CN112737153A - 一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构，包括定子、绕组、固定挡板和带接触指针的转动装置；带接触指针的转动装置分别放置在A、B、C三相的每个定子槽内，对应定子槽内分别安装固定挡板；带接触指针的转动装置包括带有球型接触结构的指针、感应铜片、弹簧和转轴，转轴转动连接在固定挡板上；感应铜片固定在转轴上；指针一端连接在转轴上，使指针与定子端面平行，指针另一端为球形接触结构，并与绕组相接触。电机没有运行时，弹簧不发生形变没有弹力；电机运行时，感应铜片会产生电磁力，当电磁力大于弹力里，转轴带动指针顺时针摆动，当电磁力小于弹力时，转轴带动指针逆时针摆动，实现自动改变绕组有效匝数，调节磁通大小。

Description

一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构。
背景技术
电机的调速一直以来都是电机的关键技术，在众多的调速方法中采用变频调速的居多。对于异步电机来说大部分都采用变频调速。在恒功率调速下，电机速度升高会使电机气隙磁场下降，使电机输出转矩减小、过载能力降低，不能在较高的速度持续运行。
公告号CN104979991B的发明公开了一种扭矩自适应连续变速永磁内转子无刷电机，包括电机轴，转子，定子，机壳，端盖等。其特征在于转子内部设置一个自动适应转矩变化调节磁通量大小的机构，它主要由弹簧测控系统和一个螺旋传动副组成，可以将定子电流在转子磁场中产生的扭矩按比例转换成轴向分力使定子在电机轴上做螺进运动，从而使定子对转子的轴向位置发生变化，把气隙磁通量由原来的常量变成为扭矩的函数，使转速随扭矩反比变化，而输出功率始终不变，使无刷电机具有数倍变速比的自适应等功率无极变速特性。本发明用简单可靠的方法实现了直接转矩控制效果。
公开号CN105914979A的发明公开了一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，该电机径向从外至内，包括分区设置的外区定子、外区转子、中区定子、内区转子以及内区定子；双凸极中区定子由定子轭、定子槽和径向双边突起的定子齿以及容错齿组成，其中，定子齿上绕有集中分布式三相电枢绕组；内区定子中，切向充磁的稀土钕铁硼永磁体沿圆周方向均匀嵌入；外区定子中，沿圆周方向均匀表贴安装径向充磁的铝镍钴永磁体，相邻铝镍钴永磁体之间留槽，用于放置脉冲磁化绕组；内区转子和外区转子均呈现凸极结构，凸极之间的空隙填充为非导磁材料。本发明通过采用定转子双分区的结构，实现了提升转矩密度、扩宽调速范围以及进一步降低稀土永磁材料的用量的目的。
公告号CN105553128B的发明公开一种混合励磁磁通切换电机，包括外定子、转子和内定子，内定子外同轴套有转子，转子外同轴套有外定子，外定子由外定子铁心、永磁体和三相电枢绕组组成，三相交流励磁绕组套在内定子铁心凸极齿上，内定子铁心凸极齿的数量与所述永磁体的数量相等，内定子铁心凸极齿的径向中心轴线与所述永磁体的径向中心轴线重合；可以有效解决现有技术中需通过减小永磁体体积或减小电枢绕组匝数来安放励磁绕组的问题，增加了电机的电磁负荷，内定子励磁绕组中通入的幅值可调的对称三相交流电流，产生幅值和极性可调的旋转磁场，并与永磁磁场中的有效气隙磁场进行叠加，进而增强或减弱永磁磁场中有效的谐波分量，实现调磁运行的目的。
上述技术方案公开了一些调磁调速方案，但均不能达到“调节范围连续且调速平滑、调解时间短”的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构，包括定子和绕组，绕组采用背绕式结构，还包括固定挡板和带接触指针的转动装置；
带接触指针的转动装置分别放置在A、B、C三相的每个定子槽内，对应定子槽内分别安装固定挡板，用于支撑带接触指针的转动装置；
带接触指针的转动装置包括带有球型接触结构的指针、感应铜片、弹簧和转轴，其中：转轴转动连接在固定挡板上；感应铜片固定在转轴上；指针一端连接在转轴上，使指针与定子端面平行，指针另一端为球形接触结构，并与绕组相接触；弹簧的一端连接在感应铜片上，另一端连接在定子上；
电机没有运行时，弹簧不发生形变没有弹力；电机运行时，感应铜片会产生电磁力，当电磁力大于弹力里，转轴带动指针顺时针摆动，当电磁力小于弹力时，转轴带动指针逆时针摆动，实现自动改变绕组有效匝数，从而调节磁通大小。
每相绕组沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针的球型接触结构与绕组接触。
指针对应的初始位置均为每槽绕组的第一根导线上。
每相绕组中导线与导线之间使用绝缘介质隔离。
指针上有引出线，每相定子槽内的引出线相互连接，使每相定子槽内带接触指针的转动装置连接在一起，实现每相各个槽内的绕组匝数时刻保持一致。
本发明的有益效果是：
本发明提出了一种离散式自动调磁调速的定子结构，优势在于：离散式结构可以分别调节每相定子槽中的绕组匝数，使得气隙磁场分布更加均匀；当气隙磁场变化时，感应铜片在气隙磁场和弹簧作用下，自动改变绕组匝数，调节气隙磁场，提高电机在高速状态下的过载能力，同时使电机具有较宽的调速范围、调速平滑且调解时间短。
本发明中转动装置在感应铜片产生的电磁力与弹簧弹性形变产生的弹力相互作用，推动转动装置自动旋转，改变电机的有效绕组匝数，调节磁通大小。
本发明通过指针接触，改变绕组的匝数，调节磁场大小，可以使电机在高速下能够有较大的输出转矩，提高电机在高速运行状态下的过载能力。
本发明采用离散式分布结构，将转动装置安装在A、B、C三相的各个定子槽内，可以分别调整定子槽中的有效绕组匝数，使得气隙磁场分布更加均匀。
本发明相比于抽头引线形式的电机，该新型结构采用引线形式，减少的电机绕线的复杂程度，且调节范围连续且调速平滑、时间短。
附图说明
图1为本发明的立体示意图；
图2为本发明的主视图；
图3为本发明中带接触指针的转动装置的示意图。
具体实施方式
以下结合附图本实施例的具体实施方式作详细说明。
如图1至图3所示，本实施例公开了一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构，包括定子1和绕组，绕组采用背绕式结构。还包括固定挡板3和带接触指针的转动装置。
在A、B、C三相的每个定子槽中，分别嵌放带接触指针的转动装置。对应定子槽内还分别安装固定挡板3，用于支撑带接触指针的转动装置。
带接触指针的转动装置包括带有球型接触结构的指针4、感应铜片7、弹簧6和转轴8（其中：转轴8转动连接在固定挡板3上；感应铜片7固定在转轴8上，感应铜片7受力带动转轴转动；指针4一端垂直连接在转轴上，使指针4与定子端面平行，指针4另一端为球形接触结构，并与绕组2相接触；弹簧6的一端连接在感应铜片7上，另一端连接在定子1上。
本实施例中，每槽绕组中导线与导线之间使用绝缘介质隔离，且每槽绕组沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针4的球型接触结构与绕组接触。在电机运行时，感应铜片在电磁力和弹簧弹力的共同作用下，带动转动装置转动，使指针的球形接触结构在开槽绕组之间来回摆动，自动改变定子绕组有效匝数、调节磁通大小。
本实施例中，指针4对应的初始位置均为每槽绕组的第一根导线上。
本实施例中，从指针4上引出有引出线5，每相定子槽内的引出线相互连接，将每相定子槽内带接触指针的转动装置连接在一起（A相的连接到一起，B相的连接到一起，C相的连接到一起），并接在电机端盖的接线盒上，实现每相各个槽内的绕组匝数时刻保持一致。
本发明的工作原理如下：在电机未运行时，弹簧处于初始位置时，未发生形变且不产生弹力；在电机运行时，定子铁心中会有主磁通经过，定子槽中会产生漏磁通，定子铁心中的主磁通增大，定子槽中漏磁通也会相应的增多，当定子铁心主磁通减小时，定子槽中漏磁通也会相应的减少。感应铜片利用定子槽中的漏磁通变化产生电磁力，当电磁力大于弹力里，转轴带动指针顺时针摆动，当电磁力小于弹力时，转轴带动指针逆时针摆动，实现自动改变绕组有效匝数，从而调节磁通大小。
本发明提出了一种离散式自动调磁调速的定子结构，优势在于：离散式结构可以分别调节每相定子槽中的绕组匝数，使得气隙磁场分布更加均匀；当气隙磁场变化时，感应铜片在气隙磁场和弹簧作用下，自动改变绕组匝数，调节气隙磁场，提高电机在高速状态下的过载能力，同时使电机具有较宽的调速范围、调速平滑且调解时间短。
本发明中转动装置在感应铜片产生的电磁力与弹簧弹性形变产生的弹力相互作用，推动转动装置自动旋转，改变电机的有效绕组匝数，调节磁通大小。
本发明通过指针接触，改变绕组的匝数，调节磁场大小，可以使电机在高速下能够有较大的输出转矩，提高电机在高速运行状态下的过载能力。
本发明采用离散式分布结构，将转动装置安装在A、B、C三相的各个定子槽内，可以分别调整定子槽中的有效绕组匝数，使得气隙磁场分布更加均匀。
本发明相比于抽头引线形式的电机，该新型结构采用引线形式，减少的电机绕线的复杂程度，且调节范围连续且调速平滑、时间短。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (5)

1.一种新型离散式自动调磁调速电机定子结构，包括定子和绕组，绕组采用背绕式结构，其特征在于：还包括固定挡板和带接触指针的转动装置；
带接触指针的转动装置分别放置在A、B、C三相的每个定子槽内，对应定子槽内分别安装固定挡板，用于支撑带接触指针的转动装置；
带接触指针的转动装置包括带有球型接触结构的指针、感应铜片、弹簧和转轴，其中：转轴转动连接在固定挡板上；感应铜片固定在转轴上；指针一端连接在转轴上，使指针与定子端面平行，指针另一端为球形接触结构，并与绕组相接触；弹簧的一端连接在感应铜片上，另一端连接在定子上；
电机没有运行时，弹簧不发生形变没有弹力；电机运行时，感应铜片会产生电磁力，当电磁力大于弹力里，转轴带动指针顺时针摆动，当电磁力小于弹力时，转轴带动指针逆时针摆动，实现自动改变绕组有效匝数，从而调节磁通大小。
2.根据权利要求1所述的新型离散式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：每相绕组沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针的球型接触结构与绕组接触。
3.根据权利要求1所述的新型离散式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：指针对应的初始位置均为每槽绕组的第一根导线上。
4.根据权利要求1所述的新型离散式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：每相绕组中导线与导线之间使用绝缘介质隔离。
5.根据权利要求1-4任一项所述的新型离散式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：指针上有引出线，每相定子槽内的引出线相互连接，使每相定子槽内带接触指针的转动装置连接在一起，实现每相各个槽内的绕组匝数时刻保持一致。
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