CN102163895B - 一种用于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机 - Google Patents
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本发明属于交流电动机设计及测试领域，特别涉及一种用于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机。在转子轴上依次套装转子铁芯和定子铁芯，转子轴的左侧设置用于卡住转子铁芯的台阶，并在右侧设置转子铁芯压紧螺母将转子铁芯压紧；在转子铁芯的转子槽中设置转子导条，转子导条的两端固定在转子端环上；绝缘机座左侧与转子轴左侧台阶相对应的位置设置用于卡住定子铁芯的台阶，并在右侧设置定子压紧法兰盘，通过绝缘压圈将定子铁芯冲片压紧。在尽可能避免其它影响因素下，研究交流电机内部真正的铁芯损耗；同时也可以找出对异步电机铁耗影响较大的损耗影响因素，为进一步研究降低铁芯损耗的措施提供重要参考。
Description
技术领域
本发明属于交流电动机设计及测试领域，特别涉及一种用于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机。
背景技术
交流电动机铁芯损耗的影响因素繁多，针对一台特定电机，其铁耗影响因素可简要归结为两大类：电磁方面和制造加工工艺方面。前者主要包括磁密不均匀分布、旋转磁化以及谐波磁场等，这些影响因素可以通过基于现代计算机技术的数值仿真技术进行研究；后者主要包括冲片加工过程中造成的冲剪应力、冲片毛刺以及铁芯压装过程中造成的冲片间承受压力增加、片间绝缘破坏等，这些因素主要受制造加工工艺水平影响，很难通过仿真手段进行研究。为了清晰说明研究铁耗影响因素的复杂性及困难难度，以下从铁耗测试和计算两方面进行阐述。
在铁耗测试方面，我国国家标准GB/T 1032-2005中明确规定了空载铁耗的测试方法，即在测得空载输入功率后，由输入功率减去试验温度下定子绕组铜耗得出风摩耗和铁耗之和，然后通过分离风摩耗和铁耗，便可得空载铁耗。然而，即使在能够精确分离风摩耗的前提条件下，按照这种测试方法所测得的铁耗可以看作是广义的“空载铁耗”，因为所测得的损耗值并不仅仅是铁芯冲片中所消耗的能量，这部分损耗按照产生部位及来源可将其分为以下几方面：
1)由基波和谐波磁场产生的损耗；
2)在加工过程中形成的冲片毛刺、片间绝缘破坏等因素引起的附加损耗；
3)在机座、扣片和压圈以及端盖中产生的基频附加损耗；
4)转子导条中的谐波电流产生的附加铜耗。
在铁耗计算方面，电机铁耗影响因素繁多，传统电机设计方法中采用基于磁路分析的电磁计算方法，该方法主要通过引入经验系数计及铁耗的众多影响因素。而经验系数受铁芯材料、电机结构以及制造工艺等多种因素影响，取值范围十分宽泛，且无法研究不同影响因素对损耗的具体影响程度。近年来，基于有限元法的铁耗计算方法得以广泛应用，其优点在于能够计及电机实际结构、不需要引入过多经验系数，同时还能够对电机内部损耗分布进行细致分析。但其在分析制造加工工艺等损耗影响因素方面，仍具有一定局限性。
综上，电机损耗测试过程中，实测得到的空载铁耗数据为众多影响因素共同作用后的铁耗值，而在传统的铁耗计算中，仅仅把这些影响因素对损耗的影响通过引入经验系数来计及，无法研究损耗某一个具体影响因素对铁耗的影响；此外，基于有限元法的铁耗计算方法，尽管能够研究其中部分影响因素对损耗的具体影响程度，但对于涉及到制造工艺(例如片间绝缘、毛刺等)方面的影响因素仍难以计及。因此，研制一种能够深入研究鼠笼式异步电动机铁耗影响因素的多功能实验装置对电机铁耗特性的研究是非常有必要的。这一方面可以精确研究不同影响因素对损耗的具体影响程度，并在此基础上研究有利于降低铁芯损耗的节能措施；另一方面还使得铁耗计算值与电机的真实铁耗值更具可比性，有利于验证不同铁耗计算方法在电机铁耗计算应用中的正确性和实用性。
发明内容
本发明针对传统鼠笼式异步电动机铁芯损耗影响因素众多这一问题，提供了一种用于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机。
本发明采用的技术方案为：
在转子轴上依次套装由若干个转子铁芯冲片组成的转子铁芯和由若干个定子铁芯冲片组成的定子铁芯。转子轴的左侧设置用于卡住转子铁芯的台阶，并在右侧设置转子铁芯压紧螺母将转子铁芯冲片压紧；在转子铁芯的转子槽中设置转子导条，转子导条的两端通过钎焊工艺固定在转子端环上，构成鼠笼结构；绝缘机座左侧与转子轴左侧台阶相对应的位置设置用于卡住定子铁芯的台阶，并在右侧设置定子压紧法兰盘，通过绝缘压圈将定子铁芯冲片压紧。
所述定子和转子的冲片均采用线切割加工，避免了铁芯冲片毛刺以及冲剪应力对铁芯损耗的影响。
所述定子绕组采用同心式绕组、交叉链式绕组或正弦绕组，可对比分析不同绕组型式产生的谐波磁场对铁芯损耗的影响。
所述定子或转子的铁芯冲片上涂覆绝缘漆进行绝缘处理。
所述压装后的绝缘压圈与定子压紧法兰之间安装压力传感器，用于对比铁芯冲片承受不同压力时对铁芯损耗的影响。
所述转子导条为铜条，且转子导条与转子槽顶之间存在一个间隙，该间隙不小于齿谐波的透入深度，用以避免谐波磁场切割转子导条产生感应电势进而在转子导条顶部感生谐波电流产生损耗对铁芯损耗测试结果的影响。
所述转子导条与转子槽的槽璧之间设置绝缘层，避免了转子导条间的横向电流对铁芯损耗测试结果的影响。
所述定子铁芯和转子铁芯的槽口两侧表面不整齐度不超过0.1mm。
所述的多功能实验装置的定转子铁芯均采取特殊压装方式制成，还方便用于研究压装过程中铁芯冲片承受不同压力以及不同片间绝缘程度对损耗的影响。
本发明的有益效果为：
在尽可能避免其它影响因素下，研究交流电机内部真正的铁芯损耗。同时也可以找出对异步电机铁耗影响较大的损耗影响因素，为进一步研究降低铁芯损耗的措施提供重要参考。
附图说明
图1为本发明所述装置的剖视图；
图2为本发明所述装置的侧视图；
图3为本发明所述装置的机座侧视图；
图4为本发明所述装置的机座剖视图；
图5为本发明所述装置中固定定子铁芯冲片所用绝缘压圈侧视图；
图6为本发明所述装置中固定定子铁芯冲片所用绝缘压圈剖视图；
图7为本发明所述装置中压装定子铁芯冲片所用定子压紧法兰侧视图；
图8为本发明所述装置中压装定子铁芯冲片所用定子压紧法兰剖视图；
图中标号：
1-转子轴；2-轴承；3-前端盖；4-端盖螺丝；5-绝缘机座；6-定子铁芯；7-定子绕组；8-转子铁芯；9-绝缘压圈；10-转子导条；11-转子端环；12-后端盖；13-转子铁芯压紧螺母；14-定子槽楔；15-定子压紧法兰盘；16-法兰紧固螺母；17-绝缘机壳紧固螺母；18-绝缘机壳加固螺杆；19-机座底座。
具体实施方式
本发明提供了一种用于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，以下通过附图说明和具体实施方式对本发明能做进一步说明。
本发明的结构如图1和图2示，在转子轴1上依次套装由若干个转子铁芯冲片组成的转子铁芯8和由若干个定子铁芯冲片组成的定子铁芯6。转子轴1的左侧设置用于卡住转子铁芯8的台阶，并在右侧设置转子铁芯压紧螺母13将转子铁芯冲片压紧；在转子铁芯8的转子槽中设置转子导条10，转子导条10的两端焊接固定在转子端环11上；绝缘机座5左侧与转子轴1左侧台阶相对应的位置设置用于卡住定子铁芯6的台阶，并在右侧设置定子压紧法兰盘15，通过绝缘压圈9将定子铁芯冲片压紧；定子压紧法兰盘15通过法兰紧固螺母16、绝缘机座紧固螺母17以及绝缘机座加固螺杆18与绝缘机座5固定。定子铁芯6的定子槽内设置定子绕组7，在定子槽口设置定子槽楔14，用于固定定子铁芯。前端盖3通过端盖螺丝4固定在绝缘机座5上，并通过轴承2与转子轴1的左端配合；后端盖12以相同方式与转子轴1的右端配合。绝缘机座5固定在机座底座19上。
定子铁芯6的定子冲片和转子铁芯8的转子冲片均采用线切割加工方式，可直接避免传统工艺中对冲片模具进行冲剪加工时导致的毛刺以及冲剪应力对电机损耗的影响。
定子铁芯6采用的压装方式，避免了传统电机中采用扣片和压圈来固定定子铁芯6，便于研究机座、扣片及压圈对电机损耗的影响。
转子导条10采用铜条，且转子导条10与转子槽顶之间存在一个空隙，这样可以避免谐波磁场切割转子导条产生感应电势进而在转子导条顶部感生谐波电流产生损耗；在转子导条10的安装过程中，在转子导条与转子槽璧之间采取绝缘措施，用于避免转子横向电流对电机损耗的影响；
定子绕组7型式可以灵活选择，用以研究同心式绕组、交叉链式绕组以及正弦绕组等不同绕组型式产生的不同谐波磁场大小对电机损耗的影响。
针对定子铁芯冲片6与转子铁芯冲片8，可以设置片间无绝缘、冲片涂不同浓度的绝缘漆(如酚醛树脂)，用于研究不同片间绝缘程度对电机损耗的影响；
在利用特殊压装方式对定子铁芯冲片6进行压装时，绝缘压圈9与定子压紧法兰15之间可安装压力传感器，在压装过程中可施加不同程度的压紧力，用以研究冲片承受不同压力时对电机损耗的影响。
Claims (5)
1.一种于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，在转子轴（1）上依次套装由若干个转子铁芯冲片组成的转子铁芯（8）和由若干个定子铁芯冲片组成的定子铁芯（6），其特征在于，转子轴（1）的左侧设置用于卡住转子铁芯（8）的台阶，并在右侧设置转子铁芯压紧螺母（13）将转子铁芯冲片压紧；在转子铁芯（8）的转子槽中设置转子导条（10），转子导条（10）的两端通过钎焊工艺固定在转子端环（11）上，构成鼠笼结构；绝缘机座（5）左侧与转子轴（1）左侧台阶相对应的位置设置用于卡住定子铁芯（6）的台阶，并在右侧设置定子压紧法兰盘（15），通过绝缘压圈（9）将定子铁芯冲片压紧；
所述转子铁芯冲片和定子铁芯冲片均采用线切割加工，避免了铁芯冲片毛刺以及冲剪应力对铁芯损耗的影响；
所述转子导条（10）为铜条，且转子导条（10）与转子槽顶之间存在一个间隙，该间隙不小于齿谐波的透入深度，用以避免谐波磁场切割转子导条产生感应电势进而在转子导条顶部感生谐波电流产生损耗对铁芯损耗测试结果的影响；
所述转子导条（10）与转子槽的槽璧之间设置绝缘层，避免了转子斜槽时转子导条间的横向电流对铁芯损耗测试结果的影响。
2.根据权利要求1所述的一种于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，其特征在于，定子绕组采用同心式绕组、交叉链式绕组或正弦绕组，可对比分析不同绕组型式产生的谐波磁场对铁芯损耗的影响。
3.根据权利要求1所述的一种于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，其特征在于，所述定子或转子的铁芯冲片上涂覆绝缘漆进行绝缘处理。
4.根据权利要求1所述的一种于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，其特征在于，所述压装后的绝缘压圈（9）与定子压紧法兰（15）之间安装压力传感器，用于对比铁芯冲片承受不同压力时对铁芯损耗的影响。
5.根据权利要求1所述的一种于研究铁芯损耗影响因素的交流电动机，其特征在于，所述定子铁芯（6）和转子铁芯（8）的槽口两侧表面不整齐度不超过0.1mm。
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Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 忻尚君.电机制造工艺对铁耗的影响.《中小型电机》.2002,第29卷(第6期),56-59. * |
| 罗应立等.交流电机铁耗的工程计算方法分析.《电机与控制应用》.2010,第37卷(第11期),1-7. * |
| 赵海森等.异步电机空载铁耗分布的时步有限元分析.《中国电机工程学报》.2010,第30卷(第30期),99-106. * |
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