专利名称：电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机。
目前，普遍使用的单相交流异步电动机，由内表面具有槽的环形定子铁芯和嵌放在定子铁芯槽中的空间互差90度电角度的二相定子线圈及鼠笼式转子组成，给二相定子线圈加入不同相位的电流，在定子和转子铁芯中以及定转子之间的气隙中，产生旋转磁场，转子导体切割磁场感生电势，由于转子导体自行形成闭合回路，在转子导体中有电流流过，转子导体中的电流与旋转磁场相互作用产生电磁作用力而驱动转子转动。这种单相异步电动机的缺点是电磁力矩小，转速控制困难，需要在一相线圈中串接电容器，以给二相线圈提供不同相位的电流，由于接入电容器，单相异步电动机的功率受到限制，而且电容器容易损坏。
另外普通的三相异步电动机存在调速困难，力矩小的缺点。
经过检索近年专利公报，未见有新型的交流电动机对这方面改进。
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种电动机，这种电动机电磁力矩大，转速控制方便，无需移相电容器，电动机的功率无限制。
本发明的电动机，包括导磁材料制成的定子铁芯，嵌有自成短路回路导体的转子铁芯，由导电材料绕制而成的励磁线圈和力矩线圈以及外壳，定子铁芯具有凸起的在圆周方向均匀分布的成对磁极，定子铁芯和转子铁芯厚度相同，二者同轴，且位于相同截面位置，二者之间的气隙，定子铁芯凸起的磁极，磁极之间的磁扼及转子铁芯共同形成磁路，励磁线圈绕制在定子铁芯上，当励磁线圈加上交流电源后，在定子铁芯和转子铁芯中产生交变磁场，磁场的磁通经过磁极、气隙、转子铁芯再回到相邻的定子铁芯磁极形成闭合回路，定子铁芯磁极的磁极性依次为N-S，N-S......，交变磁场在转子导体中感应电势，由于转子导体自成短路回路，所以导体中产生电流，在转子导体电流的作用下，也形成磁场，这个磁场的磁极分布与定子铁芯磁极的磁极性相对应，磁场的磁通从转子铁芯出发，经过气隙，定子铁芯的磁极、磁轭、磁极再回到转子铁芯，力矩线圈嵌放在定子铁芯极面的槽中，当其加上交流电源时，力矩线圈中有电流流过，转子导体电流形成的磁场与力矩线圈的电流相互作用产生电磁作用力矩，由于嵌放力矩线圈的定子铁芯固定不动，转子被驱动转动起来。
下面结合附图对本发明电动机作进一步详细叙述。
图1是公知的普通单相交流异步电动机的结构示意图。
图2是普通单相交流异步电动机在一相线圈中串接电容器后，二相线圈外接电源的电路图。
图3是本发明电动机第一个具体实施方案的结构图。
图4是本发明电动机第二个具体实施方案的结构图。
图5是本发明电动机第三个具体实施方案的结构图。
图6是本发明电动机第四个具体实施方案的结构图。
图1示出了公知的普通单相异步电动机的基本结构，图2是普通单相异步电动机在一相线圈中串接电容器后，二相线圈外接电源的线路图。当给普通单相异步电动机线圈加上交流电源后，由于在一相线圈中串有移相电容C，A、B二相线圈中的电流相位不同，在定转子铁芯和气隙中产生旋转磁场，转子导体切割磁场感应电势，并在自行形成短路回路的转子导体中产生电流，电流与旋转磁场作用，产生电磁力矩驱动转子转动。由于定子线圈的匝数取决于工作电压、频率和铁芯的大小，当匝数确定以后，铁芯中的磁感应强度取决于线圈匝数，如果转子的转速为额定转速，则转子导体与旋转磁场的相对切割速度就不会变化。这样，转子导体的感应电势和产生的电流就相应被确定，电磁力矩也就被确定。所以在设计时，电磁力矩受限于铁芯的大小，在运行时，由于移相电容使一相中的电流只能超前约70度电角度，而且二相线圈中的电流大小不同，故气隙中的磁场为椭圆形旋转磁场，使电磁力矩变小。
图3示出了本发明电动机第一个具体实施方案的结构，该电动机包括由导磁材料制成的定子铁芯1，嵌有自成短路回路导体5的由导磁材料制成的转子铁芯4，由导电材料绕制而成的励磁线圈2和力矩线圈3及外壳6，定子铁芯1的内表面为凸起的在圆周方向均匀分布的成对磁极，磁极极面在圆周方向具有均匀分布的轴向槽，励磁线圈2绕在定子铁芯1的磁极根部所开槽中，力矩线圈3的每个单元两边分别嵌放在定子铁芯1的相邻磁极极面的槽中，当励磁线圈2接通交流电源后，在定子铁芯1和转子铁芯4中产生交变磁场，这个交变磁场在转子导体5中感应出电势并产生电流，转子导体5中的电流也形成磁场，这个磁场的磁通经过定子铁芯1的磁极，磁极间的磁轭，另一相邻磁极回到转子铁芯4，形成闭合回路。给力矩线圈接通交流电源，在其线圈中产生电流，这个电流与转子导体5的电流所形成的磁场相互作用产生电磁作用力矩使转子转动。
图4示出了本发明电动机第二个具体实施方案的结构，该电动机的组成和工作原理与图3的电动机相同。其不同之处在于励磁线圈2绕制在定子铁芯1的磁极之间的磁轭上，在任意一个定子铁芯1的磁极的对称中线沿经向切开，将定子铁芯1分成对称的两部分，以便绕制励磁线圈2。
图5示出了本发明电动机第三个具体实施方案的结构。该电动机的组成和工作原理与图3的电动机相同，其不同之处在于该电动机为外转式。
图6示出了本发明电动机第四个具体实施方案的结构。该电动机的组成和工作原理与图3的电动机相同，其不同之处在于该电动机使用三相电源，定子铁芯1的磁极数为3的2倍至多倍，磁极依次分成A相，B相和C相，励磁线圈2和力矩线圈3也分成A，B，C三相，每相的励磁线圈2绕制在定子铁芯1的同相磁极上，每相的力矩线圈3嵌放在相邻的同相磁极极面的槽中。
上述本发明的各实施方案的电动机，可以用一个交流电源对励磁线圈2和力矩线圈3供电，也可以用二个交流电源分别对励磁线圈2和力矩线圈3供电，在前者情况下，调节电源电压可以调节电动机的转速，在后者情况下，改变任意一个电源电压也可以调节电动机的转速，只不过后者情况下的调速性能会优于前者情况下的调速性能。
在设计时，适当增大定子铁芯1的磁极极面槽的横截面积，可以增加力矩线圈3的匝数，从而在相同铁芯体积的情况下，力矩可以增大。
本发明的电动机，用于单相交流电源时，无需外接电容器，故功率无限制。
毫无疑问，本发明的电动机还可具有多种变换结构形式，并不仅限于上述实施方式的具体结构。如按照本发明的原理可设计出直线电动机，使用三相电源的电动机图6可以将励磁绕组2绕在铁芯1的磁轭部等等。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换形式。
权利要求
1.一种电动机，包括由导磁材料制成的定子铁芯(1)，嵌有自成短路回路导体(5)的由导磁材料制成的转子铁芯(4)，由导电材料绕制而成的励磁线圈(2)和力矩线圈(3)以及外壳(6)，其特征在于定子铁芯(1)的内表面为凸起的在圆周方向均匀分布的成对磁极，磁极极面在圆周方向具有均匀分布的轴向槽，励磁线圈(2)绕在定子铁芯(1)的磁极上，力矩线圈(3)的每个单元两边分别分别嵌放在定子铁芯(1)的相邻磁极极面的槽中，定子铁芯(1)的厚度与转子铁芯(4)的厚度相同，二者同轴，位于同一截面位置，二者之间留有间隙。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于所述定子铁芯(1)的磁极极面为凹圆弧形，磁极二个侧面在根部沿轴线方向各开有一槽，在槽的出口两边各有一凸棱。
3.一种电动机，包括由导磁材料制成的定子铁芯(1)，嵌有自成短路回路导体(5)的转子铁芯(4)，由导电材料绕制而成的励磁线圈(2)和力矩线圈(3)以及外壳(6)，其特征在于定子铁芯(1)的内表面为凸起的在圆周方向均匀分布的成对磁极，磁极极面在圆周方向具有均匀分布的轴向槽，励磁线圈(2)绕在定子铁芯(1)相邻磁极之间的磁轭上，力矩线圈(3)的每个单元两边分别嵌放在定子铁芯(1)的相邻磁极极面的槽中，定子铁芯(1)的厚度与转子铁芯(4)的厚度相同，二者同轴，位于同一截面位置，二者之间留有间隙。
4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于所述定子铁芯(1)的磁极极面为凹圆弧形，在任意一个磁极的对称中线沿径向切开，将定子铁芯(1)分成对称的二部分。
5.一种电动机，包括由导磁材料制成的定子铁芯(1)，内圆表面嵌有自成短路回路导体(5)的转子铁芯(4)，由导电材料绕制而成的励磁线圈(2)和力矩线圈(3)以及外壳(6)，其特征在于定子铁芯(1)的外表面为凸起的在圆周方向均匀分布的成对磁极，磁极极面在圆周方向具有均匀分布的轴向槽，励磁线圈(2)绕在定子铁芯(1)的磁极上，力矩线圈(3)的每个单元两边分别嵌放在定子铁芯(1)的相邻磁极极面的槽中，定子铁芯(1)的厚度与转子铁芯(4)的厚度相同，二者同轴，位于同一截面位置，二者之间留有间隙。
6.根据权利要求5所述的电动机，其特征在于所述定子铁芯(1)的磁极极面为凸圆弧形，磁极二个侧面在根部沿轴线方向各开有一槽，在槽的出口两边各有一凸棱。
7.根据权利要求1至6任何一项所述的电动机，其特征在于定子铁芯(1)的磁极为1对至多对，励磁线圈(2)和力矩线圈(3)的数目等于磁极的数目。
8.一种电动机，包括由导磁材料制成的定子铁芯(1)，外圆表面嵌有自成短路回路导体(5)的由导磁材料制成的转子铁芯(4)，由导电材料绕制而成的励励线圈(2)和力矩线圈(3)以及外壳(6)，其特征在于定子铁芯(1)的内表面为凸起的在圆周方向均匀分布的磁极，磁极极面在圆周方向具有均匀分布的轴向槽，磁极数目为3的2倍至多倍，依次分成A、B、C、相，ABC各相励磁线圈(2)分别绕制在各相磁极上，ABC各相力矩线圈(3)分别嵌放在同相相邻的磁极极面的槽中。
9.根据权利要求8所述的电动机，其特征在于所述定子铁芯(1)的磁极极面为凹圆弧形，磁极二个侧面在根部沿轴向各开有一槽，在槽的出口两边各有一凸棱，磁极根部宽大于极面宽。
10.根据权利要求1至9任何一项所述的电动机，其特征在于，励磁线圈(2)绕制在凸起的磁极上或磁极间的磁轭上，力矩线圈(3)的二个边嵌放在励磁线圈(2)所产生的磁通经过的二个极面的槽中。
全文摘要
本发明公开了一种电动机,该电动机的定子铁芯1的内表面为凸起的绕有励磁线圈2的成对磁极,磁极极面具有均匀分布的轴向槽,力矩线圈3嵌放在相邻磁极的槽中,励磁线圈2接交流电源产生交变磁场,转子导体5感生电流,形成转子电流磁场,该磁场与外接电源的力矩线圈3的电流作用产生电磁力矩。该电动机可制成单相和三相,外转或内转式,无需外接移相电容器,力矩大,调速方便,可用作使用单相和三相交流电源的电气设备的动力元件。
文档编号H02K17/02GK1249559SQ9911714
公开日2000年4月5日 申请日期1999年10月18日 优先权日1999年10月18日
发明者郑炜 申请人:郑炜