專利名稱:諧振式交流調(diào)速電動機的制作方法
技術領域:
本發(fā)明屬于感應交流電機領域。
目前的感應式交流電機與直流電機相比結構簡單、易于維護、運行時不產(chǎn)生電火花,有著明顯的優(yōu)點。但其在轉速調(diào)節(jié)方面卻很難令人滿意。在目前普遍使用的交流調(diào)速系統(tǒng)中,有兩類調(diào)速性能尚可電磁調(diào)速電機和變頻調(diào)速系統(tǒng)。然而,它們各自有著顯著的缺點。
電磁調(diào)速電機的效率低,尤其在低速運轉時更是如此。大量的有用之功白白轉化為熱量消耗掉,同時還惡化了電機運行環(huán)境。
變頻調(diào)速系統(tǒng)要對電源進行頻率和電壓的變換,一般需要用半導體技術,不但價格昂貴,而且受半導體器件性能所限,難于應用于大功率場合。
本發(fā)明的目的,是推出一種可以調(diào)節(jié)轉速的感應式交流電動機。其不需要進行電源變換,就具有良好的調(diào)速性能,同時還保留感應式電機的優(yōu)點。
本發(fā)明附有多幅附圖加以說明,其中
圖1是本發(fā)明中轉子的轉差率S-轉矩M特性曲線圖。
圖2是實施例一的結構圖。
圖3是實施例一中轉子回路的電氣原理圖。
圖4是實施例二的結構圖。
圖5是實施例二中調(diào)速環(huán)控制繞組的繞線方式示意圖。
圖6是實施例三的結構圖。
圖7是實施例四的結構圖。
圖8是實施例四中轉子回路的電氣原理圖。
本發(fā)明的一般結構敘述如下一個與普通交流異步電動機的構造和作用均相同的定子,其在交流電的作用下可以產(chǎn)生旋轉磁場。有一個與定子同軸的繞線式轉子穿入定子中,該轉子不但與定子之間產(chǎn)生電磁耦合,而且與固定于定子附近的軟磁材料物體(稱為調(diào)速環(huán))之間產(chǎn)生電磁耦合,從而增大了轉子的漏電感量。轉子上固定有電容器,隨之一同轉動。轉子繞組與該電容器閉合聯(lián)接形成LC諧振回路。移動調(diào)速環(huán)來改變其與轉子之間的相對位置;或者在調(diào)速環(huán)中嵌入控制繞組,改變通入其中的直流電流,從而改變其磁阻;或者兼而用之;就可以使轉子漏電感量得到改變,達到調(diào)節(jié)轉速的目的。
LC諧振回路的存在,使得轉子轉矩對于轉速也具有類似諧振的特性當受到轉子轉速的影響,轉子繞組中的感生電動勢的頻率與LC諧振回路的諧振頻率一致時,轉子轉矩顯著增大;反之,則大幅度減小,甚至接近于零(其轉差率S-轉矩M特性參見圖1)。這種性質(zhì),就是本發(fā)明能夠實現(xiàn)無級調(diào)速的基礎。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明可以實現(xiàn)無級調(diào)速。
本發(fā)明中沒有電刷、換向器等難于維護、易出故障的環(huán)節(jié),保留了感應式電機的優(yōu)點。
本發(fā)明中沒有加入任何電阻之類的有功元件,也不采用如電磁調(diào)速電機那樣的電渦流的工作方式,從而實現(xiàn)了高效率。
本發(fā)明不對電源進行變換,從而降低了成本,也易于在大功率場合應用。
本發(fā)明可以采用下面多種方式實施實施例一(參見圖2)在圓筒狀的外殼1的內(nèi)壁,固定有定子2和導向機構3。定子2的結構和作用與普通的感應式交流電動機的定子相同,能在交流電的作用下產(chǎn)生旋轉磁場。導向機構3約束著一個由硅鋼片迭成的圓環(huán)狀的調(diào)速環(huán)4,使之只能軸向移動。定子2與調(diào)速環(huán)4同軸且內(nèi)徑相等,共與一個以一定間隙穿入其中的轉子發(fā)生電磁耦合。
該轉子采用如下結構在主軸5上,并與之同軸,固定有一個其中嵌有轉子繞組的圓柱體轉子鐵芯6和一個圓盤狀的電容器固定盤7,二者保持一段距離。電容器8(共3個)對稱固定在電容器固定盤7上,且與轉子繞組聯(lián)接成閉合回路(其電氣原理見圖3),轉子鐵芯6的長度大于定子2的長度,其長出的部分和調(diào)速環(huán)4發(fā)生電磁耦合。
圓盤狀的上端蓋9與下端蓋10分別固定在外殼1的兩端,并與定子2同軸。位于其中心位置的軸承與主軸5相聯(lián),對轉子起到支持作用。
在下端蓋10上,位于與調(diào)速環(huán)4的環(huán)體相對應的位置,對稱分布2個通孔,羅桿11(共2個)分別穿入其中,再分別與調(diào)速環(huán)4實行羅紋聯(lián)接,同時能在其中轉動。小齒輪12(共2個)分別固定在2個羅桿11上,并緊靠下端蓋10的外表面,既可帶動羅桿11轉動,又能阻止其軸向竄動。在下端蓋10的外表面,還裝有一個與主軸同軸,并可轉動的大齒輪13,分別與2個小齒輪12相嚙合。該大齒輪13可以由人力或外部裝置驅動使之轉動,并通過羅桿11改變調(diào)速環(huán)4的軸向位置,達到調(diào)節(jié)轉速的目的。
實施例二(參見圖4)將實施例一中的導向機構及使調(diào)速環(huán)軸向移動的傳動機構全部取消,并將調(diào)速環(huán)改動如下在環(huán)體上,以其圓周方向為法向,繞有若干嵌入槽內(nèi)的線圈,均勻分布于整個圓周。將這些線圈以相同的繞線方向串聯(lián),形成控制繞組14(其繞線方式參見圖5)。在該控制繞組中通以直流電流,即可產(chǎn)生沿調(diào)速環(huán)圓周方向的磁場。
將改動過的調(diào)速環(huán)21直接固定于外殼1的內(nèi)壁,使之不能移動。
通過改變通入控制繞組14中的直流電流來調(diào)節(jié)轉速。
實施例三(參見圖6)將實施例一中的導向機構和調(diào)速環(huán)增加一套,裝在定子2上方。同時加長轉子鐵芯6,使之也與新增加的調(diào)速環(huán)22發(fā)生電磁耦合。
同時增加一套小齒輪12、大齒輪13、以及與羅桿11基本相同,而羅紋方向相反的羅桿15,按照與在下端蓋10上相同的裝配關系,安裝在上端蓋9上。
上端蓋9上的一個小齒輪12和下端蓋10上的一個小齒輪12分別與固定在齒輪軸16上的2個小齒輪嚙合,使2個羅桿11及2個羅桿15只能同時以相同的方向轉動,從而帶動調(diào)速環(huán)4和調(diào)速環(huán)22沿軸向以相反的方向移動位置。
通過轉動齒輪軸16即可調(diào)節(jié)轉速。
實施例四(參見圖7)將實施例二中的轉子鐵芯分為2部分主鐵芯17及副鐵芯18;轉子繞組也分成2部分主繞組19和副繞組20,分別繞在主鐵芯17及副鐵芯18上。主鐵芯17只和定子發(fā)生電磁耦合作用,副鐵芯18只和調(diào)速環(huán)21發(fā)生電磁耦合作用。將電容器固定盤上的電容器增加為6個,與主、副繞組共同聯(lián)接成串、并聯(lián)LC諧振回路(其電氣原理參見圖8)。
其余部分與實施例二皆相同。
權利要求
1.一種可以調(diào)速的感應式交流電動機,其有一個定子和一個繞線式轉子。該電機特征是a.轉子上固定有電容器,電容器與轉子繞組聯(lián)接成閉合回路;b.轉子鐵芯除了與定子發(fā)生電磁耦合作用外,還與一個或多個不隨轉子一同轉動的軟磁材料物體發(fā)生電磁耦合,增大轉子漏電感量。為了后面敘述方便,稱該物體為調(diào)速環(huán)。c.通過調(diào)速環(huán)來控制轉子漏電感量,從而調(diào)節(jié)電機轉速。
2.如權利要求1所述的電動機,其轉子鐵芯長度大于定子長度;調(diào)速環(huán)為圓環(huán)狀,與定子一同套在轉子鐵芯上。
3.如權利要求2所述的電動機,其調(diào)速環(huán)為1個且能軸向位移,并以此來控制轉子漏電感量。
4.如權利要求2所述的電動機,其調(diào)速環(huán)為2個,分別位于定子的兩端;轉子鐵芯的中間部份與定子發(fā)生電磁耦合,靠近兩端的2部份分別與2個調(diào)速環(huán)發(fā)生電磁耦合;2個調(diào)速環(huán)只能同時以相反的方向沿著轉子軸線移動位置。
5.如權利要求2所述的電動機,在調(diào)速環(huán)上繞有控制繞組,并通有直流電流來控制調(diào)速環(huán)磁阻;以改變該直流電流來控制轉子漏電感量。
6.如權利要求1所述的電動機,其轉子鐵芯分為各有獨立繞組的兩部分,其中一部分只與定子發(fā)生電磁耦合,另一部分只與調(diào)速環(huán)發(fā)生電磁耦合,且后者的繞組有抽頭;兩部分的繞組共同與電容器聯(lián)接成串、并聯(lián)LC諧振回路。
全文摘要
本發(fā)明諧振式交流調(diào)速電動機。本發(fā)明是一種既保持感應式電機的優(yōu)點,又有良好的調(diào)速性能的交流調(diào)速電動機。本發(fā)明在繞線式轉子繞組中接入電容器而形成轉子的LC諧振回路,并使轉子同調(diào)速環(huán)之間發(fā)生電磁耦合,通過調(diào)速環(huán)來控制轉子的漏電感量,從而達到調(diào)速的目的。
文檔編號H02K17/30GK1083633SQ9210979
公開日1994年3月9日 申請日期1992年8月29日 優(yōu)先權日1992年8月29日
發(fā)明者王駿 申請人:王駿