[發明專利]直流單元式電動機

有效

• 申請號: 201110146742.1
• 申請日: 2011-06-01
• 公開（公告）號: CN102201722A
• 公開（公告）日: 2011-09-28
• 發明（設計）人: 咸凱民
• 申請（專利權）人: 咸凱民
• 主分類號: H02K16/00
• 分類號: H02K16/00;H02K1/22;H02K1/27;H02K1/06
• 代理公司: 杭州宇信知識產權代理事務所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術領域

本發明涉及一種電動機，特別是涉及一種直流單元式節能電動機。

背景技術

目前市面上廣泛運用的是交流異步電動機，該交流異步電動機雖然有優良的運行性能和經濟指標，但仍有一些不足之處：

1)小功率的交流異步電動機效率低下，家用的單向異步電動機，比如功率為560～1500瓦的空調壓縮機電動機的效率在60％～72％之間，90～250瓦的洗衣機電動機的效率為49％～59％，30～85瓦的電風扇電動機效率在22％～40％之間；

2)缺乏完善的調速方法，傳統的電動機調速方法不能獲得良好的調速性能，雖然變頻技術能很好地解決這一問題，但是由于變頻器價格昂貴，增加了設備成本，限制了應用；

3)起動電流大，交流異步電動機的起步電流一般都在其額定電流的4倍以上，有些小功率的單相異步電動機甚至達到了6～8倍，在交流異步電動機直接起動時，會給電網帶來沖擊。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種直流單元式電動機，該直流單元式電動機結構簡單，并具有良好的調速和起動性能，尤其在小功率的情況下，該直流單元式電動機與現有異步電動機相比，效率有較大幅度提高。

為了實現上述技術目的，本發明的直流單元式電動機包括定子、轉子、磁鐵、轉子位置傳感器和電子換向線路，所述定子包含若干定子單元，該定子單元包括兩個分別各自呈對稱設置的定子鐵芯、設置在每個定子鐵芯上的繞組和繞組間隙，所述繞組間隙的中心線與定子鐵芯的對稱線重合，所述相鄰定子單元之間設有單元間隙；所述轉子包括若干轉子鐵芯，所述轉子鐵芯之間設有空隙，在軸向視圖上，所述轉子鐵芯與空隙所占的機械角度之和與定子單元所占的機械角度相等，且轉子鐵芯所占的機械角度小于等于定子單元所占的機械角度的一半，或轉子鐵芯與空隙的長度之和等于定子單元的長度，且轉子鐵芯的長度小于等于定子單元長度的一半。

采用本結構的直流單元式電動機，當轉子的運動范圍在單元內時，即轉子的前沿從繞組間隙中心線運動至單元間隙中心線的過程中，在繞組中通以合適方向的電流，使得處于定子單元對稱軸一側的磁極的磁通與繞組的磁通相互疊加，另一側的磁極磁通與繞組磁通相互削弱。由于定子單元對稱軸兩側的磁通密度分布不均，一側磁通密度大于另一側的磁通密度，使得氣隙中的磁力線產生偏轉并被拉長，這些被偏轉而拉長的磁力線收縮時，帶動了轉子運動。

當轉子在兩定子單元之間運動時，即轉子的前沿從單元間隙的中心線運動到繞組間隙中心線的過程，繞組中的電流換相，使得定子單元之間的間隙中心線一側的磁極磁通與繞組磁通相互疊加，另一側的磁極磁通與繞組磁通相互削弱。由于定子單元之間的間隙中心向兩側的磁通密度分布不均，一側磁通密度大于另一側的磁通密度，使得氣隙中的磁力線產生偏轉并被拉長，這些被偏轉而拉長的磁力線收縮時，帶動了轉子運動。

如此循環，可在轉子上輸出持續穩定的力矩，從而完成了把電能轉換成機械能的目的。改變繞組內電流的大小，可使由繞組產生的磁通密度增大或減小，當繞組電流變大時，繞組產生的磁通密度增大，磁力線偏轉程度更大，當磁力線收縮時，產生的拉力更大，帶動轉子向更高的轉速運動，即可實現加速；相應的，當繞組內通以較小的電流，由繞組產生的磁通密度變小，產生的磁力線偏轉變小，當偏轉的磁力線收縮時，產生的拉力變小，即可實現電動機減速的目的，克服了傳統交流異步電動機無法實現調速的缺點，且不用再外置變頻器，節省了成本。電動機起動時，在繞組中通以較小的電流即可實現磁力線的偏轉，當繞組中通以較小的電流時，足以產生足夠的磁力線偏轉進而帶動轉子起動，還可以利用現有調速裝置先降壓起動，把電流限制在允許的范圍內，然后再逐漸升壓，直至電機到達額定的轉速?？朔藗鹘y電動機起動電流大，對電網造成較大的沖擊的缺陷。

進一步的，所述繞組由集中繞制的線圈組成，該繞組線圈圍成的面積中僅含有定子鐵芯和繞組骨架，鐵芯中可通過接近飽和的磁通密度，繞組與所述電子換向線路相連。所述繞組設置在定子鐵芯的中央，且繞組的中心線與定子鐵芯的對稱軸重合。采用該結構的繞組，繞組線圈圍住的鐵芯中沒有任何空隙，可以在其中通過較大的磁通密度，甚至于是接近飽和的磁通密度。由于這個磁通密度遠遠大于傳統電機繞組通過的氣隙磁通密度，故繞組圍住的鐵芯截面積可以大大減小，使得繞組線圈的每匝長度減小，并減小繞組的電阻，減少電機的發熱量，提高電機的效率，減少制作電機的用銅量，節省成本。