專利名稱：環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬電動(dòng)機(jī)及其制造領(lǐng)域，本實(shí)用新型涉及一種改進(jìn)的低耗料電動(dòng)機(jī)?？筛鶕?jù)磁極數(shù)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)功率的大小，適用于作為吊扇、臺(tái)扇等電風(fēng)扇以及各類家用電器的微型電動(dòng)機(jī)，特別是作為要求全密封隔離驅(qū)動(dòng)的裝置，更適用于在工業(yè)上作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)裝置。
普通電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)可以分為兩部分，即靜止部分和轉(zhuǎn)動(dòng)部分。靜止部分主要是機(jī)座、定子鐵蕊和定子繞組，機(jī)座是電動(dòng)機(jī)的支架，機(jī)座里面是一個(gè)圓柱形的空間，用來(lái)安裝定子鐵蕊、定子繞組以及整個(gè)轉(zhuǎn)子。定子鐵蕊一般用0.5mm的硅鋼片疊成，形狀為圓柱形，內(nèi)表面有許多與軸平行的槽，用來(lái)鑲嵌定子繞組。定子繞組由帶有絕緣外皮的銅線繞成，按一定的規(guī)律鑲嵌在定子鐵蕊的槽內(nèi)，繞組與繞組之間按一定的規(guī)律聯(lián)接在一起，然后引出線頭，引到接線盒中，同電源相接，轉(zhuǎn)動(dòng)部分主要是轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)子鐵蕊也由硅鋼片疊成，形狀為圓柱形，中心有大圓孔可以穿轉(zhuǎn)軸，外表面有軸向轉(zhuǎn)子槽，槽內(nèi)鑄鋁，在鐵蕊兩端用鋁鑄成兩個(gè)圓環(huán)與槽內(nèi)各鋁條聯(lián)通。鋁條及兩個(gè)端環(huán)合在一起組成轉(zhuǎn)子繞組，這種轉(zhuǎn)子稱鼠龍式轉(zhuǎn)子。轉(zhuǎn)軸是安裝在轉(zhuǎn)子大圓孔內(nèi)的，轉(zhuǎn)軸兩端緊套在軸承內(nèi)圈上轉(zhuǎn)軸的外圈緊套在端蓋中心的圓孔中，端蓋用螺釘固定在機(jī)座上，為了使轉(zhuǎn)子能在定子內(nèi)部自由轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子與定子之間留有空氣間隙，當(dāng)電能輸入定子繞組后，在氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)軸輸出機(jī)械能，由于普通電動(dòng)機(jī)有良好的電氣性能，得到廣泛的應(yīng)用。
但普通電動(dòng)機(jī)在制造工藝過(guò)程中，定子和轉(zhuǎn)子鐵蕊是單片沖制成形后，疊壓而成，定轉(zhuǎn)子鐵蕊生產(chǎn)工藝過(guò)程中數(shù)道工序都要產(chǎn)生很多邊角廢料。材料的有效利用率很低。主要表現(xiàn)在以下二個(gè)方面1、備料方面，當(dāng)硅鋼片材規(guī)格尺寸不符時(shí)，定轉(zhuǎn)子鐵蕊落料位置就按排不下，裁剪落料片材時(shí)要產(chǎn)生廢條料，就是廢條料還可利用，也是大材小用，造成了浪費(fèi)。2、落料方面，定轉(zhuǎn)子鐵蕊落料片材裁剪好以后，送沖床沖制落料時(shí)，要產(chǎn)生邊角廢料。如果按最理想的落料面積計(jì)算，設(shè)沖制定子鐵蕊落料直徑為D，則取落料片材尺寸為正方形，邊長(zhǎng)也是D，這是最理想的情況。沖制定子鐵蕊后，剩下的四個(gè)角廢料要占落料片材的21.5％。實(shí)際上廢料所占比重比21.5％還要大。因?yàn)閷?shí)際落料片材尺寸各邊還要加大2-5mm。這是加工工藝所必需的。所以普通電動(dòng)機(jī)定轉(zhuǎn)子鐵蕊生產(chǎn)工藝過(guò)程中光落料這一工序材料的有效利用率要小于78.5％。耗料是驚人的。
普通電動(dòng)機(jī)如果要用在電動(dòng)泵、潛水泵上，則普通電動(dòng)機(jī)要配有復(fù)雜的附加密封裝置，成本很高。并且這此些復(fù)雜的密封裝置還是動(dòng)密封結(jié)構(gòu)。有磨損存在。還是要造成泄漏，所以除了特殊要求以外，在這方面的應(yīng)用受到了限制。
普通電動(dòng)機(jī)的功率也不能調(diào)節(jié)。而實(shí)際應(yīng)用中電動(dòng)機(jī)的負(fù)載都是變化的，大部分時(shí)間都不在滿負(fù)荷狀態(tài)，對(duì)選擇確定電動(dòng)機(jī)功率時(shí)，都是取最大負(fù)荷時(shí)所需的功率，這種為保護(hù)電動(dòng)機(jī)不過(guò)截?zé)龤нx取大功率電動(dòng)機(jī)是很不經(jīng)濟(jì)的，不仍增加了設(shè)備投資費(fèi)用，也造成了電能的浪費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的是要提供一種結(jié)構(gòu)特征是靜止部分為環(huán)形端面定子。轉(zhuǎn)動(dòng)部分為圓片狀轉(zhuǎn)子為主要部件的環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)。它能有效地實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，解決長(zhǎng)期存在的電動(dòng)機(jī)功率可控的技術(shù)關(guān)鍵。能實(shí)現(xiàn)定子與轉(zhuǎn)子之間的隔離密封。革除了動(dòng)密封結(jié)構(gòu)，徹底解決了因動(dòng)密封磨損引起的泄漏。
這種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，與目前同參數(shù)的電動(dòng)機(jī)相比，耗材特別省，一般硅鋼片可省20％左右。
本實(shí)用新型是以如下方式完成的，把電動(dòng)機(jī)的靜止部分定鐵蕊用0.5mm的硅鋼帶按圓周方向卷繞成環(huán)形鐵蕊，象盤磁帶。在環(huán)形鐵蕊的端面有許多徑向凹槽，用來(lái)鑲嵌定子繞組，形狀象個(gè)環(huán)形的端面齒輪，這種定子鐵蕊稱環(huán)形端面定子鐵蕊。如

圖1如示，若干個(gè)獨(dú)立的定繞組鑲嵌在徑向凹槽內(nèi)并按一定規(guī)律聯(lián)接在一起，這種定子稱環(huán)形端面定子，通入電流后，環(huán)形端面定子產(chǎn)生端面旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)因此得名，如圖7所示，圓片狀轉(zhuǎn)子在電磁力的作用下，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出機(jī)械能。
環(huán)形端面定子鐵蕊的加工工藝流程如下1、用開(kāi)料機(jī)開(kāi)帶料——用模具卷繞環(huán)形鐵蕊——?dú)寤『浮F蕊絕緣處理浸絕緣漆——用機(jī)床加工徑向凹槽——成品2、用開(kāi)料機(jī)開(kāi)帶料——用進(jìn)級(jí)旋轉(zhuǎn)復(fù)合模具邊沖凹槽邊卷繞環(huán)形端面定子鐵蕊——?dú)寤『浮F蕊絕緣處理浸絕緣漆——成品。
由于環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)在上述加工工藝流程中，定子鐵蕊是用0.5mm厚的硅鋼帶卷繞成環(huán)形而成，這一特殊的生產(chǎn)工藝過(guò)程決定了這種電動(dòng)機(jī)幾乎沒(méi)有邊角廢料產(chǎn)生，材料的有效利用率很高。節(jié)約了材料。主要表現(xiàn)在以下二方面1、備料方面，在開(kāi)料機(jī)開(kāi)料前根據(jù)定子帶料所需寬度，就可算出整卷料可開(kāi)出多少道帶料。即卷料寬度除以定子帶料寬度，可不能除盡，還需要有余數(shù)，這余數(shù)必須控制在10mm左右，因?yàn)樵陂_(kāi)料時(shí)，卷料兩邊要各留5mm左右的工藝廢邊。如果余數(shù)過(guò)大或過(guò)小需重新搭配計(jì)算。2、卷繞成型環(huán)形鐵蕊工序，定子帶料開(kāi)好后，用模具卷繞成型環(huán)形鐵蕊。這道工序材料的有效利用率為100％。沒(méi)有廢料。
節(jié)約材料是用如下方式實(shí)現(xiàn)的。
如果按照新舊工藝生產(chǎn)同體積、同形狀的環(huán)形端面定子鐵蕊，那么不同之處在于新工藝是用帶料卷繞而成的，舊工藝是單片沖制后，疊壓而成。
設(shè)卷繞成型環(huán)形端面定子鐵蕊后，外徑為D，內(nèi)徑為d，帶料寬度為H，為便于說(shuō)明設(shè)卷繞厚度也為H，即d+2H＝D。
那么按新工藝生產(chǎn)，寬度為H的定子帶料開(kāi)好后，用直徑為d的模具蕊子，卷繞成型，外徑為0的環(huán)形端面定子鐵蕊即成，沒(méi)有損耗，材料的有效利用率為100％。
按舊工藝生產(chǎn)，單片沖制要先取落料片材。最小片材尺寸為邊長(zhǎng)為D的正方形。沖制成外徑為D，內(nèi)徑為d的環(huán)形定子鐵蕊片料后，疊壓到H厚度即成。按落料面積計(jì)算可知。沖制環(huán)形定子鐵蕊片料后，剩下的四個(gè)角廢料要占落料片材的21.5％(直徑為d的片料還可沖制轉(zhuǎn)子鐵蕊)。材料的有效利用率為78.5％。
為比較起見(jiàn)，設(shè)按新工藝生產(chǎn)的環(huán)形端面定子鐵蕊耗料為100％計(jì)算，那么按舊工藝生產(chǎn)同樣的鐵蕊就需耗料127.4％。比新工藝多耗料27.4％。這還是按最理想情況計(jì)算，實(shí)際還要多耗料。由此可見(jiàn)，節(jié)約材料是靠提高材料的有效利用率來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而提高材料有效利用率又是靠卷繞方式實(shí)現(xiàn)的。
更為重要的是，這種用環(huán)形卷繞方式實(shí)現(xiàn)的環(huán)形端面定子鐵蕊，不仍材料節(jié)約，而且電氣性能比原來(lái)還要好。大家都知道，電動(dòng)機(jī)的磁推力同鐵蕊磁面積成正比。按上述鐵蕊尺寸可知，A，卷繞而成的鐵蕊工作時(shí)產(chǎn)生端而旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)磁力線平行于轉(zhuǎn)軸，所以磁面積為環(huán)形端面積S1。
S1＝3.14×(D×D-d×d)÷4＝3.14×(D+d)(D-d)÷4 (1)把2H＝D-d代入(1)式得S1＝3.14×(D+d)×H÷2(2)式中H為帶料寬度，即鐵蕊高度。
D為鐵蕊外徑。
d為鐵蕊內(nèi)徑。
磁力作用平均半徑R1 。
R1＝(D+d)÷4 (3)B、疊壓而成的鐵蕊工作時(shí)產(chǎn)生圓周旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，磁場(chǎng)磁力線垂直于轉(zhuǎn)軸，所以磁面積為內(nèi)圓柱表面積S2。
S2＝3.14×d×H (4)式中H為鐵蕊疊厚磁力作用半徑R2。
R2＝d÷2 (5)比較(2)(4)式得S1大于S2比較(3)(5)式得R1大于R2比較上述二種同體積同形狀鐵蕊可知，因產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的磁力線方向不同，加工的方式不同，卷繞而成的鐵蕊磁面積和磁力作用半徑都較大，所以在其他參數(shù)選擇相同的情況下，卷繞而成的環(huán)形端面定子鐵蕊可產(chǎn)生比較大的電磁推力，電磁力矩有較大增加。電氣性能比原來(lái)要好。
轉(zhuǎn)子用導(dǎo)電和導(dǎo)磁復(fù)合材料沖制而成，也可把兩種材料沖制成后用粘合或鉚合而成，導(dǎo)電材料選用銀、銅、鋁等。導(dǎo)磁材料選用鐵、鋼、生鐵等，沖制成的形狀為圓片，稱圓片狀轉(zhuǎn)子，中心有圓孔可穿軸，如圖2所示，1為導(dǎo)電材料，2為導(dǎo)磁材料，3為轉(zhuǎn)軸。
參照?qǐng)D7為例，圓片頭轉(zhuǎn)子(3)，導(dǎo)電層面對(duì)著環(huán)形定子端面，圓片狀轉(zhuǎn)子與環(huán)形定子端面之間有空氣間隙，通過(guò)電磁感應(yīng)相聯(lián)系。
圓片狀轉(zhuǎn)子由鋁鐵復(fù)合材料沖制而成，中心有圓孔，有轉(zhuǎn)軸(5)穿過(guò)，形成一個(gè)轉(zhuǎn)子部件，轉(zhuǎn)子軸兩端緊套在軸承(6)的內(nèi)圈上，軸承的外圈緊套在端蓋(4)中心的圓孔中和機(jī)座(7)的中心圓孔中，端蓋用螺釘固定在機(jī)(7)座上，圓片狀轉(zhuǎn)子可以在電動(dòng)機(jī)中自由轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)轉(zhuǎn)子軸輸出機(jī)械能。
本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)特征在于靜止部分，環(huán)形端面定子和轉(zhuǎn)動(dòng)部分圓片狀轉(zhuǎn)子為主要部件，在同一中心軸線上它們可以分別安裝在兩個(gè)不同的地方，它們之間通過(guò)空氣間隙或非導(dǎo)電導(dǎo)磁材料制成的隔膜相隔離，也通過(guò)空氣間隙或隔膜由電磁感應(yīng)相聯(lián)系，如圖3、4所示，圖3為機(jī)械設(shè)備冷卻水泵環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置，1為設(shè)備的機(jī)壁，2為定子繞組，3為環(huán)形端面定子鐵蕊，4為圓片狀轉(zhuǎn)子，5為軸承，6為水泵轉(zhuǎn)軸，7為電動(dòng)機(jī)空氣間隙。環(huán)形端面定子(3)安裝在設(shè)備的機(jī)壁(1)上，圓片狀轉(zhuǎn)子(4)直接安裝在水泵的轉(zhuǎn)軸(6)上，它們之間通過(guò)空氣間隙(7)相離，也通過(guò)空氣間隙由電磁感應(yīng)相聯(lián)系，把電能轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)機(jī)械能。圖4為全密封環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置示意圖，1為環(huán)殂端面定子鐵蕊，2為定子繞組，3為密封罩殼，4為圓片狀轉(zhuǎn)子，5為轉(zhuǎn)軸，6為軸承，7為機(jī)架，8為密封室，密封罩殼(3)由非導(dǎo)電導(dǎo)磁材料制成，環(huán)形端面定子直接安裝在密封罩殼外表面上，圓片狀轉(zhuǎn)子(4)安裝在密封罩殼內(nèi)的機(jī)架(7)上，轉(zhuǎn)子同密封罩殼內(nèi)表面留有空氣間隙，轉(zhuǎn)子可在機(jī)架上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。環(huán)形端面定子的中心軸線和圓片狀轉(zhuǎn)子的中心軸線在同一軸線上，定子轉(zhuǎn)子之間通過(guò)非導(dǎo)電導(dǎo)磁材料制成的隔膜和空氣間隙相隔離，也通過(guò)它由電磁感應(yīng)相聯(lián)系，完成電能機(jī)械能的轉(zhuǎn)換。
由于定子和轉(zhuǎn)子之間采用了非導(dǎo)電導(dǎo)磁材料制成的隔膜相隔離技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平面靜止密封，徹底解決了動(dòng)密封無(wú)法解決的泄漏問(wèn)題，并且結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，不需要復(fù)雜的附加密封裝置，制造成本低，是全密封隔離驅(qū)動(dòng)的理想裝置。如圖4所示。
環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)定子繞組是各自獨(dú)立的，可以單獨(dú)通電工作，也可以通過(guò)電動(dòng)機(jī)功率選擇開(kāi)關(guān)組合聯(lián)合工作。全部獨(dú)立繞組一起組合工作，電動(dòng)機(jī)功率最大，此時(shí)相當(dāng)于一個(gè)普通的電動(dòng)機(jī)，只有一個(gè)繞組單獨(dú)工作，電動(dòng)機(jī)功率最小。電動(dòng)機(jī)功率的調(diào)節(jié)是有級(jí)的，如圖5、6原理電路圖所示，都為四級(jí)功率可調(diào)，功率調(diào)節(jié)的級(jí)數(shù)是根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)而定，調(diào)節(jié)級(jí)數(shù)同磁極極數(shù)相同。也同獨(dú)立繞組組數(shù)相同，電動(dòng)機(jī)的功率和轉(zhuǎn)速即磁極對(duì)數(shù)可以按需要確定。
定子繞組由帶有絕緣外皮的銅線繞成，經(jīng)成型絕緣處理后，按一定規(guī)律鑲嵌在環(huán)形定子端面的徑向凹槽內(nèi)。槽內(nèi)絕緣同普通電動(dòng)機(jī)一樣，獨(dú)立繞組引出接線頭到接線盒中，繞組與繞組之間按一定的規(guī)律通過(guò)電動(dòng)機(jī)功率選擇開(kāi)關(guān)相聯(lián)系。
本實(shí)用新型非常簡(jiǎn)單，主要部件只有環(huán)形端面定子部件和圓片狀轉(zhuǎn)子部件，使用方便、靈活，制造成本低。以下將結(jié)合附圖對(duì)實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述圖1是環(huán)形端面定子鐵蕊示意圖圖2是圓片狀轉(zhuǎn)子示意圖圖3是機(jī)械設(shè)備冷卻水泵環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置示意圖圖4是全密封環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)裝置示意圖圖5單相電路原理圖圖6是三相電路原理圖圖7是環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)示意圖圖8是電氣控制原理圖現(xiàn)參照?qǐng)D7為例，(1)是環(huán)形端面定子鐵蕊，用0.5mm硅鋼帶卷繞成環(huán)形，一端面有徑向36條凹槽，凹槽根據(jù)電動(dòng)機(jī)極數(shù)4個(gè)極即磁場(chǎng)同步轉(zhuǎn)速和功率確定，計(jì)算方法同普通電動(dòng)機(jī)相同，另一端面用氬弧焊焊4條徑向焊逢，作用是卷繞成型后不讓散架。
環(huán)形端面定子鐵蕊(1)是安裝在機(jī)(7)座上的，機(jī)座用生鐵或鋁鑄成，定子鐵蕊端面凹槽內(nèi)嵌有定子繞組(2)，組成環(huán)形端面定子部件，定子繞組是經(jīng)成型絕緣處理后鑲嵌的，凹槽內(nèi)線圈的絕緣處理方法同普通電動(dòng)相同。定子繞組有單相和三相之分。
三相繞組下線的方法同普通電動(dòng)機(jī)下線方法一樣，A相按1-7槽，B相按2-8槽，C相按3-9槽下線，以此類推，每極每相3只線圈，為了調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的功率，根據(jù)電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)有4個(gè)極數(shù)可以做成四級(jí)功率調(diào)節(jié)。所以把繞組分成四個(gè)獨(dú)立的小組，即一組、二組、三組、四組，每組有9個(gè)線圈，組內(nèi)每相占有3只線圈，每組內(nèi)同相3只線圈是串聯(lián)法，頭接頭，尾接尾，組內(nèi)三相是Y接法，也可以是△接法，四個(gè)繞組每組內(nèi)接法相同，組與組之間是并聯(lián)接法，每組3個(gè)線頭，四個(gè)組共12個(gè)接線頭引到接線盒中，通過(guò)三只功率選擇開(kāi)關(guān)把四個(gè)獨(dú)立繞組聯(lián)系起來(lái)，如圖6所示，三相電路原理圖，可知通過(guò)三只功率選擇開(kāi)關(guān)組合有七種組合方式1、一組獨(dú)立組合 5、一、二、三組 組合2、一、二組 組合6、一、二、四組 組合3、一、三組 組合7、一、二、三、四組 組合4、一、四組 組合單相繞組下線的方法同三相繞組一樣，以圖7為例，環(huán)形定子鐵蕊端面有36條徑向槽，共有36只線圈，主副線圈各一半，各計(jì)18只，主繞組按1-7槽，3-9槽，5-11槽……單數(shù)奇數(shù)槽下線，副線圈按2-8槽，4-10槽，6-12槽…雙線偶數(shù)槽下線，主副線圈36只鑲嵌完為止即可。
為調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的功率，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)有4個(gè)極數(shù)，可以做成四級(jí)功率調(diào)節(jié)，所以把主副繞組分成四個(gè)獨(dú)立的小組，即一組、二組、三組、四組，第一、二組每組主副線圈各5只，二組小計(jì)有主副線圈20只，第三、四組每組主副線各4只，二組小計(jì)有主副線圈16只，四組線圈共計(jì)36只。每組內(nèi)主副線圈接法相同，頭接頭，尾接尾，接好后，主副線圈的頭聯(lián)接在一起，另一頭副線圈串接一只電容器也和主線圈的另一頭聯(lián)接在一起，每組獨(dú)立繞組引出二個(gè)引線頭到接線盒中，四個(gè)獨(dú)立繞組每組的接法方法相同，繞組與繞組之間是并聯(lián)接法，四組共8個(gè)接線頭，通過(guò)三只功率選擇開(kāi)關(guān)把四個(gè)獨(dú)立繞組聯(lián)系起來(lái)，如圖5所示，由圖可知通過(guò)三只功率選擇開(kāi)關(guān)組合也有七種組合方式，同三相電路組合方式相同，不再詳述。
環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，可根據(jù)負(fù)載的變化情況控制功率選擇開(kāi)關(guān)，增減電動(dòng)機(jī)的功率，具體操作方法如下起動(dòng)前，先估計(jì)起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載功率，然后選擇功率選擇開(kāi)關(guān)進(jìn)行組合，使環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)的功率略大于所需負(fù)載功率即可。
起動(dòng)時(shí)，合上電源開(kāi)關(guān)就可起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，如果發(fā)現(xiàn)負(fù)載功率大，不能起動(dòng)，不要緊，此電動(dòng)機(jī)有良好的賭轉(zhuǎn)性能，不會(huì)起火燒毀，在重負(fù)荷下可以把電動(dòng)機(jī)功率選擇開(kāi)關(guān)，逐個(gè)合上，不斷增加電動(dòng)機(jī)的功率，直至起動(dòng)。
當(dāng)負(fù)載減少的時(shí)候，可以把功率選擇開(kāi)關(guān)逐個(gè)斷開(kāi)，續(xù)漸減少電動(dòng)機(jī)的功率，直止減少到只有一個(gè)獨(dú)立繞組工作，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的功率最小，而電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速仍舊不變，即環(huán)形定子產(chǎn)生的端面旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)速度不變。
電動(dòng)機(jī)功率選擇開(kāi)關(guān)的“開(kāi)”、“合”通過(guò)電氣控制根據(jù)負(fù)載功率的大小，可以自動(dòng)切換，節(jié)約電能的效果更好。附圖8是完整的電氣控制原理圖，它由四個(gè)電路組成。1、主電路圖8A；2、控制電路圖8B；3、采樣放大電路圖8C；4、指示電路圖8D?，F(xiàn)分別說(shuō)明如下圖8A所示是主電路，它直接控制電動(dòng)機(jī)停止，組合運(yùn)轉(zhuǎn)。主要零部件有電源開(kāi)關(guān)K1，手動(dòng)操作，直接控制電源的通斷。過(guò)載保護(hù)熔斷器RD1，保護(hù)電動(dòng)機(jī)，主接觸器C1，直接控制電源的通斷，采樣互感器B1-B3，給采樣放大電路提供負(fù)載電流信號(hào)，組合接觸器C2、C3、C4，它直接控制電動(dòng)機(jī)組合運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖8B所示是控制電路。它能手動(dòng)或自動(dòng)控制主電路工作。主要零部件有熔斷器RD2，保護(hù)控制電路，功能開(kāi)關(guān)K2，手動(dòng)操作，選擇手動(dòng)或自動(dòng)檔位置。按紐QA1，TA1，控制主接觸器C1的通斷。組合按紐QA2-QA4，卸荷按鈕TA2-TA4，控制組合接觸器C2、C3、C4通斷。繼電器常開(kāi)觸點(diǎn)J1、J2、J3，當(dāng)功能開(kāi)關(guān)K2在自動(dòng)檔位時(shí)，控制組合接觸器C2、C3、C4通斷，繼電器J4，控制采樣放大電路電源。
圖8C所示是采樣放大電路。它能自動(dòng)采樣負(fù)載電流信號(hào)，并放大。根據(jù)負(fù)載電流大小變化輸出自動(dòng)控制信號(hào)，給控制電路。主要零部件有二極管D1、D3、D5，電容C1、C2、C3，組成三對(duì)半波整流采樣電路。放大器T1、T2、T3，放大采樣信號(hào)，大功率三極管BG1、BG2、BG3，帶動(dòng)負(fù)載繼電器線圈J1、J2、J3，控制觸點(diǎn)J1、J2、J3閉合或斷開(kāi)，輸出自動(dòng)控制信號(hào)。二極管D2、D4、D6，導(dǎo)通反電動(dòng)勢(shì)泄放回路，保護(hù)繼電器線圈J1、J2、J3。電阻R1-R12，組成放大器偏置電路，建立工作點(diǎn)。
圖8D所示是指示電路。它能指示主電路工作狀態(tài)。主要零部件有指示燈X1-X7，指示手動(dòng)、自動(dòng)各種組合狀態(tài)、有電無(wú)電、運(yùn)行、停止等。
現(xiàn)根據(jù)附圖8對(duì)具體組合操作，作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明一、先合上電源開(kāi)關(guān)K1，指示燈X1亮，指示有電。
二、操作功能開(kāi)關(guān)K2，打在1檔位置為手動(dòng)檔位置，打在2檔位置為自動(dòng)位置，附圖8所示位置為手動(dòng)檔位置，此時(shí)，指示燈X7亮，指示手動(dòng)。
三、手動(dòng)操作步驟如下1、起動(dòng)前估計(jì)負(fù)載所需功率，操縱組合按紐QA2，QA3，QA4，相對(duì)應(yīng)的C2，C3，C4接觸器動(dòng)作，接通電路達(dá)到合理組合電動(dòng)機(jī)功率的目的，此時(shí)相應(yīng)的指示燈X3，X4，X5亮，指示組合情況，操縱三只QA按紐，有七種組合方式，現(xiàn)具體分述如下(1)按下組合按紐QA2，C2接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2閉合，接通第二獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X3亮，指示一、二組組合完畢。
(2)按下組合按鈕QA3，C3接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C3閉合，接通第三獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X4亮，指示一、三組組合完畢。
(3)按下組合按紐QA4，C4接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C4閉合，接通第四獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X5亮，指示一、四組組合完畢。
(4)按下組合按鈕QA2，QA3，C2，C3接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C3閉合，接通第二、三獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X3，X4亮，指示一、二、三組組合完畢。
(5)按下組合按鈕QA2，QA4，C2，C4接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C4閉合，接通第二、四獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X3，X5亮，指示一、二、四組組合完畢。
(6)按下組合按紐QA2，QA3，QA4，C2，C3，C4接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C3，C4閉合，接通第二、三、四獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X3，X4，X5亮，指示一、二、三、四組組合完畢。
(7)如果QA2，QA3，QA4組合按紐都不按下，則C2，C3，C4接觸器都不動(dòng)作，同時(shí)J4繼電器在斷電狀態(tài)，也不動(dòng)作，J4常閉觸點(diǎn)閉合，接通指示燈X7，X7亮，指示只有第一組常通獨(dú)立繞組獨(dú)立組合，同時(shí)也指示手動(dòng)。
2、起動(dòng)時(shí)按下起動(dòng)按紐QA1，C1接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C1閉合，接通電源，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，此時(shí)指示燈X2亮，指示電動(dòng)機(jī)已通電運(yùn)行，電動(dòng)運(yùn)行時(shí)，也可操縱組合按紐，電動(dòng)機(jī)調(diào)節(jié)功率的功能不受影響。
3、卸荷時(shí)操縱卸荷按紐TA2，TA3，TA4，相對(duì)應(yīng)的C2，C3，C4接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C3，C4斷開(kāi)，切斷二、三、四獨(dú)立繞組電源電動(dòng)機(jī)功率逐漸減少，相對(duì)應(yīng)的指示燈X3，X4，X5滅，指示卸荷。操縱三只TA按紐有七種卸荷方式，具體分述如下(1)按下卸荷按紐TA2，C2接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2斷開(kāi)，切斷第二獨(dú)立繞組電源，指示燈X3滅，指示，第二組已停止工作。
(2)按下卸荷按紐TA3，C3接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C3斷開(kāi)，切斷第三獨(dú)立繞組電源，指示燈X4滅，指示，第三組已停止工作。
(3)按下卸荷按紐TA4，C4接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C4斷開(kāi)，切斷第四獨(dú)立繞組電源，指示燈X5滅，指示，第四組已停止工作。
(4)按下卸荷按紐TA2，TA3、C2，C3接通器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C3斷開(kāi)，切斷第二、三獨(dú)立繞組電源，指示燈X3，X4滅，指示，第二、三組已停止工作。
(5)按下卸荷按紐TA2，TA4，C2，C4接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C4斷開(kāi)，切斷第二、四獨(dú)立繞組電源，指示燈X3，X5滅，指示第二、四組已停止工作。
(6)按下卸荷按紐TA3，TA4，C3，C4接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C3，C4斷開(kāi)，切斷第三、四獨(dú)立繞組電源，指示燈X4，X5滅，指示，第三、四組已停止工作。
(7)按下卸荷按紐TA2，TA3，TA4，C2，C3，C4接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C2，C3，C4斷開(kāi)，切斷第二、三、四組獨(dú)立繞組電源，指示燈X3，X4，X5滅，指示第二、三、四組已停止工作，至?xí)r，只有第一組常通獨(dú)立繞組在運(yùn)行，電動(dòng)機(jī)功率最小。
4、停止時(shí)按下停止按紐TA1，C1接觸器停止工作，常開(kāi)觸點(diǎn)C1斷開(kāi)，切斷電動(dòng)機(jī)電源，指示燈X2滅，指示電動(dòng)機(jī)已停止運(yùn)行。
四、自動(dòng)操作程序如下1、把功能開(kāi)關(guān)K2打到2檔位置，即自動(dòng)檔位置，此時(shí)指示燈X6亮，指示自動(dòng)。
2、按下起動(dòng)按紐QA1，C1接觸器動(dòng)作，常開(kāi)觸點(diǎn)C1閉合，接通電動(dòng)機(jī)電源，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，指示燈X2亮，指示電動(dòng)機(jī)已通電運(yùn)行。
3、當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載大，電流增到電動(dòng)機(jī)額定電流的四分之一時(shí)，裝在A相上的采樣互感器B1的超載電流信號(hào)經(jīng)T1放大器放大，推動(dòng)大功率管BG1工作，集電極電流IC1增大到繼電器J1剛好吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)J1閉合，接通C2接觸器，常開(kāi)觸點(diǎn)C2閉合，接通第二獨(dú)立繞組，此時(shí)指示燈X3亮，指示一、二組自動(dòng)組合完畢，已并聯(lián)工作。
4、當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載繼續(xù)增大，電流增到電動(dòng)機(jī)額定電流的二分之一時(shí)，裝載A相的采樣互感器B1的超載電流信號(hào)經(jīng)T1放大器放大，推動(dòng)大功率管BG1，集電極電流IC1早已大于繼電器J1的吸合電流，所以繼電器J1繼續(xù)吸合。
裝在B相上的采樣互感器B2的超載電流信號(hào)經(jīng)T2放大器放大，推動(dòng)大功率管BG2工作，集電極電流IC2增大到繼電器J2剛好吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)J2閉合，接通C3接觸器，常開(kāi)觸點(diǎn)C3閉合，接通第三獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X4亮，指示一、二、三組自動(dòng)組合完畢，已并聯(lián)工作。
5、當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載繼續(xù)增大，電流增到電動(dòng)機(jī)額定電流的四分之三時(shí)，裝在A相B相上采樣互感器的超負(fù)載電流信號(hào)更大，J1、J2繼電器繼續(xù)吸合，而裝在C相上的采樣互感器B3的超載電流信號(hào)經(jīng)T3放大器放大，推動(dòng)大功率管BG3工作，集電極電流IC3增大到繼電器J3剛好吸合，常開(kāi)觸點(diǎn)J3閉合，接通C4接觸器，常開(kāi)觸點(diǎn)C4閉合，接通第四獨(dú)立繞組，此時(shí)，指示燈X5亮，指示一、二、三、四組自動(dòng)組合完畢，已并聯(lián)工作。
6、當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載減少時(shí)，電減到電動(dòng)機(jī)額定電流的四分之三以下時(shí)，B3互感器采樣信號(hào)減弱，集電極電流IC3減到繼電器J3吸合電流以下，J3繼電器釋放，第四獨(dú)立繞組首先被自動(dòng)切除斷開(kāi)。
當(dāng)電流減到電動(dòng)機(jī)額定電流的二分之一以下時(shí)，B2互感器采樣信號(hào)減弱，集電極電流IC2減到繼電器J2吸合電流以下，J2繼電器釋放，C3接觸器跟著釋放，第三獨(dú)立繞組也被自動(dòng)切除斷開(kāi)。
當(dāng)電流減到電動(dòng)機(jī)額定電流的四分之一以下時(shí)，B1互感器采樣信號(hào)減弱，集電極電流IC1減到繼電器J1吸合電流以下，J1繼電器釋放，C2接觸器跟著釋放，第二獨(dú)立繞組被自動(dòng)切除斷開(kāi)。
7、采樣互感器B1、B2、B3采樣信號(hào)電壓、電流應(yīng)符合等式UB1＝2UB2＝3UB3，IB1＝2IB2＝3IB3。
8、采樣互感器B1，B2，B3可以裝在同一相上，自動(dòng)控制性能不變，單相采樣互感器要裝在火線上采樣。
9、采樣互感器的數(shù)量同被控制的獨(dú)立繞組組數(shù)相同，例如附圖8所示為四級(jí)功率調(diào)節(jié)，被控制的獨(dú)立繞組為三組，所以采樣互感器也為三組。
權(quán)利要求1.由靜止部分定子和轉(zhuǎn)動(dòng)部分組成的電動(dòng)機(jī)，其特征是靜止部分定子為環(huán)形端面定子部件，產(chǎn)生端面旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)部分轉(zhuǎn)子為圓片狀轉(zhuǎn)子部件，這種電動(dòng)機(jī)稱環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)。
2.按權(quán)利要求1所述的環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)，其特征在于環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)功率可根據(jù)磁極數(shù)實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)。
3.按權(quán)利要求1所述的環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在同一條中心軸線上，環(huán)形端面定子部件和圓片狀轉(zhuǎn)子部件可以分別安裝在兩個(gè)不同的地方，它們之間通過(guò)空氣間隙或非導(dǎo)電導(dǎo)磁材料制成的隔膜相隔離，由電磁感應(yīng)相聯(lián)系。
4.按權(quán)利要求1所述的環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)，其特征在于環(huán)形端面定子鐵蕊用硅鋼帶接圓周方向卷繞而成，其端面有徑向凹槽，用機(jī)加工或沖制而成，凹槽用來(lái)鑲嵌定子繞組。
5.按機(jī)利要求1所述的環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)，其特征在于圓片狀轉(zhuǎn)子為導(dǎo)電和導(dǎo)磁復(fù)合材料沖制而成，或者兩種材料沖制成后，用粘合或鉚合而成。
6.按權(quán)利要求1和2所述電動(dòng)機(jī)環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)，功率可根據(jù)磁極數(shù)實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)節(jié)，其特征在于功率調(diào)節(jié)的級(jí)數(shù)同電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)和獨(dú)立繞組的組數(shù)相同。
7.按權(quán)利要求1、2和6所述電動(dòng)機(jī)，功率調(diào)節(jié)的級(jí)數(shù)同電動(dòng)機(jī)磁極數(shù)和獨(dú)立繞組的組數(shù)相同，其特征在于功率的調(diào)節(jié)是通過(guò)獨(dú)立繞組的組合實(shí)現(xiàn)的，組合方式是通過(guò)功率選擇開(kāi)關(guān)聯(lián)接組合，功率選擇開(kāi)關(guān)組合操作可以手動(dòng)或自動(dòng)。
專利摘要環(huán)形端面電動(dòng)機(jī)主要結(jié)構(gòu)由環(huán)形端面定子和轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)為圓片狀，徑向大軸向短。這種電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)在于定子是用硅鋼帶按圓周方向卷繞而成，象盤磁帶。這種環(huán)形卷繞結(jié)構(gòu)不僅用料特別省，而且材料利用率高。加工廢料損耗很少。與目前同參數(shù)的電動(dòng)機(jī)相比，一般硅鋼片可省20％左右。
文檔編號(hào)H02K17/02GK2078947SQ8920467
公開(kāi)日1991年6月12日 申請(qǐng)日期1989年4月13日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月13日
發(fā)明者丁嘉定, 丁肯 申請(qǐng)人:丁嘉定