一种隐含凸极的异性极式感应子电的制造方法
【专利摘要】本发明提出一种隐含凸极的异性极式感应子电机，电机定子铁心采用叠片结构，由硅钢片叠压而成，硅钢片上设置多个大槽和多个小槽。定子侧包含直流励磁绕组和三相电枢绕组，定子铁心的大槽嵌放励磁绕组，定子铁心的小槽嵌放电枢绕组。电机转子同样由硅钢片叠压而成，硅钢片上开有“山”字型隔磁槽。转子表面光滑，内部“山”字型隔磁槽限定了电机内的主磁通路径，从而在转子上形成了一种“凸极”效应，在气隙中建立起了双向交变的气隙磁场。本发明提出的感应子电机采用隐含凸极结构，降低了电机的齿槽转矩，减少了电机运行过程中的转矩脉动，改进了电机的风路结构，减小了电机高速运行时的风摩损耗，提高了电机的运行效率。
【专利说明】一种隐含凸极的异性极式感应子电机
【技术领域】
[0001]本发明属于电机【技术领域】，具体涉及一种隐含凸极的异性极式感应子电机。
【背景技术】
[0002]感应子电机转子为实心结构，简单可靠，而且转子上没有励磁绕组或永磁体等部件，强度较高，能承受较大的离心力，因此感应子电机更多的被用作高速电机，在诸多领域具有广泛的应用。
[0003]为了建立交变的气隙磁场，感应子电机的转子需采用凸极结构，即在转子表面均匀地设置凹槽。凸极结构的采用使得感应子电机具有齿槽转矩大，转矩脉动严重、风摩损耗加剧等问题，这些问题制约着感应子电机应用到更广阔的领域，成为感应子电机研究中亟待解决的问题。
【发明内容】
[0004]发明目的:针对上述现有技术，提出一种具有隐含凸极的异性极式感应子电机，使该电机具有转矩脉动小，启动和运行性能优良，风摩损耗低的特性。
[0005]技术方案:一种隐含凸极的异性极式感应子电机，包括定子和设置在所述定子内侧的转子；
[0006]所述转子表面光滑，包括由硅钢片叠压而成的转子铁心，所述硅钢片内部设有以转轴轴心为中心对称的若干个“山”字型隔磁槽；所述“山”字型隔磁槽的开口朝向定子侧；所述硅钢片上的“山”字型隔磁槽对应设置形成磁障；
[0007]所述定子包括由硅钢片叠压而成的定子铁心、电枢绕组以及励磁绕组；所述定子铁心上沿定子圆周均匀设置若干个大槽，所述大槽内嵌放励磁绕组，相邻的两个大槽之间均匀设置若干个小槽，所述小槽内嵌放单相或者三相电枢绕组。
[0008]作为本发明的优选方案，所述“山”字型隔磁槽中填充空气，或用非导磁材料。所述每个“山”字型隔磁槽的两侧边形成的机械张角为可调式机械张角。所述转子铁心的硅钢片上设置有用以固定转子硅钢片的轴向定位孔。
[0009]有益效果:本发明的隐含凸极的异性极式感应子电机中，励磁绕组的输入和电枢绕组均接在电机定子侧，励磁电源为直流电源，与电枢绕组构成直流电机中的“他励”关系。转子表面光滑，内部“山”字型隔磁槽中为空气或用不导磁材料填充，隔磁槽限定了电机内的主磁通路径，每个“山”字型隔磁槽构成磁障，该磁障发挥着传统感应子电机转子槽的作用。相邻两个“山”字型隔磁槽之间的区域可视为传统感应子电机的转子凸极，为主磁通提供通路，从而在转子上形成了一种“凸极”效应，在气隙中建立起了双向交变的气隙磁场。励磁绕组中通入直流电后，在气隙中形成极性交变的气隙磁场，随着电机转子的旋转在电枢绕组中产生感应电动势，励磁绕组的输入和电枢绕组的输出均在电机定子侧。与现有技术相比具有以下优点:
[0010]1.电机转子采用隐含凸极结构，转子表面光滑，风摩损耗低、运行效率高。[0011]2.电机转子采用隐含凸极结构，齿槽力矩小、转矩脉动低，电机的启动和运行性能得到改善。
[0012]3.电机转子上的隐含凸极宽度一定，磁通路径明确，利于电机的电磁设计和性能计算;
[0013]4.由于具有齿槽力矩小、转矩脉动低等优点，感应子电机的应用领域得到进一步拓展。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是隐含凸极的异性极式感应子式电机径向截面示意图；
[0015]图2是隐含凸极的异性极式感应子式电机的定子冲片示意图；
[0016]图3是隐含凸极的异性极式感应子式电机的转子冲片示意图；
[0017]图中:定子铁心1、转子铁心2、定子大槽3、定子小槽4、“山”字型隔磁槽5、定位孔
6、电枢绕组7、励磁绕组8。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图对本发明做更进一步的解释。
[0019]如图1所示，一种隐含凸极的异性极式感应子电机，包括定子和设置在定子内侧的转子，定转子同轴安装，转子表面光滑内部具有隐含凸极结构。
[0020]如图2所示，电机转子3为圆柱形，包括转子铁心2和转轴，转子上既无永磁体也无励磁绕组。转子铁心2由硅钢片叠压而成，每片硅钢片内部设有以转轴轴心为中心对称的若干个“山”字型隔磁槽5，本实施例中“山”字型隔磁槽5为6个，因此每个“山”字型隔磁槽占60°机械角。每个“山”字型隔磁槽的开口朝向定子侧，相邻两个“山”字型隔磁槽5之间留有间隙。所有叠压而成的硅钢片上的“山”字型隔磁槽对应设置，形成6个磁障。转子铁心2的每片硅钢片上设置有用以定位与固定转子硅钢片的6个轴向定位孔6。由转子硅钢片叠压而成的转子铁心为内部中空的圆柱体，通过轴向紧固螺栓将多个转子冲片固定在一起。转子铁心内部由“山”字型隔磁槽形成的空腔为空气或填充非导磁材料。
[0021]如图3所示，定子由定子铁心1、电枢绕组7以及励磁绕组8组成。其中，定子铁心I由开有齿槽的硅钢片叠压而成。定子铁心硅钢片上含有大槽3和小槽4两种槽型。定子铁心I上沿定子圆周均匀设置若干个大槽3，本实施例中大槽数为4个，大槽3内嵌放励磁绕组。相邻的两个大槽之间均匀设置若干个小槽4，小槽4内嵌放单相或者三相电枢绕组。本实施例中，相邻两个大槽之间均匀分布6个小槽，电枢绕组7可以串联或者并联为单相或者三相绕组。励磁绕组8的输入和电枢绕组7均接在电机定子侧，励磁电源为直流电源，与电枢绕组构成直流电机中的“他励”关系。
[0022]若电机转子铁心冲片上的“山”字型隔磁槽的数量为n，则定子铁心冲片上小槽的数量理论上应为6n，但由于需要考虑励磁绕组的存在对小槽数量选择的影响，实际小槽个数小于6n。
[0023]当电机定子上的大槽为4个，电枢绕组为三相时，为保证电枢绕组为60°相带，电枢绕组槽数Z1应等于6倍的转子隔磁槽数Z2,电机定子上的小槽4数按6Z2等分。由于定子铁心内除了嵌入电枢绕组之外，还要嵌入励磁绕组，因此电枢绕组实际槽数Z/=2 / 3*6Z2，即利用2 / 3个定子铁心来嵌放电枢绕组，利用I / 3个定子铁心来嵌放励磁绕组。
[0024]另外，每个“山”字型隔磁槽的两侧边形成的机械张角为可调式机械张角。每个“山”字型隔磁槽的侧边与隔磁槽中心对称线夹角为(180 / η) ±10°，η为“山”字型隔磁
槽的数量。
[0025]该电机的转子表面光滑，内部“山”字型隔磁槽限定了电机内的主磁通路径，从而在转子上形成了一种“凸极”效应。励磁绕组中通入直流电后，在气隙中形成极性交变的气隙磁场，随着电机转子的旋转在电枢绕组中产生感应电动势，励磁绕组的输入和电枢绕组的输出均在电机定子侧。转子铁心中由“山”字型隔磁槽构成磁障，该磁障发挥着传统感应子电机转子槽的作用。相邻两个“山”字型隔磁槽之间的区域可视为传统感应子电机的转子凸极，为主磁通提供通路。
[0026]本发明提出的隐含凸极的异性极式感应子电机摒弃了传统感应子电机的转子凸极结构，消除了明显的齿槽凸极效应，降低了电机的齿槽转矩、改善了电机启动和运行性能，同时减小了运行过程中的风摩损耗，提高了电机的运行效率。
[0027]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种隐含凸极的异性极式感应子电机，其特征在于:包括定子和设置在所述定子内侧的转子； 所述转子表面光滑，包括由硅钢片叠压而成的转子铁心(2)，所述硅钢片内部设有以转轴轴心为中心对称的若干个“山”字型隔磁槽(5);所述“山”字型隔磁槽的开口朝向定子侧；所述硅钢片上的“山”字型隔磁槽对应设置形成磁障； 所述定子包括由硅钢片叠压而成的定子铁心(I)、电枢绕组(7)以及励磁绕组(8);所述定子铁心(I)上沿定子圆周均匀设置若干个大槽(3)，所述大槽(3)内嵌放励磁绕组，相邻的两个大槽之间均匀设置若干个小槽(4)，所述小槽(4)内嵌放单相或者三相电枢绕组。
2.根据权利要求1所述的一种隐含凸极的异性极式感应子电机，其特征在于:所述“山”字型隔磁槽(5)中填充空气，或填充非导磁材料。
3.根据权利要求1所述的一种隐含凸极的异性极式感应子电机，其特征在于:所述每个“山”字型隔磁槽的两侧边形成的机械张角为可调式机械张角。
4.根据权利要求1所述的一种隐含凸极的异性极式感应子电机，其特征在于:所述转子铁心(2)的硅钢片上设置有用以固定转子硅钢片的轴向定位孔(6)。
【文档编号】H02K1/24GK103683584SQ201310654622
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】付兴贺, 李红艳, 林明耀 申请人:东南大学