專利名稱：單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及全新處理單相異步電動(dòng)機(jī)磁場旋轉(zhuǎn)中偏轉(zhuǎn)角速度和磁通密度波動(dòng)變化的定、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)；具體涉及一種節(jié)電、節(jié)材的單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有單相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)中，電源經(jīng)電容器移相分流后，分別直接接入相位差90°的兩相繞組中交替驅(qū)動(dòng)磁流，以得到電機(jī)的磁場旋轉(zhuǎn)；在轉(zhuǎn)子對磁場進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)，必須得將轉(zhuǎn)子開槽與定子開槽斜成一定角度，以克服交替驅(qū)磁期間，相帶和槽距引起的磁場偏轉(zhuǎn)角速度波動(dòng)變化，由此一來，轉(zhuǎn)子在渦流的作用下，磁極幾何平面形狀與定子不一樣，轉(zhuǎn)子磁極面不能與定子完全吸合，部分極面伸入與定子吸面相鄰的極面中去產(chǎn)生排斥力；因電機(jī)輸出功率的大小，直接是由定、轉(zhuǎn)子之間的吸力大小和穩(wěn)定程度所決定，這樣，不但存在輸出功率大幅下降，且效率低下，再加之副相電源的內(nèi)阻較大，導(dǎo)致電機(jī)正常輸出時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場強(qiáng)度發(fā)生波動(dòng)變化，也直接影響電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出，行話稱之為“磁場橢圓旋轉(zhuǎn)”。這些問題現(xiàn)有通用技術(shù)全都是靠定、轉(zhuǎn)子之間斜角開槽來解決的，從斜槽錯(cuò)位磁極面積算，總的吸覆力損耗一般都在1/6以上，加上現(xiàn)有電機(jī)繞線的線載荷率都不足40％。因此，不管在電機(jī)效率或是節(jié)材方面，應(yīng)當(dāng)還有很大的空間。
由本人申請的中國專利02244670.2“二次移相單相電機(jī)”、200420067317.9“智能化二次移相單相電機(jī)”和2004100813446“異步電動(dòng)機(jī)智能繞組移相方法及其電路”系列，雖然都公開涉及電機(jī)的電橋結(jié)構(gòu)，但它們都沒有主繞組的特殊配套設(shè)計(jì)，電橋無法回收到足夠的主相電能，感應(yīng)輸入電橋的橫向電壓坐標(biāo)信號能量不足，無法達(dá)到省材和完全處理掉旋轉(zhuǎn)磁場各種波動(dòng)的能力，只有相同于原有技術(shù)的鐵芯配套設(shè)計(jì)，無法提高電機(jī)效率，電機(jī)性能提高極小，難以達(dá)到它們的預(yù)計(jì)效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)能、節(jié)材的單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置。
實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用的技術(shù)手段是單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置，兩相相位相距90°的交流電源，以供電機(jī)主相和副相電源，同時(shí)作為副相電橋處理電流的方向坐標(biāo)電壓信號輸入；其特征在于
在單相異步電動(dòng)機(jī)電路中，以主電源繞組電極為平衡中心，分別在兩側(cè)90°范圍內(nèi)設(shè)立兩路受主相互感電動(dòng)勢平衡的繞組，并聯(lián)成電橋電路；繞組設(shè)計(jì)是將主繞組設(shè)定為三個(gè)串聯(lián)的繞組極相，即A、B、C；B相為主相電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設(shè)定為兩相A1和C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；兩相控制繞組A2和C2分別在主繞組A和C位置上重疊；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯(lián)后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標(biāo)控制電壓輸入端；電橋的橫向坐標(biāo)控制電壓輸入，由電橋在鐵芯中感應(yīng)主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的綜合處理；將定、轉(zhuǎn)子開槽相互平行，使定、轉(zhuǎn)子之間磁極吸合幾何極面完全一致。
本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)是電橋電源取至于主相互感所組成的罩極電機(jī)，在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e。
相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用單相異步電動(dòng)機(jī)的電源結(jié)構(gòu)，改變繞組結(jié)構(gòu)，建立起整套智能化排除磁場旋轉(zhuǎn)期間，旋轉(zhuǎn)角速度的波動(dòng)和磁通強(qiáng)弱變化，擺脫原有的耗能設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，使電機(jī)效率提升1/6，繞線節(jié)省25％-40％不等，發(fā)熱量還少15％-28％，鐵芯疊片節(jié)省1/6，性能全面上升。
2、本發(fā)明在電機(jī)定子繞組內(nèi)，完全克服磁場旋轉(zhuǎn)期間偏轉(zhuǎn)角速度的波動(dòng)變化和磁通強(qiáng)度的波動(dòng)變化，使磁場運(yùn)動(dòng)按正圓軌跡旋轉(zhuǎn)，排除原有電機(jī)的定、轉(zhuǎn)子相對斜槽設(shè)計(jì)，將定、轉(zhuǎn)子之間吸覆的幾何面積擴(kuò)到最大化，完全排除定、轉(zhuǎn)子之間的排斥力磁極面，設(shè)定副繞組電橋，按智能處理要求設(shè)定主繞組，大幅提高導(dǎo)線的載荷率。
3、本發(fā)明將單相異步電動(dòng)機(jī)電路與智能傳感處理電路“一體化”，用以取替原異步電動(dòng)機(jī)靠定、轉(zhuǎn)子之間使用相對斜角開槽，處理在交替驅(qū)磁期間，相帶以及槽距引起的偏轉(zhuǎn)角速度波動(dòng)變化過程，具有節(jié)材、節(jié)電之顯著效果。
4、本發(fā)明其主繞組改同心繞組分布為短跨距、多極相串聯(lián)分布與副相電橋同時(shí)存在。


圖1是本發(fā)明的電容移相電動(dòng)機(jī)原理圖。
圖2是本發(fā)明的罩極電動(dòng)機(jī)原理圖。
圖3是本發(fā)明罩極電動(dòng)機(jī)結(jié)合原電容移相電機(jī)并接式原理圖。
圖4是本發(fā)明罩極電動(dòng)機(jī)結(jié)合原電容移相電機(jī)串接式原理圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置確定兩相相位相距90°的交流電源，以供電機(jī)主相和副相電源，同時(shí)作為副相電橋處理電流的方向坐標(biāo)電壓信號輸入。繞組設(shè)計(jì)是將主繞組設(shè)定為三個(gè)串聯(lián)的繞組極相，即A、B、C。B相為主電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設(shè)定為兩相，即A1、C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；分別在主繞組A和C位置上重疊兩相控制繞組，它們分別為控制繞組A2和控制繞組C2；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯(lián)后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標(biāo)控制電壓輸入端。電橋的橫向坐標(biāo)控制電壓輸入，完全靠電橋在鐵芯中感應(yīng)主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的綜合處理。
根據(jù)現(xiàn)在最簡單的移相方法，電橋的供電方式主要有兩種，其一是直接在電橋上串接電容后并入主電源，如圖1所示。
其二是在主相繞組中并繞一個(gè)繞組a、c，a、c兩端與電橋抽頭E、F相連后形成一種全新的罩極電機(jī)電路，如圖2所示。
與原有罩極電機(jī)不同的是它能夠在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e，如圖3或圖4，以達(dá)到對磁場同樣的處理目的，這樣組合的電動(dòng)機(jī)震動(dòng)和噪音更小。
工作原理本發(fā)明首先是將主繞組以三個(gè)極相相鄰30°相位分布，順繞向串聯(lián)后接入主電源，三個(gè)極相直接驅(qū)磁能力相當(dāng)，全靠副相電橋?qū)χ鳂O相中的驅(qū)磁量實(shí)施智能調(diào)整，主相驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子的作力點(diǎn)方位，便隨主相電壓相位的變化，從主相磁距前30°位置順電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向移動(dòng)至后30°位置。而副相繞組電橋又是利用主相磁驅(qū)對其各繞組感應(yīng)電動(dòng)勢方向和大小的變化，結(jié)合副相電源電動(dòng)勢的變化進(jìn)行智能化處理，在幫助主相達(dá)到以上目的的同時(shí)，對進(jìn)入電橋中的副相電源進(jìn)行合理的分流，以至分離出獨(dú)立的兩個(gè)副繞組極相工作，這樣一來，副相供電電源內(nèi)阻減小，需要承載的負(fù)荷成倍減輕；相與相之間都能產(chǎn)生能量互補(bǔ)，各個(gè)極相的驅(qū)磁量大小就不決定于極相繞組兩端的瞬時(shí)電壓，而是同時(shí)決定于主相位的時(shí)間變化；各極相配合驅(qū)動(dòng)的磁場旋轉(zhuǎn)被統(tǒng)一掌控在一起，由此達(dá)到磁場旋轉(zhuǎn)期間能保持平穩(wěn)的大負(fù)荷輸出。
下面結(jié)合主相電壓相位變化的不同時(shí)期，對電橋繞組六驅(qū)驅(qū)磁的高速狀況作進(jìn)一步說明。參見圖1當(dāng)主相電壓相位在0°時(shí)，主相電壓值為0，副相外接電壓為峰值；此刻電路中為電橋的兩路繞組并聯(lián)驅(qū)磁。
當(dāng)主相電壓相位在0°到45°期間，主相電壓為低端值，副相外接電壓為下降階段的高端值；這期間兩相副繞組都無法產(chǎn)生互感電流，而控制繞組C2受主相的互感電動(dòng)勢與副相電壓方向相反；副繞組C1的電驅(qū)量加大，而副繞組A1的電驅(qū)量逐減，主繞組A區(qū)極相的電驅(qū)量逐增。磁場穩(wěn)定的順時(shí)針方向主繞組方向偏轉(zhuǎn)。
當(dāng)主相電壓相位在45°至90°期間，主相電壓升為高端值，而副相外接電源電壓逐減為低端值；期間副繞組驅(qū)磁逐漸轉(zhuǎn)化為主繞組驅(qū)磁；而在主繞組極相分布中，由于控制繞組C2在主相中的互感電壓方向與外接副電源方向相同，副繞組A1受到副繞組C1的感應(yīng)電壓超過了加在其兩端的外接電源此時(shí)電壓，且方向與其外接電壓方向相反，因此，C相主繞組的驅(qū)磁量被部分移到副繞組C1的極相中驅(qū)磁。副繞組A1極相的磁能被吸收疊加至主相繞組A的極相中驅(qū)磁，驅(qū)磁繞組電極被平穩(wěn)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)到主繞組的A區(qū)極相位置。
當(dāng)主相電壓完全到90°相位時(shí)，副相外接電壓為0，由于副繞組A1和副繞組C1的感應(yīng)電動(dòng)勢方向與控制繞組A2和控制繞組C2的感應(yīng)電動(dòng)勢方向相反，并且在磁通密度相等的條件下大小相同；因此，副繞組A1和副繞組C1能夠?qū)⒅骼@組A區(qū)極相和C區(qū)極相的過飽和主相驅(qū)磁量移至主繞組B區(qū)放出，驅(qū)磁電極轉(zhuǎn)到主相B區(qū)電極中。
當(dāng)主相電壓由90°相位至135°相位期間，主相電壓為高端下降階段，而副相外接電壓為低端上升階段；期間由于外接相電源電壓方向的變化，控制繞組A2受主相磁流的感應(yīng)電動(dòng)勢方向變?yōu)榕c其外接電源電壓方向相同，控制繞組C2的感應(yīng)電動(dòng)勢方向變?yōu)榕c其電源方向相反，副繞組C1受副繞組A1的感應(yīng)電壓超過了其兩端電源電壓。副繞組C1極相的驅(qū)磁量被回收至主相繞組C區(qū)極相中疊加驅(qū)磁；主繞組A區(qū)極相的部分驅(qū)磁量被移到副繞組A1極相中放出，驅(qū)磁電極被控制移動(dòng)到主相C區(qū)極相中。
當(dāng)主相電壓相位在135°至180°期間，主相電壓由高端下降到低端，副相外接電壓已經(jīng)上升為高端值，主相對控制繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢只能阻礙副相電源從副繞組C1通過，幫助它從副繞組A1通過，控制繞組A2將主相A區(qū)極相的部分驅(qū)磁量移至副繞組A1的極相中放出，磁通的電極被控制到副繞組A1的電極位置。直至180°，磁場穩(wěn)定的完成半周的旋轉(zhuǎn)過程，下半周原理與上半周完全相同。
在電橋電源使用主相互感電源時(shí)，由于只是感應(yīng)電動(dòng)勢落后90°相位，副電源里沒有電流能量蓄存，所以，必須與以前電容移相電機(jī)電路結(jié)合，如圖3或4。其傳感控制原理基本相同；結(jié)合電路構(gòu)成的電機(jī)效果更好。
本發(fā)明智能技術(shù)與單相異步電動(dòng)機(jī)電路“一體化”設(shè)計(jì)方法，與通用技術(shù)不同的是將主繞組設(shè)定為相隔30°相位的A、B、C三個(gè)串聯(lián)繞組極相分布，B為主相的相位，A和C分別在B的兩側(cè)；將副繞組設(shè)定為兩相，分別分布在B兩側(cè)75°位置，分別在A和C主繞組之上重疊兩相控制繞組A2和C2，疊在主繞組A之上的稱之為控制繞組A2，疊在主繞組C之上的稱之為控制繞組C2；將左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯(lián)后并聯(lián)為電橋，并頭為電橋的電源輸入端，與控制繞組A2串聯(lián)的副繞組稱之為副繞組A1，與控制繞組C2串聯(lián)的副繞組稱之為副繞組C1，如圖1所示。由此結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩相相距90°相位的電源分別加入主相繞組兩端和副相電橋繞組的電源輸入端時(shí)，主繞組驅(qū)動(dòng)A、B、C三個(gè)極相中的驅(qū)磁量幾乎相等；電橋便根據(jù)各繞組受主相磁驅(qū)電動(dòng)勢方向和電橋電源電壓方向的正反，決定將主繞組A中的部分驅(qū)磁量移到主繞組C中去，還是將主繞組C中的驅(qū)磁量移到主繞組A中去驅(qū)磁。同時(shí)，還能為副相電源分流，分離出適應(yīng)兩相副繞組的兩相副電源。
凡涉及到以上單相異步電動(dòng)機(jī)電路或仿以上電路及其方法取替原有電機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間相對斜角開槽設(shè)計(jì)都視為侵權(quán)。
權(quán)利要求
1.單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置，兩相相位相距90°的交流電源，以供電機(jī)主相和副相電源，同時(shí)作為副相電橋處理電流的方向坐標(biāo)電壓信號輸入；其特征在于在單相異步電動(dòng)機(jī)電路中，以主電源繞組電極為平衡中心，分別在兩側(cè)90°范圍內(nèi)設(shè)立兩路受主相互感電動(dòng)勢平衡的繞組，并聯(lián)成電橋電路；繞組設(shè)計(jì)是將主繞組設(shè)定為三個(gè)串聯(lián)的繞組極相，即A、B、C；B相為主相電源電極分布位置，A相和C相分別在B相兩旁30°位置處；副繞組設(shè)定為兩相A1和C1，分別位于主繞組B的兩邊75°位置分布；兩相控制繞組A2和C2分別在主繞組A和C位置上重疊；將主繞組B左邊的控制繞組與右邊的副繞組、左邊的副繞組與右邊的控制繞組分別順繞向串聯(lián)后，相并成電橋；并頭E、F為電橋的電源輸入端和縱向坐標(biāo)控制電壓輸入端；電橋的橫向坐標(biāo)控制電壓輸入，由電橋在鐵芯中感應(yīng)主相電壓而來，兩相電壓在電橋中混合完成對磁場穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)狀態(tài)驅(qū)動(dòng)的綜合處理；將定、轉(zhuǎn)子開槽相互平行，使磁極吸合極面完全一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單相智控六驅(qū)異步電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子配置，其特征在于所組成的罩極電機(jī)，在距主繞組90°處再分布一相電容移相副繞組d、e。
全文摘要
本發(fā)明提供一種智能技術(shù)與單相異步電動(dòng)機(jī)電路“一體化”設(shè)計(jì)，是在電動(dòng)機(jī)繞組中直接建立智能平衡電橋，與主繞組結(jié)合，利用兩相相距90°相位的電源，共同組成智能平衡磁場在旋轉(zhuǎn)期間旋轉(zhuǎn)角速度的變化和磁通密度的變化，排除電動(dòng)機(jī)定、轉(zhuǎn)子之間相對斜角開槽的原有設(shè)計(jì)，功率輸出和效率都隨定、轉(zhuǎn)子之間的有效磁通能量增長而同時(shí)增長1/6左右；其次是主繞組配合電橋設(shè)計(jì)為三個(gè)極相串聯(lián)繞組分布，繞圓周長按電機(jī)極數(shù)分別被縮短15％－28％不等。這樣電機(jī)節(jié)線可達(dá)25％－40％，節(jié)省鐵芯疊片1/6，發(fā)熱總量還下降15％－28％，電動(dòng)機(jī)磁場為正圓旋轉(zhuǎn)軌跡，性能全面大幅提升，工藝結(jié)構(gòu)更為簡單可靠。
文檔編號H02K17/08GK1889337SQ20061005444
公開日2007年1月3日 申請日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者陳伯川 申請人:陳伯川