專(zhuān)利名稱(chēng)：同步電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種具有永久磁體轉(zhuǎn)子，用于驅(qū)動(dòng)開(kāi)罐頭器，水果壓汁器等等用具的同步電機(jī)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明所涉及的是一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的同步電機(jī)，其輸入電壓的范圍可以調(diào)節(jié)，以便使甚至是同樣的電機(jī)既可以在同步方式下被驅(qū)動(dòng)，也可以在普通的工作方式下被驅(qū)動(dòng)。
附

圖1是一種通用類(lèi)型的同步電機(jī)的部分側(cè)視剖視圖，附圖2是基本上沿著附圖1中A-A線(xiàn)的剖視圖。在附圖1和2中，附圖標(biāo)記1用來(lái)表示定子，它由諸如硅鋼片之類(lèi)的軟磁材料制成，被層疊起來(lái)形成一種U形結(jié)構(gòu)，具有一對(duì)分別位于定子的兩臂端處的相對(duì)磁極1a。附圖標(biāo)記2表示激勵(lì)線(xiàn)圈，它們被裝在定子1的每一個(gè)臂上，并和一個(gè)交流電源(圖中未示)相連接，從而在磁極1a中形成交變磁場(chǎng)。
附圖標(biāo)記3表示一個(gè)非磁性材料制成的端蓋，它由諸如尼龍樹(shù)脂或者鋁合金材料制成，其安裝方式使之面向定子1的磁極1a的側(cè)端面。附圖標(biāo)記4表示轉(zhuǎn)子，它基本上為圓柱形，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)軸5，以可以旋轉(zhuǎn)的方式安裝在定子1的磁極1a之間，而所述的軸5固定在轉(zhuǎn)子的中心，并被裝在端蓋3上的軸承6之中。轉(zhuǎn)子4由諸如硬鐵磁材料之類(lèi)的永久磁體制成，具有磁極S和N，它們?cè)谵D(zhuǎn)子的外圓周表面上沿著軸向方向延伸，并且在圓周方向上以相同的間隔交錯(cuò)地排列。轉(zhuǎn)子4可以是所謂兩極式的類(lèi)型，其中兩個(gè)永久磁體在橫截面上形成圓弧形狀，其安裝方式使它們彼此相對(duì)。
在如上所述的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)交流電壓施加到安裝在定子1上的激勵(lì)線(xiàn)圈2上時(shí)，在磁極1a和1a之間產(chǎn)生交變磁場(chǎng)，使定子1和轉(zhuǎn)子4之間產(chǎn)生磁性吸引力和推斥力，從而形成一個(gè)力矩作用在轉(zhuǎn)子4上。由于所述力矩和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相平衡，因此轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)速度最終與交變電壓的頻率相同步。一種被普遍接受的觀(guān)點(diǎn)認(rèn)為，當(dāng)同步電機(jī)以接近于同步速度的速度工作時(shí)，可以獲得最高的效率。
然而，具有普通結(jié)構(gòu)的同步電機(jī)可能產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即當(dāng)將較大的交流電壓施加到激勵(lì)線(xiàn)圈2上時(shí)，轉(zhuǎn)子4就不能保持正常的旋轉(zhuǎn)。例如，當(dāng)一個(gè)使用日本標(biāo)準(zhǔn)電壓(200伏)的同步電機(jī)在歐洲共同體國(guó)家(其標(biāo)準(zhǔn)電壓為230伏)中使用時(shí)，就會(huì)因?yàn)樵撾姍C(jī)進(jìn)入到非正常的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而不能正常工作。
附圖5B顯示了如附圖1和2所示的普通同步電機(jī)的輸入電壓和電流之間的關(guān)系。在附圖5B中，實(shí)線(xiàn)所示的范圍是正常旋轉(zhuǎn)的范圍，而輸入電壓超過(guò)如圖中虛線(xiàn)所示的電壓值(例如220伏)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不正常的旋轉(zhuǎn)。換句話(huà)說(shuō)，這種同步電機(jī)無(wú)論如何也不能在如附圖中點(diǎn)劃線(xiàn)所示的240伏工作電壓下運(yùn)行。轉(zhuǎn)子4的工作情況將在下面介紹。
在具有如附圖1和2中所示結(jié)構(gòu)的同步電機(jī)中，當(dāng)施加到激勵(lì)線(xiàn)圈2中的交流輸入電壓由零逐漸增大時(shí)，轉(zhuǎn)子4經(jīng)歷如下的循環(huán)振蕩-不正常旋轉(zhuǎn)-正常旋轉(zhuǎn)-不正常旋轉(zhuǎn)-振蕩。在輸入電壓保持在相對(duì)低的范圍內(nèi)時(shí)，流過(guò)激勵(lì)線(xiàn)圈2的電流也保持在相對(duì)低的范圍內(nèi)，作用在轉(zhuǎn)子4上的力矩與轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相比較小。這樣，轉(zhuǎn)子4不能旋轉(zhuǎn)，或者會(huì)圍繞一定的圓心角形成擺動(dòng)式的運(yùn)動(dòng)(即振蕩)。
接著，當(dāng)流過(guò)激勵(lì)線(xiàn)圈2的電流隨著輸入電壓的增大而增大時(shí)，轉(zhuǎn)子4在一個(gè)方向上旋轉(zhuǎn)。然而，由于上述力矩與轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相比還不夠大，旋轉(zhuǎn)一圈中角速度的變化太大，以至于不能保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)(即不正常的旋轉(zhuǎn))。
當(dāng)輸入電壓繼續(xù)增大時(shí)，作用在轉(zhuǎn)子4上的力矩變得和轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相平衡，因此在一圈旋轉(zhuǎn)中角速度的變化也逐漸減小，從而導(dǎo)致穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)(即正常的旋轉(zhuǎn))。正常旋轉(zhuǎn)的范圍為附圖5B中的實(shí)線(xiàn)所示的范圍。
隨著輸入電壓的進(jìn)一步增大，作用在轉(zhuǎn)子4上的力矩變得過(guò)大，打破了和轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之間的平衡，導(dǎo)致了在一圈旋轉(zhuǎn)中角速度變化的增加，使之不能保持穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)(即不正常的旋轉(zhuǎn))。當(dāng)輸入電壓超過(guò)附圖5B中虛線(xiàn)所示的數(shù)值時(shí)(例如220伏)，就會(huì)出現(xiàn)這種狀態(tài)。
如果輸入電壓再進(jìn)一步增大，作用在轉(zhuǎn)子4上的力矩與轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相比，就會(huì)大得不正常，其結(jié)果是使轉(zhuǎn)子4脫離同步狀態(tài)，導(dǎo)致停止旋轉(zhuǎn)(振蕩)。
產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和由磁極1a和1a之間的磁場(chǎng)以及由構(gòu)成轉(zhuǎn)子4的永久磁體的磁場(chǎng)所產(chǎn)生的力矩失去了平衡。一個(gè)克服上述缺點(diǎn)的有效措施是通過(guò)諸如在伸出端蓋3的旋轉(zhuǎn)軸5上固定一個(gè)慣性質(zhì)量塊來(lái)增加轉(zhuǎn)子4的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
然而，將一個(gè)附加的慣性質(zhì)量塊固定到旋轉(zhuǎn)軸5上會(huì)導(dǎo)致與其他驅(qū)動(dòng)設(shè)備產(chǎn)生干擾的問(wèn)題，同時(shí)，在電機(jī)的有限空間中安裝一個(gè)慣性質(zhì)量塊也會(huì)帶來(lái)困難。提供一個(gè)較長(zhǎng)的旋轉(zhuǎn)軸5，用于安裝慣性質(zhì)量塊會(huì)導(dǎo)致另一個(gè)問(wèn)題，即在不需要安裝慣性質(zhì)量塊的其他應(yīng)用場(chǎng)合，需要額外的空間來(lái)將驅(qū)動(dòng)件與不必要的過(guò)長(zhǎng)的軸相連接。另一方面，設(shè)計(jì)和制造用于不同電壓參數(shù)的同步電機(jī)將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品類(lèi)型的增加，降低生產(chǎn)的效率。
本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中所存在的缺點(diǎn)，提供一種同步電機(jī)，該同步電機(jī)的主要部件能夠通用于不同的電壓參數(shù)，而且可以在不需要改變電機(jī)外形的情況下調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
附圖1是通用類(lèi)型的同步電機(jī)的部分側(cè)視剖視圖;
附圖2是基本上沿著附圖1中A-A線(xiàn)的剖視圖;
附圖3A和3B分別是本發(fā)明實(shí)施方案中所采用的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖;
附圖4A至4E分別是顯示如附圖3A和3B中所示慣性質(zhì)量塊的典型形狀的端視圖;
附圖5A是顯示采用本發(fā)明的同步電機(jī)中輸入電壓和電流之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖;
附圖5B是顯示通用同步電機(jī)的輸入電壓和電流之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖。
附圖3A和3B是顯示本發(fā)明實(shí)施方案的轉(zhuǎn)子的視圖，相同的部件將采用和附圖1和2中相同的附圖標(biāo)記。在附圖3A和3B中，附圖標(biāo)記7用來(lái)表示慣性質(zhì)量塊，它由非磁性材料制成，例如鉛、鋅、銅、不銹鋼等等，其外形為板形，與轉(zhuǎn)子4的端部結(jié)合成一個(gè)整體。附圖3A顯示的慣性質(zhì)量塊7位于轉(zhuǎn)子4的兩端，而附圖3B所示的慣性質(zhì)量塊7則位于轉(zhuǎn)子4的一端。
在將慣性質(zhì)量塊安裝在轉(zhuǎn)子4的一端或兩端的實(shí)施方案中，當(dāng)慣性質(zhì)量塊7是由諸如鋼之類(lèi)的鐵磁材料制成時(shí)，將這樣的慣性質(zhì)量塊7安裝在如附圖1和2所示的定子1的磁極1a和1a之間時(shí)，就會(huì)對(duì)作用在轉(zhuǎn)子4上的磁通量和磁通分布產(chǎn)生不利的影響。因此，慣性質(zhì)量塊7最好用非磁性材料制成。如附圖4A到4E所示，慣性質(zhì)量塊7在與轉(zhuǎn)子4的軸線(xiàn)相垂直相交的平面上所呈現(xiàn)的形狀可以是各種不同的幾何形狀。在附圖4A到4E中，附圖標(biāo)記5a用來(lái)表示一個(gè)孔，附圖3A和3B中所示的旋轉(zhuǎn)軸5插入到該孔之中。
下面將對(duì)采用具有如上所述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子4的同步電機(jī)的電氣特性進(jìn)行說(shuō)明。與上面所述的附圖5B相對(duì)應(yīng)，附圖5A所示的曲線(xiàn)顯示了本發(fā)明的實(shí)施方案中輸入電壓和電流之間的關(guān)系。如附圖5A所示，采用本發(fā)明的同步電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)正常旋轉(zhuǎn)的輸入電壓范圍大約為150-260伏，與附圖5B所示的普通類(lèi)型同步電機(jī)相比，該電壓范圍向高電壓方向做了移動(dòng)。
因此，如附圖5A的點(diǎn)劃線(xiàn)所示，采用本發(fā)明的同步電機(jī)即使在輸入電壓達(dá)到240伏時(shí)，也能夠令人滿(mǎn)意地正常旋轉(zhuǎn)。這樣，采用如上所述的結(jié)構(gòu)，即使是使用200伏日本標(biāo)準(zhǔn)電壓的同步電機(jī)也能夠使用于歐洲共同體國(guó)家(其標(biāo)準(zhǔn)電壓為230伏)，而且在輸入電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，也可以保持正常的工作，不會(huì)在輸入電壓升至諸如260伏之前發(fā)生不正常的旋轉(zhuǎn)。
在上面的實(shí)施方案中所介紹的慣性質(zhì)量塊7具有板形的形狀，其上具有一個(gè)孔，旋轉(zhuǎn)軸5插入到該孔之中。然而，慣性質(zhì)量塊7也可以固定到轉(zhuǎn)子4的端面上。此外，只要慣性質(zhì)量塊7不和定子1以及位于端蓋3(參見(jiàn)附圖1和2)中的其他部件相互干涉，可以適當(dāng)?shù)剡x擇慣性質(zhì)量塊7的形狀、尺寸、安裝方法等等。盡管在上面的實(shí)施方案中所述的定子1在與旋轉(zhuǎn)軸5相垂直的方向上具有大致為U形的橫截面，采用其他形狀的定子也可以獲得相同的效果。
采用具有如上所述結(jié)構(gòu)和工作原理的本發(fā)明實(shí)施方案，電機(jī)的主要的部件可以通用于不同電壓參數(shù)的同步電機(jī)，在不需要改變電機(jī)的外形的情況下就可以調(diào)整轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因此，本發(fā)明能夠在所需的范圍內(nèi)控制使轉(zhuǎn)子保持正常旋轉(zhuǎn)的輸入電壓。
權(quán)利要求
1.一種同步電機(jī)，包括一個(gè)定子，它具有一對(duì)由軟磁材料制成的相對(duì)磁極和激勵(lì)線(xiàn)圈；端蓋，由非磁性材料制成，安裝在所述定子磁極的側(cè)端面上；以及一個(gè)轉(zhuǎn)子，由永久磁體制成，其外圓周表面上具有多個(gè)磁極，并且通過(guò)安裝在所述端蓋上的軸承以可以旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述定子磁極之間，在位于所述端蓋之中的所述轉(zhuǎn)子的至少一端上整體地裝有一個(gè)慣性質(zhì)量塊。
2.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的定子在與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸相垂直的橫截面內(nèi)具有大致為U形的形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的慣性質(zhì)量塊由非磁性材料制成。
4.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的慣性質(zhì)量塊直接安裝在所述轉(zhuǎn)子的端面上。
5.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的慣性質(zhì)量塊安裝在所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸上。
6.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的慣性質(zhì)量塊在與其旋轉(zhuǎn)軸相垂直的橫截面內(nèi)具有圓形的形狀。
7.如權(quán)利要求1所述的同步電機(jī)，其特征在于，所述的慣性質(zhì)量塊在與其旋轉(zhuǎn)軸相垂直的橫截面內(nèi)具有非圓形的形狀。
全文摘要
一種同步電機(jī)，包括一個(gè)定子，它具有一對(duì)由軟磁材料制成的相對(duì)磁極和激勵(lì)線(xiàn)圈；端蓋，由非磁性材料制成，安裝在所述定子磁極的側(cè)端面上；以及一個(gè)轉(zhuǎn)子，由永久磁體制成，其外圓周表面上具有多個(gè)磁極，并且通過(guò)安裝在所述端蓋上的軸承以可以旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述定子磁極之間，在位于端蓋之中的所述轉(zhuǎn)子的至少一端上整體地裝有一個(gè)慣性質(zhì)量塊。
文檔編號(hào)H02K7/06GK1081792SQ93109399
公開(kāi)日1994年2月9日 申請(qǐng)日期1993年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月31日
發(fā)明者五十嵐公平 申請(qǐng)人:馬淵馬達(dá)株式會(huì)社