專利名稱：一種單極定子交直流通用電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)工程目前廣泛使用的各種小型和微型交流電機(jī)，效率都低，且不能象直流電機(jī)那樣可以隨意控制或調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，有些交流電機(jī)雖然也能分檔調(diào)速或通過可控硅控制導(dǎo)通角調(diào)速。但其工作效率低方法復(fù)雜。附加設(shè)備多，因此一般交流電機(jī)只有一種轉(zhuǎn)速，不能根據(jù)需要改變速度和電磁轉(zhuǎn)矩。直流電機(jī)比交流電機(jī)效率高，而且容易制造出各種轉(zhuǎn)速的電機(jī)來，可是現(xiàn)在通用的直流電機(jī)，需要換向器和電刷裝置才能工作，而這種裝置一直是直流電機(jī)的薄弱環(huán)節(jié)，容易引起電機(jī)的機(jī)械和電器故障。
微型無刷直流電動機(jī)雖然淘汰了換向器和電刷，可以象交流電動機(jī)那樣旋轉(zhuǎn)，可是電動機(jī)的起動和勻速旋轉(zhuǎn)需要較復(fù)雜的電子線路和多個大功率三極管等多種元件才能工作。因此這種電機(jī)既昂貴又復(fù)雜，可靠性也差，只能適用于特殊場合。
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)和制造工藝簡單，成本低廉的電機(jī)。這種電機(jī)克服了上述三種電機(jī)的不足，使其具有交流和直流兩種電機(jī)的優(yōu)點。是一種多用途、高效率、適應(yīng)多種電源、并可進(jìn)行無級調(diào)速的交直流通用電機(jī)。
本發(fā)明的具體解決方案包括單極定子交直流通用電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造方法。
單極定子交直流通用電機(jī)的結(jié)構(gòu)是由設(shè)有VMoS場效應(yīng)管(29)的安裝板(28)與多孔接線轉(zhuǎn)換裝置(26)和(24)的電機(jī)殼體(23)、無槽定子磁軛(19)、環(huán)形單極定子繞組組件(18)、環(huán)形永磁轉(zhuǎn)子(17)以及普通的轉(zhuǎn)子軸(22)、軸承(21)端蓋(20)和護(hù)罩(27)組成。環(huán)形單極定子繞組組件(18)內(nèi)含有繞裝在環(huán)形絕緣骨架外周的二至四個雙線同極性反繞或單線繞成同極性的并聯(lián)磁場線圈(13)、(14)，每個磁場線圈繞制成一個以上的串聯(lián)同極性磁極;檢測永磁轉(zhuǎn)子極性和位置并控制圖4中的VMoS場效應(yīng)管(29a)的霍爾集成電路(11)，每個磁場線圈的一端都同裝在殼體上的VMoS場效應(yīng)管漏極相接。另一端與多孔接線轉(zhuǎn)換裝置上的一個接頭相聯(lián)，再通過專用插蓋(24)使每個磁場線圈與電源接通，由霍爾集成電路所輸出的信號直接對VMoS場效應(yīng)管進(jìn)行控制，使其能周期、交替地向定子繞組中的磁場線圈輸送建立旋轉(zhuǎn)磁場所需的電流。
單極定子交直流通用電機(jī)的制造方法包括1)無槽定子磁軛(19)是由軟磁鐵氧體制成

圖1所示的整體環(huán)形零件;2)環(huán)形單極定子繞組組件(18)，是在一個環(huán)形的絕緣骨架或心軸外周繞制成，圖2所示，用雙線反繞或反接的三對六個同極性磁場線圈(13)。在每個磁場線圈的一端串聯(lián)一個晶閘管(12)，在環(huán)形線圈骨架外周的一端有三個互成120°電角度放置的霍爾集成電路(11)，每個霍爾集成電路的輸出端都與其中一對晶閘管(12)的控制極聯(lián)接;3)環(huán)形永磁轉(zhuǎn)子(17)是用永磁鐵氧體制成一對或多對磁極的圓環(huán)形轉(zhuǎn)子或由三個瓦片形永磁零件組裝成兩個磁極弧長為2∶1至1∶1之間的不對稱的磁極轉(zhuǎn)子。
單極定子交直流通用電機(jī)通過接線轉(zhuǎn)換裝置上的專用插蓋(24)對磁場線圈進(jìn)行四種以上的組合接線，再通過機(jī)內(nèi)與機(jī)外控制信號的轉(zhuǎn)換，可以使同一電機(jī)成為十二種以上不同用途的電機(jī)1)轉(zhuǎn)速可調(diào)的三相交流電動機(jī);2)直流電動機(jī);3)直流伺服電動機(jī);4)直流變交流的逆變機(jī);5)轉(zhuǎn)速可調(diào)的單相交流電動機(jī);6)單相交流伺服電動機(jī);7)交直流數(shù)控伺服電動機(jī);8)單相交流無觸點程序控制電機(jī);9)直流發(fā)電機(jī);10)三相交流發(fā)電機(jī);11)同時發(fā)出直流和交流兩種電流的混合發(fā)電機(jī);12)轉(zhuǎn)速不受頻率與極對數(shù)限制的高速交流電動機(jī)。
單極定子交直流通用電機(jī)的環(huán)形永磁轉(zhuǎn)子(17)亦可用稀土釹鐵硼制成;無槽定子磁軛(19)亦可用硅鋼片帶材卷繞制成外定子式磁軛和內(nèi)定子式磁軛，還可用高電阻軟磁材料鐵鋁16以及各種粉沫冶金軟磁材料制成低速電機(jī)用定子磁軛。
單極定子交直流通用電機(jī)使用的VMoS場效應(yīng)管(29)亦可用晶閘管;霍爾集成電路(11)亦可用磁敏元件。
單極ㄗ詠恢繃魍ㄓ玫緇淖雍投ㄗ郵俏薏鄣?，市M渲圃 技術(shù)大為簡化，同時減少了制造轉(zhuǎn)子和定子的各種模具，能使新電機(jī)的設(shè)計、試制周期縮短，降低成本。由于去掉了電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子的齒槽、機(jī)械換向器和電刷裝置等，使電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造技術(shù)進(jìn)一步理想化，由于使用磁性很強(qiáng)的高矯頑力永磁轉(zhuǎn)子對電機(jī)磁路進(jìn)行統(tǒng)一激磁，電機(jī)的性能指標(biāo)顯著提高，這種電機(jī)的效率高達(dá)百分之九十以上，可以是一般單相交流電機(jī)的兩倍。由于這種電機(jī)可根據(jù)需要進(jìn)行無級調(diào)速，所以用這種電機(jī)拖動通風(fēng)機(jī)和水泵，則是最理想的節(jié)能電動機(jī)，比使用附加電子調(diào)速器的異步電動機(jī)效果更好，設(shè)備投資也少。無槽的定子和轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，也使電機(jī)氣隙磁場波形更好，進(jìn)一步減少了諧波損耗。這種電機(jī)無論在設(shè)計、制造、使用和維修方面都比現(xiàn)有電機(jī)簡單、容易、費用也低。
圖1是單極定子交直流通用電機(jī)的結(jié)構(gòu)圖。圖中(29)VMoS場效應(yīng)管，(22)電機(jī)軸，(21)軸承，(20)端蓋，(27)護(hù)罩，(23)電機(jī)殼體，(19)無槽定子磁軛，(18)環(huán)形單極定子繞組組件，(17)環(huán)形永磁轉(zhuǎn)子，(26)多孔接線轉(zhuǎn)換裝置，(24)專用插蓋，(28)安裝板，(30)散熱片。
圖2是單極定子交直流通用電機(jī)電原理圖。圖中(1-10)導(dǎo)線聯(lián)接點，(11)霍爾集成電路，(12)晶閘管，(13)磁場線圈。
圖3是單極定子交直流通用電機(jī)的四種電原理接線圖;a、是直流電機(jī);b、三相交流電動機(jī);C、單相交流電機(jī);D、逆變機(jī)。
圖4是用三個VMoS場效應(yīng)管，分別串聯(lián)在三個單磁場線圈上的單極定子繞組接線圖。
圖5是一種2∶1至1∶1之間的不對稱磁極轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。(15)是不對稱磁極;(16a)、(16b)是永磁轉(zhuǎn)子磁極不對稱的變化范圍。
結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行描述。
按圖1～4所示單極定子交直流通用電機(jī)，其機(jī)殼(23)由鑄鐵或鑄鋁等材料制成，上有多個散熱片(30)和兩個安裝板(28)、(25)。定子磁軛(19)用硅鋼片帶材卷繞成無槽環(huán)形零件;定子繞組組件(18)由三個高強(qiáng)度漆包線繞制成110°～120°的同心磁場線圈同霍爾集成電路一起通過用塑料制成的心軸，將三個磁場線圈按120°等分膠接在定子磁軛(19)的內(nèi)孔中，或者將三個磁場線圈繞裝在環(huán)形塑料骨架上后，再將骨架膠接在定子磁軛(19)的內(nèi)孔中三只霍爾集成電路裝在三個磁場線圈的交界處，與三個磁場線圈的軸線大約差60°電角度，每個霍爾集成電路都控制著沿轉(zhuǎn)向超前大約60°左右電角度的一個磁場線圈上串聯(lián)的VMoS場效應(yīng)管的柵極;定子繞組組件(18)中的三個磁場線圈的始端與末端以及霍爾集成電路的公共電源線和三個信號輸出線全部與多孔接線轉(zhuǎn)換裝置(26)的接線端焊接，通過插孔將三個磁場線圈的始端并聯(lián)后接到直流電源正極，末端分別接在三個VMoS場效應(yīng)管的漏極上。并將三個源極并聯(lián)后接地，三個霍爾集成電路的輸出端分別接到所對應(yīng)的VMoS場效應(yīng)管的柵極上。這種定子在永磁轉(zhuǎn)子N-S磁極的感應(yīng)下，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子同步并超前的旋轉(zhuǎn)磁場，不停地牽引著永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，加速，一直到所需的工作轉(zhuǎn)速。
實施例二按圖3所示，單極定子交直流通用電機(jī)，可以接到三相交流電源(圖3b)、單相交流電源(圖3C)和直流電源(圖3a)上通用，接法是通過專用插蓋(24)來完成。若作為逆變機(jī)使用時，如圖3D將磁場線圈(1)、(3)、(5)并聯(lián)后接直流電源正極，10接電源負(fù)極即成為直流電動機(jī)，同時(2)(4)(6)輸出三相正弦交流。
堪誤表文件名稱頁行誤正說明書26…二至四個雙線…三至六個(組)雙線
權(quán)利要求
1.一種單極ㄗ詠恢繃魍ㄓ玫緇?，其特征灾冎]捎糜來盤跆寤螄⊥令咸鷸頻撓來拋 17)，用三至六個(組)，由微信號控制大電流的晶體管，如VMOS場效應(yīng)管，直接與三至六個相同極性的磁場線圈(14)串聯(lián)組合，構(gòu)成環(huán)形單極定子繞組組件(18)，用軟磁鐵氧體或硅鋼帶卷繞制成無槽定子磁軛(19)，帶有多孔接線轉(zhuǎn)換裝置的殼體(23)，環(huán)形單極定子繞組組件(18)內(nèi)含有繞裝在環(huán)形絕緣骨架外周的雙線同極性反繞磁場線圈(13)，并在每個線圈上都串聯(lián)有晶閘管(12)；在每個串聯(lián)有VMOS場效應(yīng)管(14)的單線圈或串聯(lián)有晶閘管(12)的雙線圈又都可繞制成一個以上的串聯(lián)的同極性磁極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，單極定子交直流通用電機(jī)，其特征在于，無槽定子磁軛(19)可用高電阻軟磁材料如鐵鋁16制成的殼體(23)代替;永磁轉(zhuǎn)子(17)、亦可將N·S兩個磁極充成2∶1的不對稱磁極轉(zhuǎn)子;繞組組件(18)中的磁場線圈(14)亦可將部份繞組裝設(shè)在電角度180°的位置上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述，單極定子交直流通用電機(jī)，其特征在于每個磁場線圈的一端都同VMOS場效應(yīng)管的漏極相接，另一端與多孔接線轉(zhuǎn)換裝置上的一個接頭相聯(lián)，再通過專用插蓋(24)使磁場線圈與電源接通;檢測永磁轉(zhuǎn)子極性和位置，并控制VMOS場效應(yīng)管(29a)，或控制晶閘管(12)的霍爾集成電路(11)，感受轉(zhuǎn)子極性輸出的信號直接用來對VMOS場效應(yīng)管進(jìn)行控制，使其能周期、交替地向定子繞組中的每個磁場線圈輸送建立旋轉(zhuǎn)磁場所需的電流;通過多孔接線轉(zhuǎn)換裝置上的專用插蓋(24)對磁場線圈按圖3、(a)、(b)、(C)、(D)進(jìn)行四種以上的組合接線。
全文摘要
一種單極定子交直流通用電機(jī)，它由設(shè)有VMOS場效應(yīng)管安裝座和接線轉(zhuǎn)換裝置的殼體(23)、環(huán)形無槽磁軛(19)、環(huán)形定子繞組組件(18)和環(huán)形永磁轉(zhuǎn)子(17)組成。這種電機(jī)是直接使用三相、單相交流和直流電源產(chǎn)生多種不同功能的通用電機(jī)，既能恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。也能無級調(diào)速，還可作為伺服電動機(jī)和逆變機(jī)使用；當(dāng)轉(zhuǎn)子被反向拖動時，還是直流或三相交流發(fā)電機(jī)。
文檔編號H02K29/08GK1034643SQ8810040
公開日1989年8月9日 申請日期1988年1月28日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月28日
發(fā)明者江允良 申請人:江允良