[发明专利]交流同步电动机

权利要求书

1、一种交流同步电动机，包括：

一个定子，与定子相连的轴承支持一个转子，以便绕轴相对定子旋转，定子包括一个以高导磁率软磁材料制成的心体，具有较低的涡流损失，该心体有与转子同轴的旋转曲面，在靠近旋转表面的心体内装有许多电源绕组，当用交流电源供电时产生一个绕轴转动的旋转磁场，还有可用单相交流电供电的激磁线圈围绕着一个磁极铁心，该磁极有一个基本处于旋转面并平行转子轴线的磁化极面；本发明的特征在于：

转子有三个电磁相连的主要部分：第一部分是一个具有高矫顽力和低导电率的可磁化的永磁材料制作的第一层，该层有外露的旋转曲面，与定子的旋转曲面互相匹配，两个曲面之间留有间隙供旋转之用：第二部分是一层有很高导磁率和很低涡流损失的铁磁材料。它与第一层紧密接触，为来自第一层的磁通提供一条低磁阻的磁路：第三部分在磁路的结构上与第二部分紧密相连，是用高导磁材料和高导电率的铁磁材料制成的一层或一环形部件，第三部分和第二部分都是用硅钢片叠装而成，用按一定间隔排列的短路实心导体沿轴向穿通叠装体，并使其与第一部分有一定的距离；定子有反馈绕组放在与激磁线圈有一定位置关系的槽中，并有电容器共振电路装置和激磁线圈相连，以使激磁线圈产生选定大小和相位的单相激磁交流电流；

当电动机起动和处于低转速运转时，定子旋转磁场在第三部分材料中产生环形电流造成与上述旋转磁场相互作用的磁场，从而给转子施加一个大的转矩，当电动机处于接近同步速度的高速运转时，通过电容器共振电路装置使激磁线圈受到选定大小和相位的单相电流的激磁，使磁极交变地磁化成很强的北极和南极，磁极的磁化面把第一部分的永磁材料受控地磁化成南北极极性，该南北极与定子旋转磁场之间有一定相位，从而产生一个强大的转矩把转子加速到同步速度，转子的上述各部分互相配合保持转子的转速与定子旋转磁场同步。

2、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：转子的第二部分是一个环状叠装体，它的一个圆面与永磁材料的第一层接触，上述第三部分包括一个与上述环状叠装体接触的另一个相邻的叠装体，并且在第三部分中有电导体横向延伸穿过叠装体，这些电导体在其末端形成电的短路。

3、如权利要求2所述的交流同步电动机，其特征在于：转子的第三部分包括许多电导体，将上述电导体绕轴沿圆周布置，在其末端形成电的短路，上述沿圆周布置的电导体埋在其圆周半径与第一层的圆周半径有一定距离的位置上。

4、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：转子的第二部分是一个高导磁率铁磁材料制成的圆环状环绕转子的叠装体，第三部分是用铁磁材料制成的实心圆环，并将上述圆环状的叠装体固定在实心圆环上。

5、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：转子形状是一个圆柱状壳体，并将定子包于其中以提供大的转动惯量，第三部分放在壳体的内表面并固定在壳体上，第二部分在第三部分内部并与其相连，可磁化的永磁材料的另一层固定在第二部分的内表面上，其外露面是一个内圆柱面，从定子的轴承到柱状壳体的最外部分有伸延的支持装置。

6、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：定子的槽内有电源绕组，在定子心体的两个相邻槽中有激磁线圈，从而介于两个相邻槽之间的交接部分构成磁极，在心体的其他槽内有反馈绕组，放置反馈绕组的方位使之在转子旋转时产生选定的交流电势，激磁线圈也可以连接到多相交流电中的一相上，向电源绕组供电，从而使选定相位和大小的单相交流电可以由共振电路装置输送给激磁线圈。

7、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：定子上的电源绕组有抽头，以改变电源对其供电的绕组匝数，以便使转子自静止起动并加速到高速过程中改变输给电源绕组的电流。

8、如权利要求1所述的交流同步电动机，其特征在于：激磁电路控制装置包括速度响应开关和控制装置，用来响应选定的转子速度，对激磁线圈以单相交流电进行供电的控制。

9、如权利要求8所述的交流同步电动机，其特征在于：用来控制单相交流电向激磁线圈供电的开关和控制装置，并在选定的间隔上和所要求的时间周期内以与加给电源绕组的交流电有一定相位关系的单相交流电输送给激磁绕组，当转子以同步速度旋转时，在永磁材料层内产生磁极极性，该磁极极性与输入到电动机的交流电流有适当的相位关系。