[发明专利]交、直流通用电动机

说明书

本发明涉及一种带换向器的交、直流通用电动机。

目前的现有技术中，交流电动机主要包括同步电动机和异步电动机，直流电动机主要为带有机械换向装置的直流电动机。直流电动机由于具有较好的起动和调速性能而在一些比较重要的电力拖动系统中有广泛应用，然而直流电动机的应用却存在一个缺陷，那就是必须为它的工作提供直流电源。

本发明提供了一种即可由交流电源供电而工作于交流状态，又可由直流电源供电而工作于直流状态的交、直流通用电动机，并且当它作为交流电动机使用时，也具有较好的起动及调速性能。

本发明的交、直流通用电动机，由定子和转子两大部分组成。其定子部分主要包括主磁极、换向磁极、电刷及电刷架、端盖等；转子部分主要包括电枢铁芯、电枢绕组、换向器和转轴等。电机的励磁方式包括串励、并励和复励，均为自励磁方式。当电机采用并励方式时，要求其并励绕组支路与电枢绕组支路的复阻抗相同，或称使这两条支路阻抗的阻抗角相等，以使这两条并联支路在同一交变电压作用下所流通的电流的初相同步；当电机采用复励联接方式，包括积复励和差复励，同样要求其并励绕组支路与电枢绕组所在的支路的复阻抗相同，以保证两条支路两端加同一交变电压时其中流通的电流的初相同步。

电机的工作原理是这样的：当电机由单相交流电源供电时，电机的励磁绕组和电枢绕组中流通初相一致的交变电流，从而使主磁极极性和电枢绕组中流通的电流同步变化，根据左手定则，该电枢元件边在某一磁极下时总是能受到大小脉动而方向却不变的电磁力矩的作用；当该元件边转到另一个磁极下时，通过装在转子端部的换向器的换向作用，它与电源的两个输入端子的联接也就改变一次，元件边在这一磁极下其中所流通的电流方向与该磁极的极性同步变换，根据左手定则判断，元件边所受到的电磁力矩的方向仍然与前保持一致，这样，电机的转子就能在电磁转矩的作用下持续旋转。当电机改由直流电源供电时，其工作过程和动态原理与现有的直流电动机完全一致。

为改善电机的换向性能，在电机内部装设有换向磁极，换向极的内容为现有技术。

本发明的交、直流通用电动机，当作为直流电动机使用时，其起动和调速方法与现有直流电动机完全一致；当作为交流电动机使用时，其起动及调速途径主要有以下几种：

1.降低电源电压起动和调速；

2.减小电枢回路的电流强度起动和调速；

3.改变电枢支路中流通的电流的相位调速，或者改变并励绕组支路中流通的电流的强度及相位调速；此类方法是针对并励和复励电动机作为交流电动机工作时而言的。    

由于本发明的电动机既可由交流电源供电而工作又可由直流电源供电工作，因此拓宽了电动机在不同供电条件下的应用能力，可以根据具体情况将电动机作为直流电动机或交流电动机使用。    

现结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

附图1是交、直流通用电动机的工作原理图；

附图2是交、直流通用电动机的径向剖面示意图；

附图3是图2所示电机的转子铁芯冲片；

附图4是交、直流通用电动机的换向器的结构示意图；

附图5是一部小型交、直流通用电动机的结构示意图；

附图6是交、直流通用电动机的励磁方式图；

附图1所示为交、直流通用电动机的物理模型。图中采用的是串励联接方式，U_S为供电电源，既可以是交流电源，也可以是直流电源；图中所标示的均为参考方向。当U_S为交流电源时，电路中流通交变电流；从图中可以看出，电枢元件边中流通的电流与主磁极极性同步变化，电枢元件每旋转一周，换向片完成两次换向，根据左手定则可以判断出，无论元件边中流通的电流如何变化，元件边处于任何一个磁极下，其所受到的电磁力矩的方向都是前后一致的，电机也就可以获得持续的电磁转矩而旋转。当系统改由直流电源供电时，它的工作原理与普通直流电动机完全相同。

附图2绘出了交、直流通用电动机的径向剖面图，图中标示的磁通方向为参考方向。图2-1是电枢铁芯，图2-2是主磁极铁芯，图2-3是极靴，图2-4是磁轭，图2-5是换向极。

电机的转子铁芯由较薄的硅钢片冲槽叠制，主磁极铁芯由薄钢板叠制。附图3为电机的转子铁芯冲片。

附图4为换向器的结构示意图，图4-1是V形套筒，图4-2是云母片，图4-3是换向片，图4-4是连接片。