專利名稱：正交磁場電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種電機。屬同步電機和線繞型異步電機技術領域。
現有的同步電機，除中頻、車輛用發(fā)電機采用感應子式、爪極式及小功率發(fā)電機采用反應式、永磁式結構外，一般都有帶電刷和集電環(huán)的勵磁系統(tǒng)。隨著半導體技術發(fā)展而出現的無刷勵磁系統(tǒng)，需要有旋轉電樞型結構的同軸交流勵磁機。線繞型異步電機為實現調速需要有集電環(huán)電刷裝置。三相異步換向器電動機，則需要有換向器、集電環(huán)、電刷裝置。這些裝置結構復雜或要在轉動部件上加些裝速熔斷器等保護裝置，運行可靠性低，造價高，電機體積龐大、笨重。
本發(fā)明的任務是提出一種按正交磁場理論設計的電機，這種電機，將一臺電機的定、轉子鐵心材料，作為二臺電機設備的鐵心來使用，以實現同步電機的簡易、可靠的無刷勵磁系統(tǒng)和實現線繞型異步電機的無刷、無集電環(huán)裝置的調速系統(tǒng)。同時有效地提高電機鐵心材料利用率，縮小電機尺寸，減輕重量，降低造價等目的。
解決上述任務的方案是電機定、轉子鐵心有徑向通風溝，轉子鐵心全部或部分亦用硅鋼片疊裝。結構設計中鐵心沖片的槽高尺寸適當放大，以使槽底能楔入需要疊厚尺寸的磁橋鐵片。為克服磁橋鐵片離心力對轉子繞組和槽楔的壓力，槽形尺寸的選擇上可以采取措施。在定、轉子上增加一套嵌置于鐵心徑向通風溝的附加繞組。當嵌于定子鐵心上的附加繞組通入交流電源時，圍繞附加繞組的四周產生磁通，磁通由定子鐵心通過磁橋鐵片到另一疊定子鐵心疊片上，再經過空氣隙進入轉子鐵心，同樣磁通經過磁橋鐵片到另一疊轉子鐵心疊片上，再經過定、轉子空氣隙形成磁回路。這樣，轉子上的附加繞組；被定子附加繞組產生的磁通回路所包圍借助于電磁感應，以相同的頻率感生出交流電壓和電流，實際上起到了一個原邊繞組靜止的，一個付邊繞組在旋轉的一臺特殊變壓器的付邊的作用。把轉子附加繞組的感應電勢引出，通過隨轉子一塊旋轉的半導體整流電路變?yōu)橹绷麟娫?，該直流電源輸入轉子上的常規(guī)繞組里，就形成同步電機的勵磁系統(tǒng)。改變定子附加繞組的匝數或改變輸入電源電壓，亦同時改變了轉子勵磁電流的大小。這樣，在轉子或轉動軸上的整流器電路不需要可控、可調，亦不必要裝快速熔斷器，所有調節(jié)和保護裝置均可移到靜止不動的定子附加繞組上，不僅使勵磁系統(tǒng)無換向環(huán)節(jié)、無電刷集電環(huán)裝置，且結構緊湊，維修方便，大大簡化了同步電機的勵磁系統(tǒng)，增加了可靠性。由于同步電機的勵磁功率僅占電機容量的百分之幾的數量級，因此，在定、轉子上加深槽高尺寸放置磁橋鐵片及在徑向通風溝中嵌置附加繞組，對設計整臺電機的電磁參數及性能是無影響的。
對于線繞型異步電機，轉子上的附加繞組與常規(guī)轉子繞組直接連接，不需要經過整流環(huán)節(jié)。這樣只要在定子附加繞組的輸入電源上加裝調壓、移相電路，就可以直接控制改變轉子繞組上的電流大小和相位關系，可靠而簡單地實現調速或獲得恒轉矩調速。同樣達到使電機結構緊湊、降低造價、運行可靠等目的。
以下結合附圖
對發(fā)明作進一步的詳細描述。
圖一是本發(fā)明一種具體結構的剖視圖。
圖二是圖一的定子槽與繞組的位置。
圖三是圖一的轉子槽與繞組的位置。
圖四是圖一的附加繞組的磁回路。
參照圖一，定子鐵心5和轉子鐵心9在疊裝時均留有徑向通風溝4，在定子和轉子的槽底部均埋置磁橋鐵片3，該磁橋鐵片聯通了通風溝相鄰的鐵心齒根部位的軸向磁路，起到與電機鐵心常規(guī)磁路相互垂直的軸向磁路的過橋作用。在定子鐵心與轉子鐵心的徑向通風溝4中均嵌置附加繞組6，附加繞組6是近鄰定轉子空氣隙的二個圓環(huán)狀的集中繞組。其圓環(huán)平面與轉子軸8相垂直。轉子常規(guī)繞組1與定子常規(guī)繞組2其構造與常規(guī)電機相同，只是它們的槽底有磁橋鐵片，槽絕緣也和常規(guī)電機一樣。圖一中的10為電機機座。
圖二、圖三給出了磁橋3在定、轉子槽底的位置，為克服磁橋在轉子上的離心力，圖三給出了一種槽底寬度在磁橋放置部位加大的結構。在圖二、圖三中還給出了槽楔11、絕緣層14、15以及附加繞組6與常規(guī)繞組相互垂直嵌放的位置。
圖四給出了定子鐵心5與轉子鐵心9之間的空氣隙16，附加繞組6嵌置在磁橋3與定、轉子空氣隙16之間，且在近鄰空氣隙的位置，附加繞組6與磁橋3之間有常規(guī)電機繞組1或2與附加繞組垂直相交嵌置于鐵心槽中的空間。
參照圖四，當定子鐵心5的通風溝4中的附加繞組6通入交流電時，其繞組周圍產生交變磁通，該磁通的磁路是；由定子鐵心5、轉子鐵心9、空氣隙16、磁橋3形成閉合磁回路。附加繞組的磁通通過電機鐵心齒部，尤其在齒頂時，是與常規(guī)繞組產生的磁通為空間同方向的時間上相位差合成的合成磁場的磁通。若常規(guī)繞組與附加繞組在相位差為0度時，則是磁通矢量平行相加合成，對齒頂磁密飽和度有影響，由于電機勵磁功率小，包圍附加繞組的鐵心截面積大，所以實際軸向的附加繞組所產生的磁通密度很低，而無大影響。若二個磁通矢量相位差90度時則是二個矢量幅值各自平方之和的根號值為合成矢量幅值。若二個矢量相位差為180度時，則是二個矢量幅值算術相減。后兩種情況均比前一種情況合成影響小。當取電機定子常規(guī)繞組與附加繞組的引出線上，分別接成Y和△接法時，則二個磁通矢量相位差始終處在30度與150度之間，可以避免出現上述前一種情況。
在上述實例的定子鐵心上的附加繞組接通交流電時，就有一個附加繞組的交變磁場施加在電機定、轉子鐵心上，在該磁場所分布的繞軸一個圓周內，與常規(guī)繞組的不同相序的電流所產生的交變磁場，則是不同的相位差的合成。但由于附加繞組與常規(guī)定、轉子繞組在空間上相互垂直放置，對常規(guī)繞組不產生電磁感應現象，僅對嵌置在轉子上的附加繞組起電磁感應作用，使轉子上的附加繞組產生感應電勢。當轉子上附加繞組引出端通過半導體器件整流與轉子常規(guī)繞組相連接時，則在轉子常規(guī)繞組上就有直流電流通過，這就組成一個同步電機的勵磁系統(tǒng)，若中間不接入整流電路，則是附加繞組與常規(guī)繞組感應電流的矢量合成電流流過轉子常規(guī)繞組。在定子鐵心上的附加繞組輸入電源上加裝調壓(或抽頭變匝數)、移相等電路裝置，則可簡單可靠地調節(jié)轉子常規(guī)繞組電流的大小或相位，實現同步電機或線繞型異步電機無集電環(huán)、無電刷、無換向器，亦在轉子轉動部件上無快速熔斷器等保護裝置的勵磁系統(tǒng)或調速系統(tǒng)。
本發(fā)明可用于各種同步電機、線繞型異步電機上。尤其適用于各種中、小型同步電機和線繞異步電機上。
權利要求1.一種正交磁場電機，包括電機定子鐵心5和定子繞組2及轉子鐵心9和轉子繞組1，尚有電機機殼座10和電機轉軸8，其特征在于定、轉子鐵心徑向位置上各嵌置了另一套附加繞組6，在定、轉子鐵心槽底埋置磁橋鐵片3。
2.按權利要求1所說的正交磁場電機，其特征在于附加繞組6是嵌置在定子繞組2或轉子繞組1的上部的鐵心通風溝4中，與轉子軸相互垂直的呈圓環(huán)狀的集中繞組。
3.按權利要求1所說的正交磁場電機，其特征在于磁橋3是由若干硅鋼片組成，其寬度為槽底的槽寬尺寸，長度為定、轉子鐵心疊厚尺寸，以槽底為基面平行疊置在槽底。
專利摘要“正交磁場電機”是按正交磁場理論設計的在定、轉子槽底部埋置叫“磁橋”的鐵片、有徑向嵌置附加繞組的電機。附加繞組嵌置在鐵心通風溝中，由定、轉子鐵心及空氣隙和磁橋形成磁回路，使定、轉子上二附加繞組電磁耦合起一臺變壓器作用。從而替代了交流勵磁機，大大簡化了勵磁控制系統(tǒng)，同時提高了電機材料利用率，縮小電機尺寸，降低造價。本裝置可用于各種同步電機、線繞型異步電機實現簡易可靠的無刷勵磁系統(tǒng)與調速系統(tǒng)。
文檔編號H02K19/12GK2039078SQ88215189
公開日1989年6月7日 申請日期1988年10月20日 優(yōu)先權日1988年10月20日
發(fā)明者汪培珊, 汪莉, 汪華 申請人:汪培珊