[发明专利]笼型感应转子铁心换位调速法

说明书

技术领域

本发明涉及一种交流调速传动技术，尤其是能通过调控信号使转子铁心换位，实现对交流电动机的笼型感应转子直接转矩控制的无级调速方法。

技术背景

直流电动机的电路结构特点是：定子绕组是直流供电的集中式直流励磁线圈，转子绕组是由换向器供电的换向频率正比于转子转速的交流转矩线圈结构，因此能用直流电动机外部的直流调压设备对定子的励磁电流或转子的转矩电流直接进行单独调控，容易实现高性能的无级调节转速运行。交流电动机的电路结构特点是：励磁电流和转矩电流共用一个三相交流定子绕组，三相交流正弦电流流过三相对称的绕组时形成定子的旋转磁势和在定、转子气隙中产生旋转磁通，转子的转矩电流是在转子有转差率的情况下感应出来的。公知的交流异步电动机电路特点是一个多变量、非线性、强耦合的被控对象，难以像直流电动机那样直接对转子的转矩电流进行有效控制，很难实现高性能的无级调节转速运行。

直流电气传动和交流电气传动在19世纪先后诞生。由于直流电动机具有优良的调速性能，高性能的调速传动都采用直流电动机，但是直流电动机要比交流电动机多耗40％的电能和系统造价成倍上升，电源的整流设备产生严重污染交流电网的高次谐波给电网造成公害，因此约占电气传动总量80％的不调速传动都采用交流电动机。

直流电动机的运转是通过换向器实现的，由于换向器的存在，使直流电动机的单机容量、最高转速、电压等级以及使用环境都受到限制，由于直流电动机的换向器故障率高、维护工作量大，很难适应现代化生产的需要。20世纪70年代以来，石油危机、能源短缺、环境污染、能源费用高涨席卷整个世界。多年来人们就致力于高效节能的交流无级调速技术的研究和开发，工业发达的国家都投入了大量的物力、财力，然而进展缓慢，致使我国现有运行的四千多万台大功率风机、水泵的交流电机系统长期以来一直未能寻找到适合风机、水泵节能改造的技术，还都存在着浪费电能的“大马拉小车”问题和在系统中用消耗电能的阻流方式调节工况和流量，造成我国仅大功率风机、水泵的年消耗电量就占全国工业用电总量的60％。

发明内容

为了克服现有的笼型感应转子难以直接对其转矩电流进行调控，使笼型感应电动机自身不能拖动负载无级调速运行的缺点，本发明提供一种笼型感应转子铁心换位调速的方法，该方法能简捷的实现对笼型感应转子的直接转矩控制，能使笼型感应电动机自身具有高力能指标的无级调速功能，为量大面广的风机、水泵节能改造提供适用的节能技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

笼型感应转子由转子冲片、转子轴、转子导条、导条短路端环和铁心换位的轴向传动机构组成，其特征在于：转子冲片每极有3至4个大鸟形闭口转子槽、转子冲片内磁轭的下部有多个与转子冲片轴向连接件固定配合的孔(3)、转子冲片内孔有与转子轴中段表面多条轴向导轨槽轴向滑动配合的凸缘(4)，转子铁心由大鸟形转子槽冲片鸟头(1)正方向叠压固定在轴向连接件上叠片长度接近定子铁心长度的能使转子导条感生正方向电势的长叠片和冲片的鸟头(1)反方向叠压固定在轴向连接件上能使转子导条感生出反方向电势的短叠片构成比定子铁心长15％至50％的整体转子铁心，在转子铁心的一端装有与轴向传动机构轴向传动连接的深沟球轴承，转子绕组由穿嵌在鸟头(1)正方向叠压和鸟头(1)反方向叠压的大鸟形转子槽叠片有绝缘层的鸟身(2)部分槽中的铝制或铜制转子导条和焊接在转子导条两端的短路端环构成。转子铁心的大鸟形转子槽长叠片一头的转子外圆上的齿或槽处于定子N极磁通时、其短叠片一头的转子外圆上的齿或槽是处于定子S极磁通，穿嵌在笼型感应转子铁心鸟身(2)部分槽中的转子导条在长叠片一头感生正方向电势，在短叠片一头转子导条感生反方向电势。整体转子铁心内孔是直接轴向滑动支撑在转子轴中段多条浅圆弧形轴向导轨槽上面的，整体转子铁心通过装配在整体转子铁心一端的深沟球轴承与轴向伺服传动机构轴向传动连接，当需要调节笼型感应转子的转速时，指令伺服电机旋转，通过深沟球轴承轴向拖动高速旋转的整体转子铁心沿着转子轴线使转子铁心两头的正向和反向叠片在定子铁心内侧换位，通过这种换位方法调整每根转子导条两头叠片链绕定子N极的每极磁通∮m和链绕定子S极的每极磁通∮m所感生的两个相反方向电势的高低，使笼型感应转子的转矩电流幅值和输出转矩大小得到有效控制，从而实现对交流感应电动机的直接转矩控制，使交流电动机自身达到高性能的无级调节转速运行的目的。

其从属特征在于：

1、弧形导轨槽表面有耐磨硬铬层。

本发明的有益效果是：