[发明专利]交流双轴调速电机

说明书

在电机拖动系统中，调速控制是经常应用的一种方法，本发明是提出一种新的调速理论和根据这个理论设计的调速电机。

本发明的调速系统同以往的调速系统相比，具有结构简单，操作方便，机械特性好，功率因数高，效率高等特点，是一种较理想的调速方法。

一、基本原理

由电机学原理可知，交流异步电动机的转子电势E₂决定了电机的转速，改变E₂可改变电机的转速。

E₂的改变可通过多种途径进行，如在转子回路内加上一个可调电势E_f，通过改变E_f来改变E₂的大小，即可达到调速目的。

因为E₂的频率是随电机转速而变化的，由数学原理可知，只有频率相同的相量才可叠加，因此E_f必须与E₂同频率，E_f要与E₂保持一致，必须在同样条件下产生的，如同在同一个转子上的绕组当定子端加上两个频率相同的电势时就会同时产生频率相同的两个电势，这两个电势就可相加。

频率相同的两个电势产生了，如何用其改变E₂的大小呢？由数学原理可知，改变两个相量的夹角，可使这两个相量和的大小发生变化。如图1，当α₁＜α₂时，E_2α1＞E_2α2。

如何改变α角，由电机学可知，交流异步电动机的转子电势，始终跟随定子电势，如果将交流电动机的定子和定子绕组做成两部分，其中一部分固定，另一部分可调，可调部分相对固定部分可旋转α角度，电机的转子绕组分别对应定子绕组。若定子固定绕组和可调绕组在转子绕组上分别感应的电势为E₂₁和E₂₂则转子回路的总电势为：

₂＝₂₁+₂₂

若改变固定和可调定子间的α角，则E₂₁和E₂₂之间的α角亦随之变化α度，则E₂的幅值亦变化，E₂变化了，电机的转速就会随之变化，因此，改变α角可改变电机的转速。

二、基本结构

图2是本电机的原理结构图。

其中①是电机的固定定子，②是电机的可调定子，③是控制②相对①旋转的控制装置，④是电机转子轴，⑤是固定定子绕组，通称X₁₁，⑥是可调定子绕组。通称X₂₁，⑦是电机转子绕组，通称X₂，⑧是测速发电机，⑨是电机底座。A、B、C是三相电源进线。

本电机的定子固定绕组X₁₁和可调绕组X₂₁分别对应转子绕组X₂，并在X₂上分别感应出E₁₂和E₂₂两组频率相同的电势。①和②间的α角由③调节，⑤⑥间随①②变化产生α角的相位差，⑧是用做闭环控制的装置。

图3是本电机的定、转子电路原理图。

由于本电机相当于两台交流异步电机机械轴和电轴分别相连，故称双轴电机

三、机械特性

为了求得电动机的原级电路和副级电路的电流，须列出本电机的等值电路图，为了便于从理论上分析，假定电机的固定定子绕组和可调定子绕组的参数一致，这里采用的标号是：

U：网络电压。

I_1，2：固定定子绕组X₁₁和可调定子绕组X₂₁的电流。

i₁₂：固定定子绕组X₁₁和可调定子绕组X₂₁分别在转子绕组X₂上感应的电流。

r₁，X₁：定子的电阻和漏抗。

r₂，X₂：转子的电阻和漏抗

X₀：有效磁通的电抗

S，Sm：转差率和临界转差率。

e^ja。定子②相对定子①的相角，以电角度为准。