[发明专利]一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片

说明书

技术领域

本发明属于鼠笼式异步电动机设计制造技术领域，特别涉及一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片。

背景技术

传统中小型鼠笼式异步电机设计中，转子通常采用斜槽结构。转子斜槽能够有效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。然而，在转子斜槽时，转子导条沿轴向斜过一个角度，导致电机内部磁场与直槽时相比发生明显变化并影响损耗，这使得斜槽也成为影响电机损耗的一个重要因素。对于转子斜槽对电机损耗的影响，可主要分为以下几方面进行分析：

1)转子斜槽时，由于转子斜过一个角度，齿谐波在整个导条长度上所感应的合成电势大大降低，因此斜槽可以有效削弱齿谐波磁场，使得由该部分谐波磁场在定子绕组以及转子鼠笼导条产生的谐波电流大幅减小，达到降低谐波铜耗的目的；

2)转子斜槽时，由于转子电流产生磁场的去磁作用，会使得电机内部合成磁场沿轴向分布不均匀，进而导致电机沿轴向的铁心饱和程度加大、铁耗增加。斜槽对铁耗的影响程度主要取决于负载大小，轻载时，转子电流较小，转子磁场对定子磁场的去磁作用较小，由斜槽导致的铁心轴向饱和程度变化较小；重载时，定转子电流大幅增加，转子磁场对定子磁场的去磁作用较大，由斜槽导致的铁心轴向饱和程度增加较明显。简言之，随负载增加，铁心沿轴向饱和程度加剧，铁耗增加越明显；

3)在没有槽绝缘的传统铸铝转子中，转子斜槽时相邻两根转子导条间会存在感应电势以及横向电流，进而产生附加损耗。在中小型鼠笼异步电机中，对于一般转子导条不绝缘的铸铝转子，横向电流产生的损耗在总的附加损耗中往往占较大比例。为了降低该部分损耗，一个有效措施是对铸铝转子进行槽绝缘处理，使得转子导条与转子铁心间接触电阻增加，但目前这种处理方法的工艺还不够稳定，同时还增加了电机的生产成本。

综合上述分析可得，如何在不影响电机起动性能及损耗特性的前提条件下，开展能够有效削弱谐波的技术措施研究便成为超高效电机研制的一个重要方向。因此，研究不仅能避免斜槽同时还可以有效削弱齿谐波的新型转子冲片结构，可为超高效电机的研制工作提供必要的技术支持；同时，由于新型转子冲片结构在避免了斜槽的同时并未增加电机的制造工艺难度，这对于超高效电机的推广应用也起到一定推动作用。

发明内容

本发明针对如何避免传统交流电动机生产过程中采取转子斜槽的方式来降低由于齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声的问题，提供了一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片。

本发明采用的技术方案为：转子冲片的转子槽采取闭口槽设计，且转子槽槽顶距离转子外圆的距离随电机容量而定；

转子槽采用不均匀分布设置，且不均匀分布程度采用正弦波调制，每个转子槽所在位置的空间位置角的确定方法通过下述公式计算：

θ_n＝θ_n0+Kζ，

式中，θ_n为第n个转子槽的空间位置角；

θ_n0为转子导条均匀分布时第n个转子槽的空间位置角，可用公式θ_n0＝2πn/Z₂求解，其中Z₂为转子槽数；

K为转子槽空间位置角的调制系数，取值范围为0～0.03；

ζ为利用正弦波调制所得的角度，可用公式ζ＝sin(2πnε/Z₂)求解，其中ε为正弦波系数，取值为0～4；

转子槽应与定子槽近槽配合，转子槽数Z₂与定子槽数Z₁之间满足：Z₂＞0.9Z₁。

当电机容量为0.55kW～315kW时，所述转子槽槽顶距离转子外圆距离的取值范围为1mm～3mm。

当电机容量为0.55kW～315kW时，所述转子冲片的直径增加0.04mm～1mm，即使电机气隙相应的减小，以确保电机原有的起动及运行性能维持不变。

本发明的有益效果为：

(1)采用本发明所提供的转子冲片，由于避免了转子斜槽结构，鼠笼式异步电动机转子导条间的横向电流可大幅减低，进而使得由该部分电流产生的附加损耗明显降低，提高了电机的运行效率，获得较明显节能效果。

(2)采用本发明所提供的转子冲片，并未增加电机制造加工工艺难度，不会额外增加生产成本，对超高效电机推广应用具有一定推动作用。

(3)与普通直槽电机相比，本发明在避免斜槽的情况下仍可有效削弱齿谐波磁场，并未对电机运行时对周边环境的产生的额外的噪声污染。