专利名称：双磁场电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种双磁场电机。
现有的异步电动机在启动时产生巨大的浪涌电流而影响周围电气设备正常工作，而且其只能以异步转速运行而影响设备的调速精度。现有的同步电动机由于启动因难且结构复杂而不能广泛应用。现有的同步发电机在发生突然短路时可能会导致重大事故。现有的异步发电机需从电网吸收大量的励磁电流或需并联电力电容器才能发电，等等，目前被广泛应用的现有的异步电机和同步电机所固有的上述缺点给用户造成许多麻烦。
本发明的目的就是提供一种新的电机原理。按照这种新原理可以设计制造各种用途的双磁场电机，这种双磁场电机完全克服了上述现有电机的缺点，其综合技术经济指标明显高于现有的异步电机和同步电机。
双磁场电机具有两个主磁场静止磁场和旋转磁场。
图1是双磁场电机原理图，其中1、异步定子，2、异步转子，3、异步气隙，4、同步气隙，5、周步转子，6、同步定子，7、励磁系统(①电流互感器，②和③整流模块，④续流二极管)，P-异步极数，P′-同步极数，n1-气隙旋转磁场转速，n2-转子2的旋转磁场转速，n2′-转子5的旋转磁场转速，n-转子的机械转速，f1-定子1的频率，f2-转子2的频率。f2-转子5的频率。从图1可见，双磁场电机是由两部分构成第一部分类似普通绕线式异步电机，称异步部分；第二部分类似普通转枢式同步电机，称同步部分。异步部分的主磁场是旋转磁场；同步部分是静止磁场。两个主磁场相互独立，两部分的转子绕组直接反相序连接。象着通电机一样，双磁场电机也遵循电机可逆原理，具有发电机和电动机两种运行状态，两种状态可互相转换。根据运行状态，区分为“双磁发电机”和“双磁场电动机”。当双磁场电机由原动机驱动时即成为发电机；当由电网供电时即成为电动机。
双磁场发电机的作用原理描述如下首先使发电机有剩磁(可在励磁绕组两端接外面的直流电源获得)，在剩磁作用下，旋转的转子5即建立电势，两转子绕组即产生电流，该电流在转子2形成旋转磁场切割定子1的绕组而建立输出电势，该电势经励磁系统7作用于定子6的励磁绕组而产生励磁电流使剩磁加强。如此循环作用后促使定子1的输出电势不断上升直至设定的稳定值。当发电机接通负载时。负载电流产生电枢反应的去磁作用由电流互感器①的附边电流给予补偿，以保持输出电压的恒定。
双磁场电动机的作用原理描述如下当定子1接通电网后即在气隙3形成旋转磁场而带动转子旋转，同时电网电源经励磁系统7使定子6获得励磁而建立静止磁场。转子2和转子5分别在这两个主磁场作用下分别在各自绕组建立电势，这两个转子电势相互作用，直至两者的频率相等时转子转速才稳定下来，这个稳定转速即为双磁场电动机的同步转速。故双磁场电动机是同步电动机。
根据图1和电机学理论，可推导出双磁场发电机一个重要公式f1=(P+P′)n60(Hz)---------(1)]]>式(1)说明，双磁场发电机的极数等于其两个部分的极数之和。从式(1)和图(1)可见，双磁场发电机实际上是由两级电源组成第一级电源是一台同步发电机；第二级电源是一台旋转变压器。这种组成方式相当于用变压器把负载和发电机隔离开来，这样负载电流就不能直接对发电机磁场产生电枢反应，在这种情况下，无论负载如何激烈变动，甚至输出端短路，发电机都不会受直接影响而仍能正常运行，这就是双磁场发电机一个突出的优点。
同理也可以推导出双磁场电动机一个重要的公式n=60f1P+P′(r/min)-------(2)]]>式(2)说明，双磁场电动机的极数也是两个部分的极数之和。从式(2)和图(1)可见，双磁场电动机实际上是两台共轴的电动机组成一台是同步电动机，另一台是异步电动机。由异步电动机承担启动任伤，并向同步电动机传输电网的电能。在启动过程，同步转子的反电势始终抑制着启动电流的急剧增长，从而消除了启动过程产生浪涌电流的现象，这样便可以安全可靠地实现频繁启动和制动。当启动完毕达到同步转速后电动机即进入稳定运行。如运行中切断励磁电源，电动机即由同步转速上升到异步转速，故双磁场电动机实际上是双速电动机。
本发明的具体结构如图(2)所示。电机为卧式结构(也可设计成立式)，在转轴1上安装异步转子5和同步转子10以及风扇7，异步定子4安装在机座3内，同步定子9安装在机座8内，励磁系统6安装在机座3的上方，其里面还安装电机的接线端子，端盖2和11把机座、定子、转子一起组装成整体。
从图2可见，双磁场电机没有普通电机所必需的碳刷、滑环或换向器等带电的滑动接触，也没有旋转整流器、浪涌抑制器等容易损坏的电子元件。无需装设阻尼绕组。冷却风扇置于电机中间可以改善电机冷却条件。励磁系统的元件很少，减少了电机故障的机率和制造成本。
权利要求
1.一种双磁场电机具有两个主磁场静止磁场和旋转磁场；具有两个定子和两个转子以及一套简易的励磁系统。
2.根据权利要求1所述的双磁场电机，其特征在于两个相互独立的主磁场，两套对称的三相转子绕组直接反相序连接。
3.根据权利要求1所述的双磁场电机，其特征在于一套简易的励磁系统，采集负载电压和负载电流作为双磁场电机的自动励磁电源。
全文摘要
一种双磁场电机,具有两个相互独立的主磁场,分别位于气隙3和气隙4。定子1和定子6分别安工作绕组和励磁绕组。转子2和转子5各有一套三相对称绕组,相互反相序直接连接。电机顶部的励磁系统7为本电机提供自动励磁电源。按双磁场电机原理可设计成发电机,也可设计成电动机。双磁场发电机在负载激烈变动甚至输出端短路的情况下仍能正常运行。双磁场电动机在启动过程不会产生浪涌电流,可用作同步电动机,也可用作双速电动机。双磁场电机彻底消除了现有异步电机和同步电机固有的缺点。
文档编号H02K16/00GK1365177SQ0110143
公开日2002年8月21日 申请日期2001年1月9日 优先权日2001年1月9日
发明者吴积善 申请人:吴积善