[其他]爪極直流電機

無效

• 申請號: 86101027
• 申請日: 1986-02-07
• 公開（公告）號: CN86101027B
• 公開（公告）日: 1988-10-26
• 發明（設計）人: 李心堯
• 申請（專利權）人: 國營虎溪電機廠
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K3/04
• 代理公司: 重慶市專利事務所
• 代理人: 胡正順

本發明屬直流電機設計類。它涉及直流電機爪極定子結構的設計，磁路的選擇。特別涉及到爪式主磁極、環形主極繞組、爪式換向極及其繞組的設計以及它們在機殼內部的布置。

US2465983用于動力電機的齒形磁極環（1949年3月29日被授予專利）所揭示的是一個主磁極具有爪式特點的爪極定子結構。它包括爪式（齒形）主磁極、環形主極繞組和機殼。其中極性相同的爪式磁極的根部，通過一磁極環連成一個整體后，再與機殼相連，另一端懸在空中，磁極覆蓋在電樞鐵芯表面的形狀為梯形，環形繞組僅有一個，它把所有爪式磁極包圍在中央。其優點是：采用環形主極繞組后，磁路呈并聯狀態，能減少電機總磁勢F_b，進而減少主極繞組用銅量。但因它的齒形覆蓋在電樞鐵芯表面的形狀為梯形，影響換向，故即使用在本來不需要換向極的小容量直流電機中，也很不理想，況且，它沒有換向極及其繞組，更不能用于容量較大的直流電機。目前，具有爪極轉子結構的交流電機，已廣泛使用，至今未見具有爪極定子結構的直流電機問世，其根本原因即在于此。

本發明的主要目的旨在突破現有直流電機的定子結構，設計出一種新穎的爪極式直流電機的爪極定子。在不降低電機原有的性能，不采用新材料，利用減少電機總磁勢F_b的辦法，來達到大幅度降低主極繞組用銅量和降低總重量的目的。

本發明的主要構成是：由勵磁定子、電樞、換向器、軸等構成的爪極直流電機，主磁極為爪式主磁極每個爪式主磁極的極芯偏離中部而移至一端，與機殼相連。另一端為極靴。極靴懸在空中，該懸空部分的縱截面，可以為矩形的、三角形的或梯形的，但最好是梯形的，其形狀象“爪”，故稱爪式主磁極;每對相鄰而極性相異的爪式主磁極的極芯均分別布置在環形主極繞組的兩側，彼此之間相距一個極距，磁極覆蓋在電樞鐵芯表面的形狀為矩形。

爪極直流電機的主極繞組，為僅有一個的環形主極繞組組成，它把所有懸在空中且相互交錯在一起的爪式磁極包圍在中央。其主磁路為并聯狀態的。

爪極直流電機的換向極磁路系統，不能設計成并聯狀態的。其原因之一是由于結構上的局限，很難允許兩個并聯狀態的磁路，同時布置在機殼內部;之二是計算表明;若采用并聯狀態磁路，換向極繞組用銅量，不但不能減少，反而會增加。故只能采用串聯狀態磁路，其原理雖同現有直流電機，但結構是獨特的。

爪極直流電機的換向極為爪式換向極，每個爪式換向極的極芯偏離中部而移至一端，與構殼相連。另一端為極靴，極靴懸在空中，該懸空部分的縱截面，可以為矩形，三角形的或梯形的，但最好是梯形的，其形狀象“爪”，故稱爪式換向極。每個爪式換向極的極芯外，都放置一個換向極繞組。所有爪式換向極的極芯及其換向極繞組，都必須集中在環形主極繞組的同一側。每個爪式換向極和與它相鄰的爪式主磁極之間相距二分之一個極距。

爪極直流電機的機殼和換向極繞組及換向器，電樞與現有直流電機相同。

由爪式主極磁，環形主極繞組，爪式換向極，換向極繞組和機殼共同組成的新型直流電機定子結構，稱為爪極定子結構。由它構成的直流電機，稱為爪極直流電機。

圖1為已研制出的一種4極爪極直流電機的從定子內圓看的展開圖，圖中：（2）為機殼，（3）為爪式主磁極，（5）為爪式換向極，（6）為換向極繞組。

圖2和圖3為電機主磁路磁通φ走向的示意圖，圖中：（1）為電樞，（3）為爪式主磁極，（4）為環形主極繞組，（5）為爪式換向極，（6）為換向極繞組。

圖4為爪式主磁極的正視圖。

圖5為爪式主磁極的側視圖。

圖6為爪式主磁極的俯視圖。

圖7為爪式換向極的正視圖。

圖8為爪式換向極的側視圖。

圖9為爪式換向極的俯視圖。

圖10為爪式直流電機的接線原理圖，圖中：（4）為環形主極繞組，（6）為換向極繞組，（7）為換向器。

由于我們設計出獨特的爪式主磁極（3），爪式換向極（5），并將它們連同各自的繞組，在機殼（2）內部作圖1的布置，其結果必然是：環形主極繞組（4）的磁勢F_b主要只在主磁路系統內起作用-產生主磁通φ，而不會在換向極磁路系統中起作用。換向極繞組磁勢F_d主要只在換向極磁路系統內起作用-產生換向磁通φ_d，而不會在主磁路系統中起作用。