[发明专利]三相感应电动机

说明书

本发明涉及一种三相感应电动机，更明确的说，是涉及一种具有比较低功率（例如1kw以下的功率输出）的三相感应电动机，这种电动机可以有很平稳的转矩，而被用作一种伺服电动机。

感应电动机结构简单，价格低廉、耐久性好，因而在许多工业领域被广泛地用作一种近乎恒速的原动机。可是近年来，当它和一种高速微处理机或一种高速半导体开关元件一起使用时，利用一种新的控制技术，例如“矢量控制感应电动机拖动”，一般作为大范围变速电动机，例如伺服电动机的强大潜势已经显现。

在三相感应电动机中，产生于一定子（原绕组）铁心和一转子（副绕组）铁心之间气隙的磁通（下文称为“气隙磁通”）包含各种谐分量（例如5次、7次、11次、13次、17次……谐分量），因而产生磁通变化。由于，谐分量（尤其是5次和7次谐波分量）起着不利影响以致产生一种转矩波动（一种转矩忽大忽小的现象）。为了消除转矩波动，通常将转子铁心的导体槽制成斜槽。

基于偏斜能调匀气隙磁通的原理，按照常规如图1中所示，偏斜是产生在定子的一个槽距之间的。图1中参考数字1表示一定子铁心;2表示定子槽;3表示一转子铁心;4表示斜导体槽;以及5表示嵌入导体槽4内的转子条（副电路）。图1是一个展开的视图，图中已将圆形定子和转子展开。

用这种布置，槽2和导体槽4彼此互不完全相对，而且定子和转子之间总是形成一磁通通道。因此，气隙内的磁通变化变小，定子槽引起的转矩波动也随之减小。

另一方面，为了减少气隙磁通本身的变化，增加配置在定子上的槽数，或使槽口缩小。

如上所述，已经采取了各种防范措施来防止转矩波动。可是，由于防范措施都没有直接对引起转矩波动的谐分量起作用，就不能彻底地消除转矩波动。

例如，当转子的导体槽按常规地倾斜，可以消除比较高次（例如，11次以上）谐分量。可是，例如起着主要不良影响的5次和7次谐波却不能被消除而常常产生转矩波动。

此外，一种增加定子槽数来平稳转矩的方法对于一大尺寸的电动机是可行而有效的。可是，就小尺寸电动机来说，由于制造条件限制，槽数不可能大量地增加。

而且，一种缩小槽口的方法会引导制造工序复杂，因此只能被一有限的领域的电动机所采用。

因此，本发明的一个目的是提供一种三相感应电动机，这种电动机利用很简单的制造工序就能制造，产生的转矩波动比较小以及具有一伺服电动机的特征。

根据本发明的三相感应电动机，为了消除包含在气隙磁通中并引起转矩波动的，起着主要有害作用的n次（例如7次）谐分量，转子铁心的导体槽倾斜一个2π/n电角度（式中n是要被消除的谐波分量的次数）。

当采用本发明的一种方法时，包含在气隙磁通中的，起着主要有害作用的那些次数的谐分量就被消去了。也就是，如果把转子铁心的导体槽倾斜2π/n电角度，即磁极之间极距的2/n，由n次谐分量感应在一个转子条（副电路）中的电压向量具有相反的方向而彼此抵消，以致不能再提供一n次谐波分量电流。

利用上述转子导体槽的倾斜，转矩波动大为减小，但是，尚未消除的那种次数的谐波分量（例如5次谐波分量）引起的转矩波动不时地继续出现而提出了一个问题，对于这个问题可借助选择定子铁心槽数的方法采取防范措施。

图1是一个表示具有普通感应电动机斜槽的转子和定子之间关系的示意图;

图2是一个根据本发明的一实施例的示意图;以及

图3（a）至3（c）是表示可以连同本发明使用的消除谐分量转矩的一种方法的示意图。

参照附图，现在就详细地描述本发明的一个实施例。

图2是一个示意图，用来说明本发明的一个实施例以及表示转子导体槽的倾斜和气隙磁通波形之间的关系。图2表示消除包含在气隙磁通中的7次谐波分量干扰的情况，并且参考一个2极电动机来作描述。

图2中，参考数字6表示一气隙磁通的基波波形;而数字7表示其7次谐波分量波形。参考符号L表示一磁极极距;以及W表示一转子铁心宽度。磁极极距L是基波波形6的周期宽度一半，对于一个2极电动机来说，由于电角度等于机械角度，磁极极距L为π。如图2中所示，假定谐分量的次数是n（由于在这个实施例中，正在讨论的是7次谐波，既然这样n＝7），转子铁心3的导体槽4倾斜一个谐分量周期，即2π/n电角度。