[发明专利]转子磁势全息控制的多功能电机

说明书

本发明属于电机，涉及一种转子磁势的频率、相位和幅值都能根据作业要求调整和控制的多功能电机。

公知的交流发电机，发电的频率与电压正比于转子的转速，当原动机的转速变化时往往不满足负载所要求的稳定频率与电压。为了使发电的频率、电压稳定，现有技术是设置调速系统使转子的转速恒定，如内燃机—发电机组。这种方法的不足之处是在电力负荷较小的工况时，内燃机仍然稳定在较高的转速，工作在高转速、低扭矩的高油耗区。

公知的直流电机设置有换向器，因此工作时产生火花，噪声大、易磨损，而且直流发电机的输出电压也是随转子转速的变化而变化，要满足输出电压恒定则必须设置断路继电器和电压调节器。

公知的三相交流电动机由于结构的限制，在常规的工频电源供电时，不加变频装置不能调速，而且不能直接接上单相交流或直流电源工作。

欧洲专利EP0069568A3公知了一种“不受短时停电影响的电动机”，由三至四个大型同容量的电机和飞轮组成，在外部供电线路出现不正常情况乃至停电时仍能持续供电一段时间，其不足之处是体积大、耗能大、事故率和成本高且功能单一。

在电机的回馈制动发电方面，现有交流电动机的不足之处是只能在同步转速时(同步电动机)或同步转速以上时(异步电动机)才能回馈发电；直流电动机的不足之处是不能在低转速或刹车停车前回馈制动发电。

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种子磁势全息控制的多功能电机，它集发电和电动功能于一体，作发电机用时，输出的电压恒定，其频率、相位均不受转子本体转速变化的影响，作直流电机用时，不需设置机械换向器，作电动机用时，可以直接用三相交流电源、单相交流电源和直流电源供电，而且不加变频装置即可调转速、调扭矩，在高速—低速区间都能实现再生反馈制动发电，作“不受短时停电影响的电机”时只需一个单机即可完成多机串接才能完成的工作。    

本发明的目的是这样实现的：根据电机工作原理，用控制信号控制转子的磁势，使转子磁势不受转子本体转速变化的影响，并完全按控制信号产生符合作业要求的频率、相位和振幅，与现有电机的不同之处主要是设置有转子磁势控制装置。

本发明所提供的多功能电机，包括电源插座、用于发电或电动的主定子和主转子、转子供电装置、转子磁势控制装置、电子功率开关、整流器I、直流调压器转换开关。电源插座通过转换开关与主定子的绕组相连，并和整流器I相连；整流器I输出的直流电一路经直流调压器至转子磁势控制装置，一路直接至转子供电装置，向它们提供励磁工作电能；转子磁势控制装置的输入端与三相交流电源相连，输出端与电子功率开关和转子供电装置相连，将电源的频率、相位、相序作为转子磁势控制信号的参照基准，当接到外界的指令后，一方面向转子供电装置发出供电脉宽控制信号使其产生符合作业需要的转子电流，一方面产生符合作业需要的转子磁势控制信号，并将此信号传送给电子功率开关使相应的主转子绕组通电，形成与控制信号锁频锁相的转子磁势。

为了测量主转子的转速和在发电运行时不外加直流电源，此种多功能电机还可设置测速装置和整流器II，测速装置的输入端与转子供电装置的输出端相连，其输出端与转子磁势控制装置的输入端相连，向转子磁势控制装置提供主转子的转速信号，测速装置的另一输出端与整流器II相连，在发电运行起始时经整流器II分别向转子供电装置和转子磁势控制装置提供启动直流工作电能。

本发明提供的电机，其控制方法如下：(1)通过转子磁势控制信号触发电子功率开关使主转子相应绕组闭合并导电，产生与信号锁频锁相的转子磁势；(2)转子磁势控制信号旋转，转子磁势则被此信号锁频锁相地旋转，转子磁势控制信号静止不动，转子磁势则不动；(3)转子磁势的幅值由转子磁势控制信号的脉宽确定。

本发明所提供的多功能电机的具体结构由以下的实施例及其附图给出。

图1是本发明所提供的多功能电机的一种电路方框图；

图2是本发明所提供的多功能电机的又一种电路方框图，该电机中设置有测速装置；

图3是图2的一种电原理图；

图4是图2的一种结构示意图；

图5是信号传送器的结构图；

图6是供电定子和供电转子的结构图；    

图7为本发明所提供的电机在传动系统中以单电机实现无级变速的结构示意图。

下面结合附图对本发明的电机作进一步的说明。