高速双转子交流异步电动机的制作方法

本发明涉及一种交流电机，尤其涉及一种高速双转子交流异步电动机。

背景技术：

交流异步电动机在电机驱动领域中的应用十分广泛，现有交流异步电动机的运行转速n＝(1-s)n0，其中s是转差率，同步转速n0＝60f/p，现有技术在磁极对数p一定的条件下，通过提高电源频率f提高异步电动机转速是十分有效的方法，交流异步电动机的变频驱动能够很好地解决异步电动机的转速调节。变频器的工作模式是交-直-交，应用大功率电子开关器件执行PWM开关斩波，高效实现输出电源频率的变换。当所需电源频率f高于工频50HZ时属于上变频，其PWM开关斩波频率可达10kHZ以上。当前对高速电动机的需求越来越高，需要进一步提高输出电源频率f时，PWM开关斩波频率就会更高，当斩波频率高于20KHZ以上时，过高的开关斩波频率使大功率电子开关器件累积的开关损耗显著增大，使大功率开关器件丧失高效节能的优点。目前可行的技术解决方案是采用谐振开关技术，应用谐振开关的软开关技术降低大功率开关器件的开关损耗。此技术方案的缺点有二：1变频器中大功率谐振开关的成本较高，电路结构复杂；2变频器输出较高的电源频率时，又会增加电动机铁芯的磁滞和涡流损耗，需采用专门的低铁损的变频高速交流异步电动机。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高速双转子交流异步电动机。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括定子、第一转子和第二转子，所述第一转子套装于所述第二转 子外，所述第一转子与所述第二转子之间设置有第二气隙，所述第一转子位于所述定子内，所述定子与所述第二转子之间设置有第一气隙。

具体地，采用低频交流电源供电。

本发明的有益效果在于：

本发明是一种高速双转子交流异步电动机，与现有技术相比，本发明通过对交流异步电动机的结构改进和改变旋转磁场的分布，在变频器输出不过高的电源频率不增加大功率开关器件损耗，也不增加交流异步电动机铁芯磁滞和涡流损耗的条件下，实现交流异步电动机的高速运转。

附图说明

图1是本发明的截面结构示意图；

图2是本发明的纵剖面结构示意图。

图中：1-定子、2-第一气隙、3-第一转子、4-第二气隙、5-第二转子。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1和图2所示：本发明包括定子1、第一转子3和第二转子5，所述第一转子3套装于所述第二转子5外，所述第一转子3与所述第二转子5之间设置有第二气隙4，所述第一转子3位于所述定子1内，所述定子1与所述第二转子5之间设置有第一气隙2。

具体地，采用低频交流电源供电。

三相交流异步电动机定子内圆上沿圆周嵌放着三相定子绕组，通以三相正弦交流电时在转子与定子的气隙中形成旋转磁场，旋转磁场与转子外圆导条相对运动产生感生电流，感生电流的磁场与旋转磁场相互作用，推动转子沿旋转磁场方向转动。旋转磁场的转速n0＝60f/p，由于转子需要与旋转磁场相对运动， 转速总是落后于旋转磁场转速，他们之间存在转差率s＝(n0-n)/n0，所以转子转速n＝(1-s)60f/p。设s＝0.05，f＝50HZ，p＝2，则n＝1425r/min。

本设计方案是在对异步电动机转子转动原理的深入分析中发现，旋转磁场存在于定子与转子的气隙中，磁路经气隙和气隙周边的定子和转子铁芯形成闭合回路。磁极对数越多，此现象越明显。将现有转子与定子的环形气隙半径增大，在原来转子中设计第二道环形气隙形成第二转子。在第二环形气隙的内圆上同样嵌放一套三相定子绕组，采用滑环供电方式通以三相正弦交流电，则在第二气隙中同样产生第二旋转磁场，同样会作用于第二转子。若保持两个绕组中的电源相序相同，则两道气隙中的旋转磁场方向一致，使第二转子在第一转子转动的基础上转动，则第二转子相对于基座的转速n＝n1n2＝[(1-s1)60f1/p1}][(1-s2)60f2/p2]。若假设s1＝s2，f1＝f2，p1＝p2，则第二转子相对于基座的转速n＝n12。由此可见，在不需要过高的电源频率和不增加大功率电子开关器件开关损耗的条件下，通过合理改进异步电动机转子结构，改变气隙旋转磁场的分布状态，就能够实现交流异步电动机的高速运转。当s1＝s2＝0.05，f1＝f2＝50HZ，p1＝3，p2＝2为例，第二转子相对于基座转速可高达：n＝1353750r/min。

与采用谐振开关技术提高变频器输出电源频率给交流异步电动机提速的方法相比，本发明具有以下优点：

1无需仅靠提高电源频率，使用常规下变频的变频器就可以实现交流异步电动机高速运转，可以不必采用谐振开关技术，使用下变频的变频器成本低。

2高速双转子交流异步电动机与普通交流异步电动机在功率相同的条件下可以互换使用相同的变频器，在变频器的使用方面具有良好的互换性，有利于工程应用。

3高速双转子异步电动机与普通高速异步电动机在机械动平衡、高速轴承、 电机散热等方面的技术要求相同，但由于工作电源频率较低，铁芯损耗低，电动机成本低，性价比高。

4高速双转子异步电动机的功率是双转子功率之和，即总功率p＝p₁+p₂＝n₁T_max1+n₂T_max2，当n₁＝n₂且T_max1＝T_max2时p＝2n₁T_max1，又由于p＝nT_max且n＝n₁²，所以输出转矩T_max＝p/n＝T_max1/n₁+T_max2/n₂＝T_max12/n₁。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。