一种同步倍速电机的制作方法

本实用新型涉及电机技术领域，尤其是涉及一种同步倍速电机。

背景技术：

交流电机定转子都有绕组和铁心，铁心为薄硅钢板叠压的导磁体，绕组电流会产生一个磁场，定子和转子两个磁场绝对转速相同是交流电机稳定运行的前提。交流电机定子通三相交流电后形成一个正向转速为n1的旋转磁场，该旋转转速称为同步转速。异步电机转子旋转转速与同步转速不同，转子绕组感应电压，绕组短路后有电流通过也产生一个旋转磁场，该旋转磁场加上转子转速等于同步转速；双馈电机转子电流是外加变频电源提供的一个交流电流，由于其频率可以调节，转子磁场的转速因此改变，转子的转速随之改变满足定转子磁场绝对转速相同，从而实现转速的调整；同步电机转子通直流电产生一个直流磁场，转子转速与同步转速相同被称为同步电机。目前常规异步电机功率只从定子输入，功率密度低，效率低；双馈电机变频器极其昂贵只能在特定场合使用，同步电机结构复杂且需要直流励磁装置。因此，需要一种能够从定子和转子都输入功率，转速和输入频率有确定对应关系，且允许在两个转速可靠运行的结构简单且使用成本不高的电机。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在克服现有技术存在的不足，提供了一种结构简单，使用成本低的同步倍速电机。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种同步倍速电机，包括定子、转子、集电环炭刷装置、轴承和机壳组件：所述定子及转子上均设置有三相绕组；所述定子的三相绕组上设置连接电源用的定子电源线；所述转子的三相绕组的接入端分别通过导线各连接一个三相集电环炭刷装置，所述集电环炭刷装置的输入端设置连接电源用的导线。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1）本实用新型的定子和转子接同频率电源，不同于目前市场上所有电机转子不接电源或定转子接不同频率电源，因此使用更便捷，使用成本更低。

2）本实用新型的转子在同步转速的同步倍速运行，不同于现有电机只在同步转速小差速范围内运行，故功率密度更高。

3）本实用新型的结构类似异步电机，但有只在一个转速运行的同步电机的机械特性，可完全能取代同步电机，其相比同步电机，具有结构简单，造价低的优点，本实用新型不需要直流励磁装置，具有比常规同步电动机优异很多的起动性能。

4）本实用新型可以在两个转速下运行，即双并网情况下的同步倍速运行和定子单并网，转子绕组短路的异步电机工况运行，转速略低于同步转速，两种工况转矩相近，是一种恒转矩变速。

5）本实用新型相对常规同步电机，其可选转速数量提高一倍，可以有常规电机不具备的一些转速，如在电网频率为50Hz时可以设计制造6000r/min直连电网的电机，为某些特殊应用提供了新的解决方案。

6）本实用新型由于不需要励磁装置且结构简单，同时起动性能有很大的比较优势，在同步电机市场可以有较大的市场份额；还可以在目前没有同步电机的小容量电机市场切出一定市场份额；由于同步倍速电机有同转矩的两个转速，并增加一倍的可选转速，在部分有特殊工作要求的产品上有很大竞争优势；同时也可以应用于各种类型发电机，也会有一定市场份额。由于电机市场非常庞大，即使小的市场份额也会有很高的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本实用新型接入电源后的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在以下描述中，为了清楚展示本实用新型的结构及工作方式，将以附图为基准，借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

一种同步倍速电机，其使用状态如图1所示，

包括定子1、转子2、集电环炭刷装置3、轴承和机壳组件4：所述定子1及转子2上均设置有三相绕组；所述定子1的三相绕组上设置连接电源用的定子电源线6；所述转子2的三相绕组的接入端分别通过导线各连接一个三相集电环炭刷装置3，所述集电环炭刷装置3的输入端设置连接电源用的导线5。

具体的是，所述集电环炭刷装置3采用深圳市默孚龙科技有限公司的MC系列帽式导电滑环。显然还可采用其它自制或市售的集电环炭刷装置。

本实用新型的定子、转子采用三相绕组，定子通三相交流电后形成一个正向转速为n1的旋转磁场，这个转速称为同步转速。转子绕组通过三个集电环后接与定子相同电源，将其磁场旋转方向接为反向。电机转子旋转转速为n，此时转子磁场的绝对旋转速度为n-n1，当电机转速n=2n1时，转子磁场的绝对旋转速度n=2n1-n1=n1与定子磁场转速相同，此时电机转速为同步倍速，电机就成为定转子同频率输入/输出同步倍速电机。有原动机驱动时电机为交流发电机，电机在拖动机械负载时就是一台电动机。

本实用新型的转子绕组在集电环外或电机内部三相短接，电机就可以做为一台三相异步电机运行，转速略低于同步转速，功率减小约一半。

同步倍速电机与相同功率转速的电机相比机械性能好，材料消耗更少、电机效率更高。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。