專利名稱：諧振式交流調(diào)速電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于感應(yīng)交流電機(jī)領(lǐng)域。
目前的感應(yīng)式交流電機(jī)與直流電機(jī)相比結(jié)構(gòu)簡單、易于維護(hù)、運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生電火花，有著明顯的優(yōu)點(diǎn)。但其在轉(zhuǎn)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(jī)和變頻調(diào)速系統(tǒng)。然而，它們各自有著顯著的缺點(diǎn)。
電磁調(diào)速電機(jī)的效率低，尤其在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更是如此。大量的有用之功白白轉(zhuǎn)化為熱量消耗掉，同時(shí)還惡化了電機(jī)運(yùn)行環(huán)境。
變頻調(diào)速系統(tǒng)要對電源進(jìn)行頻率和電壓的變換，一般需要用半導(dǎo)體技術(shù)，不但價(jià)格昂貴，而且受半導(dǎo)體器件性能所限，難于應(yīng)用于大功率場合。
本實(shí)用新型的目的，是推出一種可以調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的感應(yīng)式交流電動機(jī)。其不需要進(jìn)行電源變換，就具有良好的調(diào)速性能，同時(shí)還保留感應(yīng)式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型附有多幅附圖加以說明，其中

圖1是本實(shí)用新型中轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)差率S－－轉(zhuǎn)矩M特性曲線圖。
圖2是實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是實(shí)施例一中轉(zhuǎn)子回路的電氣原理圖。
圖4是實(shí)施例二的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是實(shí)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(shí)施例三的結(jié)構(gòu)圖。
圖7是實(shí)施例四的結(jié)構(gòu)圖。
圖8是實(shí)施例四中轉(zhuǎn)子回路的電氣原理圖。
本實(shí)用新型的一般結(jié)構(gòu)敘述如下一個(gè)與普通交流異步電動機(jī)的構(gòu)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(zhuǎn)磁場。有一個(gè)與定子同軸的繞線式轉(zhuǎn)子穿入定子中，該轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的漏電感量。轉(zhuǎn)子上固定有電容器，隨之一同轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)子漏電感量得到改變，達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。
LC諧振回路的存在，使得轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩對于轉(zhuǎn)速也具有類似諧振的特性當(dāng)受到轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的影響，轉(zhuǎn)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(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)矩顯著增大；反之，則大幅度減小，甚至接近于零(其轉(zhuǎn)差率S－轉(zhuǎn)矩M特性參見圖1)。這種性質(zhì)，就是本實(shí)用新型能夠?qū)崿F(xiàn)無級調(diào)速的基礎(chǔ)。
本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。
本實(shí)用新型中沒有電刷、換向器等難于維護(hù)、易出故障的環(huán)節(jié)，保留了感應(yīng)式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型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(jī)那樣的電渦流的工作方式，從而實(shí)現(xiàn)了高效率。
本實(shí)用新型不對電源進(jìn)行變換，從而降低了成本，也易于在大功率場合應(yīng)用。
本實(shí)用新型可以采用下面多種方式實(shí)施實(shí)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(dǎo)向機(jī)構(gòu)3。定子2的結(jié)構(gòu)和作用與普通的感應(yīng)式交流電動機(jī)的定子相同，能在交流電的作用下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)3約束著一個(gè)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(gè)以一定間隙穿入其中的轉(zhuǎn)子發(fā)生電磁耦合。
該轉(zhuǎn)子采用如下結(jié)構(gòu)在主軸5上，并與之同軸，固定有一個(gè)其中嵌有轉(zhuǎn)子繞組的圓柱體轉(zhuǎn)子鐵芯6和一個(gè)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(gè))對稱固定在電容器固定盤7上，且與轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接成閉合回路(其電氣原理見圖3)，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(yīng)的位置，對稱分布2個(gè)通孔，羅桿11(共2個(gè))分別穿入其中，再分別與調(diào)速環(huán)4實(shí)行羅紋聯(lián)接，同時(shí)能在其中轉(zhuǎn)動。小齒輪12(共2個(gè))分別固定在2個(gè)羅桿11上，并緊靠下端蓋10的外表面，既可帶動羅桿11轉(zhuǎn)動，又能阻止其軸向竄動。在下端蓋10的外表面，還裝有一個(gè)與主軸同軸，并可轉(zhuǎn)動的大齒輪13，分別與2個(gè)小齒輪12相嚙合。該大齒輪13可以由人力或外部裝置驅(qū)動使之轉(zhuǎn)動，并通過羅桿11改變調(diào)速環(huán)4的軸向位置，達(dá)到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速的目的。
實(shí)施例二(參見圖4)將實(shí)施例一中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)及使調(diào)速環(huán)軸向移動的傳動機(jī)構(gòu)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?yàn)榉ㄏ?，繞有若干嵌入槽內(nèi)的線圈，均勻分布于整個(gè)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(zhuǎn)速。
實(shí)施例三(參見圖6)將實(shí)施例一中的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和調(diào)速環(huán)增加一套，裝在定子2上方。同時(shí)加長轉(zhuǎn)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(shí)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(guān)系，安裝在上端蓋9上。
上端蓋9上的一個(gè)小齒輪12和下端蓋10上的一個(gè)小齒輪12分別與固定在齒輪軸16上的2個(gè)小齒輪嚙合，使2個(gè)羅桿11及2個(gè)羅桿15只能同時(shí)以相同的方向轉(zhuǎn)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(zhuǎn)動齒輪軸16即可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。
實(shí)施例四(參見圖7)將實(shí)施例二中的轉(zhuǎn)子鐵芯分為2部分主鐵芯17及副鐵芯18；轉(zhuǎn)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(gè)，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(shí)施例二皆相同。
權(quán)利要求1.一種諧振式交流調(diào)速電動機(jī)，其有一個(gè)定子和一個(gè)繞線轉(zhuǎn)子，該電機(jī)特征是a.轉(zhuǎn)子上固定有電容器，電容器與轉(zhuǎn)子繞組聯(lián)接成閉合回路；b.轉(zhuǎn)子鐵芯除了與定子發(fā)生電磁耦合作用外，還與一個(gè)或多個(gè)不隨轉(zhuǎn)子一同轉(zhuǎn)動的軟磁材料物體發(fā)生電磁耦合，增大轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子漏電感量，從而調(diào)節(jié)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子鐵芯上。
3.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)，其特征是調(diào)速環(huán)為1個(gè)且能軸向位移，并以此來控制轉(zhuǎn)子漏電感量。
4.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)，其特征是調(diào)速環(huán)為2個(gè)，分別位于定子的兩端；轉(zhuǎn)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(gè)調(diào)速環(huán)發(fā)生電磁耦合2個(gè)調(diào)速環(huán)只能同時(shí)以相反的方向沿著轉(zhuǎn)子軸線移動位置。
5.如權(quán)利要求2所述的電動機(jī)，其特征是在調(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(zhuǎn)子漏電感量。
6.如權(quán)利要求1所述的電動機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子鐵芯分為各有獨(dú)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。
專利摘要本實(shí)用新型解決以往交流調(diào)速系統(tǒng)中存在的諸如效率低、費(fèi)用高等缺陷，推出一種既保持感應(yīng)式電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，又有良好的調(diào)速性能，并且成本低，易于推廣的交流調(diào)速電動機(jī)。本實(shí)用新型在繞線式轉(zhuǎn)子繞組中接入電容器而形成轉(zhuǎn)子的LC諧振回路，并使轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子的漏電感量，從而達(dá)到調(diào)速的目的。
文檔編號H02K7/10GK2146080SQ9223138
公開日1993年11月10日 申請日期1992年8月29日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月29日
發(fā)明者王駿 申請人:王駿