无整流器电机及变矩机制造技术

本发明专利技术属于电机领域，附图是双转子无整流器发电机和电动机组合成的变矩机，发电机电枢Ｉ、Ⅱ与电动机电枢盘Ⅲ、Ⅳ，通过盘集流器、非磁性导电轴１０－［１］和１０－［２］及轴集流器，构成最短的电枢闭合回路。发电机电枢盘Ｉ、Ⅱ发出的电能，供给电动机电枢盘Ⅲ、Ⅳ。电动机双转子Ⅲ、Ⅳ的电磁转矩拖动车辆或工作机动行。具有自动无级变矩调速范围广、效率高、可多转子组合成不同功率的系列电机及变矩机、体积小、重量轻、成本低等优越性能。（*该技术在2006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
，适用于要求自动适应阻转矩无级变矩调速的车辆传动系等无级变矩调速的应用范围。现有整流器电机及其组成的无级变矩调速系统，存在单位功率的体积大、重量大、成本高，效率低等严重缺点，其主要原因是整流(换向)器构造复杂、换向困难所造成的。即整流(换向)器是阻碍电机发展的桎梏。本专利技术所解决的中心技术问题是，革除阻碍电机发展的整流(换向)器。创造比现有整流器电机及其组成的变矩调速系统，性能更优越、更先进的无整流器电机及其组成的无级变矩调速系统，如无整流器电机变矩机等等。本专利技术是申请号85100550专利技术专利申请的分案补充申请。本专利技术“属于一个总的专利技术构思的两项以上的专利技术”。现将专利技术主要项目分述如下一、双转子无整流器直流电机二、双转子永磁无整流器直流电机三、双转子无整流器直流电机变矩机四、双转子永磁无整流器直流电机变矩机五、双转子无整流器交流电机六、双转子无整流器交流电机变矩机七、单转子无整流器直流电机变矩机八、单转子永磁无整流器直流电机变矩机九、单转子无整流器交流电机变矩机一、双转子无整流器直流电机1.双转子无整流器直流电机的主要结构双转子无整流器直流电机的主要结构如图1所示。由定子和转子两大部分组成。定子部分包括电刷(液态金属导体，汞或钠钾合金22%Na，78%K)5、盘集流环81、82，和双转子共用的磁轭21、激磁绕组41、环形磁极31等不转动的部件。转子部分包括电枢轴61、63非磁性导电轴102、轴集流环71、电枢盘Ⅰ、Ⅱ、轴承等转动的部件。定子磁路是用导磁性能好的电工钢制成，磁轭上有激磁绕组，定子磁极为双转子电枢盘Ⅰ、Ⅱ共用的环形磁极，即定子磁场为双转子电枢盘Ⅰ、Ⅱ共用的环形电磁磁场。转子为双转子，由转子电枢盘Ⅰ和Ⅱ，两转子电枢盘的构造基本相同。转子电枢盘是用导电导磁性能都好的电工钢制成，是盘状整体结构，将电枢导体和电枢铁芯合为一体。双转子电枢盘Ⅰ、Ⅱ，通过盘中央的非磁性导电轴101，及其轴集流器5、71串联滑接连通，两电枢盘Ⅰ、Ⅱ的盘集流器的盘集流环81和82分别与外电路相应的正负端连通。2.双转子无整流器直流电机的基本工作原理(1)双转子无整流器直流发电机的基本工作原理当激磁绕组和直流电源接通时，激磁绕组通过直流电流而激磁，发电机磁路中便有磁通，且磁通密度B基本上是均匀分布的，磁通通过发电机电枢盘Ⅰ和电枢盘Ⅱ。当发动机拖动发电机两电枢盘Ⅰ、Ⅱ向相反方向旋转时，两电枢盘Ⅰ、Ⅱ均单方向切割稳恒磁通密度B而感应产生动生直流电动势，动生直流电动势的方向，可用右手定则判定。两电枢盘感应产生动生直流电动势的大小为E12＝E1+E2＝(R21-r21)πBn1+(R22-r22)πBn2当R1＝R2，r1＝r2，n1＝n2时，则E12＝2(R21-r21)πBn1＝2(R22-r22)πBn2式中 E12-两电枢盘Ⅰ、Ⅱ的总电动势，单位是伏;E1-电枢盘Ⅰ的动生直流电动势，单位是伏;E2-电枢盘Ⅱ的动生直流电动势，单位是伏;R1-电枢盘Ⅰ的有效外半径，单位是米;r1-电枢盘Ⅰ的有效内半径，单位是米;R2-电枢盘Ⅱ的有效外半径，单位是米;r2-电枢盘Ⅱ的有效内半径，单位是米;B-气隙磁通密度，单位是韦/米2;n1-电枢盘Ⅰ的转速，单位是转/秒;n2-电枢盘Ⅱ的转速，单位是转/秒。上式说明1°两电枢盘Ⅰ、Ⅱ在同一个磁场内，向相反方向转动，均单方向切割磁通密度B产生动生直流电动势E1、E2，通过两电枢盘中央非磁性导电轴及轴集流器串联，经两电枢盘Ⅰ、Ⅱ盘集流器的盘集流环81和82向外电路供给直流电能。即将机械能转变为直流电能，不用整流(换向)器。2°总的动生直流电动势E12随电枢盘的有效半径宽(R1-r1)、(R2-r2)、气隙磁通密度B、电枢盘转速n1、n2的增大而成正比例增大。双转子无整流器直流电机的激磁方式，可采用它激式、自激式。自激式又可分为并激式、串激式和复激式。(2)双转子无整流器直流电动机的基本工作原理无整流器直流电机是可逆的。当双转子无整流器直流电机的激磁绕组和电枢盘Ⅰ、Ⅱ，同时由直流电源供电时，由于电枢盘Ⅰ、Ⅱ在同一磁场内的载流导体，必然有电磁力作用，此电磁力的方向可用左手定则判定，此电磁力的电磁转矩为M1＝ 1/2 (R21-r21)BIM2＝ 1/2 (R23-r22)BI式中 M1-电枢盘Ⅰ的电磁转矩，单位是牛顿·米;M2-电枢盘Ⅱ的电磁转矩，单位是牛顿·米;B-气隙磁通密度，单位是韦/米2;I-通过电枢盘Ⅰ、Ⅱ的直流电枢电流，单位是安。由于两电枢盘Ⅰ、Ⅱ的电磁转矩的方向相反，需通过齿轮机构使其同方向相加，或直接拖动双转子工作机，获得总电磁转矩M12为M12＝M1+M2＝ 1/2 (R21-r21)BI+ 1/2 (R22-r23)BI当R1＝R2，r1＝r2，则M12＝(R21-r21)BI上式说明总电磁转矩M12随电枢盘有效半径宽(R1-r1)、气隙磁通密度B和电枢盘流过的电枢电流I的增大而相应增大;改变磁通密度B的方向，即改变激磁电流的方向，电磁转矩M1、M2的方向也跟随改变。磁通密度B的方向不变，改变电枢电流的方向，电磁转矩M1、M2也跟随改变方向。双转子无整流器直流电动机的激磁方式，可采用它激式、并激式、串激式和复激式。二、双转子永磁无整流器直流电机双转子永磁无整流器直流电机的主要结构和工作原理，都与双转子无整流器直流电机基本相同，如图1所示。相同部分这里不再重复，不同点是没有激磁绕组，定子环形磁极为永磁激磁的磁极，即定子磁场为双转子电枢盘Ⅰ、Ⅱ共用的环形永磁激磁的磁场，气隙磁密为永磁气隙磁密B′。三、双转子无整流器直流电机变矩机1.双转子无整流器直流电机变矩机的主要结构双转子无整流器直流电机变矩机，实质就是双转子无整流器直流发电机和电动机的组合。它的主要结构和双转子无整流器直流电机基本相同，如图2所示。由定子和转子两大部分组成。定子部分包括电刷(液态金属导体，汞或钠钾合金22%Na，78%K)5、盘集流环81、82、83、84，激磁绕组41、42、磁轭21、22、环形磁极31、32端盖等不转动的部件。转子部分包括电枢轴61、62、63、64、非磁性导电轴101、102、轴集流环71、72、电枢盘Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、轴承等转动的部件。定子机座是发电机、电动机共用的。发电机激磁绕组41只给发电机磁路激磁，电动机激磁绕组42只给电动机磁路激磁。31为发电机环形磁极，32为电动机环形磁极，两环形磁极形成8字双环形磁极，即定子磁场为8字双环形双转子共用的电磁磁场。Ⅰ、Ⅱ是发电机电枢盘，Ⅲ、Ⅳ是电动机电枢盘，它们的构造基本相同，是盘状整体结构，将电枢导体和电枢铁芯合为一体。发电机电枢盘Ⅰ、Ⅱ，与电动机电枢盘Ⅲ、Ⅳ，分别通过8字双环形盘集流器81、5、83和82、5、84，跟非磁性导电轴101和102，及其轴集流器5、71和5、72，直接构成最短的电枢闭合回路。电枢回路路程最短(Ⅰ-5-81-83-5-Ⅲ-72-5-101-Ⅳ-5-84-83-5-Ⅱ-71-5-101-Ⅰ)，而回路导体截面积较大，因此，电枢回路的总电阻很小。2.双转子无整流器直流电机变矩机的基本工作原理双转子无整流器直流电机变矩机的基本工作原理，实质就是双转子无整流器直流发电机和电动机基本工作原理的组合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由电刷（液态金属导体）〔５〕、盘集流环〔８↓〔１〕〕、〔８↓〔２〕〕、激磁绕组〔４↓〔１〕〕、磁轭〔２↓〔１〕〕、环形磁极〔３↓〔１〕〕的定子，和电枢轴〔６↓〔１〕〕、〔６↓〔２〕〕、非磁性导电轴〔１０↓〔１〕〕、轴集流环〔７↓〔１〕〕、电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的转子组成的直流电机，其特征在于：α、无整流（换向）器，ｂ、双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕通过非磁性导电轴〔１０↓〔１〕〕、及其轴集流器〔５〕〔７↓〔１〕〕串联滑接连通，两电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的盘集流环〔８↓〔１〕〕和〔８↓〔２〕〕分别与外电路正负端连通，ｃ、电枢导体和电枢铁芯合为一体，ｄ、定子磁场为双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕共用的环形电磁磁场。

【技术特征摘要】
1.一种由电刷(液态金属导体)[5]、盘集流环[81]、[82]、激磁绕组[41]、磁轭[21]、环形磁极[31]的定子，和电枢轴[61]、[62]、非磁性导电轴[101]、轴集流环[71]、电枢盘[Ⅰ]、[Ⅱ]的转子组成的直流电机，其特征在于a、无整流(换向)器，b、双转子电枢盘[Ⅰ]、[Ⅱ]通过非磁性导电轴[101]、及其轴集流器[5][71]串联滑接连通，两电枢盘[Ⅰ]、[Ⅱ]的盘集流环[81]和[82]分别与外电路正负端连通，c、电枢导体和电枢铁芯合为一体，d、定子磁场为双转子电枢盘[Ⅰ]、[Ⅱ]共用的环形电磁磁场。2.一种由环形磁极〔31〕的定子，和电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的转子组成的直流电机，其特征在于a、无整流(换向)器，b、双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕通过非磁性导电轴〔101〕、及其轴集流器〔5〕、〔71〕串联滑接连通，两电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的盘集流环〔81〕和〔82〕分别与外电路正负端连通，c、电枢导体和电枢铁芯合为一体，d、定子磁场为双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕共用的环形永磁激磁的磁场，气隙磁密是永磁气隙磁密B′。3.一种由电刷(液态金属导体)〔5〕、盘集流环〔81〕、〔82〕、〔83〕、〔84〕、激磁绕组〔41〕、〔42〕、磁轭〔21〕、〔22〕、环形磁极〔31〕、〔32〕的定子，和电枢轴〔61〕、〔62〕、〔63〕、〔64〕、非磁性导电轴〔101〕、〔102〕、轴集流环〔71〕、〔72〕、电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕、〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕的转子组成的直流电机变矩机，其特征在于a、无整流(换向)器，b、发电机电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕与电动机电枢盘〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕，分别通过8字双环形盘集流器〔81〕、〔5〕、〔83〕和〔82〕、〔5〕、〔84〕、跟非磁性导电轴〔101〕和〔102〕及其轴集流器〔5〕、〔71〕和〔5〕、〔72〕，直接构成最短的电枢闭合电路，c、定子磁场为8字双环形双转子共用的电磁磁场。4.一种由环形磁极〔31〕、〔32〕的定子，和电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕、〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕的转子组成的直流电机变矩机，其特征在于;a、无整流(换向)器，b、发电机电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕与电动机电枢盘〔Ⅲ〕、〔Ⅳ〕，分别通过8字双环形盘集流器〔81〕、〔5〕、〔83〕和〔82〕、〔5〕、〔84〕、跟非磁性导电轴〔101〕和〔102〕、及其轴集流器〔5〕、〔71〕和〔5〕、〔72〕，直接构成最短的电枢闭合回路，c、发电机定子磁场为双转子共用的环形永磁磁场，气隙磁密为永磁气隙磁密B′1。5.一种由电刷(液态金属导体)〔5〕、盘集流环〔81〕、〔82〕激磁绕组〔41〕磁轭〔21〕、环形磁极〔31〕的定子，和电枢轴〔61〕、〔62〕、非磁性导电轴〔101〕、轴集流环〔71〕、电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的转子组成的交流电机，其特征在于a、无整流(换向)器，b、双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕通过非磁性导电轴〔101〕、及其轴集流器〔5〕、〔71〕串联滑接连通，两电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕的盘集流环〔81〕和〔82〕分别与外电路相应的两端连接，c、电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕为钢带螺旋电枢绕组，两螺旋电枢绕组的绕向是相反的，螺旋电枢绕组和电枢铁芯合为一体，d、定子磁场为双转子电枢盘〔Ⅰ〕、〔Ⅱ〕共用的环形交变电磁磁场，e、交、直流电通用。...

【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]