CN101465588A - 一种磁阻电动机及提高电动机有效功率的方法 - Google Patents

一种磁阻电动机及提高电动机有效功率的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了“一种磁阻电动机及提高电动机有效功率的方法”。它是将三相磁阻电动机的定子铁心(3)及其绕组与软磁材料制作的椭圆形二极转子铁心(4)构置而成。采用三相交流电通过双极型驱动电路直接起动运行。具有结构简单，运行平稳等优点。本发明还公开了一种通过阻断定子轴向磁通的铁心磁路，来减少电机绕组端部损失的方法，而使电动机的有效功率提高。该种方法还可以适用于任何类型的交、直流电动机使用，并取得同样的效果。

Description

一种磁阻电动机及提高电动机有效功率的方法
技术领域：
本发明涉及一种磁阻电动机，尤其是涉及一种可以采用交流电直接起动运行的非开关型磁阻电动机。本发明还涉及磁阻电动机所用的转子铁心。本发明还涉及一种避免绕组端部损失而提高电动机有效功率的方法。
背景技术：
以往的磁阻电动机，都是采用单极型驱动电路和使用直流电开关型供电电源，并由控制器借助安装在转子轴杆上的位置检测器所提供的定、转子相对位置的信息，使控制器按照一定的顺序，连续不断地接通和断开相应相定子绕组的电流，而使电动机形成内部旋形成的旋转磁场，通过定、转子工作磁极之间存在的可变磁阻回路，使转子受到向磁阻最小位置运动的倾向磁吸力而产生连续运行。这种电动机的定、转子铁心均由硅钢片叠制而成。其存在的不足之处是：它不能够直接利用交流电源进行工作，而必须要借助系统复杂、成本昂贵的控制器才能实现起动运行。而开关性的供电方式对于连续运行的电动机来说，又是十分有害的。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题，就是要提供一种不需要控制器并能够利用交流电源直接起动运行的非开关型磁阻电动机。
为了解决上述技术问题，采用的第一种技术方案是：将现有技术三相开关型磁阻电动机的硅钢片凸极定子铁心及集中式绕组和两极型凸极转子铁心及轴杆，轴承、端盖、机座组成了非开关型磁阻电动机的全部运动机构。工作时，直接采用三相交流电起动运行。由于交流电的正弦波特性。必然会使等距分布在定子铁心上的相邻相绕组线圈之间的的两极型磁场产生相互叠加和形成综合磁场，两极型的综合磁场在各相绕组线圈的峰值电压影响下，在电机内部形成位移旋转。而两极型的凸极转子铁心则遵循“磁阻最小的原理”而跟随电机内部的两极型旋转磁场作同步运行。改变交流电源的频率，即可改变电动机的运行速度，调整各相绕组线圈的通电规律，即可改变电动机的旋转方向。由于该电动机的各相绕组均承受双极驱动。因此不会在转子铁心上产生交变磁通。所以该两极型凸极转子铁心，不但可以用硅钢片叠制，还可以采用整体式的铁磁材料(包括永久磁铁)制造。
为了解决上述技术问题，采用的第二种技术方案是：采用隐极式定子铁心和单层分布式三相绕组与机座、端盖、轴承、轴杆后以及两极型的凸极转子铁心构置而成。对于分布在隐极式定子铁心上的各线圈，均以径向相对的一组构成同相，并使其在通电时产生的磁通路径符合两极型长磁路特征。工作时，直接采用三相交流电起动运行。由于交流电的正弦波特性。必然会使等距分布在定子铁心上的相邻相绕组线圈之间的的两极型磁场产生相互叠加和形成综合磁场，，两极型的综合磁场在各相绕组线圈的峰值电压影响下，在电机内部形成位移旋转。而两极型的凸极转子铁心则遵循“磁阻最小的原理”而跟随电机内部的两极型旋转磁场作同步运行。改变交流电源的频率，即可改变电动机的运行速度，调整各相绕组线圈的通电规律，即可改变电动机的旋转方向。由于该电动机的各相绕组均承受双极驱动。因此不会在转子铁心上产生交变磁通，所以该两极型凸极转子铁心，不但可以用硅钢片叠制，还可以采用整体式的铁磁材料(包括永久磁铁)制造。
在上述两种技术方案中，所用的两极型的凸极转子铁心还可以是采用整体式的铁磁材料制作后，再与两端的半截轴杆焊接而成
在上述两种技术方案中，所用转子轴杆可以是实心轴杆也可以是带自动抽风功能的空心轴杆。
在上述两种技术方案中，两极型凸极转子铁心的极面为包含有同心圆弧线的椭圆形面且两侧对称。两凸极之间的连接可以是不同直径的正弧线连接，也可以是凹形型的反弧线连接，还可以是直线连接。
在上述两种技术方案中，定子铁心和机座之间、或是在轴承与端盖之间、或是在凸极转子铁心与轴杆之间的连接，还可以在一处或多处采用增加隔磁材料(如：有色金属及其合金或工程塑料等)的方式来实现。并以此阻断磁通在该路径上的轴向闭合，使“非开关型磁阻电动机”的有效功率提高。作为提高电动机有效功率的一种方法。它还可以应用到所有的磁阻电动机以及任何类型的交、直流电动机上，产生同样的效果。
在上述两种技术方案中，对于各定子绕组之间的空隙部分，可以采用硅酮模塑料或导热性极高的埃康诺(Ekonol的音译)等电气性能优良的绝缘材料进行充填。
综上所述，本发明“非开关型磁阻电动机”相对于现有技术的开关型磁阻电动机来说，具有如下有益效果：
(1)因为本发明“非开关型磁阻电动机”直接采用三相交流电源起动运行。省略了系统复杂，价格昂贵的控制器。使磁阻电动机的综合成本大幅降低。
(2)因为本发明“非开关型磁阻电动机”直接采用三相交流电源起动运行。避免了使用开关性供电电源给电动机带来的冲击危害，。从而保证了电动机的运行平稳和减少了振动与躁声的产生。
(3)因为本发明“非开关型磁阻电动机”在定子铁心和机座之间或是在转子轴杆上的轴承与端盖等处。增加了隔磁装置，阻断了磁力线从这些部位的通过，从而使磁通闭合路径的长度趋向最短，提高了电动机的有效功率。
附图说明：
图1是本发明“非开关型磁阻电动机”的结构剖示图。
图2是本发明“非开关型磁阻电动机”的驱动电路图。
具体实施方式：
下面用一个具体的实施方式结合附图说明，对本发明“非开关型磁阻电动机”和“提高电动机有效功率的方法”作进一步的详细描述。
按照图1和图2所示，本发明“非开关型磁阻电动机”为三相定子结构，即：由6个定子磁极3在圆周上作等距分布，而且每个定子磁极的宽度均与间距相等。在每一个定子磁极上都装有简单的集中绕组并把各径向相对的两个定子磁极上的绕组用串联(或并联)的方式构成一相。即：将L1和L4构成A相，L2和L5构成C相，L3和L6构成B相，然后，把用整块软铁制造的椭圆形二极转子铁心4安装在转子轴杆5上，然后，在电机两端的轴承与端盖(图中未示)之间，各增设一个青铜隔磁套体(图中未示)并与机座1连接固定。构成整个电动机的运动机构。其中，在用整块软铁制造的椭圆形二极转子铁心4的长轴两端，各有一个90°的同心圆弧段然后把两个同心圆弧段通过偏心弧使它们形成连接。工作时，直接采用三相交流电起动运行。由于交流电的正弦波特性。必然会使相邻相绕组线圈的两极型磁场产生叠加和形成综合磁场，两极型的综合磁场在各相绕组线圈的峰值电压影响下，在电机内部形成位移旋转。而两极型的凸极转子铁心则遵循“磁阻最小的原理”而跟随电机内部的两极型旋转磁场作同步运行。改变交流电源的频率，即可改变电动机的运行速度，调整各相绕组线圈的通电规律，即可改变电动机的旋转方向。如依A、C、B相序通电，电动机在各相峰值电压的影响下，则按顺时针方向转动，若按照A、B、C相序通电，电动机在各相峰值电压的影响下，便依逆时针方向转动。因为椭圆形二极转子铁心4在任意位置上都可以为相邻相的定子磁极提供可变磁阻回路，所以在任何位置上，椭圆形二极转子铁心4都可以满足电动机正、反转运行的自起动要求。

Claims (5)

1、一种磁阻电动机，包含沿圆周作等距分布的硅钢片定子铁心及绕组线圈与两极型凸极转子铁心、轴杆、轴承、端盖、机座组成。径向相对的绕组线圈以并联或串联的方式构成同相。工作时，有规律地将电源电流通过驱动电路，使各相绕组线圈产生的电动机内部磁场形成两极型的旋转磁场并带动两极型凸极转子及轴杆、轴承、作同步运行。其特征是：所述电源电流(ABC)为交流电。所述驱动电路为双极型驱动电路。
2、按照权利要求1所述的磁阻电动机，其特征是：所述两极型凸极转子铁心(4)，是用整块的铁磁材料制成后固定到轴杆(5)上的。
3、按照权利要求1所述的磁阻电动机，其特征是：所述两极型凸极转子铁心(4)，是用永久磁铁制成后固定到轴杆(5)上的。
4、按照权利要求1所述的磁阻电动机，其特征是：所述两极型凸极转子铁心(未示)，是用软磁材料制成实心体后，再从两端部与轴杆焊接成一体的。
5、按照权利要求1至4所述的任何一种磁阻电动机，都可以依靠在定子铁心(4)和机座(1)之间，或端盖(未示)与轴承(未示)之间，或轴杆(5)与转子铁心(4)之间加设隔磁材料(未示)，也可以通过采用非磁性材料的机座或端盖、或机座和端盖都采用非磁性材料，使定子绕组产生的磁通不能形成轴向闭合。从而避免电机绕组的端部损失。使电动机有效功率提高的方法。该方法还可以适用于任何类型的交、直流电动机，作为“提高电动机有效功率的方法”使用。
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