本發(fā)明涉及一種交流電機(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)：

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)n0，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一定的條件下，通過(guò)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PWM開關(guān)斬波頻率可達(dá)10kHZ以上。當(dāng)前對(duì)高速電動(dòng)機(jī)的需求越來(lái)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(guò)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)有二：1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)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的：

本發(fā)明包括定子、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。

具體地，采用低頻交流電源供電。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明是一種高速雙轉(zhuǎn)子交流異步電動(dòng)機(jī)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)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(guò)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(shuō)明

圖1是本發(fā)明的截面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的縱剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

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

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1和圖2所示：本發(fā)明包括定子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1內(nèi)，所述定子1與所述第二轉(zhuǎn)子5之間設(shè)置有第一氣隙2。

具體地，采用低頻交流電源供電。

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＝(n0-n)/n0，所以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速n＝(1-s)60f/p。設(shè)s＝0.05，f＝50HZ，p＝2，則n＝1425r/min。

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(lái)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＝n1n2＝[(1-s1)60f1/p1}][(1-s2)60f2/p2]。若假設(shè)s1＝s2，f1＝f2，p1＝p2，則第二轉(zhuǎn)子相對(duì)于基座的轉(zhuǎn)速n＝n12。由此可見，在不需要過(guò)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(guò)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)s1＝s2＝0.05，f1＝f2＝50HZ，p1＝3，p2＝2為例，第二轉(zhuǎn)子相對(duì)于基座轉(zhuǎn)速可高達(dá)：n＝1353750r/min。

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)：

1無(wú)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。

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。

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)比高。

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＝p₁+p₂＝n₁T_max1+n₂T_max2，當(dāng)n₁＝n₂且T_max1＝T_max2時(shí)p＝2n₁T_max1，又由于p＝nT_max且n＝n₁²，所以輸出轉(zhuǎn)矩T_max＝p/n＝T_max1/n₁+T_max2/n₂＝T_max12/n₁。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(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)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。