CN102403852A - 电动机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电动机，包括定子，其铁芯是一种内设绕线槽的环形铁芯体，材质为铁基非晶合金，绕线槽和铁芯表面有环氧树脂包覆层，槽形尺寸根据铁基非晶合金的软磁性能重新设计；转子，其铁芯为内设绕线槽的环形铁芯体，铁芯体的材质为硅钢片，在绕线槽和铁芯表面有清漆包覆层；绕组，所述绕组嵌入在定子铁芯和转子铁芯绕线槽内。电动机的机座为标准机座，其中心高与定子尺寸相对应，电动机整机采用无间隙装配。与传统的三相异步电动机相比，本发明具有重量轻、高效节能、低铁损、绿色环保的特点。

Description

电动机
技术领域
本发明涉及电动机，具体涉及一种三相异步电动机。
背景技术
近年来，随着环境和能源问题的日益严重，节能减排越来越受到世界各国的高度重视，已成为全人类共同关注的焦点。电机作为工业生产和人民生活中极其重要的动力设备，其耗电量在各种电气设备中位居首位。全球范围内电机的用电量高达世界总用电量的50％以上，约占工业用电量的70％；在我国电机用电量约占总用电量的60％，而且目前我国电机的效率普遍比发达国家低很多，电机的效率还有很大的提升空间。据相关报道，如果在2020年我国全部使用高效电机，每年向大气中排放的CO2和SO2分别可减少2.6亿吨和78.9万吨。因此，在能源短缺和环境问题严重的今天，降低电机损耗、提高电机效率在节约能源、控制环境污染等方面具有重要的意义，而且势在必行。
铁基非晶态合金作为一种新型的双绿色工程材料，具有许多超强的性能，如优异的磁性、耐蚀性、耐磨性、高的强度、硬度和韧性，高的电阻率和机电耦合性能等。而且其制造工序简单，与传统冶金工艺(如硅钢)相比，它省去了硅钢合金十多道复杂的加工工序，只要冶炼好母合金，便可一步成材，从而可节省加工过程中80％的能耗。另外，其节能效果显著，研究结果表明，铁基非晶态合金的损耗仅为取向硅钢的1/3-1/5，用其替代硅钢制造配电变压器，可使配电变压器的空载损耗降低70-80％。
采用铁基非晶合金代替传统的硅钢片用于电机，可以提高电机效率，使其在更高的频率下工作，减小电机的体积和重量，提高电机的功率密度，开发高效节能无污染的电机。非晶合金电机与传统的电机相比具有高效节能、转速高和无噪声、转矩转速可调、安全性能高等优点；可被广泛用于航空和军事设备、电子设备和计算机、汽车和交通工具，风力和水利发电等领域，为人类社会带来更大的效益。
发明内容
本发明针对目前所使用电机效率低下、铁损耗严重，高速高频运行时噪声大、损耗急剧增加、电机使用性能下降等方面的不足，提供了一种三相异步电动机，该电动机可提高电机工作效率，降低能耗。
实现上述目的的技术方案是：电动机包括定子，所述定子的铁芯是一种内设绕线槽的环形铁芯体，其材质为铁基非晶合金，绕线槽和铁芯表而有环氧树脂包覆层，槽形尺寸根据铁基非晶合金的软磁性能重新设计；转子，所述转子铁芯为内设绕线槽的环形铁芯体，铁芯体的材质为硅钢片，在绕线槽和铁芯表面有清漆包覆层；绕组，所述绕组嵌入在定子铁芯和转子铁芯绕线槽内。
所述电动机，机座为标准机座，其中心高与定子尺寸相对应。
电动机整机采用无间隙装配，在转子和定子的两端设有端盖和轴承，轴承位于转子的转轴与端盖之间，在轴承的一端安装有波形弹簧，定子直接嵌入机座内部，转子和其转轴为一体用轴承与相应的前端盖或后端盖连接，端盖用螺栓固定在机座上，接线盒通过螺栓固定在机座上。
本发明电动机所述定子槽形尺寸设计是在已知铁基非晶合金饱和磁密的前提下，选取气隙磁密、齿磁密和轭磁密，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整。
(1)估算出平行齿的齿宽br1；
(2)估算出铁芯轭高hj1；
(3)作图，
①画出定子冲片内径Di1、外径Di及齿、槽中心线，其夹角
Figure BSA00000571073000031
其中Z1为定子槽数。
②选取合适的槽口高h01，槽口宽b01以及槽肩部斜角α1并画出。
③画出平行齿宽br1，则槽上部宽bs1就确定了。
④由图可得，因hj1已确定，因此槽形圆弧半径rs可算出并画出。
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
本发明的有益效果是，采用铁基非晶合金铁芯代替传统的硅钢片定子铁芯，提高电动机效率、降低铁损耗，由于本发明的非晶定子铁芯由粘结剂粘结固化而成，并未采用导条等压紧装置，整机采用的无间隙装配方式为其在高速状态下稳定、安全运行提供保证，从而提高了工作效率。
附图说明
图1是本发明电机定子结构示意图；
图2是本发明电机转子结构示意图；
图3是本发明电机的装配主视图；
图4是所述电机的装配左视图；
图5是定子铁芯槽形尺寸示意图；
图中，1轴承、2波形弹簧片、3螺栓、4垫圈、5后端盖、6接线盒、7转子、8定子、9前端盖、10机座，I、II无间隙装配处，α1槽肩部斜角，αz齿、槽中心线夹角，br1齿宽，b01槽口宽，bs1槽上部宽，Di1内径，Di外径，hj1轭高，h01槽口高，hs2槽上部到槽形圆弧中心的距离，rs槽形圆弧半径。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行说明。
电动机包括定子，如图1所示，定子的铁芯是一种内设绕线槽的环形铁芯体，其材质为铁基非晶合金，绕线槽和铁芯表面有环氧树脂包覆层，槽形尺寸根据铁基非晶合金的软磁性能重新设计；转子，如图2所示，转子铁芯为内设绕线槽的环形铁芯体，铁芯体的材质为硅钢片，在绕线槽和铁芯表面有清漆包覆层；绕组，所述绕组嵌入在定子铁芯和转子铁芯绕线槽内。环氧树脂包覆层一是起粘结作用，把非晶片粘结在一起；二是起绝缘作用，实现非晶片层之间的绝缘。
如图3和图4所示，电动机整机采用无间隙装配，在转子7和定子8的两端设有端盖5、9和轴承1，轴承1位于转子7的转轴与端盖5、9之间，在轴承1的一端安装有波形弹簧2，定子8直接嵌入机座10内部，转子7和其转轴为一体用轴承1与相应的前端盖9或后端盖5连接，端盖5、9用螺栓3固定在机座10上，螺栓内设有垫圈4，以增强固定效果，接线盒6通过螺栓固定在机座10上。图3中I、II两处即为无间隙装配处，其间隙小于传统电机装配方式的间隙。
定子槽形尺寸的设计以采用日立金属生产的宽度为140mm、厚度为0.03mm的Metglas 2605SA1型铁基非晶合金薄带设计加工Y80M1-4型三相异步电动机用定子铁芯为例：
根据Y80M1-4型三相异步电动机现使用的转子，选择定子内径Di1＝75mm、外径Di＝120mm，定转子槽配合Z1/Z2＝24/22，其中Z1、Z2分别为定子槽数、转子槽数，定子高度为60mm，定子槽形为梨形槽，如附图2。
已知Metglas 2605SA1型铁基非晶合金饱和磁密为1.56T，选取气隙磁密为0.7T、齿磁密为1.3T、轭磁密为1.2T，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整。
(1)估算出平行齿的齿宽br1＝6.293mm；
(2)估算出铁芯轭高hj1＝10.417mm；
(3)作图，如附图5
①画出定子冲片内径Di1＝75mm、外径Di＝120mm及齿、槽中心线，其夹角
Figure BSA00000571073000051
其中Z1＝24为定子槽数；
②选取合适的槽口高h01＝0.5mm，槽口宽b01＝2.5mm以及槽肩部斜角α1＝30°并画出；
③画出平行齿宽br1，则槽上部宽bs1就确定了bs1＝3.75mm；
④由图可得，因hj1＝10.417mm、hs2＝7.97mm已确定，因此可算出rs＝2.94mm，并在图中画出。
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
计算所得槽满率为0.763，满足要求。
本发明具体实施时，在加工好的定子铁芯和转子铁芯绕线槽内嵌入绕组，然后选用现有系列电机的标准机座完成整机的装配。由于本发明电机的非晶定子铁芯由粘结剂粘结固化而成，并未采用导条等压紧装置，故整机采用无间隙装配以保证电机在高速状态下稳定、安全运行。

Claims (5)

1.电动机包括定子，所述定子的铁芯是一种内设绕线槽的环形铁芯体，其材质为铁基非晶合金，绕线槽和铁芯表面有环氧树脂包覆层，槽形尺寸根据铁基非晶合金的软磁性能重新设计；转子，所述转子铁芯为内设绕线槽的环形铁芯体，铁芯体的材质为硅钢片，在绕线槽和铁芯表面有清漆包覆层；绕组，所述绕组嵌入在定子铁芯和转子铁芯绕线槽内。
2.根据权利要求1所述电动机，其特征是：所述电动机的机座为标准机座，其中心高与定子尺寸相对应。
3.根据权利要求1或2所述电动机，其特征是：电动机整机采用无间隙装配，在转子和定子的两端设有端盖和轴承，轴承位于转子的转轴与端盖之间，在轴承的一端安装有波形弹簧，定子直接嵌入机座内部，转子和其转轴为一体用轴承与相应的前端盖或后端盖连接，端盖用螺栓固定在机座上，接线盒通过螺栓固定在机座上。
4.根据权利要求1所述电动机，其特征是：所述定子槽形尺寸设计是在已知铁基非晶合金饱和磁密的前提下，选取气隙磁密、齿磁密和轭磁密，分别计算出所需齿宽br1和轭高hj1，然后通过作图，得出槽形尺寸，最后用槽满率来校核并进行必要的调整：
(1)估算出平行齿的齿宽br1；
(2)估算出铁芯轭高hj1；
(3)作图
①画出定子冲片内径Di1、外径Di及齿、槽中心线，其夹角
Figure FSA00000571072900011
其中Z1为定子槽数；
②选取合适的槽口高h01，槽口宽b01以及槽肩部斜角α1并画出；
③画出平行齿宽br1，则槽上部宽bs1就确定了；
④由图可得，因轭高hj1已确定，因此槽形圆弧半径rs可算出并画出；
根据以上得到的槽形尺寸，核算槽满率并进行必要的调整。
5.根据权利要求4所述的电动机，其特征是：可根据Metglas 2605SA1型铁基非晶合金的软磁性能对Y80M1-4型三相异步电动机的定子铁芯槽形尺寸进行重新设计，
所述定子铁芯平行齿的齿宽6.293mm，
所述定子铁芯轭高10.417mm，
所述定子铁芯槽口宽2.5mm，
所述定子铁芯槽口高0.5mm，
所述定子槽肩部斜角30°，
所述定子铁芯槽上部宽3.75mm，
所述定子铁芯内径75mm，
所述定子铁芯外径120mm，
所述定子铁芯槽上部到槽形圆弧中心的距离7.97mm，
所述定子铁芯槽形圆弧半径2.94mm，
所述定子铁芯槽满率0.763。
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