专利名称：异步电机智能绕组移相电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及异步电机的全新移相技术，具体涉及一种异步电机智能绕组移相电路。
背景技术：
现有电机技术中，单相异步电机主要是靠电容移相技术进行移相，不但成本高，而且配置的电容器成为电机外的包袱，存在结构复杂、占用空间等缺陷；电容器还是易损件，损坏后回收价值很低，造成环境污染与干电池相当。而原始的罩极电机由于罩极产生的电流被白白浪费，存在转矩极小，效率很低的问题，其应用范围受到限制。现有的电容移相电机技术，大都是主、副绕组分别处于对方的磁距位置，副相电源通过磁感电流会大量直接流入主相电源波谷产生电网干扰而浪费能量；只能靠容抗将副相电流限制到一定程度来控制，导致电能经副绕组电驱输入不足其磁驱饱和输出的30％；加之仅有两组极相输出，磁驱行程出现死角现象；存在运行转矩小、效率低和诸多安全隐患。中国专利02244670.2公开的“二次移相单相电机”存在工艺难度大、耗费绕组多、成本高的问题。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术单相异步电机使用电容器移相，不但结构复杂、成本高，电容器成为电机外的包袱，而且只能移成两相电机实际运行的缺点，而提供一种结构更简单、成本更低，能实现三相实际运行的异步电机智能绕组移相电路。
实现上述目的本实用新型采用的技术手段是异步电机智能绕组移相电路，在距主绕组A∠ωt电极距中心线Y的两侧±30°处，各重叠一个副相控制绕组B3(∠ωt+30°)、B4(∠ωt-30°)和供电绕组A1(∠ωt+30°)、A2(∠ωt-30°)；又在距主绕组A∠ωt的±75°处，各设定一个副绕组B1(∠ωt-75°)和B2(∠ωt+75°)；B1和B3、B2和B4分别顺B1、B2的绕向串联后并接成电桥环路，并接点为电源端；A1和A2顺A的绕向串联后抽头端通过倒向并关K接入智能电桥环路。
异步电机智能绕组移相方法将电机接入供电电源的绕组称为主绕组A，以每个主绕组A电极距为对称中线，在其两侧分别设定两个控制绕组B3、B4，两个供电绕组A1、A2和两个副绕组B1、B2；两个控制绕组B3、B4重叠于主绕组A中线Y两侧45°范围内，两个供电绕组A1、A2重叠于主绕组A中线Y的两侧60°范围内；两个副绕组B1、B2设置在距中线两侧60°至90°范围内；分别将一侧的控制绕组B3或B4与另一侧的副绕组B1或B2顺副绕组绕向串联后并联成智能电桥，并头为电桥接电源端；两个供电绕组A1、A2顺主绕组绕向串联后两抽头端经过倒向开关K并与电桥接电源端相连接，实现智能绕组移相设备与电机驱动设备一体化。
本实用新型重点是在绕组铁芯内索取副相电源的方法和智能电桥环路的组合结构，能随时传感到磁通旋转的状况，将无驱动能力的磁通量感应成电流送入环路有驱动能力的位置还原成磁通量，以感应绕组和电驱绕组巨大的匝数差来达到被移相的磁通量协调饱和，实现智能绕组移相与绕组驱动一体化，克服电容器占用空间、结构复杂和环境污染的问题，同时克服电容器移相对电网的干扰；且它的副相电流回路是个封闭的环路，可将其绕组匝数最少化，减少用线量，简化制造工艺；即大小电机都可用几圈绕线同时代替原电容移相电机中必用的运转电容器和副绕组进行移相，达到三相运行效果。
工作原理本实用新型绕组移相是引用互感法则的原理，互感电动势的方向应以互感磁通的方向为准，并用安培定则确定。当电流增大时，电流变化率Δi/Δt＞0，互感电动势为负值，表示实际方向与参考方向相反；当电流减少时，电流变化率Δi/Δt＜0，互感电动势为正值，表明实际方向与参考方向相同。
图1是本实用新型三相实际运行电机电路图。
图2是本实用新型与电容移相相结合的电路图。
图3是两副绕组之间相带角为零时组成的两相实际运行电机的电路图。
图4是图1的简化等效电路。
具体实施方式
实施方式1如图1所示，异步电机智能绕组移相电路，在距主绕组A∠ωt电极距中心线Y的两侧±30°处，各重叠一个副相控制绕组B3(∠ωt+30°)、B4(∠ωt-30°)和供电绕组A1(∠ωt+30°)、A2(∠ωt-30°)；又在距主绕组A∠ωt的±75°处，各设定一个副绕组B1(∠ωt-75°)和B2(∠ωt+75°)；B1和B3、B2和B4分别顺B1、B2的绕向串联后并接成电桥环路，并接点为电源端；A1和A2顺A的绕向串联后抽头端通过倒向并关K接入智能电桥环路。
本实用新型结构扭矩和效率均比电容运转电机明显改善，铁芯利用率可在其它异步电机的基础上增加25％，而且成本大幅降低，可完全取代电容运转电机。由于没有电容移相的诸多限制，可将电机功率大幅度做大。将主绕组改为双向绕组接入相应的半导体元件，两端取交流信号输入半导体控制端，可将电机变为直流交变一体化异步电机使用。
实施方式2如图2所示，为了更省成本和简化工艺，用普通绕组B代替智能绕组B1、B2、B3和B4，并在单转向时，可省掉供电绕组A1或A2即构成绕组移相最基本的结构。但这种结构扭矩小、效率低，只适用于吊扇之类的电机绕组。
当主相电流增加时，A1或A2产生互感分流降低了(∠ωt-30°)位置主绕组的电驱能力，加大了(∠ωt+30°)位置主绕组的电驱能力，并且(∠ωt+90°)位置的副绕组同时电驱磁通协助偏移，主绕组在极弧产生的极相被偏在(∠ωt+30°)位置一边；当主电流减小时，由于实际电流方向的改变，主绕组在极弧中产生的极相位置被改偏到(∠ωt-30°)一边，便产生的初步的旋转磁场。
实施方式3如图3所示，是图1简化A1、A2的绕组智能化移相电路图；在电机具有两相电源的时候，使用图3的电路可成倍增加电机转矩和大幅提高电机效率。
根据本发明的设计，在单给主绕组通电时，环路绕组B1、B2、B3、B4处于互感平衡状态，其电源端无电输入时，不会产生互感电流，一旦完全接通所有供电电源，电流便直接进入B1、B2、B3、B4组成的智能分流回路，启动磁通旋转变化。由于绕组驱动磁通量是按磁通位置距电极距夹角正弦值大小决定磁通密度，从电极距一侧经过极弧通向另一侧。电极距两侧极弧中产生的磁极便相反；而在磁驱感应电压时，磁感电流与互感电流方向的交变相位大约相差105°。磁极距一侧磁感电流与另一侧磁感电压方向相反；实现磁驱行为必须将磁驱方向磁距前半部分磁通量按要求递增而消耗绕组电流，后半部分磁通量同步减弱而产生绕组电流，并且同一极相中，绕组产生互感行为的位置与其磁极产生驱动行为的位置无外力作用时相距90°。由此可见，在电机绕组排列中，绕组受到的感应电流在互感和磁驱的共同作用下，变成180°为一个周期，频率比主电源增加一倍。然而极弧中绕组分布确定为主电驱、辅电驱、磁感电流反馈和磁感电压反馈四个不同功能的极相分布区域。本电机分别在这四个区域设立专用绕组，根据磁场与绕组做相对运动时各区电极变换规律，利用各区域绕组匝数的设定，按感应电流方向的变化规则，组合成合适四个极相功能的副相电桥，能随时传感到磁通的运行情况，及时修正磁通的旋转行为。
图4是为了简化倒向开关K的变形电路，但它只能给一相副绕组供电。
运行中，一相副绕组将其主相电驱磁通用罩极回流方法移位30°角距，调整到处于峰值电驱状态的控制绕组磁极相中；由此，主相磁驱行程被综合调整成三个等效磁极相，其作用范围被扩伸至极弧的60％，磁驱行程周期达到五相磁极相分布；主绕组位置处于两个副相的磁极相之间，其磁感电流波峰避开了主电流波谷，进入主绕组的磁感电流直接被控制绕组磁极相吸收为磁驱能量。而电容运转电机仅有两个极相分布，且副极相磁驱很弱，转子磁能辐射至磁驱死角，不能驱动转子又无法回收。
使用本实用新型的电机在各项性能优于电容运转电机的前题下，用线量少于相应的电容运转电机，直接省掉了电容器，制造工艺更简单化。电机极相能达到更适合电机运转的三相实际运行。对罩极电机而言，罩极效果增加一倍；同时，增加了两个副绕组极相的驱动能力。
本实用新型不局限于图1至图4所示的实施方式电路形式，还可以是具有上述结构的等效电路。
权利要求1.异步电机智能绕组移相电路，其特征在于在距主绕组A∠ωt电极距中心线Y的两侧±30°处，各重叠一个副相控制绕组B3(∠ωt+30°)、B4(∠ωt-30°)和供电绕组A1(∠ωt+30°)、A2(∠ωt-30°)；又在距主绕组A∠ωt的±75°处，各设定一个副绕组B1(∠ωt-75°)和B2(∠ωt+75°)；B1和B3、B2和B4分别顺B1、B2的绕向串联后并接成电桥环路，并接点为电源端；A1和A2顺A的绕向串联后抽头端通过倒向并关K接入智能电桥环路。
专利摘要异步电机智能绕组移相电路，在距主绕组A∠ωt电极距中心线Y的两侧±30°处，各重叠一个副相控制绕组B
文档编号H02K3/28GK2744048SQ200420105289
公开日2005年11月30日 申请日期2004年11月23日 优先权日2004年11月23日
发明者陈伯川 申请人:陈伯川