CN2334120Y - 交流电动机 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种交流电动机,包括机壳、激磁绕组和旋转电枢及换向器,其特征是在并联激磁绕组上串接有电容。电容起移相作用,使并联激磁绕组磁通相位与电枢电流的相位基本一致,从而产生足够的驱动力矩,利用此方案可开发出崭新的交流并激电动机系列产品,而且可采用复励方式。制作的交流调速电动机具有和直流电动机同样宽广而平滑的调速特性,而无须专用直流电源,具有简单、低廉而可靠耐用的特点。

Description

交流电动机
本实用新型属于电机领域，特别是一种交流旋转电枢式电动机的改进。
目前交流电动机一般只采用串激方式，现有的技术方案在习惯上认为并激方式不实用，其原因是并激绕组直接接在电源上，如图1所示，其所受的电压高则绕组匝数必然多，其电感也就大，于是激磁电流
Figure Y9822738200031
产生的磁通
Figure Y9822738200032
滞后于电源电压，其滞后的相角差θ1很大，甚至接近90°，如图2所示。 是电机电枢电流，作为比较相角差的起始位置。由于电机电枢电流 滞后于电源电压的相角差θ2比较小，于是
Figure Y9822738200035
产生的激磁磁通
Figure Y9822738200036
与电机电枢电流 间有较大相角差θ3，在交流电源作用下，当磁通
Figure Y9822738200038
幅值大时电流
Figure Y9822738200039
的幅值却小，二者乘积小即产生的力矩小，故没有实际意义上的用途。
本实用新型的目的是利用电容具有改变电流相位的特性来实现交流并激励磁方式，并设计工作特性更好的交流电动机系列产品。
本实用新型的任务是这样实现的，交流电动机包括机壳、激磁绕组和旋转电枢及换向器，其特征是在交流并联激磁绕组上串接有电容。电容起到移相作用，使并联激磁绕组产生的磁通相位和电机电枢电流的相位一致或基本一致，从而产生足够的驱动力矩。
本实用新型具有结构简单，元件少，运行可靠的特点。利用此方案可开发出崭新的交流并激电动机系列产品，而且可采用复励方式(串激、并激结合)来改进量大面广的现有交流串激电动机的性能。通过串激和并激的不同比例组合，制作的交流复励电动机既具有交流串激电动机起动力矩高、过载能力强和体积小、重量轻的优点，又克服了其空载“飞速”、振动噪声大和换向困难等缺点，实现优良的工作性能。
下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：
图1交流并激电动机原理图
图2图1相位分析图
图3本实用新型结构一原理图
图4图3相位分析图
图5本实用新型结构二原理图
图6图5相位分析图
图7串激和复励工作曲线图
图8交流调速电动机结构一
图9交流调速电动机结构二
实施例一：
参照图3为本实用新型结构一原理图，此图为交流并激电动机原理图，其激磁绕组L1上串接电容C后并接在旋转电枢绕组D上，电容起移相作用，其矢量图如图4所示，并激激磁电流
Figure Y9822738200041
经移相后相位移前为矢量
Figure Y9822738200042
与
Figure Y9822738200043
的夹角为θ4，通过适当选择电容C的参数，θ4可以很小或趋近于零，因此并激激磁电流
Figure Y9822738200044
产生的并激激磁磁通
Figure Y9822738200045
与电机电枢电流 的相位差可以很小或基本同相。二者的乘积大，从而产生的驱动力矩也大，具有足够力矩的交流并激电动机不仅具有实用意义，并且可以据此开发一系列具有新颖特性的交流电动机产品。实施例二：
参照图5本实用新型结构二原理图，配置一串激绕组L2，可制成一种交流复励电动机，即将串激和并激相结合，矢量图如图6所示，
Figure Y9822738200047
为定子串激绕组磁通相位， 为从串激绕组通过的电机电枢电流，当 激磁产生磁通 时，在铁芯中产生了铁耗，故
Figure Y98227382000411
滞后 一个小角度，
Figure Y98227382000413
为电源电压，
Figure Y98227382000414
为定子并激绕组磁通相位。
Figure Y98227382000415
与的夹角都很小。
在电动工具等行业普遍使用的交流串激电动机，具有体积小，重量轻和起动力矩高，过载能力强等优点，但其机械特性“软”，负载时转速低，空载时又会“飞速”，危险的高速甚至会破坏电枢转子，并且噪声振动大，换向困难，从而限制了它的使用范围。利用本实用技术方案制成的交流复励电动机，若以串激为主时，既保持了交流串激电动机的优点，又克服其不足，并且能使电机的机械工作特性曲线变“硬”。如图7所示，原交流串激电动机机械特性为曲线Ⅰ，改进后的交流复励电动机机械特性为曲线Ⅱ。磁通 与转速n成反比关系，串激电动机中串激绕组和电枢绕组流过同一电流 ，空载时
Figure Y98227382000419
↓↓ ↓↓n↑↑故会“飞速”，当负载增加时 ↑
Figure Y98227382000422
↑n↓，于是形成“软”的机械特性。
在复励电动机中
Figure Y98227382000423
，并激电流
Figure Y98227382000424
不通过电枢故不受负载大小的制约。空载时
Figure Y98227382000425
↓↓
Figure Y98227382000426
d↓↓但
Figure Y98227382000427
变化不大，故转速n不会急剧上升。负载增大时
Figure Y98227382000428
↑
Figure Y98227382000429
d↑但对
Figure Y98227382000430
影响不大， 只是总磁通
Figure Y98227382000432
的一部分，故n下降也不大。所以在串并激同时存在并且比例调配适当时，得到较“硬”的机械特性曲线。
空载时不“飞速”大大降低振动噪声，负载时工作转速又较高，可以提高其负载能力，这种比较理想的工作特性，加上其固有优点，为其在小型机械和电动工具等领域的应用打开了非常广阔的前景。
以并激为主的交流复励电动机，其机械特性相当“硬”，具有独到而优良的性能特点。应用本实用新型的技术方案，可以灵活地调配串激和并激部分的比例，使电机能根据工作需要调整出各种较优良的工作特性，而所需的成本却十分低廉。
根据交流并激电动机的工作特性可以开发一种崭新的交流调速电动机。传统上为实现宽广而平滑的调速常采用直流电动机，但要解决直流电源问题往往还须配置直流发电机，或用交流电整流，设备投资相当大。交流变频调速是目前的研究方向之一，但同样存在成本高波形不理想等问题。交流并励激磁方法的问世，就可以在交流条件下采用和直流电动机相同的方法，来实现宽广平滑的优良调速性能，成本低廉而且十分可靠。请见实施例三。实施例三：
参照图8交流调速电动机结构一示意图，在并联激磁绕组L1与电容C回路上串接有可调电阻R1，在电枢D回路上串接有可调电阻R2，通过改变可调电阻R1和R2就可调整励磁电流和电枢回路电阻从而实现宽广平滑调速。实施例四：
参照图9交流调速电动机结构二示意图，在并联激磁绕组L与电容C回路上串接有可调电阻R，在电枢D两端并联有电压调压器。通过可调电阻调整并激电流，通过变压器调整电枢端电压，从而实现宽广平滑调速。
在以上两例中，为调整性能要求可以配置一部分串激绕组。

Claims (4)

1、一种交流电动机，包括机壳、激磁绕组和旋转电枢及换向器，其特征是在并联激磁绕组上串接有电容。
2、根据权利要求1所述的交流电动机，其特征是配置有串激绕组。
3、根据权利要求1、2所述的交流电动机，其特征是在并联激磁绕组与电容回路上串接有可调电阻，在电枢回路上串接有可调电阻。
4、根据权利要求1、2所述的交流电动机，其特征是在并联激磁绕组与电容回路上串接有可调电阻，在电枢两端并联有电压调压器。
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