[发明专利]一种交流电机调速方法及其装置

说明书

本发明涉及交流电机的调速，特别是对笼型转子异步电动机的无级调速。

交流电机通常是以交流电在定子线圈内产生旋转磁场带动转子旋转获得机械输出，由于交流电的频率固定，因此，交流电机的调速成为一项难题。目前，对异步电机的无级调速方式较为复杂，一般认为较简便的方式是，通过调节定子绕组的电压来实现调速，其缺点是调速效率低，功率因数低，低速时损耗大，发热严重，影响电机寿命，故经济性不好。另一种是变频调速，采用改变供电电源频率的方法实现，其缺点是超同步与低速运行时转矩下降，且必须配有专用变频电源，其价格昂贵用户不易接受。与本发明对比的已在应用的调速方式有二种，一种是电磁转差离合器调速装置，又称滑差电机，它是将笼型电动机作为原动机以恒速带动电磁离合器的电枢转动，通过对电磁离合器励磁电流的控制实现对其磁极即从动转子的转速的调节，此种调速的缺点是被调转速只能在原动机的转速以下范围内调节，且低速运行损耗大，效率较低(高速时效率仅为80-85％)。另一种为串级调速，即在线绕式异步电动机转子回路中串入与转子电势同频率的附加电势，通过改变附加电势的幅值大小和相位，实现电机转速的调节。此种调速的缺点是调速电路较为复杂，需有整流器、逆变变压器等。

为克服以上不足，本发明提供的调速方法及其装置，是根据力学原理及能量守恒定律，利用电机的机电能量变换的可逆性，将交流电机的转速分离，实现交流电机电能反馈达到控制转速的效果。

本发明用浮动的方式把原动机的转速与负载转速通过一馈电电机联接，调节馈电电机工作于电动状态或发电状态，实现负载转速的变化。实现上述调速方法的装置由至少二台公知的电机加外围装置构成，二台电机中，一台悬浮，一台固定，悬浮电机的定子外壳上设有轴向输出轴，且悬浮电机的定子外壳由轴承支承，轴承再与机座联接后固定于地面，悬浮电机的定子外壳或转子轴二者之一与固定电机的转子轴传动联接，悬浮电机的定子线圈通过导电滑环与电网相连，固定电机的定子亦连接在电网上。悬浮电机的转子轴或定子轴还可与形成多级调速，所串接的多级悬浮电机的定子线圈均通过导电滑环与电网相连。悬浮电机的定子线圈或固定电机的定子线圈与电网连接的线路上还设有逆变器。悬浮电机可为永磁同步电动机，固定电机可为异步电机，在永磁电机的定子导电环线柱与电网之间设置逆变器。

下面结合附图及实施例对本发明的原理及结构作进一步说明。

图1为本发明调速装置示意图；

图2为图1中悬浮电机的一种结构；

图3为本发明调速装置的另一种结构。

参看图1，本发明调速装置由二台电机加外围装置构成，A为固定电机，选用笼型异步电机，其定子线圈与电网相连。B为悬浮电机，选用永磁同步电机，悬浮电机的定子壳由轴承支承，可绕轴线旋转，其定子连线通过导电滑环与电网相连，悬浮电机B的定子端盖与电机A的转子轴15传动联接，(直接传动或齿轮间接传动)，因此当电机A的转子旋转时，可带动电机B的定子绕同轴旋转。C为连接在电机与电网之间的逆变器，3为悬浮电机转子输出轴。

图2为图1中悬浮电机的一种实施结构，电机由与定子端盖5联为一体的传动套12支承于轴承2和13上，轴承2和13固定于外壳前后端盖4上，端盖4与管状外壳6联为一体后固定于地面。3为电机转子轴，支承于轴承1和14上。10为定子线包，11为转子，9为定子外壳，7为三个导电滑环，与三个电刷8接触连通后与电网连接。

图3为本发明悬浮电机与固定电机的另一种传动联接结构。固定电机A的转子轴15与悬浮电机B的转子轴3用联轴节17刚性联节，当电机A转子旋转时，可带动电机B的转子轴3同轴旋转，16为设在悬浮电机B定子外壳端盖上的轴向输出轴。

调速原理及实施例：