專利名稱：轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種新型的、無刷的交流異步、同步電機，屬電機制造領域。
背景技術：
現在普通交流異步、同步電機電樞繞組由定子繞組承擔，通入三相交流電流后產生旋轉磁場，是進行機電能量轉換必不可少的主要部件，都為分布繞組。為使輸電線路損耗減小，現電機的輸入電壓等級越來越高，由于為分布繞組，電機的絕緣處理越來越困難，電機的單位KW的體積也越來越大，電機的輸入電壓等級越高，電機也越怕潮濕。
本人申請了“基于三相旋轉變壓器技術的交流同步電機、交流繞線轉子電機及其調速裝置”的發(fā)明專利，申請?zhí)枮?00510036886.6，主要側重于在同步電機無刷直流勵磁和在繞線式轉子電機轉子繞組無刷控制的應用，現繼續(xù)延伸這種電機應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是克服現有交流異步、同步電機的不足，提供一種新的無刷、無滑環(huán)，既可以輸入高電壓又可以不怕潮濕的交流異步、同步電機。電機主要由定子繞組51及其鐵心、轉子繞組52及其鐵心、軸承裝置53和機座54等組成，主要特征在于電機通過一種安裝在電機機座54內部的轉軸56上的三相旋轉變壓器55在靜止的三相交流電源R、S、T與電機旋轉的轉子繞組52之間雙向傳遞電功率，電機轉子繞組52為交流電機電樞繞組、分布式結構，電機定子繞組51同步電機時為直流勵磁繞組、異步電機時為鼠籠繞組或為繞線式繞組，三相旋轉變壓器55的轉子繞組57向電機轉子繞組52傳遞交流電功率產生旋轉磁場，電機處于電動狀態(tài)，電機轉子繞組52產生感應電動勢向三相旋轉變壓器55的轉子繞組57傳遞交流電功率，電機處于發(fā)電狀態(tài)。
三相旋轉變壓器55的轉子繞組57可以由N(N大于等于2)套相位相差60°/N、電壓相等的三相繞組組成，與電機轉子52的N套電氣角度相差60°/N、電壓相等的三相繞組相連，其中，三相旋轉變壓器55的轉子三相繞組57一套按星形方式連接，一套按三角形方式連接，兩套電壓相等，是一種最簡單的實現方式。
當電機為同步電機時，為給直流勵磁繞組提供直流電源，三相旋轉變壓器55除定子繞組49外，還可以有定子付邊三相繞組50，可以像三相旋轉變壓器55轉子繞組57那樣有N(N大于等于2)套相位相差60°/N的電壓相等的三相繞組，與N個串聯三相全橋整流電路連接構成6N脈波整流電路。
三相旋轉變壓器55的轉子繞組57、電機轉子繞組52可以按少匝數、大截面積結構設計，此時三相旋轉變壓器55的轉子繞組57、電機轉子繞組52運行在低電壓、大電流狀態(tài)。
三相旋轉變壓器55的定子繞組49可以用帶狀漆包銅片卷繞成型或帶狀銅片與帶狀絕緣片一起卷繞成型。
三相旋轉變壓器55的定子、轉子鐵心在保持磁路閉合的條件下，可以在定子、轉子鐵心適當開窗、開孔，以減輕重量和改善鐵心、繞組散熱。
三相旋轉變壓器55的定子繞組49可以設計成高電壓、小電流結構，采用類似干式變壓器的制造工藝直接進行絕緣、水密處理，必要時可以封裝在由高電阻率、高磁阻率、水不能滲透的材料，如塑料、環(huán)氧樹脂等構成的容器里，進一步增強在高電壓條件下抗潮濕、防水能力。
所述三相旋轉變壓器第一種結構由依次排在同一個轉軸上的三個單相旋轉變壓器58、59、60構成。
所述三相旋轉變壓器還可以有另外三種結構，主要都由鐵心結構為“日”字形的普通三相變壓器直接變形。
所述三相旋轉變壓器第二種結構為，沿軸心線的截面有三相相對的定、轉子鐵心A2、B2、C2，在每相相對的定子鐵心和轉子鐵心的圓周面上，各安置兩個或兩個以上的集中繞組83，定子集中繞組83、轉子集中繞組83的個數可以相等或不相等，每相定子的集中繞組83可以并聯或串聯，要求定子所有集中繞組83通電形成的磁場方向在任一瞬間為同一個方向，或全部朝向軸心或全部從軸心向外，每相轉子的集中繞組83可以并聯或串聯，轉子所有集中繞組83感應的電動勢串聯為增加的、并聯為極性一致的，不能內部抵消。
所述三相旋轉變壓器第三種結構為，沿軸心線的截面有三相相對的定、轉子鐵心A1、B1、C1，定子有四個環(huán)繞轉子的環(huán)形線圈90、91、92、93，B相與相串聯的線圈91、92相連，線圈91、線圈92環(huán)繞轉子的環(huán)形電流方向相反，線圈91、線圈92被中間相對的定、轉子鐵心B1隔開，A相與線圈90相連，C相與線圈93相連，線圈90、91、92、93匝數相等，繞制線圈91、92銅線的截面積相等，繞制線圈90、93銅線的截面積相等，繞制線圈91、92銅線截面積是繞制線圈90、93銅線截面積的兩倍，轉子繞組的情況與定子繞組的情況相同。B相可以與相并聯的線圈91、92相連，同樣線圈91、線圈92環(huán)繞轉子的環(huán)形電流方向相反，線圈91、線圈92被中間相對的定、轉子鐵心B1隔開，此時，繞制線圈90、91、92、93銅線的截面積相等，線圈90、93匝數相等，線圈91、92匝數相等，線圈91、92匝數是線圈90、93匝數的兩倍，轉子繞組的情況跟隨定子繞組的情況而變。
所述三相旋轉變壓器第四種結構為，相對的定、轉子鐵心B1可以像三相旋轉變壓器第二種結構那樣，采用在相對的定子鐵心和轉子鐵心的圓周面上各安置兩個或兩個以上的集中繞組的方法，而定、轉子鐵心A1和定、轉子鐵心C1的繞組結構與三相旋轉變壓器第三種結構相同，要求定子的三相繞組每相繞組的等效匝數相等、等效阻值相等，轉子的三相繞組每相繞組的等效匝數相等、等效阻值相等。
所述三相旋轉變壓器，為減少氣隙的影響，可以把每對相對的定子、轉子鐵心的一側17盡可能遠的兩端刻入兩個環(huán)形槽80，安置兩個軸封81，兩個軸封81間的氣隙充入含有大量導磁粉末的油脂82。
也可以在每對相對的定子鐵心、轉子鐵心98之間套入一個內外圈、滾珠或滾柱導磁性能都好、油脂含有導磁粉末的導磁軸承97，此時，三相旋轉變壓器定子99支撐在轉子100上，可以不用固定在機座上，但三相旋轉變壓器定子99不能轉動。
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步說明。


圖一本發(fā)明無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機結構示意二本發(fā)明無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機電路示意三本發(fā)明無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機轉子為雙三相繞組電路示意四本發(fā)明無刷無滑環(huán)同步電機定子直流勵磁電路示意五本發(fā)明三相旋轉變壓器第二種結構軸心線截面示意六本發(fā)明三相旋轉變壓器第二種結構鐵心圓截面示意七本發(fā)明三相旋轉變壓器第三種結構軸心線截面示意八本發(fā)明三相旋轉變壓器相對鐵心有軸封的軸心線截面示意九本發(fā)明三相旋轉變壓器相對鐵心有導磁軸承的軸心線截面示意圖具體實施方式
見圖一，三相旋轉變壓器55由三個單相的旋轉變壓器58、59、60構成。
見圖二，三相旋轉變壓器55定子繞組49、轉子繞組57、電機轉子繞組52為星形連接，根據需要，可以為三角形連接，也可以為星形連接、三角形連接的組合。
見圖三，三相轉變壓器55的轉子繞組57為雙三相繞組，一套為三角形連接，一套為星形連接，電機轉子繞組52也為雙三相繞組，一套比另一套滯后30度電氣角度。
見圖四，三相轉變壓器55的定子付邊繞組50為雙三相繞組，一套為三角形連接，一套為星形連接，兩套繞組電壓相等，與串聯的三相全橋整流電路連接，構成12脈波整流電路。
見圖五，三相旋轉變壓器三相相對的定、轉子鐵心A2、B2、C2。
見圖六，三相旋轉變壓器某相定子上有4個集中繞組84、85、86、87，其磁場方向都指向軸心，轉子3個集中繞組94、95、96其感應電動勢串聯是相加的，并聯極性是一致的，不能內部抵消。
見圖七，把B相定子繞組相串聯的線圈91、92與三相旋轉變壓器第二種結構某相定、轉子集中繞組的個數都為一個的情況對比，它們對B1定、轉子鐵心產生的磁場本質上是一樣的，因而，三相旋轉變壓器第三種結構的B1定、轉子鐵心可以采用三相旋轉變壓器第二種結構的方法，安裝定、轉子集中繞組。
見圖八，環(huán)形槽80開在定子上。
見圖九，軸承97為導磁滾柱軸承。
本發(fā)明的交流異步、同步電機可以容易地制造輸入高電壓、不怕潮濕的電機，雖然，比起一般的交流異步、同步電機多了一個變壓器，似乎體積會增大、效率會降低，但電機的電樞繞組在轉子上，并且轉子的繞組按少匝數、大截面積設計，電機的轉子繞組體積、用銅量大為減少，總體上，電機體積不會增大很多、效率不會下降很多，考慮到，電機定子繞組為集中繞組，很容易像變壓器那樣設計成高電壓的結構，可以省掉上一級的變壓器直接連接更高電壓的交流電源，所以這種定子電壓很高、轉子電壓很低的電機系統(tǒng)的效率是高的、用銅量是少的、電機的可靠性也是高的。
權利要求
1.轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，電機主要由定子繞組51及其鐵心、轉子繞組52及其鐵心、軸承裝置53和機座54等組成，主要特征在于電機通過一種安裝在電機機座54內部的轉軸56上的三相旋轉變壓器55在靜止的三相交流電源R、S、T與電機旋轉的轉子繞組52之間雙向傳遞電功率，電機轉子繞組52為交流電機電樞繞組、分布式結構，電機定子繞組51同步電機時為直流勵磁繞組、異步電機時為鼠籠繞組或為繞線式繞組，三相旋轉變壓器55的轉子繞組57向電機轉子繞組52傳遞交流電功率產生旋轉磁場，電機處于電動狀態(tài)，電機轉子繞組52產生感應電動勢向三相旋轉變壓器55的轉子繞組57傳遞交流電功率，電機處于發(fā)電狀態(tài)。
2.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是所述的三相旋轉變壓器55的轉子繞組57可以由N(N大于等于2)套相位相差60°/N、電壓相等的三相繞組組成，與電機轉子52的N套電氣角度相差60°/N、電壓相等的三相繞組相連，其中，三相旋轉變壓器55的轉子三相繞組57一套按星形方式連接，一套按三角形方式連接，兩套電壓相等，是一種最簡單的實現方式。
3.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是當電機為同步電機時，為給直流勵磁繞組提供直流電源，所述的三相旋轉變壓器55除定子繞組49外，還可以有定子付邊三相繞組50，可以像三相旋轉變壓器55轉子繞組57那樣有N(N大于等于2)套相位相差60°/N的電壓相等的三相繞組，與N個串聯三相全橋整流電路連接構成6N脈波整流電路。
4.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是所述的三相旋轉變壓器55的轉子繞組57、電機轉子繞組52可以按少匝數、大截面積結構設計，此時三相旋轉變壓器55的轉子繞組57、電機轉子繞組52運行在低電壓、大電流狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是所述的三相旋轉變壓器55的定子繞組49可以用帶狀漆包銅片卷繞成型或帶狀銅片與帶狀絕緣片一起卷繞成型。
6.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是所述的三相旋轉變壓器55的定子、轉子鐵心在保持磁路閉合的條件下，可以在定子、轉子鐵心適當開窗、開孔，以減輕重量和改善鐵心、繞組散熱。
7.如權利要求1所述的轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，其特征是所述的三相旋轉變壓器55的定子繞組49可以設計成高電壓、小電流結構，采用類似干式變壓器的制造工藝直接進行絕緣、水密處理，必要時可以封裝在由高電阻率、高磁阻率、水不能滲透的材料，如塑料、環(huán)氧樹脂等構成的容器里，進一步增強在高電壓條件下抗潮濕、防水能力。
全文摘要
轉子繞組為電樞繞組的無刷無滑環(huán)交流異步、同步電機，屬電機制造領域，使交流異步、同步電機能無刷、無滑環(huán)在高電壓潮濕條件下安全運行。主要是通過一種安裝在電機機座內部的轉軸上的三相旋轉變壓器在靜止的三相交流電源與電機旋轉的轉子之間雙向傳遞電功率，電機轉子繞組為交流電機電樞繞組、分布式結構，電機定子繞組同步電機時為直流勵磁繞組、異步電機時為鼠籠繞組或為繞線式繞組。本發(fā)明的交流異步、同步電機定子為集中環(huán)形繞組，絕緣容易處理，很容易地設計成高電壓結構，轉子繞組為交流電樞繞組，可以很容易地設計成低電壓結構，因而這種電機輸入電壓高、不怕潮濕。
文檔編號H01F38/18GK1933294SQ200510037279
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月12日 優(yōu)先權日2005年9月12日
發(fā)明者丁振榮 申請人:丁振榮