[发明专利]无级调速脉冲感应电动机

说明书

本发明涉及电动机技术领域。

现有的电动机有多种类型，其中常见的有交流感应电动机（异步、同步电动机）和直流电动机（并励电动机等）两大类。以交流电动机三项异步鼠笼式电机为例，它的定子线圈在电机内是以120°相间分布的，以120°相位差的三项交流信号同时输入电机绕组中，并产生合成旋转磁场使其转子工作，这种电动机结构就决定了它必须输入三相交流电才能工作，如果对这种电机进行调速控制，必须将交流电转变为直流电，再将直流电逆变为交流电，调整逆变电流的频率才能达到调速控制的目的，在实际中，这一调速的过程和整个调速控制装置较为复杂，而且其控制反向的转换开关必须是耐高电压、大电流的，使用中也容易产生打火、触电等现象，在生产制造和应用中都具有一定的局限性。从电动机绕组方式和电动机绕组所产生的波形来看，以步进电机为例，它是一种根据电磁铁的作用原理，将脉冲信号转换为线位移或角位移的电动机，显然和脉冲感应鼠笼式电机的转子结构以及所产生的旋转磁场是不同的。然而，有些电动机是可以进行调速控制的，例如单项感应电动机配合调速器电路工作是可进行调速控制的，与本发明相关的比较文献有《电子电路大全》卷1第101页11.30电路（.J.马库斯·美国），这一电路只能采用交流脉冲输入信号，并且与之相配合的这种单项感应电动机不能反向运转工作。

本发明根据技术背景的介绍并针对上述提出的三相电机的调速难以进行控制，生产制造成本高和使用不方便或单相电机仅能采用交流脉冲输入信号以及不能反向运转工作等问题设计完成了一种新的技术方案和实验样机以期合理有效的解决上述问题，这也是本发明的目的。

本发明的方案任务是提供一种新的电动机，将现有的鼠笼式异步感应电动机的定子绕组加以改进，配合连接一种由振荡器线路、计数器、驱动开关线路构成的调速控制器，并通过调速电路中的控制开关将直流脉冲直接输入给感应电动机，完成所提出的任务。

本发明为一种无级调速脉冲感应鼠笼式异步电动机，它的工作基本上是采用旋转磁场原理进行的。结合本发明的附图可以分析它的工作原理及其特征。附图1为电动机的调速控制器电路示意图。附图2为电动机的剖面示意图。附图3为电动机的定子线圈绕组的结构示意图。图3中的A′B′C′D′都是和图1中电动机的调速控制器电路的输出端A、B、C、D相应连接，通过图示的线路连接可以看出，如果调速控制器在一个周期内输出2N个脉冲，那么，其中的前N个脉冲为正向脉冲，后N个脉冲变为反向脉冲，则电动机有N+1个输入线接头，脉冲输入信号的个数N为至少2个或3、4、5、6个。当第一个脉冲信号输入时方向为A′→D′（A→D）此脉冲通过A′与D′之间的四个相串联的线圈，产生如图3中所示磁场的N、S极，当第二个脉冲输入时为B′→D′（B→D），同时第一个脉冲消失，原有磁场的N、S极亦同时消失，此脉冲电流通过B′与D′之间的四个相串联的线圈，重新建立N、S极，这一新建立的磁场与原磁场比较按顺时针方向旋转了30°角度，第三个脉冲C′→D′所产生的磁场与前2个脉冲所产生的磁场相同，这三个脉冲均为正向脉冲，当第四个脉冲输入时，为了保证其磁场的方向沿顺时针继续旋转，此时的电流为反向输入，第四个脉冲为反向脉冲信号即D′→A′（D→A），以后第五、第六个脉冲为D′→B′、D′→C′，当图3中的6个脉冲信号依次输入后，即完成一个脉冲输入周期，在第二个周期的第一个正向脉冲输入时，磁场完成旋转180°，在旋转磁场的感应下，鼠笼式转子转动工作，当两个周期的脉冲（计12个脉冲）依次全部输入时，同时第三个周期的第一个脉冲到达，电机磁场完成旋转一周（360°），以后的脉冲信号输入依此方式周期循环进行，脉冲信号对电机的输入是由调速控制器及其脉冲电路所控制的。这种调速控制器主要是由附图1所示的方波信号发生器线路部分（1）、振荡器线路（3）、计数器电路（2）、以及驱动开关线路（4）（5）几部分组成并据图1图3所示按照AA′、BB′、CC′、DD′同电动机连接。

本调速电机采用脉冲输入方式可保证连续调速、反向运转控制，并且可简化调速器以及电机结构，易于加工制造和改进利用，可广泛使用于电机应用领域。

实施例。附图2为该电机的剖面示意图。图中的结构与现有的电机结构大致相同，由电机座（6）、电机壳（7）和电机内部的转子[12]、定子（8）、线圈绕组（10）等组成。图中的（9）是线圈绕组非金属压条，[13]为电机轴，[11]是该电机的鼠笼式转子绕组。本机可利用现有的12槽鼠笼式感应电动机改进而成，按照附图3所示意的对原定子铁心上的线圈重新绕制，在电动机的定子（8）上装有2N（N为2或者3、4、5、6）的整倍数个线圈并且构成N个线圈绕组（10），每个线圈绕组的正、反连接均各占一半（N为2或者3、4、5、6）。每组线圈的首尾必须严格按照图示的要求连接，即图3中的A′与电动机的调速控制器电路图1中的输出端A相连接，B′与B相接，C′与C连接，D′与D连接。附图1是该电机的调速控制器电路的示意图，从图中可看出它是由开关部分（5）、振荡器线路（3）放大电路部分推动级（4），计数器电路（2）、方波信号发生器（1）和电源控制部分组成。开关部分（5）是由一组开关K₁-K₈组成，开关由电路中的放大推动级按照电路设计的程序一一加以控制，使K₁K₈、K₃K₈、、K₄K₇、K₆K₇，依次导通，循环进行，使电流按照A→D，B→D，C→D，D→A，D→B，D→C的方向要求通过。推动级（4）主要是对控制电路中的电流、电压进行放大，以便提供足够的功率来驱动开关动作，由于开关采用PNP/NPN型管、故推动级采用射级跟随器和二级反相器，使开关的导通与推动级的输入脉冲保持同步。由于推动级的输入脉冲是依次由计数器译码输出端分别提供的，所以推动级只能依次分别的对开关提供驱动信号。计数器电路（2）产生依次循环的6脉冲电路，其电路由六进制计数器并带有6个译码输出端构成，为了满足不同磁极对数电动机的控制需要，可以选用不同进制的计数器。本电路如在译码输出端加设一个六刀单掷微型推动开关，既能改变脉冲输出信号的相序位置并可完成电动机的反向运转。由于电路中采用低电压，小电流，所以也可采用微型电子继电器，以实现对电动机的自动控制。附图1中的方波信号发生器（1）由自激多谐振荡器组成，也可用其它的脉冲信号发生器替代。