专利名称：单相调压式无级调速电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电机，特别涉及一种输入单相交流电源，进行对电源电压调节，实现无级调节转速的电动机。
目前，调速最好的是直流电动机，其次是单相串激整流子电动机，这两种电动机的结构，都设有换向器和电刷；转子是线绕型。电机结构复杂，故障率高，不能制造高压电机，使用范围受到限制。单相鼠笼型电容器电动机，结构简单，但是电容器主要用在电动机启动，电容器移相后，定子产生旋转磁场，磁场以同步转速转动，所以电机难以调速，调速范围很小，仅制造小容量电动机。
本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足，设计制作一种单相调压式无级调速电动机，不需设置换向器、电刷机械部件，利用变压器原理，将交流电送到电动机转子上，再给转子电流提供一个定子磁场，转子电流与定子磁场作用产生电磁转矩，驱动转子转动，通过调节电动机电源电压，实现无级调节电动机转速的目的。
本实用新型的技术方案是如下实现的一种单相调压式无级调速电动机，包括转子、定子、机壳、端盖、输出轴，其定子有两套绕组，每套绕组分别集中绕制在成对的独立磁极上，设极靴，两套绕组空间正交均布在定子上，一套定子绕组上为单相交流电源，另一组绕组为通过电容器移相90°后的单相交流电源；转子为直槽鼠笼型。
定子绕组可以是两套4极，或两套8极，或两套12极；极身可以是凸极或隐极；当定子两套绕组参数差别较大时，以送电为主的绕组极身变窄，不设极靴，以励磁为主的绕组极身加宽，设极靴；两套绕组可以沿电动机轴线分开布置；转子可以是线绕式，线圈节距为总极数一半的极间距离，每个线圈短接自成回路。
本实用新型的工作原理是，定子绕组形成独立的磁极式，如同变压器的一次绕组，转子的导条或回路线圈，相当于降压变压器的二次绕组，利用变压器原理，送电到电动机转子上，转子导条中的感生电流与同相位或反相位的定子磁场作用，产生电磁转矩，驱动转子转动，如同直流电动机原理产生电磁转矩一样。本实用新型产生驱动转矩与异步电动机产生驱动转矩的区别在于，本实用新型由一套绕组供给转子感生电流，另一套绕组提供定子磁场，供给转子电流和提供定子磁场是两个磁场产生电磁转矩；而异步电动机，定子旋转磁场切割转子导条，在导条中感生电流与旋转磁场作用，产生电磁转矩，供给转子电流与提供定子磁场是一个磁场。
本实用新型的优点是本实用新型是利用直流电动机原理产生电磁转矩，所以调节电动机电源电压，即可实现大范围无级调节电动机转速的目的。它的各种特性同于单相串激整流子电动机的特性，接近直流电动机的特性。结构简单，制造方便，成本较低，无需换向器、无电刷机械部件，转子采用鼠笼型或线绕型均可。电动机电源采用电容器移相取得相位差为90°的两相电源，或独立供电系统直接供给相位差为90°的两相电源均可。运行可靠，故障率低，功率因数高(Cosφ＞0.8)，调速特性好，调速范围宽(＞5∶1)，大容量电动机可做到10KV。本实用新型适用于需要调速的家用电器、电动工具、起吊设备，无轨电车、地铁机车、电机车等牵引电动机，特别适用独立电源系统，如柴油发电机车牵引电动机，不需要电容器移相，发电机可供给相位差为90°的两相电源。
以下结合附图及实施例，对本实用新型作进一步的描述
图1是本实用新型单相调压式无级调速电动机的构造示意图图2是图1的A-A剖面图图3是定子两套绕组参数差别较大时的构造示意图由图1、2可见，本实用新型的单相调压式无级调速电动机，包括转子1、定子2、机壳3、端盖4、输出轴5，其定子有两套绕组WA、WA、WB、WB，每套绕组分别集中绕制在成对的独立磁极N、S上，设极靴6，两套绕组空间正交均布在定子上，一套绕组上为单相交流电源L、N，另一套绕组为通过电容器移相90°后的单相交流电源；转子为直槽鼠笼型。加在WA绕组上的电压为UA，加在WB绕组上的电压为UB，UB导前UA90°电角度。WA产生的磁通φA，WB产生磁通φB，φB导前φA90°，φA在转子导条A-a中感生电流IA2滞后φA90°，φB在转子导条B-b中感生电流IB2滞后φB90°，这样，IA2与φB反相位，相位差180°，IB2与φA同相位，相位差0°。设定子电流IA1、IB1此瞬间均为正，定子磁场如图1所示，φA、φB方向为正，用右手定则判断导条中感生电流的方向，因为电流IA2与φB反相位，所以电流IA2应为负值，IA2应由a点进入，从A点流出。因为电流IB2与φA同相位，所以电流IB2应为正值，IB2应由B点进入，从b点流出。用左手定则判断导条中产生电磁力的方向，结果导条A、a、B、b中产生电磁力形成转矩的方向是一致的，全部使转子按顺时针方向转动。
由图3可见，当定子两套绕组参数差别较大时，以送电为主的绕组WA极身变窄，不设极靴，以励磁为主的绕组WB极身加宽，设极靴。
权利要求1.一种单相调压式无级调速电动机，包括转子、定子、机壳、端盖、输出轴，其特征是，定子有两套绕组，每套绕组分别集中绕制在成对的独立凸极上，设极靴，两套绕组空间正交均布在定子上，一套绕组上为单相交流电源，另一套绕组为通过移相90°后的单相交流电源；转子为直槽鼠笼型。
2.如权利要求1所述的单相调压式无级调速电动机，其特征是，定子绕组是两套8极，或两套12极。
3.如权利要求1所述的单相调压式无级调速电动机，其特征是，定子的送电、励磁两套绕组的极身是隐极。
4.如权利要求1所述的单相调压式无级调速电动机，其特征是，定子的两套绕组中，以送电为主的绕组极身变窄，不设极靴，以励磁为主的绕组极身加宽，设极靴。
5.如权利要求1所述的单相调压式无级调速电动机，其特征是，定子的两套绕组沿电动机轴线分开布置。
6.如权利要求1所述的单相调压式无级调速电动机，其特征是，转子是线绕式，线圈节距为总极数一半的极间距离，每个线圈短接自成回路。
专利摘要一种单相调压式无级调速电动机,其特征是,定子有两套绕组,每套绕组分别集中绕制在成对的独立磁极上,两套绕组空间正交均布在定子上,一套绕组上为单相交流电源,另一套绕组为通过电容器移相90°后的单相交流电源;转子为直槽鼠笼型或线绕型。优点是:结构简单,制造方便。功率因数高,调速特性好,调速范围宽,通过调节电动机电源电压,即可无级调节电动机转速。适用于各种需要调速的家用电器、电动工具、电气机车的牵引电动机。
文档编号H02K3/28GK2362227SQ9920126
公开日2000年2月2日 申请日期1999年2月3日 优先权日1999年2月3日
发明者张兰阶 申请人:张兰阶