[发明专利]变转子阻抗无级调速电动机

说明书

本发明涉及到无级调速电动机，特别是涉及到专利号为92205949.7的移动定子无级调速感应电动机。

上面所述的电动机，有一普通异步电机的定子和一在轴向不同位置同定子有不同磁耦合的转子，它通过机械的调速器使定子在机座内相对转子轴向移动，从而改变电磁力矩，实现无级调速。

该电机的缺点是在低速运转时力矩小，只能适用于水泵、风机类工作机械，对于恒转矩负载就不能适用。另外，同普通异步电机一样，低速运转时，电磁功率的大部分都通过转子导体发热而消耗掉。

本发明的目的是使电动机能够适应衡转矩负载的要求并且在低速运转时减小转子铜耗在电磁功率中所占比例，提高电动机效率。

这个目的是这样实现的，即改变普通异步电机转子导体的结构，使成为有极的感应转子，并且转子的极数等于定子的极数。转子异步转动时，其阻抗值会周期性地改变，也交替地出现正向和负向的电磁转矩。在转子产生正向转矩时设法减小其阻抗，增大转子电流，而在产生负向转矩时增大其阻抗，减小转子电流，使正向转矩大于负向转矩，其总的效果不能抵消，转子就可以输出转矩做功。为此，又设置了同主定子共一转子，也具有相同极数的副定子。副定子上有多相副绕组，各副绕组串联电子开关自成闭合回路。当各电子开关开断时，转子电流所励磁通经副定子

形成回路，其漏阻抗值便大。当某副绕组被电子开关短路时，该绕组同转子磁耦合，成为转子的次级短路负载，转子阻抗便小。若再选择恰当的副绕组短路，使副绕组电流产生的磁势在位置上领先于转子电流产生的磁势，就可以通过转子和副定子间的电磁作用获得附加的电磁力矩。

这样，当电机转速上升时，转子电流中无功分量减小，其电流所励磁通在副绕组中感应出的电流也减小，副定子作用减弱，电磁力矩下降，电机转速回落。当电机转速下降时，情况正好相反。这就能够自动地使衡转矩负载的工作机械稳定在一定的转速范围内。特别是转子有功电流中的某些部分不是转子电阻消耗电能的结果，而是转子和副定子间电磁力做功的结果，这就达到了节能的目的，并且转速越低，节能效果越明显。因此，电机在大转差率运行时，力矩大而电流小，能够代替各种牵引电机，力矩电机、滑差电机等等。

利用调速器改变副绕组电子开关导通的时间相位，就可以改变其电流的大小，从而改变电磁力矩，达到调速目的。

以下借助于附图对本发明加以说明。

变转子阻抗无级调速电动机如图1，包括主定子（1）、转子（2）、副定子（3）和调速器（4）。主定子（1）同普通异步电机相同，其上设有主绕组。转子（2）可与普通同步电机的隐极式转子相同，只是绕组不通电源而被短路联接。也可不用绕组而在槽中浇铸导条，两端用端环连接，形如被减少了导条数且导条非均匀布置的鼠笼转子。还可以将集中在一处的多根导条合并成一根导条。此时转子的极数与导条数相同如图2所示。

副定子（3）上有多相副绕组A-a、B-b、C-c、D-d。每相副绕组串联电子开关自成闭合回路如图3所示双向可控硅VSA、VSB、VSC、VSD，其中Ka、Kb、Kc、Kd是相应的控制端。电子开关也可以是单向可控硅加二极管整流桥，当电动机功率小时，也可是晶体管组件。

调速器是控制副绕组电子开关通断的电子装置。

图4是一种控制原理图。图中只给出了A相的电路详图。各相虚线框内的电路相同。虚线框外的电路是各相共用的。该种控制电路的电机只能在半同步速以下运转。当按图中标记接入图3中相应各点，电机的转向如图5所示，它是由某相副绕组触发逆运转方向与其相邻近的下一相副绕组的。触发与被触发绕组间位置电角度以30°～60°之间为宜，最好为45°左右。当绕组数过多，相邻两副绕组间位置电角度过小，宜隔相触发。

电动机反转，除改变主绕组通电相序外，还要用多点转换开关改变副绕组间的触发关系。

图4中，整流器及其输出端的分压电阻组成电压取样电路。V1、R1、C1组成自动基准电路，它使比较器N1的基准电压略小于各相取样电压中的最大值。这样只有感应电动势最大的副绕组才能使比较器N1翻转为低电平，然后N1又在取样电压回落时恢复高电平，发出触发信号推动其后的延时触发电路触发可控硅导通。