專利名稱：自磁化電動機及其定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自磁化電動機及其定子，尤其涉及一種從其起始驅(qū)動起通過由主繞組、副繞組和轉(zhuǎn)子導(dǎo)電桿所產(chǎn)生的感應(yīng)磁動勢來驅(qū)動、且通過由勵磁磁極和勵磁磁化部所產(chǎn)生的磁動勢以同步速度驅(qū)動的自磁化電動機及其定子。
背景技術(shù)：
通常，電動機為將電能轉(zhuǎn)換成動能的設(shè)備，電動機根據(jù)使用的電源劃分為直流(DC)電動機和交流(AC)電動機。
交流電動機可以包括感應(yīng)電動機、同步電動機和整流式電動機。感應(yīng)電動機可劃分為單相感應(yīng)電動機和三相感應(yīng)電動機。
單相感應(yīng)電動機通常有簡單而穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，且獲得單相電源相對容易，該單相電源廣泛地用于家庭、辦公、工業(yè)和建筑行業(yè)的電子電力設(shè)備的驅(qū)動電源。
單相感應(yīng)電動機不能自起動，因此為了產(chǎn)生起動轉(zhuǎn)矩，單相感應(yīng)電動機設(shè)置有主繞組和副繞組，且副繞組的電流相位比主繞組的電流相位超前90度。主繞組和副繞組用特殊的纏繞方法纏繞在感應(yīng)槽中。
在現(xiàn)有技術(shù)的單相感應(yīng)電動機中，在初始驅(qū)動單相感應(yīng)電動機時向纏繞在感應(yīng)槽上的主繞組和副繞組施加交流電源，定子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。此時，轉(zhuǎn)子的導(dǎo)電桿產(chǎn)生感應(yīng)電流，隨后轉(zhuǎn)子開始旋轉(zhuǎn)。這時，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)同時具有轉(zhuǎn)速差。此時，通過電流切斷裝置屏蔽施加到副繞組的電流，從而僅在主繞組上施加電流。
然而，在現(xiàn)有技術(shù)的單相感應(yīng)電動機中，因為轉(zhuǎn)子通過感應(yīng)操作而旋轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)子會有轉(zhuǎn)速差，而且由此降低了電動機的效率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種自磁化電動機及其定子，在該自磁化電動機中，定子的勵磁磁極的端部形成為比位置鄰近該勵磁磁化部的定子的各個齒的端部更接近于勵磁磁化部以提高磁場強度，由此提高轉(zhuǎn)子的勵磁磁化部的磁化率。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，提供一種自磁化電動機及其定子，在該自磁化電動機中，轉(zhuǎn)子可以以同步速度旋轉(zhuǎn)以由此提高電動機的效率。
為了達到這些和其他優(yōu)點并根據(jù)發(fā)明的意圖，正如在此具體實施并廣泛說明地，本發(fā)明提供了一種自磁化電動機，包括轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子本體、沿軸線方向穿過該轉(zhuǎn)子本體來安裝的多個導(dǎo)電桿、以及圍繞著該轉(zhuǎn)子本體的外周面的勵磁磁化部；定子，該定子包括在該定子的中央部分形成的腔體、沿該腔體的內(nèi)周面以彼此之間具有一定間隔來設(shè)置的多個感應(yīng)槽和多個勵磁槽、設(shè)置在各感應(yīng)槽之間的齒、以及設(shè)置在各勵磁槽之間的勵磁磁極，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比各個齒的端部更接近于該勵磁磁化部；繞組，其穿過所述多個感應(yīng)槽并纏繞在所述齒上；以及勵磁線圈，其穿過所述兩個勵磁槽并纏繞在所述勵磁磁極上。
本發(fā)明旨在提高轉(zhuǎn)子的勵磁磁化部的磁化率，這樣自磁化電動機的勵磁磁極可更接近于轉(zhuǎn)子，更具體地講是更接近于轉(zhuǎn)子的勵磁磁化部；其中，該自磁化電動機在電動機的轉(zhuǎn)速達到同步轉(zhuǎn)速之前是作為感應(yīng)電動機運行，而在達到同步轉(zhuǎn)速之后則作為永磁電動機運行。
在此，該勵磁磁極接近于該轉(zhuǎn)子外周面的端部可優(yōu)選形成為漸細形狀，以防止磁化至該轉(zhuǎn)子的勵磁磁化部的磁通量從該勵磁磁極的端部泄漏，由此來提高磁化率。
該轉(zhuǎn)子本體和該勵磁磁極優(yōu)選可由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁物質(zhì)制成，以使從該勵磁磁極到該轉(zhuǎn)子的勵磁磁化部的磁通量的磁阻減少，由此提高磁化率。在這種情況下，該勵磁磁極可優(yōu)選采用硅鋼制成。
該勵磁磁化部可優(yōu)選由諸如鋇鐵氧體或鋇鍶鐵氧體的可磁化/可退磁的材料或組分構(gòu)成。
所述導(dǎo)電桿可優(yōu)選地由諸如銅、銅合金或鋁等導(dǎo)體制成，以利于根據(jù)電磁感應(yīng)定律在磁場內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。
所述繞組可優(yōu)選由穿過多個主感應(yīng)槽中的每一個的主繞組和穿過多個副繞組中的每一個的副繞組構(gòu)成。
相應(yīng)地，該主繞組和該副繞組單獨設(shè)置，從而便于通過施加相位不同的交流電(AC)來產(chǎn)生相位差，并由此產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。
從下面結(jié)合附圖的對本發(fā)明的詳細說明中，本發(fā)明的前述和其它目的、特征、方案以及優(yōu)點將變得更清楚。


所包含的附圖用于進一步理解本發(fā)明，其并入到本說明書中并構(gòu)成本說明書的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實施例并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的自磁化電動機及其定子的結(jié)構(gòu)分解立體圖；圖2是示出了圖1所示的自磁化電動機結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是示出了圖1所示自磁化電動機的定子中的主感應(yīng)槽、副感應(yīng)槽以及勵磁槽的位置的視圖；圖4是圖2所示的A部分的部分放大剖視圖；以及圖5是示出了圖1所示的自磁化電動機的性能的曲線圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在詳細參閱本發(fā)明的優(yōu)選實施例，附圖中示出了優(yōu)選實施例的實例。
下面將參照附圖來詳細說明根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機及其定子。
圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的自磁化電動機及其定子的結(jié)構(gòu)分解立體圖；圖2是示出了圖1所示的自磁化電動機結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖3是示出了圖1所示自磁化電動機的定子中的主感應(yīng)槽、副感應(yīng)槽以及勵磁槽的位置的視圖；圖4是圖2所示的A部分的部分放大剖視圖，而圖5是示出了圖1所示的自磁化電動機的性能的曲線圖。
參照圖1和圖2，根據(jù)本發(fā)明實施例的自磁化電動機1可包括定子20，其中央部位具有腔體21；以及轉(zhuǎn)子10，其可旋轉(zhuǎn)地安裝在腔體21中，且其外周面上具有勵磁磁化部(exciter magnetizing portion)14。
根據(jù)本發(fā)明的定子20可包括多個主感應(yīng)槽22，其沿腔體21的內(nèi)周面21a以彼此之間具有一定間隔地沿徑向形成；副感應(yīng)槽23，各副感應(yīng)槽23的尺寸小于各主感應(yīng)槽22的尺寸；以及兩個勵磁槽24，其形成為以轉(zhuǎn)子10為基準與所述副感應(yīng)槽23相面對。
主感應(yīng)槽22穿入(纏繞)有主繞組22a，主繞組22a由交流電來供給電流。副感應(yīng)槽23穿入有副繞組23a，副繞組23a經(jīng)由電容(圖未示)來供給電流。勵磁槽24穿有勵磁線圈24a。
在此，如圖3所示，所述主感應(yīng)槽22可分成第一組22b和第二組22c，這兩組設(shè)置成以轉(zhuǎn)子10為基準彼此相面對。
所述副感應(yīng)槽23形成在第一組22b和第二組22c之間的一側(cè)(即該圖中的左側(cè))，所述兩個勵磁槽24形成在第一組22b和第二組22c之間的另一側(cè)(即該圖中的右側(cè))。此時，所述副感應(yīng)槽23和所述兩個勵磁槽24設(shè)置成以圖1所示的轉(zhuǎn)子10為基準彼此相面對。
在各主感應(yīng)槽22之間和在各副感應(yīng)槽23之間形成有各個齒26。在兩個勵磁槽24之間形成有勵磁磁極25。
這里，各個齒26的端部26a排列在相同的周線上，而勵磁磁極25的端部25a向內(nèi)突出，比各個齒26的端部26a更接近勵磁磁化部14。
相應(yīng)地，如圖4所示，勵磁磁極25的端部25a和勵磁磁化部14之間的間隔x比各個齒26的端部26a和勵磁磁化部14之間的間隔y相對要窄。
這里，空氣的磁導(dǎo)率為勵磁磁極25的磁導(dǎo)率的三千分之一，由此空氣的磁阻非常大。通常，磁場強度與電流(I)和匝數(shù)(turn)成正比，而與磁阻(R)成反比。由此，隨著勵磁磁極25的端部25a和勵磁磁化部14之間的間隔x變窄，磁場強度以近似y/x的倍數(shù)而增大，由此勵磁磁化部14的磁化率(magnetization rate)增加。
各個齒26的端部26a優(yōu)選為平整，而勵磁磁極25的端部25a優(yōu)選形成為漸細形狀。
勵磁磁極25優(yōu)選由硅鋼制成，硅鋼為具有高磁導(dǎo)率的鐵磁物質(zhì)。優(yōu)選地，可以去除與勵磁磁極25相鄰的齒26的一個端部(即稱作“極靴”的特定部分(PS))。因此，大的磁通量無過多損失地傳送至轉(zhuǎn)子10的勵磁磁化部14，由此來將勵磁磁化部14磁化。
轉(zhuǎn)子10可包括圓筒形本體12，其穿入有轉(zhuǎn)軸11；多個導(dǎo)電桿13，其通過與轉(zhuǎn)子本體12的外周面相鄰的部分而形成，所述導(dǎo)電桿13平行于轉(zhuǎn)軸11；以及勵磁磁化部14，其圍繞著轉(zhuǎn)子本體12的外周面。
下面將說明根據(jù)本發(fā)明的具有這種構(gòu)造的自磁化電動機的運行原理。
在向自磁化電動機1的主繞組22a和副繞組23a施加交流電之后，副繞組23a的電流相位比主繞組22a的電流相位超前90°，則依據(jù)電磁感應(yīng)定律，在轉(zhuǎn)子10的所述導(dǎo)電桿13上產(chǎn)生感應(yīng)電流。所述導(dǎo)電桿13在副繞組23a所產(chǎn)生的磁場中受到力的作用。由此，轉(zhuǎn)子10開始旋轉(zhuǎn)。
這里，在起始驅(qū)動之后，轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)但存在轉(zhuǎn)速差。施加到副繞組23a上的電流通過電流切斷裝置來屏蔽掉，則所述電流可僅施加到主繞組22a上。
在轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)的階段中，由于定子20的旋轉(zhuǎn)磁場，將產(chǎn)生使得勵磁磁化部14以低密度磁化的效應(yīng)，即產(chǎn)生磁滯效應(yīng)。結(jié)果，轉(zhuǎn)子10通過該磁滯效應(yīng)和由前述感應(yīng)電流所產(chǎn)生的感應(yīng)轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)。
在轉(zhuǎn)子10旋轉(zhuǎn)且由此其轉(zhuǎn)速達到與同步速度的70-80％相對應(yīng)的約2520至2880轉(zhuǎn)/分鐘(rpm)時，向勵磁槽24施加交流電，則由勵磁磁極25所產(chǎn)生的磁通量傳送至勵磁磁化部14，這樣可以將勵磁磁化部14以低密度磁化。
隨著將勵磁磁化部14以低密度磁化，轉(zhuǎn)子10可以旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度旋轉(zhuǎn)而不存在轉(zhuǎn)速差。此時，所述導(dǎo)電桿13上沒有電流。
如圖5所示，根據(jù)本發(fā)明的自磁化電動機1可經(jīng)歷兩個旋轉(zhuǎn)階段，其中在低速階段時，自磁化電動機1的轉(zhuǎn)子10根據(jù)感應(yīng)轉(zhuǎn)矩和磁滯轉(zhuǎn)矩而旋轉(zhuǎn)；隨后通過勵磁磁極25(參見圖2)將勵磁磁化部14磁化(參見圖2)由此根據(jù)勵磁磁化部14中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩來旋轉(zhuǎn)，從而進入高速階段。
這里，僅在磁化勵磁磁化部14時經(jīng)由勵磁線圈24a施加電流，而且由此轉(zhuǎn)子10可無轉(zhuǎn)速差地以旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度來旋轉(zhuǎn)，由此提高了電動機的效率。
如上所述，在本發(fā)明中，該定子的勵磁磁極的端部形成為比該定子的各個齒的端部更接近于該轉(zhuǎn)子，更具體地，更接近于該勵磁此磁化部，由此增加了磁場強度，從而極大地提高該勵磁磁化部的磁化率。
而且，僅在磁化該勵磁磁化部時經(jīng)由該勵磁線圈來施加電流，由此以旋轉(zhuǎn)磁場的同步速度來旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)子，從而可提高電動機的效率。
因為在不脫離本發(fā)明的精神和必要特征的情況下本發(fā)明可以以若干形式來實施，所以還應(yīng)該清楚的是，上述實施例不受前述說明的任何細節(jié)限制，除非另有說明，上述實施例應(yīng)該在所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍下進行廣義地解釋，因此，只要是落入權(quán)利要求書的范圍或該范圍的等同表述內(nèi)的本發(fā)明的所有變化和修改都為所附權(quán)利要求書所覆蓋。
權(quán)利要求
1.一種自磁化電動機，包括轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子本體；多個導(dǎo)電桿，其沿軸線方向穿過該轉(zhuǎn)子本體而安裝；以及勵磁磁化部，其圍繞該轉(zhuǎn)子本體的外周面；定子，該定子包括腔體，其形成在該定子的中央部分，以在其內(nèi)安裝該轉(zhuǎn)子；多個感應(yīng)槽和多個勵磁槽，其沿該腔體的內(nèi)周面以彼此之間具有一定間隔設(shè)置；齒，其位于各感應(yīng)槽之間；以及勵磁磁極，其位于各勵磁槽之間，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比位置鄰近于勵磁磁化部的各個齒的端部更接近該勵磁磁化部；繞組，其穿過所述多個感應(yīng)槽中的每一個并纏繞在各個齒上；以及勵磁線圈，其穿過所述多個勵磁槽中的每一個并纏繞在所述勵磁磁極上。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機，其中所述多個勵磁槽為兩個。
3.如權(quán)利要求1所述的電動機，其中該勵磁磁極的端部和該勵磁磁化部的外周面之間的間隔形成為比各個齒的端部和該勵磁磁化部的外周面之間的間隔窄。
4.如權(quán)利要求1所述的電動機，其中該勵磁磁極的端部為漸細形狀。
5.如權(quán)利要求1所述的電動機，其中該轉(zhuǎn)子本體由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁物質(zhì)制成。
6.如權(quán)利要求1所述的電動機，其中所述繞組包括主繞組，其穿過多個主感應(yīng)槽中的每一個；以及副繞組，其穿過多個副感應(yīng)槽中的每一個。
7.一種自磁化電動機，其包括定子和可旋轉(zhuǎn)地安裝在該定子中央部分中的轉(zhuǎn)子，其中，該定子的勵磁磁極的端部設(shè)置為比位置鄰近于勵磁磁化部的該定子的各個齒的端部更接近于該勵磁磁化部。
8.如權(quán)利要求7所述的電動機，其中該勵磁磁化部設(shè)在該轉(zhuǎn)子的外周面上。
9.如權(quán)利要求8所述的電動機，其中該勵磁磁極的端部和該勵磁磁化部的外表面之間的間隔或間隙要比各個齒的端部和該勵磁磁化部的外表面之間的間隔或間隙更窄。
10.如權(quán)利要求7所述的電動機，其中該勵磁磁極的端部為漸細形狀。
11.如權(quán)利要求7所述的電動機，其中該轉(zhuǎn)子由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁物質(zhì)制成。
12.一種自磁化電動機的定子，包括腔體，其形成在該定子的中央部分，以在其內(nèi)安裝轉(zhuǎn)子；多個感應(yīng)槽和多個勵磁槽，其沿該腔體的內(nèi)周面以彼此之間具有一定間隔設(shè)置；齒，其位于各感應(yīng)槽之間；以及勵磁磁極，其位于各勵磁槽之間；其中，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比位置鄰近于勵磁磁化部的各個齒的端部更接近于該勵磁磁化部。
13.如權(quán)利要求12所述的定子，其中該勵磁磁化部設(shè)置在該轉(zhuǎn)子的外周而上。
14.如權(quán)利要求13所述的定子，其中所述勵磁磁極的端部和該勵磁磁化部的外表面之間的間隔要比各個齒的端部和該勵磁磁化部的外表面之間的間隔窄。
15.如權(quán)利要求12所述的定子，其中該勵磁磁極的端部為漸細形狀。
16.如權(quán)利要求12所述的定子，其中該轉(zhuǎn)子由具有高磁導(dǎo)率的鐵磁物質(zhì)制成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種自磁化電動機及其定子，該自磁化電動機包括轉(zhuǎn)子；定子，該定子包括形成在該定子的中央部分用以安裝該轉(zhuǎn)子的腔體、沿該腔體的內(nèi)周面以彼此之間具有一定間隔設(shè)置的多個感應(yīng)槽和多個勵磁槽、位于各感應(yīng)槽之間的齒、以及位于各勵磁槽之間的勵磁磁極，所述勵磁磁極的端部設(shè)置成比位置鄰近于勵磁磁化部的各個齒的端部更接近于該勵磁磁化部；繞組，其穿過所述多個感應(yīng)槽的每一個并纏繞在各個齒上；以及勵磁線圈，其穿過所述多個勵磁槽中的每一個并纏繞在該勵磁磁極上。
文檔編號H02K1/26GK1897406SQ20061005473
公開日2007年1月17日 申請日期2006年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月11日
發(fā)明者沈長昊, 李成浩, 金在民, 崔在學(xué), 樸鎮(zhèn)洙 申請人:Lg電子株式會社