專利名稱：?jiǎn)蜗嘟涣麟妱?dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電動(dòng)機(jī)，尤其是一種單相交流電動(dòng)機(jī)。
目前使用廣泛的單相交流電動(dòng)機(jī)，如手電鉆用電動(dòng)機(jī)等均為單相交流串激機(jī)，采用電刷換向器機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且由于受換向器承受能力的限制，使提高輸出功率受限；同時(shí)，由于換向器的換向片與電刷間磨擦和打火，使元器件經(jīng)常燒傷損壞，打火還使此種電機(jī)使用環(huán)境受限，不利于防火防爆。
本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可提高輸出功率且又不出現(xiàn)機(jī)械磨損及打火的單相交流電動(dòng)機(jī)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是具有固定雙磁極定子的單相交流電動(dòng)機(jī)，其定子機(jī)殼內(nèi)固定磁極旁邊有發(fā)光器件，其發(fā)光信號(hào)的發(fā)射電路接220V交流電，該電路上依次連接有降壓器、整流器、濾波器、限流器和發(fā)光器件；固定在轉(zhuǎn)子軸上，并且在轉(zhuǎn)子的每?jī)蓚€(gè)繞組之間串接有能接收光信號(hào)控制線路通斷的雙向電子開關(guān)。
上述雙向電子開關(guān)可以是直接用光控雙向電子開關(guān)，也可以是受光器件分別串接于轉(zhuǎn)子的每?jī)蓚€(gè)繞組之間，其輸出的脈沖電信號(hào)經(jīng)三極管放大，再經(jīng)過整流電路送給與受光器件并聯(lián)的雙向電子開關(guān)器件的門極上。
采用上述結(jié)構(gòu)后，發(fā)射電路可發(fā)出光信號(hào)，處于固定磁場(chǎng)中的轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生等值反向的感生電流，由于轉(zhuǎn)子繞組中串接了光控雙向電子開關(guān)或經(jīng)受光器件進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的脈沖電信號(hào)觸發(fā)雙向電子開關(guān)進(jìn)行通斷控制，使產(chǎn)生正力矩的繞組電流導(dǎo)通，產(chǎn)生負(fù)力距的繞組電流截止，定、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的相互作用及轉(zhuǎn)子電流受力只產(chǎn)生正轉(zhuǎn)力距，使轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，取代原有的電刷換向器，從根本上解決了電器件的磨損及因打火燒傷及防火問題；由于供電不受換向器承受能力的限制，輸出功率可以較大，從而簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，減少了電動(dòng)機(jī)的故障率，使該種電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用更加廣泛。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述。


圖1為本實(shí)用新型電路方框圖；圖2為圖1中一種實(shí)施方式的電路圖3為圖1中另一種實(shí)施方式的電路圖；圖4為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組主回路電路圖；圖5為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組一種實(shí)施方式的展開圖；圖6為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子繞組另一種實(shí)施方式的展開圖；圖7為電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理示意圖；圖8為電動(dòng)機(jī)調(diào)速及正反轉(zhuǎn)控制機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；圖9為圖8中調(diào)速部件擋光片的左視圖。
圖1中，在具有固定雙磁極定子的單向交流電動(dòng)機(jī)上，固定在電動(dòng)機(jī)殼內(nèi)的光信號(hào)發(fā)射電路發(fā)出光信號(hào)，給安裝在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸上、并串連于轉(zhuǎn)子繞組的每?jī)山M之間的光控雙向電子開關(guān)，控制轉(zhuǎn)子電流，使其受力只產(chǎn)生正力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)；或者從光信號(hào)發(fā)射電路發(fā)出的光信號(hào)給光接收器件，轉(zhuǎn)換成電信號(hào)給觸發(fā)電路，發(fā)出脈沖信號(hào)給雙向電子開關(guān)，控制轉(zhuǎn)子電流，使其受力只產(chǎn)生正力矩使轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。
圖2中，固定在電動(dòng)機(jī)殼內(nèi)的光信號(hào)發(fā)射電路為，將220V交流電經(jīng)電容C3降壓限流、橋式整流器D1-4整流、電容C4濾波、電阻R4限流，使發(fā)光器件ZD發(fā)出光信號(hào)送給接收電路；其發(fā)光器件ZD最好是分為以接收器件為對(duì)稱中心的兩組的發(fā)光管，每組以3只為宜，每組的只數(shù)越多，光信號(hào)越均勻，效果越好。串接在轉(zhuǎn)子的三個(gè)繞組L1、L2、L3上的每?jī)衫@組之間分別有能接收光信號(hào)來控制通斷的光控雙向電子開關(guān)KS。組成保護(hù)電路的電阻R3和電容C2分別并聯(lián)在光控雙向電子開關(guān)KS兩端。
圖3中，其上部的光信號(hào)發(fā)射電路與圖2的相同；其光信號(hào)接收電路為，固定在轉(zhuǎn)子軸3(參見圖7)上的受光器件KP接收發(fā)射電路的光信號(hào)進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，向觸發(fā)電路輸出一個(gè)電信號(hào)，經(jīng)三極管BG1放大，產(chǎn)生電脈沖，經(jīng)橋式整流器D5-8送至雙向電子開關(guān)器件KS的門極G，使之在相應(yīng)的正力矩區(qū)域內(nèi)觸發(fā)導(dǎo)通，產(chǎn)生電子電流，使轉(zhuǎn)子軸3運(yùn)轉(zhuǎn)。雙向電子開關(guān)可以是可控硅的或交流固態(tài)繼電器。電路過零時(shí)，電子開關(guān)KS截止。隨轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)、觸發(fā)電路產(chǎn)生脈沖的時(shí)刻為隨迂不定電壓，以使觸發(fā)電路產(chǎn)生穩(wěn)定的脈沖輸出。在線路上并聯(lián)電阻R3和C2作保護(hù)電路。與受光器件KP串接的限流電阻R1、單向穩(wěn)壓管DW1以及三極管BG1和與發(fā)射極串接的R2共同組成恒流恒壓源。
圖4中，每只開關(guān)元件KS可同時(shí)導(dǎo)通兩組線圈。設(shè)第一只開關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，L1、L2兩組線圈閉合，隨轉(zhuǎn)子的運(yùn)轉(zhuǎn)，L1組線圈平面與主磁通的磁力線夾角漸小，其感應(yīng)電勢(shì)變小，切割磁力線產(chǎn)生的反電勢(shì)變大，電流變小。由于L2組線圈的感應(yīng)電勢(shì)較大，又與L1組線圈串接，L1組線圈的電流得到加強(qiáng)。同理，當(dāng)?shù)诙婚_關(guān)元件導(dǎo)通時(shí)，L2組線圈的電流由L3組線圈加強(qiáng)，L1組線圈將逐漸轉(zhuǎn)出磁極，電流變?nèi)趸蚪刂?。?dāng)?shù)谌婚_關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，L3組線圈的電流被L1組線圈加強(qiáng)，且L1組線圈電流反向，以下周面復(fù)始。
圖5、圖6分別為12槽、18槽轉(zhuǎn)子繞組展開圖。其中12槽的轉(zhuǎn)子繞組是由兩個(gè)線圈串為一組，18槽者由三個(gè)線圈串為一組，串接后的總組數(shù)均為三。一般電機(jī)功率小者選槽數(shù)少的，功率大者選槽數(shù)多的。槽數(shù)的最小值為六，依次有12、18、24、30、36、42……，其規(guī)律是轉(zhuǎn)子的總槽數(shù)，必須是6的倍數(shù)，以便能均衡的放置三組單層轉(zhuǎn)子繞組。其他各槽轉(zhuǎn)子繞組的展開圖基本類同。其繞線原則是，從節(jié)約導(dǎo)線計(jì)，盡量采用同心繞組，從轉(zhuǎn)子的機(jī)械平衡計(jì)，三組繞組的下線盡量嚴(yán)格對(duì)稱平衡。實(shí)用中，只要每組線圈嵌放的位置區(qū)域不變，小線圈的串接也可采用其他方式繞制，如單層鏈?zhǔn)嚼@組等。若采用雙層繞組或其他，轉(zhuǎn)子的總槽數(shù)也可不是6的倍數(shù)。
圖7中，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子軸3上有3組轉(zhuǎn)子繞組1，分別串接于每?jī)蓚€(gè)繞組上的三只光控雙向電子開關(guān)2或者另一種實(shí)施方式的受光器件和雙向電子開關(guān)觸發(fā)電路，用絕緣骨架均布地固定在轉(zhuǎn)子軸3非傳動(dòng)端的軸頸上，發(fā)光器件6固定在電動(dòng)機(jī)的機(jī)殼內(nèi)定子4的繞組旁邊，并分兩組對(duì)稱于轉(zhuǎn)子軸3的中心分布。
圖8中，為實(shí)現(xiàn)此種電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速，在轉(zhuǎn)子軸3軸頸一端面均布安裝有3套接收光信號(hào)控制通斷的雙向電子開關(guān)2，其左端軸頸上可轉(zhuǎn)動(dòng)地套有擋光片5，其上安裝的柄5.1(參見圖9)伸出電動(dòng)機(jī)機(jī)殼上的順圓周方向的弧形長(zhǎng)槽，手柄5.1上套有可擋長(zhǎng)槽進(jìn)光的密封墊8；擋光片5的左側(cè)軸頸上可轉(zhuǎn)動(dòng)地套有活動(dòng)座7，座的對(duì)向擋光片5的端面上，對(duì)稱于轉(zhuǎn)子軸3中心安裝固定有兩組發(fā)光器件6，活動(dòng)座7上也有如擋光片5同樣的手柄和伸出機(jī)殼帶有擋長(zhǎng)槽進(jìn)光的密封墊8，為了使擋光片5和活動(dòng)座7的軸向定位，在轉(zhuǎn)子軸3的軸頸上擋光片5之間有套10，活動(dòng)座7的左側(cè)有外卡簧9。搬動(dòng)擋光片的手柄5.1，擋光片5可改變發(fā)光器件6的發(fā)光信號(hào)區(qū)域，從而改變雙向電子開關(guān)在導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)通位置，便可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速；搬動(dòng)活動(dòng)座7的手柄，改變雙向電子開關(guān)2的導(dǎo)通區(qū)域，可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，面無需改變接線；同理兩只手柄配合使用，也可使正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)均能無級(jí)調(diào)速。利用該種調(diào)速機(jī)構(gòu)，可采用低速啟動(dòng)來減少空載啟定電流。
無級(jí)調(diào)速及正反轉(zhuǎn)的機(jī)械控制不局限于上述形式，凡是能改變雙向電子開關(guān)2導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)通位置和改變導(dǎo)通區(qū)域的多種方式均屬本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種單相交流電動(dòng)機(jī)，包括定子(4)、轉(zhuǎn)子軸(3)上的轉(zhuǎn)子繞組(1)，其特征在于其定子(4)的固定磁極旁邊機(jī)殼內(nèi)安裝有發(fā)光器件(6)，其發(fā)光信號(hào)的發(fā)射電路接220V交流電，該電路上依次連接有降壓器、整流器、濾波器、限流器和發(fā)光器件(6)；固定在轉(zhuǎn)子軸(3)上，并且在轉(zhuǎn)子的每?jī)蓚€(gè)繞組之間串接有能接收光信號(hào)控制線路通斷的雙向電子開關(guān)(2)。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于分別串接在轉(zhuǎn)子繞組(1)的線圈(L1)、(L2)、(L3)之間的雙向電子開關(guān)(2)為光控雙向電子開關(guān)。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于分別串接在轉(zhuǎn)子繞組(1)的線圈(L1)、(L2)、(L3)之間的有受光器件，與其并聯(lián)的有對(duì)其輸出脈沖電信號(hào)放大的三極管，經(jīng)整流器，送至雙向電子開關(guān)(2)的門極。
4.如權(quán)利要求1或2或3所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于在雙向電子開關(guān)(2)的受光器件與發(fā)光器件(6)之間，有可改變雙向電子開關(guān)(2)導(dǎo)通區(qū)域內(nèi)的導(dǎo)通位置的擋光片(5)。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)光器件(6)安裝在對(duì)向雙向電子開關(guān)(2)的受光器件、并且可改變雙向電子開關(guān)(2)導(dǎo)通區(qū)域的活動(dòng)座(7)上。
6.如權(quán)利要求4所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于發(fā)光器件(6)安裝在對(duì)向雙向電子開關(guān)(2)的受光器件、并且可改變雙向電子開關(guān)(2)導(dǎo)通區(qū)域的活動(dòng)座(7)上。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種單相交流電動(dòng)機(jī),是在定子磁極旁安裝有發(fā)光器件,其光信號(hào)的發(fā)射電路接220V交流電路,該電路上依次連接有降壓器、整流器、濾波器、限流器和發(fā)光器件;固定在轉(zhuǎn)子軸上并在其每?jī)蓚€(gè)繞組之間串接有能接收光信號(hào)控制線路通斷的雙向電子開關(guān),使轉(zhuǎn)子繞組通電運(yùn)轉(zhuǎn),代替了故障率高、易打火和輸出功率小的電刷換向器,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。若改變雙向電子開關(guān)導(dǎo)通位置和導(dǎo)通區(qū)域還可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速和正反轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02K11/00GK2391375SQ9924656
公開日2000年8月9日 申請(qǐng)日期1999年9月27日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月27日
發(fā)明者韓孝國(guó), 韓孝民, 韓典劬, 何振明, 王秀云, 王緒苓, 韓惠梅, 李成全, 王正茂, 戰(zhàn)桂榮, 王興銀 申請(qǐng)人:韓典劬, 韓孝國(guó), 韓孝民