專利名稱：雙磁場電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙磁場電機(jī)。
現(xiàn)有的異步電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生巨大的浪涌電流而影響周圍電氣設(shè)備正常工作，而且其只能以異步轉(zhuǎn)速運(yùn)行而影響設(shè)備的調(diào)速精度?，F(xiàn)有的同步電動(dòng)機(jī)由于啟動(dòng)因難且結(jié)構(gòu)復(fù)雜而不能廣泛應(yīng)用。現(xiàn)有的同步發(fā)電機(jī)在發(fā)生突然短路時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致重大事故?，F(xiàn)有的異步發(fā)電機(jī)需從電網(wǎng)吸收大量的勵(lì)磁電流或需并聯(lián)電力電容器才能發(fā)電，等等，目前被廣泛應(yīng)用的現(xiàn)有的異步電機(jī)和同步電機(jī)所固有的上述缺點(diǎn)給用戶造成許多麻煩。
本發(fā)明的目的就是提供一種新的電機(jī)原理。按照這種新原理可以設(shè)計(jì)制造各種用途的雙磁場電機(jī)，這種雙磁場電機(jī)完全克服了上述現(xiàn)有電機(jī)的缺點(diǎn)，其綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯高于現(xiàn)有的異步電機(jī)和同步電機(jī)。
雙磁場電機(jī)具有兩個(gè)主磁場靜止磁場和旋轉(zhuǎn)磁場。

圖1是雙磁場電機(jī)原理圖，其中1、異步定子，2、異步轉(zhuǎn)子，3、異步氣隙，4、同步氣隙，5、周步轉(zhuǎn)子，6、同步定子，7、勵(lì)磁系統(tǒng)(①電流互感器，②和③整流模塊，④續(xù)流二極管)，P-異步極數(shù)，P′-同步極數(shù)，n1-氣隙旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，n2-轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，n2′-轉(zhuǎn)子5的旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，n-轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)速，f1-定子1的頻率，f2-轉(zhuǎn)子2的頻率。f2-轉(zhuǎn)子5的頻率。從圖1可見，雙磁場電機(jī)是由兩部分構(gòu)成第一部分類似普通繞線式異步電機(jī)，稱異步部分；第二部分類似普通轉(zhuǎn)樞式同步電機(jī)，稱同步部分。異步部分的主磁場是旋轉(zhuǎn)磁場；同步部分是靜止磁場。兩個(gè)主磁場相互獨(dú)立，兩部分的轉(zhuǎn)子繞組直接反相序連接。象著通電機(jī)一樣，雙磁場電機(jī)也遵循電機(jī)可逆原理，具有發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)兩種運(yùn)行狀態(tài)，兩種狀態(tài)可互相轉(zhuǎn)換。根據(jù)運(yùn)行狀態(tài)，區(qū)分為“雙磁發(fā)電機(jī)”和“雙磁場電動(dòng)機(jī)”。當(dāng)雙磁場電機(jī)由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)即成為發(fā)電機(jī)；當(dāng)由電網(wǎng)供電時(shí)即成為電動(dòng)機(jī)。
雙磁場發(fā)電機(jī)的作用原理描述如下首先使發(fā)電機(jī)有剩磁(可在勵(lì)磁繞組兩端接外面的直流電源獲得)，在剩磁作用下，旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子5即建立電勢，兩轉(zhuǎn)子繞組即產(chǎn)生電流，該電流在轉(zhuǎn)子2形成旋轉(zhuǎn)磁場切割定子1的繞組而建立輸出電勢，該電勢經(jīng)勵(lì)磁系統(tǒng)7作用于定子6的勵(lì)磁繞組而產(chǎn)生勵(lì)磁電流使剩磁加強(qiáng)。如此循環(huán)作用后促使定子1的輸出電勢不斷上升直至設(shè)定的穩(wěn)定值。當(dāng)發(fā)電機(jī)接通負(fù)載時(shí)。負(fù)載電流產(chǎn)生電樞反應(yīng)的去磁作用由電流互感器①的附邊電流給予補(bǔ)償，以保持輸出電壓的恒定。
雙磁場電動(dòng)機(jī)的作用原理描述如下當(dāng)定子1接通電網(wǎng)后即在氣隙3形成旋轉(zhuǎn)磁場而帶動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，同時(shí)電網(wǎng)電源經(jīng)勵(lì)磁系統(tǒng)7使定子6獲得勵(lì)磁而建立靜止磁場。轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子5分別在這兩個(gè)主磁場作用下分別在各自繞組建立電勢，這兩個(gè)轉(zhuǎn)子電勢相互作用，直至兩者的頻率相等時(shí)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速才穩(wěn)定下來，這個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速即為雙磁場電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速。故雙磁場電動(dòng)機(jī)是同步電動(dòng)機(jī)。
根據(jù)圖1和電機(jī)學(xué)理論，可推導(dǎo)出雙磁場發(fā)電機(jī)一個(gè)重要公式f1=(P+P′)n60(Hz)---------(1)]]>式(1)說明，雙磁場發(fā)電機(jī)的極數(shù)等于其兩個(gè)部分的極數(shù)之和。從式(1)和圖(1)可見，雙磁場發(fā)電機(jī)實(shí)際上是由兩級電源組成第一級電源是一臺(tái)同步發(fā)電機(jī)；第二級電源是一臺(tái)旋轉(zhuǎn)變壓器。這種組成方式相當(dāng)于用變壓器把負(fù)載和發(fā)電機(jī)隔離開來，這樣負(fù)載電流就不能直接對發(fā)電機(jī)磁場產(chǎn)生電樞反應(yīng)，在這種情況下，無論負(fù)載如何激烈變動(dòng)，甚至輸出端短路，發(fā)電機(jī)都不會(huì)受直接影響而仍能正常運(yùn)行，這就是雙磁場發(fā)電機(jī)一個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)。
同理也可以推導(dǎo)出雙磁場電動(dòng)機(jī)一個(gè)重要的公式n=60f1P+P′(r/min)-------(2)]]>式(2)說明，雙磁場電動(dòng)機(jī)的極數(shù)也是兩個(gè)部分的極數(shù)之和。從式(2)和圖(1)可見，雙磁場電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是兩臺(tái)共軸的電動(dòng)機(jī)組成一臺(tái)是同步電動(dòng)機(jī)，另一臺(tái)是異步電動(dòng)機(jī)。由異步電動(dòng)機(jī)承擔(dān)啟動(dòng)任傷，并向同步電動(dòng)機(jī)傳輸電網(wǎng)的電能。在啟動(dòng)過程，同步轉(zhuǎn)子的反電勢始終抑制著啟動(dòng)電流的急劇增長，從而消除了啟動(dòng)過程產(chǎn)生浪涌電流的現(xiàn)象，這樣便可以安全可靠地實(shí)現(xiàn)頻繁啟動(dòng)和制動(dòng)。當(dāng)啟動(dòng)完畢達(dá)到同步轉(zhuǎn)速后電動(dòng)機(jī)即進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行。如運(yùn)行中切斷勵(lì)磁電源，電動(dòng)機(jī)即由同步轉(zhuǎn)速上升到異步轉(zhuǎn)速，故雙磁場電動(dòng)機(jī)實(shí)際上是雙速電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)如圖(2)所示。電機(jī)為臥式結(jié)構(gòu)(也可設(shè)計(jì)成立式)，在轉(zhuǎn)軸1上安裝異步轉(zhuǎn)子5和同步轉(zhuǎn)子10以及風(fēng)扇7，異步定子4安裝在機(jī)座3內(nèi)，同步定子9安裝在機(jī)座8內(nèi)，勵(lì)磁系統(tǒng)6安裝在機(jī)座3的上方，其里面還安裝電機(jī)的接線端子，端蓋2和11把機(jī)座、定子、轉(zhuǎn)子一起組裝成整體。
從圖2可見，雙磁場電機(jī)沒有普通電機(jī)所必需的碳刷、滑環(huán)或換向器等帶電的滑動(dòng)接觸，也沒有旋轉(zhuǎn)整流器、浪涌抑制器等容易損壞的電子元件。無需裝設(shè)阻尼繞組。冷卻風(fēng)扇置于電機(jī)中間可以改善電機(jī)冷卻條件。勵(lì)磁系統(tǒng)的元件很少，減少了電機(jī)故障的機(jī)率和制造成本。
權(quán)利要求
1.一種雙磁場電機(jī)具有兩個(gè)主磁場靜止磁場和旋轉(zhuǎn)磁場；具有兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子以及一套簡易的勵(lì)磁系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙磁場電機(jī)，其特征在于兩個(gè)相互獨(dú)立的主磁場，兩套對稱的三相轉(zhuǎn)子繞組直接反相序連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙磁場電機(jī)，其特征在于一套簡易的勵(lì)磁系統(tǒng)，采集負(fù)載電壓和負(fù)載電流作為雙磁場電機(jī)的自動(dòng)勵(lì)磁電源。
全文摘要
一種雙磁場電機(jī),具有兩個(gè)相互獨(dú)立的主磁場,分別位于氣隙3和氣隙4。定子1和定子6分別安工作繞組和勵(lì)磁繞組。轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子5各有一套三相對稱繞組,相互反相序直接連接。電機(jī)頂部的勵(lì)磁系統(tǒng)7為本電機(jī)提供自動(dòng)勵(lì)磁電源。按雙磁場電機(jī)原理可設(shè)計(jì)成發(fā)電機(jī),也可設(shè)計(jì)成電動(dòng)機(jī)。雙磁場發(fā)電機(jī)在負(fù)載激烈變動(dòng)甚至輸出端短路的情況下仍能正常運(yùn)行。雙磁場電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程不會(huì)產(chǎn)生浪涌電流,可用作同步電動(dòng)機(jī),也可用作雙速電動(dòng)機(jī)。雙磁場電機(jī)徹底消除了現(xiàn)有異步電機(jī)和同步電機(jī)固有的缺點(diǎn)。
文檔編號H02K16/00GK1365177SQ0110143
公開日2002年8月21日 申請日期2001年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月9日
發(fā)明者吳積善 申請人:吳積善