专利名称：高效感应式交流变频机的制作方法
一种旋转交流变频机装置，属电学频率变换技术领域。
现有的同步变频机，一般由同轴连接的同步电动机和同步发电机各一台组成，前者将f1频率的交流电能全额变换为机械能，后者将该机械能全额变换为f2频率的交流电能，由于经过二次全额的机电能量转换，所以损耗较大，机组的能量变换总效率降低，且机组体积大、耗材多、转速高、造价贵;用静止式电子逆变器变换频率，虽然能量损耗小，但其过载能力低、功率容量小、交流电的波形差、提供无功电流困难。
本发明的目的是设计一种由感应电机作主机，配以辅(电)机和机械连接器构成的能量转换效率高、功率容量大、波形好、结构简单的旋转变频机。
本发明的原理是用线绕式感应电机作变频主机1，它与另一电机(简称辅机2)经机械连接器3联轴驱动构成变频机主体，完成变频功能。在变频过程中，输入主机1一次侧的f1频率电能与其二次侧输出的f2频率电能间的变换是直接由感应而不是经由机电能量转换这一循环形成的，仅仅占总变频能量中一小部分的、经由辅机2的变换的能量经由机电能量变换，所以装置的总能量变换效率明显提高。忽略损耗，其转换能量与频率变换间有如下关系f2＝f1±np1/60PⅡ＝PⅠ±Pm(PI)/(f1) = (PⅡ)/(f2)式中f1为装置输入电源频率(赫兹)
f2为装置输出交流频率(赫兹)，n为主机1的转速(转/分)，p1为主机1的极对数，PⅠ为输入主机一次侧的电能(瓦)，PⅡ为主机二次侧输出的电能(瓦)，Pm为进/出辅机的机械能(瓦)。
以下将结合附图叙述
具体实施例方式
图1感应式变频机方框图;
图2用直流电机作辅机的感应式变频机方框图。
图1中，1为主机，系线绕式感应电动机，W1、W2分别为其一次侧和二次侧，p1是主机极对数。2为辅机，它可以是交流或直流电机，图1为交流电机(包括鼠笼电机和同步电机)。3是主机与辅机连接用的机械连接器，可以是联轴器，也可以是变速器。2的电枢由输入电源f1供电，如果2为同步电机，还需增加整流器4，4也由f1电源的一相或多相供电，然后输出直流供给2的励磁电能。若f2＜f1，即装置为降频机时，不管是鼠笼电机还是同步电机2都工作于发电机状态，此时2的电枢可以接输入电源f1，把由1输出的机械能转变为电能返回供电源，也可以接1的输出端，与主机1的二次侧共同向外供电，把该机械能转变为f2频率的电能，只要1的W2绕组和2的电枢具有相同的结构和参数，二者可以并联向负载供电。
如果2为直流电机，且f2＞f1(装置为升频机时)，其接法与2为同步电动机时相近，即必须增加整流器4，4的输出分别向2的电枢和励磁绕组供电。若f2＜f1，则2成为发电机，这时还需增加直/交逆变器5，以便将直流电能逆变为f2的交流电能输出，见图2。
如果辅机2为可调速电机，或者通过以调速变速器构成的3进行调速，以改变主机转速n的值，增加相应的调速控制器，那么本变频机装置就成为一种由固定频率f1电源供电的变压变频电源装置(VVVF电源)。
本发明装置的输入可以按任意相数的输入电源设计制造，输出相数可以与输入相同，也可以与输入不同，只要能在主机中形成共同的统一旋转磁场。主机1与辅机2可以按装在同一机壳内，也可以由各独立电机构成安装在同一机座上。
本发明装置的优点是能量转换效率高，这是因为在频率变换过程中，一部或大部电能直接由感应作用变为另一频率的电能而不必经过机械能这一中间环节，故能量损耗很小，其能量转换效率远高于同步变频机。由于主机为感应式电机，其造价比同功率的同步发电机低，由于辅机只承担总变换功率中的一部或小部，所以其功率、体积、成本都比同步变频机中的同步电动机低得多。本发明装置保留了电机的优点，所以与电子逆变器相比，具有功率容量大、过载能力强、牢固可靠、交流电的波形好，且可提供无功功率，吸收逆功率等诸多优点。
权利要求
1.一种感应式交流变频机装置，其特征是它由一绕线式感应电机作主机1、另一电机作辅机2、机械连接器3组成并安装于同一机座上，主机1的一次侧W1绕组和辅机2与f1频率的多相输入电源电气连接，1的二次侧绕组W2作为主输出绕组可输出f2频率的多相电能。
2.按权利要求1所述的变频机装置，其特征是当辅机2为交流鼠笼感应电机，装置为降频机时，辅机2可连接到装置的输入电源端，也可连接到装置的输出端，与主机1的二次侧共同向外供电。
3.按权利要求1所述的变频机装置，其特征是当辅机2为交流同步电机时，增加整流器4，2的电枢直接与f1频率的多相输入电源电气连接，2的励磁绕组接4的直流输出端，4的交流输入端接输入电源的一相或多相，当装置为降频机时，2的电枢也可接装置的输出端。
4.按权利要求1所述的变频机装置，其特征是当辅机2为直流电机时，有整流器4，当装置为升频机时，直流电机的电枢和励磁绕组分别接到4的直流输出端，4的交流输入端接输入电源的一相或多相，当装置为降频机时，还需增加直流/交流逆变器5，2的电枢接5的直流输入端，5的交流输出端接f2频率交流电源。
5.按权利要求1所述的变频机装置，其特征是辅机2为可调速电机，或者机械连接器3为调速变速器，另外还有两者都各自有相应的调速控制器以具有VVVF电源的功能。
6.按权利要求2、3、4、5所述的变频机装置，其特征是辅机2与主机1的机械连接器可以是联轴器，也可以是变速器，主机1和辅机2可以安装在公共机架上，也可以安装在同一壳体内。
全文摘要
一种感应式变频机，由感应式线绕电机作主机，交流或直流电机作辅机和机械连接器构成。该机从根本上改革了同步变频机的机电能量变换机制，使部分或大部电能不经机械能这一环节而直接变为另一频率的电能，因此其能量转换效率(约为93％)比同步变频机高，而体积、耗材、造价都有所降低。本机保留了电机的许多优点，因此比电子逆变频器功率容量大、过载能力强、波形好，且可提供无功功率、吸收逆功率。是构成容量从几千瓦到万千瓦电制变换、VVVF电源的实用装置。
文档编号H02M5/32GK1061684SQ9010298
公开日1992年6月3日 申请日期1990年11月15日 优先权日1990年11月15日
发明者於岳亮, 於宙 申请人:於岳亮, 於宙