感应电动机制造技术

电动机内定子槽相对于转子槽倾斜，并且倾斜量是－６０°的定子电角度的一个整数倍，从而把一种转矩波动减至最小．其谐波转矩△Ｔ的周期是六倍于电能原频率的一个整数倍．（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种感应电动机，更明确地说，涉及一种运行在宽速度范围内的高精度变速伺服感应电动机。传统的感应电动机已经用作低成本，近似恒速的原动机。随着由电子器件技术，软件技术支持的拖动技术的最新发展，感应电动机已经用作高精度变速伺服电动机。伺服电动机必须在包括零速的低速范围内平稳地运转。为此，必须产生理想的转矩。理想转矩产生的精确度是通过所产生的转矩TG基本上等于一固定不变(没有变化)的负载转矩TL这样一个事实来表示的，也就是说，当感应电动机运转以产生负载转矩TL时，对于TG＝TL+△T，转矩波动△T(即，谐波转矩)变成最小。从要开发的一个目标的观点看，感应电动机的性能是由感应电动机本身和一对感应电动机提供电能的变频电源(下文称为激励器)所决定的。由于电能是加于感应电动机的原绕组的，变频电源的频率就叫做原频率。这个频率用f1表示。大多数传统的激励器发出简单的3相矩形波电压。根据空间和时间谐波分量引起的磁动势的影响，由于电压波形包括了是原频率f1的(6k±1)倍(k＝1，2，3……)的时间谐波分量，一转矩波动分量的频率为6kf1，它可看作和感应电动机的输出转矩连带成正比例。换句话说，这样一种转矩波动可认为是由激励器引起的。由于电子器件(例如大规模集成电路和受控电力半导体)，电流，速度和位置检测器，以及为达到高精度高速度数据处理的软件技术的发展，最近的激励器已经作了改进。一种基本上为正弦波的电流可在宽变频范围内从激励器供给感应电动机。可是，当感应电动机用作一伺服电动机以低于频率f1(若干赫芝以下)的很低速度运转时，具有6kf1谐波分量的转矩波动不是由激励器而是由感应电动机产生的。因此，消除感应应电动机本身产生的转矩波动是必不可少的。本专利技术的一个目的是提供一种廉价、刚性的感应电动机，这种电动机能消除其中的转矩波动并且可以用作一种在宽变速范围内运转的高精度变速伺服电动机。为了达到本专利技术的以上目的，所提供的一种电动机包括一个定子和一个转子，定子槽内用于安置一原绕组，原绕组加上电能时，定子适宜于产生一旋转磁通，转子或转动部件的槽用于安置一个由线圈或鼠笼电路形成的副绕组，当电能加到感应电动机，引起定子的电磁感应并且将副电流供给副绕组时，越过副绕组的磁通和副电流使感应电动机适宜于引起转子产生转矩或牵引力，电动机内定子槽相对于转子槽倾斜，倾斜量是一60°的定子电角度的一个整数倍，因而抵消了一种转矩波动，该转矩波动是六倍于电能原频率的一个整数倍。图1是一个说明感应电动机基本布置简略示图。图2和图3是说明本专利技术原理的示图。图4A是一个表示根据本专利技术的一种感应电动机转矩频谱(torque spectrum)的图。图4B是一个表示对应于图4A所示的转矩频谱的本专利技术的一种作用的简图;图5A是一个表示和本专利技术无关的一个感应电动机转矩频谱的图;图5B是一个表示图5所示转矩频谱的感应电动机一个缺点的简图;图6是一个表示根据本专利技术的一种感应电动机转矩频谱的曲线图;图7是一个表示一种传统的感应电动机转矩频谱的曲线图;以及图8是一个表示用于图6和图7所示的频谱测量的一种测量装置信号频谱的曲线图。参照一最佳的实施例，配合附图详细地描述本专利技术。在描述这个最佳的实施例以前，下面先阐明本专利技术的原理。以下分析的本身是生疏而新颖的。(1)感应电动机的基本特性和所产生转矩的基本特性图1是一个剖视面，表示一普通感应电动机的原理。参考图1，感应电动机包括一定子2和一转子4，定子有槽用来安放一原绕组1，转子有槽用来安放一副绕组3。I1(向量)表示供给原绕组的一原电流。尤其是，当感应电动机不带任何负载运转时，即感应电动机运转产生零转矩时，原电流由一激磁电流I0(矢量)组成。I2(矢量)表示在副绕组中感应产生的一副电流。当原电流加到原绕组1时，在定子2和转子4之间的气隙5内产生一旋转磁通φ2(矢量)。旋转磁通φ2穿过副绕组3。如果旋转磁通φ2和副绕组之间存在一相对速度，也就是说，φ2的旋转速度和转子的旋转速度之间存在一差值(这个差值用一转差速度Ws或一转差频率fs表示，即Ws＝2πfs)时，在副绕组3中感应产生副电流I2。旋转磁通和副电流I2以和阿拉哥圆盘(Arago disk)中相同的原理使转子4产生转矩TG。包括在转矩中的转矩波动△T的原因是电源不平衡，感应电动机原绕组1线路不平衡和副绕组3线路不平衡。在这些原因中，通过改善激励器可以排除电源不平衡。使用额定值范围内的感应电动机，可以消除原、副绕组的不平衡。根据另一项分析，感应电动机的电磁噪声和电振动的频率是原电流I1的频率f1(基波)的两倍，或转差频率fs的两倍。当一激励器驱动-3相感应电动机，而该激励器有一包括多种谐波分量的矩形波输出时，转矩波动△T可以分析成这样，即谐波转矩△T的周期是原电流I1频率f1的6倍，12倍，18倍……。当一正弦波脉冲宽度调制的输出用于激励器时，可以得到一正弦波，其中原电流I1的波形大为改善。因此，根据这种分析可以消除上述持续的转矩波动△T。在频率f1的宽范围内，如果利用具有一几乎理想正弦波的原电流I1驱动感应电动机，当电动机速度相当高时，具有2f1或类似的谐波分量表现为转矩波动△T的主要因素。可是，当电动机速度逐渐减低时，谐波分量例如2f1就不显得突出了。然而在这情况下，谐波分量谐如6f1和12f1就变得突出了。不仅当原电流I1有一矩形波形，而且当它有一正弦波形时，都会变生这种现象。当正弦波输出时，在原电流中产生6f1，12f1，……转矩波动分量△T的原因还没有给出清楚的解释。因此，也没有提供防范措施来消除这些转矩波动分量。可是，在高精度伺服电动机中，在接近于零速时的6f1，12f1，……转矩波动分量△T却是决定性的。(2)感应电动机转矩TG的定量表达式感应电动机的即时转矩TG可以由以下公式表示TG＝-jφ2·I2 …(1)激磁电流I0和原绕组变换系数被用来推导以下公式φ2＝M·I0 …(2)I2＝-(M/R2)·(d/dt+jWs)I0 …(3)式中M是感应电动机原、副绕组之间的互感，R是副绕组的电阻，而j是一个表示正交关系的算符。R和M的值虽然视温度变化而定，但可以把它们看作常数。如从公式(2)和(3)显而易见的，如果激磁电流I0有一个正弦波，因而磁通φ2和副电流I2也具有正弦波。即使电流I1有一正弦波，并且电流I0也有一正弦波，实际上磁通φ2和副电流I2中包含许多空间谐波分量。换句话说，公式(2)和(3)是理想的，而电流I1包括许多空间谐波分量(具有(6k+1)倍f1或(6l+5)倍f1的波，式中k和l＝0，1，2，……)。包含这些谐波分量的激磁电流I0用I0表示。相类似地，包含谐波分量的磁通φ2和副电流I2，二者分别用φ2和I2表示。即使激磁电流I0是一正弦波电流，给出的转矩TG如下TG＝-jφ2·I2＝(jMI0)·(M/R2)·(d/dt+jWs)·I0假定稳定状态下，(jI0).(d/dt.I0)＝0，因此，TG＝-(M2/R2)Ws(I0·I0) …(4)(3)转矩频谱的新表达式由于定子2的电磁机构的限制，即使从激励器把保持在平衡状态的正弦波原电流I1供给感应电动机的原绕组1，由于以下的原因必须考虑包含空间谐波分量的原电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应电动机，它包括一个定子和一个转子，所说定子上有槽用于在其内安放一原绕组，在电能加到上述原绕组时，上述定子适合于产生一旋转磁通，所说转子或一运动部件有槽用来安放一幅绕组，副绕组由线圈或一鼠笼线路组成，当电能加到上述感应电动机在上述定子内产生电磁感应，同时向上述副绕组提供副电流时，上述感应电动机适合于利用穿过上述副绕组的一磁通和一副电流，使上述转子产生一转矩或一牵引力，其特征在于：上述定子槽相对于上述转子槽倾斜，而且倾斜量是一个６０°定子电角度的一个整数倍，从而把六倍于电能原频率的一个整数倍的一种转矩波动减至最小。

【技术特征摘要】
JP 1986-4-4 77839/861.一种感应电动机，它包括一个定子和一个转子，所说定子上有槽用于在其内安放一原绕组，在电能加到上述原绕组时，上述定子适合于产生一旋转磁通，所说转子或一运动部件有槽用来安放一幅绕组，副绕组由线圈或一鼠笼线路组成，当电能加到上述感应电动机在上述定子内产生电磁感应，同时向上述副绕组提供副电流时，上述感应电动机适合于利用穿过上述副绕组的一磁通和一副电流，使上述转子产生一转矩或一牵引力，其特征在于上述定子槽相对于上述转子槽倾斜，而且倾斜量是一个60°定子电角度的一个整...

【专利技术属性】
技术研发人员：冈本清知，远藤哲男，宫本由纪夫，铃木义治，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]