三十六极三相异步电机定子与转子的槽配合结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电机技术领域，具体涉及三十六极三相异步电机定子与转子的槽配合结构。
【背景技术】
[0002]随着三代核电技术的发展，海水循环水泵要求大幅度提升海水流量，水泵流量的大幅度提高直接导致所需驱动电机的转矩增加，电机极数越多转速越低转矩越大。根据AP1000三代核电技术的要求，循环水泵用三相异步电机的极数为三十六极，同步转速为166.7 (r/min)，额定输出转矩约为450000N.m，目前国内最大的异步电机极数不超过28极。大型循环水泵电机运行时对噪声有严格要求，电机噪声不大于85dB(A计权)，三相异步电机的定转子配合选择对性能影响巨大，定子槽数与转子槽数之间的配合简称定转子槽配合。目前三十六极三相异步电机并没有成熟的槽配合可供选择；因此，需要开发新的三十六极三相异步电机定转子槽配合以填补国内空白。电机的极数越多转速越低，电机噪声主要由电磁噪声、通风噪声、轴承噪声等构成，当电机转速比较低的时候，通风噪声和轴承噪声较小，这时电磁噪声则成为决定电机噪声的决定因素；因此合理选择定转子槽配合，可抑制谐波，降低噪声，提高起动性能，获得较高的效率及功率因数。
【发明内容】
[0003]本发明的目的提供三十六极三相异步电机定子与转子的槽配合结构，可以获得较大的起动转矩，较低的电磁噪声和振动，较高的效率和功率因数，较小的励磁电流，较低的附加损耗。本发明的技术方案为:三十六极三相异步电机定子与转子的槽配合结构，包括定子和转子，所述定子和转子分别由定子冲片⑴和转子冲片⑵叠压而成，所述定子的槽数为324，所述的转子槽数为258至300之间；定转子均为直槽结构，定子冲片(I)和转子冲片⑵之间气隙(5)为3?6_，气隙(5)的最优值为4.5mm ;定子冲片⑴的定子槽(3)为矩形开口型，转子冲片定子冲片(2)的转子槽(4)为矩形半开口型；定子槽宽(6)与定子槽口高(7)的比值为3，转子槽口宽⑶与转子槽口高(9)的比值为I ;由4种定转子槽配合方案构成；定子的槽数为324，转子槽数为300，所述定子冲片(I)分为18片，即由18个的定子扇形片(11)依次均布相连而成；定子冲片(I)的叠片方式为1/3叠片方式，转子冲片(2)分为15片，S卩由15个第一转子扇形片(12)依次均布相连而成；转子冲片(2)的叠片方式为1/2叠片方式；定子的槽数为324，转子槽数为276，所述定子冲片(I)分为18片，即由18个的定子扇形片(11)依次均布相连而成；定子冲片(I)的叠片方式为1/3叠片方式，转子冲片(2)分为12片，S卩由12个第二转子扇形片(13)依次均布相连而成；转子冲片(2)的叠片方式为1/2叠片方式；定子的槽数为324，转子槽数为264，所述定子冲片(I)分为18片，即由18个的定子扇形片(11)依次均布相连而成；定子冲片(I)的叠片方式为1/3叠片方式，转子冲片(2)分为12片，即由12个第三转子扇形片(14)依次均布相连而成；转子冲片(2)的叠片方式为1/2叠片方式；定子的槽数为324，转子槽数为258，所述定子冲片⑴分为18片，即由18个的定子扇形片(11)依次均布相连而成；定子冲片⑴的叠片方式为1/3叠片方式，转子冲片(2)分为12片，即由6个第四转子扇形片(15)和6个第五转子扇形片(16)依次相连而成；转子冲片(2)的叠片方式为1/2叠片方式。
[0004]本发明的定转子槽配合可以获得较大的起动转矩，较低的电磁噪声和振动，较高的效率和功率因数，较小的励磁电流，较低的附加损耗，综合考虑以大幅度抑制高次谐波。定子槽数设为Z1，转子槽数设为Z2，电机极对数为p，电机极数为P，P = 2p，s为电机转差率，q为每极每相槽数，a为绕组并联支路数，力波为r0。
[0005]定转子槽配合对异步电机转矩有很大的影响。在异步电机的气隙中的磁场可以分解为一系列谐波，这一方面由于绕组集中放在槽内，另一方面也由于开槽引起气隙不均匀而产生。因为任何一个都可以对转子发生作用，因此可以产生附加转矩，于是合成转矩等于所有谐波磁场产生的转矩之和。定子槽数越多，异步电机附加转矩越小，电机在起动过程中，附件转矩对起动曲线扰动越小。为了抑制谐波产生的附加转矩，转子槽数Z2彡1.25XZ1 ;为了限制差漏磁场对电机起动性能的影响，I Ζ2-Ζ1±ρ |彡4;为了避免静止时的同步转矩，Z2 ^ 6pn(n为任意整数)；当s < I (电动机区)时，Z2 # 6ρη_2ρ (η为任意整数)；当8>1(制动区)时，Ζ2#Ζ1_6ρ。大型异步电机的定子每极每相槽数q —般取值为2?6之间的整数。
[0006]定转子槽配合与异步电机的噪声有直接关系。多极电机转速一般比较低，这时电磁噪声为主要噪声源，电磁噪声主要由高次谐波的力波振动引起，即随时间和空间而变化的，在定子和转子之间作用的力可以通过定子铁心振动而引起电磁噪声；在气隙的任意一点作用着一个径向力，它在单位面积上的大小与气隙磁密的平方成正比，因此选择尽可能低的气隙磁密对于电机降低电磁噪声很有必要，低噪声异步电机的气隙磁密一般在0.6-0.75T之间。对于低噪声电机要满足:I Z1-Z2 |乒0、1、2，| Z1-Z2 |乒2p、2p±l、2p±2;还需要使最强的定转子磁动势分量的次数不要与一些大的气隙磁导波分量的次数一致，I Z1-Z2 I乒P，I 11-12 I乒p±l，I Z1-Z2 I乒p±2;在电机极数较多(2p彡8)时，如果Zl/p彡18则必须满足I Z1-Z2 I乒3p，| Z1-Z2 |乒3p±l。对于电机绕组有多个并联支路数时，当a > 2时应满足I Z1-Z2 I ^ I (p/a) 土p±l | (当a为奇数)或I Z1-Z2 I ^ I (2p/a) 土p±l | (当a为偶数)，当a = 2时，应满足
I(Z2±2p)-p(6n±l) |乒I。为了不会形成r0阶这个力波，应满足| Z1-Z2 |乒r0，
IZ1-Z2 I乒2p±r0，当r0> 6时，一般不需要考虑高阶力波的影响，因为那时力作用在一个非常短的臂上；定子挠度的大小与定子轭高的三次方成反比，力波影响在多极电机中发生较高阶(大于2阶)的振动比起经常有相当大轭高的少极电机来要容易的多，因此，特别对多极的具有开口槽的高压异步电机来说就很有必要了。
[0007]定转子槽配合的选择对杂散损耗有很大程度影响，杂散损耗中的绝对部分为高次谐波的附加损耗，杂散损耗在国标GB 755-2008《旋转电机定额和性能》中规定一个大概估算值0.5%，而工程中由于高次谐波引起的附加损耗往往使得杂散损耗大大超过0.5%，甚至部分大型电机达到1.5%，给出厂的型式试验带来很大问题，造成产品无法出厂，或吃容差出厂，造成产品优良率大幅度降低。为了限制定子具有开口槽的高压电机鼠笼中的附加损耗，推荐选择定子槽数大于转子槽数，那么电机总是有可能设计成转子不必斜槽的结构。为了有效降低附加损耗中的脉振损耗，定子槽宽(6)与定子槽口高(7)的比值为3，转子槽口宽(8)与转子槽口高(9)的比值为I。定子槽数越多，高次谐波的谐波损耗就越小，进而降低杂散损耗汽隙(5)越小，电机的励磁电流就越小，功率因数越高，但是当气隙(5)过小，会造成工艺装配时难以实现，并降低了电机运行的可靠性。
[0008]很多定转子槽配合选择时会使用斜槽结构，即将转子槽扭过一个定子齿距，因为当某种槽配合必须使用，且其高次谐波幅值过高，这样就可以采用转子斜槽来消除特定的高次谐波影响，因为高次谐波的相位与基波是相同的，因此无法用定子绕组短距的方式消除。但如果选择定子槽数大于转子槽数，在可能的情况是，可以找到较为合适的定转子槽配合，使得高次谐波的幅值较低，这样就避免了使用转子斜槽结构，因为斜槽结构工艺复杂，并且斜槽结构会带来转子径向的额外铁损。当定子绕组采用三角接法时，定转子槽配合应满足I Z1-Z2