[发明专利]电机槽口磁盖和配合槽口磁盖改善电机设计的方法

说明书

本发明属于电机槽楔结构和制造方面的发明，是一种将开口槽电机加上磁性套筒或绝缘拼接磁性槽楔后变成闭口槽电机的结构方面的发明。

在电机结构的设计中存在着一对矛盾：从嵌线工艺的角度看，需要槽口大些好；从电机性能的角度看，需要齿谐波小，即需要槽口小些好。传统的磁性槽楔能够使槽口的等效宽度变小，从而提高电机效率，是一个历史悠久的发明，实践和理论证明，用目前的磁性槽楔将槽口用磁性材料封口，能提高电机效率，也有一些弊端，主要缺点是：使电机的带负载能力下降，对于电动机来说是起动转矩、最大转矩下降，对于发电机来说是电压调整率变差。此外，磁性槽楔降低了槽楔的机械强度。

实际上，磁性槽楔应该考察四个指标：1、抑制齿谐波的指标；2、抑制齿间漏磁的指标；3、抑制涡流的指标；4、机械强度指标。

本发明总的目的是提供一种新产品和方法，在提高电机效率的同时，还能提高电机的带负载能力。那么，槽口磁盖应该具备什么样的性能就能够发挥最大的优势和避免它所引起的缺点呢？为了实现这些性能又应该采用什么方法和结构呢？根据电机的原理分析，槽口磁盖应该实现以下具体的目的：1、能够向槽口处提供足够的磁通消除齿谐波和降低有效气隙；2、导磁材料集中于靠气隙的一面，以尽可能提高有效磁通，减少漏磁；3、磁性槽楔使电机降低带负载能力的主要原因是导磁层太厚和形状不合理，引起槽口漏磁通过大，应当是既能保证向槽口处提供足够的磁通消除齿谐波，同时又不至于引起槽口漏磁通过大，从而实现电机的带负载能力也得到提高；4、不会因为采用槽口磁盖而形成大的涡流；5、可靠性高，要保证槽口磁盖本身的机械强度和它与电机铁芯的结合强度。

电机采用槽口磁盖实现以上5个目的后，由于性能变好，还可以实现重优化设计电机结构的目的：1、对电动机而言，取消斜槽和使定转子槽数比接近于1；2、将半开口槽和半闭口槽的电机都做成开口槽嵌线、闭口槽运行，使电机的嵌线工艺、质量、槽满率、匝间绝缘都得到改善，并且提高电机的性能；3、对小型电机而言，磁性套筒有足够的强度固定线圈，在改善性能的同时用以取代槽楔，减小电机体积；4、对发电机而言，实现减小气隙的目的，从而减小励磁损耗，提高发电机的效率和发电容量；5、对直流电机而言，用以改善换向性能。

为了实现以上目的，本发明提出槽口磁盖的原理和结构，包括磁性套筒类和绝缘拼接式磁性槽楔类。绝缘拼接式磁性槽楔以下简称拼式磁楔。其结构原理示意如图1a，由左右两块硅钢片绝缘拼接成凹槽状，然后在槽中填满填料B而成。图中的粗实线为硅钢片的截面，插入槽口时，槽楔中硅钢片凹槽的底面位于靠气隙一侧并平行于气隙圆柱面，它引导磁通到槽口以抑制齿谐波，将开口槽封闭成闭口槽。我们给这底面的硅钢片(或其它铁磁材料)取一个专有名词：①导磁层A。导磁层采用两边厚，中间薄的马鞍形状，对减小齿间漏磁和改善磁场分布有好处，等厚的导磁层是马鞍形状导磁层的简化，以下提到的导磁层A都是指包括等厚导磁层在内的马鞍形状导磁层。为了叙述简便起见，我们还约定以下简称：②铁磁片Ai：铁磁性材料(如硅钢片)薄片。③填料B：树脂材料、添加物和粘接剂的混合物。④固定齿C：在铁磁片上制作一些齿，用于嵌入填料B中，使铁磁片与填料B牢固结合。⑤绝缘拼接：本发明提出的拼式磁楔的导磁层结构是由两块以上的铁磁片拼接而成，并且两块铁磁片的结合部必须保证绝缘缝F，同时必须保证铁磁片与填料B牢固结合，实施例9-实施例11对绝缘拼接进行了描述。⑥铁磁片底面AM：铁磁片两面中靠气隙圆柱面的一面，类似有，拼式磁楔底部为靠气隙圆柱面的部分，上部为离气隙圆柱面较远的部分。⑦导磁层截面：导磁层在垂直于电机转轴方向的截面。⑧电机的带负载能力：指电动机起动转矩、最大转矩和发电机电压调整率。

本发明的原理是用称为槽口磁盖的磁性材料构件将电机的开口槽封闭成闭口槽，达到提高电机效率和带负载能力的目的，并在槽口磁盖支持下优化和改变电机的设计，进一步改善电机性能。槽口磁盖式电机的结构和制造方法是将电机铁芯做成开口槽，嵌好线以后再装上槽口磁盖将开口槽封闭成闭口槽。槽口磁盖由铁磁片与非磁性填料B通过嵌入式粘合制成，铁磁片作为一个导磁层，将齿部的磁通引导一部分至槽口，使电机的开口槽封闭成闭口槽的方法和部件，其特征是：