CN1083278A - 异步电机及其使用的转子和定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种异步电机，其转子设有导电涂 层。转子和定子之间的气隙(δ)大体上符合下式：

式中：Dr为转子的外径(毫米)，Ds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 上的导电涂层连续地覆盖在转子的整个工作表面积 上。

Description

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、主要是通过集中减少涡流损失来提高电气值。应注意到，上述出版物集中在这样一些解决方案上，即转速被限制在长期用于异步电机的相对低的传统转速范围内。

在常规传统的异步电机设计中，目的主要是对电流热和磁化损失、磁滞损失和涡流损失进行优化。称之为气体摩擦损失的重要性在常规的异步电机设计中被忽略。

可注意到，一般简单地来说，电机中产生的损失，也是异步电机产生的损失是转速的函数，其表达式如下：

P_h（n）＝P₀+P₁n+P₂n²+P₃n³，（1）

其中：

n＝转速，

Ph＝总损失，

P₀＝一个标准分量，包括电流热和磁化损失，

P₁＝说明磁滞损失的常数，

P₂＝说明涡流损失和其它与转速的二次方有关的损失的常数，

P₃＝说明气体摩擦损失的常数。

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损失和转速之间的相互关系。也应注意到，常数P₀，P₁，P₂和P₃采用一些随对它们有影响的相关的、主要的物理因素而变的变化值。换言之，所述的常数P₀，P₁，P₂，P₃仅仅是在一给定的电机结构中与转速有关的常数。

另一方面，电机设计的目的是要将总损失Ph（n）与轴输出的比率减至最小，其轴输出为：

P_aks（n）＝k＊n，（2）

其中：K＝机器常数，一个主要与转子和/或电机的体积有关的常数。

因此：

(P_h(n))/(P_aks(n)) = 1/(k) *( (P₀)/(n) +P₁+P₂n+P₃n²)。（3）

公式（3）说明转速的增加对轴输出损失的相关部分的影响。转速的增加减少了电流热和磁化损失（常数P₀）的影响。磁滞损失部分基本上保持恒定。另一方面，涡流损失（常数P₂）的影响大体上与转速的增加成正比增加，而且，气体摩擦损失（常数P₃）的影响大体上与转速的二次方成比例地增加。

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：通过在设计中采取减少涡流损失和与传统的解决办法相比至少不使气体摩擦损失增加的方法来减少与涡流损失和气体摩擦损失有关的常数（P₂和P₃）的影响。另一方面，与电流热和磁化损失有关的常数P₀的大小可能恰恰被增加，因为转速增加的影响反比于上述损失之间的比率。

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，特别是异步电机中转子的圆周速度超过100米/秒，甚至高达1000～2000米/秒。虽然对于转动件的尺寸，特别是转子直径最普遍采用的尺寸来说，典型的圆周速度为200-500米/秒，转子的转速则在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，损失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反比于常数P₂和P₃的大小。换言之，在高速应用中，对涡流和气体摩擦损失有影响的常数，从物理尺寸和设计来看，是与气隙有关的变量，可用一个简化的公式来表示：

P_i≈ 1/(δ^x) ,（4）

其中：

Pi＝P₂或P₃

δ＝气隙

X＝幂的次数≥0

因此可得出结论，公式（1）中的常数P₀与气隙δ的修正关系如下：

P₀≈δ^y，（5）

其中：

P₀＝电流热和磁化损失，

δ＝气隙

Y＝幂的次数≥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是可以并应该增加的，因为与公式（1）有关的涡流和气体磨擦损失的常数P₂和P₃是反比于（公式4）所述气隙的大小的，而常数P₂和P₃又与转速的二次方或三次方成比例，因此在高速应用中，对于这些特定的损失有一较大的影响。另一方面，对电流热和磁化损失有影响的常数P₀值，甚至可以在没有总损失增加的情况下被增加，即允许更强大的磁化电流，因为在高速应用中，常数P₀的重要性从总损失来看可被忽略。实际上，上面所述的意义是，在高速应用中，目的是利用技术设计尽可能将涡流损失减至最少，但其采用的方式与传统的设计技术相比，在任何情况下至少空气磨擦损失不能增加。

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符合下式：

δ＝ (D_s-D_r)/2 ＞A + (D_r)/(B) + (u)/(C) （6）

公式（6）中：

Dr＝转子外径（毫米），

Ds＝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，

转子的圆周速度大于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失来看，可得出P₃与转子的直径和转速的关系如下：

$P_3\approx \frac{n^3{\mathrm{*D}}^4{}_r}{{\delta }^{\mathrm{0.\; 2}}}\mathrm{(7)}$

消除空气摩擦损失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加气隙时，可以高效率获得一股冷却气体，比如空气流。

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机器”（Huette    Taschenbuecherder.Technik，Energietechnik，Bend    1    Maschinen）对于：

小电机

δ≈0.2+ (D_r)/1000 ［mm］（8a）

中型电机

δ≈ (D_r)/1200 *(1+ 9/(2p) ) ［mm］（8b）

其中：

P＝偶极数

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

δ≈（0.25-0.4）＊P^1/4 _mck，（8c）

其中：

δ＝气隙（毫米），

Pmek＝电功率（千瓦）

在传统的办法中主要从涡流损失来看，可以注意到，流过定子、转子和定子与转子上的槽的电流导致气隙感应密度沿气隙的不连续分布（换言之，气隙感应密度的正弦形分布包括有谐波成份和感应或磁通的密度分布是阶跃式的）。转子以不同于气隙磁通的速度转动和磁通分布的不连续性一起在转子和定子中增加涡流损失。

当气隙增加时，不连续通量密度的谐波分量减少，因而涡流损失也减少。利用传统电机定尺寸原则获得的气隙值计算的涡流损失甚至高几十倍。

正如上面指出的那样，按照本发明的气隙大小确定便于对在高速应用的困难条件下的总损失实现很好的控制。

本发明也涉及用在上述异步电机中的转子。这种转子的轴体或类似部分上设有导电涂层。

至于已知的转子结构，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的方法。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，这种鼠笼式绕组法是没有优点的。

本发明的意外发现是在高速应用中，由高导电材料制成的转子涂层必须连续地将转子的整个工作表面面积覆盖，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涂层的径向厚度大于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。为使电流热损失尽可能地小，在转子中流动的电流应基本上分布在高导涂层上。因此，高导涂层的横截面面积应该最大限度地增加，其方式是使涂层具有尽可能大的平均半径，换言之，该涂层应最大范围地涂在轴体的外圆周上，并具有均匀一致的分布。

在本发明的转子中，产生负荷转子扭矩的电流与涂层的横截面积之比基本上符合下式：

J= (Q_s*N_u*I₁*cosδ₁)/(A_r) ＜k*(40+ 500/(D_r) )（9）

其中：

J＝电流密度（安/毫米²），

Qs＝定子槽数，

Nu＝在定子槽中延伸的导体数，

I＝定子电流中直达波（A）的均方根值，

δ₁＝定子电流和电压直达波之间的角度，

Ar＝转子涂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（A/毫米²），波动范围1-2.5

Dr＝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，涂层最好和最普遍的涂覆方法相同，利用基于线性动量快速变化的制造技术，即所谓的喷涂技术，将其做在导磁轴体的外层。这种喷涂可使轴体和涂层之间产生足够坚固的粘附力，同时也提供了足够的涂层厚度。在本发明中的一个发现是，粘附力可定义如下：

δp＞50Mpa，最好超过100MPa。（10）

这样，导电涂层的最大可能的厚度h（毫米）可按下式计算：

h≈ (δ_p*1.8*10¹⁴)/(n²*D_r*δ_pt) ,（11）

其中：

δp＝附着力（MPa），

n＝电机的转速（转/分），

Dr＝转子外径（毫米），

δpt＝涂层材料的密度（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足够厚度的涂层为转子在轴体上提供一层保持固体形状的涂层。而且，正如在本领域中众所周知的那样，诸如铜之类的高导材料很软，并具有低的破坏强度。当本发明的转子制造时，例如采用基于线性动量快速变换的制造技术制造时，这样一种其本身抗应力差、机械性能软的导电涂层材料可被粘附并固化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，轴体上可提供槽，槽内充以涂料。槽数可按下式确定：

Q_r＞ (D_r)/3,2 ，最好为 (D_r)/(1-2) （13）

其中：

Qr＝转子的槽数，

Dr＝转子的外径（毫米）。

转子的涂层可以是一层均匀厚度的材料层，或可包括一由均匀厚度的材料层成份和铺设在轴体槽内的涂层材料成份组成的复合层。采用什么类型的涂层结构取决于几个因素，这些因素在具体异步电机的设计阶段必须进行组合优化。轴体上的槽给气隙磁通密度带来不连续性，进一步增加了定子上产生的损失。由槽引起的这些损失可通过增加槽数来减少。由槽感应的涡流损失可通过采用相当均匀厚度的固体涂层而大部分被忽略，对应于这种情况Qr值无穷大。固体或连续的涂层导致增加定子绕组中磁化电流的消耗，增加了在定子槽内产生的铜损失。因此，一种可供选择的办法是采用在轴体上加工出槽并在槽上提供一层涂料和一种连续涂层的转子结构。

然而，对各种转子结构计算出的损失之间的差别是小的，主要的特点在于气隙的大小和与此使用的涂层的整体性。因此，转子涂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，Berechnung    rotierender    elektrischer    Maschinen）。根据这份资料，异步电机上的槽距一般为10-45毫米（小电机上的最小读数），最后得到的槽数为：

Q_s≤ (D_s)/3.2 （14a）

定子的槽引起气隙磁通密度的不连续性，由此增加了涡流损失。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，通过增加定子槽数，有可能减少槽感应的损失，因为开槽对气隙磁通密度不连续性的影响被减少了。

按照这种定子的一个主要特征，定子槽数必须按下式决定：

Q_s＞ (D_s)/3.2 ，最好为 (D_s)/2 （14b）

其中：

Qs＝定子槽数，

Ds＝定子的内径（毫米）

而且，转子的槽数最好满足条件：

Qr≥Qs（15）

与定子上含有的槽数有关。

交变电流在定子槽内的导体中产生一种所谓的电流放大，这种电流放大增加了所谓交流电阻，因而增加了定子损失。

电流放大对交流电阻所增加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.Elektrische    Maschinen，Berechnung    rotiereider    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异步电机特征为基础建立的，为了不明显地增加电流放大的影响，与传统的方法相比，导线的直径必须减小。

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

d_s≤ 15000/(n＊p) ，（16）

其中：

P＝电机的极对数，

n＝电机的转速（转/分），

ds＝导线直径（毫米）。

显然，为了获得转动的电机，最少的相数是2。当相数增加时，由流过定子槽的电流引起的气隙磁通的不连续性开始被拉平，由此产生的损失开始减少。

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剖面图;

图2显示图1中沿Ⅱ-Ⅱ线的剖面;

图3显示图1中沿Ⅲ-Ⅲ线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）设计的槽4。另一方面，就导线的直径而言，置于槽4中的绕组是按照上式（15）设计的。

按照一个较佳实施例，定子绕组3是采用所谓L1TZ线设计的，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。定子的槽数最好可被偶数除尽，在三相异步电机中，槽数被12除尽是适当的。至少在一些用途中，从减少损失的观点来看，将定子绕组耦合适合于控制至少两个相互移相（图中未显示）的三相变换器（频率变换器）。

定子2含有一个内孔5，其内装有转子6，转子绕其纵轴P旋转并被支承到管状体上（未示出）。转子6是由轴体7和其外表面上的涂层8组成的组合体。涂层8沿转子6的纵向分布，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的材料最好是适当的钢，其径向的屈服点至少大于400MPa，特别是当轴体7是实心结构时更应如此。在轴体7设计成空心结构的情况，轴体7的材料必须是一种具有更好的拉伸强度的材料，其径向的适当屈服点至少为800MPa。详细地参考图2，可注意到，轴体7沿转子的纵向方向上开有槽，槽7a的数目对应于公式（13）。图4示出了一种可供选择的情况，其中轴体7具有光滑的表面，即理论上，槽数为无穷多。

转子6上载有由一些高导电材料制成的涂层8，如铜，特别是强化形状的铜（shape-reinforced）。涂层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的扭矩的电流（安培）与涂层8的横截面面积之比[根据公式（9）计算]一般小于40A/m²。将所述涂层8加到轴体7的外表面上的一种特别好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，其中待敷涂的材料粘附到一种基体上，在这里是粘附到轴体7上，例如，利用线性动量方面的大的变化，使涂层材料在形成涂层期间受到形状强化。显然，除了铜之外，涂层8的材料也可以是其它高导电材料，例如铝，适当的合金或合成物。涂层8可以厚些，特别是在涂层8的区域8a上，该部分区域位于定子2两端的外侧沿转子的纵向方向在涂层8的两端，在常规的办法中，通常提供一个短路区，称为短路环。8a部分的长度可沿转子6的纵方向变化，可以在绕组3的区域内延伸或超出该区域，但在大多数情况下，所述8a部分基本上在绕组3的端部终止。这方面可参考图3。特别是在与定子2和绕组3相对的部分上，涂层8的厚度在转子6的径向大体上至少为0.2毫米，最好是0.5-5毫米，甚至达到1-10毫米。特别情况下是，涂层8的端部8a可以是径向涂层最厚的部分。图2说明了涂层的组成，它不像图4所示的等厚材料层，而是例如包括一种具有等厚或变厚度的材料层部分8b和置于轴体7的槽7a内的涂层材料部分8c的组合层。当然，很明显，在大多数情况下，涂层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也要机加工，这种加工包括加工对应于涂层8c的凹槽，例如图2所示的槽7a，换言之，已加工好的转子的涂层8的外表面基本上与轴体7的涂层8外面的表面齐平。

上述方法可用来生产一种涂层8，这种涂层可以经得起在高速应用中的转动和圆周速度，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，高达1000米/秒。在这些想在特别高的圆周速度工作的方案中，轴体7需要采用屈服强度大于1000MPa的材料。

按照本发明的基本概念，按照公式（6）设计的气隙δ在定子2的内孔表面和涂层8的外表面之间形成，即根据图2中的标示，气隙为（Ds-Dr）/2。

涂层8至少可部分地包括一些区域或部分，其径向涂层厚度的变化不大于1∶10，最好是1∶4-6的比率。而且，涂层可以有一变化的表面结构，即包括一些有凹入和凸起的部分或区域。涂层8的径向厚度至少在一些涂层区域大于转子外径Dr的0.5%，最好为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，进行了如下系列试验，所有各种试验结构其目的均是在电气方面使异步电机达到高的质量标准。

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，由铜材料（例如见GB-1427818）制成的所谓鼠笼式方案。所有试验电机中定子的长度均为140毫米。

n＝1.5＊10⁵转/分，

D_r＝70mm，

δ＝0.70mm（δ≈0，2+D_r/1000≈0.3;公式8a），

Q_s＝24（D_r/3.2;公式13），

Q_r＝26

在这台试验电机中，轴体槽深的最大值是2毫米，

试验电机B

n＝1.5＊10⁵转/分，

D_r＝70mm，

δ＝3mm（公式6），

Q_s1＝24 or Q_s2＝36（公式14）

Q_r1＝26 or Q_r2＝40（公式15）

涂层厚度为1-2毫米，换言之，转子槽的最大深度约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

D_r＝70mm，

δ₁＝2mm，δ₂＝3mm or δ₃＝4mm（公式6）

Q_s1＝24 or Q_s2＝36（公式14），

Q_r＝∞.

该转子与图4中所示的一样，涂层厚度约为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失。

试验结果

试验结果的一个主要特点是，当提供一台具有本发明的基本概念的气隙和转子结构的异步电机时，与用传统技术制造并工作在高速范围的异步电机相比，减少的电气损失至少为15%以上。气隙的重要性是关键的，而且转子结构以及定子和转子的槽数也对损失有影响。上述试验数据为熟悉本领域的人员在各个设计工作中，至少对于用试验方法进行优化设计提供了必要的初步资料。

Claims (29)

1、一种异步电动机，它包括一可相对于定子转动的导电转子和气隙或其两者之间的类似部分，其特征在于，转子(6)和定子(3)之间的气隙(δ)大体符合下式：

δ＝ (D_s-D_r)/2 ＞A + (D_r)/(B) + (u)/(C)

式中：

D_r=转子外径(毫米)，

D_s=定子内径(毫米)，

μ=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≤1500，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。

2、如权利要求1所述的异步电机，其特征在于，异步电机中转子（6）的圆周速度一般为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。

3、一种用在权利要求1所述的异步电机中的转子，所述转子（6）设有与轴体7或类似部分相关的导电涂层，其特征在于，所述涂层是连续的，并覆盖着整个转子（6）的工作表面面积上。

4、如权利要求3所述的转子，其特征在于，所述涂层（8）的厚度是以下述方式变化的，即转子（6）径向上的最小和最大涂层厚度之比不大于1∶10，至少在涂层的一些区域上，涂层（8）的径向厚度大于转子外径Dr的0.5%，最好为0.7%，甚至大于1%，但不超过20%。

5、如权利要求3或4所述的转子，其特征在于，所述涂层（8）至少在定子（2）上沿转子（6）的纵向包含一层大致等厚的涂层。

6、如权利要求3或4所述的转子，其特征在于，至少与定子（2）相对的区域，所述涂层（8）是一组合层，该组合层包括一均匀材料层部分（8b）和置于轴体（7）或含在转子（6）上的类似部分上形成的槽（7a）内的涂层材料部分（8c）。

7、如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述均匀材料层部分（8b）至少在与所述定子（2）相对的区域沿转子（6）的纵向是一层等厚度的涂层。

8、如权利要求3、4或6所述的转子，其特征在于：至少在它的一些工作表面面积上，所述涂层（8）包括一些区域和/或部分，其上涂具有变化的表面结构。

9、如权利要求8所述的转子，其特征在于，涂层（8）的所述表面结构包括一些交替的凹槽和凸起部。

10、如权利要求1-9中任一项所述的转子，其特征在于，所述涂层（8）包括两个端部（8a），其径向厚度超过与定子（2）对齐处的涂层厚度。

11、如权利要求1-9中任何一项所述的转子，其特征在于，涂层（8）的最大厚度符合下式：

h≈ (δ_p*1.8*10¹⁴)/(n²*D_r*δ_pt)

其中，

δp＝粘附力（MPa），

n＝电机的转速（转/分），

Dr＝转子外径（毫米），

δpe＝涂层密度（公斤/米³），

因此，覆盖在转子（6）的至少一些工作表面面积的上的所述涂层（8）具有超过0.2毫米的径向厚度，最好为0.5-5毫米，甚至高达1-10毫米。

12、如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述的槽（7a）大致沿轴体（7）或类似部分的纵向延伸，包括在槽（7a）中的槽沿转子的圆周方向最好以固定的间隔延伸。

13、如权利要求6所述的转子，其特征在于，所述的槽（7a）包括相互交叉的槽组成的组合槽，其中至少一些槽的纵向不同于轴体（7）或类似部分的纵向。

14、如权利要求3所述的转子，其特征在于，所述涂层最好利用基于线性动量变化的粘附技术，特别是喷涂法施加到轴体（7）或类似部分的表面上，特别是要设法产生一层形状强化的涂层（8），该涂层粘附在轴体（7）或类似部分上并具有大于50MPa，最好大于100MPa的粘附力（δp）。

15、如权利要求14所述的转子，其特征在于，转子（6）的所述轴体（7）或类似部分至少在径向具有超过400MPa的屈服点，特别是采用实心轴体结构（7）或类似结构的情况下更应如此。

16、如权利要求14所述的转子，其特征在于，转子（6）的所述轴体（7）或类似部分至少在径向具有大于800MPa的屈服点，特别是采用空心轴体结构（7）或类似结构的情况下更应如此。

17、如权利要求3，6，12或13所述的转子，其特征在于，设在轴体（7）或类似部分上并大致沿轴体（7）的纵向延伸的槽（7a）或相关部分的槽数符合下式：

Q_r＞ (D_r)/3.2 ,最好为 (D_r)/(1-2)

其中：

Qr＝槽数，

Dr＝转子的外径（毫米）。

18、如权利要求3所述的转子，其特征在于，转子（6）的圆周速度大于100米/秒，一般为200-500米/秒。

19、如权利要求3，6，12或13所述的转子，其特征在于，大致沿转子（6）上的轴体（7）的纵向延伸的槽（7a）的槽数，或槽（7a）的相关部分上的槽数满足下列条件：

Qr≥Qs

其中：

Qr＝转子上的槽数。

20、如权利要求3，4或11所述的转子，其特征在于，产生载荷转子扭矩的电流对涂层（8）的横截面积之比基本符合下式：

J= (Q_s*N_u*I₁*cosδ₁)/(A_r) ＜k*(40+ 500/(D_r) )

其中：

J＝电流密度（A/毫米²）

Qs＝定子槽数，

Nu＝在一个定子槽内延伸的导体数，

I_l＝定子电流直达波的均方根值，

δ_l＝定子电流和电压直达波之间的角度，

Ar＝转子涂层的平均横截面积，毫米²（图1中的Ⅱ-Ⅱ剖面），

K＝载荷系数，A/毫米²（波动范围1-2.5），

Dr＝转子直径的数值（毫米）。

21、如权利要求20所述的转子，其特征在于，转子负荷系数（K）的瞬时平均值不大于1。

22、如权利要求20和21所述的转子，其特征在于，所述的负荷系数（K）瞬态不大于2.5。

23、一种用在权利要求1所述的异步电机中的定子，所述定子（2）上设有安置绕组（3）的槽（4）并与所述转子（16）相连地安装在异步电机内，其特征在于，定子上的槽（4）的槽数满足下列条件：

Q_s＞ (D_s)/3.2 ，最好为 (D_s)/2

其中：

Qs＝定子上的槽数，

Ds＝定子的内径（毫米）。

24、如权利要求23所述的定子，其特征在于，与之配合使用的转子（6）上的槽（7a）的槽数，或开槽设在轴体（7）上的纵向延伸部分上，或包含在在转子（6）上的类似部分上的槽数，满足下列条件：

Qr≥Qs

其中：

Qr＝转子上的槽数，

Qs＝定子上的槽数。

25、如权利要求23所述的定子，其特征在于，定子（2）上的槽数可被槽数的偶数值除尽。

26、如权利要求25所述的定子，其特征在于，在三相异步电机中，定子（2）的绕组（3）至少与两个相互移相的三相变换器相耦合。

27、如权利要求23所述的定子，其特征在于，所述定子绕组（3）耦合到一个单独的两相变换器上

28、一种用在权利要求1所述的异步电机中并与权利要求3所述的转子相连的定子，其特征在于，就直径而言，用在定子（2）中的绕组（3）的各个导线的直径满足下列条件：

d_s≤ 15000/(n＊p) ，

其中：

P＝电机的极对数，

n＝电机的转速（转/分），

ds＝导线的直径（毫米）。

29、如权利要求28所述的定子，其特征在于，所述绕组（3）是用所谓的LITZ线绕成的，因此导线的直径小于0.4毫米，最好小于0.1毫米。

Images