[發明專利]直流旋轉磁場裝置、直流同步電機及直流異步電機

有效

• 申請號: 201110364122.5
• 申請日: 2011-11-16
• 公開（公告）號: CN102510200A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 王宗培;陳敏祥
• 申請（專利權）人: 珠海運控電機有限公司
• 主分類號: H02K29/00
• 分類號: H02K29/00
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 溫旭

技術領域

本發明涉及一種直流旋轉磁場裝置、直流同步電機及直流異步電機。

背景技術

電動機分為直流電動機和交流電動機二大類，或者說直流電動機、交流同步電動機和交流異步電動機三大類。直流電動機由于調速和轉矩控制方便，在很長一段時間內，一直在調速系統和運動控制應用場合占統治地位，到上世紀80年代以后，情況發生了變化，最主要的有二點：一是變頻技術的發展和變頻器的工業化生產，使得交流電機的調速不再困難，使得變頻調速的異步電動機很快發展成調速電動機系統的主流；二是按傳統電動機的實際結構將機械換向轉換成電子換向的技術過于復雜，直流電動機無刷化研究的最終產品實際上是方波驅動帶有自同步功能的三相永磁同步電動機，為了進一步適應運動控制系統的高要求又改為正弦波驅動，于是不折不扣地成了標準的交流永磁同步電動機，具有自同步功能和類似直流電動機的特性，這就是通常叫做交流伺服電動機系統的產品，成了近代運控電動機的主流。于是由于存在機械換向器中滑動電接觸的缺點，直流電動機逐步退出運控電機和調速電動機系統所占有的主流位置，讓位給交流同步電動機和交流異步電動機。然而與直流電動機比較起來，交流電動機存在一些固有的弱點，關鍵的為如下二點：一是電樞繞組電流的實時檢測和控制復雜化，也就是轉矩控制比直流電機復雜；二是繞組電感對功率和轉矩輸出限制的影響比直流電機明顯。所以在發展高性能運控電機需求的驅使下想到直流電動機的方向很自然，這就是本發明專利提出的技術背境。

發明內容

本發明要解決的技術問題是如何填補現有技術的上述空白，提供一種直流旋轉磁場裝置、直流同步電機及直流異步電機。

為解決上述技術問題，本發明直流旋轉磁場裝置，其特征在于：包括直流電樞繞組、電子換向器和換向程序控制器，在電樞表面依次排列的電樞繞組的每一個換向單元都有一個引出端，依次接到由二個功率開關管構成的半橋電路的中點，該半橋電路稱為電子換向器，所有電子換向器的輸入端和輸出端都分別并聯在一起并接到正負電源端構成電子換向器，所有電子換向器的功率開關管均分別通過控制信號線與換向程序控制器相連，換向程序控制器通過控制各個電子換向器中功率開關管的通電狀態，使電樞繞組沿電樞表面一個極距范圍內的電流都是同一方向，相鄰極距則為反方向，即電樞表面電流分布為以二個極距為空間周期的方波，則磁場分布也是以二個極距為空間周期的波形，零點與電流波過零點錯開90°電角度，磁勢波的幅值或軸線位于電流波的過零點，用換向控制器控制功率開關管導通狀態的變化，使電樞表面電流分布的波形不變，但沿電樞表面連續正轉或反轉，從而得到直流旋轉磁場。

本發明直流同步電機，其特征在于：包括轉子、定子和換向裝置，所述定子包括定子鐵心和直流電樞繞組，所述換向裝置包括電子換向器和換向程序控制器，所述轉子為直流勵磁或永磁體轉子，其中直流電樞繞組、電子換向器和換向程序控制器構成前述直流旋轉磁場裝置。

本發明直流異步電機，其特征在于：包括轉子、定子和換向裝置，所述定子包括定子鐵心和直流電樞繞組，所述換向裝置包括電子換向器和換向程序控制器，所述轉子為鼠籠型轉子或與直流電樞繞組同樣極對數的多相繞線型轉子，其中直流電樞繞組、電子換向器和換向程序控制器構成前述直流旋轉磁場裝置。

本發明直流旋轉磁場裝置可以利用直流電產生旋轉磁場，配上合適的轉子，即可構成直流同步電機或直流異步電機，廣泛適用需要使用電動機的場合。

附圖說明

下面結合附圖對本發明直流旋轉磁場裝置、直流同步電機及直流異步電機作進一步說明：

圖1有NS1為奇數個槽(或虛槽)的二極定子繞組示意圖；

圖2有NS1為奇數個槽的二極定子繞組內部及與電子換向器的連接；

圖3一對極距范圍內有NS1為偶數個槽(或虛槽)的電樞繞組示意圖；

圖4一對極距范圍內有NS1為偶數槽(或虛槽)的電樞繞組內部及與電子換向器的聯接；

圖5每對極距內NS1為偶數時減少換向單元的接線；

圖6形成直流旋轉磁場的核心部件示意圖；

圖7同步電動機電磁結構示意圖；

圖8直流同步電動機穩態運行模型；

圖9直流異步電動機電磁結構示意圖(小轉差情況)；

圖10直流異步電動機電磁結構示意圖(轉差率增大情況)。

具體實施方式