專利名稱：電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動機。
目前，普遍使用的單相交流異步電動機，由內(nèi)表面具有槽的環(huán)形定子鐵芯和嵌放在定子鐵芯槽中的空間互差90度電角度的二相定子線圈及鼠籠式轉(zhuǎn)子組成，給二相定子線圈加入不同相位的電流，在定子和轉(zhuǎn)子鐵芯中以及定轉(zhuǎn)子之間的氣隙中，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場感生電勢，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體自行形成閉合回路，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中有電流流過，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中的電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁作用力而驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。這種單相異步電動機的缺點是電磁力矩小，轉(zhuǎn)速控制困難，需要在一相線圈中串接電容器，以給二相線圈提供不同相位的電流，由于接入電容器，單相異步電動機的功率受到限制，而且電容器容易損壞。
另外普通的三相異步電動機存在調(diào)速困難，力矩小的缺點。
經(jīng)過檢索近年專利公報，未見有新型的交流電動機對這方面改進。
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種電動機，這種電動機電磁力矩大，轉(zhuǎn)速控制方便，無需移相電容器，電動機的功率無限制。
本發(fā)明的電動機，包括導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯，嵌有自成短路回路導(dǎo)體的轉(zhuǎn)子鐵芯，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵磁線圈和力矩線圈以及外殼，定子鐵芯具有凸起的在圓周方向均勻分布的成對磁極，定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯厚度相同，二者同軸，且位于相同截面位置，二者之間的氣隙，定子鐵芯凸起的磁極，磁極之間的磁扼及轉(zhuǎn)子鐵芯共同形成磁路，勵磁線圈繞制在定子鐵芯上，當(dāng)勵磁線圈加上交流電源后，在定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯中產(chǎn)生交變磁場，磁場的磁通經(jīng)過磁極、氣隙、轉(zhuǎn)子鐵芯再回到相鄰的定子鐵芯磁極形成閉合回路，定子鐵芯磁極的磁極性依次為N-S，N-S......，交變磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中感應(yīng)電勢，由于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體自成短路回路，所以導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流的作用下，也形成磁場，這個磁場的磁極分布與定子鐵芯磁極的磁極性相對應(yīng)，磁場的磁通從轉(zhuǎn)子鐵芯出發(fā)，經(jīng)過氣隙，定子鐵芯的磁極、磁軛、磁極再回到轉(zhuǎn)子鐵芯，力矩線圈嵌放在定子鐵芯極面的槽中，當(dāng)其加上交流電源時，力矩線圈中有電流流過，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體電流形成的磁場與力矩線圈的電流相互作用產(chǎn)生電磁作用力矩，由于嵌放力矩線圈的定子鐵芯固定不動，轉(zhuǎn)子被驅(qū)動轉(zhuǎn)動起來。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明電動機作進一步詳細敘述。


圖1是公知的普通單相交流異步電動機的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是普通單相交流異步電動機在一相線圈中串接電容器后，二相線圈外接電源的電路圖。
圖3是本發(fā)明電動機第一個具體實施方案的結(jié)構(gòu)圖。
圖4是本發(fā)明電動機第二個具體實施方案的結(jié)構(gòu)圖。
圖5是本發(fā)明電動機第三個具體實施方案的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明電動機第四個具體實施方案的結(jié)構(gòu)圖。
圖1示出了公知的普通單相異步電動機的基本結(jié)構(gòu)，圖2是普通單相異步電動機在一相線圈中串接電容器后，二相線圈外接電源的線路圖。當(dāng)給普通單相異步電動機線圈加上交流電源后，由于在一相線圈中串有移相電容C，A、B二相線圈中的電流相位不同，在定轉(zhuǎn)子鐵芯和氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體切割磁場感應(yīng)電勢，并在自行形成短路回路的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體中產(chǎn)生電流，電流與旋轉(zhuǎn)磁場作用，產(chǎn)生電磁力矩驅(qū)動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。由于定子線圈的匝數(shù)取決于工作電壓、頻率和鐵芯的大小，當(dāng)匝數(shù)確定以后，鐵芯中的磁感應(yīng)強度取決于線圈匝數(shù)，如果轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速為額定轉(zhuǎn)速，則轉(zhuǎn)子導(dǎo)體與旋轉(zhuǎn)磁場的相對切割速度就不會變化。這樣，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的感應(yīng)電勢和產(chǎn)生的電流就相應(yīng)被確定，電磁力矩也就被確定。所以在設(shè)計時，電磁力矩受限于鐵芯的大小，在運行時，由于移相電容使一相中的電流只能超前約70度電角度，而且二相線圈中的電流大小不同，故氣隙中的磁場為橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場，使電磁力矩變小。
圖3示出了本發(fā)明電動機第一個具體實施方案的結(jié)構(gòu)，該電動機包括由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯1，嵌有自成短路回路導(dǎo)體5的由導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子鐵芯4，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵磁線圈2和力矩線圈3及外殼6，定子鐵芯1的內(nèi)表面為凸起的在圓周方向均勻分布的成對磁極，磁極極面在圓周方向具有均勻分布的軸向槽，勵磁線圈2繞在定子鐵芯1的磁極根部所開槽中，力矩線圈3的每個單元兩邊分別嵌放在定子鐵芯1的相鄰磁極極面的槽中，當(dāng)勵磁線圈2接通交流電源后，在定子鐵芯1和轉(zhuǎn)子鐵芯4中產(chǎn)生交變磁場，這個交變磁場在轉(zhuǎn)子導(dǎo)體5中感應(yīng)出電勢并產(chǎn)生電流，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體5中的電流也形成磁場，這個磁場的磁通經(jīng)過定子鐵芯1的磁極，磁極間的磁軛，另一相鄰磁極回到轉(zhuǎn)子鐵芯4，形成閉合回路。給力矩線圈接通交流電源，在其線圈中產(chǎn)生電流，這個電流與轉(zhuǎn)子導(dǎo)體5的電流所形成的磁場相互作用產(chǎn)生電磁作用力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。
圖4示出了本發(fā)明電動機第二個具體實施方案的結(jié)構(gòu)，該電動機的組成和工作原理與圖3的電動機相同。其不同之處在于勵磁線圈2繞制在定子鐵芯1的磁極之間的磁軛上，在任意一個定子鐵芯1的磁極的對稱中線沿經(jīng)向切開，將定子鐵芯1分成對稱的兩部分，以便繞制勵磁線圈2。
圖5示出了本發(fā)明電動機第三個具體實施方案的結(jié)構(gòu)。該電動機的組成和工作原理與圖3的電動機相同，其不同之處在于該電動機為外轉(zhuǎn)式。
圖6示出了本發(fā)明電動機第四個具體實施方案的結(jié)構(gòu)。該電動機的組成和工作原理與圖3的電動機相同，其不同之處在于該電動機使用三相電源，定子鐵芯1的磁極數(shù)為3的2倍至多倍，磁極依次分成A相，B相和C相，勵磁線圈2和力矩線圈3也分成A，B，C三相，每相的勵磁線圈2繞制在定子鐵芯1的同相磁極上，每相的力矩線圈3嵌放在相鄰的同相磁極極面的槽中。
上述本發(fā)明的各實施方案的電動機，可以用一個交流電源對勵磁線圈2和力矩線圈3供電，也可以用二個交流電源分別對勵磁線圈2和力矩線圈3供電，在前者情況下，調(diào)節(jié)電源電壓可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，在后者情況下，改變?nèi)我庖粋€電源電壓也可以調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，只不過后者情況下的調(diào)速性能會優(yōu)于前者情況下的調(diào)速性能。
在設(shè)計時，適當(dāng)增大定子鐵芯1的磁極極面槽的橫截面積，可以增加力矩線圈3的匝數(shù)，從而在相同鐵芯體積的情況下，力矩可以增大。
本發(fā)明的電動機，用于單相交流電源時，無需外接電容器，故功率無限制。
毫無疑問，本發(fā)明的電動機還可具有多種變換結(jié)構(gòu)形式，并不僅限于上述實施方式的具體結(jié)構(gòu)。如按照本發(fā)明的原理可設(shè)計出直線電動機，使用三相電源的電動機圖6可以將勵磁繞組2繞在鐵芯1的磁軛部等等?？傊?，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換形式。
權(quán)利要求
1.一種電動機，包括由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯(1)，嵌有自成短路回路導(dǎo)體(5)的由導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子鐵芯(4)，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵磁線圈(2)和力矩線圈(3)以及外殼(6)，其特征在于定子鐵芯(1)的內(nèi)表面為凸起的在圓周方向均勻分布的成對磁極，磁極極面在圓周方向具有均勻分布的軸向槽，勵磁線圈(2)繞在定子鐵芯(1)的磁極上，力矩線圈(3)的每個單元兩邊分別分別嵌放在定子鐵芯(1)的相鄰磁極極面的槽中，定子鐵芯(1)的厚度與轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的厚度相同，二者同軸，位于同一截面位置，二者之間留有間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于所述定子鐵芯(1)的磁極極面為凹圓弧形，磁極二個側(cè)面在根部沿軸線方向各開有一槽，在槽的出口兩邊各有一凸棱。
3.一種電動機，包括由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯(1)，嵌有自成短路回路導(dǎo)體(5)的轉(zhuǎn)子鐵芯(4)，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵磁線圈(2)和力矩線圈(3)以及外殼(6)，其特征在于定子鐵芯(1)的內(nèi)表面為凸起的在圓周方向均勻分布的成對磁極，磁極極面在圓周方向具有均勻分布的軸向槽，勵磁線圈(2)繞在定子鐵芯(1)相鄰磁極之間的磁軛上，力矩線圈(3)的每個單元兩邊分別嵌放在定子鐵芯(1)的相鄰磁極極面的槽中，定子鐵芯(1)的厚度與轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的厚度相同，二者同軸，位于同一截面位置，二者之間留有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動機，其特征在于所述定子鐵芯(1)的磁極極面為凹圓弧形，在任意一個磁極的對稱中線沿徑向切開，將定子鐵芯(1)分成對稱的二部分。
5.一種電動機，包括由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯(1)，內(nèi)圓表面嵌有自成短路回路導(dǎo)體(5)的轉(zhuǎn)子鐵芯(4)，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵磁線圈(2)和力矩線圈(3)以及外殼(6)，其特征在于定子鐵芯(1)的外表面為凸起的在圓周方向均勻分布的成對磁極，磁極極面在圓周方向具有均勻分布的軸向槽，勵磁線圈(2)繞在定子鐵芯(1)的磁極上，力矩線圈(3)的每個單元兩邊分別嵌放在定子鐵芯(1)的相鄰磁極極面的槽中，定子鐵芯(1)的厚度與轉(zhuǎn)子鐵芯(4)的厚度相同，二者同軸，位于同一截面位置，二者之間留有間隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動機，其特征在于所述定子鐵芯(1)的磁極極面為凸圓弧形，磁極二個側(cè)面在根部沿軸線方向各開有一槽，在槽的出口兩邊各有一凸棱。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任何一項所述的電動機，其特征在于定子鐵芯(1)的磁極為1對至多對，勵磁線圈(2)和力矩線圈(3)的數(shù)目等于磁極的數(shù)目。
8.一種電動機，包括由導(dǎo)磁材料制成的定子鐵芯(1)，外圓表面嵌有自成短路回路導(dǎo)體(5)的由導(dǎo)磁材料制成的轉(zhuǎn)子鐵芯(4)，由導(dǎo)電材料繞制而成的勵勵線圈(2)和力矩線圈(3)以及外殼(6)，其特征在于定子鐵芯(1)的內(nèi)表面為凸起的在圓周方向均勻分布的磁極，磁極極面在圓周方向具有均勻分布的軸向槽，磁極數(shù)目為3的2倍至多倍，依次分成A、B、C、相，ABC各相勵磁線圈(2)分別繞制在各相磁極上，ABC各相力矩線圈(3)分別嵌放在同相相鄰的磁極極面的槽中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動機，其特征在于所述定子鐵芯(1)的磁極極面為凹圓弧形，磁極二個側(cè)面在根部沿軸向各開有一槽，在槽的出口兩邊各有一凸棱，磁極根部寬大于極面寬。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9任何一項所述的電動機，其特征在于，勵磁線圈(2)繞制在凸起的磁極上或磁極間的磁軛上，力矩線圈(3)的二個邊嵌放在勵磁線圈(2)所產(chǎn)生的磁通經(jīng)過的二個極面的槽中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動機,該電動機的定子鐵芯1的內(nèi)表面為凸起的繞有勵磁線圈2的成對磁極,磁極極面具有均勻分布的軸向槽,力矩線圈3嵌放在相鄰磁極的槽中,勵磁線圈2接交流電源產(chǎn)生交變磁場,轉(zhuǎn)子導(dǎo)體5感生電流,形成轉(zhuǎn)子電流磁場,該磁場與外接電源的力矩線圈3的電流作用產(chǎn)生電磁力矩。該電動機可制成單相和三相,外轉(zhuǎn)或內(nèi)轉(zhuǎn)式,無需外接移相電容器,力矩大,調(diào)速方便,可用作使用單相和三相交流電源的電氣設(shè)備的動力元件。
文檔編號H02K17/02GK1249559SQ9911714
公開日2000年4月5日 申請日期1999年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1999年10月18日
發(fā)明者鄭煒 申請人:鄭煒