[发明专利]增加非同步短路电机运转效率的方法及其非同步短路电机

说明书

技术领域

本发明系属于发电领域，并可用于机电能转换系统，尤指非同步短路电机。

背景技术

德国专利揭露一非同步引擎(51083，C1.H02K17/16，1889)，该非同步引擎包括一定子与一转子。该转子具有一鼠笼式线圈组，而该线圈组则具有复数导体棒。各导体棒是对称地安装在转子表面四周的槽孔内，且导体棒的端部以端环而形成短路。该非同步引擎的运转原理是依据定子的主要旋转电磁场与在转子内产生的次要感应电磁场间的相互磁性耦合。

该电机设计的不足之处为低工程特性、低电力产生能力、低运转与技术-经济效能，例如次最适化的效率因数与功率因数、大起动电流、大无效电流、小起动转矩、弱转矩-速率特性以及大额定转差率。造成所有前述不足之处，其原因为该电机所产生的磁场的快速变化以及较少定子与转子电磁场向量乘积的模组。这二个原因是来自于转子电枢的纵向元件反应的强烈影响以及在该电机中产生的低效能磁场。该磁场是由鼠笼式线圈组的导体棒产生，而因为最大电动势会限制小电动势，故各导体棒的电动势会暂时小于位在定子磁场的磁轴上的导体棒的电动势。

美国专利「制造具有多笼式电路转子的高效率感应马达的方法」包括一定子与一转子(4,095,332，C1.H02K17/12，1978)。该定子具有复数导体棒，而各导体棒是对称地安装在转子表面四周的槽孔内，并有与槽孔不等数目的端环连结上述的各导体棒。该感应马达的运转原理与前述的先前技术相同，而此技术方法是用以减少线路电压的较高阶谐波的作用；该作用是提供给定子以做为该电机的电磁制动。不过，该电机不足之处为小起动电流，故其应用仅局限于具有小起动负载转矩的所谓的「风扇式」电机装置。

与本发明的技术内容最接近的先前技术为法国专利「感应式非同步马达」(2208892，C1.H02K17/16，2003)。该感应式非同步马达包括一定子与一转子。该定子具有复数导体棒，而各导体棒是对称地安装在转子表面四周的槽孔内，且与马达的旋转轴平行。各导体棒在转子端面的一端且与所有在转子周围相对于此导体棒位移一极距角的导体棒的端部相连。在此技术方法中，n个定子与转子的磁场向量产生电磁转矩。

此方法不足之处在于：只在转子相对于定子的某些位置上，转矩才会增加，这会造成转矩对转子旋转的变化，而无法适度地增加起动转矩。因此之故，其应用被局限于具有小起动负载转矩的所谓的「风扇式」电机装置，在这些风扇式电机装置中，起动负载转矩是随着加速度的二次方而增加。此转矩的不均匀在该电机运转时会造成爆震、噪音与震动，因而此技术仅局限于飞轮式电机装置并会造成过多的磨损。

发明内容

依据本发明所揭露的方法，在延伸至邻近定子的极距极限区域的转子线圈组的短路线圈上的定子旋转电磁场的作用是由在延伸至邻近定子半极距极限区域的转子线圈组的短路线圈上的定子旋转电磁场的额外作用来补强。

由上述的方法及依据此方法的电机，所得的技术结果为相较于先前技术所揭露的电机，本发明的电机可藉由消除制动效应产生的损耗来降低起动电流比，使得在不降低负载的条件下得以增加马达的起动频率，并可在传动轴负载增加的情形下，在最严峻的运转条件中使用该电机。在一个相位不连续的情况下，该电机仍可维持旋转场效应及完全运转，并在相位不连续的线圈组中以小于1％的非线性失真因数产生属于该失去的相位的高品质谐波。

达成本发明实施例所述的技术结果的原因为提供给定子的交流电会在该定子中产生主要旋转磁场，而因与转子磁性耦合，故该主要旋转磁场会在其短路线圈中产生感应电流。该短路线圈是由多组短路导体棒所组成，该导体棒在转子周围的分布方式使电流从位在产生最大电流区域内的导体棒流出，因而提供定子的最小磁场强度以及与转子之间的最小机电作用。该电流被导入对应于定子的最大磁场的导体棒，因而以第一、第二或甚至更高阶的谐波在侧向与纵向上产生以转子的次要磁场补强定子的主要磁场的条件。该第一、第二或甚至更高阶的谐波可强化转子与定子间机电作用的效率，以增加传递给传动轴的机械功率，并可在发生定子线路电压相位不连续时，维持该电机的可运转能力。

附图说明

图1为本发明的电机的第一实施例的端面图

图2为本发明的电机的第二实施例的端面图

图3为本发明的电机的第一实施例(b)与第二实施例(c)与雏形(a)的速率/转矩特性曲线比较图

图4为本发明的电机的输出(e)及所消耗功率(e’)与雏形(d)、(d’)的比较图

具体实施方式