[發明專利]籠型轉子及其電動機

無效

• 申請號: 90106069.0
• 申請日: 1990-12-14
• 公開（公告）號: CN1053974A
• 公開（公告）日: 1991-08-21
• 發明（設計）人: 胡利民;夏光祥;王玉祥;夏宗林;胡啟民;夏海濤;胡愛民
• 申請（專利權）人: 胡利民
• 主分類號: H02K17/16
• 分類號: H02K17/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及感應電動機，更明確地說，涉及一種起動轉矩大、起動電流小并能在很大范圍內滿足電動機外特性要求的籠型轉子及有該轉子的電動機。

已知的籠型電動機降低起動電流和提高起動轉矩的技術，有傳統的雙籠轉子、深槽窄槽轉子，以及中國專利第85102382號、第86105956號和中國的《中小型電機》雜志1987年第一期介紹的一種英國研制的電動機等。其中，雙籠和深槽、窄槽的轉子其效果往往較差。中國專利第85102382號提出的“諧波起動法”的籠型電動機，其轉子端部有基波和諧波兩種不同電路，故不能制成鑄鋁轉子;且基波電路難于滿足變極要求，不適用于變極電動機。中國專利第86105956號所述電動機，則因端環開口的個數難以滿足變極要求，也不適用于變極電動機;同時其轉子電路的對稱性差，電動機的振動、噪聲將有所增大。《中小型電機》1987年第一期第59頁《集中了繞線型和籠型優點的混合式電動機》一文介紹的電動機，其轉子導條伸出鐵心一端并在各導條上分別套上鋼管，這一結構不能制成鑄鋁轉子，其阻抗特性也不適用于大速比的變極電動機，同時轉子所占空間也較大。

本發明的目的是提供一種籠型轉子，能使電動機具有小的起動電流和大的起動轉矩，并能在很大范圍內滿足對電動機外特性的要求;該轉子可以制成鑄鋁的或嵌銅條的轉子。

本發明的另一目的是提供利用上述目的所述轉子的感應電動機，所說電動機可以具有很軟或很硬的外特性，并可以是單速的、變極多速的或改變轉差率調速的。

為了實現本發明的目的，所采用的技術措施是，用軟磁性的鋼材制成一具有環狀空腔的空心環狀體，稱為“導磁環”，將籠型轉子的端環放置在該導磁環的環狀空腔中，在所說導磁環上與籠型轉子的各導條相應的位置處均有孔或槽，各導條分別經這些孔或槽穿入導磁環的環狀空腔并與端環連接，這樣，端環中有電流時導磁環中即有大量磁通;在導磁環上設置一與其內的磁通相交鏈的次級繞組，所說次級繞組中即可產生感應電流和損耗。

在電動機電路中，所說導磁環及次級繞組可用轉子電路中串聯的一可變的等效阻抗來表示;適當選擇導磁環及次級繞組的參數，可使其等效阻抗在電動機起動時因轉子電路頻率較高而具有較大的值和較高的功率因數，從而獲得大的起動轉矩和小的起動電流;在電動機轉速升高后，上述等效阻抗的值又因轉子電路的頻率降低而變小，從而有較高的效率和較硬的特性。

本發明的進一步改進是，把導磁環沿通過其環狀空腔的某個面分為兩部份，其中一部份固定在轉子鐵心與端環之間，稱為“內環”，另一部份則稱為“外環”，外環與內環共同構成環繞端環的磁路。

這樣，把內環固定在轉子鐵心端部，即可按常規工藝制成鑄鋁的或嵌銅條的籠型轉子。同時，導磁環及籠型轉子的制造工藝也得以簡化。

本發明的又一改進，是使外環可以在一定距離內沿軸向對內環作相對運動，外環與內環之間的距離則按電動機的運行狀態的要求來控制。

這樣，當外環與內環接觸時，整個導磁環及次級繞組的等效阻抗為最大值;當外環與內環之間有預定的最大距離時，上述等效阻抗為最小值。利用所說等效阻抗的變化，能使電動機起動時具有很好的起動性能，運行時又有很高的效率和很硬的外特性;此外，還能利用上述等效阻抗變化引起的外特性變化來變速。

控制外環與內環之間距離的方法有2種：

1、設置一組彈簧，使得電動機不通電時外環與內環之間由于彈簧力的作用而有預定的最大距離;在電動機通電的瞬間，籠型轉子的端環中通過一個瞬時的大電流，從而在外環與內環之間產生一個大的電磁力并克服彈簧力使外環靠近內環;電動機轉速升高后，端環中的電流減小，相應的電磁力也減小，從而彈簧力克服該電磁力使外環回到原位置。

2、設置一組彈簧及電磁鐵，電磁鐵不通電時，外環由于彈簧力的作用而處于距內環最近的位置;電磁鐵通電時，其電磁力克服彈簧力和內、外環之間的電磁力，使外環處于距內環最遠的位置。

本發明的另一改進是，把導磁環或其內環沿圓周方向分段，所分段數與轉子齒數相同。各段的長度可與轉子齒寬相近，并分別固定在轉子鐵心端部與轉子齒相應的位置。

這樣，即可按傳統工藝制成鑄鋁的或嵌銅條的籠型轉子，同時導磁環或其內環的制造更為簡單。

導磁環由實心鋼件制成時，其本身的鋼材又是自行短路的次級繞組。導磁還可以由沖片疊成或由沖片與較厚的鋼環組成。在導磁環本身的電能損耗較小而不能滿足電動機的性能要求時，可在導磁環上嵌放外加的次級繞組，該次級繞組由不同于導磁環本身鋼材的導電材料制成，從而可增大電能損耗，提高其等效阻抗的功率因數以改善電動機的性能。