[发明专利]无激磁、隐极、倍速三相交流同步电机

说明书

本发明涉及三相交流同步电机。

三相交流同步电机普遍应用在功率较大或转速必须恒定时的场合。目前的三相交流同步电机大都是直流激磁的，其主要工作部件的定子上安装了三相交流绕组，而转子上有凸出的磁极，磁极上安装了直流绕组，因此在实际应用中必须配备直流电源，这势必增加设备，使成本提高，凸极结构的转子装配不便，且电机重量大，速度无法提高，反应同步力矩小，亦无法达到便于改变电机输出转速的目的。

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种无激磁、隐极、倍速的三相交流同步电机，它不需配备直流电源，使设备成本降低，装配简易并减轻电机重量，使转速成倍增加。提供一种双电刷双转子结构，便于调节电机输出转速是本发明的另一目的。

本发明的电机由支承保护部分、主要工作部分以及其它若干附属件组成。支承保护部分包括机壳、前、后端盖、前、后轴承、轴承盖、风扇、风罩。主要工作部分包括转子和定子，定子上的三相交流绕组与电刷装置连接，其它附属件设置在机壳、端盖上，传递扭矩的主轴被支承在轴承中。其特殊之处是转子采用外表面为圆柱体的隐极结构，与定子内圆柱面之间形成均匀的气隙，转子上的绕组为三相交流绕组，它与定子上的三相交流绕组的每相有效匝数相等或近似相等。另一方案是提供一种双电刷双转子电机结构，即将定子作为外转子铁芯，它与输入轴固定一体，内转子铁芯与输出轴固定一体，内、外转子上的三相交流绕组两端接电刷装置，内、外转子各自可作旋转运动。

电机的功能是将电源中电功率转换成机械功率，这种转换是由绕组完成的。电机的定子三相交流绕组从电网中吸收电功率，除本身及其它部件的损耗外，其余部分就转换成机械功率，但激磁绕组是无此功能的，本发明的转子亦为三相交流绕组，定子和转子上的三相交流绕组都具有将电功率转换成机械功率的特性，因此在同样的极对数条件下，同步转速就提高一倍，输出功率亦提高一倍。因本发明4P极（P＝整数）电机的运行行为与现有技术2P极反应式同步电机运行行为一样，但本发明的同步电机的直轴电抗Xd是其横轴电抗Xq的几十倍（现在技术的同步电机的直轴电抗Xd只是其横轴电抗Xq的几倍），因此它的反应同步力矩很大，是一种品质优良的反应式三相交流同步电机。

按本发明设计的无激磁、隐极、倍速三相交流同步电机，采用了圆柱形隐极的转子结构和三相交流绕组，使定子内表面和转子外表面之间的气隙均匀，无直流激磁，可以减少设备投资，且电机转速提高一倍，输出机械功率亦提高一倍，电机的过载能力提高70%以上，除此，本电机的优点还在于总体重量轻，转子装配方便，反应同步力矩大，可以根据需要实现输出转速的调节。

本发明与现有技术的比较详见下列二表：

表一    本倍速同步电机与一般同步电机比较一览表

注：f-电源频率;p-极对数。

表二 本倍速同步电动机与YR200L₁-4异步电动机比较一览表

续表二

注：定子绕组跨距1-11，转子绕组跨距1-9。

附图说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为串联供电方式接线图。

图3为并联供电方式接线图。

图4为另一方案双电刷双转子电机结构示意图。

图5为双电刷双转子电机的串联供电方式接线图。

图6为双电刷双转子电机的并联供电方式接线图。

下面将结合上述附图实施例对本发明作进一步详细阐述。

从图1～3可知，无激磁、隐极、倍速三相交流同步电机实施例1的支承保护部分以机壳（6）、前、后端盖（13）、（4）为壳体，内装有支承在前、后轴承（5）中的主轴（1），前、后轴承（5）处分别装有外轴承盖（14）和内轴承盖（15），具有风扇（3）的一端装有风罩（2）。

主要工作部分包括固定在主轴（1）上的转子（9）和固定在机壳（6）上的定子（8），转子（9）采用外表面为圆柱体的隐极结构，它与定子（8）内圆柱面之间形成均匀的气隙，转子（9）和定子（8）上的绕组均为三相交流绕组，两者每相有效匝数相等或近似相等，定子（8）上的三相交流绕组与电刷装置（16）连接，电刷装置（16）由集电环和电刷组成，集电环装在转子（9）上，电刷装在定子（8）上。

电机上的附属件包括机壳（6）顶面的吊环（7）和出线盒（10），分别用来起吊和固定电动机定子三相线圈出线头的。前端盖（13）顶面具有视察窗（12）和窗盖（11）。