一种基于变压器工作原理的电机及其调速制造技术

一种基于变压器工作原理的电机及其调速，属电机制造和电力电子技术领域，电机性能与交流单相串励电机相同。定子绕组为集中绕组，转子绕组可以为低电压的绕组，因此很容易地制造输入高电压、不怕潮湿的电机；这种电机具有用铜量少，重量轻，体积小，效率高，转速高，起动转矩大，过载能力强，可靠性高，制造容易，调速可采用简单可靠的可控硅交流调压技术等一系列优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于变压器工作原理的电机及其调速
本专利技术涉及一种新型的、无刷的电机，属电机制造领域。
技术介绍
现在普通交流异步、同步电机电枢绕组由定子绕组承担，通入三相交流电流后产生旋转主磁通，是进行机电能量转换必不可少的主要部件，都为分布绕组，因工艺的限制，其绕组有效长度偏小，造成电机体积偏大、耗铜材偏多、电机效率偏低。为使输电线路损耗减小，现电机的输入电压等级越来越高，由于为分布绕组，电机的绝缘处理越来越困难，电机的单位KW的体积也越来越大，电机的输入电压等级越高，电机也越怕潮湿。单相串励电动机具有转速高、体积小、重量轻、效率高、起动转矩大、过载能力强和调速较为方便等一系列优点。其缺点是，噪声和震动较大，为有刷结构，换向困难和容易产生电火花。本人申请了“基于三相旋转变压器技术的交流同步电机、交流绕线转子电机及其调速装置”的专利技术专利，申请号为200510036886.6，还申请了另一个专利技术专利“转子绕组为电枢绕组的无刷无滑环交流异步、同步电机”，这两个专利主要都侧重旋转变压器和交流电机的结合，分为旋转变压器和交流电机两个主要部件，都有各自的铁心，电机体积过于大和质量过于重，现继续延伸旋转变压器的应用。根据变压器工作原理，付边感应电动势相位滞后于主磁通90°，-->若付边负载为纯电阻性负载或感性负载很小，付边电流相位滞后于主磁通90°，或略大于90°。
技术实现思路
本专利技术的目的就是克服我前述两个专利电机和现有电机的不足，提供一种新的基于旋转变压器技术、无刷、无换向器、性能与单相串励电动机相同的电机。电机主要由定子绕组1及其定子铁心3、转子绕组2及其转子铁心4、轴承装置10和机座11等组成，主要特征在于：所述电机定子绕组1及其定子铁心3、转子绕组2及其转子铁心4构成转子绕组2及其转子铁心4可以旋转的旋转变压器，在转子铁心4的外圆、内圆上沿电机转轴12方向冲有若干对均匀分布的槽，在每一对槽上嵌放一对导条5、6或缠绕一个线圈31，所有这些导条5、6或线圈31缠绕方向相同、可以并联或串联，转子绕组2与导条5、6或线圈31构成闭合电路回路，转子绕组2依变压器原理产生感应电动势E1，产生电流流过导条5、6或线圈31，通过采用合适的移相控制技术和选择合适的移相角度，使导条5、6或线圈31的电流与定、转子铁心3、4的气隙13的主磁通同相位或相差180°或在同相位、相差180°的附近，导条5或线圈31在转子外圆的电流与定、转子铁心3、4的气隙13的主磁通相互作用产生持续朝一个方向的电磁力矩，导条6或线圈31在转子内圆的电流不产生电磁力矩或很小。所述通过采用合适的移相控制技术和选择合适的移相角度，包括，对单相电机，转子绕组2与交流电容30串联后，与导条5、6或线圈31构成闭合电路回路，即采用电容移相90°的移相技术，或转子绕组-->2、导条5、6或线圈31自身按电感器设计，采用电感移相90°的移相技术；对三相电机，转子三相绕组可以像单相电机那样每相采用电容或电感移相90°的移相技术，这种情况下，三相绕组并联后可以接单相电源，也可以采用星形曲折联结(Z联结)、延边三角形联结的方式，再配以抽头所分割段的匝比的改变，实现任意角度的准确移相，根据电机性能要求，设计选择合适的移相角度。对转子电流滞后感应电动势30°的三相电机的情况，可用这相感应电动势直接去控制滞后这相铁心主磁通120°的另外一相铁心的气隙的导条5、6或线圈31，其它相的情况依此类推。假设某一瞬间，定子输入电压为正半周时，主磁通方向F1朝向电机转轴，转子绕组2感应电动势E1上正下负，转子绕组2感应电动势E1滞后于主磁通90°，通过电容移相90°，导条5电流与主磁通同相位，导条5电流方向F2由右向左，依左手定则，电磁力矩方向如箭头14。当定子输入电压为负半周时，主磁通方向F3改为离开电机转轴，转子绕组2感应电动势E1变为下正上负，导条5电流方向F4变为由左向右，依左手定则，电磁力矩方向如箭头15，箭头14、箭头15方向相同。若没有通过电容移相90°，导条5电流相位滞后于主磁通90°，导条5电流与主磁通相乘为零，即电磁力矩为零。在电磁力矩作用下，电机转子开始旋转，随着电机的旋转，导条5切割气隙主磁通，产生感应电动势E2，并随电机转速上升逐步增大，假设电机输入电压不变，导条5电流随电机转速上升逐步减小，最终电磁力矩与负载力矩达到平衡，电机处于电动状态。-->若转子绕组2的A端改为与导条6连接，转子绕组2的B端与电容相连，其他不变，电机转动方向改为方向18，方向改变。附图说明图1本专利技术单相电机结构示意图图2本专利技术单相电机电路示意图图3本专利技术第一种三相电机轴心线截面结构示意图图4本专利技术三相电机电路示意图图5本专利技术三相电机主磁通、感应电动势、电流向量图图6本专利技术第二种三相电机轴心线截面结构示意图图7本专利技术第二种三相电机圆截面结构示意图图8本专利技术第三种三相电机轴心线截面结构示意图图9本专利技术第四种三相电机轴心线截面结构示意图下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。具体实施方式单相电机由单相旋转变压器构成，其转子付边绕组2串入交流电容30后与转子多个串联或并联的导条5、6或线圈31连接，或转子绕组2、导条5、6或线圈31自身按电感器设计，采用电感移相90°的移相技术；在转子铁心4另一个外圆、内圆上同样嵌放多个串联或并联的导条5、6或线圈31，两边的导条5、6或线圈31可以串联或并联，要求两边导条5或线圈31外圆的电流方向相反，两边导条5的电磁力矩方向才能一致。所述电容为一个圆环形结构或为两个半圆环形结构。-->所述电机定子绕组1及其定子铁心3为凸极结构，转子绕组2及其铁心4为圆形结构或定子绕组1及其定子铁心3为圆形结构，转子绕组2及其转子铁心4为凸极结构，类似普通直流电动机或普通交流发电机定、转子结构。所述电机的转速与交流电压成正比，与频率无关，电机调速可以采用现有的可控硅交流调压调速技术；为减小电机体积和重量，可以采用高频交流电源或高频脉冲电源，相应地电机铁心可以改用铁氧体磁芯。所述电机定子铁心3、转子铁心4在保持磁路闭合的条件下，可以在定子、转子铁心适当开窗、开孔，以减轻重量和改善铁心、绕组散热；主磁通方向与转轴方向平行的铁心7、8可以用长条带状的电工硅钢片卷绕而成，主磁通方向与转轴方向垂直的铁心16、9可以用成型电工硅钢片叠片而成，与成形的定、转绕组装配而成电机。所述电机定子绕组1可以用带状漆包铜片卷绕成型或带状铜片与带状绝缘片一起卷绕成型；电机定子绕组1可以设计成高电压、小电流结构，采用类似干式变压器的制造工艺直接进行真空干燥、浸绝缘漆，必要时可以封装在由高磁阻率、水不能渗透的材料，如塑料、环氧树脂、不锈钢等构成的容器里，进一步增强在高电压条件下抗潮湿、防水能力。所述电机第一种三相结构为依次排在同一个转轴上、在同一个机座内的三个单相电机构成，其中，公共导磁的一对铁心QD可以安置在三相铁心的中间。-->所述电机第二种三相结构为，沿轴心线的截面有三相相对的定、转子铁心A2、B2、C2，在每相相对的定子铁心和转子铁心，各安置两个或两个以上的定子集中绕组83、转子集中绕组84，定子集中绕组83、转子集中绕组84的个数可以相等或不相等，每相定子的集中绕组83可以并联或串联，要求定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于变压器工作原理的电机及其调速，电机主要由定子环形绕组１及其定子铁心３、转子环形绕组２及其转子铁心４、轴承装置１０和机座１１等组成，主要特征在于：所述电机定子绕组１及其定子铁心３、转子绕组２及其转子铁心４构成转子绕组２及其转子铁心４可以旋转的旋转变压器，在转子铁心４的外圆、内圆上沿电机转轴１２方向冲有若干对均匀分布的槽，在每一对槽上嵌放一对导条５、６或缠绕一个线圈３１，所有这些导条５、６或线圈３１缠绕方向相同、可以并联或串联，转子绕组２与导条５、６或线圈３１构成闭合电路回路，转子绕组２依变压器原理产生感应电动势Ｅ１，产生电流流过导条５、６或线圈３１，通过采用合适的移相控制技术和选择合适的移相角度，使导条５、６或线圈３１的电流与定、转子铁心３、４的气隙１３的主磁通同相位或相差１８０°或在同相位、相差１８０°的附近，导条５或线圈３１在转子外圆的电流与定、转子铁心３、４的气隙１３的主磁通相互作用产生持续朝一个方向的电磁力矩，导条６或线圈３１在转子内圆的电流不产生电磁力矩或很小。

【技术特征摘要】
1、一种基于变压器工作原理的电机及其调速，电机主要由定子环形绕组1及其定子铁心3、转子环形绕组2及其转子铁心4、轴承装置10和机座11等组成，主要特征在于：所述电机定子绕组1及其定子铁心3、转子绕组2及其转子铁心4构成转子绕组2及其转子铁心4可以旋转的旋转变压器，在转子铁心4的外圆、内圆上沿电机转轴12方向冲有若干对均匀分布的槽，在每一对槽上嵌放一对导条5、6或缠绕一个线圈31，所有这些导条5、6或线圈31缠绕方向相同、可以并联或串联，转子绕组2与导条5、6或线圈31构成闭合电路回路，转子绕组2依变压器原理产生感应电动势E1，产生电流流过导条5、6或线圈31，通过采用合适的移相控制技术和选择合适的移相角度，使导条5、6或线圈31的电流与定、转子铁心3、4的气隙13的主磁通同相位或相差180°或在同相位、相差180°的附近，导条5或线圈31在转子外圆的电流与定、转子铁心3、4的气隙13的主磁通相互作用产生持续朝一个方向的电磁力矩，导条6或线圈31在转子内圆的电流不产生电磁力矩或很小。2、如权利要求1所述的一种基于变压器工作原理的电机及其调速，其特征是：所述通过采用合适的移相控制技术和选择合适的移相角度，包括，对单相电机，转子绕组2与交流电容30串联后，与导条5、6或线圈31构成闭合电路回路，即采用电容移相90°的移相技术，或转子绕组2、导条5、6或线圈31自身按电感器设计，采用电感移相90°的移相技术；对三相电机，转子三相绕组可以像单相电机那样每相采用电容或电感移相90°的移相技术，这种情况下，三相绕组并联后可以接单相电源，也可以采用星形曲折联结(Z联结)、延边三角形联结的方式，再配以抽头所分割段的匝比的改变，实现任意角度的准确移相，根据电机性能要求，设计选择合适的移相角度。3、如权利要求1所述的一种基于变压器工作原理的电机及其调速，其特征是：所述电机的单相电机由单相旋转变压器构成，在转子铁心4另一个外圆、内圆上同样嵌放多个串联或并联的导条5、6或线圈31，两边的导条5、6或线圈31可以串联或并联，要求两边导条5或线圈31外圆的电流方向相反，两边导条5的电磁力矩方向才能一致。4、如权利要求1所述的一种基于变压器工作原理的电机及其调速，其特征是：所述电机定子绕组1及其定子铁心3为凸极结构，转子绕组2及其铁心4为圆形结构或定子绕组1及其定子铁心3为圆形结构，转子绕组2及其转子铁心4为凸极结构，类似普通直流电动机或普通交流发电机定、转子结构。5、如权利要求1所述的一种基于变压器工作原理的电机及其调速，其特征是：所述电机的转速与交流电压成正比，与频率无关，电机调速可以采用现有的可控硅交流调压调速技术；为减小电机体积和重量，可以采用高频交流电源或高频脉冲电源，相应地电机铁心可以改用铁氧体磁芯。6、如权利要求1所述的一种基于变压器工作原理的电机及其调速，其特征是：所述电机定子铁心3、转子铁心4在保持磁路闭合的条件下，可以在定子、转子铁心适当开窗、开孔；主磁通方向与转轴方向平行的铁心7、8可以用长...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁振荣，
申请(专利权)人：丁振荣，
类型：发明
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