CN1032341C

CN1032341C - 异步电机及其使用的转子和定子

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Publication number: CN1032341C
Application number: CN93107966A
Authority: CN
Inventors: A·阿基奥
Original assignee: High Speed Tech Ltd Oy
Current assignee: SENDNY CO; Gardner Denver Deutschland GmbH
Priority date: 1992-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1996-07-17
Anticipated expiration: 2013-07-07
Also published as: US5473211A; FI923115A; FI92114C; FI923115A0; ES2099921T3; JPH06165452A; CA2099951A1; EP0583994B1; DK0583994T3; FI92114B; DE69309576T2; JP3296891B2; DE69309576D1; EP0583994A1; ATE151578T1; CA2099951C; CN1083278A; RU2124798C1

Abstract

一种异步电机，其转子设有导电被覆层。转子和定子之间的气隙(δ)基本上符合下式

式中：D_r为转子的外径(毫米)，D_s为定子的内径(毫米)，u为圆周速度(米/秒)，δ为气隙(毫米)，A、B和C为常数。转子的圆周速度大于100米/秒，其上的导电被覆层连续地覆盖在转子的整个工作表面上。

Description

异步电机及其使用的转子和定子

本发明涉及一种异步电机及其使用的转子和定子。

关于可获得的现有技术，可参考出版物GB-1427818，GB-1429826，DE-2502455和DE-3641142，这些文献公开的异步电机设计集中在所谓的鼠笼式绕组设计上，特别是集中在提高其机械强度的解决办法上。已做出许多努力，通过传统的优化方法、主要是通过集中在降低涡流损耗来提高电气值。应注意到，上述出版物集中在长期用于异步电机的、转速在较低的传统转速范围内的解决方案上。

在常规传统的异步电机设计中，目标主要是对电流热和磁化损耗、磁滞损耗和涡流损耗进行优化。称之为气体摩擦损耗的重要性在常规的异步电机设计中可忽略不计。

一般地以及简化地来说，可注意到在电机中、也在异步电机中产生随转速变化的损耗，其表达式如下：

P_h(n)＝P₀＋P₁n＋P₂n²＋P₃n³， (1)

其中：

n＝转速，

P_h＝总损耗，

P₀＝一个标准分量，包括电流热和磁化损耗，

P₁＝表达磁滞损耗的常数，

P₂＝表达与转速的二次方有关的涡流损耗和其它损耗的常数，

P₃＝表达气体摩擦损耗的常数。

在这里，应注意到，至少公式(1)中所示的所有指数实际上都不是整数，而是接近于这些数字的分数。的确，公式(1)主要是用来说明各种类型的损耗与转速之间的相互关系。也应注意到，常数P₀，P₁，P₂，P₃采取一些随对它们有影响的相关的、主要是物理因素而变的变化值。换言之，所述的常数P₀，P₁，P₂，P₃仅仅相对于是相对于在一给定的电机结构中的转速的常数。

另一方面，电机设计的目标是要将总损耗P_h(n)对轴输出的比率减至最小，其轴输出为：

P_aks(n)＝k*n， (2)

其中：k＝电机常数，主要是一个与转子和/或电机的体积有关的常数。

因此：

\frac{P_{h} (n)}{P_{ask} (n)} = \frac{1}{k} * (\frac{P_{0}}{n} + P_{1} + P_{2} n + P_{3} n^{2}) . - - - (3)

公式(3)说明转速的增加对轴输出损耗的相对比例的影响。转速的增高降低了电流热和磁化损耗(常数P₀)的影响。磁滞损耗部分基本上保持恒定。另一方面，涡流损耗(常数P₂)的影响基本上与转速的增高成正比增大，而且，气体摩擦损耗(常数P₃)的影响基本上与转速的二次方成比例地增大。

因此，从设计具有高转速的电机来看，可利用公式(3)得出一个结论：通过在设计中采取与传统的解决方案相比将涡流损耗降低至最小使气体摩擦损耗至少不会增加的措施来降低与涡流损耗和气体摩擦损耗有关的常数(P₂和P₃)的影响。另一方面，与电流热和磁化损耗有关的常数P₀的大小可能甚至会增大，因为转速增高的影响与上述损耗之间的比率成反比。

本发明涉及应用称为高速技术的高转速异步电机，特别是涉及转速大大超过传统的异步电机工作速度的高转速异步电机。作为一个例子，可以说，本发明的异步电机的转速范围超过每分钟10⁵转的数量级，而传统的异步电机的典型的圆周速度范围小于50米/秒，转速范围介于10³～3×10³转/分之间。因此，在本发明中，所谓高速是指转动件、特别是异步电机中的转子、其圆周速度超过100米/秒，甚至高达1000～2000米/秒，但典型的圆周速度为200-500米/秒，对于具有最普遍采用的尺寸、特别是转子直径的转动件来说，转子的转速在10⁴-10⁵转/分的数量级，一般为2×10⁴-2×10⁵转/分，甚至高达10⁶转/分。

从上可得出结论，损耗优化的现有技术概念不会在高速技术的应用方面得到满意的结果。

因此，本发明的目的是提出一种用于高速用途的异步电机及用于该电机中的定子和转子。

在本发明中，已令人惊奇地发现，转子和定子之间气隙的大小，对异步电机的高速技术应用、特别是效率方面有着决定性的意义。在本发明中，还可惊奇地发现，转子和定子之间的气隙与常数P₂和P₃的大小成反比。换言之，在高速应用中，对涡流和气体摩擦损耗有影响的常数，从物理尺寸和设计来看，是与气隙有关的变量，其关系可用一个简化的公式来表示：

P_{i} \approx \frac{1}{δ^{x}}, - - - (4)

其中：

P_i＝P₂或P₃δ＝气隙

x＝幂次≥0

因此可得出结论，公式(1)中的常数P₀与气隙δ的相互关系如下：

P₀≈δ^y， (5)

其中：

P₀＝电流热和磁化损耗，

δ＝气隙

y＝幂次≥0

因此，本发明的意外发现可概述如下：为获得最佳效率，在异步电机的高速应用中，转子和定子之间的气隙可以并应该增大，因为与公式(1)有关的涡流和气体磨擦损耗的常数P₂和P₃与所述气隙的大小成反比(公式4)，常数P₂和P₃又与转速的二次方或三次方成正比，因此在高速应用中，对于这些特定的损耗有一较大的影响。另一方面，对电流热和磁化损耗有影响的常数P₀值可以甚至在总损耗没有增大的情况下增大，例如在允许更强大的磁化电流的情况下，因为在高速应用中，常数P的重要性从总损耗来看可忽略不计。实际上，上面所述内容的意义是，在高速应用中，目标是利用技术设计尽可能将涡流损耗减至最小，但以一种方式使得至少气体摩擦损耗在任何情况下与传统的设计技术相比都不会增大。

为了达到上述目的并尽可能地消除现有技术中的问题，本发明提出的异步电机的主要特点是，转子和定子之间的气隙基本上符合下式：

δ = \frac{D_{s} - D_{r}}{2} > A + \frac{D_{r}}{B} + \frac{u}{C} - - - (6)

公式(6)中：

D_r＝转子外径(毫米)，

D_s＝定子内径(毫米)，

u＝圆周速度(米/秒)，

δ＝气隙(毫米)

A＝常数，≥0.3，最好为0.7-1.5，适合的值为1，单位为毫米，

B＝常数，≤150，，最好为50-100，适合的值为70。

C＝常数，≤1200，最好为300-600，适合的值为400，单位为米/秒/毫米，

转子的园周速度大于100米/秒。

如上述设计的异步电机能达到高效率，转子在高速范围内以高速旋转。

特别是从气体摩擦损耗来看，可得出P₃与转子的直径和转速的关系如下：

P_{3} \approx \frac{n^{3} * D_{r}^{4}}{δ^{0.2}} - - - (7)

消除空气摩擦损耗需要对气隙采取有效的轴向冷却吹风。当按照本发明在高速应用中增大气隙时，可以很高效率地获得一股冷却气体，比如一股空气流。

按电机的传统定尺寸原则，气隙留得很小，实际上，小电机的最大气隙是转子直径的1％，中型电机的最大气隙是转子直径的0.5％。根据资料“能源技术治金手册第一卷电机”(HuetteTaschenbuecher der Technik，Energietechnik，Bend 1 Maschinen)对于小电机：

对于中型电机：

其中：

p＝极对数

根据另一份资料“电机，旋转电机的计算”(Vogt.K，1972，Elektrische Maschinen，Berechnungen rotierender elektrischerMaschinen，)

δ \approx (0 . 25 - 0.4) * P_{{mck}^{,}}^{\frac{1}{4}} - - - (8 c)

其中：

δ＝气隙(毫米)，

P_mek＝电功率(千瓦)

特别从传统的解决方案的涡流损耗(常数P₂)来看，可以注意到，流入定子、转子和定子与转子上的槽的电流导致气隙磁通密度沿气隙不连续分布(换言之，气隙磁通密度的正弦形分布含有谐波成份，磁通密度分布呈台阶形)。转子的不同于气隙磁通的速度的转动和磁通分布的不连续性一起导致增大转子和定子中的涡流损耗。

随着气隙增大，不连续的磁通密度的谐波分量在减小，因而涡流损耗也减小。利用由传统电机定尺寸原则获得的气隙值来计算的涡流损耗甚至高几十倍。

正如上面指出的那样，按照本发明来定气隙的尺寸有利于对在高速应用的困难条件下的总损耗实现很好的控制。

本发明也涉及用在上述异步电机中的转子。这种转子的轴体部分上设有导电被覆层。

至于公知的转子结构，请参考在上述参考文献中已作说明的现有技术，这些文献旨在发展称之为鼠笼绕组方案。在高速应用中如果只采用目前流行的结构设计，而气隙又根据本发明异步电机的特点来设计，这种鼠笼式绕组方案是没有优点的。

本发明的一个意外发现是，在高速应用中由高导电材料制成的转子被覆层必须连续地将转子的整个工作表面面积覆盖住，这是这种转子的主要特征。最好是，至少在转子的一部分周面尺寸上被覆层的径向厚度大于0.2毫米。

人们早就知道，定子和转子的每个截面面积都流过相同量的工作电流。为使电流热损耗尽可能地小，在转子中流动的电流应基本上分布在高导电被覆层上。因此，高导电被覆层的横截面面积应该最大限度地增大到使被覆层具有尽可能大的平均半径，换言之，该被覆层应最大范围地包覆在轴体的外圆周上，并具有基本上均匀一致的分布。

在本发明的转子中，产生有载转子转矩的电流对被覆层的横截面面积的比值基本上符合下式：

J = \frac{Q_{s} * N_{u} * I_{1} * \cos δ_{1}}{A_{r}} < k * (40 + \frac{500}{D_{r}}) - - - (9)

其中：

J＝电流密度(安/毫米²)，

Q_s定子线槽数，

N_u＝在一个定子线槽中伸展的导体数，

I₁＝定子电流中基波的均方根值(安)，

δ₁＝定子电流与电压基波之间的相位角，

A_r＝转子被覆层的平均横截面面积，毫米²(图1中的II-II剖面)，

k＝载荷系数(安/毫米²)，波动范围1-2.5

D_r＝转子直径的数值(毫米)

转子载荷系数有一个不大于1的瞬时平均值。此外，转子载荷系数瞬态不大于2.5。

至于制造技术，在导磁轴体上进行被覆的最好和最常用的方法是利用一种基于线性动量快速变化的制造技术、即所谓的喷涂技术，这种喷涂技术可使轴体和被覆层之间产生足够坚固的粘附力，同时也提供了足够的被覆层厚度。在本发明中的一个发现是，粘附力可限定如下：

δ_p＞50MPa，最好超过100MPa。 (10)

这样，导电被覆层的最大可能的厚度h(毫米)可按下式计算：

h \approx \frac{δ_{p} * 1.8 * 1 0^{14}}{n^{2} * D_{r} * δ_{pt}}, - - - (11)

其中：

δ_p＝附着力(MPa)，

n＝电机的转速(转/分)，

D_r＝转子外径(毫米)，

δ_pt＝被覆层材料的密度(公斤/米³)。

对于转子而言，轴体材料的屈服点一般为：

Re＞400MPa

根据制造技术，达到上述标准的材料能够作为一个足够厚度的被覆层为转子在轴体上提供一层固体的、形状固定的被覆层。而且，正如在本领域中众所周知的那样，诸如铜之类的高导电材料很软，并具有低的破坏强度。当制造本发明的转子时，例如采用一种基于线性动量快速变化的制造技术来制造时，这样一种其本身抗应力差、机械性能软的导电被覆层材料可粘附并牢固地形成到轴体的外表面上，以便获得稳定耐久的转子结构。

按照本发明，轴体上可设有槽道，槽道内充以被覆层材料。槽数可按下式确定：

其中：

Q_r＝转子的槽数，

D_r＝转子的外径(毫米)。

转子的被覆层可以是一层均匀厚度的材料层，或可包括一层由均匀厚度的材料层组份和铺设在轴体槽道内的被覆层材料组份组成的复合层。采用什么类型的被覆层结构取决于几个因素，这些因素的组合效果必须在具体异步电机的设计阶段进行优化。轴体上的槽道给气隙磁通密度带来不连续性，进一步增大了在定子上产生的损耗。由槽道引起的这些损耗可通过增加槽数来减小。由槽道引起的涡流损耗通过采用基本上均匀厚度的固体被覆层而大多数可忽略不计，这种情况对应于Q_r值无穷大的情况。固体或连续的被覆层导致增大定子绕组中磁化电流的需求，加到在定子槽内产生的铜损耗。因此，一种可供选择的办法是采用一种在轴体上制有槽道并在槽道内设置一种被覆材料和具有一种连续被覆层的转子结构。

然而，对各种转子结构计算出的损耗之间的差别是小的，主要的要点在于气隙的大小和与其一起使用的被覆层的致密性。因此，转子被覆层结构的最终选择很大程度上也取决于制造的可能性。

与转子有关的从属权到要求针对转子的一些优选实施例。

而且，本发明涉及一种用在上述异步电机中的定子，该定子上设有放置绕组的线槽。

主要涉及传统式电机的现有技术可参考资料：“电机、旋转电机的计算”(Vogt K，1972 Elektrische Maschinen，Berechnungrotierender elektrischer Maschinen)。根据这份资料，异步电机上的线槽节距一般为10-45毫米(小电机上的最小数据)，最后得到的线槽数为：

Q_{s} \leq \frac{D_{s}}{3.2} . - - - (14 a)

定子的线槽引起气隙磁通密度的不连续性，由些增大了涡流损耗。因此，本发明的一个意外发现是，在高速应用中，其中气隙是根据本发明异步电机的特征建立起来的，与电机设计的传统结构相比，通过增加定子的线槽数，有可能减小线槽引起的损耗，因为开槽对气隙磁通密度不连续性的影响缩小了。

按照这种定子的一个主要特征，定子线槽数必须按下式决定：

其中：

Q_s＝定子线槽数，

D_s＝定子的内径(毫米)

而且，转子的槽数最好满足以下条件：

Q_r≥Q_s (15)

与定子上含有的线槽数有关。

交变电流在定子线槽内的导体中产生一种所谓的电流增大，这种电流增大增加了所谓的交流电阻，因而增大了定子损耗。

电流增大对交流电阻所增大的影响与频率的二次方和包含在导体中导线直径的二次方成比例(资料：Vogt K，1972.ElektrischeMaschinen，Berechnung rotierender elektrischer Maschinen)。因此，本发明的另一意外发现是，在高速应用中，其中气隙是以本发明的异步电机特征为基础建立的，为了不明显地增大电流增大的影响，与传统的方案相比，导线的直径必须减小。

而且，按照本发明的定子的一个主要特征，用在线槽内的各个导线的直径必须满足下列条件：

d_{s} \leq \frac{15000}{n * p}, - - - (16)

其中：

p＝电机的极对数，

n＝电机的转速(转/分)，

d_s＝导线直径(毫米)。

显然，为使电机转动，最小的相数是2。当相数增加时，由流过定子线槽的电流引起的气隙磁通的不连续性的影响开始下降，由此产生的损耗开始减小。

高速异步电机的相数m应为：

m≥2 (17)

下面结合附图对本发明进行更具体的叙述。图中：

图1显示本发明提出的异步电机的一个实施例的纵向剖视图；

图2显示沿图1的II-II线切取的剖面；

图3显示沿图1的III-III线切取的靠近转子结构的剖面；

图4显示图1中的一个剖面(类似于图2的位置)，说明设计转子的另外一种可能性。

图中的标号1表示一管状体，管状体内放置有一个带有绕组3的定子2。定子2的内表面上含有按公式(14)设计的线槽4。另一方面，就导线的直径而言，嵌置于线槽4中的绕组是按照上式(15)设计的。

按照一个优选实施例，定子绕组3设计成采用所谓的绞合线，其中各导线的直径小于0.4毫米，最好是小于或等于0.1毫米。定子的线槽数最好可被偶数除尽，在三相异步电机中，线槽数被12除尽是合适的。至少在一些用途中，从尽量减小损耗的观点来看，将定子绕组连接成使之适合于由至少两个相互错开相位(图中未显示)的三相变换器(频率变换器)来控制。

定子2含有一个内孔5，其内装有转子6，转子绕其纵轴线P旋转并被支承到管状体上(未示出)。转子6是由轴体7和其外表面上的被覆层8组成的组合体。被覆层8沿转子6的纵向伸展，至少覆盖着与定子2和绕组3相对的区域。轴体7至少是导磁的或者也是导电的。在图示的实施例中，所述轴体7是一实心结构体，但也可以是空心的。轴体7的材料最好是合适的钢，特别是当轴体7是实心结构时其屈服点至少在径向上大于400MPa。在轴体7设计成空心结构的情况下，轴体7的材料必须是一种具有较高的抗拉强度的材料，其合适的屈服点至少在径向上为例如800MPa。具体参考图2，可注意到轴体7在转子的基本上纵向的方向上开有槽，槽7a的数目对应于公式(13)。图4上示出了另一种方案，其中轴体7具有光滑的表面，即槽数在理论上为无穷大。

转子6上载有由一些高导电材料、诸如铜、特别是经应变硬化的铜构成的被覆层(8)。该被覆层8的用途显然是用作流过异步电机的总电流的导体，由此使产生转子6的转矩的电流(安培)对被覆层8的横截面面积的比值[根据公式(9)计算]一般小于40安/m²。将所述被覆层8加到轴体7的外表面上的一种特别优选的方法是所谓的喷涂技术。也可以采用基于敷涂的其它类似的方法，其中将待敷布的材料粘附到一个基体上，在这里具体是粘附到轴体7上，例如利用线性动量的巨大变化使被覆层材料在形成被覆层期间经受应变硬化。显然，除了铜之外，被覆层8的材料也可以是其它高导电材料、诸如铝或合适的合金或复合材料。被覆层8、特别是在被覆层8的区域8a上可以厚些，该区域位于定子2两端的外侧沿转子的纵向在被覆层8的两端，在常规的方案中通常提供一个短路区，称为短路环。8a段的长度可沿转子6的纵向变化，可以在绕组3的区域内伸展或超出该区域，但在大多数情况下所述8a段基本上在绕组3的端部终止。这方面可参看图3、特别是在与定子2和绕组3相对的部分上，被覆层8的厚度在转子6的径向上基本上至少为0.2毫米，最好是0.5-5毫米，甚至达到1-10毫米。特别是被覆层8的端部段8a可以是被覆层在径向上最厚的部分。图2示出了被覆层的组成，它不像图4所示那样的等厚材料层，而是例如包括一个具有等厚或变厚度的材料层部分8b和置于轴体7的槽道7a内的被覆层材料部分8c的组合层。当然，很明显，在大多数情况下，被覆层8按上述方式粘附到轴体7的外表面上之后要对它的外表面进行机械加工，轴体7也要事前进行机加工使之包括对应于被覆层8c的凹陷和例如图2所示的槽道7a，换言之，在加工好的转子上的被覆层8的外表面基本上与轴体7的在被覆层8以外的表面齐平。

上述方法可用来生产一种可以经得起在高速应用中的转动和圆周速度的被覆层8，在高速应用中，尤其对圆周速度来说可超过100米/秒，甚至200-500米/秒，对于转速来说可以超过2×10⁴-2×10⁵转/分，甚至到10⁶转/分，高达1000米/秒。在这些旨在特别高的圆周速度下工作的方案中，轴体7需要采用屈服点高于1000MPa的材料。

按照本发明的基本构思，按照公式(6)设计的气隙δ形成在定子2的内孔表面与被覆层8的外表面之间，根据图2中的标号，气隙将为(D_s-D_r)/2。

被覆层8至少可部分地包括一些区域或段，其被覆层厚度在径向上的变化不大于1∶10、最好是1∶4-6的比率。而且，被覆层可以有一个变化的表面构形，包括例如带有凹陷和凸脊的段或区域。被覆层8的厚度在径向上至少在一些被覆层区域内大于转子外径D_r的0.5％，最好大于0.7％，甚至大于1％，但不超过20％(小直径转子)。

为了进一步说明本发明的优点，进行了如下一系列的试验，所有各种试验结构的目标均在于提供满足电气工程所要求的高的质量标准的异步电机。

试验电机A

这台试验电机是根据现有技术知识设计的，特别是转子使用了具有下面主要尺寸的、由铜材料(见例如GB-1427818)制成的所谓鼠笼式方案。所有试验电机中的定子的长度均为140毫米。

n＝1.5*10⁵转/分，

D_r＝70毫米，

δ＝0.70毫米(δ≈0.2＋D_r/1000≈0.3；公式8a)，

Q_s＝24(D_r/3.2；公式13)，

Q_r＝26

在这台式验电机中，轴体槽深的最大值是2毫米，

试验电机B

n＝1.5*10⁵转/分，

D＝70毫米，

δ＝3毫米(公式6)，

Q_s1＝24或Q_s2＝36(公式14)，

Q_r1＝26或Q_r2＝40(公式15)，

被覆层厚度为1-2毫米，换言之，转子槽的深度最大约1.0毫米(因此，转子与图2中所示的一样)。

试验电机C

n＝1.5*10⁵转/分，

D_r＝70毫米，

δ₁＝2毫米，δ₂＝3毫米或δ₃＝4毫米(公式6)，

Q_s1＝24或Q_s2＝36(公式14)，

Q_r＝∞。

该转子与图4中所示的一样，被覆层厚度约为1毫米。

下面以表格的形式说明实验结果，表示了在每种可供选择的试验电机中与轴输出有关的电气损耗。

试验结果

试验电机	电气损耗％
试验电机	电气损耗％	A	18
BB₁(Q_s1，Q_r1)B₂(Q_s2，Q_r1)B₃(Q_s1，Q_r2)B₄(Q_s1，Q_r2)	2.92.52.82.4	A	18
BB₁(Q_s1，Q_r1)B₂(Q_s2，Q_r1)B₃(Q_s1，Q_r2)B₄(Q_s1，Q_r2)	2.92.52.82.4	CC₁(δ₁，Q_s1)C₂(δ₂，Q_s1)C₃(δ₂，Q_s2)C₄(δ₃，Q_s1)	4.23.02.52.8

试验结果的一个主要特点是，当一台异步电机具有根据本发明的基本构思设置的气隙和转子结构，与用传统技术制造并工作在高速范围的异步电机相比，其电气损耗减少至少15％以上。气隙的影响是关键性的，但是转子结构以及定子和转子的线槽数也对损耗有影响。上述试验数据为熟悉本领域的人员在各个设计工作中、至少对用试验方法进行的优化设计提供了必要的初步资料。

Claims

1.一种异步电机，它包括一个可相对于定子转动的导电转子和在定子与转子之间的气隙，其特征在于，在转子(6)与定子(2)之间的气隙(δ)基本上符合下式：

δ = \frac{D_{s} - D_{r}}{2} > A + \frac{D_{r}}{B} + \frac{u}{C}

式中：

D_r＝转子外径(毫米)，

D_s＝定子内径(毫米)，

u＝圆周速度(米/秒)，

δ＝气隙(毫米)，

A＝常数，其值≥0.3，最好为0.7～1.5，适合的值是1，

B＝常数，其值≤150，最好为50-100，适合的值是70，

C＝常数，其值≤1200，最好为300-600，适合的值是400，单位为米/秒/毫米，

转子(6)的圆周速度大于100米/秒、一般为200-500米/秒，转子(6)的转速一般为2×10⁴-2×10⁵转/分，最高达到10⁶转/分。

2.按权利要求1所述的异步电机，其特征在于，所述转子(6)设有与轴体7接合的导电被覆层，所述被覆层制成连续的以伸展在整个转子(6)的工作表面面积上。

3.按权利要求2所述的异步电机，其特征在于，所述被覆层(8)的厚度可变化成使转子(6)在径向上的最小与最大被覆层厚度之比值不大于1∶10，被覆层(8)在径向上的厚度至少在被覆层的一些区域上大于转子外径D_r的0.5％、最好大于0.7％，甚至大于1％，但不超过20％。

4.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于，所述被覆层(8)至少在转子(6)的与定子(2)相对的区域内是一层沿转子(6)的纵向具有相等厚度的被覆层。

5.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于，至少在转子(6)的与定子(2)相对的区域内，所述被覆层(8)是一组合层，该组合层包括一均匀材料层部分(8b)和敷设在形成在转子(6)的轴体(7)上的槽(7a)内的被覆层材料部分(8c)。

6.按权利要求5所述的异步电机，其特征在于，所述均匀材料层部分(8b)至少在转子(6)的与所述定子(2)相对的区域沿转子(6)的纵向是一层等厚度的被覆层。

7.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于：所述被覆层(8)至少在它的一些工作表面面积上包括一些区域和/或部分，其中，该被覆层(8)的表面结构包括有交替的凹陷和凸脊。

8.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于，所述被覆层(8)包括两个端部(8a)，其径向厚度超过与定子(2)对齐处的被覆层的厚度。

9.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于，被覆层(8)的最大厚度h符合下式：

h \approx \frac{δ_{p} * 1.8 * 1 0^{14}}{n^{2} * D_{r} * δ_{pt}},

其中，

δ_p＝粘附力(MPa)，

n＝电机的转速(转/分)，

D_r＝转子外径(毫米)，

δ_pt＝被覆层密度(公斤/米³)，

其中，覆盖在转子(6)的至少一些工作表面面积的上的所述被覆层(8)具有超过0.2毫米的径向厚度、最好为0.5-5毫米，甚至达到1-10毫米。

10.按权利要求5所述的异步电机，其特征在于，设在轴体(7)上并基本上沿轴体(7)的纵向伸展的槽(7a)的槽数符合下式：

Q_{r} > \frac{D_{r}}{3.2},

最好为

其中：

Q_r＝转子槽数，

D_r＝转子的外径(毫米)。

11.按权利要求5所述的异步电机，其特征在于，定子(2)在内周上设有线槽(4)，基本上沿转子(6)上的轴体(7)的纵向伸展的槽(7a)的槽数满足下列条件：

Q_r≥Q_s

其中：

Q_r＝转子上的槽数，

Q_s＝定子上的线槽数。

12.按权利要求2或3所述的异步电机，其特征在于，产生有载转子转矩的电流对被覆层(8)的横截面面积之比值基本上符合下式：

J = \frac{Q_{s} * N_{u} * I_{1} * \cos δ_{1}}{A_{r}}

< k * (40 + \frac{500}{D_{r}})

其中：

J＝电流密度(安/毫米²)

Q_s＝定子线槽数，

N_u＝在一个定子线槽内伸展的导体数，

I₁＝定子电流基波的均方根值(安)，

δ₁＝定子电流和电压基波之间的相位角，

A_r＝转子被覆层的平均横截面面积，毫米²，

k＝载荷系数，(安/毫米²)(波动范围1-2.5)，

D_r＝转子直径的数值(毫米)。

13.按权利要求1所述的异步电机，其特征在于，所述定子(2)上设有嵌置绕组(3)的线槽(4)，定子上的线槽(4)的数目满足下列条件：

Q_{s} > \frac{D_{s}}{3.2},

最好为

其中：

Q_s＝定子上的槽数，

D_s＝定子的内径(毫米)。

14.按权利要求13所述的异步电机，其特征在于，定子(2)上的线槽数可被偶数值除尽。

15.按权利要求14所述的异步电机，其特征在于，在三相异步电机中，定子(2)的绕组(3)与至少两个相互错开相位的三相变换器连接。

16.按权利要求13所述的异步电机，其特征在于，所述定子绕组(3)连接到一个单一的两相变换器上。

17.按权利要求1所述的异步电机，其特征在于，用在定子(2)中的绕组(3)的单个导线的直径满足下列条件：

d_{s} \leq \frac{15000}{n * p},

其中：

p＝电机的极对数，

n＝电机的转速(转/分)，

d_s＝导线的直径(毫米)。

18.按权利要求17所述的异步电机，其特征在于，所述绕组(3)中的导线的直径小于0.4毫米、最好小于0.1毫米。