[发明专利]感应电动机

说明书

描述了一种用于电机(1)的转子(3)。该转子(3)包括：转子轴线(4)，该转子(3)被配置为围绕转子轴线(4)旋转；以及至少一个传导元件，被配置为沿转子轴线(4)的方向传导电流。转子的特征在于传导元件内的电阻率随着与转子轴线(4)相距的距离减小而减小。

技术领域

本公开涉及实心凸极同步电动机和鼠笼式感应电动机类型的电动机。本公开还涉及用于生产这种电动机的方法。

背景技术

自大约120年来，鼠笼式感应电动机一直是该行业的主力军。它们是稳固耐用且经济高效的电动机。鼠笼式感应电动机包括承载三相绕组的定子和带有鼠笼的转子，该鼠笼包括压铸短路转子导条或机加工短路转子导条。使用压铸转子导条在低功率的小型机器应用中更为常见，而机加工导条在高功率的大型机器应用中更为常见。其原因主要是由于冷却熔融材料而难以压铸长转子导条。转子导条通常由铜或铝制成。通过改变转子导条的材料，感应电动机获得不同的启动特性。与高电阻率材料(例如，铝)相比，低电阻率材料(例如，铜)将具有在更高转子速度下发生的击穿转矩(break-down torque)。高电阻率材料(例如，铝)的启动转矩高于低电阻率材料(例如，铜)。今天，可以通过在导条中使用高电阻率材料来启动高负载转矩，但由于整个导条由单一材料制成，所以这些电动机的效率低下。与铝转子感应电动机相比，铜转子感应电动机具有更高的效率。US 2014/0091668A1描述了混合转子导条组件、包括混合转子导条组件的电动机及其组装方法。混合转子导条组件包括铜转子导条以及衬在转子导条上的铝垫片。铝垫片的作用是收紧鼠笼中的铜转子导条，以免软铜转子在膨胀或收缩时刮伤或磨损。铝垫片还用作辅助转子导条，其提高了电动机的启动转矩。

然而，与根据现有技术的感应电动电动机相比较，仍然需要改进具有转子导条的感应电动机，该感应电动机与传统高电阻率转子相比具有改进的效率以及改进的启动转矩。同步电动机也需要改进启动转矩特性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种用于感应电机和/或实心凸极型同步机器的转子，该转子至少缓解了现有技术的问题中的一个问题。

本发明的另一目的是提供一种用于鼠笼式感应电动机和/或实心凸极型同步机器的转子，该转子使得与根据现有技术的电机相比较，感应电动机和/或实心凸极型同步机器能够在作为电动机运行时具有高效率和良好的启动转矩特性。

这些目的中的至少一个目的设有根据独立权利要求所述的转子。

从属权利要求的特征提供了其他优点。

根据本发明的第一方面，一种用于电机的转子，该转子包括：转子轴线，该转子被配置为围绕该转子轴线旋转；以及至少一个传导元件，被配置为沿转子轴线的方向传导电流。转子的特征在于传导元件内的电阻率随着与转子轴线的距离减小而减小。

当转子受到来自例如定子的磁场时，在传导元件中感应出电流并且在转子上产生转矩。

由于电流分布由趋肤效应确定，所以传导元件的与转子轴线相距最大距离处的部分将决定高转差下的启动特性。随着转子速度增加，由于趋肤效应，所以传导元件中的电流将连续深入到传导元件中。

传导元件中的电阻率可以随着与转子轴线相距的距离减小而连续减小。通过使电阻率连续减小，可以优化转子被布置在其中的电机的启动特性和稳态时的效率。

作为使电阻率连续减小的备选方案，传导元件中的电阻率可以随着与转子轴线相距的距离减小而逐级减小。其中电阻率逐级减小的传导元件比电阻率连续减小的传导元件更易于制造。

传导元件的电阻率在与转子轴线相距特定距离处可以是恒定的，即，垂直于传导元件的长度轴线的电阻率分布(profile)沿着整个传导元件是相同的。

转子可以是实心凸极型的。这种类型的转子具有由固体金属制成的传导元件，例如，极靴。