高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)，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(shí)用新型通過對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)鐵芯磁滯和渦流損耗的條件下，實(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利說明】
高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種交流電機(jī)，尤其涉及一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002 ]交流異步電動(dòng)機(jī)在電機(jī)驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域中的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)有交流異步電動(dòng)機(jī)的運(yùn)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(duì)數(shù)p—定的條件下，通過提高電源頻率f提高異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是十分有效的方法，交流異步電動(dòng)機(jī)的變頻驅(qū)動(dòng)能夠很好地解決異步電動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)屬于上變頻，其PffM開關(guān)斬波頻率可達(dá)1kHZ以上。當(dāng)前對(duì)高速電動(dòng)機(jī)的需求越來越高，需要進(jìn)一步提高輸出電源頻率f時(shí)，PWM開關(guān)斬波頻率就會(huì)更高，當(dāng)斬波頻率高于20KHZ以上時(shí)，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(diǎn)。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(diǎn)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(shí)，又會(huì)增加電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)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(dòng)機(jī)。
[0004]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0005]本實(shí)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(shí)用新型的有益效果在于:
[0008]本實(shí)用新型是一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型通過對(duì)交流異步電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)和改變旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)鐵芯磁滯和渦流損耗的條件下，實(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實(shí)用新型的截面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本實(shí)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(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0013]如圖1和圖2所示:本實(shí)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(dòng)機(jī)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(shí)在轉(zhuǎn)子與定子的氣隙中形成旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子外圓導(dǎo)條相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感生電流，感生電流的磁場(chǎng)與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相互作用，推動(dòng)轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)速n0 = 60f/p，由于轉(zhuǎn)子需要與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速總是落后于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(jì)方案是在對(duì)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)原理的深入分析中發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)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(duì)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(jì)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(chǎng)，同樣會(huì)作用于第二轉(zhuǎn)子。若保持兩個(gè)繞組中的電源相序相同，則兩道氣隙中的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)方向一致，使第二轉(zhuǎn)子在第一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)動(dòng)，則第二轉(zhuǎn)子相對(duì)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(duì)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(jìn)異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，改變氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的分布狀態(tài)，就能夠?qū)崿F(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)81 = 82 = 0.05，;1；! = €2 = 50!1241 = 3 42 = 2為例，第二轉(zhuǎn)子相對(duì)于基座轉(zhuǎn)速可高達(dá):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(dòng)機(jī)提速的方法相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[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(shí)現(xiàn)交流異步電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)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(dòng)機(jī)與普通交流異步電動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)與普通高速異步電動(dòng)機(jī)在機(jī)械動(dòng)平衡、高速軸承、電機(jī)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(dòng)機(jī)成本低，性價(jià)比尚O
[0021]4高速雙轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)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(shí)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(shí)用新型的基本原理和主要特征及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)，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(dòng)機(jī)，其特征在于:采用低頻交流電源供電。
【文檔編號(hào)】H02K16/02GK205670737SQ201620538966
【公開日】2016年11月2日
【申請(qǐng)日】2016年6月6日
【發(fā)明人】高岳民, 陳鐵鋼, 王少華
【申請(qǐng)人】陳鐵鋼