无整流(换向)器感应电机及派生电机制造技术

无整流（换向）器感应电机及派生电机是将变压器和无换向器电机组合为无换向器感应电机。二次绕组（２）通过电刷（５）、集流器（８）与电枢导体（７）串联构成电枢闭合回路，电枢导体为在气隙磁场中的载流Ｉ２导体而产生电磁转矩，将单相交流电能或脉动直流电能转换为机械能。具有起动过载转矩大，无级变矩调整范围广的优点，适用于各种需要变矩调速的应用领域。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机
现有感应电机存在过载，起动转矩小;无级变矩调速性能差;调速时效率低;都是以旋转磁场出发，不能直接用脉振磁场，即不能直接用单相交流电(或脉动直流电)，转速受旋转磁场同步转速的限制等缺点。本专利技术的目的就是解决并克服上述感应电机的缺点。将变压器和无整流(换向)器电机组合(综合)为一种新型的无整流(换向)器感应电机(脉振磁场感应电机)。它不但具有能变压，交流的优点，而且具有可直接用脉振磁场，即可直接用单相交流电(或脉动直流电);起动、过载转矩大;无级变矩调速范围广，调速时效率高，转速高等一系列优点。一、无整流(换向)器感应电机的主要结构无整流(换向)器感应电机的主要结构，由定子和转子两大部分组成，盘形电枢如附图说明图1、2、3所示;柱形电枢如图4、5、6所示。定子部分由定子铁心组成的磁轭和磁极3，一次(激磁)绕组1、二次(电枢)绕组2、电刷5、端盖等不转动的部件。转子部分由电枢轴6、电枢7、集流器8、风扇和轴承等转动的部件。定子铁心(磁轭和磁极)由厚度为0.35或0.5毫米硅钢片叠压而成，也可用C形铁心，类同变压器铁心。定子磁极是轴向一对一对交替分布(NSSNNS、SNNSSN)，定子磁场是脉振磁场。一、二次绕组用高强度漆包线绕制而成，类同变压器的一、二次绕组。二次(电枢)绕组可以在定子铁心上，也可以部分在定子铁心上，部分在转子上，还可以全在转子上。电刷，一般选用金属石墨等固体电刷，类同现有电机集流器用的电刷。特殊需要最佳电刷可选用液态金属导体，如汞或钠钾合金(22%N2，78%K)等。电枢盘是用无硅的导电导磁性能都好的钢带螺旋卷成，或钢片预先成渐开线形状插装叠压而成，钢带或钢片既是电枢导体，又是电枢铁心，即电枢导体和电枢铁心合为一体。带间或片间有绝缘-环氧树脂粘合压装成盘状整体，电枢盘外缘与电刷滑接处是集流器。柱形电枢不同点只是用无硅钢片插装叠压而成。电枢盘和电枢轴是过盈配合或花键配合成一整体转子，中间电枢盘是两个电枢盘合为一体。为了减少轴漏磁，电枢轴采用非磁性合金钢制成。二次(电枢)绕组通过电刷、集流器与电枢导体(电枢轴)串联直接构成电枢闭合(一般是短路)回路，二次绕组电流，也就是电枢电流。端盖采用铸铝合金，两端盖通过携紧螺栓，将定子转子压装在一起。二、无整流(换向)器感应电机的基本工作原理当一次(激磁)绕组有交流电源供电时，一次绕组通过交流电流而激磁形成脉振磁场，电机磁路中便有交变磁通，根据感生电势电磁感应定律，任一交变磁通(脉振磁通)，都在与其相链的绕组中感应出相应的感生电势。因此，主磁通φ分别在一次和二次绕组中感应出一次电势E1和二次电势E2。二次电势E2推动其感生电流I2，沿二次绕组通过电刷、集流器，电枢导体，电枢轴构成的电枢闭合回路流过。电枢导体为在气隙磁场中的载流I2导体，根据电磁力定律，必然受到电磁力作用，此电磁力的方向可用左手定则判定，一个电枢盘的电磁力的大小为F1＝ 2lsinα因lsinα＝R-r代入上式，得F1＝ 2(R-r)此电磁力F1作用在电枢盘及轴上的电磁转矩为M1＝ 2(R-r)r-＝ 2(R-r)· (R+r)/2＝ 1/2 (R2-r2) 2式中M1-一个电枢盘上的电磁转矩(牛顿·米);R-电枢盘有效外半径(米);r-电枢盘有效内半径(米);r-电枢盘有效平均半径(米); -气隙瞬时磁密(韦/米2); 2-二次瞬时电流(安)。上式表明电磁转矩M1随电枢盘的有效半径宽(R-r)、气隙瞬时磁密 、和二次(电枢)电流 2的增大而成正比增大。上式是一个电枢盘的电磁转矩，若有W个电枢盘，则总电磁转矩为WM1。三、无整流(换向)器感应电机的工作特性根据全电路欧姆定律，电枢(二次)电路电流 2的有效值为I2= (E2- E3)/(Z2) = (4.44fN2φm- (R2- r2)πBn2)/(Z2)式中E2＝4.44fN2φm-二次绕组感生电势有效值(伏)E3＝(R2-r2)πBn2-电枢盘动生电势(伏);Z2-电枢(二次)闭合回路阻抗(欧姆)。将上式代入电磁转矩公式，得M1= 1/2 (R2-r2) B ·〔 (4.44fN2φm- (R2- r2)πBn2)/(Z2) 〕上式表明它具有和串激电动机相类似的软的机械特性。电枢盘转速n2愈低，则电磁转矩M1愈大。当转速等于零时，转矩达最大值，转矩随转速的增高而减小，当转速增高到使E2趋近E2时，转矩趋近于零。即它具有自动适应阻转矩，无级变矩调速范围广，过载、起动转矩大的特性。同时，转速随负载转矩增加而大幅度下降，而电机输出功率变化不大。它具有类似整流(换向)器串激电动机电枢电流和激磁电流为同一电流的功效〔 1＝ 0+(- 2′)忽略 0， 1＝- ′2〕。但是无换向器感应电机的二次电流，是一次电流通过电磁耦合的感应电流，它和一次电流有电磁感应定律的必然联系，能量的规律传递，但它不是一次电流。它与一次电流方向相反，数量上和一次电流的近似公式是 (I1)/(I2) ≈ 1/(K) ＝- (N2)/(N1) 上式表明两个绕组中的电流大致和绕组的匝数成反比。因此，它不是串激电机，而是具有串激电动机功能的有变压比的无整流(换向)器电机，即无换向器感应电机(可简称变压-电机)。根据上述电磁转矩公式，改变一次电压U2(主磁通φm)、频率f、二次绕组匝数N2、电枢(二次)回路阻抗Z2，都可改变无换向器感应电机的电磁转矩M1。这说明它有良好的变矩调速可控性能，即变矩调速控制方便。四、无整流(换向)器感应电机的派生电机1.复激无整流(换向)器电机将无换向器感应电机的二次(电枢)绕组，改接为和电枢内外电路串联的激磁绕组，就是复激无整流(换向)器电动机或发电机，可用于直流电，也可用于交流电，还可交、直流电通用。2.串激无整流(换向)器电机将无换向器感应电机的一次(激磁)绕组除去，将二次绕组改接为和电枢内外电路串联的激磁绕组，就是串激无整流(换向)器电动机或发电机，可用于直流电也可用于交流电，还可交、直流电通用。3.并激无整流(换向)器电机将无换向器感应电机的二次绕组除去，将电枢内外电路改接为和一次(激磁)绕组并联，就是并激无整流(换向)器电动机或发电机，可用于直流电、也可用于交流电。4.它激无整流(换向)器电机将无换向器感应电机的二次绕组除去，电枢内外电路改接为和一次绕组它激电路，就是它激无整流(换向)器电动机或发电机，可用于直流电，也可用于交流电，但要注意它激电源的匹配。五无整流(换向)器感应电机的优点1.与交流换向器电机相比所具有的优点无换向器感应电机和交流换向器电机同样，具有无级变矩调速范围广，过载、起动转矩大，调速控制方便等优点外，它还具有交流换向器电机所不具备的优点。(1)制造成本低没有构造复杂的换向器，一、二次绕组可以是集中绕组，构造简单，工艺性好，用铜少。(2)维护修理费用低无换向器的维护修理费用，集中绕组维护修理更换方便。(3)使用寿令长集流器是钢片耐磨性好，寿命长，而且可刷镀，而换向器直径小于规定尺寸就得报废。(4)转速高因它没有限制转速的换向要求。(5)体积小，重量轻没有换向器，转速高。(6)效率高没有换向损耗，功率因数高，调速时的能量损耗小。(7)可改变成各种派生无整流(换向)器电机。2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由电刷（５）、一次绕组（１）、二次绕组（２）、铁心及磁极（３）的定子，和电枢轴（６），电枢（７），集流器（８）的转子组成的感应电机、其特征在于：ａ、是变压器和无整流（换向）器电机的组合、二次绕组通过电刷、集流器与电枢导体串联直接构成电枢闭合（一般是短路）回路，二次绕组的电流，也是电枢电流，ｂ、定子磁场是脉振磁场。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张敬业，
申请(专利权)人：张敬业，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]