專利名稱：交流無級變速電動機的制作方法
技術領域：
本發明屬于異步電動機領域，特別是涉及一種沒有電刷、滑環永久磁鐵，轉子上也沒有線圈或導體的交流無級變速電動機。
現有的交流電動機結構較復雜，通常是改變繞組調速，對于無整流子調速，變頻調速和串級調速需采用不同類型的可控硅、大功率晶體管等和送變器供電裝置來實現，也就是增加不同附加裝置完成調速。電工文摘1959.2一篇橫向感應磁場電動機，也未涉及其電機結構及分析方法。
本發明的目的是針對上述問題，提出一種交流無級變速電動機，結構簡單，通過微法級可調(變)電容C實現輸出功率、轉速、功率因素可調，易啟動，制動時不發生過流現象，正反向旋轉不需改變接線方式。
本發明的電動機沒有電刷、滑環、永久磁鐵，轉子上也沒有線圈或導體，其結構如
圖1所示，包括定子系統和轉子系統，在沿壓裝好的定子內圓周上裝有4個間隔距離均勻布置的磁極(S)、(N)、(S1)、(N1)，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對(SN)和(S1N1)，每組磁極對互為異極性分布在同一軸線上，每一磁極上分圈繞制有線圈可串聯或并聯連接，磁極對之間也可串聯或并聯連接見圖2、3、4，經連接后一組磁極對接在交流電源上，成為變參數阻抗電路，另一組接微法級可調(變)電容器C構成一閉環，成為變參數諧振電路，這兩組互相垂直磁極繞組在電氣上不發生聯系。壓裝的扇形轉子磁路由非磁性材料使間隔分開該電機具有不均勻氣隙。由上述結構決定的定子兩相互垂直的兩磁極線圈之間，存在著互感耦合，并與兩倍轉子的旋轉角變化的正弦分量成正比，同軸的磁極對(SN)或(S1N1)之間也存在互感耦合，并且此互感磁通和被其交鏈的磁極線圈所產生的磁通方向一致，有使被交鏈線圈自感增加的特點。轉子磁路的間隔大小，依相鄰磁板之間的距離Kt(1-α)τ來選擇。式中，Kt是系數≥1，α是極弧系數，τ是極距。在一周的旋轉過程中，轉子每一片扇形磁路將有4次以最小的磁阻聯系縱、橫軸磁極，使橫軸磁極獲得縱軸磁能，或者將橫軸感應傳輸到縱軸磁極。對于任意一異軸磁極對則在一周的旋轉過程中，只有一次變壓器式的耦合/一片扇形磁路，而對任一橫軸極、縱軸極的兩個磁板將交替地半波整流似地通過轉子的兩個扇形磁路，傳遞磁能。當縱軸磁極極性不變時，橫軸磁極極性將改變兩次，或者轉子旋轉一周，極性交化兩個周期。此情況，同樣適于橫軸兩個磁極對縱軸一個磁極進行變壓器式耦合的時候。這就相當于轉子成硬性機械連接的兩座異步電動機的串級變壓器式耦合，或者相當予兩相4極電機的共軸。意味著轉子的角速比供電電流的角速低 (二極電機)，或者比同一極數(二極)的異步電機的同步速度低 在50Hz的電源系統。電機的同步轉速為760轉/分。電機的橫軸磁極，借助于轉子扇形磁路構成的變壓器式耦合，從縱軸磁極的勵磁獲得磁能，表明該電機具有橫軸串數的特點，提供橫向磁場，有利于調速。另外，通過可調(變)電容C的改變，改變了電路的諧振頻率及構成頻率因素的轉差率S。這種電機由于轉速nσ服從于nσ＝750(1-S)轉/分50赫場合，所以轉差率的改變，改變丁轉速。當電容C可變時，可以獲得平滑調速。理論上，50赫系統電機轉速的變化范圍為0～1500轉/分。在一定的接線方武。一定電感參數的前提下，電容的需要量是與諧攝頻率的平方成反比的。即使在最優的條件下。需要的電容量與
成比例，顯然，在高速運行范圍是不經濟的，特別是接近于通常異步電機(4級)運行速度。這種電機在由靜止位置啟動后，按調定的電容C達到相應的穩定速度。啟動過程一般歷時2～3秒，由于本電機具有啟動力，可以無需借助輔助啟動設施。這就表明本電機宜在幾十轉至1300轉/分左右任意速度使用。
這種電機期同步電機相似的性能，表現在1)V形電氣參數變化曲線，2)諧振電容C一定時。輸出功率增大，轉速降低，調整電容量，可以調整輸出功率或轉速。3)功率因素可調(最高可達0.97)。4)變參數諧振電路可以發生有功或無功功率。導致輸出伏安＞輸入伏安，或者消耗有功或無功功率。5)利用電軸方式多合電機可進行同步運行，變頻運行等遙控性能。但要獲得良好的電機性能在于1.消除或最大限度地壓制高次諧波電感分量。必須滿足；(a)R0+R90＝2R45R——磁阻0、45、90——轉于軸線與勵磁軸間的夾角。
(b)Lα(t)＝A(1-n1CoS2Q)縱軸磁極Lβ(t)＝B(1-n1CoS2Q)橫軸磁極即每個自感系數由—個常數分量和一個以兩倍旋轉頻率變化的余弦變數分量所組成Q=14(1-s)ωct,]]>ωc——供電角頻率。
2.在變參數諧振電路中，選擇“供電頻率(一)兩倍旋轉頻率”即ωc-2·14(1-s)ωc]]>的外施電壓源為主導顯露，在這種情況下，可以略去其余諧波電壓分量。
3.縱、橫軸磁極線圈按下同方向繞制。
只有在上述前提下，電機的空間縱軸具有ωc角頻的磁場，橫軸具有
角頻的磁場在兩磁場共同作用下，轉子的轉速滿足表達式nσ=14(1-s)nc]]>nc——同步轉速。
本發明適用于在交流狀態下需要任意改變電機速度、軸輸出以及調整運行功率因素場合．屬中小型范疇，也可供微型異于工業電源頻率場合，在工業電源系統，可用于單相，多相(見附圖5)，電壓波動、頻串變動較大的場所。
附圖1是交流無級變速電動機結構示意圖。在圖1中，1-1，1-2，1-3、1-4，分別為定子圓周上的4個磁極(S1)(N1)、(S)、(N)，縱軸—對磁極S1、N1可以串/并連接，接入電源系統φ，構成電機的交參數阻抗電路；橫軸的—對磁極(S)，(N)，經可調(變)電容器c閉路，構成變參數諧振電路。1-5、1-6是由扇形片壓裝成的轉子，1-7、1-8是非磁性材料將扇形片分隔開。
附圖2、3、4 ，是磁極對的不同接線方式，在附圖2中，該接線方式具有同步、自整角性能，圖3、4中，該拱線方式具有變頻性能。
附圖5是用于多相電源，在圖5中，磁極采用分圈線圈繞制。
權利要求
1. 一種沒有電刷、滑環、永久磁鐵，轉子上沒有線圈或導體的交流無級變速電動機，其特征是在壓裝好的定子內圓周上裝有4個磁極，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對，每一磁極繞有線圈，壓裝的扇形轉子磁路由非磁性材料隔開。
2.根據權利要求1所述的電動機，其特征是兩組磁極對，一組磁極對為變參數阻抗電路接入交流電源，另一組磁極對為變參數諧振電路接微法級可調(變)電容器構成閉環。
3.根據權利要求1所述的電動機，其特征是每一磁極的線圈采用分圈繞制，可串聯或并聯連接。
4.根據權利要求1或2所述的電動機，其特征是兩組磁極對之間在電氣上不發生聯系，每對磁極線圈可串聯或并聯連接。
5.根據權利要求1所述的電動機，其特征是壓裝的兩片扇形轉子磁路間隔大小，依相鄰磁極之間距離Kt(1-α)τ來選定。
6.根據權利要求1所述的電動機，其特征是定子內圓周上裝有4個磁極，它們之間的同隔距離均勻布置。
全文摘要
一種沒有電刷、滑環、永久磁鐵，轉子上沒有線圈或導體的交流無級變速電動機，屬于異步電機領域。為了具有結構簡單，輸出功率、轉速、功率因素可調，其特征是，在沿壓裝好的定子的內圓周上裝上4個磁鐵，組成兩組磁極極性互相交替的磁極對，一組接入交流電源上。成為變參數阻抗電路，另一組接微法級可調(變)電容器，成為變參數諧振電路。壓裝的扇形轉子磁路由非磁性材料隔開。
文檔編號H02K17/02GK1030503SQ87104788
公開日1989年1月18日 申請日期1987年7月9日 優先權日1987年7月9日
發明者陳夢麟 申請人:貴州省經委經濟技術市場發展中心