[发明专利]感应电动机

说明书

本发明涉及一种感应电动机，更明确地说，涉及一种运行在宽速度范围内的高精度变速伺服感应电动机。

传统的感应电动机已经用作低成本，近似恒速的原动机。随着由电子器件技术，软件技术支持的拖动技术的最新发展，感应电动机已经用作高精度变速伺服电动机。伺服电动机必须在包括零速的低速范围内平稳地运转。为此，必须产生理想的转矩。理想转矩产生的精确度是通过所产生的转矩TG基本上等于一固定不变（没有变化）的负载转矩TL这样一个事实来表示的，也就是说，当感应电动机运转以产生负载转矩TL时，对于TG＝TL+△T，转矩波动△T（即，谐波转矩）变成最小。

从要开发的一个目标的观点看，感应电动机的性能是由感应电动机本身和一对感应电动机提供电能的变频电源（下文称为激励器）所决定的。由于电能是加于感应电动机的原绕组的，变频电源的频率就叫做原频率。这个频率用f1表示。大多数传统的激励器发出简单的3相矩形波电压。根据空间和时间谐波分量引起的磁动势的影响，由于电压波形包括了是原频率f1的（6k±1）倍（k＝1，2，3……）的时间谐波分量，一转矩波动分量的频率为6kf1，它可看作和感应电动机的输出转矩连带成正比例。换句话说，这样一种转矩波动可认为是由激励器引起的。由于电子器件（例如大规模集成电路和受控电力半导体），电流，速度和位置检测器，以及为达到高精度高速度数据处理的软件技术的发展，最近的激励器已经作了改进。一种基本上为正弦波的电流可在宽变频范围内从激励器供给感应电动机。

可是，当感应电动机用作一伺服电动机以低于频率f1（若干赫芝以下）的很低速度运转时，具有6kf1谐波分量的转矩波动不是由激励器而是由感应电动机产生的。因此，消除感应应电动机本身产生的转矩波动是必不可少的。

本发明的一个目的是提供一种廉价、刚性的感应电动机，这种电动机能消除其中的转矩波动并且可以用作一种在宽变速范围内运转的高精度变速伺服电动机。

为了达到本发明的以上目的，所提供的一种电动机包括一个定子和一个转子，定子槽内用于安置一原绕组，原绕组加上电能时，定子适宜于产生一旋转磁通，转子或转动部件的槽用于安置一个由线圈或鼠笼电路形成的副绕组，当电能加到感应电动机，引起定子的电磁感应并且将副电流供给副绕组时，越过副绕组的磁通和副电流使感应电动机适宜于引起转子产生转矩或牵引力，电动机内定子槽相对于转子槽倾斜，倾斜量是一60°的定子电角度的一个整数倍，因而抵消了一种转矩波动，该转矩波动是六倍于电能原频率的一个整数倍。

图1A是一个说明感应电动机基本布置简略示图。

图1B是一个说明感应电动机的电流与磁通之间关系的简略示图;

图1C是一个表示电流向量之间关系的向量图;

图2和图3是说明本发明原理的示图。

图4A是一个表示根据本发明的一种感应电动机转矩频谱（torque    spectrum）的图。

图4B是一个表示对应于图4A所示的转矩频谱的本发明的一种作用的简图;

图5A是一个表示和本发明无关的一个感应电动机转矩频谱的图;

图5B是一个表示图5所示转矩频谱的感应电动机一个缺点的简图;

图6是一个表示根据本发明的一种感应电动机转矩频谱的曲线图;

图7是一个表示一种传统的感应电动机转矩频谱的曲线图;

图8是一个表示用于图6和图7所示的频谱测量的一种测量装置信号频谱的曲线图;

图9是一个说明传统的感应电动机的转子槽的倾斜量的展开图;以及

图10是一个说明根据本发明的感应电动机的转子槽的倾斜量的展开图。

参照一最佳的实施例，配合附图详细地描述本发明。

在描述这个最佳的实施例以前，下面先阐明本发明的原理。以下分析的本身是生疏而新颖的。

（1）感应电动机的基本特性和所产生转矩的基本特性

图1A、1B和1C是表示一普通感应电动机原理的剖视面。参考图1A和1B，感应电动机包括一定子2和一转子4，定子有槽12用来安放一原绕组1，转子有槽14用来安放一副绕组3。I1（向量）表示供给原绕组的一原电流。尤其是，当感应电动机不带任何负载运转时，即感应电动机运转产生零转矩时，原电流由一激磁电流I0（向量）组成。I2（向量）表示在副绕组中感应产生的一副电流。

当原电流加到原绕组1时，在定子2和转子4之间的气隙5内产生一旋转磁通φ2（向量）。图1C表示激磁电流I0，原电流I1，副电流I2以及磁通φ2之间的关系。