高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機，包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子套裝于所述第二轉(zhuǎn)子外，所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第二氣隙，所述第一轉(zhuǎn)子位于所述定子內(nèi)，所述定子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第一氣隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過對交流異步電動機的結(jié)構(gòu)改進和改變旋轉(zhuǎn)磁場的分布，在變頻器輸出不過高的電源頻率不增加大功率開關(guān)器件損耗，也不增加交流異步電動機鐵芯磁滯和渦流損耗的條件下，實現(xiàn)交流異步電動機的高速運轉(zhuǎn)。
【專利說明】
高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種交流電機，尤其涉及一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機。
【背景技術(shù)】
[0002 ]交流異步電動機在電機驅(qū)動領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)有交流異步電動機的運行轉(zhuǎn)速n = (1-s )η0，其中s是轉(zhuǎn)差率，同步轉(zhuǎn)速n0 = 60f/p，現(xiàn)有技術(shù)在磁極對數(shù)p—定的條件下，通過提高電源頻率f提高異步電動機轉(zhuǎn)速是十分有效的方法，交流異步電動機的變頻驅(qū)動能夠很好地解決異步電動機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)。變頻器的工作模式是交-直-交，應(yīng)用大功率電子開關(guān)器件執(zhí)行PWM開關(guān)斬波，高效實現(xiàn)輸出電源頻率的變換。當(dāng)所需電源頻率f高于工頻50HZ時屬于上變頻，其PffM開關(guān)斬波頻率可達1kHZ以上。當(dāng)前對高速電動機的需求越來越高，需要進一步提高輸出電源頻率f時，PWM開關(guān)斬波頻率就會更高，當(dāng)斬波頻率高于20KHZ以上時，過高的開關(guān)斬波頻率使大功率電子開關(guān)器件累積的開關(guān)損耗顯著增大，使大功率開關(guān)器件喪失高效節(jié)能的優(yōu)點。目前可行的技術(shù)解決方案是采用諧振開關(guān)技術(shù)，應(yīng)用諧振開關(guān)的軟開關(guān)技術(shù)降低大功率開關(guān)器件的開關(guān)損耗。此技術(shù)方案的缺點有二: I變頻器中大功率諧振開關(guān)的成本較高，電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜;2變頻器輸出較高的電源頻率時，又會增加電動機鐵芯的磁滯和渦流損耗，需采用專門的低鐵損的變頻高速交流異步電動機。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的就在于為了解決上述問題而提供一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機。
[0004]本實用新型通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的:
[0005]本實用新型包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子套裝于所述第二轉(zhuǎn)子夕卜，所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第二氣隙，所述第一轉(zhuǎn)子位于所述定子內(nèi)，所述定子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第一氣隙。
[0006]具體地，采用低頻交流電源供電。
[0007]本實用新型的有益效果在于:
[0008]本實用新型是一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型通過對交流異步電動機的結(jié)構(gòu)改進和改變旋轉(zhuǎn)磁場的分布，在變頻器輸出不過高的電源頻率不增加大功率開關(guān)器件損耗，也不增加交流異步電動機鐵芯磁滯和渦流損耗的條件下，實現(xiàn)交流異步電動機的高速運轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實用新型的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖中:1-定子、2-第一氣隙、3-第一轉(zhuǎn)子、4-第二氣隙、5-第二轉(zhuǎn)子。
【具體實施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0013]如圖1和圖2所示:本實用新型包括定子1、第一轉(zhuǎn)子3和第二轉(zhuǎn)子5，所述第一轉(zhuǎn)子3套裝于所述第二轉(zhuǎn)子5外，所述第一轉(zhuǎn)子3與所述第二轉(zhuǎn)子5之間設(shè)置有第二氣隙4，所述第一轉(zhuǎn)子3位于所述定子I內(nèi)，所述定子I與所述第二轉(zhuǎn)子5之間設(shè)置有第一氣隙2。
[0014]具體地，采用低頻交流電源供電。
[0015]三相交流異步電動機定子內(nèi)圓上沿圓周嵌放著三相定子繞組，通以三相正弦交流電時在轉(zhuǎn)子與定子的氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場，旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子外圓導(dǎo)條相對運動產(chǎn)生感生電流，感生電流的磁場與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用，推動轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場方向轉(zhuǎn)動。旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速n0 = 60f/p，由于轉(zhuǎn)子需要與旋轉(zhuǎn)磁場相對運動，轉(zhuǎn)速總是落后于旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速，他們之間存在轉(zhuǎn)差率S = (η0_η)/η0，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n = (l_s)60f/p。設(shè)s = 0.05，f = 50HZ，p = 2，貝 Ijn =1425r/min。
[0016]本設(shè)計方案是在對異步電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動原理的深入分析中發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場存在于定子與轉(zhuǎn)子的氣隙中，磁路經(jīng)氣隙和氣隙周邊的定子和轉(zhuǎn)子鐵芯形成閉合回路。磁極對數(shù)越多，此現(xiàn)象越明顯。將現(xiàn)有轉(zhuǎn)子與定子的環(huán)形氣隙半徑增大，在原來轉(zhuǎn)子中設(shè)計第二道環(huán)形氣隙形成第二轉(zhuǎn)子。在第二環(huán)形氣隙的內(nèi)圓上同樣嵌放一套三相定子繞組，采用滑環(huán)供電方式通以三相正弦交流電，則在第二氣隙中同樣產(chǎn)生第二旋轉(zhuǎn)磁場，同樣會作用于第二轉(zhuǎn)子。若保持兩個繞組中的電源相序相同，則兩道氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場方向一致，使第二轉(zhuǎn)子在第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動，則第二轉(zhuǎn)子相對于基座的轉(zhuǎn)速n = nln2=[(l-sl)60n/pl}][(l-s2)60f2/p2]。若假設(shè)sl = s2，f I=f2，pl=p2，則第二轉(zhuǎn)子相對于基座的轉(zhuǎn)速η =η12。由此可見，在不需要過高的電源頻率和不增加大功率電子開關(guān)器件開關(guān)損耗的條件下，通過合理改進異步電動機轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，改變氣隙旋轉(zhuǎn)磁場的分布狀態(tài)，就能夠?qū)崿F(xiàn)交流異步電動機的高速運轉(zhuǎn)。當(dāng)81 = 82 = 0.05，;1；! = €2 = 50!1241 = 3 42 = 2為例，第二轉(zhuǎn)子相對于基座轉(zhuǎn)速可高達:n = 1353750r/min。
[0017]與采用諧振開關(guān)技術(shù)提高變頻器輸出電源頻率給交流異步電動機提速的方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0018]I無需僅靠提高電源頻率，使用常規(guī)下變頻的變頻器就可以實現(xiàn)交流異步電動機高速運轉(zhuǎn)，可以不必采用諧振開關(guān)技術(shù)，使用下變頻的變頻器成本低。
[0019]2高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機與普通交流異步電動機在功率相同的條件下可以互換使用相同的變頻器，在變頻器的使用方面具有良好的互換性，有利于工程應(yīng)用。
[0020]3高速雙轉(zhuǎn)子異步電動機與普通高速異步電動機在機械動平衡、高速軸承、電機散熱等方面的技術(shù)要求相同，但由于工作電源頻率較低，鐵芯損耗低，電動機成本低，性價比尚O
[0021]4高速雙轉(zhuǎn)子異步電動機的功率是雙轉(zhuǎn)子功率之和，即總功率p = Pl+p2 = mTmaxl+
n2Tmax2，當(dāng)Π? = Π2且Tmaxl = Tmax2時P = 2niTmaxl，又由于P = nTmax且Π = Γ112，所1 以輸出轉(zhuǎn)矩Tmax =ρ/π — Tmaxl/lll+Tmax2/ll2 — Tmaxl2/lll ο
[0022]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征及本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項】
1.一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機，其特征在于:包括定子、第一轉(zhuǎn)子和第二轉(zhuǎn)子，所述第一轉(zhuǎn)子套裝于所述第二轉(zhuǎn)子外，所述第一轉(zhuǎn)子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第二氣隙，所述第一轉(zhuǎn)子位于所述定子內(nèi)，所述定子與所述第二轉(zhuǎn)子之間設(shè)置有第一氣隙。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動機，其特征在于:采用低頻交流電源供電。
【文檔編號】H02K16/02GK205670737SQ201620538966
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年6月6日
【發(fā)明人】高岳民, 陳鐵鋼, 王少華
【申請人】陳鐵鋼