專利名稱：無整流器脈沖直流電機及派生電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電機技術領域。現(xiàn)有整流(換向)器電機，存在整流(換向)器結(jié)構(gòu)和制造工藝復雜，換向困難，可靠性差，單位功率的體積大、重量大、成本高等缺點，現(xiàn)有異步電機和同步電機，存在起動。過載轉(zhuǎn)矩小，無級變矩調(diào)速性能差，起動和調(diào)速時效率低，都是以旋轉(zhuǎn)磁場出發(fā)，不能直接用脈振磁場，直流電磁磁場和永磁磁場等缺點。
本發(fā)明的目的就是解決并克服上述電機的缺點。將脈沖變壓器，脈沖電機和無整流器電動機組合(綜合)為無整流器、無集流(電刷)系統(tǒng)的脈沖直流電機，轉(zhuǎn)子繞組不需與其他電源相連接，具有構(gòu)造簡單，結(jié)構(gòu)緊湊，并可與異步電機，同步電機結(jié)構(gòu)，零部件通用，可交、直流電通用，運行可靠，使用壽命長，使用、維修方便，起動、過載轉(zhuǎn)矩大，無級變矩調(diào)速性能好，功率因數(shù)高，效率高，能直接用脈振磁場，直流電磁磁場和永磁磁場，可變壓、變流，體積小、重量輕、成本低分別約為同功率、同轉(zhuǎn)速的整流器直流電機的1/2和1/3。
一、無整流器脈沖直流電機的主要結(jié)構(gòu)無整流器脈沖直流電機，由隱極式和凸極式兩種，其原理完全相同。主要結(jié)構(gòu)由定子和轉(zhuǎn)子兩大部分，如

圖1、2、3所示。
定子部分由脈沖一次繞組1、直流激磁繞組3，定子鐵心7其上有脈沖磁極4、直流磁極5、端蓋14等不轉(zhuǎn)動的部件。
隱極式定子鐵心，由沿內(nèi)園園周沖有均勻分布齒槽的鐵心沖片疊壓而成。也可選用異步、同步電機的定子鐵心。鐵心槽內(nèi)嵌有用漆包線制成的脈沖一次繞組(脈沖磁極)和直流激磁繞組(直流磁極)，兩繞組(兩磁極)在空間相隔90°電角度。
凸極式定子鐵心為凸極形鐵心沖片疊壓而成。脈沖一次繞組和直流激磁繞組是用漆包線繞制成的集中繞組，套入定子凸極鐵心后須進行絕緣處理。脈沖磁極和直流磁極在空間相隔90°電角度。
轉(zhuǎn)子部分由轉(zhuǎn)子短路繞組2、轉(zhuǎn)子鐵心8、轉(zhuǎn)子軸11、風扇12和軸承15等轉(zhuǎn)動的部件。轉(zhuǎn)子短路繞組也就是脈沖二次繞組，與異步電動機的可通用，有鼠籠式、繞線式、整體轉(zhuǎn)子式、非磁性薄壁空心杯式等多種形式。但一般為鼠籠式。轉(zhuǎn)子鐵心由沿外園園周沖有均勻分布齒槽的鐵心沖片疊壓而成，鐵心槽內(nèi)鑄鋁(或鋁合金)條或銅條的鼠籠式脈沖二次繞組2。
二、無整流器脈沖直流電機的電源裝置無整流器脈沖直流電機的電源是脈沖直流電源，脈沖一次繞組需要接脈沖直流電源E1，直流激磁繞組需要接直流電源E3，因此它只能直接用脈沖直流發(fā)電機等脈沖直流電源，不能直接用交流電源或直流電源。
當用交流電源供電時，電機應匹配上將交流電整流(整流電路)為正弦波脈沖直流電的電源裝置。如圖4所示。單相橋式整流后的正弦脈沖直流電接脈沖一次繞組，濾波器濾波后的直流電接直流激磁繞組。
當用直流電源供電時，電機應匹配上將直流電開關(開關電路)為脈沖直流電的電源裝置，脈沖直流電接脈沖一次繞組，直流電接直流激磁繞組。圖5是一種具有變頻調(diào)速的脈沖直流電源裝置由音叉振蕩器產(chǎn)生的頻率為2400周，幅度為0.7伏的交變信號輸入GTO1控制極，使GTO1不斷導通與關斷，GTO1陽極有同樣頻率的脈沖輸出，經(jīng)二分頻后得到頻率為1200周的脈沖。再經(jīng)二分頻又得到頻率為600周的方波，方波諧波極其豐富，采用選頻電路取出其中的三次諧波，這樣就得到頻率為1800周的信號。
三種頻率的信號(頻率為2400周、1800周、1200周，可由繼電器觸點切換，圖中用撥動開關表示)經(jīng)BG1、BG2組成的射偶雙穩(wěn)整形，BG3、BG4、BG5作功率放大后觸發(fā)GTO2，使GTO2按同樣頻率不斷導通與關斷，從而使脈沖一次繞組N1中流過一定頻率的脈沖直流電流。
電容C1、C2、C3為配諧電容，可改善通過N1的電流波形，使之接近正弦波。
三、無整流器脈沖直流電動機的工作原理1.轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)和起動瞬間的工作原理無整流器脈沖直流電動機轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)和起動瞬間的工作原理，實質(zhì)就是脈沖變壓器工作原理和無整流器電動機工作原理的組合(結(jié)合)。
當定子上的直流激磁繞組N3由直流電流通過而激磁時，定子直流磁路中便有直流磁通。當定子上的脈沖一次繞組N1由脈沖直流電源供電時，脈沖一次繞組N1通過一次脈沖直流電流i1，在脈沖變壓器的作用下，轉(zhuǎn)子上的短路繞組(脈沖二次繞組)N2中感應產(chǎn)生二次脈沖直流電流i2于是磁勢平衡式為i0N1＝i1N1+i2N2載有二次脈沖直流電流i2的轉(zhuǎn)子短路繞組(短路二次繞組)，為在定子直流磁場中的載電流i2導體，根據(jù)電磁力定律，必然受到電磁力F＝Bli2作用，而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩推動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，電磁轉(zhuǎn)矩為M＝Bli2D上式表明電磁轉(zhuǎn)矩M隨直流磁通氣隙磁密B、二次繞組有效邊長度l，二次脈沖直流電流i2及轉(zhuǎn)子直徑D的增大而成正比增大。二次電流i2是短路脈沖直流電流，起動電流i2大，起動轉(zhuǎn)矩也大。它和異步電動機不同，異步電動機起動電流一般為額定電流5～7倍，但起動轉(zhuǎn)矩不按起動電流的倍數(shù)增大。
2.轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)時的工作原理轉(zhuǎn)子起動后運轉(zhuǎn)時的工作原理，實質(zhì)就是脈沖變壓器工作原理，脈沖電機工作原理和無整流器電動機工作原理的組合(綜合)。此時轉(zhuǎn)子上有直流磁場電磁轉(zhuǎn)矩M，和脈振直流磁場電磁轉(zhuǎn)矩M1，脈振磁場電磁轉(zhuǎn)矩M1的原理，與單相異步電動機，脈沖電機脈振磁場轉(zhuǎn)矩的原理類同。
3.轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)方向的改變無整流器脈沖直流電動機可以改變其轉(zhuǎn)向，只要將脈沖一次繞組或直流激磁繞組接至電源的兩端對調(diào)即可。
四、派生電機和通用電機1.無整流器脈沖直流電機，可派生永磁無整流器脈沖直流電機，將其直流激磁繞組激磁，改為永磁體激磁，即電機直流磁場為永磁體激磁的直流磁場，脈沖一次繞組接脈沖直流電源，就是永磁無整流器脈沖直流電機，可提高效率。
2.可直接用單相異步電動機，派生無整流器脈沖直流電動機，只要匹配上脈沖直流電源裝置，將其主繞組接脈沖直流電(轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖一次繞組)，副繞組接直流電(轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷骷ご爬@組)就是無整流器脈沖直流電機。不用脈沖電源裝置，仍是單相異步電動機。由此可見，兩種電機的構(gòu)造(結(jié)構(gòu))是通用的，但工作原理不同，因此，工作電源也就不同。
3.可直接用構(gòu)造與單相異步電動機類同的異步起動的單相同步電動機，派生無整流器脈沖直流電機，只要匹配上脈沖直流電源裝置，將其主繞組接脈沖直流電，副繞組接直流電，就是無整流器脈沖直流電機。不用脈沖電源裝置仍是單相同步電機。即電機構(gòu)造本身是通用的。
4.各種異步電動機，都可派生無整流器脈沖直流電機，只要將其定子繞組，改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相隔90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，就是無整流器脈沖直流電機。即它們除了定子繞組有的不能通用外，其余都是可以通用的。
5.異步起動的同步電動機，也可派生無整流器脈沖直流電機，只要將其定子繞組，改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相差90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，就是無整流器脈沖直流電機。
五、多對極式脈沖直流電機和現(xiàn)有電機一樣，脈沖直流電機也有兩對極式、三對極式等等。
1.兩對極式脈沖直流電機，有兩對脈沖磁極和兩對直流磁極，相當于兩個一對極式脈沖直流電機共用一個定子和轉(zhuǎn)子，各占二分之一180°它不但可用單相脈沖直流電，而且可用兩相脈沖直流電，各相接各相的脈沖一次繞組(脈沖磁極繞組)，直流激磁繞組接統(tǒng)一的直流電。
2.三對極式脈沖直流電機，有三對脈沖磁極和三對直流磁極相當于三個一對極式脈沖直流電機共同一個定子和轉(zhuǎn)子，各占三分之一120°。它不但可用單相脈沖直流電，而且可用三相脈沖直流電，各相接各相的脈沖一次繞組(脈沖磁極繞組)，直流激磁繞組接統(tǒng)一的直流電。
五、實施脈沖直流電機的最好方法1.結(jié)構(gòu)通用匹配電源法選用與脈沖直流電機結(jié)構(gòu)通用的單相異步電機，單相同步電機，匹配上脈沖直流電源裝置，脈沖直流電接主繞組，直流電接副繞組，就是無整流器脈沖直流電機。
2.結(jié)構(gòu)通用裝配法選用與脈沖直流電機結(jié)構(gòu)通用的異步電機同步電機，將其定子繞組改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相隔90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，脈沖直流電接脈沖一次繞組，直流電接直流激磁繞組，就是無整流器脈沖直流電機。
權(quán)利要求
1.一種由脈沖一次繞組(1)、直流激磁繞組(3)、定子鐵心(7)、脈沖磁極(4)、直流磁極(5)的定子，和由轉(zhuǎn)子鐵心(8)，轉(zhuǎn)子軸(11)、轉(zhuǎn)子短路繞組(2)的轉(zhuǎn)子組成的電機，其特征在于a.無整流器，無集流(電刷)系統(tǒng)，是脈沖變壓器和無整流器電動機的組合(綜合)，轉(zhuǎn)子短路繞組(2)也就是脈沖變壓器的二次繞組，在脈沖變壓器的作用下，感應產(chǎn)生二次脈沖直流電流，載有此電流的轉(zhuǎn)子短路繞組，在定子直流磁場及脈振磁場中受電磁力作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩推動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，b.定子上有脈沖一次繞組(脈沖磁極)，和直流激磁繞組(直流磁極)，兩繞組(兩磁極)在空間相隔90°電角度c.脈沖一次繞組接脈沖直流電源，直流激磁繞組接直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于需要用脈沖直流電源，當用交流電源供電時，應匹配上將交流電整流(整流電路)為脈沖直流電的電源裝置，脈沖直流電接脈沖一次繞組，直流電接直流激磁繞組;當用直流電源供電時，應匹配上將直流電開關(開關電路)為脈沖直流電的電源裝置，脈沖直流電接脈沖一次繞組，直流電接直流激磁繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于可派生永磁無整流器脈沖直流電機，將其直流激磁繞組激磁，改為永磁體激磁，脈沖一次繞組接脈沖直流電源，就是永磁無整流器脈沖直流電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于可直接用單相異步電動機派生，匹配上脈沖直流電源裝置，將其主繞組接脈沖直流電，副繞組接直流電，就是無整流器脈沖直流電機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于可直接用異步起動的單相同步電機派生，匹配上脈沖直流電源裝置，將其主繞組接脈沖直流電，副繞組接直流電，就是無整流器脈沖直流電機。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于可用異步電動機派生，將其定子繞組改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相隔90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，就是無整流器脈沖直流電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于可用同步電機派生，將其定子繞組改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相隔90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，就是無整流器脈沖直流電機。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于兩對脈沖磁極(兩對直流磁極)式，相當于兩個一對極式脈沖直流電機共用一個定子和轉(zhuǎn)子，各占1/2。它不但可用單相脈沖直流電，而且可用兩相脈沖直流電，各相接各相的脈沖一次繞組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機，其特征在于三對脈沖磁極(三對直流磁極)式，相當于三個一對極式脈沖直流電機共用一個定子和轉(zhuǎn)子，各占1/3，它不但可用單相脈沖直流電，而且可用三相脈沖直流電，各相接各相的脈沖一次繞組。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述電機的最好實施方法，選用與脈沖直流電機結(jié)構(gòu)通用的異步電機、同步電機，將其定子繞組改為脈沖一次繞組和直流激磁繞組，兩繞組在空間相隔90°電角度，匹配上脈沖直流電源裝置，脈沖直流電接脈沖一次繞組，直流電接直流激磁繞組，就是無整流器脈沖直流電機。
全文摘要
本發(fā)明無整流器脈沖直流電機及派生電機，是將脈沖變壓器和無整流器電動機組合為脈沖直流電機。載有二次脈沖電流i
文檔編號H02K25/00GK1036486SQ88102028
公開日1989年10月18日 申請日期1988年4月6日 優(yōu)先權(quán)日1988年4月6日
發(fā)明者張敬業(yè) 申請人:張敬業(yè)