[发明专利]一种消除转子齿槽力的节能电动机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机技术领域，特别是涉及一种消除转子齿槽力的节能电动机。

背景技术

在过去的200多年历史过程中，电磁学的先辈们发明了直流电、三项交流电，发明了直流电动机和交流电动机、同步电动机、异步电动机、伺服电动机等。电动机在当今世界工业生产和日常生活中起着举足轻重的作用。传统电动机定子分为凸极式定子和隐极式定子，凸极式定子铁芯的形式是在定子环的内部，面向转子轴心，均布多个向内凸起的铁芯柱，铁芯柱的端面与转子之间有一定的气隙。凸极式定子采用集中式绕组，通常绕制成矩形线圈，经纱带包扎定型，再经浸漆烘干处理后，嵌装在凸形磁极的铁芯上，直流电动机和步进电动机通常使用凸极定子。隐极式定子铁芯的形式是在定子环内部圆周上，均匀地冲制若干个形状相同的齿槽。隐极式定子采用分布式绕组，每个磁极由一个或几个线圈按照一定的规律嵌装布线组成线圈组，通电后形成旋转磁场，交流电动机通常使用隐极式定子。

在步进电动机的定子铁芯上，在内周有多个凸极磁极，凸极顶部会有一定数量的齿，齿宽与齿间隔大小一样，这里的齿用于与转子的齿进行重合，带动转子精确转动。在大型直流电动机的定子凸极上，凸极顶部有时候会开有一定数量的平行于转子导体的槽，在槽中放置补偿绕组，以消除电枢反应引起的磁场畸变，补偿绕组与转子绕组串联，当负载变化时，补偿绕组中的电流也发生变化。补偿绕组极大增加电动机的成本，只使用于极端严重的负荷性质必须应用他们的场合。

目前的电动机三项异步电动机和同步电动机都是依赖于三相电交替形成旋转磁场的原理进行工作。三项异步电动机通过转子滑差吸收电流励磁和做功。转子滑差越大，定子电流越大。电动机正常工作的重要条件是磁路必须闭合。传统齿槽式隐极定子电动机的磁路从转子进入齿槽上的齿，再通过齿槽外部的铁芯环闭合。但是从做功顺序上看，定子旋转磁场带动转子旋转，机械能即对外输出，而被励磁的转子在定子腔内旋转，旋转中的转子磁极与固定的定子的齿槽相互作用，这是一种磁性阻力，需要消耗部分能量进行克服。当负载一定时，降低定子电流和提高功率因数都是电动机节能的标志。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种能够减小或消除电动机的齿槽阻力，在同样负载的情况下，能够降低电动机的三项电流、有功功率、无功功率和视在功率，提高功率因数，使电动机节能的消除转子齿槽力的节能电动机。

采用的技术方案是：

一种消除转子齿槽力的节能电动机，该电动机的定子铁芯为凸极与齿槽共存的结构，即定子铁芯上既有凸极又有齿槽，齿槽位于凸极面向转子的内端面上，齿槽装有主绕组，凸极上装有副绕组。

上述的定子铁芯凸极的数量等于三倍电机极对数。

上述的安装于凸极上的副绕组相序与安装于齿槽的主绕组相序相同，相位错开一定角度，A相主绕组对应的副绕组的位置在安装B相或C相主绕组的齿槽所在的定子凸极上，或者说A相的副绕组不能安装在A相主绕组齿槽所在的定子凸极上。单项每个副绕组与临近主绕组的瞬时磁场方向相反。

上述的安装于凸极上的副绕组与安装于齿槽的主绕组同相串联，三相绕组按设计要求可以选择星形连接，也可以选择三角形连接。

上述的齿槽均位于凸极面向转子的内端面上，凸极之间的间隙不作为齿槽使用。

上述的安装于齿槽的主绕组嵌线按照传统电动机的嵌线方式，嵌线跳过凸极间隙。由于凸极间隙的空间不安排绕组，齿槽设计上需要变窄并加深，以提供必要的绕组嵌线空间。

上述的安装于凸极上的副绕组可以做多个抽头，控制副绕组接入的匝数，当副绕组接入线圈匝数为0时，电动机性能与传统电动机性能相同。

本发明改变了传统齿槽式定子电动机的磁路，迫使定子磁场回路必须经过定子凸极，而安装于定子凸极上的副绕组磁场方向与经过该凸极的转子磁场方向相反，部分抵消了气隙磁场，减小了旋转中的转子磁极与固定的定子的齿槽之间的磁性阻力，降低了电动机的无功功率，进而减小能量损耗，实现节能。

本发明的转子可以是鼠笼转子，也可以是同步转子。可以用于异步电动机也可以用于同步电动机，其原理还可以扩展到其他类型的电动机如单项电动机。

本发明的优点在于：

1、减小或消除电动机的齿槽阻力，在同样负载的情况下，能够降低电动机的三项电流、有功功率、无功功率和视在功率，提高功率因数，使电动机节能。

2、由于存在凸极间隙，散热性能好。

附图说明

图1为一种2级24槽电动机定子矽钢片形状及其一项绕组绕法示意图。

图2为一种4级36槽电动机定子矽钢片形状及其一项绕组绕法示意图。