǎn)子每一片扇形磁路將有4次以最小的磁阻聯(lián)系縱、橫軸磁極，使橫軸磁極獲得縱軸磁能，或者將橫軸感應(yīng)傳輸?shù)娇v軸磁極。對(duì)于任意一異軸磁極對(duì)則在一周的旋轉(zhuǎn)過程中，只有一次變壓器式的耦合/一片扇形磁路，而對(duì)任一橫軸極、縱軸極的兩個(gè)磁板將交替地半波整流似地通過轉(zhuǎn)子的兩個(gè)扇形磁路，傳遞磁能。當(dāng)縱軸磁極極性不變時(shí)，橫軸磁極極性將改變兩次，或者轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)一周，極性交化兩個(gè)周期。此情況，同樣適于橫軸兩個(gè)磁極對(duì)縱軸一個(gè)磁極進(jìn)行變壓器式耦合的時(shí)候。這就相當(dāng)于轉(zhuǎn)子成硬性機(jī)械連接的兩座異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)變壓器式耦合，或者相當(dāng)予兩相4極電機(jī)的共軸。意味著轉(zhuǎn)子的角速比供電電流的角速低 (二極電機(jī))，或者比同一極數(shù)(二極)的異步電機(jī)的同步速度低 在50Hz的電源系統(tǒng)。電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為760轉(zhuǎn)/分。電機(jī)的橫軸磁極，借助于轉(zhuǎn)子扇形磁路構(gòu)成的變壓器式耦合，從縱軸磁極的勵(lì)磁獲得磁能，表明該電機(jī)具有橫軸串?dāng)?shù)的特點(diǎn)，提供橫向磁場(chǎng)，有利于調(diào)速。另外，通過可調(diào)(變)電容C的改變，改變了電路的諧振頻率及構(gòu)成頻率因素的轉(zhuǎn)差率S。這種電機(jī)由于轉(zhuǎn)速nσ服從于nσ＝750(1-S)轉(zhuǎn)/分50赫?qǐng)龊?，所以轉(zhuǎn)差率的改變，改變丁轉(zhuǎn)速。當(dāng)電容C可變時(shí)，可以獲得平滑調(diào)速。理論上，50赫系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化范圍為0～1500轉(zhuǎn)/分。在一定的接線方武。一定電感參數(shù)的前提下，電容的需要量是與諧攝頻率的平方成反比的。即使在最優(yōu)的條件下。需要的電容量與
成比例，顯然，在高速運(yùn)行范圍是不經(jīng)濟(jì)的，特別是接近于通常異步電機(jī)(4級(jí))運(yùn)行速度。這種電機(jī)在由靜止位置啟動(dòng)后，按調(diào)定的電容C達(dá)到相應(yīng)的穩(wěn)定速度。啟動(dòng)過程一般歷時(shí)2～3秒，由于本電機(jī)具有啟動(dòng)力，可以無需借助輔助啟動(dòng)設(shè)施。這就表明本電機(jī)宜在幾十轉(zhuǎn)至1300轉(zhuǎn)/分左右任意速度使用。
這種電機(jī)期同步電機(jī)相似的性能，表現(xiàn)在1)V形電氣參數(shù)變化曲線，2)諧振電容C一定時(shí)。輸出功率增大，轉(zhuǎn)速降低，調(diào)整電容量，可以調(diào)整輸出功率或轉(zhuǎn)速。3)功率因素可調(diào)(最高可達(dá)0.97)。4)變參數(shù)諧振電路可以發(fā)生有功或無功功率。導(dǎo)致輸出伏安＞輸入伏安，或者消耗有功或無功功率。5)利用電軸方式多合電機(jī)可進(jìn)行同步運(yùn)行，變頻運(yùn)行等遙控性能。但要獲得良好的電機(jī)性能在于1.消除或最大限度地壓制高次諧波電感分量。必須滿足；(a)R0+R90＝2R45R——磁阻0、45、90——轉(zhuǎn)于軸線與勵(lì)磁軸間的夾角。
(b)Lα(t)＝A(1-n1CoS2Q)縱軸磁極Lβ(t)＝B(1-n1CoS2Q)橫軸磁極即每個(gè)自感系數(shù)由—個(gè)常數(shù)分量和一個(gè)以兩倍旋轉(zhuǎn)頻率變化的余弦變數(shù)分量所組成Q=14(1-s)ωct,]]>ωc——供電角頻率。
2.在變參數(shù)諧振電路中，選擇“供電頻率(一)兩倍旋轉(zhuǎn)頻率”即ωc-2·14(1-s)ωc]]>的外施電壓源為主導(dǎo)顯露，在這種情況下，可以略去其余諧波電壓分量。
3.縱、橫軸磁極線圈按下同方向繞制。
只有在上述前提下，電機(jī)的空間縱軸具有ωc角頻的磁場(chǎng)，橫軸具有
角頻的磁場(chǎng)在兩磁場(chǎng)共同作用下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速滿足表達(dá)式nσ=14(1-s)nc]]>nc——同步轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明適用于在交流狀態(tài)下需要任意改變電機(jī)速度、軸輸出以及調(diào)整運(yùn)行功率因素場(chǎng)合．屬中小型范疇，也可供微型異于工業(yè)電源頻率場(chǎng)合，在工業(yè)電源系統(tǒng)，可用于單相，多相(見附圖5)，電壓波動(dòng)、頻串變動(dòng)較大的場(chǎng)所。
附圖1是交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1中，1-1，1-2，1-3、1-4，分別為定子圓周上的4個(gè)磁極(S1)(N1)、(S)、(N)，縱軸—對(duì)磁極S1、N1可以串/并連接，接入電源系統(tǒng)φ，構(gòu)成電機(jī)的交參數(shù)阻抗電路；橫軸的—對(duì)磁極(S)，(N)，經(jīng)可調(diào)(變)電容器c閉路，構(gòu)成變參數(shù)諧振電路。1-5、1-6是由扇形片壓裝成的轉(zhuǎn)子，1-7、1-8是非磁性材料將扇形片分隔開。
附圖2、3、4 ，是磁極對(duì)的不同接線方式，在附圖2中，該接線方式具有同步、自整角性能，圖3、4中，該拱線方式具有變頻性能。
附圖5是用于多相電源，在圖5中，磁極采用分圈線圈繞制。
權(quán)利要求
1. 一種沒有電刷、滑環(huán)、永久磁鐵，轉(zhuǎn)子上沒有線圈或?qū)w的交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，其特征是在壓裝好的定子內(nèi)圓周上裝有4個(gè)磁極，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對(duì)，每一磁極繞有線圈，壓裝的扇形轉(zhuǎn)子磁路由非磁性材料隔開。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征是兩組磁極對(duì)，一組磁極對(duì)為變參數(shù)阻抗電路接入交流電源，另一組磁極對(duì)為變參數(shù)諧振電路接微法級(jí)可調(diào)(變)電容器構(gòu)成閉環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征是每一磁極的線圈采用分圈繞制，可串聯(lián)或并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其特征是兩組磁極對(duì)之間在電氣上不發(fā)生聯(lián)系，每對(duì)磁極線圈可串聯(lián)或并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征是壓裝的兩片扇形轉(zhuǎn)子磁路間隔大小，依相鄰磁極之間距離Kt(1-α)τ來選定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征是定子內(nèi)圓周上裝有4個(gè)磁極，它們之間的同隔距離均勻布置。
全文摘要
一種沒有電刷、滑環(huán)、永久磁鐵，轉(zhuǎn)子上沒有線圈或?qū)w的交流無級(jí)變速電動(dòng)機(jī)，屬于異步電機(jī)領(lǐng)域。為了具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輸出功率、轉(zhuǎn)速、功率因素可調(diào)，其特征是，在沿壓裝好的定子的內(nèi)圓周上裝上4個(gè)磁鐵，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對(duì)，一組接入交流電源上。成為變參數(shù)阻抗電路，另一組接微法級(jí)可調(diào)(變)電容器，成為變參數(shù)諧振電路。壓裝的扇形轉(zhuǎn)子磁路由非磁性材料隔開。
文檔編號(hào)H02K17/02GK1030503SQ87104788
公開日1989年1月18日 申請(qǐng)日期1987年7月9日 優(yōu)先權(quán)日1987年7月9日
發(fā)明者陳夢(mèng)麟 申請(qǐng)人:貴州省經(jīng)委經(jīng)濟(jì)技術(shù)市場(chǎng)發(fā)展中心