[其他]三相感應(yīng)電動機

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87100200
• 申請日: 1987-01-08
• 公開（公告）號: CN87100200A
• 公開（公告）日: 1987-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 岡本清和;飯島博;遠(yuǎn)藤哲男;宮本由紀(jì)夫
• 申請（專利權(quán)）人: 日本電氣株式會社
• 主分類號: H02K17/12
• 分類號: H02K17/12
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 何關(guān)元

本發(fā)明涉及三相感應(yīng)電動機，特別是涉及有相對小的容量（即，1仟瓦或更小一點的輸出）并且目的在于轉(zhuǎn)矩平滑的三相感應(yīng)電動機。

三相感應(yīng)電動機在通常的工業(yè)機器中，例各種機床中獲得廣泛應(yīng)用，這是因為在電動機簡單地連接到三相電源時就可得到恒速。

三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩T可由下式給出：

這里M是初級與次級繞組之間的互感，-j₁是初級電流（靜子電流）矢量，而₂是次級電流（轉(zhuǎn)子）矢量。

為了平滑三相感應(yīng)電動機的轉(zhuǎn)矩，必須消除互感M的位置變化以及初級和次級電流矢量₁和₂的諧波分量。初級電流矢量₁決定于電源波形并且在感應(yīng)電動機中是不能加以改進(jìn)的。但是有許多地方可用來改進(jìn)互感M以及基于次級電流矢量₂的諧波分量。

在三相感應(yīng)電動機的靜子中形成的槽的數(shù)目N由下式確定：

N＝（極數(shù)l）×（相數(shù)m）×（每極和每相的槽數(shù)q）

在通常的感應(yīng)電動機中，因為靜子繞組能夠容易地和均勻地繞制，所以靜子被設(shè)計成槽數(shù)q為整數(shù)。正因為如此，互感M的位置變化以及次級電流矢量₂的諧波影響不能夠被消除。

圖1（a）-1（e）用來說明先有技術(shù)中的互感M。圖1（a）示出在極數(shù)為2，相數(shù)為3，以及數(shù)q為2，即，槽的總數(shù)為12時的靜子槽的位置。圖1（b）是圖1（a）中各槽的分布的展開圖，圖1（c）表示空氣隙中磁通量的變化，這些空氣隙對應(yīng)于適當(dāng)位置上的各槽，圖1（d）表示對應(yīng)于N極槽分布的S極槽分布以及S極的磁通量變化。換句話說，按箭頭A所示的方向轉(zhuǎn)換被包括在圖1（b）和1（c）中的S極內(nèi)的那些部分就可得到圖1（d），圖1（e）表示由N和S極磁通量變化的合成所引起的互感M的變化。如圖1（e）所示，互感M的變化是大的，以致會引起轉(zhuǎn)矩T的變化，從而妨礙感應(yīng)電動機的平滑轉(zhuǎn)動。

希望得到在靜子與轉(zhuǎn)子之間的間隙內(nèi)的正弦磁通量分布。但是，在實際上，磁通量的分布不是正弦的而是階式的，這是因為導(dǎo)線繞在靜子芯的周圍而填滿了各槽的緣故。因此，階式波形包含了許多諧波分量。諧波分量引起一些不希望有的現(xiàn)象，如產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的波動，噪聲，振動，以及會產(chǎn)生溫度的上升。在靜子中每極和每相的槽數(shù)增加時諧波分量有大量的階梯。階梯數(shù)的增加就可允許提供一個基本上為正弦的波形。由于這個原因，在大的電動機中能夠增加槽的數(shù)目，但是這個數(shù)目不能增加超過一定的限制。感應(yīng)在次級繞組中的第γ次諧波電壓Er表示如下：

Er∝Φ×Kd×Kp????……（1）

其中Φ是磁通量，Kd是分布系數(shù)，如果靜子繞組的間距s定義為s＝（r-t）/r，則Kp是短波節(jié)繞組系數(shù)（the????short????node????winding????coeffi-cient），或者，如果間距s定義為s＝r/（r+t），則Kp是長波節(jié)繞組系數(shù)（這里t是奇數(shù)）。對t＝1的情況，Kd和Kp可由下面的式子給出：

Kd＝{sin（r????π/2m）｝/｛qsin（rπ/2mq）}……（2）

其中γ是諧波次數(shù)，m是相數(shù)，q是每極和每相的槽數(shù)。

Kp＝｛sinr????π/2·sin（rWπ/2τ）｝……（3）

這里W是由槽數(shù)表示的線圈間距（the????coil????pitch），τ是每極的槽數(shù)。

因為系數(shù)Kd和Kp決定于靜子繞組的間距s，即，槽的位置，因此預(yù)定的諧波分量不能被消除。

因此，一只通常的精密感應(yīng)電動機就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩波動。如果這樣的一只電動機被用作為機床或工作機器人中的伺服驅(qū)動源，那么就會出現(xiàn)各種問題。比較準(zhǔn)確地說，如果使用在機床中，則刀身就不能被平滑地驅(qū)動，因而切割表面變得粗糙了。在工作機器人的情況下，它的臂不能平滑地移動。

本發(fā)明的目的是消除上述通常所遇到的問題并且提供一種產(chǎn)生較小轉(zhuǎn)矩波動的三相感應(yīng)電動機。

根據(jù)本發(fā)明的三相感應(yīng)電動機包含一只每極和每相的繞組槽數(shù)為非整數(shù)的靜子以及一只作為三相平衡繞組的靜子繞組，該三相平衡繞組的間距s由下式給出：

s＝（r-t）/r????或

s＝r/（r+t）

其中r是要被消除的諧波的次數(shù)，t是奇數(shù)。

附圖及圖面說明如下：

圖1（a）-1（e）是說明普通三相感應(yīng)電動機的示圖;

圖2（a）-2（c）是說明本發(fā)明實施例的示圖;