一种集中式自动调磁调速电机定子结构

摘要

本发明公开了一种集中式自动调磁调速电机定子结构，包括定子和绕组，定子背部沿圆周开设有定子背部凹槽，定子背部凹槽底部设有圆形轨道，圆形轨道处设有与其滑动配合的滑环；定子背部凹槽内嵌放三个带接触指针的滑动装置，三个带接触指针的滑动装置位置分别对应A、B、C三相的绕组；带接触指针的滑动装置包括带有球型接触结构的指针、弹簧、感应铜片和固定挡板。在电机运行时，定子凹槽中会产生漏磁通，感应铜片在漏磁通作用下产生电磁力，当电磁力大于弹簧产生的弹力时，推动滑动装置正向旋转，在电磁力小于弹簧弹力时推动滑动装置反向旋转，可以根据磁通的变化，实现自动改变定子绕组有效匝数，从而调节磁通大小。

权利要求

1.一种集中式自动调磁调速电机定子结构，包括定子和绕组，绕组采用背绕式结构，其特征在于：定子背部沿圆周开设有定子背部凹槽，定子背部凹槽底部设有圆形轨道，圆形轨道处设有与其滑动配合的滑环；

定子背部凹槽内嵌放三个带接触指针的滑动装置，三个带接触指针的滑动装置位置分别对应A、B、C三相的绕组；

带接触指针的滑动装置包括带有球型接触结构的指针、弹簧、感应铜片和固定挡板，其中：指针的根部分别与滑环连接，指针顶部为球形接触结构，并沿径向指向绕组与绕组相接触；三个指针沿圆周互差120°电角度，感应铜片固定在其中任意一个或多个指针上；固定挡板固定置于每相绕组边缘；弹簧的一端连接在感应铜片或指针上，另一端连接在固定挡板上；

在电机运行时，定子背部凹槽中会产生漏磁通，感应铜片在漏磁通作用下产生电磁力，当电磁力大于弹簧产生的弹力时，推动滑动装置正向旋转，在电磁力小于弹簧弹力时推动滑动装置反向旋转，可以根据磁通的变化，实现自动改变定子绕组有效匝数，从而调节磁通大小。

2.根据权利要求1所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：每相绕组沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针的球型接触结构与绕组接触。

3.根据权利要求1所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：指针对应的初始位置均为每相绕组的第一根导线上。

4.根据权利要求1‑3任一项所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：每相绕组中导线与导线之间使用绝缘介质隔离。

5.根据权利要求1‑3任一项所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：滑环与圆形轨道间嵌放滚珠，实现滑环与圆形轨道的滑动配合。

6.根据权利要求1‑3任一项所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：固定挡板焊接在对应滑动装置旁侧的定子背部凹槽处。

7.根据权利要求6所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：固定挡板焊接在垂直于定子背部凹槽的硅钢片上。

8.根据权利要求1‑3任一项所述的集中式自动调磁调速电机定子结构，其特征在于：从指针上引出有引出线，定子上与引出线对应处设有引出线开槽。

说明书

一种集中式自动调磁调速电机定子结构

技术领域

[0001] 本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种集中式自动调磁调速电机定子结构。

背景技术

[0002] 电机的调速一直以来都是电机的关键技术，在众多的调速方法中采用变频调速的居多。对于异步电机来说大部分都采用变频调速。在恒功率调速下，电机速度升高会使电机
气隙磁场下降，使电机输出转矩减小过载能力降低，使电机不能在较高的速度持续运行。

[0003] 公告号CN104979991B的发明公开了一种扭矩自适应连续变速永磁内转子无刷电机，包括电机轴，转子，定子，机壳，端盖等。其特征在于转子内部设置一个自动适应转矩变
化调节磁通量大小的机构，它主要由弹簧测控系统和一个螺旋传动副组成，可以将定子电
流在转子磁场中产生的扭矩按比例转换成轴向分力使定子在电机轴上做螺进运动，从而使
定子对转子的轴向位置发生变化，把气隙磁通量由原来的常量变成为扭矩的函数，使转速
随扭矩反比变化，而输出功率始终不变，使无刷电机具有数倍变速比的自适应等功率无极
变速特性。本发明用简单可靠的方法实现了直接转矩控制效果。

[0004] 公开号CN105914979A的发明公开了一种少稀土类组合励磁型定转子双分区可调磁通永磁电机，该电机径向从外至内，包括分区设置的外区定子、外区转子、中区定子、内区
转子以及内区定子；双凸极中区定子由定子轭、定子槽和径向双边突起的定子齿以及容错
齿组成，其中，定子齿上绕有集中分布式三相电枢绕组；内区定子中，切向充磁的稀土钕铁
硼永磁体沿圆周方向均匀嵌入；外区定子中，沿圆周方向均匀表贴安装径向充磁的铝镍钴
永磁体，相邻铝镍钴永磁体之间留槽，用于放置脉冲磁化绕组；内区转子和外区转子均呈现
凸极结构，凸极之间的空隙填充为非导磁材料。本发明通过采用定转子双分区的结构，实现
了提升转矩密度、扩宽调速范围以及进一步降低稀土永磁材料的用量的目的。

[0005] 公告号CN105553128B的发明公开一种混合励磁磁通切换电机，包括外定子、转子和内定子，内定子外同轴套有转子，转子外同轴套有外定子，外定子由外定子铁心、永磁体
和三相电枢绕组组成，三相交流励磁绕组套在内定子铁心凸极齿上，内定子铁心凸极齿的
数量与所述永磁体的数量相等，内定子铁心凸极齿的径向中心轴线与所述永磁体的径向中
心轴线重合；可以有效解决现有技术中需通过减小永磁体体积或减小电枢绕组匝数来安放
励磁绕组的问题，增加了电机的电磁负荷，内定子励磁绕组中通入的幅值可调的对称三相
交流电流，产生幅值和极性可调的旋转磁场，并与永磁磁场中的有效气隙磁场进行叠加，进
而增强或减弱永磁磁场中有效的谐波分量，实现调磁运行的目的。

[0006] 上述技术方案公开了一些调磁调速方案，但均不能达到“调节范围连续且调速平滑、调解时间短”的效果。

发明内容

[0007] 本发明的目的在于提供一种集中式自动调磁调速电机定子结构。

[0008] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0009] 一种集中式自动调磁调速电机定子结构，包括定子和绕组，绕组采用背绕式结构，定子背部沿圆周开设有定子背部凹槽，定子背部凹槽底部设有圆形轨道，圆形轨道处设有
与其滑动配合的滑环；

[0010] 定子背部凹槽内嵌放三个带接触指针的滑动装置，三个带接触指针的滑动装置位置分别对应A、B、C三相的绕组；

[0011] 带接触指针的滑动装置包括带有球型接触结构的指针、弹簧、感应铜片和固定挡板，其中：指针的根部分别与滑环连接，指针顶部为球形接触结构，并沿径向指向绕组与绕
组相接触；三个指针沿圆周互差120°电角度，感应铜片固定在其中任意一个或多个指针上；
固定挡板固定置于每相绕组边缘；弹簧的一端连接在感应铜片或指针上，另一端连接在固
定挡板上；

[0012] 在电机运行时，定子背部凹槽中会产生漏磁通，感应铜片在漏磁通作用下产生电磁力，当电磁力大于弹簧产生的弹力时，推动滑动装置正向旋转，在电磁力小于弹簧弹力时
推动滑动装置反向旋转，可以根据磁通的变化，实现自动改变定子绕组有效匝数，从而调节
磁通大小。

[0013] 每相绕组沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针的球型接触结构与绕组接触。

[0014] 指针对应的初始位置均为每相绕组的第一根导线上。

[0015] 每相绕组中导线与导线之间使用绝缘介质隔离。

[0016] 滑环与圆形轨道间嵌放滚珠，实现滑环与圆形轨道的滑动配合。

[0017] 固定挡板焊接在对应滑动装置旁侧的定子背部凹槽处。

[0018] 固定挡板焊接在垂直于定子背部凹槽的硅钢片上。

[0019] 从指针上引出有引出线，定子上与引出线对应处设有引出线开槽。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 本发明提出了一种集中式自动调磁调速的结构，同时调节绕组匝数，优势在于在气隙磁场变化的同时，感应铜片感生磁通变化而产生的电磁力，在与弹簧形变产生的弹力
共同作用下，来推动滑动装置旋转，实现自动调节绕组匝数，调节气隙磁场，提高电机在高
速状态下的过载能力。使电机具有较宽的调速范围、调速平滑且调解时间短。

[0022] 本发明中滑动装置在电磁力和弹力的相互作用下，通过磁场的变化实现装置自动来回转动，调节绕组匝数。

[0023] 本发明通过接触指针接触，改变绕组的匝数，调节磁场大小，可以使电机在高速下能够有较大的输出转矩，提高电机在高速运行状态下的过载能力。

[0024] 本发明中由于三个指针固定在同一个滑环上且分别对应每相绕组，故可以同时调节每相的绕组匝数，相比与通过抽头，改变电机绕组匝数的形式，该新型结构采用引线形
式，减少的电机绕线的复杂程度；同时还具有调节范围连续且调速平滑、时间短等优点。

附图说明

[0025] 图1为本发明的主视结构示意图；

[0026] 图2为本发明中带接触指针的滑动装置的结构示意图；

[0027] 图3为本发明的工作原理示意图。

具体实施方式

[0028] 以下结合附图本实施例的具体实施方式作详细说明。

[0029] 如图1至图3所示，本实施例公开了一种集中式自动调磁调速电机定子结构，包括定子1和绕组5，绕组5采用背绕式结构。

[0030] 定子背部沿圆周开设有定子背部凹槽，定子背部凹槽的设置要保证在调节范围内的每相绕组上均对应有定子背部凹槽，用于滑动装置的指针与绕组相连接。

[0031] 定子背部凹槽底部设有圆形轨道，圆形轨道处设有与其滑动配合的滑环2。

[0032] 定子背部凹槽内嵌放三个带接触指针的滑动装置，三个带接触指针的滑动装置位置分别对应A、B、C三相的绕组。

[0033] 带接触指针的滑动装置包括带有球型接触结构的指针7、弹簧4、感应铜片6和固定挡板3，其中：指针7的根部分别与滑环2连接，指针7顶部为球形接触结构，沿径向指向绕组5
并与绕组5相接触；感应铜片6为扁平状，固定在其中一个或多个指针7上；固定挡板3固定置
于每相绕组边缘；弹簧4的一端连接在感应铜片6或指针8上（指针上设感应铜片时，弹簧连
接在感应铜片上；指针上不设感应铜片时，弹簧连接在指针上），另一端连接在固定挡板3
上。

[0034] 在电机运行时，定子背部凹槽中会产生漏磁通，感应铜片在漏磁通作用下产生电磁力，当电磁力大于弹簧产生的弹力时，推动滑动装置正向旋转，在电磁力小于弹簧弹力时
推动滑动装置反向旋转。

[0035] 本实施例中，每相绕组的导线与导线之间使用绝缘介质隔离，且导线上沿着指针转动范围开设有均匀的圆形凹槽，便于指针的球型接触结构与绕组接触。通过球型接触结
构的指针与开槽绕线接触，实现改变电机有效匝数的目的，进而改变电机磁通的大小。

[0036] 本实施例中，滑环2与圆形轨道间嵌放滚珠，实现滑环与圆形轨道的滑动配合。

[0037] 本实施例中，固定挡板3固定在对应滑动装置旁侧的定子背部凹槽处，具体的，固定挡板3焊接在垂直于定子背部凹槽的硅钢片上。

[0038] 本实施例中，从指针7上引出有引出线，引出线连接在电机端盖的接线盒上，定子上与引出线对应处设有引出线开槽。

[0039] 本实施例中，指针7对应的初始位置均为每相绕组的第一根导线上。

[0040] 本发明的工作原理如下：在电机运行时，定子铁心中会有主磁通经过，定子背部凹槽中会产生漏磁通，定子铁心中的主磁通越大，定子背部凹槽中漏磁通也会相应的增多，当
定子铁心主磁通减小时，定子背部凹槽中漏磁通也会相应的减少。感应铜片利用定子背部
凹槽中漏磁通变化产生电磁力，当电磁力大于弹簧的弹力时，推动滑动装置整体正向旋转；
当电磁力小于弹簧的弹力时，弹簧的弹力推动滑动装置整体反向旋转。本发明可以根据磁
通的变化，在电磁力和弹力的共同作用下，实现自动改变定子绕组有效匝数，从而调节磁通
大小。

[0041] 本发明中滑动装置在电磁力和弹力的相互作用下，通过磁场的变化实现装置自动来回转动，调节绕组匝数。

[0042] 本发明通过接触指针接触，改变绕组的匝数，调节磁场大小，可以使电机在高速下能够有较大的输出转矩，提高电机在高速运行状态下的过载能力。

[0043] 本发明提出了一种集中式自动调磁调速的结构，同时调节绕组匝数，优势在于在气隙磁场变化的同时，感应铜片感生磁通变化而产生的电磁力，在与弹簧形变产生的弹力
共同作用下，来推动滑动装置旋转，实现自动调节绕组匝数，调节气隙磁场，提高电机在高
速状态下的过载能力。使电机具有较宽的调速范围、调速平滑且调解时间短。

[0044] 本发明中由于三个指针固定在同一个滑环上且分别对应每相绕组，故可以同时调节每相的绕组匝数，相比与通过抽头，改变电机绕组匝数的形式，该新型结构采用引线形
式，减少的电机绕线的复杂程度；同时还具有调节范围连续且调速平滑、时间短等优点。

[0045] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等
同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权
利要求范围当中。

[0046] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语 “上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描
述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，
因而不能理解为对本发明保护内容的限制。