专利名称：正时式交直流调速电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型是属于电机领域，特别是涉及到一种电动机改进的技术方案。
电动机作为一种重要的机电能量转换装置，在机械、冶金、石油、煤炭、纺织、化工、交通运输等行业中有着广泛的应用。电动机的型式很多。但其工作原理都基于电磁定律，均利用通电导体在磁场中产生力的作用这一原理。例如目前应用最为普遍的交流异步电动机就是依靠旋转磁场的作用使电机旋转的。但是目前的交流电动机都存在着一个普遍的缺点，即由于其转速和频率直接有关，如不采用变频装置就不可能在较大范围内实现无级调速。虽然直流电动机具有调速功能，但它必须具有工艺复杂的换向器，制造困难、价格昂贵。此外，还有一类步进电机和开关磁阻电机，是利用电磁铁和脉冲顺序通电的原理制成的，构造上较为简单，但是其运转要靠极其复杂的驱动器控制的。驱动器和电动机是两个不可分割的机电一体化装置，且其价格要超过电动机本身价格的20倍以上。
本实用新型的目的是要制成一种构造简单、功能齐全的新型电动机。利用电磁铁和机械式正时顺序通电的原理而制成的一种结构简单、价格低廉兼有调速功能的电动机，交直流通用，并能普遍适用于各种场合应用。
本实用新型的技术方案是这样实现的电动机的定子上配有若干个有绕组的磁极、定子中装有不带绕组的转子、其特征是电机转轴上装有同步旋转的正时器、外有正时导通装置、常触导通装置。正时器由导电滑环、轴套组成，导电滑环和轴套间嵌有耐高温绝缘体、正时器的轴套安装在电动机的转轴上。导电滑环设计成圆环形，处于正时器的外表面，导电滑环上开有和转子凸极数相对应的互相间隔着的等距的绝缘槽，正时导通装置和常触导通装置处于导电滑环表面，并能在环上滑动，每一个正时导通装置和每一相磁极绕组相连，当电源接通时，假如某一个正时导通装置的导通触片接触到导电滑环的导通部分，那么这一导通装置相连的磁极绕组就通电(此时和其他磁极绕组连接的导通装置的导通触片正好在导电滑环的槽内，由于槽内嵌满了耐高温绝缘体，所以其他磁极绕组不通电。)，使该相磁极产生磁力，吸引临近的转子凸极，转子凸极在磁阻转矩的作用下，向该磁极位置转动并转动到磁极绕组轴线重合处，此时磁力线通过磁路的磁阻最小，转子凸极到达平衡位置停止转动，由于正时器安装在转轴上并同步旋转，电动机转子凸极转动某一导通角后，使这一个正时导通装置的触片从原来导电滑环的导通部分滑动到滑环的绝缘槽内，该相磁极绕组立即断电。由于导电滑环的槽宽和槽距按导通角的大小位置设计，转子转动这一导通角后，正好使另一正时导通装置接触导电滑环的导通部分，故这相磁极绕组同时通电，产生电磁吸引力，又吸引其他临近的转子凸极，使转子转动一个导通角，此时正时导通装置又滑动到导电滑环的另一绝缘槽内，该相磁极绕组又立即断电，此时第三个正时导通装置又和导电滑环的导通部分接触，第三相磁极绕组又立刻通电，产生电磁吸引力，吸引转子凸极转动，这样电动机就周而复始地转动起来。
以下结合附图作进一步的具体描述。
图1是正时器的剖视图，图2是正时器的结构示意图，图3是电动机部分的结构示意图，图4、5、6是运转状态图，图7是二凸极转子实施例示意图。
图3中定子9具有均匀分布的六个磁极A、A′、B、B′、C、C′，每个磁极有线圈绕组。两个相对的磁极上的绕组连成一相。转子10是由四个凸极组成，凸极上没有线圈绕组。
图2是正时器的结构示意图。其中1是壳座，2是导电滑环，3是耐高温绝缘体，4是轴套，5、6、7、是正时导通装置，其中5和A、A′磁极上的A相绕组相连，6和B、B′磁极上的B相绕组相连，7和C、C′磁极上的C相绕组相连，各相绕组的另一端并连且和电源的一端相接，电源的另一端和常触导通装置8相接。正时器轴套4和电动机转轴相配合，使正时器和电动机转轴同步旋转，导电滑环2处于正时器的外表面，环上开有和4个转子凸极相对应的4条绝缘槽，导电滑环2和轴套4之间嵌耐高温绝缘体3。当接通电源时，若A相绕组相连的正时导通装置5和导电滑环2上的导通部分相接触，则A相绕组通电(此时正时导通装置6、7均和导电滑环2上的绝缘槽部相接触B、C相绕组不通电)，磁极A、A′就产生电磁吸引力，吸引临近的转子凸极旋转。下面再结合附图4、5、6详细说明其运转状态。
当A相绕组通电时，转子凸极则被吸引并旋转到定子磁极绕组轴线重合时，达到平衡位置，转子停止转动，如图4所示。此时A相断电，B相通电，转子凸极受到磁极B、B′吸引将逆时针转动30°空间角，到达平衡位置，B相断电，转子将停止转动，如图5所示。同理，此时C相又通电，转子凸极又被磁极C、C′吸引又逆时针转动30°空间角，到达平衡位置时C相又断电，如图6所示。此时，A相通电，这样按A－B－C－A－顺序通电，转子就按逆时针方向旋转起来。
下面结合实施例作进一步说明。
图3中电动机设计的转子是4个凸极，凸极用铁磁材料制成，本实施例用硅钢片，根据对应关系，如图2所示，导电滑环2上开有4条均匀分布的绝缘槽，亦即导电滑环2上有4条均匀分布的导通部分。导通部分的宽度越大，导通的时间越长，则导通角越大。本实施例中，正时器轴套4和导电滑环2之间嵌满了陶瓷体(或其他材料)，并经磨削使导电滑环2外圆表面平滑、径向跳动不大于0.04(以内孔为基准)，同时，正时器在安装时应符合严格要求，若正时导通装置5、6、7、的导通触片用铜片制成时，铜片的末端在导电滑环上的位置周向均布。转子凸极、定子磁极、正时导通片的安装位置处于相互关联的位置。设转子以逆时针方向旋转，让转子的一个凸极对准某一个磁极，则与该相绕组相接的正时导通装置的导通触片和导电滑环的导通部分的前沿的角度略大于30°，其超过部分的角度称为死区偏离角，它和电动机的运行和效率有关，由实践决定。一般是在电压保持不变的空载情况下，选择适当位置，使转速获得最大值时角度为最佳。调整正时器在转轴上的角度，或旋转正时器壳座的位置，即可调整使电动机处于正转、反转和制动状态，同时也可获得所需要的最佳偏离角。一般导通装置采用普通电刷结构(可附熄火花电路)。
在本实施例中，导电滑环的导通部分对于中心的夹角30°，因而通电区的导通角为30°，则转子转过30°后，A相断电，B相又通电，又转过30°角后，B相断电，C相又通电，如此，转子按A－B－C－A顺序正时通电，这种每次只有一相通电的工作方式，称为单三拍运行。此外，除单三拍运行外，如每次有两相通电，即按AB－BC－CA－AB……的顺序正时通电，可称为双三拍运行。若运行方式按A－AB－B－BC－C－CA－A－……的顺序通电，实际上是前二种通电方式的综合，亦称为六拍运行。本实施例经过运行，效果十分理想。
如图7所示，是二凸极转子实施例示意图。
图中1是六磁极定子，2是二凸极转子，如图7所示，当A相工作结束，B相通电，转子朝B相转向，达到平衡后，B相断电，C相又通电，它的转子凸极数和磁极数之比为13，正时器上要设置周向均布的6个正时导通片，常触导通片仍只要一个。接触宽度较大(中心角在理论上可略小于60°)，角度越大，两相同时导通的时间越长，转矩越大，功率越大。因此一般正常导通触片宜用电刷制成。
作为第三种实施例，是由二只完全相同的电动机合并而成。其中任一电机运转到中途即把另一只电动机导通，二只电动机互为导通条件，从而形成交替又重叠的工作方式，称为推挽型。其中每一只电动机的磁极和一个半正时器相连，半正时器结构亦和前述的电动机正时器结构基本相同。
本实用新型结构简单，定子部分采用简单的集中绕组，在转子部分没有任何绕组。同时毋须用一般步进电机、磁阻电机那样复杂昂贵的驱动系统驱动，代之以极为简单的机械式正时器。因此，不仅制作简单，价格便宜，成本只要一般鼠笼式感应电动机的60－70％，而且功能上有重大变化，不仅可以交直流通用，而且效率高，并有优良的调速功能，同时，还具有组合能力强、型式多样的特点(单段或多段，径向磁路或轴向磁路、短磁路或长磁路、径向正时器或轴向正时器)，可适用于不同的电压等级，不同的频率、不同的外相数的情况，因此，可广泛应用作控制电机和动力电机。
权利要求1.一种正时式交直流调速电动机；由定子、转子、外壳组成，其特征是电机转轴上装有同步旋转的正时器，外有正时导通装置、常触导通装置，正时器由导电滑环、轴套组成，圆环形的导电滑环处于正时器的外表面，导电滑环上开有和转子凸极数相对应的互相间隔着的等距的绝缘槽，正时导通装置和常触导通装置的导通触片和导电滑环表面接触。
2.根据权利要求1所述的电动机，其特征是正时导通装置和常触导通装置的导通触片由金属片组成。
3.根据权利要求1所述的电动机，其特征是正时导通装置和常触装置的导通触片是由电刷组成。
专利摘要一种正时式交直流调速电动机，采用电磁铁和机械式正时顺序通电的原理制成，定子磁极上有线圈绕组，转子无线圈绕组，电机转轴上装有同步旋转的正时器，外有正时导通装置，常触导通装置。正时器由导电滑环、轴套组成。导电滑环设计成圆环形，处于正时器外表面，并开有和转子凸极数相对应的互相间隔着的等距的绝缘槽。结构简单，成本低、效率高；且具有交直流两用、无级调速、惯量小、起动转矩大的特点。可广泛用作各种动力电机，尤其适用作调速电机。
文档编号H02K57/00GK2108375SQ9121358
公开日1992年6月24日 申请日期1991年4月23日 优先权日1991年4月23日
发明者虞国良 申请人:虞国良