專利名稱：電磁能源發(fā)動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電磁能源發(fā)動機。
通常的電機主要是由定子、轉子和定子與轉子之間的氣隙三部分組成。在定子和轉子上都設置著可導電的繞組，它們各自產(chǎn)生的主磁通都分別通過定子與轉子之間的氣隙。氣隙內(nèi)的磁場是由定子和轉子電流共同產(chǎn)生的合成磁場。借助這個合成氣隙磁場通過定子和轉子之間產(chǎn)生的電磁感應，在定子和轉子之間傳遞電磁功率，實現(xiàn)電能與機械能的相互轉換。在轉換過程中，由于電機本身的一系列損耗，因此輸出功率與輸入功率比不理想。
旅美華人林安東在W083／01353專利文獻中公開了一種新的發(fā)電系統(tǒng)－脈沖電磁動能發(fā)動機。該系統(tǒng)將微電子技術與電磁步進電機發(fā)電系統(tǒng)相結合，以較小的功率輸入獲得較大的功率輸出。但是，由于主機是脈沖電磁步進電機，在任何機械負載轉矩的情況下，其轉速及轉矩均是波動的，它的轉軸不能直接帶動機械負載或發(fā)電機作為輸出功率。再者，由于脈沖電磁步進電機定子線圈磁芯受到制造工藝的限制，其體積也相應的受到限制。因此，該系統(tǒng)輸出的機械功率和電能都較小，很難解決大功率的機械能和電能的輸出。
本發(fā)明的目的是，根據(jù)電流在磁場中受力的基本原理，提供一種輸出功率與輸入功率之比較高的電磁能源發(fā)動機。
實現(xiàn)上述目的的途徑是由定子(1)、凸極式轉子(7)構成電磁能源發(fā)動機主件。定子(1)上有三相交流電樞繞組(3)，在定子(1)與凸極式轉子(7)之間留有氣隙(9)，轉子直流電樞繞(8)均勻放置在凸極式轉子(7)極身的槽內(nèi)，在凸極式轉子(7)的極身和轉子極靴(14)之間增設有轉子氣隙(11)。
以下結合附圖對本實用新型進行詳細描述。


圖1為(二極)電磁能源發(fā)動機結構示意圖。
1、定子；2、定子鐵芯；3、定子三相交流電樞繞組；4、轉子直流電樞繞組產(chǎn)生的漏磁通；5、轉子直流電樞繞組產(chǎn)生的主磁通；6、轉軸；7、凸極式轉子；8、轉子直流電樞繞組；9、定子與轉子之間的氣隙δ1；10、轉子氣隙最大值處δ2max；11、轉子氣隙平均值處δ2；12、轉子氣隙最小值處δ2min；13、轉子極靴與極身的連接??；14、轉子極靴；15、轉子極靴高度HRo；16、定子三相交流電樞繞組產(chǎn)生合成磁場的主磁通。
電磁能源發(fā)動機主件由定子［1］、凸極(二極)式轉子［7］構成。定子［1］上有三相交流電樞繞組［3］，在定子［1］與凸極式轉子［7］之間有氣隙［9］，此氣隙的大小與同體積、同轉速三相異步電機的氣隙大小相同，一般采用δ1max／δ1比值為1.5－2.0，其中δ1max為定子、轉子間的最大氣隙長度，δ1為定子，轉子間的最小氣隙長度。轉子直流電樞繞組［8］均勻放置在凸極式轉子［7］極身的槽內(nèi)，為了滿足轉子磁路的要求，使轉子極身齒部的磁通密度不至過大，對凸極式轉子［7］和轉子槽形采用輻射狀。在凸極式轉子［7］的極身和轉子極靴［14］之間有轉子氣隙［11］。轉子氣隙平均長度處［11］的值為δ′2＝δ2／Kδ2，其中δ2為轉子氣隙系數(shù)，δ′2為轉子氣隙有效長度，δ′2＝Fδ2／°0.8Bδ2，Bδ2為轉子氣隙平均磁密，F(xiàn)δ2為定子三相繞組形成的合成磁場在轉子氣隙δ2處所需磁勢。它可按下式進行估算，F(xiàn)δ2＝(K1－1)M1Zφ1KW1IMO／2.22P，其中M1為定子相數(shù)，P為極數(shù)，Zφ1為定子每相串聯(lián)導體數(shù)，KW1為定子繞組系數(shù)，K1為電流系數(shù)，K1＝I1／Imo，I1為定子額定電流，IMO為轉子直流電樞繞組電流為零。功率角θ＝0并假設轉子氣隙δ2＝0時的空載磁化電流。對轉子最大氣隙長處［10］的值δ2max和轉子最小氣隙長度處［12］的值δ2min的設計以轉子直流電樞繞組通以額定電流I2時，使極靴高度HRO處的截面通過的橫向磁密不大于5000高斯為原則，并且使(δ2max＋δ2min)／2＝δ2。極靴高度HRo［15］可按下式進行估算并考慮制造工藝和機械強度而定，HRO＝φ′RO／LB′RO。式中L為轉子鐵芯長度，φ′RO為通過橫截面LHRO的總磁通。對轉子每極直流電樞繞組的設計要求應使每極直流電樞磁勢F2＝ZP2I2滿足關系式1／2F2＜(Fδ2＋FT2)，其中ZP2是轉子每極串聯(lián)導體數(shù)，I2是轉子額定電流，(Fδ2＋FT2)是定子三相繞相形成的磁場通過轉子一個氣隙及一個轉子齒所需要的磁勢。
本電磁能源發(fā)動機的工作原理是當給每極直流電樞繞組［8］通以電流后，由它產(chǎn)生的主磁通［5］通過轉子氣隙［11］在凸極式轉子［7］的每極上自身形成閉合回路，不通過定子與轉子間的氣隙［9］，對由定子三相交流電樞繞組［3］產(chǎn)生的主磁通［16］沒有縱軸去磁作用，只有較小的橫軸去磁作用。定子、轉子的交、直流電樞繞組僅在凸極式轉子［7］上形成合成磁場。通過定子、轉子之間的氣隙［9］的磁場與一般電機的不同。它不是由定子、轉子繞組共同產(chǎn)生的合成磁場，而是從電網(wǎng)中吸收無功電流磁化而來。就定子繞組的電流而言，由于總氣隙長度(定子、轉子間氣隙長度［9］加轉子氣隙［11］長度)比同體積、同轉速的一般電機大得多，相當于無功電流很大的空載運行的異步電動機。根據(jù)一般電機通過定子、轉子間的氣隙傳遞電磁功率的原理，轉子產(chǎn)生的電磁功率不是從定子端傳入，所以功率因數(shù)COSφ很低，有功電流I1COSφ僅供給定子繞組的銅損PCU1定子、轉子的鐵損PFe與雜損PZ之和，即為從交流電網(wǎng)中輸入的電功率P0＝PCU1＋PFe＋PZ，由于該發(fā)動機為同步運行，其轉子繞組回路從直流電網(wǎng)中吸收的電功率與同步電機一樣全部轉化為銅損PCU2＝I2V2(式中V2為供給轉子直流電樞繞組的電壓，I2為通過轉子直流電樞繞組的電流)。這樣，電磁能源發(fā)動機的交、直流總輸入電功率P1＝Po＋PCU2全部轉化成該發(fā)動機的自身損耗。當轉子與磁場同步運行時，就轉子而言，相當于定子磁場同步化了的直流電動機，通過以直流電的轉子電樞繞組在旋轉磁場中受力產(chǎn)生的電磁功率PM＝PJ＋P2(式中PJ為機械損耗，P2為交流發(fā)動機的輸出功率)。
由于采用了以上結構，使得本實用新型與現(xiàn)有發(fā)動機相比，有著體積小、輸出功率大的明顯積極效果。
權利要求1.一種由定子(1)、凸極式轉子(7)構成的電磁能源發(fā)動機，其特征在于轉子直流電樞繞組(8)均勻放置在凸極式轉子(7)極身的槽內(nèi)，在凸極式轉子(7)的極身與極靴(14)之間增設有轉子氣隙(11)。
專利摘要本實用新型公開了一種電磁能源發(fā)動機，由定子、凸極式轉子組成，轉子直流電樞繞組均勻放置在凸極式轉子極身二槽內(nèi)，在凸極式轉子的極身與極靴之間增設有轉子氣隙，從而使得發(fā)動機的輸出功率大大提高。
文檔編號H02K19/10GK2148434SQ93217698
公開日1993年12月1日 申請日期1993年7月8日 優(yōu)先權日1993年7月8日
發(fā)明者陳國田 申請人:北京市國田電機技術研究所