CN100466419C - 电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电动机，特别用于高速下运行的，该电动机包括一电动机壳体(4)；在该壳体(4)内的、具有铁芯(8)和螺旋地绕在该铁芯(8)上的绕组(9)的定子(2)；和在定子(2)里的转子(1)。该电动机包括一个围绕定子铁芯(8)的软磁材料的电感控制环(3)，以增加每一相的泄漏电感并为每一相形成定子(2)的铁芯(8)外的、但仍在电动机壳体(4)里面的集成滤波器电感(L1、L2、L3)。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于高速下运行的电动机，该电动机包括一壳体；在此壳体内的、有一铁芯及螺旋地绕在该铁芯上的绕组的定子绕组的一半圈数在铁芯的里面，和一半圈数在铁芯的外面；和在定子里面的转子。
背景技术
在高速电动机中损耗的分布与标准速度电动机中损耗的分布有很大不同。
这些高速电动机的速度通常是由一转换器进行频率控制的。由于来自该转换器的谐振，涡流损耗可以容易地成为主要的损耗。
由于这些涡流损耗对相同的电动机框架尺寸随设计速度的平方增加，因此这些损耗与标准速度电动机相比可能是高的。
此外，由于这些损耗趋于集中到转子，同时冷却转子很困难，因而重要的是尽可能保持这些涡流损耗最小。
一种已知的减少这些损耗的方法就是降低来自转换器的谐振成份。这可以在转换器与电动机之间增加一滤波器来完成。这样，供给电动机的电压将基本具有正弦波的形式。
如果在电动机中涡流损耗达到不允许超过的幅值，所述滤波器可以是电动机外的分立的、与所述定子的所述绕组串联的感应器；那些感应器需要被冷却，通常借助于对流冷却。
高速电动机通常是很高的功率密度并因此常常是液体冷却。
对于高功率电动机，电动机外的分立的标准对流冷却感应器趋于是在而重的。它们也增加了驱动系统的很大成本。
在具有螺旋绕组的电动机中，绕组仅仅是铁芯中的一半圈数的绕组对着转子，因此仅一半绕组对产生主磁场，因而产生扭矩。
在所述铁芯的外侧定子绕组的一半圈数产生漏磁通并因此形成电动机的泄漏电感的一部分。此泄漏电感不足以减少由于转换器的工件产生的谐振。
发明内容
本发明的目的是提供一种高速电动机，该电动机没有上述问题且该电动机适合于转换器的工件。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种用于高速下运行的电动机，该电动机包括一电动机外壳；在此外壳内的、有一铁芯和螺旋地绕在该铁芯上的绕组的定子，绕组的一半圈数在铁芯的里面，和一半圈数在铁芯的外面；以及定子内的一个转子，其特征在于所述的电动机还包括一围绕定子铁芯的软磁材料的电感控制环，在定子的铁芯与电感控制环之间留有一磁气隙。
该控制环避免磁通量向外泄漏，例如向着电动机的外壳。在钢壳中漏磁通可以导致很大的涡流损耗。
该电动机某种程度比较大，但集成的滤波器电感可使用与其余电动机相同的冷却系统。无需占据较大空间和增加成本的分立的冷却系统。
为了限制电感控制环中的涡流损耗，此控制环在定子轴向的电阻应该高并因此所述控制环最好是叠层的或由烧结材料制成。
该电动机可以用例如油的液体进行冷却，在这种情况下定子可以放在非磁性材料(例如塑料)的一个内壳中，该电感控制环包围此内壳。
该电动机最好具有一个外壳体，在这种情况中该电感控制环最好由此外壳体直接地或者通过中间支承件来支撑。
附图说明
现在以举例的方法并参照附图说明本发明，附图中：
图1表示根据本发明的，高速电动机的纵向剖面；
图2是图1的电动机的横剖面，部份地切去外壳体；
图3是示意表示图1和2的三相绕组电动机的简化电路图。
具体实施方式
图1所示为三相永磁同步交流电动机，该电动机主要包括转子1、包围转子1的定子2、包围定子2的电感控制环3以及外壳体4。
该转子1包括安装在轴6上的永久磁铁部分5，该轴的端部支撑在外壳体4中的轴承7中。
该定子2具有一管状的铁芯8并设置多个像环的围绕铁芯壁延伸的定子绕组9，以一半的圈数在铁芯8的外面且一半的圈数在铁芯8的里面。虽然在另一个实施例中绕组9不在槽中，但在本实施例中绕组9的一半圈数被埋在铁芯8的槽10中。
为包容冷却油，定子2也被一个由非磁性材料(例如塑料)制成的内壳体11所包围。
在电动机内设置电感控制环3，放在外壳体4与此内壳体11之间。
此电感控制环3由叠层钢或由烧结的磁性材料制成。
借助于支承件12该环3支撑在外壳4中。
在某些实施例中，支承件12可以省去，同时电感控制环3直接由外壳体4支撑，由于其外表面接触外壳体4的内表面。
在另一实施例中该电感控制环3不处在内壳体11和外壳体4之间，但在此内壳体11的里面。
定子2也可以由冷空气进行冷却。在此实施例中，内壳体11可以省去。
无论如何，磁气隙13设在定子2的铁芯8与电感控制环3之间，此气隙13的宽度确定对每一相由铁芯8外面的环3的部分以及对一相的、由处于铁芯8外面的定子绕组9的一半圈数而形成的集成滤波器电感L1、L2或L3的值。
如图3所示，每一相包含固有地形成常规的内部电感La、Lb和Lc的多个绕组9。
这些常规的内部电感La、Lb和Lc不仅取决于绕组9，也取决于定子铁芯8里面的几何形状和材料的材料特性，即转子特性和气隙13。
每个常规的内部电感La、Lb和Lc与由环绕定子铁芯8的环3、定子铁芯8自身及对处于铁芯8外面的该相的绕组的一半圈数形成的集成滤波器电感L1、L2或L3串联。这些集成的滤波器电感L1、L2和L3取决于气隙13、定子铁芯8的外面的几何形状和材料特性，以及定子铁芯的磁饱和度。通常所述铁芯8的磁饱和度保持在低水平以便使铁芯损耗最小。
当气隙13的厚度降低时，则集成滤波器电感L1、L2和L3增加。因而，气隙13调节到在为有效降低转换器谐振的高集成滤波器电感与电感控制环3中附加铁芯损耗之间达到最佳兼顾。
当电动机工作时，将存在某些铁芯损耗与涡流损耗。与标准高速电动机相比，根据本发明的电动机将具有某些附加铁芯损耗，但是很低的涡流损耗，导致小的总损耗。特别是转子损耗将降低。
在另一实施例中，电感控制环3可以是轴向分段的。
在另一实施例中，该电感控制环3与电动机外壳4相叠合。于是该电动机壳体4由软磁性材料制成，与已知电动机外壳相反。
本发明不局限于上述及图中表示的实施例，但是这种高速电动机可具有不同的实施例与尺寸，而不偏离如所附权利要求确定的本发明的范围。
Claims (11)
1.一种用于高速下运行的电动机，该电动机包括一电动机外壳(4)；在此外壳(4)内的、有一铁芯(8)和螺旋地绕在该铁芯(8)上的绕组(9)的定子(2)，绕组的一半圈数在铁芯(8)的里面，一半圈数在铁芯(8)的外面；以及定子(2)内的一个转子(1)，其特征在于所述的电动机还包括一围绕定子铁芯(8)的软磁材料的电感控制环(3)，在定子(2)的铁芯(8)与电感控制环(3)之间留有一磁气隙(13)。
2.根据权利要求1的电动机，其特征在于为了限制电感控制环(3)中的涡流损耗，所述环(3)是叠层的或由烧结材料制成。
3.根据权利要求1或2的电动机，其特征在于所述的电动机是液体冷却的，定子(2)是放置在由非磁性材料制成的内壳体(11)中，该电感控制环(3)包围着此内壳体。
4.根据权利要求1或2的电动机，其特征在于所述的电动机是液体冷却的，定子(2)是放置在由非磁性材料制成的内壳体(11)中，并且该电感控制环放置在此内壳体(11)内。
5.根据权利要求1的电动机，其特征在于该电感控制环(3)由外壳(4)直接支撑。
6.根据权利要求1的电动机，其特征在于该电感控制环(3)由外壳(4)通过中间支承件(12)支撑。
7.根据权利要求1的电动机，其特征在于该电感控制环(3)与外壳(4)相叠合。
8.根据权利要求1的电动机，其特征在于该电感控制环(3)在轴向是分段的。
9.根据权利要求1的电动机，其特征在于定子(2)的绕组是围绕铁芯(8)的壁的环状。
10.根据权利要求9的电动机，其特征在于定子(2)的绕组(9)被安装在铁芯(8)的槽中。
11.根据权利要求1的电动机，其特征在于所述的电动机是永久磁铁的交流同步电动机。
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