專利名稱：旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)控制電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)領(lǐng)域，特別是涉及到一種新型的旋轉(zhuǎn)磁場可控的電機(jī)。
電機(jī)是一種重要的機(jī)電能量變換和訊號(hào)變換的電磁裝置，在機(jī)械、冶金、石油、煤炭、化工、紡織、交通運(yùn)輸以及軍工中都有著廣泛的應(yīng)用。電機(jī)的型式很多。但其原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。旋轉(zhuǎn)磁場的產(chǎn)生是電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)質(zhì)所在，其可控性又是電機(jī)能否調(diào)速的實(shí)質(zhì)所在?，F(xiàn)有的常用電機(jī)雖然簡單、可靠，但旋轉(zhuǎn)磁場可控性差，因而調(diào)速性能較差。調(diào)速電機(jī)雖然優(yōu)良的調(diào)速性，但電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制線路復(fù)雜，成本很高，價(jià)格昂貴。
本發(fā)明的目的是使各類電機(jī)都具有優(yōu)良的控制功能和調(diào)速功能，而且電機(jī)結(jié)構(gòu)基本維持原樣，電子線路簡化，從而制成一類結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、功能擴(kuò)展的新型電機(jī)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣完成的電機(jī)的定子繞組上連接有無觸點(diǎn)開關(guān)器件和脈沖順序觸發(fā)器，脈沖順序觸發(fā)器由觸發(fā)轉(zhuǎn)子和觸發(fā)定子組成，觸發(fā)轉(zhuǎn)子為一周向分布的間隔結(jié)構(gòu)，觸發(fā)定子由輸入極、脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成，脈沖輸出極沿觸發(fā)定子架周向分布且處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子外圍，接通電源依次觸發(fā)脈沖輸出極，使和脈沖輸出極相連的無觸點(diǎn)開關(guān)導(dǎo)通，便使和無觸點(diǎn)開關(guān)相連的繞組順序通電，由于繞組在定子上沿圓周分布，從而形成旋轉(zhuǎn)磁場，電機(jī)轉(zhuǎn)子就隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。因此只要調(diào)整輸入電壓的大小，就能使電機(jī)轉(zhuǎn)速得到調(diào)整和控制。脈沖順序觸發(fā)器可以是采用電刷結(jié)構(gòu)、開口變壓器結(jié)構(gòu)、光電元件及磁敏元件等組成，串接在電機(jī)繞組上的無觸點(diǎn)開關(guān)器件可以是晶體管，也可以是晶閘管。
下面結(jié)合附圖作進(jìn)一步的描述。


圖1、2、3、4、5是旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路。
圖6是機(jī)械式徑向外刷內(nèi)環(huán)型脈沖順序觸發(fā)器的示意圖。
圖7是圖6的A-A剖視圖。
圖8是機(jī)械式徑向內(nèi)刷外環(huán)型脈沖順序觸發(fā)器示意圖。
圖9是機(jī)械式軸向脈沖順序觸發(fā)器示意圖。
圖10、11、12是電磁式脈沖順序觸發(fā)器示意圖。
圖13是光電式脈沖順序觸發(fā)器示意圖。
圖14是磁敏式脈沖順序觸發(fā)器示意圖。
其中圖1是采用晶體管BG1、BG2、BG3為無觸點(diǎn)開關(guān)元件的旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路。
圖2是采用雙穩(wěn)觸發(fā)、關(guān)斷電路的旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路，無觸點(diǎn)開關(guān)元件是晶閘管KG1、KG2、KG3。
圖3是采用并聯(lián)諧振換流電路的旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路。
圖4是采用串聯(lián)諧振換流電路的旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路。
圖5是采用串聯(lián)二極管電流型逆變器的旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)主電路。
圖1、2、3、4、5中K1、K2、K3(或K1、K2;K3、K4;K5、K6)為一體的開關(guān)器件，即脈沖順序觸發(fā)器。
圖6中1是觸發(fā)定子架，2是三個(gè)等距離分布的脈沖輸出極，其一端的電刷就是開關(guān)K1、K2、K3的靜觸頭。3是導(dǎo)電滑環(huán)，4是絕緣滑環(huán)，5是輸入極，6是軸套。觸發(fā)轉(zhuǎn)子是由導(dǎo)電滑環(huán)3和絕緣滑環(huán)4組成，觸發(fā)定子是由觸發(fā)定子架1、脈沖輸出極2、輸入極5和軸套6組成。
由于導(dǎo)電滑環(huán)3和絕緣滑環(huán)4處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子的外表面且相互之間有間隔槽，脈沖輸出極2處于觸發(fā)定子架1四周并能在導(dǎo)電滑環(huán)3、絕緣滑環(huán)4的表面滑動(dòng)，當(dāng)脈沖輸出極2的電刷接觸導(dǎo)電滑環(huán)3時(shí)，則脈沖輸出極3有脈沖信號(hào)輸出，當(dāng)脈沖輸出極2的電刷接觸絕緣滑環(huán)4時(shí)，則脈沖輸出極2無脈沖信號(hào)輸出。無觸點(diǎn)開關(guān)器件一般是晶體管或晶閘管，其控制極與脈沖輸出極2相連，所以當(dāng)脈沖輸出極2有脈沖信號(hào)輸出時(shí)，和它相連的無觸點(diǎn)開關(guān)就被觸發(fā)導(dǎo)通，與其相連的那相繞組就通電，所以依次觸發(fā)各相無能點(diǎn)開關(guān)時(shí)，各相繞組就輪流順序通電，電機(jī)就隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。順序通電的頻率越高，則旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速也越高亦即電機(jī)的轉(zhuǎn)速越高。
下面結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步的描述。
作為實(shí)施例，是將圖6、圖7之脈沖順序觸發(fā)器裝于電機(jī)本身軸上的電機(jī)。這種電機(jī)一般是同步電機(jī)或旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速之比是整數(shù)的同步電機(jī)(如步進(jìn)電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī))，也可是異步電機(jī)，但轉(zhuǎn)差率將達(dá)50%以上。圖中1是觸發(fā)定子架，2是三個(gè)脈沖輸出極，均布在觸發(fā)定子架1上，導(dǎo)電滑環(huán)3和絕緣滑環(huán)4處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子的外表面，本實(shí)施例為相互絕緣的環(huán)形齒槽結(jié)構(gòu)(也可以做成相互之間有間隔槽的其他結(jié)構(gòu)形式)，5是輸入極，它始終和導(dǎo)電滑環(huán)3接觸，6是軸套，它套接在電機(jī)的軸上，當(dāng)電機(jī)帶動(dòng)其旋轉(zhuǎn)時(shí)，則導(dǎo)電滑環(huán)3轉(zhuǎn)到哪里，就和那里的脈沖輸出極2接觸，則這一個(gè)脈沖輸出極2就有電脈沖輸出(這時(shí)另外的輸出極2和絕緣滑環(huán)4接觸，無電脈沖輸出)，則和其相連的晶體管或晶閘管便導(dǎo)通，該相繞組就通電。由于脈沖順序觸發(fā)器是用很小的電流觸發(fā)晶體管或晶閘管，所以即使有刷也不會(huì)產(chǎn)生火花問題。
作為另一種實(shí)施例，是脈沖順序觸發(fā)器采用間接驅(qū)動(dòng)，如用較小的原動(dòng)機(jī)拖動(dòng)或經(jīng)本機(jī)變速拖動(dòng)接上電源，脈沖順序觸發(fā)器一轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)定子中就產(chǎn)生了旋轉(zhuǎn)磁場。若原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可調(diào)，則旋轉(zhuǎn)磁場也跟著脈沖順序觸發(fā)器調(diào)速。如將同步電機(jī)，異步電機(jī)，磁阻同步電機(jī)磁滯同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子裝入電機(jī)中，盡管電機(jī)的旋轉(zhuǎn)磁場并不連續(xù)，與原磁場有所區(qū)別，但無實(shí)質(zhì)的區(qū)別，于是就構(gòu)成直流同步調(diào)速電機(jī)，直流異步調(diào)速電機(jī)，直流磁阻同步調(diào)速電機(jī)，直流磁滯同步調(diào)速電機(jī)。如裝入步進(jìn)電機(jī)或開關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，也能得到一種轉(zhuǎn)速可調(diào)的低速同步電機(jī)。
圖10、圖11、圖12是作為電磁式脈沖順序觸發(fā)器的實(shí)施例。圖中7是軸，8是鋁合金圓盤，9是鐵氧體扇形片，10是定子基座，11是信號(hào)線圈，12是激磁線圈，13是磁心，磁心13的特點(diǎn)是中間為圓柱體，并向外伸出三個(gè)互隔120°的磁柱，磁柱末端凸出，在上面安放Wa、Wb、Wc信號(hào)線圈11，中間的圓心柱上安放Wj激磁線圈12。從圖10、11可以很清楚地看出這個(gè)電磁式脈沖順序觸發(fā)器定子實(shí)際上是一個(gè)有共同激磁線圈的三個(gè)開口變壓器。當(dāng)扇形導(dǎo)磁片9轉(zhuǎn)至開口變壓器處，可使開口變壓器鐵心接近閉合，以減少磁阻，使信號(hào)線圈11感應(yīng)較大的電勢(shì)脈沖，然后觸發(fā)與其相連的無觸點(diǎn)開關(guān)。開口變壓器還可以做成徑向式，圖12是它的示意圖。電磁式脈沖順序觸發(fā)器還有鐵磁諧振、接近開關(guān)等幾種型式。
圖13是光電式脈沖順序觸發(fā)器的實(shí)施例。圖中14是光電管，15是遮光罩，開有縫隙，16是光源燈泡。當(dāng)遮光罩15的縫隙旋轉(zhuǎn)到對(duì)著光電管時(shí)，光源燈泡的光線射到光電管14上，就產(chǎn)生“亮電流”輸出，否則只有“暗電流”輸出，轉(zhuǎn)動(dòng)遮光罩，三相繞組就產(chǎn)生順序電流，形成旋轉(zhuǎn)磁場。
圖14是磁敏式脈沖順序觸發(fā)器的實(shí)施例，圖中17是磁敏管，18是磁鐵，19是軸套，轉(zhuǎn)動(dòng)軸套，就產(chǎn)生光電式類似的效果，形成旋轉(zhuǎn)磁場。此外還可以采用霍耳元件、磁敏電阻等磁敏元件，而且也有徑向、軸向之分。
利用本發(fā)明做成的電機(jī)，電力電子線路簡化(例如在串級(jí)調(diào)整速系統(tǒng)中)且具的優(yōu)良的控制性能和調(diào)速性能。電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，因此說本發(fā)明是對(duì)現(xiàn)有電機(jī)的較普遍的改革。
權(quán)利要求
1.旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)控制電機(jī)，由本體轉(zhuǎn)子，定子組成，其特征是電機(jī)的定子繞組上連接有無觸點(diǎn)開關(guān)器件和脈沖順序觸發(fā)器，脈沖順序觸發(fā)器由觸發(fā)轉(zhuǎn)子和觸發(fā)定子組成，觸發(fā)轉(zhuǎn)子為一周向分布的間隔結(jié)構(gòu)，觸發(fā)定子由輸入極、脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成，脈沖輸出極沿觸發(fā)定子架周向分布且處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子外圍；脈沖輸出極和無觸點(diǎn)開關(guān)器件的觸發(fā)極相連；
2.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器中由輸入極、脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成的觸發(fā)定子采用電刷結(jié)構(gòu);上述具有周向分布的間隔結(jié)構(gòu)的觸發(fā)轉(zhuǎn)子由導(dǎo)電滑環(huán)、絕緣滑環(huán)組成;導(dǎo)電滑環(huán)和絕緣滑環(huán)處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子的外表面，其圓周上有間隔結(jié)構(gòu);
3.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器中由輸入極，脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成的觸發(fā)定子由共同激磁的開口變壓器(或其他電磁耦合裝置)組成，利用共同激磁線圈端作為輸入極，信號(hào)線圈中的一端作為脈沖輸出極;上述具有周向分布的間隔結(jié)構(gòu)的觸發(fā)轉(zhuǎn)子是由扇形鐵氧體導(dǎo)磁片和鋁合金盤結(jié)合而成，扇形導(dǎo)磁片在鋁合金園盤上周向均布且成為間隔結(jié)構(gòu);
4.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器中由輸入極、脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成的觸發(fā)定子由光電元件和定子架組成，光電元件在定子架上周向均布，其光電元件的一極作為脈沖輸出極;觸發(fā)轉(zhuǎn)子有軸和開有縫隙的遮光罩組成，縫隙沿遮光罩周向均布，形成間隔結(jié)構(gòu);
5.根據(jù)權(quán)利要求1，所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器中由輸入極，脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成的觸發(fā)定子由磁敏元件和定子架組成，磁敏元件在定子架上周向均布，磁敏元件的一極作為脈沖輸出極;觸發(fā)轉(zhuǎn)子為一鑲有磁塊的間隔結(jié)構(gòu)，磁塊在觸發(fā)轉(zhuǎn)子上周向均布;
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中所述的電機(jī)，其特征是串接在電機(jī)定子繞組上的無觸點(diǎn)開發(fā)器件是晶體管;
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中所述的電機(jī)，其特征是串接在電機(jī)定子繞組上的無觸點(diǎn)形狀器件是晶閘管;
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5中所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上并可隨之轉(zhuǎn)動(dòng);
9.根據(jù)權(quán)利要求1至5中所述的電機(jī)，其特征是脈沖順序觸發(fā)器可間接由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種旋轉(zhuǎn)磁場開關(guān)控制電機(jī)，該電機(jī)的定子繞組上連接有無觸點(diǎn)開關(guān)器件和脈沖順序觸發(fā)器，脈沖順序觸發(fā)器由觸發(fā)轉(zhuǎn)子和觸發(fā)定子組成，觸發(fā)轉(zhuǎn)子為一周向分布的間隔結(jié)構(gòu)，觸發(fā)定子由輸入極、脈沖輸出極和觸發(fā)定子架組成，脈沖輸出極沿觸發(fā)定子架周向分布且處于觸發(fā)轉(zhuǎn)子外圍，采用脈沖順序觸發(fā)器依次順序觸發(fā)串接在電機(jī)定子繞組上的無觸點(diǎn)開關(guān)，從而使各相繞相順序通電，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。只要調(diào)整輸入電壓的大小，就可以使電機(jī)的轉(zhuǎn)速得到調(diào)整和控制。
文檔編號(hào)H02K29/06GK1081543SQ9210765
公開日1994年2月2日 申請(qǐng)日期1992年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月18日
發(fā)明者虞國良 申請(qǐng)人:虞國良