CN1012458B - 异步电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明异步电动机，系由定子1和转子2构成。转子上设有铁心套2与固装在心套上的多层屏蔽套3。每一屏蔽套层4均用高导电含铁合金制成，且朝转子轴心方向每下一层的导电率值，逐层减低。
Description
本发明属于电机工程领域，具体是针对装有实心铁磁体转子的异步电动机。本发明的电动机，最适合用作电驱动上供操纵管路附件的驱动装置，或用于其它要求电动机具有大起动力矩以及要求在电机制动时对执行机械产生最小动态过负荷设备的电力驱动装置。
目前，异步电动机由于结构简单和工作性能可靠，已得到了广泛的应用。但此种电机的本质缺陷是，一方面起动力矩小，另一方面则在于其转子的额定转速过高。不论那一种缺陷，都会对由异步电机驱动的执行机械产生一定的不良后果。电动机的起动力矩小，就不能保证将致密附件的闭锁机件可靠地打开;而电机转子的额定转速过高，则在电机突然制动时会导致在执行机械中产生很大的动态过负荷。因此，对于用作供操纵管路开关附件驱动装置的异步电动机的改进工作，主要集中在增大起动力矩和降低转子的额定转速这两个方面。
由定子和整体实心铁磁性圆柱形转子构成的异步电动机（见К.И.ШeHΦeP所著《异步电动机的圆柱形实心铁转子》一文，刊在“ЭΛеК-TPHNeCTB”莫斯科版1926年第2期85～90页），已是众所周知。
这种电动机由于转子所用材料的导电率低，转子的起动电阻值大，因而其起动力矩小，用这种电动机作为驱动装置，对于要求具有较大起动力矩的机械设备，特别是对于用作操纵管路开关附件的驱动装置，会使驱动机构的外形尺寸指标变坏。
另一种已知的异步电动机，系由定子和具有铁心套以及刚性地固装在铁心套上的屏蔽套组成转子所构成（见“эΛekTpoTexHиka”一刊1970年第3期（莫斯科）刊载的B.C.MогиΛьков与A.H.CTPeΛbHnKOB合著《改善实心转子异步电动机机械性能的前景》一文），其屏蔽套用具有高导电率的含铁合金制成。
这种电动机因设有以高导电率含铁合金制成的屏蔽套，提高了电动机的起动力矩，然而在提高起动力矩的同时，伴随着却出现了转子的额定转速亦相应的提高了，即在给定工作条件下要提高电动机的转速。关闭操纵管路开关附件时，需要对电动机实施突然制动，此时若其转子的转速很高，那么就会在制动时引起开关附件内产生很大的动态过负荷，从而会降低附件的工作可靠性。
本发明的目标在于设计一种异步电动机，使其转子上屏蔽套层的结构应能保持电机在具备足够的起动力矩的前提下，降低电动机转子的额定转速，并以此来减少因电机制动而在执行机构中所产生的动态过负荷，从而提高开关附件的工作可靠性。
上述目标完成的方法如下。对于上述由定子和具有铁心套及刚性地固装在心套上的屏蔽套组成转子构成的异步电动机，按本发明提出的设计，将屏蔽套用高导电含铁合金制成多层形式，并且使靠近转子的轴心方向的每下一层屏蔽的导电率逐层比上一层减低。
将屏蔽套制成多层形式，并且要求靠近转子轴心方向每下层的导电率要逐一加以减低，这种多层屏蔽较之同样厚度的单层屏蔽，会提高转子的有效电阻。大家都知道，转子的额定力矩与转子内的电流成正比，而转子内的电流则与转子的电阻和转速成反比。在增大转子有效电阻的条件下，可通过降低转子的转速来保持必需的额定力矩。而降低转子的转速，能在关闭开关附件需对电机实施突然制动时，减小附件中所产生的动态过负荷，从而保证提高开关附件的工作可靠性。
参见下面详细阐述本发明电动机结构原理的说明文字及附图，即可对本发明有明确的了解。附图中，
图1是本发明电动机结构的剖面图;
图2是三种异步电动机（无屏蔽套转子电机单层屏蔽转子电机与多层屏蔽转子电机）机械特性的对比。
本发明设计的异步电动机（见图1），系由定子1和装在定子内的转子构成。转子系由包含铁磁心套2及与铁磁心套形状吻合并固装在心套上的屏蔽套3组成。屏蔽套系多层结构。其每一层4均以高导电含铁合金制成。而高导电合金可以通过增加
合金中的高导电元素，如铜来取得。用此合金制成屏蔽套层，同时要求每一屏蔽层的导电率，各不相同，是以朝轴心方向每下一层比上一层低。
对于本发明电动机所需机械特性的计算，依据执行机件参数要求所给定的原始机械特性进行。首先从选定电动机转子屏蔽套的层数和每层所需导电率计算起。根据计算，得出电动机的计算机械特性。如计算结果不满足给定的特性要求，则可通过改变层数或每层的导电率值，继续进行计算。直至计算结果与给定的特性要求最为近似时为止。
图2所列的是几种电动机的特性对比，用转子力矩M与其转速n的关系曲线表示。曲线Ⅰ表示无屏蔽套异步电动机的特性;曲线Ⅱ表示有单层屏蔽套电动机的特性;曲线Ⅲ则表示装有多层屏蔽套电动机的机械特性。由对比中可以看出，曲线Ⅲ所表示的电动机特性，在低速区，即电动机加速过程区内，接近于曲线Ⅱ电动机的特性，即接近于单层屏蔽电动机的特性。从而说明本发明电动机具有很好的起动特性，即具有大起动力矩Mnyck。
而在转子的额定转速nH 
M区内，曲线Ⅲ所表示的本发明电动机的特性，却接近于曲线Ⅰ所表示的无屏蔽电动机的特性，而本发明电动机的额定转速nШH 
M亦显著较低。这就为减小执行机构内因电动机突然制动而产生的动态过负荷，提供了良好的条件。
电动机起动时，由于铁磁转子内突然表现的集肤效应，电磁波透入转子体内的深度较浅（2～3毫米）例如，可能达到外面第一层。此时，转子的电阻为τnyck;转子转速上升时，转子内电流频率随之降低，会使电磁波对转子体内的透入深度增大，在转子转速n达某一程度时，透入深度甚至可能增大一倍。此时转子上若无屏蔽套，或只有单层屏蔽套，因其全层导电率为一定值，那么转子的有效电阻将减小到τ，约为τnyck/2。而装有多层屏蔽套的转子，因每靠近轴心一层的导电率逐步降低，其有效电阻仍能保持约等于τnyck。当转子的转速进一步上升达到额定值时，转子内电流的频率将进一步降低，电磁波透入深度继续增大，但由于向轴心方向每下一屏蔽层的导电率的逐步减小，使转子的电阻仍然保持约等于τnyck。
如此一来，在保证使转子具备必需的额定力矩Mиом条件下，提高转子的有效电阻，可降低其转速。而降低转子的额定转速，可在关闭开关附件而需突然制动电动机时，保证能减小附件中所产生的动态过负荷，并从而提高开关附件的工作可靠性。
Claims (1)
1、异步电动机系由定子和具有铁心套以及固装在铁心上的屏蔽套组合成的转子所构成，屏蔽套以高导电含铁合金制造，其特征是屏蔽套由多层构成，且朝转子轴心方向每下一屏蔽层的导电率值，比上一层逐层减低。
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