CN2137838Y

CN2137838Y - 圆柱式特种电动机

Info

Publication number: CN2137838Y
Application number: CN 92218555
Authority: CN
Inventors: 魏子良
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-08-18
Filing date: 1992-08-18
Publication date: 1993-07-07
Anticipated expiration: 2002-08-18

Abstract

圆柱式特种电动机，是在圆柱式机壳内固定着装有激磁绕组的定子极块，转子极块与转轴连成一体，在转子极块上有无绕组的转子磁极，转轴穿过在前后端盖中间的轴承，并把整流线路盘固定在一侧的端盖上。绕组引线和整流线路盘引线一起接至控制线路。通过固定在转轴上的电刷和整流线路接通激磁绕组，利用定子磁极绕组通电产生的磁场与相应的转子感应极块间产生的磁场拉伸力，推动转轴转动。该电动机转速低、转矩大、输出转矩脉动小，且可进行无级调速。

Description

本实用新型是属低转速、大转矩，且可以无级调速的电动机技术领域。

现有的异步电动机旋转磁场转速及额定转矩可表示为：

n₁＝60·f₁／p₁

M≈975·p／n

式中：n₁－旋转磁场转速

f₁－电网频率

p₁－电动机极对数

M－额定转矩公斤－米

P－电动机额定功率千瓦

n－电动机额定转速转数／分

由于异步电动机的极数不能太多，根据上列两式，使现有的电动机为高转速、小转矩。要使其转速降低、转矩加大，就需另加变速装置。此外，现有的电动机调速困难。

圆盘式阀门电动装置（专利号：89211407.x）用的圆盘式特种电动机，在结构上与圆柱式特种电动机是不同的。两者都为低转速、大转矩并可以无级调速的特种电动机。

本实用新型的目的就是在于提供一种低转速、大转矩并可以无级调速的圆柱式特种电动机，这是在圆盘式特种电动机的基础上，经过长期实践研究改进而成的。

圆柱式特种电动机，是在圆盘式机壳内固定着有激磁绕组的定子极块，转子极块与转轴连成一体，在转子极块上有无绕组的转子磁极，转轴穿过在前后端盖中间的轴承，并把整流线路盘固定在一侧的端盖上。绕组引线和整流线路盘引线一起接至控制线路。控制线路可分为机械整流线路或电子（可控硅）整流线路，两者任取其一。当定子绕组通电产生的磁场与转子磁极（由定子磁场感应产生的）中心线位置不一致时，定子绕组通电产生的磁场通过转子极块的磁力线产生拉伸力，推动转子极块转动，从而带动转轴旋转。通过控制线路控制，在磁拉伸力为接近最大时，定子绕组中通电流，这样产生转矩就大。此外，定子磁极通电流所产生旋转磁场转速可以由外在电压大小在一定范围内来控制，使得这种特种电动机能进行无级调速。

本实用新型与前项专利圆盘式特种电动机相比较有以下几个特点：一、输出转矩脉动小；二、改进了控制整流线路，提高了效率。这样，可以使这种低转速、大转矩且可以无级调速的特种电动机可以更广泛地推广应用。

附图1为圆柱式特种电动机的外视图。

附图2为圆柱式特种电动机原理结构图。

附图3为圆柱式特种电动机定子磁极与转子磁极的关系图。

附图4为定子磁极绕组通电流顺序，以及转子磁极在各种不同位置时产生的转矩关系图。

附图5为整流线路盘。

附图6为机械整流线路图。

附图7为电子（可控硅）整流线路图。

本实用新型的实施例根据附图作进一步说明。

在由机座5支撑的作为磁路的圆柱式机壳1内，固定着装有激磁绕组15的八个定子磁极11，即N₁、N₂、N₃、N₄、S₁、S₂、S₃、S₄，定子磁极极身宽度约等于1／2定子磁极距，定子磁极距为360°÷8＝45°。转轴4与转子极块12连成一体，在转子极块上固定着无绕组的六个转子磁极14，即：（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6），其极矩为360°÷6°＝60°。转轴4穿过在前后端盖2、3中间的轴承13，端盖2、3是用螺钉固定在机壳1上。这里：转子磁极距τ₂＝τ₁＋τ₃，τ₁为定子磁极距，τ₃为转子磁极在定子磁极中前进的度数，过此度数，这个定子磁极绕组即将停电，下一个定子磁极绕组开始通电。定子磁极极身大于转子磁极极身。这样，假定机壳内的定子磁极数为六、八、十二、十五、十八…时，定子磁极距就为60°、45°、30°、24°、20°…，转子磁极在相应的定子磁极中前进的度数为30°、15°、15°、12°、10°…，转子磁极距就为90°、60°、45°、36°、30°…，相应的转子磁极数为四、六、八、十、十二、…个。

用螺钉通过垫块6固定在端盖3的整流线路盘7，是采用中间为圆孔、厚约8mm的绝缘板，并在上面装有圆铜环20和铜片21。对应于八个定子磁极和六个转子磁极，在整流线路盘上共有24个铜片分6组A、B、C、D顺序排列一周，各铜片中间为绝缘，各铜片之间的间隔相等。也就是说，整流线路盘7上的铜片多少和分组排列是根据机壳内定子磁极数、转子磁极数及每个转子磁极在相应的定子磁极中前进的度数而定，即铜片数等于360°÷转子磁极前进的度数。转轴4穿过整流线路盘7的中心孔。固定在转轴4上的刷轴套16通过刷柄17连接刷架18，在刷架18内有电刷19，分别与圆铜环20和某一铜片21接触。当转轴旋转时，带动电刷19转动，轮流依次接通6组A、B、C、D铜片和圆铜环。电刷19的宽度约大于各铜片之间的间隔。

激磁绕组引线通过端盖3的引线孔8和整流盘7上的圆铜环引线及各铜片引线组成电缆线9一起连接至控制箱10里的控制线路上。

控制线路可采用机械控制线路或电子（可控硅）控制线路。两种线路任取其一。

机械控制线路是将外加电压U经桥式整流（Z₁～Z₄）后，正端接至整流线路盘7上的圆铜环20上，负端经N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄的激磁绕组后分别对应接至整流线路盘7上的铜片A、B、C、D。在N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄绕组旁并接续流二极管D₁、D₂、D₃、D₄。

电子（可控硅）控制线路是将外加电压U经桥式整流（Z₅～Z₈）后，正端接至可控硅3CT₁～3CT₄的阳极，负端经N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄的激磁绕组后，分别对应接至可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的阴极。小电池（2V）E的正端接整流线路盘7上的圆铜环20，负端经反接二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂后分别对应接至可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的阴极。可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的触发极分别对应接整流线路盘7上的铜片A、B、C、D。在N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄、的激磁绕组旁除分别并接续流二极管D₅、D₆、D₇、D₈外，还分别并接电容器C₁、C₂、C₃、C₄。这是为了可控硅利用供电正弦波的自然零点进行截止而附加的。当可控硅维持电流小及用电绕组电感大，可控硅往往失控，并接上电容器，使供电电压波形经过自然零点时，电感电路放电经续流二极管，不经可控硅（由于电容器的正电极的抵制），而不使可控硅经自然零点时失控。

这里：激磁绕组N₁、S₁，N₂、S₂，N₃、S₃，N₄、S₄的串并联，可视外加电压U及绕组线径和匝数而定。外加电压U可由220V交流电压经自耦变压器（可调）得到。

根据附图3可以看出，转子磁极（1）前进边A₂与定子磁极N₁后边A₁重合处，相应的定子磁极所产生的磁场作用于相应的转子磁极磁拉伸力为最大。转子磁极（2）在定子磁极N₂中至B₁处时，磁拉伸力仍为最大值的1／3～1／4，并且下一个定子磁极N₁绕组开始送电，即A₁′与A₂′相距约为5～10mm时（视外加电压及磁极距等因素而定这个距离）。此时N₁的磁拉伸力为最大值的3／4左右，但N₂绕组仍通电，直至B₂、B₂′处才停电，即定子上每组磁极断电时间为相应的转子磁极应前进的度数加上2～6mm处断电，由此可使输出转矩脉动减少，提高电动机的效率。

现假定转子磁极位置在如图4所示的位置1时，接通电源，电刷19接通铜片A和圆铜环20，使定子磁极绕组N₁、S₁通电，N₁S₁绕组通电产生的磁场与转子磁极（1）、（4）（由定子磁场感应产生的）中心线位置不一致，产生磁拉伸力，推动转子极块转动，从而带动转轴旋转。当转子磁极转至位置2时，电刷19同时接通铜片A和B及圆铜环，使定子磁极N₂、S₂绕组开始通电，但N₁、S₁绕组仍通电，直到A₁、A₂重合时，定子磁极N₁、S₁绕组才停电（此时电刷已不再接通铜片A）。这样随着转子磁极转动到位置3和位置4的同时，转轴带动电刷依次接通铜片C和D，相应的定子磁极绕组N₃S₃、N₄S₄依次通电，循环往复，实现了转轴的旋转，同时也可以看出，定子旋转磁场转速及相应的转轴的转动速度是人为控制的，随着转轴的负载大小变小，调整定子绕组电流可以使电动机转速在一定范围内无级变化。转速一般在100转／分以下。

为进一步减少电动机输出转矩的脉冲，可在加长的机壳内并行装入几组定子磁极、动子极块、动子磁极，以及加上相应的整流线路盘和控制线路，并共用同一转轴构成的圆柱式特种电动机来实现。

Claims

1、一种新型的圆柱式特种电动机，它包括端盖、定子、转子、整流线路盘和控制线路，其特征在于：

a.在由机座5支撑的作为磁路的圆柱式机壳1内，固定着装有激磁绕组15的八个定子磁极11，即N₁、N₂、N₃、N₄，S₁、S₂、S₃、S₄，每个定子磁极极身约等于1/2的定子磁极距，定子磁极距为360°÷8=45°；转轴4与转子极块12连成一体，在转子极块上固定着无绕组的六个转子磁极14，即(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)，其极距为360°÷6=60°；转轴4穿过在前后端盖2、3中间的轴承13，端盖2、3是用螺钉固定在机壳1上；用螺钉通过垫块6固定在端盖3的整流线路盘7，是采用中间为圆孔、厚约8mm的绝缘板，并在上面装有圆铜环20和铜片21，铜片21分成6组A、B、C、D顺序排列一周，各铜片中间为绝缘；转轴4穿过整流线路盘7的中心孔，固定在转轴4上的刷轴套16通过刷柄17连接刷架18，在刷架内有电刷19，分别与圆铜环20和某一铜片接触；

b.激磁绕组15引线通过端盖3的引线孔8和整流线路盘7上的圆铜环引线及各铜片引线(组成电缆线9)一起连接至控制箱10里的控制线路上；

c.控制线路可采用机械控制线路或电子(可控硅)控制线路，机械控制线路是将外加电压U经桥式整流(Z₁～Z₄)后，正端接至整流线路盘7上的圆铜环20上，负端经N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄的激磁绕组后分别对应接至整流线路盘7上的铜片A、B、C、D，并在N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄绕组旁并联续流二极管D₁、D₂、D₃、D₄。

2、根据权利要求1所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：可将机械控制线路改换成电子（可控硅）控制线路，它是将外加电压U经桥式整流（Z₅～Z₈）后，正端接至可控硅3CT₁～3CT₄的阳极，负端经N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄的激磁绕组后，分别对应接至可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的阴极；小电池（2V）E的正端接整流线路盘7的圆铜环20，负端经反接二极管D₉、D₁₀、D₁₁、D₁₂后分别对应接至可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的阴极，可控硅3CT₁、3CT₂、3CT₃、3CT₄的触发极分别对应接整流线路盘7上的铜片A、B、C、D，并在N₁S₁、N₂S₂、N₃S₃、N₄S₄的激磁绕组旁除分别并接续流二极管D₅、D₆、D₇、D₈外，还分别并接电容器C₁、C₂、C₃、C₄。

3、根据权利要求1或2所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：转子磁极距τ₂＝定子磁极距τ₁＋转子磁极在定子磁极中前进的度数τ₃，且定子磁极极身大于转子磁极极身。

4、根据权利要求1或2所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：电刷19的宽度约大于各铜片之间的间隔，各铜片之间的间隔相等。

5、根据权利要求1或2所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：控制线路中的外加电压U可由220V交流电压经自耦变压器（可调）得到。

6、根据权利要求1或2所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：定子上每组磁极通电开始时间为相应的转子磁极前进边A₂′与定子磁极后边A₁′相距为5mm～10mm处开始通电；定子上每组磁极断电时间为相应的转子磁极应前进的度数加上2～6mm处断电。

7、根据权利要求1所述的圆柱式特种电动机，其特征在于：可将机壳1内的定子磁极个数改为六、十二、十五、十八…，此时，定子磁极距就为60°、30°、24°、20°…，转子磁极在相应的定子磁极中前进的度数为30°、15°、12°、10°…，相应转子磁极个数为四、八、十、十二，转子磁极距就为90°、45°、36°、30°…，相应整流线路盘7上的铜片数（360°÷转子磁极前进的度数）为12、24、30、36。

8、根据权利要求1或7所述的圆柱式特种电动机，可在加长的机壳内并行装入几组定子磁极、动子极块、动子磁极，以及加上相应的整流线路盘和控制线路，并共用同一转轴构成脉动很小的圆柱式特种电动机。