專利名稱：單相智控六驅異步電動機定、轉子配置的制作方法
技術領域：
本發明涉及全新處理單相異步電動機磁場旋轉中偏轉角速度和磁通密度波動變化的定、轉子系統；具體涉及一種節電、節材的單相智控六驅異步電動機定、轉子配置。
背景技術：
現有單相異步電動機技術中，電源經電容器移相分流后，分別直接接入相位差90°的兩相繞組中交替驅動磁流，以得到電機的磁場旋轉；在轉子對磁場進行動力輸出時，必須得將轉子開槽與定子開槽斜成一定角度，以克服交替驅磁期間，相帶和槽距引起的磁場偏轉角速度波動變化，由此一來，轉子在渦流的作用下，磁極幾何平面形狀與定子不一樣，轉子磁極面不能與定子完全吸合，部分極面伸入與定子吸面相鄰的極面中去產生排斥力；因電機輸出功率的大小，直接是由定、轉子之間的吸力大小和穩定程度所決定，這樣，不但存在輸出功率大幅下降，且效率低下，再加之副相電源的內阻較大，導致電機正常輸出時，旋轉磁場強度發生波動變化，也直接影響電動機的動力輸出，行話稱之為“磁場橢圓旋轉”。這些問題現有通用技術全都是靠定、轉子之間斜角開槽來解決的，從斜槽錯位磁極面積算，總的吸覆力損耗一般都在1/6以上，加上現有電機繞線的線載荷率都不足40％。因此，不管在電機效率或是節材方面，應當還有很大的空間。
由本人申請的中國專利02244670.2“二次移相單相電機”、200420067317.9“智能化二次移相單相電機”和2004100813446“異步電動機智能繞組移相方法及其電路”系列，雖然都公開涉及電機的電橋結構，但它們都沒有主繞組的特殊配套設計，電橋無法回收到足夠的主相電能，感應輸入電橋的橫向電壓坐標信號能量不足，無法達到省材和完全處理掉旋轉磁場各種波動的能力，只有相同于原有技術的鐵芯配套設計，無法提高電機效率，電機性能提高極小，難以達到它們的預計效果。
發明內容
針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種節能、節材的單相智控六驅異步電動機定、轉子配置。
實現上述目的本發明采用的技術手段是單相智控六驅異步電動機定、轉子配置，兩相相位相距90°的交流電源，以供電機主相和副相電源，同時作為副相電橋處理電流的方向坐標電壓信號輸入；其特征在于
在單相異步電動機電路中，以主電源繞組電極為平衡中心，分別在兩側90°范圍內設立兩路受主相互感電動勢平衡的繞組，并聯成電橋電路；繞組設計是將主繞組設定為三個串聯的繞組極相，即A、B、C；B相為主相電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設定為兩相A1和C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；兩相控制繞組A2和C2分別在主繞組A和C位置上重疊；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標控制電壓輸入端；電橋的橫向坐標控制電壓輸入，由電橋在鐵芯中感應主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩定旋轉狀態驅動的綜合處理；將定、轉子開槽相互平行，使定、轉子之間磁極吸合幾何極面完全一致。
本發明進一步改進是電橋電源取至于主相互感所組成的罩極電機，在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e。
相比現有技術，本發明具有如下優點1、本發明利用單相異步電動機的電源結構，改變繞組結構，建立起整套智能化排除磁場旋轉期間，旋轉角速度的波動和磁通強弱變化，擺脫原有的耗能設計環節，使電機效率提升1/6，繞線節省25％-40％不等，發熱量還少15％-28％，鐵芯疊片節省1/6，性能全面上升。
2、本發明在電機定子繞組內，完全克服磁場旋轉期間偏轉角速度的波動變化和磁通強度的波動變化，使磁場運動按正圓軌跡旋轉，排除原有電機的定、轉子相對斜槽設計，將定、轉子之間吸覆的幾何面積擴到最大化，完全排除定、轉子之間的排斥力磁極面，設定副繞組電橋，按智能處理要求設定主繞組，大幅提高導線的載荷率。
3、本發明將單相異步電動機電路與智能傳感處理電路“一體化”，用以取替原異步電動機靠定、轉子之間使用相對斜角開槽，處理在交替驅磁期間，相帶以及槽距引起的偏轉角速度波動變化過程，具有節材、節電之顯著效果。
4、本發明其主繞組改同心繞組分布為短跨距、多極相串聯分布與副相電橋同時存在。
圖1是本發明的電容移相電動機原理圖。
圖2是本發明的罩極電動機原理圖。
圖3是本發明罩極電動機結合原電容移相電機并接式原理圖。
圖4是本發明罩極電動機結合原電容移相電機串接式原理圖。
具體實施例方式
本發明單相智控六驅異步電動機定、轉子配置確定兩相相位相距90°的交流電源，以供電機主相和副相電源，同時作為副相電橋處理電流的方向坐標電壓信號輸入。繞組設計是將主繞組設定為三個串聯的繞組極相，即A、B、C。B相為主電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設定為兩相，即A1、C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；分別在主繞組A和C位置上重疊兩相控制繞組，它們分別為控制繞組A2和控制繞組C2；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標控制電壓輸入端。電橋的橫向坐標控制電壓輸入，完全靠電橋在鐵芯中感應主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩定旋轉狀態驅動的綜合處理。
根據現在最簡單的移相方法，電橋的供電方式主要有兩種，其一是直接在電橋上串接電容后并入主電源，如圖1所示。
其二是在主相繞組中并繞一個繞組a、c，a、c兩端與電橋抽頭E、F相連后形成一種全新的罩極電機電路，如圖2所示。
與原有罩極電機不同的是它能夠在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e，如圖3或圖4，以達到對磁場同樣的處理目的，這樣組合的電動機震動和噪音更小。
工作原理本發明首先是將主繞組以三個極相相鄰30°相位分布，順繞向串聯后接入主電源，三個極相直接驅磁能力相當，全靠副相電橋對主極相中的驅磁量實施智能調整，主相驅動轉子的作力點方位，便隨主相電壓相位的變化，從主相磁距前30°位置順電機轉動方向移動至后30°位置。而副相繞組電橋又是利用主相磁驅對其各繞組感應電動勢方向和大小的變化，結合副相電源電動勢的變化進行智能化處理，在幫助主相達到以上目的的同時，對進入電橋中的副相電源進行合理的分流，以至分離出獨立的兩個副繞組極相工作，這樣一來，副相供電電源內阻減小，需要承載的負荷成倍減輕；相與相之間都能產生能量互補，各個極相的驅磁量大小就不決定于極相繞組兩端的瞬時電壓，而是同時決定于主相位的時間變化；各極相配合驅動的磁場旋轉被統一掌控在一起，由此達到磁場旋轉期間能保持平穩的大負荷輸出。
下面結合主相電壓相位變化的不同時期，對電橋繞組六驅驅磁的高速狀況作進一步說明。參見圖1當主相電壓相位在0°時，主相電壓值為0，副相外接電壓為峰值；此刻電路中為電橋的兩路繞組并聯驅磁。
當主相電壓相位在0°到45°期間，主相電壓為低端值，副相外接電壓為下降階段的高端值；這期間兩相副繞組都無法產生互感電流，而控制繞組C2受主相的互感電動勢與副相電壓方向相反；副繞組C1的電驅量加大，而副繞組A1的電驅量逐減，主繞組A區極相的電驅量逐增。磁場穩定的順時針方向主繞組方向偏轉。
當主相電壓相位在45°至90°期間，主相電壓升為高端值，而副相外接電源電壓逐減為低端值；期間副繞組驅磁逐漸轉化為主繞組驅磁；而在主繞組極相分布中，由于控制繞組C2在主相中的互感電壓方向與外接副電源方向相同，副繞組A1受到副繞組C1的感應電壓超過了加在其兩端的外接電源此時電壓，且方向與其外接電壓方向相反，因此，C相主繞組的驅磁量被部分移到副繞組C1的極相中驅磁。副繞組A1極相的磁能被吸收疊加至主相繞組A的極相中驅磁，驅磁繞組電極被平穩順時針偏轉到主繞組的A區極相位置。
當主相電壓完全到90°相位時，副相外接電壓為0，由于副繞組A1和副繞組C1的感應電動勢方向與控制繞組A2和控制繞組C2的感應電動勢方向相反，并且在磁通密度相等的條件下大小相同；因此，副繞組A1和副繞組C1能夠將主繞組A區極相和C區極相的過飽和主相驅磁量移至主繞組B區放出，驅磁電極轉到主相B區電極中。
當主相電壓由90°相位至135°相位期間，主相電壓為高端下降階段，而副相外接電壓為低端上升階段；期間由于外接相電源電壓方向的變化，控制繞組A2受主相磁流的感應電動勢方向變為與其外接電源電壓方向相同，控制繞組C2的感應電動勢方向變為與其電源方向相反，副繞組C1受副繞組A1的感應電壓超過了其兩端電源電壓。副繞組C1極相的驅磁量被回收至主相繞組C區極相中疊加驅磁；主繞組A區極相的部分驅磁量被移到副繞組A1極相中放出，驅磁電極被控制移動到主相C區極相中。
當主相電壓相位在135°至180°期間，主相電壓由高端下降到低端，副相外接電壓已經上升為高端值，主相對控制繞組的感應電動勢只能阻礙副相電源從副繞組C1通過，幫助它從副繞組A1通過，控制繞組A2將主相A區極相的部分驅磁量移至副繞組A1的極相中放出，磁通的電極被控制到副繞組A1的電極位置。直至180°，磁場穩定的完成半周的旋轉過程，下半周原理與上半周完全相同。
在電橋電源使用主相互感電源時，由于只是感應電動勢落后90°相位，副電源里沒有電流能量蓄存，所以，必須與以前電容移相電機電路結合，如圖3或4。其傳感控制原理基本相同；結合電路構成的電機效果更好。
本發明智能技術與單相異步電動機電路“一體化”設計方法，與通用技術不同的是將主繞組設定為相隔30°相位的A、B、C三個串聯繞組極相分布，B為主相的相位，A和C分別在B的兩側；將副繞組設定為兩相，分別分布在B兩側75°位置，分別在A和C主繞組之上重疊兩相控制繞組A2和C2，疊在主繞組A之上的稱之為控制繞組A2，疊在主繞組C之上的稱之為控制繞組C2；將左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯后并聯為電橋，并頭為電橋的電源輸入端，與控制繞組A2串聯的副繞組稱之為副繞組A1，與控制繞組C2串聯的副繞組稱之為副繞組C1，如圖1所示。由此結構，當兩相相距90°相位的電源分別加入主相繞組兩端和副相電橋繞組的電源輸入端時，主繞組驅動A、B、C三個極相中的驅磁量幾乎相等；電橋便根據各繞組受主相磁驅電動勢方向和電橋電源電壓方向的正反，決定將主繞組A中的部分驅磁量移到主繞組C中去，還是將主繞組C中的驅磁量移到主繞組A中去驅磁。同時，還能為副相電源分流，分離出適應兩相副繞組的兩相副電源。
凡涉及到以上單相異步電動機電路或仿以上電路及其方法取替原有電機定、轉子之間相對斜角開槽設計都視為侵權。
權利要求
1.單相智控六驅異步電動機定、轉子配置，兩相相位相距90°的交流電源，以供電機主相和副相電源，同時作為副相電橋處理電流的方向坐標電壓信號輸入；其特征在于在單相異步電動機電路中，以主電源繞組電極為平衡中心，分別在兩側90°范圍內設立兩路受主相互感電動勢平衡的繞組，并聯成電橋電路；繞組設計是將主繞組設定為三個串聯的繞組極相，即A、B、C；B相為主相電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設定為兩相A1和C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；兩相控制繞組A2和C2分別在主繞組A和C位置上重疊；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標控制電壓輸入端；電橋的橫向坐標控制電壓輸入，由電橋在鐵芯中感應主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩定旋轉狀態驅動的綜合處理；將定、轉子開槽相互平行，使磁極吸合極面完全一致。
2.根據權利要求1所述的單相智控六驅異步電動機定、轉子配置，其特征在于所組成的罩極電機，在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e。
全文摘要
本發明提供一種智能技術與單相異步電動機電路“一體化”設計，是在電動機繞組中直接建立智能平衡電橋，與主繞組結合，利用兩相相距90°相位的電源，共同組成智能平衡磁場在旋轉期間旋轉角速度的變化和磁通密度的變化，排除電動機定、轉子之間相對斜角開槽的原有設計，功率輸出和效率都隨定、轉子之間的有效磁通能量增長而同時增長1/6左右；其次是主繞組配合電橋設計為三個極相串聯繞組分布，繞圓周長按電機極數分別被縮短15％－28％不等。這樣電機節線可達25％－40％，節省鐵芯疊片1/6，發熱總量還下降15％－28％，電動機磁場為正圓旋轉軌跡，性能全面大幅提升，工藝結構更為簡單可靠。
文檔編號H02K17/08GK1889337SQ20061005444
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月14日 優先權日2006年7月14日
發明者陳伯川 申請人:陳伯川