一种双馈电机及电磁变矩器的制作方法

本发明涉及交流电机及电磁变矩器。

背景技术：

1、交流电机，包括交流电动机及发电机，是应用最为普遍的电机，但调速困难曾是其多年的难题。直到近年变频调速技术成熟后，这一问题才得到了解决。但是，变频调速所必须的换流设备较复杂、昂贵，且换流过程还会产生不小的电能损失。

2、此外，现有不少传动装置中，还需使用液力变矩器。但这种变矩器的效率不高、变矩比不大，也是其难以克服的缺陷。虽说理论上将电磁变速设备用于变矩传动，可能会有较好的效果；但若利用现有技术加以实现，则必须先用一台发电机将输入的机械能转换成电能，并将电流变换频率后再输入另一电机，才能按所需转速和扭矩拖动负载。整套装置颇为庞杂，能量损耗也不小。

3、有见于此，本发明的目的在于，创造一种无需变频电源即可变速的，结构简单、紧凑的，新型电磁动力装置，其用途包括用作变速驱动的新型交流电机和电磁变矩器。

技术实现思路

1、为了实现前述目标，本发明的电机具有一条输出轴、一个定子、一个转子；以及两套旋转磁场发生器，分别称为第一旋磁器和第二旋磁器。

2、所述定子被安装在机架上，不可转动；并具有一个导磁的定子铁心，该铁心的一个表面嵌有鼠笼，即一种众所周知的笼型导体。

3、所述转子被安装在输出轴上，相对于输出轴不可转动；并具有一个导磁的转子铁心；该铁心的一个表面也嵌有鼠笼。

4、所述输出轴的中心线，即转子旋转轴线，亦称为所述电机的中心线。

5、所述第一旋磁器及第二旋磁器分别具有产生旋转磁场的部件，例如可旋转的磁极或多相绕组。所谓“多相绕组，”即现有供以两相或三相交流电就可产生旋转磁场的绕组。

6、所述两套旋磁器直接产生的磁场，均以电机的中心线为轴线，同向、同步地旋转，分别称为第一初生磁场和第二初生磁场。

7、所述定子铁心嵌有鼠笼的表面的一部分，朝向并邻近第一旋磁器；此外还有另一部分。

8、所述转子铁心嵌有鼠笼的表面的一部分，朝向并邻近第二旋磁器；而其另一部分，则朝向并邻近定子铁心嵌有鼠笼的表面的所述另一部分；但转子铁心与定子铁心及第二旋磁器并无直接接触，故其转动不受妨碍。

9、按照上述设置，本发明的电机具有三条磁路，分别称为第一磁路、第二磁路及第三磁路。

10、所述第一磁路包括第一旋磁器及定子铁心的一部分，可导通第一初生磁场，其主磁通与定子鼠笼交联。

11、所述第二磁路包括第二旋磁器及转子铁心的一部分，可导通第二初生磁场，其主磁通与转子鼠笼交联。

12、所述第三磁路包括定子铁心的所述另一部分，及转子铁心的所述另一部分。

13、当所述两个旋磁器分别在第一磁路及第二磁路内激发出初生磁场的主磁通后，即会分别在定子鼠笼及转子鼠笼内感生电流。后二者又会在第三磁路内感生磁场，称为次生磁场。

14、次生磁场经第三磁路导通的主磁通，将同时与定子鼠笼及转子鼠笼交联。

15、由于所述定子和转子的鼠笼电流是由同向、同步旋转的两个初生磁场感生出来的，故在转子的任意工作转速下，由定子和转子的鼠笼电流所感生的次生磁场，也必然按初生磁场的转速和方向，相对静止地同步旋转。因此，合理地设计本发明电机，使其在工作时，两个所述初生磁场的磁轴具有适当的相对方位；则转子电流就会在次生磁场的主磁通作用下产生扭矩。

16、本发明电机，在一定的负载变动范围内，有自动适应负载的能力。例如在负载扭矩变大时，其转子转速下降，转子电流亦将变大，通常其输出扭矩随即变大；于是所述电机的输出与负载，即可在降低的转速下达到新的平衡。反之，若负载扭矩变小，所述电机的输出与负载，通常亦可以在升高的转速下达到新的平衡。故本发明电机在驱动不同负载时可以有不同的转速，而无须变换电源频率。

17、本发明电机的第三磁路部分，实际上与现有的双馈电机类似。由于其转子电流主要是由第二旋磁器的初生磁场感生，而非全由定子电流在第三磁路内感生；因此，转子电流在次生磁场作用下输出的力矩，并不像普通异步电机那样导致滑差损失。故而，本发明电机转子转速虽与第三磁路内的磁场异步，但所述电机在较低转速下工作时，仍然可以保持较高的效率。

18、设若保持初生磁场的转速及磁通量不变，所述本发明电机的输出力矩将与次生磁场的磁通量直接相关。因此，改变次生磁场的磁通量，就可以调节所述电机的输出力矩和转速。为此，通常改变第三磁路导磁截面的面积，或磁路内的气隙长度即可。

19、特别地，一种本发明电机的两套旋磁器具有以机械动力驱动的磁极，可以将输入的旋转动力以改变了的转速和扭矩输出。其输出力矩与所述输入力矩之比，称为该电机的变矩比。此变矩比，与次生磁场的磁通量对初生磁场的磁通量之比直接相关。若适当加大第三磁路的磁通量，可以获得较大的变矩比；因此，这类电机可以用作变矩器。其好处在于：如果其旋磁器的磁极采用电磁铁，则调节激磁电流即可调节其输入扭矩，十分方便。如果其旋磁器的磁极采用永磁体，则其定子和转子都只有鼠笼而没有绕组，结构十分简单。此外，若连续地改变第三磁路的磁通量，还可以无级地改变输出速度。

20、与现有的液力变矩器相比，所述本发明的电磁变矩器不仅结构更简单；且因不使用工作液，无需设置液体防漏结构，也不存在工作液对工作温度的限制。更重要的是，现有液力变矩器要使其特性适应工况的变化，必须改变其液体充量，甚或同步调校其众多叶片的冲角；为此，需要设置很复杂的机构。而本发明电磁变矩器为适应工况的变化，只需调节初、次生磁路的磁通量，或调节定、转子次生磁场的相位差即可，结构可以十分简单。

21、下面将结合附图，对本发明的原理与实施方式作进一步说明。

技术特征：

1.一种电机，该电机具有一个定子(6)、一个转子(1)和一条输出轴(4)；所述定子具有一个被安装在机架上的定子铁心(7)；所述转子具有转子铁心(3)，其一个表面嵌有转子鼠笼(2)，并被安装在输出轴(4)上，相对于输出轴不可转动；所述输出轴(4)的中心线亦称为所述电机的中心线；

2.一种权利要求1所述的电机，

3.一种权利要求1所述的电机，

4.一种权利要求1所述的电机，

5.一种权利要求1所述的交流电机，

6.一种权利要求1所述的电机，

7.一种权利要求1所述的交流电机，称为电磁变矩器，

8.一种权利要求1所述的电机，称为电磁变矩器,

9.一种权利要求1所述的电机，称为电磁变矩器,

10.一种权利要求1所述的电磁变矩器,

技术总结
一种双馈电机，具有定子、转子、和分别称为第一旋磁器及第二旋磁器的两个旋转磁场发生器。所述定子及转子均嵌有鼠笼。该电机具有三条磁路：第一磁路包括定子铁心的一部分和第一旋磁器；第二磁路包括转子铁心的一部分和第二旋磁器；第三磁路包括定子铁心和转子铁心各自的另一部分。所述旋磁器可分别在定子及转子内产生旋转磁场，并在定子和转子的鼠笼内感生电流；进而在第三磁路内也感生出旋转磁场，驱动转子旋转并输出扭矩。所述电机无需变频装置即可实现交流电机的变速，并能在较低的输出转速下仍然保持较高的换能效率。此外，一种所述电机以机械动力驱动其旋磁器，可作为电磁变矩器，用于变速传动。

技术研发人员：罗明远
受保护的技术使用者：罗明远
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1