CN109245473A

CN109245473A - 一种三相电机

Info

Publication number: CN109245473A
Application number: CN201811221064.9A
Authority: CN
Inventors: 柴民
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2018-10-12
Filing date: 2018-10-12
Publication date: 2019-01-18

Abstract

一种三相电机，包括定子和转子，其定子主要由机壳和三相绕组组成，三相绕组的线圈匝数相同，三相绕组相互交叉、径向设置在转子的周围，形成圆柱形的空腔，每相绕组的轴线与电机的轴线相交并垂直，三相绕组的正向轴线在空间互成120°角，三相绕组与转子有缝隙。转子主要由圆柱形永久磁铁和转动轴组成，永久磁铁径向充磁。该三相电机既是三相交流发电机，也是三相交流电动机。该三相电机，当输入动力时，电机的三相绕组总是阻碍转子磁场的变化，产生感生电流；当通入三相交流电时，电机的三相绕组的圆柱形空腔内就产生一个旋转的电磁场的内磁场，直接与永久磁铁作用产生吸引力，推动转子旋转。

Description

一种三相电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及三相交流发电机、三相交流电动机、直流发电机和直流电动机技术领域。

背景技术

在现有技术中，三相交流电动机从基本结构上可分为两类：第一类是鼠笼式三相异步电动机，它的定子主要由圆筒形的铁芯以及其中的三相定子绕组组成，转子是圆柱形的铁芯以及其中的转子绕组组成，转子绕组是用铜或铝铸成；第二类是绕线式三相电动机，它的定子结构也是由圆筒形的铁芯以及其中的三相定子绕组组成，转子是由圆柱形的铁芯以及其中的三相转子绕组组成，三相转子绕组星形联接，每相绕组的始端分别连接在三个铜制的滑环上，滑环固定在轴上与轴绝缘，压在铜环上的碳刷与三相电源连接。

上述两类三相电机的定子都是由圆筒形的铁芯以及其中的三相定子绕组组成，转子是圆柱形的铁芯以及其中的转子绕组组成，磁回路较长，磁回路上有气缝，磁阻大，结构复杂，体积大，效率低。

为克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种结构简单、体积小、功率大、效率高的三相交流发电机、三相交流电动机、直流发电机和直流电动机。

发明内容

本发明提供一种三相电机，包括定子和转子，其定子主要由机壳和三相绕组组成，三相绕组的线圈匝数相同，三相绕组相互交叉、径向设置在转子的周围，形成圆柱形的空腔，每相绕组的轴线与电机的轴线相交并垂直，三相绕组的正向轴线在空间互成120°角，三相绕组与转子有缝隙。

转子主要由圆柱形永久磁铁和转动轴组成，永久磁铁径向充磁。

该三相电机既是三相交流发电机，也是三相交流电动机。

所述三相绕组采用单层或多层结构，每相绕组每一层是由两组空心线圈从转子的两侧径向对扣在一起，串联或并联而成，每相绕组有两个直线边和两个曲线边，两个直线边与电机的轴线平行，两个曲线边扣在转动轴的两侧。

所述空心线圈是用漆包线和树脂胶在线模上绕线、粘结、烘干、定型而成的硬线圈。

所述圆柱形永久磁铁是由一块或两块永久磁铁构成。

所述永久磁铁是由烧结钕铁硼制成。

本发明还提供了一种直流发电机，在本发明的三相电机的每相绕组上增加一个桥式整流装置，三相绕组的每相绕组经桥式整流、滤波后串联，向外输出直流电，该三相电机是直流发电机。

本发明还提供了一种直流电动机，在本发明的三相电机上增加一个换向器，换向器主要由一个滑环、2只电源碳刷和6只绕组碳刷组成，2只电源碳刷分别与直流电源的正极和负极连接，6只绕组碳刷分别与三相绕组的始端和末端连接，滑环固定在转动轴上，滑环与转动轴绝缘，滑环上有铜制滑环，2只电源碳刷分别对应两个铜制滑环的圆环部分，6只绕组碳刷对应两个铜制滑环的两个弧形部分，碳刷固定在机壳上，碳刷与机壳绝缘，该三相电机是直流电动机。

附图说明

图1是本发明的实施例的一种三相电机的剖面图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是图1的B-B剖面图。

图4是本发明的实施例的一种直流发电机的电路图。

图5是本发明的实施例的一种直流电动机的剖面图。

图6是图5的C-C剖面图。

图7是图5的D-D剖面图。

图8是图5的E-E剖面图。

图9是图5的F-F剖面图。

图10是图5的G-G剖面图。

图中：

1、41是机壳；

2、42是左端盖，3、43是右端盖；

4、5、44、45是滚珠轴承；

6、46是转动轴；

7、47、48是永久磁铁；

49是换向器滑轮；

50、51是换向器滑轮上的铜制滑环；

52、53、54、55、56、57是绕组碳刷，58、59是电源碳刷；

1u、1u’、1v、1v’、1w、1w’、u1、u1’、u2、u2’、v1、v1’、v2、v2’、w1、w1’、w2、w2’是空心线圈。

下面结合附图及具体的实施方式来进一步说明本发明。

实施方式

附图1是本发明的实施例的一种三相电机的剖面图。

该三相电机的定子由机壳1和三相绕组组成，三相绕组固定在机壳1上，三相绕组采用单层结构，三相绕组中的U相绕组是由两组空心线圈u和u’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成；三相绕组中的V相绕组是由两组空心线圈v和v’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成；三相绕组中的W相绕组是由两组空心线圈w和w’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成。

转子是由一块永久磁铁7和转动轴6组成，永久磁铁7固定在转动轴6上，转动轴6由轴承4和轴承5支承，轴承4和轴承5分别安装在左端盖2和右端盖3上，左右两个端盖安装在机壳1上。

图2是图1的A-A剖面图。

三相绕组均匀地分布在转子的周围。

图3是图1的B-B剖面图。

U相绕组的两个曲线边是安装在转子的两个端面之外，两组空心线圈u和u’从转子的两侧扣在转动轴6上。

从结构上与现有技术相比，如三相交流异步电动机和三相交流同步电动机，它们的定子和动子都是由铁芯和三相绕组组成，绕组线圈是安装在定子和动子上的冲孔中，结构复杂。

本发明的三相电机的定子上没有铁芯，绕组线圈是直接安装在转子上，结构简单。

从工作原理上与现有技术相比，三相交流同步电动机开机后，定子和转子绕组上通入交流电产生电磁场，电磁场与铁芯发生磁感应，铁芯内产生磁场，磁力线从铁芯上的磁极与对方磁极相互作用再次磁感应产生吸引力来推动转子旋转；三相交流异步电动机开机后，定子绕组上通入交流电产生电磁场，电磁场与铁芯发生磁感应，铁芯内产生磁场，磁力线从铁芯上的磁极流出，穿过转子铁芯使转子绕组产生感应电流，感生电流的磁场再感应铁芯产生磁场，定子和转子两个磁场相互作用产生吸引力来推动转子旋转。

本发明的三相电机的三相绕组可直接阻碍转子磁场的变化，产生感生电流；三相绕组通入三相交流电时，三相绕组的圆柱形空腔内就产生一个旋转的电磁场的内磁场，直接与永久磁铁作用产生吸引力，推动转子旋转。

图4是本发明的直流发电机的电路图。

如图所示，三相绕组的U相绕组、V相绕组、W相绕组分别经过桥式整流、滤波后串联，串联后输出的直流电电压平稳。设三相交流发电机输出的峰值电压为Ei伏特，设直流电机的输出电压为E伏特，如果不考虑整流二极管和滤波电容的影响，直流电压E的计算公式为：

E＝Ei×[|sinα|+|sin(120+α)|+|sin(240+α)|]

α为相位角。

E的最大值为：E＝2×Ei，E的最小值为：

该直流发电机的输出电压在末经滤波时电压波动小于13.4％，滤波后输出电压更加平稳。

图5是本发明的直流电动机。

该三相电机的定子由机壳1和三相绕组组成，三相绕组安装在机壳1上，三相绕组采用两层结构，如图6所示，三相绕组中的U相绕组的第一层是由两组空心线圈u1和u1’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成，第二层是由两组空心线圈u2和u2’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成；三相绕组中的V相绕组的第一层是由两组空心线圈v1和v1’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成，第二层是由两组空心线圈v2和v2’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成；三相绕组中的W相绕组的第一层是由两组空心线圈w1和w1’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成，第二层是由两组空心线圈w2和w2’从转子的两侧对扣在一起串联或并联而成。安装顺序，如图7、图8所示，从第一层的线圈u1、u1’开始，依次为线圈v1和v1’、线圈w1和w1’、第二层的线圈u2、u2’、线圈v2和v2’、线圈w2和w2’线圈安装结束。

如图6所示，转子由两块永久磁铁47、48和转动轴46组成，永久磁铁47和永久磁铁48顺向叠加扣在转动轴上由树脂胶粘接在一起，转动轴由轴承44、45支承，轴承44、45分别安装在左端盖42、和右端盖43上，左右两端盖安装在机壳41上。

如图9、图10所示，换向器由滑轮49、两个铜制滑环50、51和2只电源碳刷58、59、6只绕组碳刷52、53、54、55、56、57组成，滑轮49固定在转动轴46上，并与转动轴绝缘，两个铜制滑环一个安装在滑轮的左端，另一个安装在滑轮的右端，与2只电源碳刷对应部分是一个完整的铜环，与6只绕组碳刷对应部分是对称的两个弧形的铜片，两个弧形铜片分别和两个铜环成一体，6只绕组碳刷分别与三相绕组的两端连接，2只电源碳刷通过开关分别与直流电源的正极和负极连接。

换向装置还可采用磁敏式、磁感式、光电式开关器件来实现换向。

Claims

1.一种三相电机，包括定子和动子，其特性是：定子主要由机壳和三相绕组组成，三相绕组的线圈匝数相同，三相绕组相互交叉、径向设置在转子的周围，形成圆柱形的空腔，每相绕组的轴线与电机的轴线相交并垂直，三相绕组的正向轴线在空间互成120°角，三相绕组与转子有缝隙；

转子主要由圆柱形永久磁铁和转动轴组成，永久磁铁径向充磁；

该三相电机既是三相交流发电机，也是三相交流电动机。

2.根据权利要求1提供的三相电机，其特性是：所述三相绕组采用单层或多层结构，每相绕组每一层是由两组空心线圈从转子的两侧径向对扣在一起，串联或并联而成，每相绕组有两个直线边和两个曲线边，两个直线边与电机的轴线平行，两个曲线边扣在转动轴的两侧。

3.根据权利要求1和权利要求2提供的三相电机，其特性是：所述空心线圈是用漆包线和树脂胶在线模上绕线、粘结、烘干、定型而成的硬线圈。

4.根据权利要求1～3提供的三相电机，其特性是：所述圆柱形永久磁铁是由一块或两块永久磁铁构成。

5.根据权利要求1～4提供的三相电机，其特性是：所述永久磁铁是由烧结钕铁硼制成。

6.根据权利要求1～5提供的三相电机，其特性是：在三相电机的每相绕组上增加一个桥式整流装置，三相绕组的每相绕组经桥式整流、滤波后串联，向外输出直流电，该三相电机是直流发电机。

7.根据权利要求1～5提供的三相电机，其特性是：在三相电机上增加一个换向器，换向器主要由一个滑环、2只电源碳刷和6只绕组碳刷组成，2只电源碳刷分别与直流电源的正极和负极连接，6只绕组碳刷分别与三相绕组的始端和末端连接，滑环固定在转动轴上，滑环与转动轴绝缘，滑环有铜制滑环，2只电源碳刷分别对应两个铜制滑环的圆环部分，6只绕组碳刷对应两个铜制滑环的两个弧形部分，碳刷固定在机壳上，碳刷与机壳绝缘，该三相电机是直流电动机。