專利名稱：音頻開關(guān)式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種新型電動(dòng)機(jī)，更準(zhǔn)確地說是一種在音頻和超音頻范圍的開關(guān)式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，主要是鼠籠式交流異步感應(yīng)式電動(dòng)機(jī)，相對于有刷直流電動(dòng)機(jī)而言，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低和輸出轉(zhuǎn)矩較大的優(yōu)點(diǎn)。這種電動(dòng)機(jī)通常采用具有90°相位差的兩相，或具有120°相位差的三相連續(xù)正弦波電壓激磁，在定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣隙中產(chǎn)生連續(xù)正弦波旋轉(zhuǎn)磁場，從而使鼠籠式轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速可由以下公式計(jì)算n＝60*f1/p，其中p為電動(dòng)機(jī)定子的磁極對數(shù)，f1為激磁交流電頻率?？梢?，在電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)確定后，其轉(zhuǎn)速主要由頻率f1決定，因此控制其轉(zhuǎn)速的有效途徑是改變激磁交流電頻率f1。例如，設(shè)電動(dòng)機(jī)的磁極對數(shù)p＝2，當(dāng)激磁交流電頻率f1＝50赫茲時(shí)，其每分鐘轉(zhuǎn)速n＝1500r/min；當(dāng)f1＝40赫茲時(shí)，其轉(zhuǎn)速n＝1200r/min，等等。為此，人們創(chuàng)造了變頻調(diào)速、矢量控制調(diào)速等多種控制速度的方法，但由于實(shí)際需要的工作速度一般都遠(yuǎn)低于電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，且由于電動(dòng)機(jī)的激磁繞組的阻抗特性及轉(zhuǎn)矩要求等原因，如交流異步電動(dòng)機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩偏低，往往不能通過無限制降低激磁交流電頻率f1來得到更低的轉(zhuǎn)速，因此，常常還需要同時(shí)采用如機(jī)械方式的齒輪變速等，以滿足在實(shí)際使用中的各種需要，這樣一來，無疑又增加了使用成本和設(shè)備的體積、重量，而且其效果并不令人滿意。
近二、三十年來，人們發(fā)明并廣泛地使用了諸如永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)等，可統(tǒng)稱為電子電動(dòng)機(jī)或電子馬達(dá)，其運(yùn)行原理大都是通過控制技術(shù)交替地利用異性磁極之間產(chǎn)生的吸引力，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。此類電動(dòng)機(jī)雖然在調(diào)速、尺寸和重量等方面有明顯的改進(jìn)，但其制造成本、調(diào)速范圍、輸出轉(zhuǎn)矩等方面仍不能滿足日益增加的更高性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是其一，在于此種新型電動(dòng)機(jī)應(yīng)具有更大的功率密度，或者說在同等輸出功率的條件下，此種電動(dòng)機(jī)較之現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)，其體積和重量可減小幾倍到十幾倍。
其二，在于此種新型電動(dòng)機(jī)比現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)具有更大的調(diào)速范圍，其輸出轉(zhuǎn)速能在每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的額定轉(zhuǎn)速到零轉(zhuǎn)速之間連續(xù)無級可調(diào)，更加低廉的制造成本，加上很小的尺寸、重量，而且可以在恒轉(zhuǎn)矩的情況下實(shí)現(xiàn)無齒輪變速。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是此種電動(dòng)機(jī)是采用開關(guān)頻率在音頻和超音頻范圍的交流電磁感應(yīng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)的，因此，可稱為音頻和超音頻開關(guān)式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。此種電動(dòng)機(jī)，由機(jī)座、定子和轉(zhuǎn)子所組成，定子鐵心為園筒狀，其內(nèi)表面有沿徑向向內(nèi)伸展的按相等的角度分布的定子齒，在齒和齒之間為沿軸向貫通的定子槽，激磁繞組放于定子槽中，且其定子槽或齒的數(shù)量Z由下式確定Z＝2*M*P*Q，其中，M為激磁電壓的相數(shù)，P為定子磁極的對數(shù)，Q為每極每相的槽或齒的數(shù)量，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用鼠籠結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子上鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬感應(yīng)體中的平行導(dǎo)電條的數(shù)量K應(yīng)等于定子磁極對數(shù)P的2倍，即K＝2P，并沿轉(zhuǎn)子外表面等間隔分布。定子激磁繞組的激磁方式，采用開關(guān)交流脈沖式激磁技術(shù)，激磁電壓為其有效值及頻率相等，且具有90°相位差的兩相，或具有120°相位差的三相連續(xù)正弦波電壓，可稱為調(diào)制正弦波電壓，與音頻或超音頻范圍的脈沖方波電壓，可稱為調(diào)制方波電壓，作脈沖寬度調(diào)制或脈沖幅度調(diào)制后的脈沖調(diào)制電壓，可稱為正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓。定子激磁繞組的結(jié)構(gòu)形式，當(dāng)Q＝1時(shí)，采用1/M極距或整極距的集中式繞組，Q＞1時(shí)，采用分布式繞組。定子和轉(zhuǎn)子的鐵心，應(yīng)由滿足音頻和超音頻范圍的相應(yīng)頻率特性的軟磁材料沖片并作表面絕緣處理后沿軸向疊壓而成，也可以由具有相應(yīng)頻率特性的鐵氧體材料等按整體或沿軸向分段的方式制成。
本實(shí)用新型所涉及的新型電動(dòng)機(jī)最本質(zhì)的創(chuàng)新是激磁技術(shù)的的創(chuàng)新，即采用在音頻或超音頻范圍的正弦波脈沖調(diào)制電壓激磁，當(dāng)定子中的激磁繞組被激勵(lì)后，在定子和轉(zhuǎn)子之間的空氣隙中產(chǎn)生所需要的脈動(dòng)交變式旋轉(zhuǎn)磁場，在轉(zhuǎn)子上的導(dǎo)電條中產(chǎn)生感應(yīng)電流，并受到這種脈動(dòng)交變式旋轉(zhuǎn)磁場的電磁力矩的作用，使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。設(shè)調(diào)制正弦波電壓的頻率為F1，調(diào)制方波電壓的頻率為F2，在電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，脈動(dòng)交變式旋轉(zhuǎn)磁場的旋轉(zhuǎn)速度只決定于調(diào)制正弦波電壓的頻率F1，而與調(diào)制方波電壓的頻率F2無關(guān)，因而通過控制電路改變調(diào)制正弦波電壓的頻率F1就可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。由于正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓的脈沖頻率，即旋轉(zhuǎn)磁場的脈動(dòng)交變頻率，等于其值處在音頻或超音頻范圍的調(diào)制方波電壓的頻率F2，遠(yuǎn)大于調(diào)制正弦波電壓的頻率F1。由電磁理論的基本原理可知，電動(dòng)機(jī)激磁繞組的阻抗與頻率F2成正比，與調(diào)制正弦波電壓的頻率F1無關(guān)，F(xiàn)2逾高，電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子鐵心及繞組的體積、重量就逾小。只要保持頻率F2的相對固定，即使是為了獲得極低的轉(zhuǎn)速而使F1接近零頻率時(shí)，也可以保證電動(dòng)機(jī)輸出力矩的穩(wěn)定，從而能在良好機(jī)械特性的條件下，實(shí)現(xiàn)在每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)的額定轉(zhuǎn)速到零轉(zhuǎn)速之間連續(xù)無級可調(diào)。由于電動(dòng)機(jī)尺寸減小，耗材也可大量節(jié)省，且其定子和轉(zhuǎn)子鐵心可采用較廉價(jià)的軟磁材料，所以可極大的降低制作成本。


圖1是16槽4對極兩相電動(dòng)機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。
圖2是圖1所示電動(dòng)機(jī)中的1/2極距激磁繞組與激磁電壓的連接示意圖。
圖3是圖2所示電動(dòng)機(jī)中的1/2極距集中式激磁繞組展開圖。
圖4是圖1所示電動(dòng)機(jī)正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓波形示意圖。
圖5A、5B是圖4所示激磁電壓產(chǎn)生的脈動(dòng)式旋轉(zhuǎn)磁場及轉(zhuǎn)子運(yùn)行示意圖。
圖6A～8B是圖1所示電動(dòng)機(jī)中的幾種整距集中式激磁繞組展開圖。
圖9是24槽4對極三相電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。
圖10是圖9所示電動(dòng)機(jī)中的1/3極距集中式激磁繞組展開圖。
圖11是圖9所示電動(dòng)機(jī)正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓波形示意圖。
圖12、13是圖11所示激磁電壓產(chǎn)生的脈動(dòng)式旋轉(zhuǎn)磁場及轉(zhuǎn)子運(yùn)行示意圖。
圖14A～16B是圖9所示電動(dòng)機(jī)的幾種集中式激磁繞組展開圖。
圖17、18是圖9所示電動(dòng)機(jī)的激磁控制電路框圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示為16槽4對極兩相電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖，圖中，“010”為空心園筒狀的定子鐵心，“101”為沿軸向貫通的定子槽，“102”為定子軛，“103”為沿徑向向內(nèi)伸展的按相等的角度分布的定子齒，定子槽和定子齒環(huán)定子內(nèi)表面相間排列，“020”為有園柱狀表面的轉(zhuǎn)子，“104”為沿電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子鐵心的園柱狀表面等間隔分布的相互平行的導(dǎo)電條，導(dǎo)電條和位于園柱體的兩個(gè)端面上的導(dǎo)電環(huán)(圖中未畫)熔接成類似于鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬感應(yīng)體，“105”為轉(zhuǎn)子鐵心，“106”為轉(zhuǎn)子軸，“107”為轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣隙，轉(zhuǎn)子軸由位于與定子鐵心連成一體的機(jī)座上的轉(zhuǎn)子軸承(圖中未畫)所支撐。在定子槽或齒的數(shù)量Z一定時(shí)，若每極每相的定子槽或齒數(shù)Q＝1，可增加磁極對數(shù)及其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)電條數(shù)，以獲得更大的輸出轉(zhuǎn)矩。在圖1所示的實(shí)施例中，由于激磁電壓的相數(shù)M＝2，定子槽[101]或齒[103]的數(shù)量Z＝16，在Q＝1時(shí)，磁極對數(shù)P＝Z/(2*M*Q)＝4，轉(zhuǎn)子中有8根導(dǎo)電條，為磁極對數(shù)的2倍。
如前所述，對本實(shí)用新型所涉及的激磁電壓是由具有90°相位差的兩相調(diào)制正弦波電壓，或具有120°相位差的三相調(diào)制正弦波電壓，與在音頻或超音頻范圍的調(diào)制方波電壓進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制或幅度調(diào)制產(chǎn)生的脈沖激磁電壓。對于調(diào)制正弦波電壓可分別稱為A相、B相和C相調(diào)制正弦波電壓。為描述方便，可稱由A相調(diào)制正弦波電壓經(jīng)脈沖調(diào)制產(chǎn)生的激磁電壓，為A相激磁電壓；由B相調(diào)制正弦波電壓經(jīng)脈沖調(diào)制產(chǎn)生的激磁電壓，為B相激磁電壓等。圖4所示，Ur為調(diào)制方波電壓，其波形為有50％的占空系數(shù)的對稱方波。Uas為A相調(diào)制正弦波電壓，Ubs為B相調(diào)制正弦波電壓，且Uas超前Ubs 90°角。Uwa、Uwb分別為A、B相寬度調(diào)制激磁電壓，Uma、Umb分別為A、B相幅度調(diào)制激磁電壓。正如人們所知，對于脈沖寬度調(diào)制的激磁電壓而言，該激磁電壓的脈沖幅值固定，其脈沖寬度與在調(diào)制方波電壓的各對應(yīng)時(shí)刻對調(diào)制正弦波電壓的幅度取樣值成正比。圖中，脈沖寬度調(diào)制的激磁電壓中的每一個(gè)脈沖的后沿被固定在調(diào)制方波電壓的上升沿或下降沿，其前沿是可變的，這樣有利于提高電動(dòng)機(jī)的效率，降低噪聲；對于脈沖幅度調(diào)制的激磁電壓而言，其脈沖寬度固定，脈沖幅值與在調(diào)制方波電壓的各對應(yīng)時(shí)刻對調(diào)制正弦波電壓的幅度取樣值成正比。由圖可見，對于脈沖寬度調(diào)制或脈沖幅度調(diào)制的激磁電壓的脈沖幅值的極性取向原則是當(dāng)其調(diào)制正弦波電壓和調(diào)制方波電壓的幅值同向(即同為正或同為負(fù))時(shí)，取正值，為正脈沖；當(dāng)其調(diào)制正弦波電壓和調(diào)制方波電壓的幅值異向(即一個(gè)為正、一個(gè)為負(fù))時(shí)，取負(fù)值，為負(fù)脈沖。而同一相激磁電壓的脈沖幅值，除在調(diào)制正弦波電壓的零點(diǎn)外，總是沿時(shí)間軸正、負(fù)相間的。
圖2示出了圖1所示電動(dòng)機(jī)的半極矩或1/2極矩的集中式激磁繞組及其與激磁電壓的連接示意圖，該繞組是在每一個(gè)定子齒上都有各自獨(dú)立的激磁繞組，因此也可稱為獨(dú)立式激磁繞組。對于1/2極矩的集中式激磁繞組，用定子齒來描述比較方便。由圖2可見，將其16個(gè)定子齒，依1～16的編號次序，每兩個(gè)相鄰的齒組成一個(gè)磁極，如1、2齒組成第一磁極，3、4齒組成第二磁極，5、6齒組成第三磁極，依此類推，共8個(gè)磁極；每相鄰的兩個(gè)磁極為一對磁極，如第一、第二磁極組成第一對磁極，第三、第四磁極組成第二對磁極，依此類推，共4對磁極。這樣，每個(gè)磁極中包括兩個(gè)定子齒和兩個(gè)定子槽，因而有兩個(gè)獨(dú)立的激磁繞組，并按一定的相序分別接入兩相激磁電壓中的一相。如圖2中，每個(gè)磁極中的奇數(shù)齒，如1、3、5、7等，其激磁繞組接入A相激磁電壓；偶數(shù)齒，如2、4、6、8等，其激磁繞組接入B相激磁電壓。圖中所示的激磁電壓的引入端，對于A相激磁電壓而言，分別為A1、A2端；對于B相激磁電壓而言，分別為B1、B2端。并約定，當(dāng)激磁電壓為正脈沖時(shí)，各相激磁電壓的‘1’端，即A1、B1，為激磁電流的流入端，稱為首端；其‘2’端，即A2、B2為激磁電流的流出端，稱為尾端。每個(gè)激磁繞組的制作參數(shù)都相同，并約定，當(dāng)激磁電壓為正向脈沖時(shí)，若被繞組所纏繞的定子齒在朝向轉(zhuǎn)子的端面上所激發(fā)的磁通勢為N極時(shí)，則激磁電流總是從該繞組的首端流入，從繞組的尾端流出，即稱繞組的電流流入端為首端，電流流出端為尾端。這樣，每個(gè)磁極中的兩個(gè)激磁繞組與激磁電壓的連接關(guān)系應(yīng)能保證，當(dāng)兩相激磁電壓同為正向脈沖時(shí)，該磁極為N極；當(dāng)兩相激磁電壓同為負(fù)向脈沖時(shí)，該磁極為S極。每一對磁極中的兩個(gè)磁極互為對偶磁極，對偶磁極中由同一相激磁電壓激磁的繞組及被其纏繞的定子齒互為對偶繞組和對偶定子齒。對偶繞組的繞向及其與激磁電壓的連接關(guān)系應(yīng)能保證在被其激磁的定子齒的極性總是互為相反，即一個(gè)為N極時(shí)，則另一個(gè)為S極。通常是將同一對磁極中的對偶繞組，例如第一對磁極中的1、3齒的繞組，2、4齒的繞組等等，按首對首，或尾對尾的方式串聯(lián)成一對偶支路。然后，再由相同數(shù)量的對偶支路串聯(lián)成與激磁電壓并聯(lián)的并聯(lián)支路，以保證各并聯(lián)支路的阻抗相等，例如，圖2中每一相激磁電壓的并聯(lián)支路數(shù)α＝4。圖3為與圖2對應(yīng)的1/2極矩集中式激磁繞組的展開圖，圖中每一個(gè)激磁繞組中帶圓點(diǎn)‘·’的一端表示為首端，不帶圓點(diǎn)的一端表示為尾端，每一對偶支路作為一條并聯(lián)支路，這樣，每相的并聯(lián)支路數(shù)α＝Z/2*M＝4，分別用(1)、(2)、(3)、(4)表示。若將(1)中的A2、B2端分別與(2)中的A1、B1端連接，(3)中的A2、B2端分別與(4)中的A1、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝2；若將這兩條并聯(lián)支路按同樣方式再兩、兩串聯(lián)起來，可使并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。由基本的電磁理論可知，當(dāng)激磁繞組接入正弦波脈沖寬度調(diào)制或脈沖幅度調(diào)制的激磁電壓時(shí)，在繞組的繞向及其與激磁電壓的連接關(guān)系確定后，其繞組中所產(chǎn)生的激磁電流的方向依各個(gè)時(shí)刻的激磁脈沖的正、負(fù)極性而定，其電流的幅值分別與激磁電壓的脈沖寬度或脈沖幅度相關(guān)，并在繞組所纏繞的定子齒上產(chǎn)生對應(yīng)的磁動(dòng)勢。顯然，增加并聯(lián)支路數(shù)可以得到更大的激磁電流，以滿足電動(dòng)機(jī)有更大輸出功率的需要。
在圖5A中，F(xiàn)m表示由調(diào)制激磁電壓產(chǎn)生的磁動(dòng)勢，用磁力線的數(shù)量粗略地指出該磁動(dòng)勢的最大強(qiáng)度，用磁力線的箭頭表示該磁動(dòng)勢的極性。圖中，按圖2、圖3所示激磁繞組與激磁電壓的連接方式，在對應(yīng)的定子齒上由正向激磁脈沖所激勵(lì)的磁動(dòng)勢的極性為N，磁力線由定子齒指向轉(zhuǎn)子，用向下的箭頭表示；由負(fù)向激磁脈沖所激勵(lì)的磁動(dòng)勢的極性為S，磁力線由轉(zhuǎn)子指向定子齒，用向上的箭頭表示。由于激磁電壓是正、負(fù)交變的脈沖，所以，由此而產(chǎn)生的磁場也是正、負(fù)交變的脈動(dòng)式磁場。
以下，對這種正、負(fù)交變的脈動(dòng)式磁場的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)以及電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行原理，以圖1所示的電動(dòng)機(jī)為例，以圖4所示的正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓激磁，按圖2、圖3所示激磁繞組與激磁電壓的連接方式，并參見圖5A、圖5B予以說明。圖5B中所示由左右兩部分組成，左部的(1)列為與圖4對應(yīng)的調(diào)制正弦波電壓Uas、Ubs的幅相示意圖，其坐標(biāo)橫軸表示調(diào)制正弦波電壓的幅值，縱軸為時(shí)間軸；右部為多個(gè)分圖，分(2)、(3)兩列沿縱軸方向排列而成，每個(gè)分圖的結(jié)構(gòu)相同，表示將圖1所示的電動(dòng)機(jī)定子及轉(zhuǎn)子的橫截面，從A-A’線切入，并沿定子內(nèi)表面順時(shí)針方向剖開后的展開圖的一部分，以定子內(nèi)表面的剖線為橫軸，其坐標(biāo)原點(diǎn)位于A-A’線與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)處，以示意對應(yīng)于圖4中示出的幾個(gè)特定時(shí)刻，由激磁繞組產(chǎn)生的磁動(dòng)勢和轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)，與調(diào)制正弦波電壓在該時(shí)刻的幅度取樣值的對應(yīng)關(guān)系。設(shè)對于每一特定時(shí)刻的取樣值都有在時(shí)間上緊相鄰的正、負(fù)向激磁脈沖與之對應(yīng)，圖中(2)列與正向脈沖對應(yīng)，(3)列與負(fù)向脈沖對應(yīng)。圖的左、右兩部分之間在時(shí)間上的連系用虛線表示。
參見圖2、圖3，如前所述，每個(gè)定子磁極中的奇數(shù)齒和偶數(shù)齒的激磁繞組分別由圖4所示的A相和B相激磁電壓激磁，如1、3、5、7齒等為A相寬度調(diào)制激磁電壓Uwa(或幅度調(diào)制激磁電壓Uma)激磁，2、4、6、8齒等為B相寬度調(diào)制激磁電壓Uwb(或幅度調(diào)制激磁電壓Umb)激磁。圖中，用定子軛上的字母A、B表示對應(yīng)定子齒的激磁相序，用畫在定子齒橫截面上的磁力線表示各對應(yīng)時(shí)刻在該定子齒上產(chǎn)生的磁動(dòng)勢強(qiáng)度和方向。由于調(diào)制方波電壓的頻率F2遠(yuǎn)大于調(diào)制正弦波電壓Uas、Ubs的頻率F1，所以對于激磁電壓中在時(shí)間上緊相鄰的正向和負(fù)向脈沖，可認(rèn)為分別具有近似的寬度(或幅度)，它們分別在對應(yīng)的定子齒中產(chǎn)生的磁動(dòng)勢強(qiáng)度也應(yīng)近似相等，其方向則相反。
參見圖4和圖5B中的(1)列及(2)、(3)列的第一排，當(dāng)時(shí)間為t＝00的時(shí)刻，因A相調(diào)制正弦波電壓Uas有最大值，所以與該時(shí)刻所對應(yīng)的A相激磁電壓Uwa的正向及負(fù)向脈沖也有最大的脈寬值(Uma的正向及負(fù)向脈沖也有最大的幅值)；因B相調(diào)制正弦波電壓Ubs為0值，所以與此時(shí)刻所對應(yīng)的B相激磁電壓Uwb的脈寬(或Uma的幅度)無論是正向還是負(fù)向均為0值。所以，由A相激磁電壓激磁的1號及3號齒有最大的磁動(dòng)勢強(qiáng)度，各用4根磁力線表示。當(dāng)激磁電壓為正脈沖時(shí)，在1號齒產(chǎn)生的磁動(dòng)勢為N極，磁力線的箭頭指向轉(zhuǎn)子，在3號齒產(chǎn)生的磁動(dòng)勢為S極，磁力線的箭頭指向定子軛。由B相激磁電壓激磁的2號及4號齒產(chǎn)生的磁動(dòng)勢強(qiáng)度為0，所以其磁力線的數(shù)量也為0。假設(shè)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所處的位置剛好為圖中所示的狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子鐵心上的編號為X1和X2的導(dǎo)電條正分別對準(zhǔn)1、3號定子齒的中間，則對于由X1和X2的導(dǎo)電條及其與轉(zhuǎn)子兩個(gè)端面上導(dǎo)電環(huán)的熔接點(diǎn)之間的部分所共同組成的閉合導(dǎo)電回路，可稱為X1-X2感應(yīng)回路，正對準(zhǔn)以2號齒為中心的定子段。這樣，由(2)列的單元中示出的，在X1-X2感應(yīng)回路內(nèi)，由1號定子齒經(jīng)空氣隙流入轉(zhuǎn)子的磁通與由轉(zhuǎn)子鐵心經(jīng)空氣隙流向3號定子齒的磁通剛好相等。同樣，在(3)列中示出的，在X1-X2感應(yīng)回路內(nèi)，由3號定子齒經(jīng)空氣隙流入轉(zhuǎn)子鐵心的磁通與由轉(zhuǎn)子鐵心經(jīng)空氣隙流向1號定子齒的磁通也剛好相等。這樣，由于此刻流經(jīng)X1-X2感應(yīng)回路中磁通量變化率為0，所以在該閉合感應(yīng)回路中不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，也沒有電磁力作用于X1和X2導(dǎo)電條。如前所述，由于電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的一致性和對稱性，在轉(zhuǎn)子中所有的其它閉合感應(yīng)回路也處于同樣狀態(tài)。由于轉(zhuǎn)子中所有的導(dǎo)電條都沒有受到任何電磁力矩的作用，所以轉(zhuǎn)子不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
而在時(shí)間由t＝00經(jīng)t＝02向t＝04的變化過成中，情況就有所不同，在圖5B中二排的(2)列和(3)列單元中，示出了與(1)列t＝02時(shí)刻相對應(yīng)的，由正、負(fù)向的激磁脈沖所產(chǎn)生的磁動(dòng)勢的強(qiáng)度和方向?？梢?，A相調(diào)制正弦波電壓Uas在t＝02時(shí)的幅值比其在t＝00時(shí)的幅值有所減小，與此對應(yīng)的激磁電壓Uwb的脈寬(或Uma的幅度)也有相應(yīng)的減小，因此，對于在(2)列的單元中表示1號齒及3號齒的磁動(dòng)勢強(qiáng)度的磁力線由4根減少到3根，其中1號齒箭頭指向轉(zhuǎn)子，為N極，3號齒上的箭頭指向定子軛，為S極；B相調(diào)制正弦波電壓Ubs在t＝02時(shí)的幅值比其在t＝00時(shí)的幅值有所增加，與此對應(yīng)的激磁電壓Uwb的脈寬(或Uma的幅度)也有相應(yīng)的增加，因此，對于在(2)列的單元中表示2號齒及4號齒的磁動(dòng)勢強(qiáng)度的磁力線由0根增加到1根，其中2號齒上的箭頭指向轉(zhuǎn)子，為N極，4號齒上的箭頭指向定子軛，為S極。如果電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子及其X1-X2閉合感應(yīng)回路仍然處在t＝00時(shí)的位置，那么，由于與其對應(yīng)的各定子齒上被激發(fā)的磁通勢發(fā)生了變化，在閉合感應(yīng)回路X1-X2內(nèi)，由1、2號定子齒經(jīng)空氣隙流向轉(zhuǎn)子鐵心的磁通量大于由轉(zhuǎn)子鐵心經(jīng)空氣隙流向3號定子齒的磁通量，因此，由電磁感應(yīng)定理可知，在X1-X2閉合回路上會(huì)產(chǎn)生圖中所示的感應(yīng)電流，其方向是與1號定子齒相對的導(dǎo)電條X1中的電流向外，與3號定子齒相對的導(dǎo)電條X2中的電流向內(nèi)，這樣，在X1和X2兩根導(dǎo)電條上會(huì)同時(shí)受到相對于定子磁極向右，即順時(shí)針方向的電磁力。由于電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)的一致性和對稱性，在轉(zhuǎn)子中所有的其它閉合感應(yīng)回路中的導(dǎo)電條上也會(huì)受到同樣的電磁力，因而轉(zhuǎn)子會(huì)相對于定子作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至到達(dá)力矩的平衡點(diǎn)。幾乎在同一時(shí)刻，在(3)列所示的單元中，設(shè)其激磁脈沖的寬度(或幅值)幾乎沒有改變，只是方向相反，即由正脈沖變?yōu)樨?fù)脈沖，所以圖中表示磁動(dòng)勢強(qiáng)度的磁力線數(shù)量沒有變，但磁力線的方向與(2)列相比相反。如果轉(zhuǎn)子及其X1-X2閉合感應(yīng)回路在激磁電壓為正脈沖的時(shí)刻已經(jīng)到達(dá)力矩的平衡點(diǎn)，顯然，該閉合感應(yīng)回路中就不會(huì)有感應(yīng)電流，轉(zhuǎn)子也不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)；如果X1-X2閉合感應(yīng)回路在激磁電壓為正脈沖的時(shí)刻還尚未完全到達(dá)力矩的平衡點(diǎn)，則在X1-X2閉合感應(yīng)回路會(huì)產(chǎn)生與(2)列中方向相反的感應(yīng)電流，但由于與導(dǎo)電條X1、X2對應(yīng)的磁動(dòng)勢也已經(jīng)反向，所以其電磁力會(huì)使該回路保持原來的運(yùn)動(dòng)方向不變，直至到達(dá)平衡點(diǎn)。當(dāng)時(shí)間到達(dá)t＝04時(shí)刻的情況，分別示于圖5B三排(2)列和(3)列的單元中，依據(jù)同樣的原理，轉(zhuǎn)子也會(huì)相對于定子同樣作順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)，直至到達(dá)新的力矩的平衡點(diǎn)。只要不改變激磁相序，這種交變的脈動(dòng)式旋轉(zhuǎn)磁場，以及在其轉(zhuǎn)子的各導(dǎo)電條中產(chǎn)生的電磁力矩的方向也不會(huì)變。
由圖5B可見，當(dāng)時(shí)間從圖中的t＝00變化到t＝08時(shí)，激磁電壓中調(diào)制正弦波電壓經(jīng)過了1/4周期的時(shí)間，導(dǎo)電條X1、X2隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一道從分別正對準(zhǔn)1、3號定子齒的位置，旋轉(zhuǎn)到分別正對準(zhǔn)2、4號定子齒的位置，所轉(zhuǎn)過的齒或槽數(shù)為1。可以斷定，當(dāng)調(diào)制正弦波電壓經(jīng)過1/2周期時(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的齒或槽數(shù)為2，即為一個(gè)極距(圖中用τ表示)的空間角度。當(dāng)調(diào)制正弦波電壓經(jīng)過1個(gè)周期時(shí)，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過一對極的空間角度，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/P圈，由此可計(jì)算出此種電動(dòng)機(jī)的每分鐘轉(zhuǎn)速為n＝60*F1/P，與前述的傳統(tǒng)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速公式相同。但對于該電動(dòng)機(jī)，由于其調(diào)制正弦波電壓的頻率F1可以無限接近0值，所以，其轉(zhuǎn)速也可以無限接近0?？梢钥吹?，當(dāng)交換定子繞組的激磁相序，即將奇數(shù)齒1、3、5、7等的激磁繞組改為由B相激磁電壓Uwb(或Umb)激磁，將偶數(shù)齒2、4、6、8等改為A相激磁電壓Uwa(或Uma)激磁時(shí)；或者，維持原來的激磁相序不變，而將兩相激磁電壓中的任一相改變?yōu)榕c原激磁電壓反向的激磁電壓(該反向激磁電壓可視為由該相調(diào)制正弦波電壓和負(fù)向調(diào)制方波電壓調(diào)制產(chǎn)生的激磁電壓)，都可以使轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)換向。
與傳統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)相似，該新型電動(dòng)機(jī)激磁繞組的構(gòu)成方式也不是唯一的。圖6A～8B示出了圖1所示電動(dòng)機(jī)，在Q＝1時(shí)的幾種整距激磁繞組的構(gòu)成方式，其中圖6A所示為A相整距單層繞組連接成一條并聯(lián)支路的示意圖，該支路中的激磁繞組按其首對尾或尾對首串聯(lián)。圖6B為A、B兩相的整距單層繞組連接示意圖，圖中并聯(lián)支路數(shù)α＝2，分別用(1)、(2)表示。若將(1)中的A2、B2端分別與(2)中的A1、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。該繞組結(jié)構(gòu)簡單，每一個(gè)定子槽中只有一個(gè)圈邊，適合較小功率的電動(dòng)機(jī)。圖7A示出由A相激磁電壓激磁的整距鏈?zhǔn)嚼@組連接示意圖，圖中每個(gè)激磁繞組按首對首或尾對尾的方式串聯(lián)組成一條并聯(lián)支路，即α＝1。圖7B示出由A、B兩相激磁電壓激磁的整距鏈?zhǔn)嚼@組連接示意圖，每個(gè)定子槽中都有兩個(gè)圈邊，圖中每相的并聯(lián)支路數(shù)α＝4，分別用(1)、(2)、(3)、(4)表示。若將(1)中的A2、B2端分別與(2)中的A1、B1端連接，將(3)中的A2、B2端分別與(4)中的A1、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝2。圖8A示出由A相激磁電壓激磁的整距波繞組連接示意圖，圖中的并聯(lián)支路數(shù)α＝2。圖8B示出由A、B兩相激磁電壓激磁的整距波繞組連接示意圖，圖中每相的并聯(lián)支路數(shù)仍為2，若將同相激磁繞組依電流方向串聯(lián)，可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。
由于這些整距激磁繞組所激發(fā)的磁場與1/2極距的繞組所激發(fā)的磁場在本質(zhì)上相同，因此前面對于在1/2極距的繞組方式下的工作原理的分析也同樣適用。本實(shí)用新型不排斥與以上列舉的激磁繞組具有等效功能的其他形式的激磁繞組。
圖9所示為24槽4對極三相開關(guān)式感應(yīng)電動(dòng)機(jī)定子和轉(zhuǎn)子的橫向剖面圖。圖中，“010”為定子鐵心，“101”為定子槽，“102”為定子軛，“103”為定子齒，“020”為有園柱狀表面的轉(zhuǎn)子，“104”為導(dǎo)電條，導(dǎo)電條和位于圓柱體的兩個(gè)端面上的導(dǎo)電環(huán)(圖中未畫)熔接成類似于鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬感應(yīng)體，“105”為轉(zhuǎn)子鐵心，“106”為轉(zhuǎn)子軸，“107”為轉(zhuǎn)子和定子之間的空氣隙，轉(zhuǎn)子軸由位于與定子鐵心連成一體的機(jī)座上的轉(zhuǎn)子軸承(圖中未畫)所支撐。由圖可見，設(shè)Q＝1，電動(dòng)機(jī)的激磁電壓的相數(shù)M＝3，其定子槽[101]或齒[103]的數(shù)量Z＝24，磁極對數(shù)P＝Z/(2*M*Q)＝4，轉(zhuǎn)子中有8根導(dǎo)電條，為磁極對數(shù)4的2倍。
將圖9中的24個(gè)定子齒，依1～24的編號次序，每三個(gè)相鄰的齒組成一個(gè)磁極，如1、2、3齒組成第一磁極，4、5、6齒組成第二磁極，7、8、9齒組成第三磁極，依此類推，共8個(gè)磁極；每相鄰的兩個(gè)磁極為一對磁極，如第一磁極和第二磁極組成第一對磁極，第三磁極和第四磁極組成第二對磁極，依此類推，共4對磁極。由于每個(gè)磁極有三個(gè)定子齒，三個(gè)定子槽和三個(gè)獨(dú)立繞組，并按其在每個(gè)磁極中的相對空間位置分成三組，如圖10中的1、4、7、10、13、16、19、22齒的激磁繞組為第1組，2、5、8、11、14、17、20、23齒的激磁繞組為第2組，3、6、9、12、15、18、21、24齒的激磁繞組為第3組，分別接入三相激磁電壓中的一相。
圖11為圖9所示電動(dòng)機(jī)的三相脈沖激磁電壓的波形示意圖。圖中，Ur為調(diào)制方波電壓，Uas、Ubs、Ucs為A、B、C三相調(diào)制正弦波電壓，且Uas超前Ubs120°角，Ubs超前Ucs 120°角，Ucs超前Uas 120°角。由圖可見，對于脈沖寬度(或幅度)調(diào)制的激磁電壓的脈沖幅值的極性取向原則仍如前所述，即當(dāng)其調(diào)制正弦波電壓和調(diào)制方波電壓的幅值同向時(shí)取正，異向時(shí)取負(fù)。同一相激磁電壓的脈沖幅值，除在調(diào)制正弦波電壓的零點(diǎn)外，總是沿時(shí)間軸正、負(fù)相間的。
圖10是圖9所示電動(dòng)機(jī)中的1/3極距集中式激磁繞組展開圖，其激磁電壓的引入端，及激磁繞組的首端和尾端的定義及表示符號和以上所述相同。圖中，A相激磁電壓Uwa(或Uma)接入上述第1組中各齒的激磁繞組，C相激磁電壓Uwc(或Umc)接入上述第2組中各齒的激磁繞組，B相激磁電壓Uwb(或Umb)接入上述第3組中各齒的激磁繞組，這樣的相序使圖9所示的電動(dòng)機(jī)按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故稱為順時(shí)針激磁相序。若將任意兩相激磁電壓的相序交換，如將圖11所示的三相脈沖調(diào)制激磁電壓按Uwa(或Uma)、Uwb(或Umb)、Uwc(或Umc)相序，分別接入上述的第1、2、3組中各齒的激磁繞組，則可使圖9所示的電動(dòng)機(jī)反時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，故稱為反時(shí)針激磁相序。圖中，將所有的對偶繞組采用首對首，或尾對尾的方式串聯(lián)成一條對偶支路，而且每一條對偶支路都作為一條并聯(lián)支路，這樣，每相的并聯(lián)支路數(shù)為α＝Z/2*M＝4，分別用(1)、(2)、(3)、(4)表示。若將(1)中的A2、C1、B2端分別與(2)中的A1、C2、B1端連接，(3)中的A2、C1、B2端分別與(4)中的A1、C2、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝2。若將這兩條并聯(lián)支路按同樣方式再兩、兩串聯(lián)起來，可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。
圖12示出將圖11所式的激磁電壓，按上述順時(shí)針激磁相序激磁時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)式旋轉(zhuǎn)磁場及轉(zhuǎn)子運(yùn)行示意圖。圖中所示仍由左右兩部分組成，左部的(1)列為圖12中的A、B、C相調(diào)制正弦波電壓Uas、Ubs、Ucs的幅相示意圖，其坐標(biāo)橫軸表示調(diào)制正弦波電壓的幅值，縱軸為時(shí)間軸；右部的(2)列為多個(gè)分圖，按一列沿縱軸方向排列而成，每個(gè)分圖的結(jié)構(gòu)相同，表示將圖9所示的電動(dòng)機(jī)定子及轉(zhuǎn)子的橫截面，從A-A’線切入，并沿定子內(nèi)表面順時(shí)針方向剖開后的展開圖的一部分，以定子內(nèi)表面的剖線為橫軸，其坐標(biāo)原點(diǎn)位于A-A’線與定子內(nèi)表面的交點(diǎn)處，以示意對于圖11中示出的幾個(gè)特定時(shí)刻，在定子齒產(chǎn)生的和磁動(dòng)勢以及轉(zhuǎn)子的運(yùn)行狀態(tài)，與調(diào)制正弦波電壓在該時(shí)刻的幅度取樣值的對應(yīng)關(guān)系。為了簡化分析過程，設(shè)對于每一特定時(shí)刻的取樣值只有一個(gè)正向或負(fù)向的激磁脈沖與之對應(yīng)，并按取樣的時(shí)間順序交替出現(xiàn)。圖的左、右兩部分之間在時(shí)間上的連系用虛線表示，圖中的符號和表達(dá)方式的定義與以上所使用過的相同。由圖可見，在t＝03時(shí)，導(dǎo)電條X1、X2分別在對準(zhǔn)3號和6號定子齒的位置，當(dāng)t＝21時(shí)，激磁電壓剛好經(jīng)歷了1/2周期，則導(dǎo)電條X1、X2隨轉(zhuǎn)子一道旋轉(zhuǎn)到分別對準(zhǔn)6號和9號定子齒的位置，即轉(zhuǎn)過了一個(gè)極距(圖中用τ表示)的空間角度。當(dāng)調(diào)制正弦波電壓經(jīng)過1個(gè)周期時(shí)，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子剛好轉(zhuǎn)過一對極的空間角度，即轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)1/P圈，這樣，對于圖9所示的三相電動(dòng)機(jī)而言，其轉(zhuǎn)速的計(jì)算公式與以上所述的兩相電動(dòng)機(jī)相同。圖13示出將圖11所式的激磁電壓，按上述反時(shí)針激磁相序激磁時(shí)產(chǎn)生的脈動(dòng)式旋轉(zhuǎn)磁場及轉(zhuǎn)子運(yùn)行示意圖。由圖可見，由于激磁電壓的相序改變而使電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。
圖14A～16B示出了圖9所示電動(dòng)機(jī)，在Q＝1時(shí)的幾種整距激磁繞組的構(gòu)成方式，其中圖14A所示為A相整距單層繞組連接成一條并聯(lián)支路的示意圖，該支路中的激磁繞組按其首對尾或尾對首串聯(lián)。圖14B為A、B、C三相的整距單層繞組連接示意圖，圖中并聯(lián)支路數(shù)α＝2，分別用(1)、(2)表示。若將(1)中的A2、C1、B2端分別與(2)中的A1、C2、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。該繞組結(jié)構(gòu)簡單，每一個(gè)定子槽中只有一個(gè)圈邊，適合較小功率的電動(dòng)機(jī)。圖15A示出由A相激磁電壓激磁的整距鏈?zhǔn)嚼@組連接示意圖，圖中每個(gè)激磁繞組按首對首或尾對尾的方式串聯(lián)組成一條并聯(lián)支路，即α＝1。圖15B示出由A、B、C三相激磁電壓激磁的整距鏈?zhǔn)嚼@組連接示意圖，每個(gè)定子槽中都有兩個(gè)圈邊，圖中每相的并聯(lián)支路數(shù)α＝4，分別用(1)、(2)、(3)、(4)表示。若將(1)中的A2、C1、B2端分別與(2)中的A1、C2、B1端連接，將(3)中的A2、C1、B2端分別與(4)中的A1、C2、B1端連接，則可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝2。若用同樣的方式，可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。圖16A示出由A相激磁電壓激磁的整距波繞組連接示意圖，圖中的并聯(lián)支路數(shù)α＝2。圖16B示出由A、B、C三相激磁電壓激磁的整距波繞組連接示意圖，圖中每相的并聯(lián)支路數(shù)仍為2，若將同相激磁繞組依電流方向串聯(lián)，可使每相的并聯(lián)支路數(shù)減少到α＝1。
圖17示出為圖9所示的24槽4對極三相電動(dòng)機(jī)的脈沖寬度調(diào)制激磁控制電路框圖。圖中由時(shí)鐘信號發(fā)生單元[11]輸出的同步控制脈沖，分別送到調(diào)制方波發(fā)生單元[12]和變頻正弦波電壓發(fā)生單元[13]。由變頻率正弦波電壓發(fā)生單元輸出的三相，且彼此之間具有120°相位差的頻率可變的調(diào)制正弦波電壓Uas、Ubs、Ucs與由調(diào)制方波發(fā)生單元輸出的調(diào)制方波電壓Ur在脈沖寬度調(diào)制單元[14]實(shí)現(xiàn)微功率的脈沖寬度調(diào)制后分別經(jīng)A、C、B三相驅(qū)動(dòng)單元[15]去驅(qū)動(dòng)主開關(guān)單元[16]中的功率開關(guān)器件。主開關(guān)單元為由6只功率場效應(yīng)開關(guān)管和6只電容共同組成三組直流半橋式開關(guān)電路，在驅(qū)動(dòng)電路的控制下，各直流半橋式開關(guān)電路中的兩只開關(guān)管輪流導(dǎo)通和截止，從而分別由A1、A2；C1、C2；B1、B2輸出三相經(jīng)脈沖寬度調(diào)制的激磁電壓，給電動(dòng)機(jī)的定子繞組激磁。該電路功率器件少，控制部分的電路可以采用模擬方式，或采用數(shù)字方式，也都可以集成為專用電路，并且和功率器件一道置于電動(dòng)機(jī)內(nèi)，以進(jìn)一步減少其總體尺寸。高、低壓直流電源產(chǎn)生單元[17]輸出主開關(guān)電路需要的直流高壓和集成電路用的直流低壓電源。
圖18示出為圖7所示的24槽4對極三相電動(dòng)機(jī)的脈沖幅度調(diào)制激磁控制電路框圖。由圖可見，該電路的特點(diǎn)是在時(shí)鐘信號發(fā)生單元[21]輸出的同步信號控制下，由調(diào)制方波發(fā)生單元[22]輸出的調(diào)制方波電壓直接推動(dòng)驅(qū)動(dòng)單元[25]，由時(shí)鐘信號發(fā)生單元同步的變頻控制單元[23]控制變頻正弦波電壓發(fā)生單元[24]輸出具有足夠功率和幅度的三相可變頻率的調(diào)制正弦波電壓Uas、Ubs、Ucs。該調(diào)制正弦波電壓與驅(qū)動(dòng)單元輸出的調(diào)制方波在主開關(guān)單元[26]通過由12只功率場效應(yīng)開關(guān)管和6只電容共同組成三組交流半橋式開關(guān)電路實(shí)現(xiàn)對功率正弦波電壓的幅度調(diào)制，再由其輸出端A1、A2；C1、C2；B1、B2分別輸出三相幅度調(diào)制激磁電壓。低壓直流電源產(chǎn)生單元[27]輸出集成電路用的直流低壓電源。
顯然，用上述方式同樣可以實(shí)現(xiàn)對圖1所示的16槽4對極兩相電動(dòng)機(jī)的脈沖寬度調(diào)制和脈沖幅度調(diào)制的激磁控制。本發(fā)明不排斥具有上述等效功能的其它控制電路。
權(quán)利要求1.音頻開關(guān)式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，由機(jī)座、定子和轉(zhuǎn)子所組成，定子鐵心為園筒狀，其內(nèi)表面有沿徑向向內(nèi)伸展的按相等的角度分布的定子齒，在齒和齒之間為沿軸向貫通的定子槽，其定子槽或齒的數(shù)量Z由下式確定Z＝2*M*P*Q，其中，M為激磁電壓的相數(shù)，P為定子磁極的對數(shù)，Q為每極每相的槽或齒的數(shù)量，激磁繞組放于定子槽中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子采用鼠籠結(jié)構(gòu)，其特征在于電動(dòng)機(jī)定子激磁繞組的激磁方式，采用開關(guān)交流脈沖式激磁技術(shù)，激磁電壓是其有效值及頻率相等，且具有90°相位差的兩相，或具有120°相位差的三相連續(xù)正弦波電壓，可稱為調(diào)制正弦波電壓，與音頻或超音頻范圍的脈沖方波電壓，可稱為調(diào)制方波電壓，作脈沖寬度或脈沖幅度調(diào)制后的脈沖調(diào)制電壓，可稱正弦波脈沖調(diào)制激磁電壓；轉(zhuǎn)子上鼠籠結(jié)構(gòu)的金屬感應(yīng)體中平行導(dǎo)電條的數(shù)量K應(yīng)等于定子磁極對數(shù)P的2倍，即K＝2P，沿轉(zhuǎn)子外表面等間隔分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子激磁繞組的結(jié)構(gòu)形成，當(dāng)每極每相槽或齒的數(shù)量Q＝1，采用1/M極距或整距的集中式繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于定子激磁繞組的結(jié)構(gòu)形成，當(dāng)每極每相槽或齒的數(shù)量Q＞1，采用分布式繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于其定子和轉(zhuǎn)子的鐵心由滿足音頻和超音頻范圍的相應(yīng)頻率特性的軟磁材料沖片并作表面絕緣處理后沿軸向疊壓而成，或由具有相應(yīng)頻率特性的鐵氧體材料用整體或沿軸向分段的方式制成。
專利摘要一種開關(guān)式交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，其定子和轉(zhuǎn)子鐵芯由具有相應(yīng)頻率特性的軟磁材料沖片或由鐵氧體等材料制成，轉(zhuǎn)子為鼠籠結(jié)構(gòu)，定子磁極采用開關(guān)式激磁技術(shù)，其激磁電壓為在音頻和超音頻范圍的脈沖寬度或幅度調(diào)制電壓。在同等輸出功率的條件下，此種電動(dòng)機(jī)的體積和重量可減小幾倍到十幾倍，且制造成本低廉，能在保持良好的機(jī)械特性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)在每分鐘數(shù)千轉(zhuǎn)到零速之間的連續(xù)無級調(diào)速。
文檔編號H02K1/16GK2532614SQ0222842
公開日2003年1月22日 申請日期2002年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月9日
發(fā)明者黃有國, 黃薇 申請人:黃有國