[发明专利]笼型自身恒转矩无级调速电动机

说明书

本发明属于电机及电力拖动，尤其是一种笼型自身恒转矩无级调速电动机。

现有技术中，传统的笼型电动机自身不可调速，只有靠外加调速装置才能实现调速。这些调速装置有：变频调速、定子调压调速、电磁离合器调速、液力耦合器调速等。这些技术从传统的电机、电力拖动方面的文献中可以找到，例如：电机学（清华大学）、近代交流调速（东北工学院）、交流调速系统（B、K、BOSE、IEEE论文集）等。调速分为有级调速和无级调速、负载分为恒功率、恒转矩和变功率、变转矩负载。除变频调速外，其它三种调速方式，由于它们的机械特性较软，只能在构成闭环自动控制系统的情况下才能实现恒转矩无级调速，即使变频调速也大多工作在闭环条件下。这些电机的外部调速装置存在成本高、技术复杂、可靠性差等缺点。定子调压调速和变频调速还产生着对电源的非正弦干扰。电磁离合器调速和液力耦合器调速是一种两次能量传递的调速方式，效率较低。因此，人们总是在努力寻求一种更理想的调速方法。

在现有技术中还公开了一种专利号为89212940.9的笼型无级调速异步电动机。它虽然革除了外加调速装置，但它只是一种变转矩无级调速，而不能实现自身恒转矩无级调速。

本发明的目的是提供一种无需任何外加调速装置，靠其自身结构，开环运行，就能方便地实现恒转矩无级调速的笼型自身恒转矩无级调速异步电动机。

本发明的技术方案是这样解决的：它由一个定子1和一个复合转子2、3构成。复合转子2、3装在同一轴上，其转子2为低转差转子，转子3为超高转差转子。超高转差转子3的导条是采用超高电阻率的导体制成。超高转差转子3又可分为两部分，一部分转子4的导条用超高电阻率导体制成，另一部分转子5由无导条的硅钢片铁芯叠压而成。定子1可采用多速定子或双定子结构，复合转子可以是双鼠笼或实芯转子。两个转子相接的端环上不设风扇叶片而紧紧靠在一起，但又互相绝缘。通过各种形式的机械传动装置控制转子或定子作轴向相对移动，改变定、转子之间的磁耦合，使其机械特性发生变化，从而实现恒转矩无级调速。

本发明的优点是：

（1）本发明不需任何外加设备，在开环状态下运行（亦可简单闭环，调速性能更好），就可以实现恒转矩无级调速。其结构简单、成本低廉、可靠性高、性能价格比优于目前的传统交流调速方式，特别适合于我国国情。

（2）从原理上看，本发明与绕线转子串电阻调速相似，开辟了鼠笼转子也能类似绕线转子串电阻调速的新途径，它除了兼备绕线转子串电阻调速的优点外，调速方法比它简单、可靠、平滑。

（3）本电机中各电磁量均为正弦波，对电源不产生任何非正弦干扰。

（4）调速过程为一次性能量传递过程，传递效率比电磁离合器调速和液力耦合器调速高。

（5）本调速电机工作四个象限均无级调速，又可采用多速定子或双定子与变极调速结合起来，使转差损耗减少或平滑地实现变极调速。

下面结合附图对本发明加以详述。

图1为本发明的定、转子结构原理示意图;

图2为本发明的调速原理图;

图3为本发明的部分无导条超高阻转子结构图示意图;

图4为本发明的一种结构示意图。

根据图1所示，其工作原理是：由机械传动装置控制转子与定子作轴向相对运动。当转子2与定子1对齐时（如图1a示）就构成一台普通的笼型电动机，其机械特性如图2中的曲线A所示;当转子3与定子1对齐时（如图1b所示），则构成一台超高转差率的笼型电动机，其机械特性如图2中的曲线B所示;当转子2、3相邻部分同时处于定子1的磁场内（如图1c示），则电机的机械特性介于上述两种情况之间，如图2中的曲线C所示。转子2愈进入（同时转子3退出）定子1磁场范围，则曲线C就愈向曲线A靠近，从图2可见。当电机带上不变的转矩M_fz1（即为恒转矩）时，调节定、转子之间的相对位置，就可以使电机的转速从n_1～0之间平滑变化，从而实现了恒转矩无级调速。

当转子3已经确定，电机的调速范围就在机械特性曲线A（调速上限）和曲线B（调速下限）之间变化。所以负载恒转M_fz2所对应的调速范围为n₂～n₃之间，负载恒转矩M_fz3（设为反抗性负载）所对应的调速范围为n₄～0之间（注意：起动前，如果转子3全部处于定子1磁场内，则电机不能起动），如果负载M_fz3为位能性负载，则电机将反转处于倒拉反接制动状态，电机转速为n₅（负值）。