本发明是属于电机技术领域。现有的交流电动机，在调速性能方面不能更好地满足现代化、工业国防的需要。交流同步电机的调速只靠改变其供电电压的频率而改变其同步转速。交流异步电动机的调速方法主要有以下几类，即调压调速，串级调速，变频调速以及改变定子极对数法等几种调速方法，上述调速方法的局限性在：调压调速范围小;串级调速装置的总功率因数低;变频调速其调速装置比较复杂，低速时Mm的减少使带负载的能力减弱;而改变定子极对数法调速只能得到2-4级的转速，调极调压调速其控制装置及定子绕组接线比较复杂。 本发明的任务是设计一种调速范围广、精度高而又价廉又可靠的交流调速系统。
本发明的任务由下述方法来实现：
即电机定子铁心采用排列凸极组形式，定子绕组采用相对改变定子极对数法绕组，转子铁心采用排列凸极组形式，转子绕组采用相对改变定子极对数法绕组。如果需要平滑调速即在两极转速之间采用调压调速。下面将详细说明相对改变定子极对数法绕组的实质及排列凸极组形式。
一、相对改变定子极对数法绕组的实质：
（以下简称为相对极对数法）
（一）产生二极旋转磁场的定子基本绕组，如图1;
（二）产生四极旋转磁场的定子基本绕组，如图2;
（三）产生八极旋转磁场的定子基本绕组，如图3;
比较二极、四极、八极电机定子绕组形式，不难看出，四极电机定子绕组是由二部分完全相同的二极电机定子绕组组成，八极电机定子绕组是由四部分完全相同的二极电机定子绕组组成，只是其定子绕组在定子铁心内所均布的范围不同，二极电机定子绕组在360°内均布，四极电机与二极电机相同的那一部分定子绕组是在180°内均布，八极电机与二极电机相同的那一部分定子绕组是在90°内均布。
如果从四极、八极电机定子绕组内，只保留与二极电机定子绕组相同的那部分，其余部分取掉，则变成局部绕组形式，如图4、图5示。我们知道，二极电机的同步转速为3000转/分，四极电机的同步转速为1500转/分，八极电机的同步转速为750转/分。
实验证明图4所示四极局部绕组电机其空载转速实测值为1475转/分
图5所示，八极局部绕组电机其空载转速实测值为742转/分（无疑其同步转速为750转/分）
（实验时用普通交流异步电机即可，每相匝数需增加数倍）
这从某种意义上说明电机同步转速与其定子绕组的跨槽数有直接关系。
电机的磁极对数P＝1，表示产生旋转磁场三相绕组中每相绕组只有一个线圈的绕组形式。对图4、图5所示局部绕组地电机，仅仅抽象出这三匝线圈线圈的绕组形式属P＝1，（因为其每相绕组只有一个线圈），这里我们用P″表示P，即P″＝1，称P″为元极对数。因为图4、图5所示局部绕组形式尽管与二极电机定子绕组形式相同，但同时它们又属于四极、八极电机定子绕组的一部分;对四极电机定子绕组，P″＝1元极对数绕组（以下简称P″＝1绕组）有两部分，即对四极电机来说其磁极对数P＝2;对八极电机定子绕组，P″＝1绕组有四部分，即对八极电机来说其磁极对数P＝4;电机的同步转速n＝60f1/P，对图4、图5示局部绕组电机其同步转速可以写成：
n＝60f/pp″＝3000/pp″……（1）
四极电机其同步转速n＝60f/PP″＝3000/2×1＝1500转/分
八极电机其同步转速n＝60f/PP″＝3000/4×1＝750转/分
对上面公式（1）中的P，我们用符号P′来表示，因为在下面的叙述中，P已改变了已住伪旧系挠梅ㄏ肮摺Ｎ颐浅芇′为相对极对数，但其在意义上与极对数P是一致的，这样上式（1）改为：
n＝60f/P′P″……（2）
上式即为相对极对数法交流异步调速电机的基本公式。它对一切局部绕组电机都有意义。
我们知道，磁极对数P＝电角度/机械角度;
因为上述P′在意义上与P相同，
所以P′＝电角度/机械角度;
对图5所示局部绕组电机，P″＝1绕组在24槽电机定子铁心内所占据的空间角为90°，这样当电流从wt＝0～360°时，也可以称电角度为360°时，P″＝1绕组变化的空间角也称机械角度为90°，即其P′＝4。
同对图4所示局部绕组电机，P″＝1绕组在24槽电机定子铁心内所占据的空间角为180°，这时当电角度为360°时，P″＝1绕组变化的机械角度为180°，即其P′＝2。
对P″＝1绕组，如果因其跨槽数的变化，当电角度变化了360°时，而其线圈绕组的机械角度，即其所占据的空间角为θ值，这时P′为：
P′＝360/θ
代入（2）式中得：
n＝3000/P′P″＝3000θ/360°×1＝8.33θ
θ…表示P″＝1线圈绕组在定子铁心内所占据的空间角。
n…代表该电机同步转速。
上式为相对极对数法交流异步调速电机常用公式，它反映了相对改变定子极对数法绕组实质的量的关系，即只要改变空间角0值，就可以得到不同的转速。
P″＝1绕组在定子铁心内跨二槽、六槽、七槽、八槽的定子展开图
如图6，P″＝1绕组跨2槽，在定子铁心内所占据的空间角为θ1，即其同步转速为n＝8.33θ1;
如图7，P″＝1绕组跨6槽，在定子铁心内所占据的空间角为θ2，即其同步转速为n＝8.33θ2;
如图8，P″＝1绕组跨8槽，在定子铁心内所占据的空间角为θ3;即其同步转速为n＝8.33θ3;
到这里我们可以归纳相对改变定子极对数法绕组的实质：
即：只要改变P″＝1绕组在定子铁心内所占据的空间角，即可以改变电机的同步转速。
二、排列凸极组形式：
本发明的电机其定子铁心或转子铁心，采用排列凸极组形式，如图9示：
在定子铁心上，即在排列凸极组上绕上定子绕组，即P″＝1绕组形式。如图10示：
其定子展开简图如图12示：
如图11，黑粗线代表在定子轭上的一排凸极组，每排凸极组绕匝数相同的三束线圈;其上排和下排的全部线头都引到电机外面来加以开关控制。
上面已证述过：
只要改变P″＝1绕组在定子铁心内所占据的空间角，即可以改变电机的同步转速，以得到任何一级转速。
由此可知，在定子展开图上，P″＝1绕组跨连的槽数不同则其同步转速即不同。
<一>Ⅰ与Ⅱ两槽连接：（两槽连接即两排凸极组连接，下同）
上排：1-2（1-2表示“1”线头与“2”线头连接，下同）
1′-2′;1″-2″;
下排：1-A;1″-B;2′-C;1′-2-2″;
即得到第Ⅰ级转速。对36槽电机，其转速为
n＝8.330＝8.33×（2/36）×360°
＝166.6（转/分）
<二>Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ槽连接：
上排：1-2-3;1′-2′-3′;1″-2″-3″;
下排：1-A;1″-B;2′-3′-C;1′-2-3-2″-3″
第Ⅱ级转速。对36槽电机其转速为
n＝8.33θ＝8.33×（3/36）×360＝250（转/分）
<三>Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四槽连接：
上排：1-2-3-4;1′-2′-3′-4′;1″-2″-3″-4″;
下排：1-2-A;1″-2″-B;3′-4′-C;1′-2′-3′-4′-3″-4″;
第Ⅲ级转速，对36槽电机其转速为：
n＝8.33θ
＝8.33×（4/36）×360＝333.33（转/分）
<四>Ⅰ-Ⅴ五槽连接：
上排：1-2-3-4-5;1′-2′-3′-4′-5′;1″-2″-3″-4″-5″;
下排：1-2-A;1″-2″-B;3′-4′-5′-C;1′-2′-3′-4′-5′-3″-4″-5″;
第Ⅳ级转速，对36槽电机其转速为：
n＝8.33θ＝8.33×（5/36）×360°＝416.66（转/分）
<五>Ⅰ-Ⅵ六槽连接：
上排：1-2;3-4;2′-3′;4′-5′;3″-4″;5″-6″;
第Ⅴ级转速，对36槽电机其转速为：
n＝8.33θ＝8.33×（6/36）360°＝500（转/分）
<六>Ⅰ-Ⅶ七槽连接：
上排：1-2;3-4;2′-3′;4′-5′;3″-4″;5″-6″-7″;
下排：1-A;2-3;3′-4′;5′-C;3″-B;4″-5″;2′-4-6″-7″
第Ⅵ级转速，对36槽电机其转速为：
n＝8.33θ＝8.33×（7/36）×360°＝583.3（转/分）
依次继续往下联接，对36槽电机最多可以得到35级转速。
若联接的槽数为Z′时，对有Z槽的电机，其转速为：
n＝8.33×（Z′/Z）×360°＝3000×（2′/2）
最多的调速级数W＝Z-1;
值得提出的是上述连接方式不是唯一的。不同的连接可以得到恒转矩调速方式或者恒功率调速方式。
如果调速范围要求在低速内，如调速范围小于100转/分。有二种调速方法，一种是将两排凸极组的间距减小到一定程度。如果还不能满足要求，即采用第二种办法，用机械方法调节两排交错凸极组间的间距;如图12，一排凸极组固定，一排移动，两排间距S即可以变小，即其同步转速越低;当S＝0时，其同步转速等于零。
由上述知，采用相对极对数法调速级数比较多。如36槽电机可以得到35级转速，48槽电机可以得到47级转速，72槽电机可以得到71级转速，虽然是有级调节，但其基本上已能满足工业上对调速电机的要求。如果需要无级平滑调速，可以采用调压调速，以实现对调速范围广、无级平滑调速的要求。
如果对调速级数要求不多，如4-10级左右，则绕组方式可以简单一些，其连接示意图如图13
对图13可以看出，对36槽电机可以得到7级转速
Ⅰ、Ⅱ两槽相连得第Ⅰ级转速，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三槽相连得第Ⅱ级转速。依次下去直到Ⅰ-Ⅷ八槽相连得第Ⅶ级转速。其接线方式与图10所示定子线组接线方式一致，这里不详述。
本发明的交流无级调速电机与现有交流调速电机相比有下列优点：
1、调速范围广，其调速范围D＝2-150;相对改变定子极对法绕组可以使电机得到2-70多级的同步转速;
2、调速精度高，机械特性硬，低速时不改变Mm，即不改变其带负载的能力，其带负载能力仍可很大。
3、绕组方法、设备简单，价格便宜，其复杂系数与成本只相当同类异步电机的一倍半左右。电机的功率因数高;
4、可以采用线路简单、调压装置体积小的晶闸管调压调速，以实现平滑调速;
上述的交流调速性能基本上满足了工业的需要，特别是工业大量使用的风机、水泵、压缩机类机械，这类机械都是采用交流电机拖动，其用电量约占工业用电的50%。过去大都靠调节风门、闸阀来改变流量，浪费了大量的电能，如果采用电机调速来改变其流量，则至少可以减少10%的电能消耗。这对我国来说就意味着每年可以节约近百亿度电。
另外，定子铁心采用排列凸极组形式、定子绕组采用相对极对数法后，使同功率的电机其体积缩小了原来的4倍左右;同体积下电机，其功率增加了原来的4倍左右，在一定条件下可以采用裸导线来绕组，以期获得更大的功率，可以得到任何一级转速的单电机，功率任意。