专利名称：单相交流电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电动机，尤其是一种单相交流电动机。
目前使用广泛的单相交流电动机，如手电钻用电动机等均为单相交流串激机，采用电刷换向器机构使转子转动，其缺点是结构复杂，并且由于受换向器承受能力的限制，使提高输出功率受限；同时，由于换向器的换向片与电刷间磨擦和打火，使元器件经常烧伤损坏，打火还使此种电机使用环境受限，不利于防火防爆。
本实用新型的目的是提供一种结构简单、可提高输出功率且又不出现机械磨损及打火的单相交流电动机。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案是具有固定双磁极定子的单相交流电动机，其定子机壳内固定磁极旁边有发光器件，其发光信号的发射电路接220V交流电，该电路上依次连接有降压器、整流器、滤波器、限流器和发光器件；固定在转子轴上，并且在转子的每两个绕组之间串接有能接收光信号控制线路通断的双向电子开关。
上述双向电子开关可以是直接用光控双向电子开关，也可以是受光器件分别串接于转子的每两个绕组之间，其输出的脉冲电信号经三极管放大，再经过整流电路送给与受光器件并联的双向电子开关器件的门极上。
采用上述结构后，发射电路可发出光信号，处于固定磁场中的转子绕组中产生等值反向的感生电流，由于转子绕组中串接了光控双向电子开关或经受光器件进行光电转换产生的脉冲电信号触发双向电子开关进行通断控制，使产生正力矩的绕组电流导通，产生负力距的绕组电流截止，定、转子磁场的相互作用及转子电流受力只产生正转力距，使转子连续运转，取代原有的电刷换向器，从根本上解决了电器件的磨损及因打火烧伤及防火问题；由于供电不受换向器承受能力的限制，输出功率可以较大，从而简化了结构，减少了电动机的故障率，使该种电动机的应用更加广泛。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详述。
图1为本实用新型电路方框图；图2为图1中一种实施方式的电路图3为图1中另一种实施方式的电路图；图4为电动机转子绕组主回路电路图；图5为电动机转子绕组一种实施方式的展开图；图6为电动机转子绕组另一种实施方式的展开图；图7为电动机结构原理示意图；图8为电动机调速及正反转控制机械结构图；图9为图8中调速部件挡光片的左视图。
图1中，在具有固定双磁极定子的单向交流电动机上，固定在电动机壳内的光信号发射电路发出光信号，给安装在电动机转子轴上、并串连于转子绕组的每两组之间的光控双向电子开关，控制转子电流，使其受力只产生正力矩使转子转动；或者从光信号发射电路发出的光信号给光接收器件，转换成电信号给触发电路，发出脉冲信号给双向电子开关，控制转子电流，使其受力只产生正力矩使转子运转。
图2中，固定在电动机壳内的光信号发射电路为，将220V交流电经电容C3降压限流、桥式整流器D1-4整流、电容C4滤波、电阻R4限流，使发光器件ZD发出光信号送给接收电路；其发光器件ZD最好是分为以接收器件为对称中心的两组的发光管，每组以3只为宜，每组的只数越多，光信号越均匀，效果越好。串接在转子的三个绕组L1、L2、L3上的每两绕组之间分别有能接收光信号来控制通断的光控双向电子开关KS。组成保护电路的电阻R3和电容C2分别并联在光控双向电子开关KS两端。
图3中，其上部的光信号发射电路与图2的相同；其光信号接收电路为，固定在转子轴3(参见图7)上的受光器件KP接收发射电路的光信号进行光电转换，向触发电路输出一个电信号，经三极管BG1放大，产生电脉冲，经桥式整流器D5-8送至双向电子开关器件KS的门极G，使之在相应的正力矩区域内触发导通，产生电子电流，使转子轴3运转。双向电子开关可以是可控硅的或交流固态继电器。电路过零时，电子开关KS截止。随转子的运转、触发电路产生脉冲的时刻为随迂不定电压，以使触发电路产生稳定的脉冲输出。在线路上并联电阻R3和C2作保护电路。与受光器件KP串接的限流电阻R1、单向稳压管DW1以及三极管BG1和与发射极串接的R2共同组成恒流恒压源。
图4中，每只开关元件KS可同时导通两组线圈。设第一只开关元件导通时，L1、L2两组线圈闭合，随转子的运转，L1组线圈平面与主磁通的磁力线夹角渐小，其感应电势变小，切割磁力线产生的反电势变大，电流变小。由于L2组线圈的感应电势较大，又与L1组线圈串接，L1组线圈的电流得到加强。同理，当第二只开关元件导通时，L2组线圈的电流由L3组线圈加强，L1组线圈将逐渐转出磁极，电流变弱或截止。当第三只开关器件导通时，L3组线圈的电流被L1组线圈加强，且L1组线圈电流反向，以下周面复始。
图5、图6分别为12槽、18槽转子绕组展开图。其中12槽的转子绕组是由两个线圈串为一组，18槽者由三个线圈串为一组，串接后的总组数均为三。一般电机功率小者选槽数少的，功率大者选槽数多的。槽数的最小值为六，依次有12、18、24、30、36、42……，其规律是转子的总槽数，必须是6的倍数，以便能均衡的放置三组单层转子绕组。其他各槽转子绕组的展开图基本类同。其绕线原则是，从节约导线计，尽量采用同心绕组，从转子的机械平衡计，三组绕组的下线尽量严格对称平衡。实用中，只要每组线圈嵌放的位置区域不变，小线圈的串接也可采用其他方式绕制，如单层链式绕组等。若采用双层绕组或其他，转子的总槽数也可不是6的倍数。
图7中，电动机转子轴3上有3组转子绕组1，分别串接于每两个绕组上的三只光控双向电子开关2或者另一种实施方式的受光器件和双向电子开关触发电路，用绝缘骨架均布地固定在转子轴3非传动端的轴颈上，发光器件6固定在电动机的机壳内定子4的绕组旁边，并分两组对称于转子轴3的中心分布。
图8中，为实现此种电动机的无级调速，在转子轴3轴颈一端面均布安装有3套接收光信号控制通断的双向电子开关2，其左端轴颈上可转动地套有挡光片5，其上安装的柄5.1(参见图9)伸出电动机机壳上的顺圆周方向的弧形长槽，手柄5.1上套有可挡长槽进光的密封垫8；挡光片5的左侧轴颈上可转动地套有活动座7，座的对向挡光片5的端面上，对称于转子轴3中心安装固定有两组发光器件6，活动座7上也有如挡光片5同样的手柄和伸出机壳带有挡长槽进光的密封垫8，为了使挡光片5和活动座7的轴向定位，在转子轴3的轴颈上挡光片5之间有套10，活动座7的左侧有外卡簧9。搬动挡光片的手柄5.1，挡光片5可改变发光器件6的发光信号区域，从而改变双向电子开关在导通区域内的导通位置，便可实现电动机的无级调速；搬动活动座7的手柄，改变双向电子开关2的导通区域，可实现电动机转子正转或反转，面无需改变接线；同理两只手柄配合使用，也可使正转和反转均能无级调速。利用该种调速机构，可采用低速启动来减少空载启定电流。
无级调速及正反转的机械控制不局限于上述形式，凡是能改变双向电子开关2导通区域内的导通位置和改变导通区域的多种方式均属本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种单相交流电动机，包括定子(4)、转子轴(3)上的转子绕组(1)，其特征在于其定子(4)的固定磁极旁边机壳内安装有发光器件(6)，其发光信号的发射电路接220V交流电，该电路上依次连接有降压器、整流器、滤波器、限流器和发光器件(6)；固定在转子轴(3)上，并且在转子的每两个绕组之间串接有能接收光信号控制线路通断的双向电子开关(2)。
2.如权利要求1所述的电动机，其特征在于分别串接在转子绕组(1)的线圈(L1)、(L2)、(L3)之间的双向电子开关(2)为光控双向电子开关。
3.如权利要求1所述的电动机，其特征在于分别串接在转子绕组(1)的线圈(L1)、(L2)、(L3)之间的有受光器件，与其并联的有对其输出脉冲电信号放大的三极管，经整流器，送至双向电子开关(2)的门极。
4.如权利要求1或2或3所述的电动机，其特征在于在双向电子开关(2)的受光器件与发光器件(6)之间，有可改变双向电子开关(2)导通区域内的导通位置的挡光片(5)。
5.如权利要求1、2或3所述的电动机，其特征在于发光器件(6)安装在对向双向电子开关(2)的受光器件、并且可改变双向电子开关(2)导通区域的活动座(7)上。
6.如权利要求4所述的电动机，其特征在于发光器件(6)安装在对向双向电子开关(2)的受光器件、并且可改变双向电子开关(2)导通区域的活动座(7)上。
专利摘要本实用新型公开了一种单相交流电动机,是在定子磁极旁安装有发光器件,其光信号的发射电路接220V交流电路,该电路上依次连接有降压器、整流器、滤波器、限流器和发光器件;固定在转子轴上并在其每两个绕组之间串接有能接收光信号控制线路通断的双向电子开关,使转子绕组通电运转,代替了故障率高、易打火和输出功率小的电刷换向器,结构简单。若改变双向电子开关导通位置和导通区域还可实现无级调速和正反转。
文档编号H02K11/00GK2391375SQ9924656
公开日2000年8月9日 申请日期1999年9月27日 优先权日1999年9月27日
发明者韩孝国, 韩孝民, 韩典劬, 何振明, 王秀云, 王绪苓, 韩惠梅, 李成全, 王正茂, 战桂荣, 王兴银 申请人:韩典劬, 韩孝国, 韩孝民