专利名称：谐振式交流调速电动机的制作方法
技术领域：
本发明属于感应交流电机领域。
目前的感应式交流电机与直流电机相比结构简单、易于维护、运行时不产生电火花，有着明显的优点。但其在转速调节方面却很难令人满意。在目前普遍使用的交流调速系统中，有两类调速性能尚可电磁调速电机和变频调速系统。然而，它们各自有着显著的缺点。
电磁调速电机的效率低，尤其在低速运转时更是如此。大量的有用之功白白转化为热量消耗掉，同时还恶化了电机运行环境。
变频调速系统要对电源进行频率和电压的变换，一般需要用半导体技术，不但价格昂贵，而且受半导体器件性能所限，难于应用于大功率场合。
本发明的目的，是推出一种可以调节转速的感应式交流电动机。其不需要进行电源变换，就具有良好的调速性能，同时还保留感应式电机的优点。
本发明附有多幅附图加以说明，其中
图1是本发明中转子的转差率S-转矩M特性曲线图。
图2是实施例一的结构图。
图3是实施例一中转子回路的电气原理图。
图4是实施例二的结构图。
图5是实施例二中调速环控制绕组的绕线方式示意图。
图6是实施例三的结构图。
图7是实施例四的结构图。
图8是实施例四中转子回路的电气原理图。
本发明的一般结构叙述如下一个与普通交流异步电动机的构造和作用均相同的定子，其在交流电的作用下可以产生旋转磁场。有一个与定子同轴的绕线式转子穿入定子中，该转子不但与定子之间产生电磁耦合，而且与固定于定子附近的软磁材料物体(称为调速环)之间产生电磁耦合，从而增大了转子的漏电感量。转子上固定有电容器，随之一同转动。转子绕组与该电容器闭合联接形成LC谐振回路。移动调速环来改变其与转子之间的相对位置;或者在调速环中嵌入控制绕组，改变通入其中的直流电流，从而改变其磁阻;或者兼而用之;就可以使转子漏电感量得到改变，达到调节转速的目的。
LC谐振回路的存在，使得转子转矩对于转速也具有类似谐振的特性当受到转子转速的影响，转子绕组中的感生电动势的频率与LC谐振回路的谐振频率一致时，转子转矩显著增大;反之，则大幅度减小，甚至接近于零(其转差率S-转矩M特性参见图1)。这种性质，就是本发明能够实现无级调速的基础。
本发明具有如下优点本发明可以实现无级调速。
本发明中没有电刷、换向器等难于维护、易出故障的环节，保留了感应式电机的优点。
本发明中没有加入任何电阻之类的有功元件，也不采用如电磁调速电机那样的电涡流的工作方式，从而实现了高效率。
本发明不对电源进行变换，从而降低了成本，也易于在大功率场合应用。
本发明可以采用下面多种方式实施实施例一(参见图2)在圆筒状的外壳1的内壁，固定有定子2和导向机构3。定子2的结构和作用与普通的感应式交流电动机的定子相同，能在交流电的作用下产生旋转磁场。导向机构3约束着一个由硅钢片迭成的圆环状的调速环4，使之只能轴向移动。定子2与调速环4同轴且内径相等，共与一个以一定间隙穿入其中的转子发生电磁耦合。
该转子采用如下结构在主轴5上，并与之同轴，固定有一个其中嵌有转子绕组的圆柱体转子铁芯6和一个圆盘状的电容器固定盘7，二者保持一段距离。电容器8(共3个)对称固定在电容器固定盘7上，且与转子绕组联接成闭合回路(其电气原理见图3)，转子铁芯6的长度大于定子2的长度，其长出的部分和调速环4发生电磁耦合。
圆盘状的上端盖9与下端盖10分别固定在外壳1的两端，并与定子2同轴。位于其中心位置的轴承与主轴5相联，对转子起到支持作用。
在下端盖10上，位于与调速环4的环体相对应的位置，对称分布2个通孔，罗杆11(共2个)分别穿入其中，再分别与调速环4实行罗纹联接，同时能在其中转动。小齿轮12(共2个)分别固定在2个罗杆11上，并紧靠下端盖10的外表面，既可带动罗杆11转动，又能阻止其轴向窜动。在下端盖10的外表面，还装有一个与主轴同轴，并可转动的大齿轮13，分别与2个小齿轮12相啮合。该大齿轮13可以由人力或外部装置驱动使之转动，并通过罗杆11改变调速环4的轴向位置，达到调节转速的目的。
实施例二(参见图4)将实施例一中的导向机构及使调速环轴向移动的传动机构全部取消，并将调速环改动如下在环体上，以其圆周方向为法向，绕有若干嵌入槽内的线圈，均匀分布于整个圆周。将这些线圈以相同的绕线方向串联，形成控制绕组14(其绕线方式参见图5)。在该控制绕组中通以直流电流，即可产生沿调速环圆周方向的磁场。
将改动过的调速环21直接固定于外壳1的内壁，使之不能移动。
通过改变通入控制绕组14中的直流电流来调节转速。
实施例三(参见图6)将实施例一中的导向机构和调速环增加一套，装在定子2上方。同时加长转子铁芯6，使之也与新增加的调速环22发生电磁耦合。
同时增加一套小齿轮12、大齿轮13、以及与罗杆11基本相同，而罗纹方向相反的罗杆15，按照与在下端盖10上相同的装配关系，安装在上端盖9上。
上端盖9上的一个小齿轮12和下端盖10上的一个小齿轮12分别与固定在齿轮轴16上的2个小齿轮啮合，使2个罗杆11及2个罗杆15只能同时以相同的方向转动，从而带动调速环4和调速环22沿轴向以相反的方向移动位置。
通过转动齿轮轴16即可调节转速。
实施例四(参见图7)将实施例二中的转子铁芯分为2部分主铁芯17及副铁芯18;转子绕组也分成2部分主绕组19和副绕组20，分别绕在主铁芯17及副铁芯18上。主铁芯17只和定子发生电磁耦合作用，副铁芯18只和调速环21发生电磁耦合作用。将电容器固定盘上的电容器增加为6个，与主、副绕组共同联接成串、并联LC谐振回路(其电气原理参见图8)。
其余部分与实施例二皆相同。
权利要求
1.一种可以调速的感应式交流电动机，其有一个定子和一个绕线式转子。该电机特征是a.转子上固定有电容器，电容器与转子绕组联接成闭合回路；b.转子铁芯除了与定子发生电磁耦合作用外，还与一个或多个不随转子一同转动的软磁材料物体发生电磁耦合，增大转子漏电感量。为了后面叙述方便，称该物体为调速环。c.通过调速环来控制转子漏电感量，从而调节电机转速。
2.如权利要求1所述的电动机，其转子铁芯长度大于定子长度;调速环为圆环状，与定子一同套在转子铁芯上。
3.如权利要求2所述的电动机，其调速环为1个且能轴向位移，并以此来控制转子漏电感量。
4.如权利要求2所述的电动机，其调速环为2个，分别位于定子的两端;转子铁芯的中间部份与定子发生电磁耦合，靠近两端的2部份分别与2个调速环发生电磁耦合;2个调速环只能同时以相反的方向沿着转子轴线移动位置。
5.如权利要求2所述的电动机，在调速环上绕有控制绕组，并通有直流电流来控制调速环磁阻;以改变该直流电流来控制转子漏电感量。
6.如权利要求1所述的电动机，其转子铁芯分为各有独立绕组的两部分，其中一部分只与定子发生电磁耦合，另一部分只与调速环发生电磁耦合，且后者的绕组有抽头;两部分的绕组共同与电容器联接成串、并联LC谐振回路。
全文摘要
本发明谐振式交流调速电动机。本发明是一种既保持感应式电机的优点，又有良好的调速性能的交流调速电动机。本发明在绕线式转子绕组中接入电容器而形成转子的LC谐振回路，并使转子同调速环之间发生电磁耦合，通过调速环来控制转子的漏电感量，从而达到调速的目的。
文档编号H02K17/30GK1083633SQ9210979
公开日1994年3月9日 申请日期1992年8月29日 优先权日1992年8月29日
发明者王骏 申请人:王骏