专利名称：感应电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电动机，特别是涉及一种感应电机。
下面参照附图，对普通感应电机的结构加以说明如
图1所示，普通感应电机包括定子10、转子20和机轴30；转子20与定子10同心，转子20外圆周与定子10的内圆周缘保持一定间隙a；机轴30压入转子20的中心。
定子10包括线圈15和定子铁芯11；定子铁芯11由硅钢片11a沿轴向叠合而成，定子铁芯11的内圆周上形成若干个放射形的定子槽13；线圈15缠绕在定子槽13内，线圈15缠绕在定子槽13内的方法有分散缠绕、集中缠绕、同心缠绕等多种方法。
转子20包括转子导体25和转子铁芯21；转子铁芯21由硅钢片21a沿轴向叠合而成，转子铁芯21的外圆周上形成有若干个放射形的转子导体槽23；转子导体25插入并固定在转子导体槽23内；转子铁芯21的两端分别设有一个连接各转子导体25的端环27；转子导体25和端环27一般用铝压铸方法加工而成。
下面对具有上述结构的感应电机的工作原理加以说明接通电源，线圈15内的交变电流便在定子10的周围产生一个垂直于机轴30旋转磁场，在该旋转磁场的作用下，转子导体25内产生交变感生电流；带有交变感生电流的转子导体25在旋转磁场的作用下产生转矩而绕机轴30旋转。
上述感应电机的定子线圈15产生的旋转磁场中大部分形成有效磁通，但也有少部分磁场形成无效磁通。因为，线圈15中包括位于定子铁芯11的两端部的末端绕组15a，末端绕组15a的作用仅仅是将定子槽之间的线圈连接形成一个回路，并不能对转子导体25产生有效磁通，但是末端绕组15a的存在增加了线圈15的电阻，加大了感应电机的铜损，降低了效率。
虽然线圈15的缠绕方法不同，其末端绕组15a的长度可能有所不同，但是已有普通感应电机的线圈15必然存在末端绕组15a。其原因是，为了形成旋转磁场定子10上必须形成若干个极；为了形成若干个极，就不能只将连接相邻的定子槽13内的线圈15相互连接，而是需要按照一定规律将相隔一定间隔的若干个定子槽13相互连接。当采用分散缠绕方法时，线圈15形成有效磁通的线圈和末端绕组15a的长度比例大约50∶50。
综上所述，已有的普通感应电机的缺陷是由于定子线圈15不可避免地带有末端绕组15a。末端绕组15a不产生有效磁通，但会增大铜损，降低感应电机的效率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是本发明感应电机包括定子、线圈和转子；在所述的定子中，线圈缠绕在定子铁芯的内周边缘形成的定子槽内；转子铁芯外圆周与定子的内圆周构成同心圆，转子铁芯的内部设置有若干个转子导体，转子导体与定子铁芯的内周边缘之间留有空隙；转子的端面垂直于机轴。
更详细地说，本发明感应电机包括由环形铁磁材料制成的定子铁芯、线圈、由环形铁磁材料制成的转子铁芯和转子导体；沿所述的定子铁芯内周边缘形成有定子槽，线圈缠绕在定子槽内；所述的转子铁芯的外圆周与定子铁芯的内圆周构成同心圆，转子铁芯的中心部位形成有机轴压入孔，转子铁芯上以压入孔为中心沿半径方向形成有若干个转子导体槽，转子导体槽内设置有转子导体，各转子导体两端分别通过端环相连接，构成转子导体回路。
所述的定子铁芯由硅钢片叠合而成，为了便于缠绕线圈，定子铁芯最好是由可分离的上部定子铁芯和下部定子铁芯组成，上部定子铁芯与下部定子铁芯的形状相互对应，两者结合形成完整的定子铁芯；所述的下部定子铁芯的内圆周边缘形成有圆环形定子槽。
所述的转子铁芯由硅钢片叠合而成，为了便于设置转子导体，转子铁芯最好包括可分离的上部转子铁芯和下部转子铁芯，上部转子铁芯和下部转子铁芯的形状相互对应，上部转子铁芯与下部转子铁芯的结合面上分别形成有若干个转子导体槽，转子导体槽以压入为中心沿着半径方向形成；上部转子铁芯和下部转子铁芯的内周边缘和外周边缘上分别设置有端环的具有特定宽度和高度的切开面，端环将各个转子导体连接成一个回路。
所述的转子导体和端环是由导电性高的铜制成的。
所述的转子铁芯还可以包括上部转子铁芯和下部转子铁芯，上部转子铁芯与下部转子铁芯结构完全相同；定子铁芯的内周边缘上沿圆周方向上下缠绕着与各个转子铁芯对应的线圈。
所述的定子铁芯内周边缘处设有上下并列的上部定子槽和下部定子槽，为了连接上部定子槽和下部定子槽，沿机轴方向按特定的角度间隔形成有若干个连接槽。为了线圈的缠绕工作容易，定子铁芯最好是由上部定子铁芯和下部定子铁芯构成；上部定子铁芯的内周边缘处形成有上部定子槽，下部定子铁芯的内周边缘处形成有下部定子槽。
本发明的有益效果是本发明的感应电机属于轴向磁通型感应电机，与已有的径向磁通型感应电机相比减少了末端绕组的长度，降低了定子铜损，提高了感应电机的效率。
图中100定子 110定子铁芯120线圈 210上部转子铁芯310下部转子铁芯 220上部转子导体320下部转子导体实施方式1如图2、3所示，本发明感应电机包括定子100、线圈120和转子200；在所述的定子100中，线圈120沿垂直于机轴的圆周方向缠绕在定子铁芯110的内周边缘形成的定子槽115内；转子铁芯210外圆周与定子100的内圆周构成同心圆，转子铁芯210的内部设置有若干个转子导体220，转子导体220与定子铁芯110的内周边缘之间留有空隙；转子200的端面垂直于机轴。
更详细地说，本发明感应电机包括由环形铁磁材料制成的定子铁芯110、线圈120、由环形铁磁材料制成的转子铁芯210和转子导体220；沿所述的定子铁芯110内周边缘形成有定子槽115，线圈120缠绕在定子槽115内；所述的转子铁芯210的外圆周与定子铁芯110的内圆周构成同心圆，转子铁芯210的中心部位形成有机轴压入孔219，转子铁芯210上以压入孔219为中心沿半径方向形成有若干个转子导体槽215，转子导体槽215内设置有转子导体220，各转子导体220两端分别通过端环225相连接，构成转子导体回路。
由于线圈120缠绕在定子槽115内，施加电源后线圈120产生的穿过转子导体220的旋转磁场与机轴方向平行。为了形成旋转磁场，需要将线圈120分割成若干个部分，本实施方式中将线圈120分成两个部分，主线圈将定子槽115分成180度进行缠绕；产生启动力的辅助线圈也分成两部分，辅助线圈与主线圈保持90度的相位差，将定子槽分成180度进行缠绕。线圈的具体缠绕形状将在后文中面参照附图加以说明。
所述的定子铁芯110由硅钢片叠合而成，为了便于缠绕线圈120，定子铁芯110最好是由可分离的上部定子铁芯111和下部定子铁芯113组成，上部定子铁芯111与下部定子铁芯113的形状相互对应，两者结合形成完整的定子铁芯110；所述的下部定子铁芯113的内圆周边缘形成有圆环形定子槽115。
所述的转子铁芯210由硅钢片叠合而成，为了便于设置转子导体220，转子铁芯210最好包括可分离的上部转子铁芯211和下部转子铁芯213，上部转子铁芯211和下部转子铁芯213的形状相互对应，上部转子铁芯211与下部转子铁芯213的结合面上分别形成有若干个转子导体槽215，转子导体槽215以压入孔219为中心沿着半径方向形成；上部转子铁芯211和下部转子铁芯213的内周边缘和外周边缘上分别设置有端环225的具有特定宽度和高度的切开面217，端环225将各个转子导体220连接成一个回路。
所述的转子导体220用良导体铝或铜制作而成；转子导体220利用铝来制作时，可在上部转子铁芯211和下部转子铁芯213结合好的状态下，向转子导体槽215和切开面217内注入铝熔融液，利用铝压铸的方法形成转子导体220和端环225。转子导体220利用铜来制作时，就不能像铝那样通过压铸的方法来制作了，需要事先进行适当的金属加工，也就是说，需要事先将与转子导体槽215的形状相对应的转子导体220以及与转子导体220相连接并与上部转子铁芯和下部转子铁芯的内、外圆周边缘处的切开面217的形状相对应的2个端环225制作好，然后将其设置在上部转子铁芯211和下部转子铁芯213之间，构成完整的转子200。
本实施方式的转子导体220和端环225是由导电性高的铜制成的。
下面参照图4对上述感应电机的工作原理加以说明如图4所示，感应电机接通电源之后，线圈120内某一瞬间的电流方向如图所示，形成逆时针向磁场，与机轴30平行的磁通使转子导体220产生感生电流，该感生电流在磁通的作用下在转子导体220上产生使转子200旋转的转矩。
综上所述，本发明感应电机与已有的普通感应电机不同，形成的穿过转子导体220的磁场与机轴平行，因此被称为轴向磁通型感应电机。上述轴向磁通型感应电机与径向磁通型感应电机相比，不产生有效磁通的定子线圈的末端绕组的长度大大减小。
但是，从图4中可以看出，本实施方式的感应电机的磁路中，一部分磁通(图中虚线表示区域)并不穿过转子200，形成无效磁通。线圈120中产生这些无效磁通的末端绕组虽然与已有的径向磁通型感应电机相比长度减少了许多，但仍然存在。因此，本发明提出了末端绕组长度更短的实施方式2的感应电机。
实施方式2如图5、6和7所示，在本实施方式中，将实施方式1中的转子铁芯分成上下两段上部转子铁芯210和下部转子铁芯310，上部转子铁芯210与下部转子铁芯310结构完全相同；定子铁芯110的内周边缘上沿圆周方向上下缠绕着与各个转子铁芯对应的线圈。
更具体地说，所述的定子铁芯110由硅钢片叠合而成，在定子铁芯110的内周边缘处设有上下并列的上部定子槽115a和下部定子槽115b，为了连接上部定子槽115a和下部定子槽115b，沿机轴30方向按特定的角度间隔形成有若干个连接槽115c。为了线圈的缠绕工作容易，定子铁芯110最好是由上部定子铁芯111和下部定子铁芯113构成；上部定子铁芯111的内周边缘处形成有上部定子槽115a，下部定子铁芯113的内周边缘处形成有下部定子槽115b。
由于缠绕在上述定子铁芯110上的线圈120是在垂直于机轴环形定子槽内缠绕的，所以施加交流电源后线圈120产生的穿过转子的磁场平行于机轴方向。为了使线圈120能够产生旋转磁场，线圈120分割成若干个部分。被分割的线圈按照一定间隔沿上部定子槽115a、下部定子槽115b和连接槽115c有规律地缠绕。在线圈120中，除了缠绕在连接槽115c的部分之外，其余部分都沿着垂直于机轴的圆周方向缠绕，所以给感应电机施加交流电源后，线圈120产生的穿过转子的磁场平行于机轴30的方向。
更具体地说，如图6所示，线圈120由2个串联的主线圈121和2个串联的辅助线圈123构成；2个串联的主线圈121将定子铁芯的内周边缘分成180度进行缠绕；2个串联的辅助线圈123与上述主线圈121并联，二者之间保持90度的相位差，将上述定子铁芯的内周边缘分成180度进行缠绕；上述辅助线圈123为感应电机启动时提供启动力，主线圈121和辅助线圈123的两端是缠绕在连接槽115c内的部分，相邻连接槽115c之间的间隔为90度角，共有四个连接槽115c。
所述的转子铁芯的外圆周与定子铁芯110的内圆周构成同心圆，其中心部位可以压入机轴；转子铁芯包括上部转子铁芯210和下部转子铁芯310；上部转子铁芯210的内部设置有对应于缠绕在上部定子槽115a内的线圈的若干个转子导体220，转子导体220沿垂直于机轴的半径方向设置；下部转子铁芯310的内部设置有对应于缠绕在下部定子槽115b内的线圈的若干个转子导体320，转子导体320沿垂直于机轴的半径方向设置；转子导体220和转子导体320分别设置在上部转子铁芯210和下部转子铁芯310上的垂直于机轴沿着半径方向设置的转子导体槽内。
本实施方式的上部转子铁芯210和下部转子铁芯310与图3所示转子铁芯的结构相同，这里不再赘述。
所述的上部转子导体220和下部转子导体320分别通过其两端部的端环225和325连接成一个回路；上部转子导体220、下部转子导体320及其两个端环225和325一般用良导体铝或铜来制作。如果采用铝来制作，可利用铝压铸加工方法形成转子导体和端环。如果采用铜来制作，则需通过适当的金属加工事先将转子导体和端环制成之后，将其放置并固定在转子导体槽内，组装成完成的转子。
下面参照图7，对上述感应电机的工作原理加以说明如图7所示，本实施方式感应电机接通电源之后的某一瞬间，上部定子槽115a内的线圈120a上的电流从纸面流出，下部定子槽115b内的线圈120b上的电流向纸面流入，形成如图所示的以上部定子槽内的线圈120a为中心的逆时针方向的磁场和以下部定子槽内的线圈120b为中心的顺时针方向的磁场；上述磁场分别穿过上部转子导体220和下部转子导体320，在上部转子导体220和下部转子导体320内产生感生电流，从而在上部转子导体220和下部转子导体320上产生使转子旋转的转矩。
在本实施方式的感应电机中，只有缠绕在连接槽115c内的线圈120c为末端绕组，不产生有效磁通。但是整个定子槽中连接槽115c所占的比率极其微小，所以整个线圈中末端绕组所占的比率也很小，末端绕组造成的铜损极小，因而提高了电机的效率。
值得指出的是，根据本发明的技术构思，本领域的普通技术人员无需创造性劳动即可其他实施方式，这些均属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种感应电机，包括定子、转子和机轴，其特征在于在所述的定子(100)中，线圈(120)缠绕在定子铁芯(110)上定子槽(115)内；转子铁芯(210)的外圆周与定子(100)的内圆周构成同心圆，转子铁芯(210)的内部设置有若干个转子导体(220)，转子导体(220)与定子铁芯(110)的内周边缘之间留有空隙；转子(200)的端面垂直于机轴(30)。
2.根据权利要求1所述的感应电机，其特征在于所述的转子铁芯(210)由硅钢片叠合而成，其中心部位形成有机轴压入孔(219)，转子铁芯(210)上以压入孔(219)为中心沿半径方向形成有若干个转子导体槽(215)，转子导体槽(215)内设置有转子导体(220)，各转子导体(220)两端分别通过端环(225)相连接，构成转子导体回路；所述的定子铁(110)由硅钢片叠合而成，其内圆周边缘形成有圆环形定子槽(115)。
3.根据权利要求1或2所述的感应电机，其特征在于所述的定子铁芯(110)由可分离的上部定子铁芯(111)和下部定子铁芯(113)组成，上部定子铁芯(111)与下部定子铁芯(113)的形状相互对应，两者结合形成完整的定子铁芯(110)。
4.根据权利要求1或2所述的感应电机，其特征在于所述的转子铁芯(210)包括可分离的上部转子铁芯(211)和下部转子铁芯(213)，上部转子铁芯(211)和下部转子铁芯(213)的形状相互对应，上部转子铁芯(211)与下部转子铁芯(213)的结合面上分别形成有若干个转子导体槽(215)，转子导体槽(215)以压入孔(219)为中心沿着半径方向形成；上部转子铁芯(211)和下部转子铁芯(213)的内周边缘和外周边缘上分别设置有端环(225)的具有特定宽度和高度的切开面(217)，端环(225)将各个转子导体(220)连接成一个回路。
5.根据权利要求1或2所述的感应电机，其特征在于所述的转子导体(220)是由铜制成的。
6.根据权利要求1所述的感应电机，其特征在于所述的转子铁芯包括上部转子铁芯(210)和下部转子铁芯(310)，上部转子铁芯(210)与下部转子铁芯(310)结构完全相同；定子铁芯(110)的内周边缘上沿圆周方向上下缠绕着与各个转子铁芯对应的线圈；所述的定子铁芯(110)由硅钢片叠合而成，在定子铁芯(110)的内周边缘处设有上下并列的上部定子槽(115a)和下部定子槽(115b)，为了连接上部定子槽115a和下部定子槽(115b)，沿机轴(30)方向按特定的角度间隔形成有若干个连接槽(115c)；为了线圈的缠绕工作容易，定子铁芯(110)由上部定子铁芯(111)和下部定子铁芯(113)构成；上部定子铁芯(111)的内周边缘处形成有上部定子槽(115a)，下部定子铁芯(113)的内周边缘处形成有下部定子槽(115b)；
7.根据权利要求7所述的感应电机，其特征在于所述的连接槽(115c)共有四个，相邻连接槽(115c)之间的间隔为90度角。
8.根据权利要求7所述的感应电机，其特征在于所述的线圈(120)由2个串联的主线圈(121)和2个串联的辅助线圈(123)构成；2个串联的主线圈(121)将定子铁芯的内周边缘分成180度进行缠绕；2个串联的辅助线圈(123)与上述主线圈(121)并联，二者之间保持90度的相位差。
9.根据权利要求7所述的感应电机，其特征在于所述的转子导体(220)是由铜制成的。
全文摘要
本发明公开了一种感应电机，包括定子、转子和机轴；所述的定子包括定子铁芯和线圈；所述的转子包括转子铁芯和转子导体；所述的线圈沿垂直于机轴的圆周方向缠绕在定子铁芯的内周边缘形成的定子槽内；转子铁芯外圆周与定子的内圆周构成同心圆，转子铁芯的内部设置有若干个转子导体，转子导体与定子铁芯的内周边缘之间留有空隙；转子的端面垂直于机轴。本发明的有益效果是本发明的感应电机属于轴向磁通型感应电机，与已有的径向磁通型感应电机相比减少了末端绕组的长度，降低了定子铜损，提高了感应电机的效率。
文档编号H02K17/00GK1452298SQ0211663
公开日2003年10月29日 申请日期2002年4月15日 优先权日2002年4月15日
发明者郑泰旭, 严载富 申请人:乐金电子(天津)电器有限公司