CN87106465A - 磁极磁对称经过调节的单相和多相电磁感应电机 - Google Patents

Abstract

一种单相或多相感应电动机的转子绕组连接在一起形成鼠笼转子或三角形接法的绕线转子。一电容器与一定子绕组并联，此组合体再与另一定子绕组串联，形成准双谐振电路，所有绕组在整个负荷范围内形成平衡旋转磁场。另一种多相电动机有若干接到各电力相输入端的定子原绕组和与定子原绕组磁耦合但不直接接到电力输入端的交替的定子辅绕组。诸定子辅绕组各自并联有电容器，形成浮动并联谐振电路。这些电动机的功率因数为0.96至1.00。

Description

本发明是关于磁极磁对称经过调节的单相和多相电磁感应电机。

随着公用事业费的提高、功率因数罚款制度和电力按需用量收费等制度的出现，先有技术的电动机具在许多缺点。目前使用的电动机，多数都是容量过大或效率不高。因此电费账单往往比实际需要的还多，这不外是由于电动机效率不高、用电量大和功率因数（千瓦/千伏安）低等原因。众所周知，功率因数与交流电压交流电流之间的相位关系有关。公用事业公司通常是在功率因数低于0.85（当相同波形的电压和电流完全同相时功率因数就等于1）时向用户收取额外费用。

当电费率低时，这些缺点就不象现在这样重要。电力需求量（所需的总的有效电功率，但不一定是从线路上所用的）和功率因数罚款往往等于或高于基本电费。

目前先有技术中效率最高的单相感应电动机是固定分相的电容器结构，但它们转矩特性低，而且只有当直接相绕组的磁场为辅助相绕组的磁场所平衡且它们各自的电流位移为90度时效率才高。在多数分相电容器电动机中，一个大的定子绕组是直接接到电源端子上，与电容器串联的较小辅助绕组也跨接在输入端两端。两定子绕组之间电流90度的位移只存在于设计负荷中;在其它负荷点上则存在磁通不成比例的分布情况，这促使转子和定子中产生负序电流，在气隙中产生空间谐波（例如气隙中磁通分布不呈正弦形的程度）和在定子端部线匝形成高漏抗。例如，相电压不平衡达3%数量级时会使电动机的损耗增加15%至20%。

这种情况并不局限于单相电动机，多相电动机中当多相电压的供应出现不平衡时，这种现象也很普遍。单相和多相电动机中的这些损耗会使绝缘恶化，因转子过热而缩短轴承的使用寿命，除了过热，不平衡会引起磁致伸缩噪音并使工作特性变差，这些都可从表一中看出。

另一个显著的缺点出现在新电动机的制造中。目前工程技术人员都把焦点集中在设计容差上，试图提高电动机的效率，制造出一种更能承受因环境变化和轴承磨损所引起的故障的电动机。有人试图将串联谐振绕组与相绕组结合起来，建立一个平衡的条件，但这种调谐情况只适用于很窄的频谱范围，在某些负荷点上，循环谐波电流增加，效率下降到标准设计效率以下。

感应电动机和发电机只有当容量与负荷匹配且线电压平衡时，效率才高。当在低于设计负荷下或系统不平衡情况下运行时就会出现磁极磁性不成比例的情况，这促使转子和定子中产生负序电流，气隙中产生空间谐波，且因相绕组中出现的大电流而产生高漏抗。此外，3%数量级的不平衡会促使电动机或发电机的损耗增加15%至20%。这会缩短绝缘和轴承的使用寿命，并产生以磁致伸缩噪音增加和工作特性差的表现形式的不平衡现象。也有人试图将串联谐振绕组与相绕组结合起来在电动机中建立一个平衡的受控条件，但这种调谐情况适用很窄的频谱范围，在某些负荷点下循环谐波电流增加，同时效率下降到低于标准设计的效率以下。

本发明公开的是单相电动发电机，可以是一个电动机或是一个发电机，该电机有一个可转动的转子，通常配置在为空心圆柱形固定定子所界定的内部空间中。转子和定子都具有彼此面对面配置的许多槽，绕组即配置在这些槽中。转子绕组两端可以彼此连接起来形成鼠笼状或通过滑环引出机外。在定子中，两绕组在电气上串联连接，沿圆周安置在空心定子铁心内周围表面，形成磁极。一个电容器与一个绕组并联连接， 再将此组合体与第二绕组串联联接。电容器应取这样的大小，使得该电容器与第二绕组形成准串联谐振电路，与第一绕组形成准并联谐振电路。串联联接的诸定子绕组跨接在单相或多相电源输入端子上。

电动机接上电源时，产生一个平衡旋转磁场，其中电路的品质因数Q不断地由转子绕组的导纳进行调节。由于准串联谐振电路与准并联谐振电路之间的相互作用，以磁通的形式传递到转子上的积累的能量通过其中一个定子绕组返回，且在磁场消失时，产生的电压就储存在电容器中。这是由于，例如，转子上负荷转矩的减少引起的。换句话说，当要求转子更高的转矩时，电容器就把所储存的能量传递到适当的绕组上，以补偿额外的电需求量，并使磁通保持平衡分布状态，沿围绕转子圆周地转动。

从交流电源产生转矩的方法包括以下步骤：形成准双谐振电路，该电路包括一与其中一个电感元件并联的电容元件，此组合体再与另一个电感元件串联，提供一个适宜传递转矩的可转动电感元件;往两串联联接的固定电感元件两端通电，磁耦合所有电感元件，并借助上述有关准串联和准并联谐振电路的原理产生一平衡的旋转磁通波。

在一个实施例中，多相感应电动机有三对串联联接的定子绕组，其中，一个电容器并联连接到各对定子绕组中的一个绕组，而此组合体则与该对绕组中的另一个绕组串联，形成一个准双谐振电路。另一个多相电动机的实施例包括三个定子原绕组，该绕组通过其中一个电力输入端子接收加到电动机上的三相电力的一不同相。在定子中，在三定子原绕组之间沿圆周交插着三个定子辅助绕组，这些副绕组与诸主绕组磁耦合但不直接接到电动机的电力输入端子。各对定子辅绕组都配置有一个电容器，各电容器与至少一个定子辅助绕组并联。各电容器的容量足以与并联连接的定子辅绕组形成准并联浮动谐振电路。

因此本发明的首要目的是消除或控制气隙中的空间谐波，转子和定 子绕组中的负序电流并提高感应电动机或发电机的效率。

本发明的另一个目的是提高电动机的转矩额定值而不致增加由于磁饱和引起的磁滞损失。

本发明的又一个目的是提高感应电动机的功率因数。

本发明的再一个目的是储存返回到定子绕组积累的能量，并在需用时将所储存的能量送到磁路上。

本发明的还有一个目的是大体上在所有负荷的情况下在转子周围产生一个平衡的旋转磁通波。

要理解被认为是本发明的主题连同本发明的其它目的和优点，最好结合附图参阅下列说明。

图1是磁极对称性调节过的单相电动机的示意图。

图2是图1单相电动机的电气原理图，但该电路没有表示出定子铁心的材料或转子的材料。

图3A是示波器描出的与各定子绕组（以及电容器）有关的电压波形图，示波器调成在电源线电压波形处于开始往正的方向的斜坡时触发的。

图3B是示波器描出的与各定子绕组及电容器有关的电流波形图，示波器是在电源线电压波形处于开始往正方向的斜坡时触发的。

图4A是示波器描出的在1/4日力电动机接交流120伏电源处于接近满负荷时电源线电压V与线电流I的波形图。

图4B是示波器描出的电动机接近半负荷情况下的电源线电压和线电流的波形图。

图4C是示波器描出的电动机空载情况下电源线电压和线电流的波形图。

图5是示波器描出的在电动机整个负荷范围内电源线电压与线电流随时间而变化的曲线示意图。

图6是图1的感应电动机中转子电流与转差速度的关系曲线图。

图7A显示电阻对串联谐振曲线形状的影响。

图7B显示电感/电容比值对串联谐振曲线形状的影响。

图7C是并联谐振曲线。

图8是磁极对称性调节过的多相感应电动机的示意图，包括一个准双谐振均衡电路。

图9是图8多相准双谐振感应电动机的电气原理图，其中定子谐振绕组相对于电源接成三角形接法。

图10是图8多相准双谐振感应电动机的电气原理图，其中定子谐振绕组相对于电源接成星形接法。

图11A至11L是两极三相感应电动机的电流和磁性在一完整周期中每隔30度的情况。

图12A是示波器描出的40马力三相准双谐振感应电动机在满负荷下的一相电源线电压V_L和线电流I_L的波形图。

图12B是示波器描出的图12A的电动机在75%负荷下的一相电源线电压和线电流的波形图。

图13是改变图8的双谐振多相电动机的转向用的开关网络。

图14A是带有一个浮动并联准谐振电路磁性对称已调节好的多相感应电动机的示意图。诸定子原绕组系以星形接法接到电源，其并联浮动绕组接成星形接法，浮动电路中的诸电容器则以三角形接法相连接。

图14B是磁极对称性已调节好的多相感应电动机的电气示意图，其中包括一个并联浮动准谐振电路，电动机的定子原绕组以星形接法接到电源，电动机的并联浮动绕组以星形接法相连接，浮动电路中的电容器则以三角形接法相连接。

图15是多相浮动并联准谐振感应电动机的电气原理图，其中诸定子原绕组都相对于输入端接成星形接法，并联浮动定子绕组和电容器则接成三角形接法。

图16是电极磁对称性已调节好的带有浮动准并联谐振设计的多相感应电动机的电气原理图，电动机的定子原相绕组以三角形接法与电源相连接，电动机的浮动并联谐振定子绕组接成星形接法，浮动电路中的电容器则接成三角形接法。

图17是多相并联浮动感应电动机的电气原理图，其中定子原绕组接成三角形接法，定子辅助绕组或并联浮动绕组接成三角形接法，浮动电路中的电容器则接成星形接法。

图18A是示波器描出的40马力三相浮动准并联谐振感应电动机在满负荷时一相电源线电压和线电流的波形图。

图18B是示波器描出的准并联谐振感应电动机在75%负荷下一相电源线电压和线电流的波形图。

图19是一个理想的双谐振电动机在准串联谐振情况下在满负荷下的相位图。

图20是1/3马力电动机在转换成准双谐振电动机之后在满负荷准串联谐振情况下的相位图。

图21是理想谐振电动机在空载并联谐振情况下的相位图。

图22是1/3马力电动机在转换成准双谐振电动机在空载准并联谐振情况下的相位图。

图23是体现本发明的学说的双谐振电动机的电气原理图，是与说明用的图19至22结合使用的。

图24表示准双谐振电动机中绕转子圆周气隙的磁势。各波表示转子圆周上气隙中在输入功率一个周期某一给定时间的磁势（磁通）。

图1是鼠笼转子结构单相交流感应电动机的示意图。定子ST₁通常是空心圆柱形，带槽的叠层钢片组成的结构。转子RO₁可转动地配置在定子内部空间，它也是由类似的材料制成。为简化起见，定子以具有突出其返回磁路或铁轭BI₁的四个磁极区或齿TA₁、TB₁、TC₁、TD₁的形式表示。

磁极或齿的实际数目与电动机的结构尺寸、马力和转速有关。这里，电动机及其各主要部件的结构尺寸只是用示意图表示，设有必要表示其最佳的实际结构。在定子或原绕组表示为有两个绕组WA和WB，通常称之为“卷绕”齿TA₁、TB₁、TC₁和TD₁。众所周知，定子绕组是配置在定子内部轴向延伸的槽中。同样，转子绕组WC也配置在转子RO₁圆柱表面的轴向延伸的槽中。

定子绕组WA和WB在中点MP串联连接，该串联线路则跨接在电源输入端L₁和L₂两端。中点MP借助两个电容器CA和CB无源地接到输入端子L₁上。电容器CB是永久性连接的，电容器CA则在电动机起动过程中达到预定的转速时由离心开关CS加以切除。电动机低转矩使用时，电容器CA和离心开关CS都从线路上切除。

转子绕组WC通过四磁极区或齿TA₁、TB₁、TC₁、TD₁、气隙AG、转子RO₁的磁性材料和返回磁路或铁轭BI 与定子绕组WA和WB紧密磁耦合。

本发明设有一个调节电路，无论磁势大小或波形如何都能起均衡转子周围磁极磁性区的作用。磁通的这种轴向对称性排列减少了定子与转子之间气隙中的空间谐波，从而增加了与转子绕组耦合的总有效磁通量。这种对称减少了转子中产生负序电流的可能性，从而提高电动机的额定转矩而不致增加磁饱和所产生的磁滞损耗。效率也通过能量的中间传递和储存以及缩短谐振电路中电流的上升时间而得到提高，而这与先有技术感应电动机中的电感/电阻比的作用相反。

作用到转子的力或机械转矩的大小系根据下式计算的：

F＝BlI    （1）

其中F为机械力，B为与转子绕组耦合的磁通密度，l为绕组的实际长度，I为绕组中流过的电流。鼠笼感应电动机中最大的能耗是电流流过 绕组因绕组电阻而产生的热量。

能量损失值是根据下式计算的：

I²R （2）

式中I是以安培计的电流，R是以欧姆计的电阻，因此，通过增加与转子耦合的总有效磁通量（例如增加（1）式中的B并保持F和1不变），可以降低转子中的电流分量I，从而减少热量、增加轴承使用寿命，提高效率。

空间谐波的减少还减少了所有感应电动机和发电机中的涡流效应。因为谐振回路没有将未使用的能量返送回电源而是把它储存起来（主要储存在电容器中），由于它将同相的能量转移到转子中和在双线相对之间转移从而具有能量的有效分布。

由于准谐振电路中的V_WB大，I_L小，铁心磁通密度减小，因而磁滞损耗、涡流损耗和I²R损耗都减小到低于标准电动机的相应设计值以下。这使电动机可以在BH曲线的线性部分工作。由于I_WB大，气隙磁通大，从而合成转矩此标准电动机高得多。在重负荷情况下，可使馈到转子的能量达到最大值，因为在转子处于无功功率时，Ic在定子中提供负无功功率（无功伏安）。当达到+Y（jw）转子＝-Y（jw）定子时，转移到转子的能量是最大的。这种情况在本发明中，特别是在准双谐振均衡电路中占支配地位。此外由于转子导纲与其角速度成正比地变化，能量的传递在电动机的整个负荷范围内保持按比例进行。参看图6，这是转子电流与转差频率的关系曲线图。

谐振电路的电导G由下式确定：

Y＝ $\sqrt{\mathrm{G\; +\; (B\; e\; q\; )}{}^2}$ /ARCTAN（Beq-G） （3）

其中Y为导纳（阻抗的倒数）即令交流电流通过的总能力，G为以西门子计的电导（电阻的倒数）即纯电阻令电流通过的能力，B为以西门子计的电纳（电抗的倒数）即电感或电容令交流电流通过的能力。Beq＝Bc-Bc是（3）式中的等效总电纳。众所周知，一个电路的导纳等于电导（实数部分）加电纳（虚数部分）：

Y（jw）＝G（W）+jB（W）    （4）

谐振时，电感的无功功率等于电容的无功功率但方向相反，这时，电动势源只需提供电路电阻所需的功率。准双谐振电路的一个重要特点是它的检验和均衡网络。图19至图22是表一、二和三中所讨论的准双谐振电动机的矢量图。图23是在考虑图19至22的矢量图时所用的该电动机等效电路图。熟悉本专业的技术人员都知道，空载时，存在着这样一种情况：WB和CB中的电流几乎相等而且彼此相差180度，这种情况叫做并联谐振。大家也知道，随着电动机转差率的增加，转子电阻发生变化，而且由于谐振绕组与转子绕组耦合，电路就从接近并联谐振的情况转变成更相似于串联谐振时所处的情况。由于线路在空载时仍然传送电流，因而不是处在理论的并联谐振情况，因而这种情况叫做准并联谐振。满负荷时，没有最大电流流通，或换句话说，电流不是仅仅为电路的电阻所限制，因而不存在理论上的串联谐振，因此这种电路叫做准串联谐振电路。由于在并联谐振和串联谐振情况下电路的电抗都被抵消，因而出现功率因数等于1的情况。因为这种情况存在于此特殊电路中，因此此电路叫做准双谐振电路。该电路保持对各绕组电流和电压的控制，并对它们进行调节使各磁极区保持最佳磁通状态。这使气隙中产生完全呈弧形、恒定振幅的旋转磁通波，如图24所示。为减少磁损耗和提高效率需要有这种情况。从图24中可以看到，上面的一组曲线是FA，系气隙中由绕组WA产生的磁通的情况，中间的一组曲线是FA′，系气隙中由绕组WB产生的磁通的情况。下面的曲线表示FA和FA′。从图19至图24中可以看到，在准谐振情况下，电容器CB和串联支路（绕组WA）的电感器各自的两端的压降，其矢量和等于线电压，同样，准并联支路（BC和WB）的电产的矢量和等于线电流。从表三可以看到;此系统使功率在两支路上保 持均匀分配。谐振时电压或电容的无功功率对整个谐振电路实际功率的比值叫做线路的品质因数Q。谐振频率的符号为“fr”。由于谐振时，电容器的容抗等于电感器的感抗（X_L＝X_C），因此可从

2    πfrL＝1/（2πfrC）    （5）

推导出下列方程

fr＝1/（2π $\sqrt{\mathrm{L\; C}}$ ） （6）

式中fr单位为周/秒，L以亨为单位计，C以法为单位计。公式（6）表示，改变电感或电容可以在某一频率下使RLC电路谐振。应该指出，串联谐振电路的电阻与谐振频率fr没有关系。

电阻只影响Q值和电路在谐振时的最小阻抗，因此谐振曲线的高度如图7A所示的曲线那样变化。此外在图7A中，只要L和C的乘积不变，串联电路的谐振频率就不变。但如果我们将L/C比值增加一个4∶1的因数（见图7B），结果会使谐振曲线的“边缘”变陡。降低串联谐振电路的阻值和增加L/C比值，两者都具有改变曲线高度和使谐振频带宽度变窄从而使曲线“边缘”变陡的作用。

在含电感和电容的交流电路中，瞬时能量（1/2CV²）系作为电压增加储存在电容器中，而瞬时能量作为电流增加储存在电感中（1/2LI²），两个储存过程交替进行，在一个周期中储存两次。因此在电感和电容之间发生无功能量的交换。电动势源（加到电动机的能量）只需提供电感无功能量与电容无功能量之间的差值。这说明了为什么串联电路的总电抗等于感抗和容抗之间的差值

^X总＝X_L-X_C（7）

和串联电路的无功电压等于电感电压与电容电压的差值的原因。电抗为阻抗的虚数部分，而电阻则为阻抗的实数部分。这应与（4）式相似。

谐振电路的Q因数等于无功功率与电阻中所消耗的功率的比值。在此情况下，电阻代表电动机上的机械载荷。

并联支路或准并联谐振电路（CB和WB）的谐振曲线如图7C所示，通常为串联谐振曲线的反函数。由于并联绕组的Q值与串联绕组的Q值相比对电路具有相反的作用，因而准并联谐振电路为准串联谐势电路所平衡，且这些电路的其中一个电路出现任何瞬时能量不平衡时，另一个电路就很快进行补偿。这使转子周围产生平衡的旋转磁通波，如图24所示。

谐振电路的灵敏度可通过提高电路的Q值加以提高，或通过降低电路的Q值予以降低。特意降低调谐电路的Q值叫做阻尼，当Q＝1/2，这个效果叫做“临界阻尼”。仪表中为防止指针振荡而对指针的运动所施加的阻尼就是临界阻尼的一个例子。因此将这种谐振特性应用到准双谐振感应电动机中。适当选择Q因数可以控制能量往转子上的传递过程和控制电源所供应的电能。由于Q是导纳放大系数，因而可以降低起动电流，而且可以使电能在所有有关绕组上均匀分布。

现在介绍2图1和图2所示的单相准双谐振感应电动机的工作情况。当交流电压加到输入端子L₁和L₂上时，由于电容器CA因离心开关CS闭合而接到电路上，因而电容器CA和CB开始充电。此充电电流流经绕组WA，产生磁路，此磁路水平通过齿TA₁和TB₁、各齿各自的气隙AG、转子RO₁和返回磁路或铁轭BI₁。当电流开始在绕组WA中流通时，电容器CB开始充电，同时原绕组WB两端开始有电位形成，其相位几乎与WA两端的电位的相位相差90°。参看图3A，其中V_WA超前V_WB90°。因此当电流WA已经达到其最大值时，WB两端的电位也导经达到峰值，绕组WB中才有电流流通。

图3A和图3B表示磁极对称性调节好的单相电动机一定的相位关系。在图中所示的例子中，电动机是输入电压为交流120伏的1/4马力双谐振电动机。

图3A显示了WA和WB各自的端电压。图中清楚地显示了V_WA、V_WB和V_CB之间的相位关系，此相位关系产生一个平衡的旋转磁场。图3A和3B 中的波形是从加到电动机上的电压往正方向的斜坡开始的。从这些波形可以看到，V_WA滞后电源电压V_L45度左右。现在转到图3B，当WA中的电流（I_WA）增加，WB中有电流I_WB形成时，储存在绕组WA磁场中的能量与储存在电容器CB中的能量一起，传递到绕组WB中，于是产生旋转磁通波。

此波从在电动机磁性材料中已经形成的水平极轴回转到通过定子齿TC₁和TD₁、它们各自的气隙、转子磁性材料和返回磁路或铁轭BI₁为中心的垂直位置。此旋转磁通波切割转子RO₁中的转子绕组WC，促使电流流通，从而在转子中形成力图使自己与定子ST₁的磁性材料中形成的旋转磁通波相匹配的磁场。

图3B是分别流统电容器CB和定子绕组WA和WB的电流波形I_CB、I_WA和I_WB。I_WA与I_WB彼此间相移90度，I_CB与I_WB相位相差180度。图3A和3B中的波形是绘制在同一个时间基准上的，因而可以直接对电压和电流进行比较。

当WB中的电流（I_WB）达其峰值时，它开始下降，将其磁场中储存的能量释放到转子绕组或电容器CB上。

从电源通过绕组WA提供的附加能量也储存在电容器CB中。这种形式在交流电流的各个周期内持绕着，每一周期就使旋转磁波往前转一整周。虽然图中看到的是四个磁极，但电动机应看成是两极电动机，因为每四分之一周期磁场就向前推进四分之一周。

当电动机处于静止或处于停止转动的情况下时，若往输入端L1和L2加电压，则由于旋转磁通波以最大速率切割WC中的全部转子绕组，总等效电纳Beq升高。这使定子和转子绕组中有相当大的电流流通，该电流产生机械转矩，力图使转子与旋转磁场同步。转子转速增加时，切割绕组WC的速率降低，总等效电纳下降，直至到达同步转速下的理论上零为止。图6是转子电流与转差频率的关系曲线图。在一锁定转子的情况下，流过定子和转子的电流，其频率与线电流的相等。在空载和电动机接近同步转速时，转子电流频率接近零。

由于转子绕组WC与定子绕组WA和WB磁耦合的系数大，转子绕组WC积累的能量在负荷振荡的过程中会通过磁耦合传递和储存在准双谐振均衡电路的无功元件（WA、WB和/或CB）中。此反馈也必然在调节从电源所需的能量中起控制Q因数的作用（图6）。应该指出，转子锁定（零转速时），转子电流频率与线路频率相同，但它随转子转速而下降，直到在同步转速时为止，这时它又变为零。

谐振电路有某些方面很重要。首先仔细研究一下由绕组WA和电容器CB组成的准串联谐振支路。在图20中，在满负荷情况下，初着起来似乎存在一个违反基尔霍夫电压定律的情况。测量WA和CB两端的压降可以知道它们几乎相等（CB两端的电压与WB上的电压相同）。由此可能推断其总和为电源电压的两倍。串联谐振电路并没有违反基尔霍夫定律，因为WA和CB的矢量和等于输入电压，如图19至22所示。

准串联谐振电路一个最重要的特点是能产生一个比所加电压还高的电压。这完全有可能，因为它能在WA和CB中储存积累的能量。在电路的串联部分中，Q是能确定WA和CB两端的电压能超过所加的电压多少的放大（导纳）系数。

现在分开研究由WB和CB组成的准双谐振均衡电路的并联支路。在图22中，在空载时，CB中的电流导前CB两端的电压90度，WB中的电流则滞后其所加电位84.2度。由于CB和WB并联，它们两端具有相同的电压（图3A），因而它们的电流在相位上相差174.2度。这表明，当电流在WB中朝一个方向流动，CB中就有几多相等的电流朝相反方向流动，如图22所示。

将基尔霍夫定律应用到中点MP上，从图21中可以看到，并联谐振时没有电流流进或流出电源。电流仅仅在电容器与绕组之间来回振荡。在理想的并联谐振电路中，电源电压只是起动振荡过程时才需用。一经起动，电源就可除去，电路会继继无限制地振荡。由于并联谐振电路显示着与串联谐势电路相反的特性，因而有时叫做反谐振。可是这种情况只有若电路中没有损耗时才存在。

准双谐振感应电动机中有各种损耗，最大损耗为传递到负荷的有用能量，但另一个需要予以减至最少的损耗是由流过绕组电阻的电流所引起的损耗。因此需要从电源不断加能量。

并联谐振电路这种在除去电源电压之后保持振荡的能力有时叫做“飞轮效应”，它是电动机电路中一个重要的特点，因为每次振荡，WB周围就形成磁场。当该磁场消失时，磁场中的能量在CB中感应出电动势（V）。这种传递能量的方法是一种最有效的分布，因为它具有起中间媒介作用的本性，而且不把积累的能量返送回电源。由于两定子绕组串联，两谐振电路基本上相反（图7A和7C），因而它们必然在电物理方面相互控制或调节。最后必然得出一个磁极对称性在其各方面都调节好的感应电动机。

图4A、4B和4C是与参照图3A和3B所述同类型的磁极对称性调节好的单相电动的电流（线电流I_L）与所加电动势（线电压V_L）的关系图。图4A是在大致满负荷的情况，图4B是在大致半负荷的情况，图4C则是空载的情况。应该指出，线电流I_L与线电压V_L保持完全同相。因此在整个负荷范围内，电路的功率因数接近1。

图5是图3A和3B的单相电动机的整个负荷范围随时间变化的曲线图。

图5表示了在整个负荷范围内线电压与线电流的相位关系。

本电动机另一个独特的合乎理想的特点是其扁平的电流波形I_L。由于I_L是非正弦的，所以其均方根值或有效值在峰值相同的情况下比正弦波高得多，因而磁场能长时间保持高强度而不致使铁心饱和。这就能保持高转矩且减少磁心材料的磁滞损失。电动机是在BH曲线的线性部分工作的。

本发明实质上消除了与普通感应电动机和发电机有关的电流问题的支配地位。应该指出的是，虽然本发明介绍的是关于电动机，但只要给转子施加转矩，并将其以高于同步转速驱动，该电机也可作为发电机用。发电机无需加无功功率，因为其功率因数等于1。本申请的权利要求书也意味着要包括电机在这方面的应用。

一般多相电动机设计时就有一个不能加以调节的旋转磁通波，此波在某些运行条件下会畸变成不对称。

这种畸变或磁性上的不规则性会降低普通电动机的工作效率。本发明提供一种调节电路，它可以在无论多大的电动势下或任何波形情况下都能对磁极的磁区起均衡作用。磁通的这种轴对称排列减少了定子与转子之间气隙中不希望有的空间谐波，使更多的总有效磁通与转子绕组耦合，如图24所示。

磁对称减少了在转子中产生负序电流的危害，提高转矩值而不致增加因磁饱和产生的磁滞损失。通过能量的中间传递和储存，以及缩短谐振电路中电流上升的时间还可以提高效率，这一点与普通电动机不同。

下面谈谈多相电动机。准双谐振电路有一些重要的特点：其检验和均衡网络、其产生旋转磁矢量的能力和电路作为相位倍增器的能力。因此线圈应配置得使其可以增强旋转正弦磁波。图8所示的是线圈适当配置的一个例子，但不言而喻，可改变线圈的配置方式和磁极数，以制造具有不同工作特性的电动机。因此本发明并不局限于图8所示的实施例。正如本发明的单相电动机的情况一样，在准谐振时，准串联谐振支路电容器和电感器两端压降的矢量和等于线电压（图19），此外准并联支路电流的矢量和等于线电流（图19）。

图9和10表示准双谐振多相电动机的两个电气原理图。图9中所示的结构示意地表示在图8中。图8中，各准谐振电路诸绕组相差90°电角度。需要理解的是，可以调节此角度以便在电动机上产生不同的转矩和工作特性。

图8是鼠笼结构的多相交流感应电动机的示意图。该电动机有一钢片层叠制成的定子ST₂和同样材料制成的转子RO₂。为简化计，定子显示成具有12个突出返回磁路即铁轭BI₂的磁极或齿TA、TB、TC等直至TL。齿的实际数目取决于电动机的结构尺寸、马力和转速。图中的电动机及其主要部件的结构尺寸仅仅是示意而已，并不表示其最佳的实际结构。

从图中可以看到，定子有三组准双谐振电路，即每一个输入相有一组。第一准双谐振电路由串联联接的绕组WBa和WAa组成，分别绕在齿TA、TB、TC和TD上，诸绕组在中点MPa上串联联接，跨接在输入端A和B两端。

诸绕组在这种连接方式下，中点就通过电容器CBa无源耦合到输入端子A上，即与绕组WBa并联，与WAa串联。转子绕组WC通过四磁极区即齿TA、TB、TC、TD、它们各自的气隙AG、转子磁性材料RO₂和返回磁路即铁轭BI₂磁耦合到定子绕组WBa和WAa。

第二组准谐振绕组WBb和waB接到输入端子B和C上。它们绕在齿TE、TF、TG和TH上，同样也在中点MPb处串联连接，该连接则通过电容器CBb无源耦合到输入端子B上。转子绕组WC也通过四磁极区即齿TE、TF、TG、TH、它各自的气隙AG、转子磁性材料RO₂和返回磁路即铁轭BI₂紧密耦合到定子绕组WBb和WAb上。

第三组准谐振绕线WBc和WAc接到输入端子A和C上。它们卷绕在齿TI、TJ、TK和TL上，在中点MPc处串联联接。连接中点MPc通过电容器CBc接到输入端子C上。副绕组WC通过四个磁极区即齿TI、TJ、TK、TL、它们各自的气隙AG、转子磁性材料RO₂和返回磁路即铁轭BI₂紧运地耦合到石绕组WBc和WAc上。

图8所示的准双谐振多相电动机的工作原理如下。在端子A的电位为0且往正方向增加的情况下往端子A、B和C上施加多相交流电势时，电容器CBa开始充电。此充电电流流经绕组WAa，形成通过定子齿TC和TD、它们各自的气隙、转子磁性材料和返回磁路即铁轭BI₂的磁路。同时，由于三相电源是同时加到定子上，因此存在与图11A所示类似的情况。

图11A至11L表示标准感应电动机以30度增量转一整周时通过电动机的电流和磁路的情况。这些图旨在协助说明电动机中，特别是准双谐振感应电动机中，存在的极其复杂的情况。虽然先有技术的感应电动机和本发明产生的都是旋转磁通波，普通电动机中的磁通波在所有运行情况下并非一定就象本准双谐振电动机的磁通波那样是对称或均衡的。在图11A至11L中，实线和虚线表示流经定子绕组的电流，点划线表示通过定子和转子的磁路。普通多相电动机和按本发明原理制造的感应电动机在结构上的其中一个差别是，准双谐振感应电动机，例如，具有一个沿圆周在定子绕组之间交替的绕组，连接到电源输入端子A和B上。

应该指出，与电容器串联连接的绕组在“WAa”命名中标有字母“A”，而下标字母则表示绕组的相序。因此考虑定子绕组WAa和WBa时，由于都具有下标字母“a”，所以该两个绕组都律此串联连接，绕组WAa则与电容器CBa串联联接，定子绕组WBa与电容器CBa并联联接。

回头再看图11A至11L。普通电动机与本发明电动机在结构上的其中一个差别在于，本发包括在定子的两个原绕组之间配置有一个附加绕组。参后图11A，图中显示了齿TA、TK和TE在圆周上的配置方式。同时参看该图和图8，电源输入相A加到卷绕在齿TA上的绕组WBa，同时使电流流经卷绕在齿TE上绕组WBb。但绕组WAc绕在齿TK，也绕在齿TL上，而且该绕组在圆周上交替于绕组WBa与WBb之间。为使图简单明了起见，其它定子齿在圆周上的配置情况没有显示出来。

图11B表示由于旋转磁通波转子顺时针转过30度的情况。在这种情况下，磁通波切割卷绕在齿TK和TL上的定子绕组。

电源端子A和B之间的电势一旦达到其峰值，储存在电容器CBa中的能量就开始排放入绕组WBa中。此能量与储存在WAa的磁场中的能量一起，传递到绕组WBa，通过齿TA和TB、它们各自的气隙、转子磁性材料和返回磁路即铁轭BI形成一磁路。此磁通路径与图11L所示的类似，总的表示电动机在330度时的情况。电势也沿相对于端C的正方向上形成，从而使电流在绕组WAc中流通，力图使电容器CBc充电。当此电流开始在WAc中流动时，WBc中的磁场开始消失，于是储存在WBc的能量连同这时流入绕组是WAc中的能量就储存在电容器CBc和WAc的新磁场中。这使磁波的位置顺时针移动30度至图11A所示的0度位置。只要多相电源加到电动机端子A、B和C上，这个过程就持续着。因此在交流电流各新周期下，电动机上标有前缀WA（即WAx，其中X为a、b或c，各绕组系与各电容器串联联接）的绕组让电流通过，企图对它们各自的电容器进行充电。因此在这些绕组中有磁场形成，在有关各电容器两端形成电场即电势。

随着电动机中各磁场的消失，储存在磁场中的能量被转换成电流，该电能不是储存在有关的绕组对中就是储存在有关的电容器中。另一方面，各电容器放电时，所储存的能量就转变为电流，该电流流入其有关的绕组中。

因此就形成了用以调节能量的传递和交换的一个极其有效的系统，同时产生与图11A和11L所示相类似的旋转磁场。旋转磁通波的磁中心在多相电源每次前移30度就沿顺时针方向移动一个齿。还可以看出，存在着一个检验和均衡网络。由于所有绕组彼此的耦合系数高，因而电路中任何一相的过剩能量直接或间接传递到网络的另一部分。此均衡旋转磁通波或模型在交流电流各整个周期中持续着，将旋转磁通波向前推进一周。

当电动机处于静止或停转情况下时，若往电动机端子A、B和C上加一电源时，由于旋转磁通波切割WC的所有转子绕组，所以总等效电纳高。这促使大量电流流入定子和转子绕组中，大部分电流被转换成机械转矩，力图使转子与旋转磁场同步。转子转速增加时，切割绕组的速率和总等效电纳下降，直至它在同步转速下达到理论零值为止。由于转子绕组WC与定子原绕组紧密磁耦合，转子绕组WC中任何积累的能量就如先前所述的那样，通过磁耦合返回并储存在无功元件（WAx、WBx或CBx，其中X为a、b或c）或定子电路中。此反馈还起调节谐振电路Q因数的作用，从而调节从电源所需能量的多少。在转子被锁定或零速的情况下，转子电流频率与线电流频率同，但从图6中可以看到，它随转子转速而下降，直至在同步转速下它又变零为止。

图12A和12B表示接到一40马力准双谐振多相电动机的三相电源线中一相的线电流（I_L）与所加电动势（线电压V_L）之间的关系。输入的电源为三相460伏。图12A是在大致满负荷情况下线电压与线电流的关系图，图12B是在大致75%负荷下线电压与线电流的关系图。应该指出，线电压V_L与统电流I_L同相，且在整个负荷范围内，线路的功率因数接近1，如图5所示。

另一独特和符合期望的特点是电流部分的扁平波形。由于I不是正弦电流，所以其均方根值即有效值相当大，因而引起比标准的正弦波电流所产生的还强的磁能传递。这减少了磁心材料中的磁滞损失，因为该电流并不驱使铁心饱和以完成与普通电动机同样的功，从而将矫顽磁力或需送回磁性材料的能量减少到零。减少谐波也必然减少磁心材料中的涡流损耗。

使用准双谐振多相电动机时，过去发现，准双谐振均衡电路看来限制了多相电动机的用途，这是因为电动机转向不能象目前标准设计的电动机那样通过倒转输入相序（A-B-C相序改变为A-C-B相序）加以改变。而且工作电压不同时需要改变维持适当Q因数所需的容抗。

这些缺点可用图13所示的开关网络加以克服。电动机转向的转换是通过两组反向接触器（C1，C2）和（C3，C4）完成的。电动机朝一个方向转动时，C2和C4保持打开，而C1和C3闭合。需要在相反方向转动时就进行反向转换。该网络基本上由两个电动机反向接触器组成，两接触器系这样接线，使上面两个起倒转相序的作用，下面两个相对于换相起颠倒绕组的作用。

通过牺牲串联谐振支路的导纳放大系数，要获得类似的结果（即平衡的旋转磁通波）是通过将直接接到输入多相电源的定子原绕组（例如绕组WAa）接到端子A和形成星形接法的中性点，如图14B所示，定子辅绕组则接成三角形（图15）或星形接法（图14B），并令其浮动或紧密地与定子主绕组（例如WBa′）磁耦合。可变更各绕组的角位移使电动机具有不同的工作特性。因此本发明不局限于绕组任何设定的角位移。

并联浮动的概念如图14A、14B、15、16和17的电气原理图所示。由于浮动定子辅绕组只是与电源感应耦合，因而辅绕组的匝数可选择得采用在数量上最经济的容抗。电容器CBx（X为a，b或c）与WB并联连接以形成并联谐振电路，电路的Q因数按与准双谐振电路类似方法确定。

浮动准并联谐振电路与相绕组配合工作的情况与准双谐振电路的类似。能量是以磁的形式在双绕组对与转子绕组之间传递的。电源是把原绕组被为零电抗即功率因数为1的绕组的，因此它只需供应转子机械转矩和电路电阻所需要的功率。线路只通过倒转输入的相序来改变转子的转向。还可采用双电压的原绕组而无需改变谐振电路的容抗。

准双谐振多相电动机可用于要求大大降低起动电流但不要求反转运行的电动机的控制中。对要求高起动转矩和易于反转的电动机来说，浮动并联谐振电动机更为合适。

定子辅绕组WB    也可接成就象它们是单独的单相线路时一样的接法。这些接线方法个个都可使电动机具有不同的工作特性，例如象藉星形一三角形起动等所能达到的特性。

图14A是并联谐振或并联浮动多相交流鼠笼转子结构的感应电动机的示意图。电动机有一个钢片层叠成的定子ST₂和同类材料制成的转子RO。为简化起见，定子系表示为具有十二个突出返回磁路即铁轭BI₂的磁极或齿TA、TB、TC等直到包括TL，实际齿数取决于电动机的结构尺寸、马力和转速。这里电动机及其主要部件的结构尺寸仅仅是示意而已，因而该图并不表示电动机的实际最佳结构。定子有三个可以三角形接法或星形接法接到电源的原相绕组，以及三组浮动并联谐振电路，每个输入相一组。三个原相绕组WAa′、WAb′和WAc′系以星形接法接到输入端子A、B和C上。

定子的三个辅绕组WBa′、WBb′和WBc′是浮动并联谐振电路的一个部分，在图14中系接成星形接法，与三个彼此连接成三角形接法的电容器CBa′、CBb′和CBc′并联。在此电路中，电容器CBb′与定子辅绕组WBb′及WBc′并联，但如图15所示，并联浮动电容器只需与一个定子辅绕组并联以形成浮动并联谐振电路。

浮动并联电路由辅绕组WBa′、WBb′及WBc′和电容器CBa′、CBb′及CBc′组成。定子辅绕组分别绕在齿TC、TD、TG、TH、TK和TL上。定子原相绕组WAa′、WAb′和WAc′分别绕在齿TA、TB、TE、TF、TI和TJ上。辅绕组沿圆周交插在各原绕组之间，例如，WBa′交插在WAa′和WAb′之间。浮动电路与原相绕组及转子RO磁耦合。两组原绕组之间的实际相位移可以与图示的情况不同，产生各种各样的耦合-从紧耦合到几乎完全耦合。这些变化使电动机的工作特性产生所希望的变化，因此本发明并不局限于图14A所示的施例。

下面简短介绍图14A所示的电动机的工作原理。当往输入端子A、B、C上接上多相交流电压时，原相绕组WAa′、WAb′和WAc′产生的旋转磁通波与图11A至11L标准电动机设计的旋转磁通波类似，因为它们是与标准电动机设计的绕组相类似的方式接到电源上的。该磁通波在定子磁性材料中旋转时，磁通切割浮动并联绕组WBa′、WBb′、WBc′连同转子RO中的绕组WC。这在浮动电路的绕组中产生电势，使电流在绕组中流动，因而在其有关齿中、各齿有关气隙、转子磁性材料RO和返回磁路即铁轭BI₂中形成磁场。储存在电容器CBa′、CBb′和CBc′中的能量以电流的形式流入它们各自的绕组中。

准并联谐振电路这种维持振荡的能力反映了飞轮效应，这是此电动机的一个宝贵特点。并联浮动电路不仅提供必需的磁化电流，而且由于其固有的浮动本性，因而该电路有助于磁极磁能的均化过程，从而对传递到转子绕组的能量流起调节作用。这使能量在双线绕组之间有一个中间交换或传递，因而是一种最有效的分布。由于积累的能量系储存在电动机的无功元件中，电源只需供应提供必要的机械转矩所需的能量，当然要补充任何消耗掉的能量。因此电动机在其整个负荷范围内以功率因数为1或接近1的情况下运转。参看图18A和18B，注意电流波形I扁平的顶部。图18A和18B展示结合图12A和12B所介绍的那种电动机分别在满负荷和75%负荷情况下线电压和线电流的关系。

这种电流波形是极其理想的，因为其均方根值能级高于正弦波的，从而使在相同的时间范围内可以传递更多的能量。这样所需要的电流分量降低，从而使与电动机绕组有关的铜损耗减少。另一重要特点是切割转子RO中绕组WC的磁通波所具有的对称性。能量在双线绕组之间的中间交换所产生的这种对称或自然磁性调节作用提高了与转子的总磁耦合效果，因而减少各种损耗。这种特殊的布局还可以使电动机直接反转而无需改变电动机绕组的结构或复杂的开关机构。由于并联支路各绕组是浮动的，它们与变压器的副线圈相类似。这使得在线匝和接线方面可选择得足以降低为使Q因数达到适当值所需的电容器的成本和结构尺寸。虽然这里介绍的是三相电动机，本申请的权利要求书意味着包括根据本发明原理构成的多相电动机。

结合本发明有关的创造性特点对1/3马力马拉松（Marathon）单相感应电动机进行了若干试验。表一将1/3马力马拉松单相感应电动机原来的产品的与结合准双谐振技术重新绕制的同一个电动机的性能作了比较。

表一

1/3马力马拉松单相感应电动机

型号：SPB56C17F5302A

马拉松与准双谐振比较

改装之前    改装之后

负荷    空载    满载    空载    满载

马力    0.00    0.3301    0.00    0.3303

线电压    230.352    230.256    230.01    230.976

线电流    2.5227    2.9492    0.5454    1.4455

线路频率    60.0    60.0    60.0    60.0

转/分    1792.8    1759.5    1795.2    1760.4

转矩（盎司·英寸）    0.0    11.82    0.0    11.82

瓦    154.7493    421.4933    122.0228

331.5053

伏安    581.1090    679.0709    125.4475

333.8758

乏    560.1253    532.4243    29.1121    39.7151

功率因数    26.63%    62.07%    97.27%    99.29%

效率    -    58.4235%    -    74.28%

环境温度    22.2507    22.8080    22.4563    22.9109

机壳温度    50.7649    51.1410    39.4897    39.7817

轴承温度    45.0604    46.5713    36.3931    37.9134

停转力矩    35.58（盎司·英寸）    35.85（盎司·英寸）

制动转子力矩    37.62（盎司·英寸）    54.42（盎司·英寸）

锁定转子电流    15.37    8.301

声压级    38分贝（线性）    81分贝（线性）

表二比较了马拉松电动机原产品与准双谐振电动机各自绕组的技术规格。

表二

1/3马力马拉松单相感应电动机

型号：SPB56C17F5302A

马拉松与准双谐振绕组技术规格对比

马拉松启动绕组

节距    芯线系数（cord    factor）    匝数    有效匝数

1-8    .9807853    37    36.28906

1-6    .8314693    33    27.43850

1-4    .5555703    29    16.11154

总有效匝数/极    79.83910

线号：1＃20美国线规

磁极位移：90度电气角度

马拉松运行绕组

节距    芯线系数（cord    factor）    匝数    有效匝数

1-8    .9807853    68    66.69340

1-6    .8314693    52    43.23642

1-4    .5555703    32    17.77825

总有效匝数/极    127.70810

线号：1＃19美国线规

磁极位移：90度电气角度

准双谐振绕组技术规格

双谐振绕组WA

节距    芯线系数（cord    factor）    匝数    有效匝数

1-8    .9807853    50    49.03927

1-6    .8314693    54    44.89936

1-4    .5555703    32    17.77825

总有效匝数/极    111.71690

线号：1＃23和1＃24

磁极位移：90度电气角度

双谐振绕组WB

节距    芯线系数（cord    factor）    匝数    有效匝数

1-8    .9807853    50    49.03927

1-6    .8314693    54    44.89936

1-4    .5555703    32    17.77825

总有效匝数/极    111.71690

线号：1＃22和1＃23

磁极位移：90电气角度

表三列出了马拉松电动机在改装成准双谐振线路之后的试验数据。

表三

1/3马力马拉松单相感应电动机

型号：SPB56C17F5302A

改装成准双谐振线路之后的数据

电压    电流    功率因数    瓦

（安培）

空载

绕组WA    153.40    0.5458    72.87%    61.0109

绕组WB    188.20    2.5760    12.50%    60.6004

电容器CB（43mfd）    188.20    3.0100    0.0009%    0.5098

电源    230.00    0.5458    97.27%    122.1069

满载

绕组WA    158.10    1.4410    69.00%    157.1973

绕组WB    167.10    1.9660    53.00%    174.0107

电容器CB（43mfd）    167.00    2.6570    0.0009%    0.3993

电源    230.00    1.4410    99.9%    331.0986

锁定转子

绕组WA    111.00    8.310    77.17%    711.8238

绕组WB    153.10    10.960    70.19%    1177.7714

电容器CB（43mfd）    153.10    2.422    .0003%    .1112

电容器CA（145mfd）    153.10    8.550    .0008%    1.0472

电源    230.00    8.310    98.93%    1890.8491

所有试验程序按美国电气与电子工程师学会标准112-B进行。在试验中，Lebow转矩传感器和Ohio    Semitronics公司出品的功率变换器、电压变换器和电流变换器都用符合美国国家标准局规定的电流校准要求的试验装置进行校准。电动机试验时采用Magtrol磁滞制动器作为电动机的负荷。在所有情况下，在电动机与负荷之间都接上适当规格的Lebow轴向式转轴转矩传感器。信号通过Daytronic应变仪调节器处理，然后馈到一个Compudas计算机中。馈送到电子计算机中去的还有：来自电子精密功率变换器、均方根电压变换器、均方根电流变换器、频率变换器和热电偶的信息。电子计算机将所有来自这些来源的数据汇集起来，并将其汇编成供收集、处理、显示和传输用的相关形式。试验装置还包括一个大型调压变压器，可用它在平衡电压或任何所希望的不平衡程度的电压下进行试验。

所有读数是在电动机带负荷运转30分钟之后读取的。声压级是用Quest电子设备公司出口的215型音级计以一英尺的距离在防辐射的双重墙音室中求出的。

从表二可以后出，原制造厂家条件下的电动机，其两绕组的有效匝数不等（起动绕组78.8匝，运行绕组127.7匝。改装成准双谐振条件之后，两绕组匝数相等（各为111.7匝）。这种改装可产生正圆的旋转磁场。准双谐振技术采用较大的线径以提高填充系数，而且可以制造出更小的电动机和/或具有更小磁损耗的电动机。从以上数字可以看出，导线采用比原导线小一半的导线。

从表三可以看到，在整个负荷范围内，功率因数保持在接近1的状态（空载为0.9727，满载为0.999）。由于试验设备精确度高，所以不难看出，各元件的功率测定值的总和等于从电源获得的功率值。尽管电压、电流和功率因数不等，在空载和满载的情况下，两绕组中的能量（瓦）几乎相等。

最后，从表一可以看出，改装成准双谐振线路之后，电动机的转差率变小，效率提高，功率因数增加，温度降低，声级下降，起动电流减小，起动转矩增加。

本说明书所附的权利要求书包括所有在诸权利要求范围内已经公开和未曾公开的修改方案。

Claims (31)

1、一种感应电动发电机，该电机包括：

一个可转动的，可励磁的转子；

一个工作时与所述转子有联系的固定定子；

其特征在于：至少两个串联电气连接的绕组，每个绕组限定一对配置在定子最接近转子处的磁极；和

电容器装置，与其中一个所述绕组并联连接，所述连接再与另一个所述绕组串联，该电容器的容量应足以使该电容器与所述一个绕组形成准并联谐振电路，与所述另一个绕组形成准串联谐振电路。

2、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述电机至少有一对适宜连接到交流电源的电力输入端子，该串联联接的诸绕组跨接在所述输入端子上。

3、一种如权利要求2所述的电动发电机，其中所述转子包括多个绝缘的纵向导体，所述定子沿圆周环绕所述转子，且包括若干径向朝所述转子延伸的齿，所述绕组系在受激励时通过所述齿而形成所述磁极，其特征在于：由于能量从受激励的绕组转移到所述转子，由于能量从所述转子返回到所述绕组和由于返回的能量储存在所述电容器中，因而出现平衡的旋转磁场。

4、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于：所述转子沿圆周围绕所述定子。

5、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述电容器装置包括至少一个交流双极非电解液型电容器。

6、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，该电机还包括一个与一开关装置串联配置的第二电容器装置，所述电路与所述电容器装置并联，所述开关装置是常闭的，当所述转子达到某一转速时打开。

7、一种如权利要求6的电动发电机，其特征在于，所述第二电容器装置选自主要由下列电容器组成的品种：交流双极非电解液型电容器和交流双极电解型电容器。

8、一种如权利要求2所述的电动发电机，其特征在于，在所述两个准谐振电路中的所述电容器装置通过从所述输入电源产生两平衡相而作为倍相电容器。

9、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，为所述两绕线中的每一个所产生的相电压接近等于所加相电压值除以 $\sqrt{2}$ 。

10、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述串联连接诸绕组系以从与各绕组匝数相同的匝数直至1.05∶1比值的范围的有效匝数绕制的。

11、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述串联连接的绕组大体上以粗细在从与各绕组的线同大小直至1∶2比值范围内的导线绕制的。

12、一种如权利要求11所述的电动发电机，其特征在于，所述串联连接绕组，当以不同线号的线绕制时，具有准串联绕组（作为具最小圆密尔面积的绕组），和准并联绕组（作为具最大圆密尔面积的绕组）。

13、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，该电机还包括一介于所述齿与所述转子之间的气隙，所述气隙包括完整的圆旋转磁场。

14、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，由于绕组中的电流减少，所述电机是在BH曲线的饱和区以下的线性部分工作的。

15、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述准谐振绕组在彼此相距60°和130°电气角度间的范围内配置。

16、一种如权利要求15所述的电动发电机，其特征在于，所述准谐振绕组彼此大体上相距90°电气角度配置。

17、一种如权利要求1所述的电动发电机，其特征在于，所述定子包括一空心圆柱形纵向开槽的定子，至少两个所述绕组围绕所述定子内侧，配置在该诸槽中，所述电动发电机还包括：

一纵向开槽可转动转子，配置在所述定子所界定的内部空间;和

多个电气连接的转子绕组，配置在所述转子的圆柱表面，其中，所述定子绕组和所述转子绕组磁耦合在一起，且由于在大致上所有负荷情况下电容器、定子绕组和转子绕组都储存和传递能量，因而产生平衡的旋转磁通波。

18、一种如权利要求17所述的电动发电机，其特征在于，所述电容器的电容值系选择得形成所述准双谐振电路，且所述准双谐振电路的Q因数连续为该转子绕组的导纳所调节。

19、一种如权利要求1所述的感应电动发电机，该电机在与电源相数相同的多相输入端子上由多相电源供电，其特征在于，所述可转动转子载有多个彼此互连的转子绕组;

所述定子沿圆周围绕所述转子;

对分配在所述定子中的所述多相电力的各相都配备有所述一对串联连接的定子绕组，每对绕组通过其中一个所述电力输入端子接收所述多相电力的一个不同相，而且适宜与所述转子绕组磁耦合;和

各对所述定子绕组各自的电容器装置，所述各电容器装置与该对绕组的第一绕组接成准串联，与该对绕组的第二绕组接成并联，各电容器装置的容量使其能与各对绕组的所述第一绕组形成各自的准串联谐振电路，与所述第二绕组形成各自的准并联谐振电路。

20、一种如权利要求19所述的电动发电机，其特征在于，所有各对定子绕组相对于所述输入端子连接成三角形接法。

21、一种如权利要求19所述的电动发电机，其特征在于，所有各对定子绕组相对于所述输入端子连接成星形接法。

22、一种如权利要求1所述的电动发电机，该电机在多个输入端子上由多相电源供电，其特征在于，所述可转动转子载有多个相互连接的转子绕组;

为所述多相电力各相从所述至少两个配置在所述定子中的绕组中选取一独立的定子原绕组，该定子原绕组通过其中一个所述输入端子接收所述多相电力的一个不同相，且与所述转子组耦合;

各定子原绕组相配备有选自所述至少两绕组中的另一个独立定子辅绕组，该定子辅绕组配置在所述定子中沿圆周交替于所述诸定子原绕组之间，使得所述定子辅绕组适宜与所述原绕组磁耦合，并与所述转子绕组磁耦合;和

各定子辅绕组都配备一个电容器，所述电容器与至少一个定子辅绕组并联，且其容量足以使电容器与至少一个定子辅绕组形成浮动准并联谐振电路。

23、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，浮动绕组电路中的电压是通过将相绕组电压乘以相绕组匝数再除以浮动绕组匝数而确定的。

24、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述接到电源的相绕组，几乎占定子总密尔圆面积的三分之二。

25、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，实际上不接电源的所述浮动绕组几乎占定子总密尔圆面积的三分之一。

26、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述浮动绕组彼此成一定角度配置。

27、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述浮动绕组彼此成大致上90度电气角度配置。

28、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述定子辅绕组不直接连接到所述输入端子上。

29、一种如权利要求1所述的感应电动发电机，该电机在数目与电力相数相同的电力相输入端子上输入多相电力，其特征在于，所述可转动转子装有多个相互连接的转子绕组，

所述转子沿圆围绕在所述固定定子;

分配在所述定子中的所述多相电力各相都配备有一对所述串联联接的定子绕组，各对绕组通过其中一个所述电力输入端子接收所述多相电力的一个不同相，且适宜与所述转子绕组磁耦合;和

各对所述定子绕组各自的电容器装置，所述各电容器装置与所述该对绕组的第一绕组准串联连接，与所述该对绕组的第二绕组并联连接，各电容器装置的容量应使电容器能与所述第一绕组形成各自的准串联谐振电路，与所述第二绕组形成各自的准联谐振电路。

30、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述定子沿圆周围绕所述转子配置。

31、一种如权利要求22所述的电动发电机，其特征在于，所述转子沿圆周围绕固定的所述定子配置。

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