双转子电动发电机制造技术

本发明专利技术涉及一种同时具有电动机和发电机效应的电机。由电机壳体、双转子、电刷组、二极管构成。各装有若干只铁心绕组和两只换向器的双转子纵向并列装置在电机壳内，装在电机壳前后壳盖内侧壁上的电刷组按不同转角与双转子上的四只换向器接触，二极管装在某两个电刷之间，由电刷组和二极管的导通作用电机电磁系统可形成三个工作电路。当电机同时输出转矩和感应电流时其功率因数可达１．００以上。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术即属于力矩电动机又属于转子发电机。一般的电动机和发电机都是由转子和定子构成的，其运行都不可能同时产生电动机和发电机效应。有必要专利技术一种电动机、发电机一体化的电机，该电机不仅能实现转子及负载的运行，并且还能同时输出电机电磁系统因换向感应的电流。例如，它可作为动力需求的力矩源，同时也可作为电力需求的电源，该电机与热动力发电机组配套使用具有提高热能转换率的优点。本专利技术的双转子电动发电机是将其中一转子的输入电能转变成双转子上的机械力矩输出，并且同时能将双转子上电磁绕组换向时感应的电流输出。它由一个电机壳体和一对结构、电磁系统参数相同的A、B转子构成。所说的A、B转子各自至少由8组铁心绕组构成。8组铁心绕组各间隔45°装置在转子园周上，并且双转子两端都装有换向器。所说的换向器由8片换向片与绝缘材料结合而成。当连接电源正负极的电刷接触A转子两端位于双转子中心线上方的转向片时，A转子上与该组换向片连接的铁心绕组形成磁通产生电磁力作用A、B转子对旋转动。当该绕组随A转子转动距中心线为2°角时，电刷与该绕组相连的换向片分离，其磁通从有到无的变化可使A、B转子上各有一绕组感应电势，将感应电势的两只绕组串联并与耗电负载接通，负载可获得感应电流。A、B转子上的8组电磁绕组按顺序轮流工作，从而实现机械力矩和直流电流在一电机中的同时输出。下面结合双转子各由8组铁心绕组构成的双转子电动发电机的实例，详细说明本专利技术电动发电机的结构特点和工作原理。附图说明图1、2、3、4表明本专利技术双转子电动发电机由电机壳体1、电机壳前盖2、电机壳后盖3、A转子4、B转子5、电刷系统6、换路二极管7、接线柱组8、轴承组9、螺丝10构成。所说的电机壳由铸铁制成，所说的电机壳前后盖内侧装有与其绝缘的电刷系统和接线柱组。所说的电机壳前后盖上镶有四只轴承，各轴承内径与双转子轴配装。所说的电机壳前后盖用螺丝与电机壳连结。所说的双转子纵向并列装置在电机壳内(双转子间隙不大于1毫米)。所说的转子由转子轴11、绕组固定架12、铁心绕组13、铁心压盖14、固紧螺母15、换向器16构成。所说的转子轴由钢材制成。所说的绕组固定架是由非导磁材料制成的园柱体，并且其园柱体上开有中心孔及8个绕组槽，如图5所示，所说的绕组是电磁线绕制成的空心线圈，其装置在绕组固定架绕组槽内。所说的铁心是两个由硅钢片迭成的“ ”型铁心从绕组两端插入空心绕组中形成“ ”型铁心的。所说的铁心极面呈园形。一般说来力矩要求越大，铁心直径也相应的大。所说的8组铁心的极性均位于绕组固定架的外缘。所说的铁心压盖由非导磁材料制成，并且其中心开有一孔。所说的固紧螺母由钢材制成。所说的换向器呈园柱形，其由8片铜材料制成的换向片及绝缘材料按8等分结合而成，如图6所示。图7表示转子上8组铁心绕组与换向器换向片联接方式的展开示意图。所说的电刷组是由8个电刷和8个园型弹簧组成的，如图8所示。所说的电刷由铜材料制成，其宽度等于换向片的宽度。所说的电刷组分别由螺丝将其紧固于电机壳前后盖内侧。图9表示各电刷与换向器接触位置示意图。所说的接线柱组装置在电机壳前后盖上，并且其与电机壳之间装有绝缘材料，所说的换路二极管为大功率二极管。其按电路图10装置在某两个接线柱之间。本实例的双转子设计尺寸，铁心绕组参数，转动惯量均要求数值相同。本专利技术电动发电机的实例由直流电源控制。按图11所示的接线方式，当A、B转子上各有一绕组WA1和WB′与双转子并列中心线成45°夹角(图12所示)时，其电刷1、2接触了与WA1连接的换向片。那么电流I即可通过换向片流入WA′，铁心CA′和CB′可形成一有空气隙δ的环型磁路，如图13所示。因气隙δ中电磁力Fm的方向与A、B转子半径r的延长线存在45°夹角(如图14所示)，故A、B转子的力矩可为MA＝Fm·r·sin45°MB＝Fm·r·sin45°于是A、B转子产生对旋转动。其转速n的表达式为n(转/分)＝974 (N(千瓦))/(M(千克·米))式中N为电磁绕组功率。A、B转子对旋开始的瞬间t1时，环型磁路气隙δ最大，绕组WA′的电压平衡方程式为Vo＝i·R+L (di)/(t)当WA′随转子转动位于中心线3°角即tr时，气隙δ减小至δ1。由于气隙δ的变化，WA′的电压平衡方程式为Vo＝·R+L (di)/(t) +i (dL)/(t)式中第三个分量是由电感的变化引起的，它引起电压降导致磁通Φ及电磁力Fm数值的降低。对此，R转子中绕制方向与WA′方向相反的绕组WB′在WA′与电源接通后的瞬间通过电刷3、4与负载R1接通，于是，由于互感的作用可使WB′感应电势i (dL)/(t) ，WB1即可向负载R1放电，其放电电路中有电流流通可在环型磁路中引起一个与磁通Φ同方向的磁通Φ2。此时环型磁路的总磁通ΦK在气隙δ减小至δ1时，比Φ的数值大。当WA′和WB1随转子转动距中心线为2°角即t3时，连接WA′和WB′的换向片与电刷1、2、3、4分离，电源与WA′及负载R1与WB′形成的双电路同时断开，磁通Φk从有到无的变化，可使WA′感应一个与原来电流同方向的感应电势，WB′感应一个与原来电流反方向的感应电势。采用图15的连接方式，WA′和WB′即为电势顺方向绕制反方向串连，其两端电势ek＝2W (dΦk)/(t) 。如果串连的WA′和WB′与负载Rk接通，其放电过程即可相互抵消自感。由于WA′和WB′的自感为零，于是其铁心CA′和CB′在位于中心线上时的磁通也为零，因此双转子在转动时不受电磁阻力矩的作用，并能保证双转子上的8组电磁绕组按顺序轮流工作。使用本专利技术的实例时，首先对准双转子同步标记，其次将负载R1的两端与电刷3、4的接线柱连接，将负载Rk的两端与电刷6、7的接线柱连接，将电源正极与电刷1的接线柱连接，将电源负极与电刷2的接线柱连接，最后闭合开关，当绕组中有电流时就可在电机A、B转子轴上得到机械力矩，同时负载R1和Rk也可获得直流电能。图1为双转子电动发电机总装图。图2为双转子电动发电机总装图A-A剖面。图3为双转子电动发电机总装图B-B剖面。图4为双转子电动发电机总装图侧视图。图5为绕组图定架构造示意图。图6为转子上换向器结构示意图。图7为转子上各绕组与换向器上各换向片连接示意图。图8为电刷结构示意图。图9为电刷与换向器接触位置示意图。图10为双转子电动发电机电路原理图。图11为双转子电动发电机电路连接示意图。图12为工作绕组起始工作时所在位置示意图。图13为工作绕组形成的环形磁路示意图。图14为工作绕组形成的环形磁路中的电磁力方向示意图。图15为双转子电动发电机工作绕组放电过程示意图。图例图11电机壳体，2电机壳前盖，10螺丝，11转子轴。图21电机壳体，2电机壳前盖，3电机壳后盖，4A转子，5B转子，6电刷系统，7换路二极管，8接线柱组，9轴承，10螺丝，11转子轴，12绕组固定架，13铁心绕组，14铁心压盖，15固紧螺母，16换向器。图31电机壳体，3电机壳后盖，16换向器，6电刷组，8接线柱组，7二极管，10螺丝。图41电机壳体，2电机壳前盖，3电机壳后盖，10螺丝，11转子轴。图51绕组固定架园柱体，2绕组槽，3绕组固定架中心轴孔。图61换向片，2绝缘片，3换向器胶木体。图7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由电机壳体、前后壳盖、轴承盖、轴承组、电刷组、二极管、双转子构成的可同时输出转矩和感应电流的双转子电动发电机，其特征在于：１．双转子纵向并列装置在一个有底座的呈柱体形空心的电机壳内，双转子上的四只换向器与装置在电机壳前后壳盖内侧的８ 个电刷接触，通过二极管的单向导电作用使电机电磁系统形成激励、磁平衡、放电三个电路。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董长军，
申请(专利权)人：董长军，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]