專利名稱：混合式感應(yīng)電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種混合式感應(yīng)電動機(hybrid induction motor)，尤其涉及一種能提高起動功能并易于實現(xiàn)變速旋轉(zhuǎn)的混合式感應(yīng)電動機。
背景技術(shù)：
混合式感應(yīng)電動機指的是永磁體(下文中，將稱之為“同步轉(zhuǎn)子”)可自由旋轉(zhuǎn)地安裝在定子和感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間以與定子和轉(zhuǎn)子電磁耦合的電動機。
圖1為示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖，圖2為沿圖1中I-I線的剖視圖。
如圖所示，在傳統(tǒng)的混合式感應(yīng)電動機10中，在機殼10a的內(nèi)側(cè)固定地設(shè)置有定子11，并且在定子11的內(nèi)側(cè)以預(yù)定氣隙可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有同步轉(zhuǎn)子14。在同步轉(zhuǎn)子14的內(nèi)側(cè)以預(yù)定氣隙可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置有感應(yīng)轉(zhuǎn)子13。此外，用于向外輸出感應(yīng)轉(zhuǎn)子13的旋轉(zhuǎn)力的轉(zhuǎn)軸15壓配合到感應(yīng)轉(zhuǎn)子13的中央。
定子11由疊片硅鋼制成，并且在定子11的內(nèi)圓周表面上形成有多個狹槽16a，其用于纏繞產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的驅(qū)動線圈16。
同步轉(zhuǎn)子14包括磁體部14a，其可在定子11和感應(yīng)轉(zhuǎn)子13之間自由旋轉(zhuǎn)；磁體支撐部14b，其用于支撐磁體部14a；以及軸承部14c，其用于支撐磁體支撐部14b，以使轉(zhuǎn)軸15自由地旋轉(zhuǎn)。
感應(yīng)轉(zhuǎn)子13形成為鼠籠式轉(zhuǎn)子，其包括多個通孔13a，其以預(yù)定間隔形成在疊片硅鋼上；導(dǎo)電桿13b，其插入到各通孔13a中；以及端環(huán)13c，其形成在各導(dǎo)電桿13b的兩端。未說明的附圖標記15a表示軸承。
下面將說明傳統(tǒng)混合式感應(yīng)電動機的運行。
一旦在連續(xù)地將第一電流施加到定子11的驅(qū)動線圈16上而形成旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場就使同步轉(zhuǎn)子14同步運行，從而以同步速度進行旋轉(zhuǎn)。由同步轉(zhuǎn)子14的磁體部14a產(chǎn)生的磁通用作感應(yīng)轉(zhuǎn)子13的旋轉(zhuǎn)磁場，以使感應(yīng)轉(zhuǎn)子13在同步轉(zhuǎn)子14滑動的同時進行旋轉(zhuǎn)。
在此，連接于感應(yīng)轉(zhuǎn)子13的轉(zhuǎn)軸15與感應(yīng)轉(zhuǎn)子13一起旋轉(zhuǎn)，由此將旋轉(zhuǎn)力傳送至諸如風扇之類的其它部件。
然而，在傳統(tǒng)混合式感應(yīng)電動機10中，在感應(yīng)轉(zhuǎn)子和同步轉(zhuǎn)子之間的氣隙中的磁通密度幾乎不變的狀態(tài)下，采用單個同步轉(zhuǎn)子。因此，同步轉(zhuǎn)子14的起動扭矩不足，由此在最初驅(qū)動該感應(yīng)電動機時將不得不給驅(qū)動線圈16施加大的電流。
此外，即使改變施加到驅(qū)動線圈16上的電壓，該氣隙中的磁通密度的變化量也較小，由此難以改變感應(yīng)電動機的速度。因此，降低了該電動機的效率且該電動機的功能受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的在于提供一種混合式感應(yīng)電動機，其能降低起動同步轉(zhuǎn)子所需的起動電流并由此提高該電動機的效率。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種混合式感應(yīng)電動機，其易于改變感應(yīng)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速。
為了達到這些和其他優(yōu)點并根據(jù)本發(fā)明的意圖，正如在此具體實施并廣泛說明的，本發(fā)明提供一種混合式感應(yīng)電動機，包括定子，其固定地安裝在機殼內(nèi)；感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地插入到該定子的中央，并且在該感應(yīng)轉(zhuǎn)子的中央處具有軸；第一同步轉(zhuǎn)子，其在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，并可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝；以及第二同步轉(zhuǎn)子，其面向該第一同步轉(zhuǎn)子，并在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，且可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝。
該第一同步轉(zhuǎn)子包括第一支撐部，軸可旋轉(zhuǎn)地連接到其中央；第一磁體部，其沿圓周方向連接到該第一支撐部的端部，并且通過該定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)該感應(yīng)轉(zhuǎn)子；以及第一軸承部，其設(shè)置在該第一支撐部的中央，以插入該軸。
該第二同步轉(zhuǎn)子包括第二支撐部，軸可旋轉(zhuǎn)地連接到其中央；第二磁體部，其沿圓周方向連接到該第二支撐部的端部，并且通過該定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)該感應(yīng)轉(zhuǎn)子；以及第二軸承部，其設(shè)置在該第二支撐部的中央，以插入該軸。
該第一軸承部為無油軸承，該第一支撐部為非磁性物質(zhì)；該第二軸承部為無油軸承，并且該第二支撐部為非磁性物質(zhì)。
該第一支撐部和該第一磁體部一體形成，并且該第二支撐部和該第二磁體部一體形成。
該第一磁體部沿軸縱向的長度比該第二磁體部沿軸縱向的長度相對更長。
該第一同步轉(zhuǎn)子的第一磁體部和該第二同步轉(zhuǎn)子的第二磁體部可通過中間體(intermediate)使它們之間保持預(yù)定間隔，或者該第一磁體部的端部和該第二磁體部的端部可彼此接觸。
從本發(fā)明以下結(jié)合附圖的詳細說明中，本發(fā)明的前述和其它目的、特征、方案和優(yōu)點將變得更加清楚。


所包含的附圖用于進一步理解本發(fā)明，其并入到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，所述附圖示出了本發(fā)明的實施例，并與文字描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1為示出根據(jù)傳統(tǒng)技術(shù)的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖；圖2為沿圖1中I-I線的剖視圖；圖3為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖；圖4為沿圖3中II-II線的剖視圖；圖5為示出在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機中的同步轉(zhuǎn)子和感應(yīng)轉(zhuǎn)子的立體圖；圖6至圖8為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機在起動和變速時第一同步轉(zhuǎn)子和第二同步轉(zhuǎn)子各自位置的示意圖；以及圖9為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其實例在附圖中示出。
下面將參照附圖來解釋根據(jù)本發(fā)明的混合式感應(yīng)電動機。
圖3為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖，圖4為沿圖3中II-II線的剖視圖，圖5為示出在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機中的同步轉(zhuǎn)子和感應(yīng)轉(zhuǎn)子的立體圖，圖6至圖8為示出根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機在起動和變速時第一同步轉(zhuǎn)子和第二同步轉(zhuǎn)子各自位置的示意圖，以及圖9為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖。
如圖所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機100包括定子110，其固定地安裝在機殼110a內(nèi)；感應(yīng)轉(zhuǎn)子120，其可旋轉(zhuǎn)地插入到該定子110的中央，并且在感應(yīng)轉(zhuǎn)子120的中央具有軸121；第一同步轉(zhuǎn)子130，其在定子110和感應(yīng)轉(zhuǎn)子120之間沿軸121的縱向滑動，并且可沿軸121的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝；以及第二同步轉(zhuǎn)子140，其面向第一同步轉(zhuǎn)子130，并在定子110和感應(yīng)轉(zhuǎn)子120之間沿軸121的縱向滑動，且可沿軸121的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝。
在定子110的一側(cè)形成有線圈纏繞部116，其用于纏繞定子110的驅(qū)動線圈111，以使定子110能夠具有N極或S極的極性。
在感應(yīng)轉(zhuǎn)子120的中央形成有用于插入軸121的孔123；并且在感應(yīng)轉(zhuǎn)子120的外周部沿圓周方向等間隔地形成有多個導(dǎo)孔(conductive holes)124。在導(dǎo)孔124中安裝有導(dǎo)電桿125。
導(dǎo)電桿125由模鑄成型，并且由鋁或銅制成。在導(dǎo)電桿125的端部形成有由鋁制成的端環(huán)125a。
第一同步轉(zhuǎn)子130包括第一支撐部131，軸121可旋轉(zhuǎn)地連接到其中央；第一磁體部133，其為圓筒形狀，且沿圓周方向連接到第一支撐部131的端部，由此通過定子110的旋轉(zhuǎn)磁場而旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)感應(yīng)轉(zhuǎn)子120；以及第一軸承部135，其設(shè)置在第一支撐部131的中央，以插入軸121。
第二同步轉(zhuǎn)子140包括第二支撐部141，軸121可旋轉(zhuǎn)地連接到其中央；第二磁體部143，其為圓筒形狀，且沿圓周方向連接到第二支撐部141的端部，由此通過定子110的旋轉(zhuǎn)磁場而旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)感應(yīng)轉(zhuǎn)子120；以及第二軸承部145，其設(shè)置在第二支撐部141的中央，以插入軸121。
第一磁體部133和第二磁體部143分別構(gòu)造成具有多個極。第一磁體部133和第二磁體部143分別沿徑向安裝。在第一磁體部133和第二磁體部143上沿它們各自的圓周方向交替地形成N極和S極。
第一磁體部133沿軸121縱向的長度比第二磁體部143沿軸121縱向的長度相對更長。
第一支撐部131和第一磁體部133通過模制一體成型，并且第二支撐部141和第二磁體部143通過模制一體成型。
優(yōu)選地，第一軸承部135和第二軸承部145分別由無油軸承制成，以使軸121可以平穩(wěn)地旋轉(zhuǎn)。
第一磁體部133的端部133a和第二磁體部143的端部143a彼此接觸。在第一磁體部133的端部133a和第二磁體部143的端部143a彼此接觸的狀態(tài)下，第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140可沿軸121的縱向滑動，并且可沿軸121的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)。
在第一同步轉(zhuǎn)子130和定子110之間形成有第一氣隙t1，并且在第一同步轉(zhuǎn)子130和感應(yīng)轉(zhuǎn)子120之間形成有第二氣隙t2。
下面，將參照圖3至圖8來說明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機的運行。
一旦在連續(xù)地將第一電流施加到定子110的驅(qū)動線圈111上而形成旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場使第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140同步運行，由此以同步速度進行旋轉(zhuǎn)。
由第一磁體部133和第二磁體部143產(chǎn)生的磁通用作感應(yīng)轉(zhuǎn)子120的旋轉(zhuǎn)磁場，以使感應(yīng)轉(zhuǎn)子120在第一磁體部133和第二磁體部143滑動的同時進行旋轉(zhuǎn)。感應(yīng)轉(zhuǎn)子120的輸出通過固定于其上的軸121向外傳送。
在使第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140同步運行之前，在除了圖6和圖7所示狀態(tài)以外、第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140的各個極可任意地彼此面對的狀態(tài)下，第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140旋轉(zhuǎn)直到同步速度之前的速度。
當已使第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140同步運行時，施加到驅(qū)動線圈111上的電壓非常高，由此來自定子110的磁力遠遠大于第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140不同極之間的吸引力。在這種情況下，如圖6和圖7所示，第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140以N-N和S-S的狀態(tài)或N-S和S-N的狀態(tài)彼此面對，并且以同步速度旋轉(zhuǎn)。在此，在第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140的各個內(nèi)側(cè)形成的旋轉(zhuǎn)磁場變?yōu)樽畲螅纱烁袘?yīng)轉(zhuǎn)子120具有最大轉(zhuǎn)速。
相反，當施加到驅(qū)動線圈111上的電壓較小，由此使來自定子110的磁力不大于第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140不同極之間的吸引力時，如圖8所示，第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140在它們的相同極彼此稍重疊的情況下以同步速度旋轉(zhuǎn)。在此，在第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140的各個內(nèi)側(cè)形成的旋轉(zhuǎn)磁場變?nèi)?，并且由此感?yīng)轉(zhuǎn)子120具有降低的轉(zhuǎn)速。
在根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式感應(yīng)電動機中，如果在進行從圖6到圖7的狀態(tài)轉(zhuǎn)換的同時從驅(qū)動線圈111產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場變?nèi)?，則第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140將交替地與驅(qū)動線圈111的旋轉(zhuǎn)磁場同步運行。因此，第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140的極數(shù)增加了大約兩倍。結(jié)果，在最初驅(qū)動該混合式感應(yīng)電動機時，可大大地降低用于使第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140以同步速度旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。在第一同步轉(zhuǎn)子130和第二同步轉(zhuǎn)子140交替地同步運行的過程中，沿軸121的方向可產(chǎn)生振動。然而，可通過控制將在下文中說明的中間體270的軸向長度或第一同步轉(zhuǎn)子130的外伸部(即比定子110更向外暴露的部分)130a的軸向長度來防止振動。
圖9為示出根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合式感應(yīng)電動機的縱向剖視圖。
如圖所示，在根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合式感應(yīng)電動機200中，第一同步轉(zhuǎn)子230的第一磁體部233和第二同步轉(zhuǎn)子240的第二磁體部243可通過中間體270在它們之間具有預(yù)定間隔。優(yōu)選地，中間體270為非磁性物質(zhì)。
中間體270的一個表面固定于第一磁體部233的端部233a，并且中間體270的另一個表面與第二磁體部243的端部243a接觸。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例的混合式感應(yīng)電動機的運行與根據(jù)本發(fā)明第一實施例的混合式電動機的運行相同，所以在此省略其詳細說明。
在根據(jù)本發(fā)明的具有雙永磁體結(jié)構(gòu)的混合式感應(yīng)電動機中，在最初驅(qū)動該混合式感應(yīng)電動機時，起始電流大大地降低，由此可減少噪音并提高該電動機的效率。此外，因為同步轉(zhuǎn)子的磁通將根據(jù)所施加的電壓的變化而變化，所以該混合式感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)速可自由地變化，由此該混合式感應(yīng)電動機可應(yīng)用到各種產(chǎn)品中。
權(quán)利要求
1.一種混合式感應(yīng)電動機，包括定子，其固定地安裝在機殼內(nèi)；感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地插入到該定子的中央，并且在該感應(yīng)轉(zhuǎn)子的中央處具有軸；第一同步轉(zhuǎn)子，其在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，并且可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝；以及第二同步轉(zhuǎn)子，其面向該第一同步轉(zhuǎn)子，并在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，且可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一同步轉(zhuǎn)子包括第一支撐部，軸可旋轉(zhuǎn)地連接到該第一支撐部的中央；第一磁體部，其沿圓周方向連接到該第一支撐部的端部，并且通過該定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)該感應(yīng)轉(zhuǎn)子；以及第一軸承部，其設(shè)置在該第一支撐部的中央，以插入該軸；并且該第二同步轉(zhuǎn)子包括第二支撐部，軸可旋轉(zhuǎn)地連接到該第二支撐部的中央；第二磁體部，其沿圓周方向連接到該第二支撐部的端部，并且通過該定子的旋轉(zhuǎn)磁場旋轉(zhuǎn)，以旋轉(zhuǎn)該感應(yīng)轉(zhuǎn)子；以及第二軸承部，其設(shè)置在該第二支撐部的中央，以插入該軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一軸承部為無油軸承，并且該第一支撐部為非磁性物質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第二軸承部為無油軸承，并且該第二支撐部為非磁性物質(zhì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一支撐部和該第一磁體部一體形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第二支撐部和該第二磁體部一體形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一磁體部沿軸縱向的長度比該第二磁體部沿軸縱向的長度相對更長。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一磁體部的端部和該第二磁體部的端部彼此接觸。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該第一同步轉(zhuǎn)子的第一磁體部和該第二同步轉(zhuǎn)子的第二磁體部通過中間體使它們之間保持預(yù)定間隔。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的混合式感應(yīng)電動機，其中該中間體為非磁性物質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種混合式感應(yīng)電動機，包括定子，其固定地安裝在機殼內(nèi)；感應(yīng)轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地插入到該定子的中央，并且在該感應(yīng)轉(zhuǎn)子的中央處具有軸；第一同步轉(zhuǎn)子，其在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，且可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝；以及第二同步轉(zhuǎn)子，其面向該第一同步轉(zhuǎn)子，并在該定子和該感應(yīng)轉(zhuǎn)子之間沿該軸的縱向滑動，且可沿該軸的圓周方向自由旋轉(zhuǎn)地安裝。
文檔編號H02K5/16GK1794545SQ20051013405
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月21日
發(fā)明者韓承道, 申鉉定, 安宰弘 申請人:Lg電子株式會社