[发明专利]交流电机及削弱交流电机一阶齿谐波的方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流电机技术领域，更具体地说，涉及具有较低一阶齿谐波的 交流电机及削弱交流电机一阶齿谐波的方法。

背景技术

交流电动机主极磁场在气隙中一般不是正弦分布，除基波外，还有很多高 次谐波存在。在高次谐波中，次数为2mqk±1(式中q为整数，且k＝1、2、3 ……)的谐波，这种次数与一对极下的齿数Z/p具有特定关系的谐波，称为齿 谐波。齿谐波的特点是，其谐波绕组因数恰好等于基波的绕组因数。因此，在 各次谐波中，一阶齿谐波的幅值是较大的，对电机的性能有重要影响。

齿谐波的存在，导致电机附加损耗、附加转矩、电磁振动与电磁噪声增加， 从而使效率降低、温升增高、起动性能变坏、严重时甚至无法起动。另外，对 于发电机，由于齿谐波的存在，绕组的感应电动势中，也会产生一系列的高次 谐波电动势。高次谐波电动势使发电机的电动势波形变坏，从而降低了供电的 质量，并使发电机本身的杂散损耗增大、效率下降，温升增高。输电线中的高 次谐波电流所产生的电磁场，还会对邻近电讯线路的正常通讯产生有害的干 扰。

目前生产中采用削弱齿谐波的方法有以下几种：

(1)采用磁性槽锲或半闭口槽，以减小由于槽开口而引起的气隙磁导变化。 半闭口槽一般用于小型电机，磁性槽锲一般用在中型电机中。

(2)采用分数槽绕组。这是一种很有效地削弱齿谐波的方法，在水轮发电机 和低速同步电机中得到了广泛地应用。

(3)采用斜槽削弱齿谐波

采用斜槽后，相当于槽中同一根导体的各个小段分布在磁场中的不同位 置，起到相当于分布绕组的作用，使绕组系数减小，从而减小感应电势或电流 产生的磁势。斜槽能有效地削弱齿谐波磁场所产生的谐波电动势，从而削弱由 这些谐波磁场引起的附加转矩，改善起动性能，并降低电磁噪声。

斜槽分为转子槽斜槽结构和定子槽斜槽结构，二者的效果是相同，一般从 交流电机的设计要求和工艺方面考虑进行选取。转子或者定子斜槽后虽然也会 使转子感应基波电动势减少，但一般选择的斜槽度相对于极距来说小得多，因 而对电机基本性能影响很小。

转子或者定子斜槽的程度，是以转子或者定子的斜槽距来体现的。根据电 机的设计要求，一般定子和转子一阶齿谐波的最大幅值不应超过基波幅值的5 ％，现有技术中，如何选择斜槽距使得电机定子、转子一阶齿谐波都满足要求， 基本需要靠设计人员的经验。

通常，在定子一阶齿谐波较大，主要为了削弱转子一阶齿谐波时，可采用 转子或者定子的斜槽距为一个定子齿距；在转子一阶齿谐波较大，主要为了削 弱定子一阶齿谐波时，则可采用斜槽距为一个转子齿距。在斜槽距设置为一个 定子齿距或者一个转子齿距均不能满足电机设计对一阶齿谐波最大幅值要求 时，则完全需要靠经验或者多次的重复试验获得，使得电机设计变得非常复杂。

由此可见，对于参数确定的交流电机，如果选择转子或者定子斜槽距来削 弱定子和转子的一阶齿谐波，获得具有符合电机设计要求的交流电机是一个迫 切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术中，通过转子或者定子斜槽方式削弱交流电 机一阶齿谐波时，转子或者定子斜槽距的选择只能通过经验进行选取的不足， 提供一种具有较低一阶齿谐波的交流电机及削弱交流电机一阶齿斜波的方法。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种交流电机，转子或者定子之一采用斜槽结构，其特征在于：转子或定 子的斜槽距通过定子槽口宽度与转子槽口宽度的比值确定。

本发明中，当定子槽口宽度与转子槽口宽度的比值1＜＝k＜＝3.4时，转子或 定子的斜槽距采用一个定子齿距和一个转子齿距的平均值。

当定子槽口宽度与转子槽口宽度的比值k＞3.4时，转子或定子的斜槽距采 用一个定子齿距。

当定子槽口宽度与转子槽口宽度的比值k＜1时，转子或定子的斜槽距采用 一个转子齿距。