[实用新型]一种可控变工况无刷绕线电动机

说明书

一种可控变工况无刷绕线电动机，它适用于做各种需要调节工况的原动机，如起重机械、运输、无轨电车及各种风机和液泵的动力源。它属于电动机类。

现在已有的电动机，主要有感应电动机和励磁电动机两大类。感应电动机转子磁场的建立是通过定子磁场旋转感应的电流产生，而励磁电动机的转子磁场是通过外电流产生或使用永磁材料产生。感应电动机工作原理简单，制造方便，被广泛采用。但是，现在已有的感应电动机都是不可变工况的，而且它的设计工作点范围很窄，偏离这个范围时，电动机的工作效率大大降低，所以在工况变动较大的场合使用时，能量浪费较大。对主动工况调节也很困难。使用外电流励磁的电动机，可以通过调节外电流大小，主动调节电动机的工况，因此适应于变工况工作（很多直流电机就是这样工作的）。现在对外电流大小进行调节的方法是使用外电阻箱变阻（如无轨电车等）。由于电阻箱要消耗一定的能量，产生效率下降，而且还要解决外电阻箱的散热问题，外电阻箱的体积也很庞大。更重要的是，由于用外电流给转子供电时必须使用电刷（不管是环形电刷还是换向电刷），这样，一方面的问题是电刷的磨损需要经常维护和更换，且由于磨损产生的粉尘也对电机绝缘和其它设备有害；另一方面，电刷接触并不可靠，容易产生电火花等，这对在特殊条件下使用电机时的防爆是十分不利的。此外，电刷也是这类电机运行中容易出故障的地方。使用永磁材料做转子，对于一些小型电机容易实现，但对于大型电机，由于永磁材料成本很高，强度较低，且大型转子加工困难，因此难以在型电机上使用，而多作为控制电机或执行电机使用。

本实用新型的目的是发明一种无电刷绕线电动机，它是可控变工况的。结构原理简单，有较高的效率，而且无电刷，不会产生电火花等，适合于各种变工况场合使用。

本实用新型的结构如附图1所示，它有转子（1），定子（2），壳体（3），转子轴（4），转子线圈（5），定子线圈（6），其特征在于：在转子轴（4）上固接有电子开关器件（7）和光电接收器件（8），在壳体（3）上与转子轴（4）上的光电接收器件（8）对应处有发光器件（9）和对发光器件（9）进行控制的变脉宽电子开关（10），转子线圈（5）与电子开关器件（7）相连。

附图2所示为转子轴上固接光电接收器件处的剖视图。

本实用新型的电动机属于感应异步电动机，当电子开关器件（7）导通时，转子线圈（5）闭合，形成一个回路，定子线圈（6）中通过交流电流产生一个旋转磁场。当转子转速与旋转磁场有一个差值时，旋转磁场在转子线圈（5）中产生感生电流，感生电流在洛仑兹力的作用下输出扭矩。当转子线圈所接的电子开关器件（7）始终导通时，它与普通绕线异步电机一样。当电子开关器件（7）关断后，虽然转子线圈（5）与定子线圈（6）产生的旋转磁场之间有转速差，但它只能产生感生电动势，而形成不了电流，因此也没有洛仑兹力作用在转子（1）上，转子（1）也就不能输出扭矩。本实用新型中，电子开关器件（7）由光电接收器件（8）控制其导通与关断。当接收到发光器件（9）发出的控制光时，光电接收器件（8）产生输出，使得电子开关器件（7）导通。当光电接收器件（8）没有收到发光器件（9）发出的控制光时，不产生输出，使得电子开关器件（7）关断。通过变脉宽电子开关（10）的通断控制发生器件（9）的发光，从而达到控制转子线圈（5）中感生电流的有无。由于变脉宽电子开关（10）是可调控脉冲的宽度的，因此可以调控发光与不发光的时间比，从而调节电子开关器件（7）导通与关断的占空比，调节电动机转子（1）的出力与不出力的时间比。一般电动机转子（1）和其所带的机械都有较大的转动惯量，它对转子（1）的平均作用使得转子线圈（5）中间断性的电流作用力输出与平均电流的作用力输出一样，通过调节转子线圈（5）中的电流通断占空比，就等同于调节了它的平均电流大小，从而达到调节工况的目的。