一種隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機。電機定子鐵心由硅鋼片疊壓而成，三相電樞繞組對稱的繞制在定子鐵心齒上，環(huán)形勵磁繞組放置在電樞繞組與電機端蓋之間，勵磁繞組的中心線與定子鐵心的中心線重合。電機轉(zhuǎn)子分為兩部分：與勵磁繞組相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子表面光滑，轉(zhuǎn)軸內(nèi)部無齒槽；與電樞繞組相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子表面光滑，轉(zhuǎn)軸內(nèi)部沿軸向方向開有隔磁槽。轉(zhuǎn)軸內(nèi)部隔磁槽限定了電機內(nèi)的主磁通路徑，從而在電機轉(zhuǎn)子上形成了一種“凸極”效應(yīng)，在氣隙中建立起了單向交變的氣隙磁場。隱含凸極結(jié)構(gòu)的采用，降低了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，減少了電機運行過程中的轉(zhuǎn)矩脈動，改進了電機的風路結(jié)構(gòu)，減小了電機高速運行時的風摩損耗，提高了電機的運行效率。
【專利說明】一種隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電機【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機。
【背景技術(shù)】
[0002]感應(yīng)子電機轉(zhuǎn)子為整體結(jié)構(gòu)，簡單可靠，而且轉(zhuǎn)子上沒有勵磁繞組或永磁體等部件，強度較高，能承受較大的離心力，因此感應(yīng)子電機更多的被用作高速電機，在很多領(lǐng)域(如飛輪儲能系統(tǒng)、高頻脈沖電源等)具有廣泛的應(yīng)用。
[0003]為了建立交變的氣隙磁場，感應(yīng)子電機的轉(zhuǎn)子不得不采用凸極結(jié)構(gòu)，即電機轉(zhuǎn)子表面沿軸向均勻地開有凹槽。凸極結(jié)構(gòu)的采用使得感應(yīng)子電機具有齒槽轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)矩脈動嚴重、風摩損耗加劇等問題，這些問題制約著感應(yīng)子電機應(yīng)用到更廣闊的領(lǐng)域，成為感應(yīng)子電機研究中亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:針對上述現(xiàn)有問題，提出一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，具有轉(zhuǎn)矩脈動小，啟動和運行性能優(yōu)良，風摩損耗低，運行效率高的特性。
[0005]技術(shù)方案:一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，該電機包括定子部分和位于所述定子內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子部分；其中，所述定子部分包括開有齒槽的定子鐵心、電樞繞組、環(huán)形勵磁繞組以及端蓋；所述電樞繞組為對稱繞在所述定子鐵心齒上的三相繞組；所述環(huán)形勵磁繞組設(shè)置在電樞繞組與端蓋之間；
[0006]所述轉(zhuǎn)子部分包括內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子和內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子；所述設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子對應(yīng)設(shè)置在所述電樞繞組軸向有效長度范圍內(nèi)，所述內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子對應(yīng)設(shè)置在所述環(huán)形勵磁繞組軸向有效長度范圍內(nèi)；所述設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子的表面光滑，該轉(zhuǎn)軸內(nèi)部沿軸向方向設(shè)置若干組開口朝向定子鐵心的隔磁槽；所述若干組隔磁槽以轉(zhuǎn)軸軸心為中心對稱設(shè)置，每組隔磁槽構(gòu)成一個磁障；當每組隔磁槽包括多個內(nèi)部設(shè)有空腔的隔磁槽時，每組隔磁槽中的多個隔磁槽沿轉(zhuǎn)軸徑向方向互相平行設(shè)置；
[0007]所述勵磁繞組的中心線與定子鐵心、光軸轉(zhuǎn)子、內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子的中心線相重合。
[0008]作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述隔磁槽的空腔內(nèi)填充空氣，或填充非導磁材料。所述每個隔磁槽的形狀為U型或V型。所述電機轉(zhuǎn)子上每組隔磁槽中隔磁槽數(shù)量為2個或3個。所述定子部分還包括勵磁繞組支架和機殼，所述環(huán)形勵磁繞組通過勵磁繞組支架與機殼固定連接，所述機殼和端蓋均由導磁材料制成。所述機殼和端蓋均由導磁材料制成。
[0009]有益效果:電機轉(zhuǎn)子包括兩部分:與勵磁繞組相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子表面光滑，轉(zhuǎn)軸內(nèi)部無齒槽；與電樞繞組相對應(yīng)的轉(zhuǎn)子表面光滑，轉(zhuǎn)軸內(nèi)部沿軸向方向開有隔磁槽，這部分轉(zhuǎn)子可視為具有隱含凸極結(jié)構(gòu)。其中，隔磁槽中為空氣或非導磁材料。兩個或者三個相互平行的隔磁槽組合在一起構(gòu)成磁障，該磁障發(fā)揮著傳統(tǒng)感應(yīng)子電機轉(zhuǎn)子凹槽的作用。相鄰兩個磁障間的區(qū)域可視為傳統(tǒng)感應(yīng)子電機的轉(zhuǎn)子凸極，該導磁區(qū)域為主磁通提供通路。[0010]當勵磁繞組中通以直流電后，在電機中產(chǎn)生主磁通，該主磁通沿軸向經(jīng)過無隔磁槽的光滑轉(zhuǎn)子、開有隔磁槽的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)為徑向后依次穿過相鄰兩組磁障間所謂的隱含凸極區(qū)域、主氣隙、定子鐵心齒、定子鐵心軛、機殼，再沿軸向到達端蓋，沿徑向經(jīng)過端蓋、附加氣隙到達無U型槽的光滑轉(zhuǎn)子構(gòu)成閉合回路。由于隔磁槽的存在，大部分磁通經(jīng)過隱含凸極區(qū)域進入主氣隙。隨著電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，隱含凸極的位置不斷變化，從而建立起單極性的旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩。
[0011]本發(fā)明提出的具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機拋棄了傳統(tǒng)感應(yīng)子電機轉(zhuǎn)子的齒槽結(jié)構(gòu)，機轉(zhuǎn)子采用隱含凸極結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子表面光滑、風摩損耗低，消除了電機中明顯的齒槽凸極效應(yīng)，降低了電機的齒槽轉(zhuǎn)矩，改善了電機的啟動和運行性能，同時減小了運行過程中的風摩損耗，提高了電機的運行效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子式電機的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2是電機中具有隱含凸極部分轉(zhuǎn)子的徑向截面圖；
[0014]圖3是電機中無隱含凸極部分轉(zhuǎn)子的徑向截面圖；
[0015]圖中:機殼1、定子鐵心2、無隱含凸極部分轉(zhuǎn)子3、帶隱含凸極部分轉(zhuǎn)子4、U型隔磁槽5、電樞繞組6、勵磁繞組7、端蓋8、勵磁繞組支架9、主氣隙10和附加氣隙11。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做更進一步的解釋。
[0017]實施例1:如圖1所不，一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，該電機包括定子部分和位于所述定子內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子部分。其中，電機定子鐵心采用疊片結(jié)構(gòu)，由硅鋼片疊壓而成，定子部分包括開有齒槽的定子鐵心2、電樞繞組6、環(huán)形勵磁繞組7以、端蓋8、勵磁繞組支架9以及機殼I。電樞繞組6為對稱繞在所述定子鐵心齒上的三相繞組，屬于同一相的電樞繞組6串聯(lián)或并聯(lián)連接構(gòu)成一相繞組。環(huán)形勵磁繞組7設(shè)置在電樞繞組6與端蓋8之間，并且環(huán)形勵磁繞組7通過勵磁繞組支架9與機殼I固定連接。其中，定子鐵心2由開有齒槽的鐵心沖片疊壓而成，機殼I和端蓋8均由導磁材料制成。
[0018]電機轉(zhuǎn)子為由實心鋼制成的圓柱形，根據(jù)轉(zhuǎn)子部分包括如圖3所示內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子3和如圖2所示內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子4。設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子4對應(yīng)設(shè)置在電樞繞組6軸向有效長度范圍內(nèi)，內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子3對應(yīng)設(shè)置在環(huán)形勵磁繞組7軸向有效長度范圍內(nèi)。設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子4的表面光滑，該轉(zhuǎn)軸內(nèi)部沿軸向方向設(shè)置若干組開口朝向定子鐵心2的隔磁槽5。若干組隔磁槽5以轉(zhuǎn)軸軸心為中心對稱設(shè)置，每個隔磁槽的形狀為U型或V型，每組隔磁槽5構(gòu)成一個磁障。當每組隔磁槽5包括多個內(nèi)部設(shè)有空腔的隔磁槽時，每組隔磁槽5中的多個隔磁槽沿轉(zhuǎn)軸徑向方向互相平行設(shè)置。電機轉(zhuǎn)子上每組隔磁槽由2個或3個隔磁槽組成，這種結(jié)構(gòu)的磁密合適且鐵損較小。每個隔磁槽的機械張角、寬度及長度可根據(jù)需要來調(diào)整。隔磁槽的空腔內(nèi)填充空氣，或填充非導磁材料。勵磁繞組7的中心線與定子鐵心2、光軸轉(zhuǎn)子3、內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子4的中心線相重合。轉(zhuǎn)軸內(nèi)部隔磁槽限定了電機內(nèi)的主磁通路徑，從而在電機轉(zhuǎn)子上形成了一種“凸極”效應(yīng)，在氣隙中建立起了單向交變的氣隙磁場。[0019]如圖2所示為本實施例的內(nèi)部開有U型隔磁槽的轉(zhuǎn)子徑向截面圖。轉(zhuǎn)子上開有六對U型隔磁槽5，每對U型隔磁槽占60°機械角度并且沿轉(zhuǎn)軸徑向方向互相平行設(shè)置，每對隔磁槽組成一個磁障。每對U型隔磁槽占60°機械角即U形隔磁槽的兩側(cè)邊的延長線在轉(zhuǎn)軸軸心一側(cè)相交，形成的夾角為60°。該電機中存在主氣隙10和附加氣隙11，電機定子鐵心與轉(zhuǎn)子間的氣隙區(qū)域為主氣隙10，電機端蓋與無U型槽的光滑轉(zhuǎn)子間的區(qū)域為附加氣隙11。
[0020]當勵磁繞組中通以直流電后，在電機中產(chǎn)生主磁通，該主磁通沿軸向經(jīng)過無U型槽的光滑轉(zhuǎn)子、開有U型隔磁槽的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)為徑向后依次穿過相鄰兩組磁障間所謂的隱含凸極區(qū)域、主氣隙、定子鐵心齒、定子鐵心軛、機殼，再沿軸向到達端蓋，沿徑向經(jīng)過端蓋、附加氣隙到達無U型槽的光滑轉(zhuǎn)子構(gòu)成閉合回路。由于隔磁槽的存在，大部分磁通經(jīng)過隱含凸極區(qū)域進入主氣隙。隨著電機轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)，隱含凸極的位置不斷變化，從而建立起單極性的旋轉(zhuǎn)磁場，產(chǎn)生反電動勢和電磁轉(zhuǎn)矩。
[0021]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于，該電機包括定子部分和位于所述定子內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)子部分；其中，所述定子部分包括開有齒槽的定子鐵心(2)、電樞繞組(6)、環(huán)形勵磁繞組(7)以及端蓋(8);所述電樞繞組(6)為對稱繞在所述定子鐵心齒上的三相繞組；所述環(huán)形勵磁繞組(7)設(shè)置在電樞繞組(6)與端蓋(8)之間； 所述轉(zhuǎn)子部分包括內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(3)和內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(4)；所述設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(4)對應(yīng)設(shè)置在所述電樞繞組(6)軸向有效長度范圍內(nèi)，所述內(nèi)部無隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(3)對應(yīng)設(shè)置在所述環(huán)形勵磁繞組(7)軸向有效長度范圍內(nèi)；所述設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(4)的表面光滑，該轉(zhuǎn)軸內(nèi)部沿軸向方向設(shè)置若干組開口朝向定子鐵心(2)的隔磁槽(5);所述若干組隔磁槽(5)以轉(zhuǎn)軸軸心為中心對稱設(shè)置，每組隔磁槽(5)構(gòu)成一個磁障；當每組隔磁槽(5)包括多個內(nèi)部設(shè)有空腔的隔磁槽時，每組隔磁槽(5)中的多個隔磁槽沿轉(zhuǎn)軸徑向方向互相平行設(shè)置； 所述勵磁繞組(7)的中心線與定子鐵心(2)、光軸轉(zhuǎn)子(3)、內(nèi)部設(shè)有隔磁槽的光軸轉(zhuǎn)子(4)的中心線相重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于，所述隔磁槽的空腔內(nèi)填充空氣，或填充非導磁材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于，所述每個隔磁槽的形狀為U型或V型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于:電機轉(zhuǎn)子上每組隔磁槽(5)中隔磁槽數(shù)量為2個或3個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于，所述定子部分還包括勵磁繞組支架(9)和機殼(I)，所述環(huán)形勵磁繞組(7)通過勵磁繞組支架(9)與機殼(I)固定連接，所述機殼(I)和端蓋(8)均由導磁材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種具有隱含凸極的同性極式感應(yīng)子電機，其特征在于，所述機殼(I)和端蓋(8)均由導磁材料制成。
【文檔編號】H02K17/02GK103683771SQ201310656242
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年12月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月5日
【發(fā)明者】付興賀, 李紅艷, 林明耀 申請人:東南大學