[发明专利]交流无级变速电动机

说明书

本发明属于异步电动机领域，特别是涉及一种没有电刷、滑环永久磁铁，转子上也没有线圈或导体的交流无级变速电动机。

现有的交流电动机结构较复杂，通常是改变绕组调速，对于无整流子调速，变频调速和串级调速需采用不同类型的可控硅、大功率晶体管等和送变器供电装置来实现，也就是增加不同附加装置完成调速。电工文摘1959.2一篇横向感应磁场电动机，也未涉及其电机结构及分析方法。

本发明的目的是针对上述问题，提出一种交流无级变速电动机，结构简单，通过微法级可调(变)电容C实现输出功率、转速、功率因素可调，易启动，制动时不发生过流现象，正反向旋转不需改变接线方式。

本发明的电动机没有电刷、滑环、永久磁铁，转子上也没有线圈或导体，其结构如图1所示，包括定子系统和转子系统，在沿压装好的定子内圆周上装有4个间隔距离均匀布置的磁极(S)、(N)、(S₁)、(N₁)，组成两组磁极极性互相交替的磁极对(SN)和(S₁N₁)，每组磁极对互为异极性分布在同一轴线上，每一磁极上分圈绕制有线圈可串联或并联连接，磁极对之间也可串联或并联连接见图2、3、4，经连接后一组磁极对接在交流电源上，成为变参数阻抗电路，另一组接微法级可调(变)电容器C构成一闭环，成为变参数諧振电路，这两组互相垂直磁极绕组在电气上不发生联系。压装的扇形转子磁路由非磁性材料使间隔分开该电机具有不均匀气隙。由上述结构决定的定子两相互垂直的两磁极线圈之间，存在着互感耦合，并与两倍转子的旋转角变化的正弦分量成正比，同轴的磁极对(SN)或(S₁N₁)之间也存在互感耦合，并且此互感磁通和被其交链的磁极线圈所产生的磁通方向一致，有使被交链线圈自感增加的特点。转子磁路的间隔大小，依相邻磁板之间的距离K_t(1-α)τ来选择。式中，K_t是系数≥1，α是极弧系数，τ是极距。在一周的旋转过程中，转子每一片扇形磁路将有4次以最小的磁阻联系纵、横轴磁极，使横轴磁极获得纵轴磁能，或者将横轴感应传输到纵轴磁极。对于任意一异轴磁极对则在一周的旋转过程中，只有一次变压器式的耦合/一片扇形磁路，而对任一横轴极、纵轴极的两个磁板将交替地半波整流似地通过转子的两个扇形磁路，传递磁能。当纵轴磁极极性不变时，横轴磁极极性将改变两次，或者转子旋转一周，极性交化两个周期。此情况，同样适于横轴两个磁极对纵轴一个磁极进行变压器式耦合的时候。这就相当于转子成硬性机械连接的两座异步电动机的串级变压器式耦合，或者相当予两相4极电机的共轴。意味着转子的角速比供电电流的角速低(二极电机)，或者比同一极数(二极)的异步电机的同步速度低在50Hz的电源系统。电机的同步转速为760转/分。电机的横轴磁极，借助于转子扇形磁路构成的变压器式耦合，从纵轴磁极的励磁获得磁能，表明该电机具有横轴串数的特点，提供横向磁场，有利于调速。另外，通过可调(变)电容C的改变，改变了电路的諧振频率及构成频率因素的转差率S。这种电机由于转速n_σ服从于n_σ＝750(1-S)转/分50赫场合，所以转差率的改变，改变丁转速。当电容C可变时，可以获得平滑调速。理论上，50赫系统电机转速的变化范围为0～1500转/分。在一定的接线方武。一定电感参数的前提下，电容的需要量是与諧摄频率的平方成反比的。即使在最优的条件下。需要的电容量与成比例，显然，在高速运行范围是不经济的，特别是接近于通常异步电机(4级)运行速度。这种电机在由静止位置启动后，按调定的电容C达到相应的稳定速度。启动过程一般历时2～3秒，由于本电机具有启动力，可以无需借助辅助启动设施。这就表明本电机宜在几十转至1300转/分左右任意速度使用。

这种电机期同步电机相似的性能，表现在1)V形电气参数变化曲线，2)諧振电容C一定时。输出功率增大，转速降低，调整电容量，可以调整输出功率或转速。3)功率因素可调(最高可达0.97)。4)变参数諧振电路可以发生有功或无功功率。导致输出伏安＞输入伏安，或者消耗有功或无功功率。5)利用电轴方式多合电机可进行同步运行，变频运行等遥控性能。但要获得良好的电机性能在于：

1.消除或最大限度地压制高次諧波电感分量。必须满足；

(a)R₀+R₉₀＝2R₄₅

R——磁阻

0、45、90——转于轴线与励磁轴间的夹角。