CN100583601C - 混合式感应电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种混合式感应电动机，包括：定子，固定安装在机壳内；感应转子，可旋转地插入到定子的中央，并且中央处具有轴；第一同步转子，在定子和感应转子之间沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装；以及第二同步转子，沿该轴的纵向面向第一同步转子，并在定子和感应转子之间沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装。根据本发明，可以降低同步转子的起动电流从而提高效率，且易于改变感应转子的转速，还能防止在第一和第二同步转子同步运行时所产生的振动，从而减少噪音。

Description

混合式感应电动机
技术领域
本发明涉及一种混合式感应电动机，尤其涉及一种能够改善起动功能并易于实现变速旋转的混合式感应电动机。
背景技术
混合式感应电动机是指永磁体(下文中将称之为“同步转子”)可自由旋转地安装在定子和感应转子之间而与定子和转子电磁耦合的电动机。
图1为根据传统技术的混合式感应电动机的纵向剖视图，图2为沿图1中I-I线的剖视图。
如图所示，在传统的混合式感应电动机10中，定子11固定地设置在机壳10a的内侧，同步转子14以一定的间隙可旋转地设置在定子11的内侧。感应转子13以一定的间隙可旋转地设置在同步转子14的内侧。此外，感应转子13的用于向外输出旋转力的转轴15压配到感应转子13的中央。
定子11由叠片硅钢(laminated silicon steel)制成，并且在定子11的内圆周表面上形成有多个槽16a，用于缠绕产生旋转磁场的驱动线圈16。
同步转子14包括：磁体部14a，在定子11和感应转子13之间可自由旋转；磁体支撑部14b，用于支撑磁体部14a；以及轴承部14c，用于支撑磁体支撑部14b，以使转轴15自由地旋转。
感应转子13形成为鼠笼式转子，包括：多个通孔13a，以一定的间隙形成在叠片硅钢上；导电杆13b，插入到各通孔13a中；以及端环13c，形成在各导电杆13b的两端。未说明的附图标记15a表示轴承。
下面将说明传统混合式感应电动机的运行。
一旦将第一电流连续施加到定子11的驱动线圈16上而形成有旋转磁场时，该旋转磁场就使同步转子14同步运行，从而以同步速度旋转。同步转子14的磁体部14a产生的磁通用作感应转子13的旋转磁场，以使感应转子13在滑动的同时旋转。
在此，连接于感应转子13的转轴15与感应转子13一并旋转，由此传递旋转力至诸如风扇之类的其他部件。
然而，在传统的混合式感应电动机10中，是在感应转子和同步转子之间的气隙中的磁通密度几乎不变的状态下，使用单个同步转子。因此，同步转子14的起动扭矩不足，因而在最初驱动该感应电动机时将不得不向驱动线圈16施加大的电流。
此外，即使改变施加到驱动线圈16上的电压，气隙中的磁通密度的变化量也较小，由此难以改变感应电动机的速度。因而降低了电动机的效率，并限制了电动机的功能。
发明内容
为此，本发明的目的在于提供一种混合式感应电动机，其能降低同步转子的起动电流从而提高效率。
本发明的另一目的在于提供一种混合式感应电动机，其易于改变感应转子的转速。
本发明的再一目的在于提供一种混合式感应电动机，其能防止在第一和第二同步转子同步运行时所产生的振动，从而减少噪音。
为了达到这些和其他优点并根据本发明的意图，正如在此具体实施并广泛说明的，本发明提供一种混合式感应电动机，包括：定子，固定安装在机壳内；感应转子，可旋转地插入到定子的中央，并在该感应转子的中央处具有轴；第一同步转子，在定子和感应转子之间沿该轴的纵向滑动，并沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装；以及第二同步转子，沿该轴的纵向面向第一同步转子，并在定子和感应转子之间沿该轴的纵向滑动，且沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装。
第一同步转子包括：第一支撑部，该轴可旋转地连接到其中央；第一磁体部，沿圆周方向连接到第一支撑部的端部，并在定子的旋转磁场的作用下旋转，以使感应转子旋转；以及第一轴承部，设置在第一支撑部的中央，以插入该轴。
第二同步转子包括：第二支撑部，该轴可旋转地连接到其中央；第二磁体部，沿圆周方向连接到第二支撑部的端部，并在定子的旋转磁场的作用下旋转，以使感应转子旋转；以及第二轴承部，设置在第二支撑部的中央，以插入该轴。
第一轴承部为无油轴承，第一支撑部为非磁性物质；第二轴承部为无油轴承，第二支撑部为非磁性物质。
第一支撑部和第一磁体部一体形成，并且第二支撑部和第二磁体部一体形成。
第一磁体部沿轴纵向的长度比第二磁体部沿轴纵向的长度相对更长。
优选的，在该轴上安装有一非磁性挡块，以使第一磁体部的端部和第二磁体部的端部之间具有一定的间隙。
从本发明以下结合附图的详细说明中，本发明的前述和其它目的、特征、方案和优点将变得更加清楚。
附图说明
所包含的附图用于进一步理解本发明，其并入到本说明书中并构成本说明书的一部分，所述附图示出了本发明的实施例，并与文字描述一起用于解释本发明的原理。
在附图中：
图1为根据传统技术的混合式感应电动机的纵向剖视图；
图2为沿图1中I-I线的剖视图；
图3为根据本发明第一实施例的混合式感应电动机的纵向剖视图；
图4为沿图3中II-II线的剖视图；
图5为在根据本发明第一实施例的混合式感应电动机中的同步转子和感应转子的立体图；以及
图6至图8为在起动和变速根据本发明第一实施例的混合式感应电动机时的第一同步转子和第二同步转子各自位置的示意图。
具体实施方式
现将详细说明本发明的优选实施例，其实例在附图中示出。
下面参照附图来解释根据本发明的混合式感应电动机。
图3为根据本发明第一实施例的混合式感应电动机的纵向剖视图，图4为沿图3中II-II线的剖视图，图5为根据本发明第一实施例的混合式感应电动机中的同步转子和感应转子的立体图，图6至图8为根据在起动和变速本发明第一实施例的混合式感应电动机时，第一同步转子和第二同步转子各自位置的示意图。
如图所示，根据本发明第一实施例的混合式感应电动机包括：定子110，固定安装在机壳110a内；感应转子120，可旋转地插入到定子110的中央，并且中央具有轴121；第一同步转子130，在定子110和感应转子120之间沿轴121的圆周方向可自由旋转地安装；以及第二同步转子140，面对第一同步转子130，并在定子110和感应转子120之间沿轴121的圆周方向可自由旋转地安装。
在定子110的一侧形成有线圈缠绕部116，用于缠绕定子110的驱动线圈111，以使定子110能够具有N极或S极的极性。
在感应转子120的中央处形成有用于插入轴121的孔123，并且在感应转子120的外周部沿圆周方向等间隙的形成有多个导电孔124。在导电孔124中安装有导电杆125。
导电杆125由模铸成型，并且由铝或铜制成。在导电杆125的端部形成有由铝制成的端环125a。
第一同步转子130包括：第一支撑部131，其中央可旋转地连接轴121；第一磁体部133，为圆筒形状，并沿圆周方向连接在第一支撑部131的端部，由此被定子110的旋转磁场旋转，以旋转感应转子120；以及第一轴承部135，设置在第一支撑部131的中央，用以插入轴121。
第二同步转子140包括：第二支撑部141，其中央可旋转地连接轴121；第二磁体部143，为圆筒形状，并沿圆周方向连接在第二支撑部141的端部，由此被定子110的旋转磁场旋转，以旋转感应转子120；以及第二轴承部145，设置在第二支撑部141的中央，用以插入轴121。
第一磁体部133和第二磁体部143分别构造成具有多个极。第一磁体部133和第二磁体部143分别沿径向安装。在第一磁体部133和第二磁体部143上沿各自的圆周方向交替地形成有N极和S极。
第一磁体部133沿轴121的纵向长度比第二磁体部143沿轴121的纵向长度相对更长。
第一支撑部131和第一磁体部133通过模制一体形成，并且第二支撑部141和第二磁体部143通过模制一体形成。
优选的，第一轴承部135和第二轴承部145分别由无油轴承制成，以使轴121平稳地转动。
在轴121上安装有多个挡块270，以使第一磁体部133的端部和第二磁体部143的端部之间能够具有一定的间隙。更具体的，在第一同步转子130的两侧安装有两个挡块270，并且在第二同步转子140的两侧安装有另两个挡块270。由于各个挡块270，第一同步转子130和第二同步转子140不能沿轴121的纵向滑动，而仅能沿轴121的圆周方向进行旋转。
优选的，为了不影响磁通，挡块270为非磁性物质。
当第一同步转子130和第二同步转子140同步运行时，在轴向上会产生有振动。然而，挡块270能够防止产生振动，从而减少噪音。
在第一同步转子130和定子110之间形成有第一气隙t1，并且在第一同步转子130和感应转子120之间形成有第二气隙t2。在第一同步转子130和第二同步转子140之间形成有第三气隙t3。
下面，将参照图3至图8来说明根据本发明第一实施例的混合式感应电动机的运行。
一旦将第一电流连续施加到定子110的驱动线圈111上而形成有旋转磁场时，该旋转磁场使第一同步转子130和第二同步转子140同步运行，从而以同步速度旋转。
第一磁体部133和第二磁体部143产生的磁通用作感应转子120的旋转磁场，以使感应转子120在滑动的同时进行旋转。电动机的输出通过固定在感应转子120上的轴121向外传递。
在第一同步转子130和第二同步转子140同步运行之前，在不同于图6和图7所示的状态的状态下，即在第一同步转子130和第二同步转子140的各个极随意面对的状态下，第一同步转子130和第二同步转子140旋转到低于同步速度的速度。
当第一同步转子130和第二同步转子140已经同步运行时，施加到驱动线圈111上的电压非常高，由此来自定子110的磁力远远大于第一同步转子130和第二同步转子140不同极之间的吸引力。在这种情况下，如图6和图7所示，第一同步转子130和第二同步转子140以N-N和S-S的状态或N-S和S-N的状态彼此面对，并以同步速度旋转。此时，在第一同步转子130和第二同步转子140的各个内侧形成的旋转磁场变为最大，由此感应转子120具有最大旋转速度。
相反的，当施加到驱动线圈111上的电压较小由此来自定子110的磁力不大于第一同步转子130和第二同步转子140不同极之间的吸引力时，第一同步转子130和第二同步转子140在相同极彼此稍重叠的状态下以同步速度旋转。此时，在第一同步转子130和第二同步转子140的各个内侧形成的旋转磁场变弱，由此感应转子120旋转速度降低。
在根据本发明第一实施例的混合式感应电动机中，如果在从图6到图7的状态变化的同时使驱动线圈111的旋转磁场变弱，第一同步转子130和第二同步转子140将轮流地与驱动线圈111产生的旋转磁场同步运行。从而，第一同步转子130和第二同步转子140的极数增加了大约两倍。结果，用于使第一同步转子130和第二同步转子140以同步速度旋转的旋转磁场大大降低。
在第一同步转子130和第二同步转子140轮流地与驱动线圈111的旋转磁场同步运行的过程中，如果第一同步转子130和第二同步转子140没有固定在轴121上，第一同步转子130和第二同步转子140沿轴121的纵向受到一个由第一同步转子130和第二同步转子140之间产生的吸引力和排斥力所作用的力。在此，挡块270保持了第一同步转子130和第二同步转子140之间的气隙t3，由此防止振动并减少噪音。
此外，在最初驱动该混合式感应电动机时，起动电流大大的降低，从而减少噪音并提高效率。此外，同步转子的磁通将根据所施加的电压的变化而变化，所以易于改变该混合式感应电动机的旋转速度。
由于本发明可以通过多种形式实现而不脱离其精神或本质特征，所以应当理解，除非另有说明上述实施例不限于前面所描述的任何细节，而应在所附权利要求书所限定的其精神和保护范围内广泛地解释，因此所有落入到该权利要求书范围内或同等范围内的变化和改型均包含在所附权利要求书中。

Claims (9)

1、一种混合式感应电动机，包括：
定子，固定安装在机壳内；
感应转子，可旋转地插入到定子的中央，并且该感应转子的中央处具有轴；
第一同步转子，在定子和感应转子之间沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装；以及
第二同步转子，沿该轴的纵向面向第一同步转子，并在定子和感应转子之间沿该轴的圆周方向可自由旋转地安装。
2、根据权利要求1所述的混合式感应电动机，其中：
第一同步转子包括：第一支撑部，其中央可旋转地连接到该轴上；第一磁体部，沿圆周方向连接到第一支撑部的端部，并在定子的旋转磁场的作用下旋转，以使感应转子旋转；和第一轴承部，设置在第一支撑部的中央，以插入该轴；以及
第二同步转子包括：第二支撑部，其中央可旋转地连接到该轴上；第二磁体部，沿圆周方向连接到第二支撑部的端部，并在定子的旋转磁场的作用下旋转，以使感应转子旋转；和第二轴承部，设置在第二支撑部的中央，以插入该轴。
3、根据权利要求2所述的混合式感应电动机，其中第一轴承部为无油轴承，并且第一支撑部为非磁性物质。
4、根据权利要求2所述的混合式感应电动机，其中第二轴承部为无油轴承，并且第二支撑部为非磁性物质。
5、根据权利要求2所述的混合式感应电动机，其中第一支撑部和第一磁体部一体形成。
6、根据权利要求2所述的混合式感应电动机，其中第二支撑部和第二磁体部一体形成。
7、根据权利要求2所述的混合式感应电动机，其中第一磁体部沿轴纵向的长度比第二磁体部沿轴纵向的长度相对更长。
8、根据权利要求1所述的混合式感应电动机，其中在该轴上安装有挡块，以使第一磁体部的端部和第二磁体部的端部之间具有一定的间隙。
9、根据权利要求8所述的混合式感应电动机，其中所述挡块为非磁性物质。
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