[发明专利]一种用于无级变速的交流电动机

说明书

本发明是实现无级变速的交流电动机。

为达到电机调速的目的，目前采用的有直流电动机，它不仅需要相应功率的可调直流电源，而且换向器结构容易发生故障。

交流换向器变速电机除结构复杂外，也有这种缺点。

交流转差调速电机、电磁调速电机，它们低速时效率非常低，而且调整、释放转差产生的多余能量，也存在很多困难。根据“电气传动”85.1介绍，当前国内大力推广将这部分能量利用电子器件整流、逆变、反馈电网的方法。这种方法可靠性差，成本高。

采用上述各种方案变速时，由于换向器运行时产生的火花，大功率电子器件的制造等多种原因，在大功率应用方面都受到限制。

此外，交流调压调速电机输出力矩与输入电压平方成正比，转速降低，力矩明显下降。这是一个很大的缺点。

交流串级调速电机存在直流电机的一切弊病，而且调速范围小，低速性能差。

在交流无级调速方面，世界上也出现一些新技术，如“科学画报”80年第9期刊登的“交流无级变速电机”;“中小型电机”84年第4期介绍的“新型变速交流电动机”-4227136美国专利。

本发明电动机实质是多台异步电机的组合，是将转差电机感应出的交流电流所产生的旋转磁场的频率与电机机械转动的旋转频率叠加，感应出具有附合要求的频率的交流电压加以利用，用以驱动辅助电机的称为本发明Ⅰ型电机，用以反馈电网的称为本发明Ⅱ型电机。

本发明的主要目的是产生出新型无换向器，调速范围宽、低速性能好的交流无级调速电机。本发明的另一个目的是提高电机效率。

本发明Ⅰ型电动机结构简单，坚固;能作反转、停转等动作;该电机调速范围宽，从零起调，调速平稳;该电机无起动过电流，适于频繁起动;该电机无电刷;无换向器结构，运行时无火花，可靠性好，维修、保养方便。该电机具有恒功率特性，低速时输出力矩大，低速性能好。

本发明Ⅰ型电机可用于电力拖动、升降设备、矿山、冶金等各方面。也可用于防爆等特殊场合下的无级调速。在大功率时，本发明Ⅰ型电机优点尤为突出。

图1是Ⅰ型电机的一种结构示意图。图2是Ⅰ型电机的另一种结构示意图

图3是Ⅱ型电机的示意图。

本发明Ⅰ型电机结构如图1所示。

由铁芯和绕组构成的定子1、定子5与电机外壳14相固定，并安装在底座13上。由铁芯和绕组构成的转子2，内转子4固定在轴8上。由铁芯和绕组构成的外转子3通过外转子支架15与轴12刚性联接，并通过轴承9、轴承10与轴8联接，然后通过轴承7和轴承11与电机外壳14联接。由铁芯和绕组构成的转子6固定在轴12上。因此轴8与轴12可以以不同的转速独立旋转。定子1、转子2、轴8构成转差电机;外转子3、内转子4、轴8构成变频电机;定子5转子6、轴12构成辅助电机。

将交流电源接转差电机定子1的绕组，转差电机转子2的绕组沿轴8穿过轴承9接变频电机内转子4的绕组，转差电机转子2在定子1的绕组的旋转磁场的作用下，带动变频电机内转子4转动，同时转差电机转子2的绕组将感应交流电流送给变频电机内转子4的绕组，适当接线，可使变频电机内转子4的绕组的电流产生的旋转磁场方向与轴8机械转动的方向相反。变频电机外转子3的绕组接辅助电机转子6的绕组。变频电机外转子3在内转子4的绕组的旋转磁场的作用下，带动轴12转动，同时变频电机外转子3的绕组又是辅助电机转子6的绕组的变频电源。适当接线，使辅助电机转子6的绕组的电流产生的旋转磁场方向与轴12机械转动的方向相反。辅助电机定子5可以是鼠笼结构或绕线的。辅助电机本身可产生与轴12机械转动方向相同的电磁转矩。

根据需要，可以将变频电机外转子3通过外转子支架15与转差电机轴8联接，内转子4与辅助电机轴12联接，并将转子2的绕组与外转子3的绕组联接内转子4的绕组与辅助电机转子6的绕组联接。其结构如图2所示。这时外转子3、内转子4、轴12构成变频电机。

辅助电机轴12作为本发明Ⅰ型电机的负载轴时，其输出转矩为变频电机电磁转矩与辅助电机电磁转矩之和。在低速时，由辅助电机将转差电机产生的多余能量转化为机械能，因此具有恒功率特性。低速时，由于辅助电机在转矩输出中起主要作用，大大增加了低速时的力矩输出，低速性能好。