CN105811700A - 一种异步电动机之转子槽 - Google Patents

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房建俊
徐余法
李全峰
刘昌奇
栗凯
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Shanghai Dianji University
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/16—Asynchronous induction motors having rotors with internally short-circuited windings, e.g. cage rotors
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Abstract

一种异步电动机之转子槽，包括：转子槽主体部，用以浇铸转子导条；转子槽开口部，所述转子槽开口部和所述转子槽主体部之间形成铁心桥。本发明通过在所述转子槽上设置转子槽主体部、转子槽开口部，以及设置在所述转子槽主体部和所述转子槽开口部之间的铁心桥，不仅抑制谐波损耗的同时削弱附加转矩，改善起动性能和运行性能，使电动机效率得到提高，而且延长使用寿命，为中小型异步电动机节能减耗提供技术支持。

Description

一种异步电动机之转子槽
技术领域
本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及一种异步电动机之转子槽。
背景技术
转子槽是承接电机机电能量转换的主要载体，在电磁能量的传递过程中起着关键作用。转子电阻和电感的设计对电机的效率、功率因素，以及转矩的影响很大，而转子电阻和电感又是由转子槽的设计所决定的。因此，转子槽设计在整个电机设计中占有很重要的地位。
中小型三相异步电动机转子槽种类很多，主要包括平行齿槽、平行槽、凸型槽和闭口槽。其中，所述凸型槽和闭口槽为两种最常用的转子槽，采用凸型槽的电动机集肤效应显著，能够降低启动电流，改善启动性能，但是电动机内部存在严重的高次谐波，产生附加转矩，增加杂散损耗，电动机运行性能较差，而且所述凸型槽形状复杂，冲模加工的工艺水平要求较高，不利于制造推广；采用闭口槽的电动机能够抑制电动机内部的高次谐波，降低杂散损耗，提高运行效率，而且冲模制造较为简单，被广泛采用，但是采用闭口槽使得转子槽漏抗增大，致使其启动转矩和功率因素降低，运行性能较差。
明显地，中小型三相异步电动机转子槽存在以下不足：第一、杂散损耗较大。现有的转子槽普遍存在杂散损耗较大的问题，主要是电动机内部的谐波引起。第二、附加转矩造成电动机运行性能较差。现有的转子槽无法避免产生较大的附加转矩，影响电动机运行性能，主要表现在功率因素较低，运行稳定性差。第三、启动性能差。现有的转子槽启动电流较大，启动转矩较低，不利于电动机稳定启动。
寻求一种可改善电动机启动性能和运行性能，提高功率因素，并且能有效抑制谐波损耗，提高效率的异步电动机之转子槽已成为本领域技术人员亟待解决的技术问题之一。
故针对现有技术存在的问题，本案设计人凭借从事此行业多年的经验，积极研究改良，于是有了本发明一种异步电动机之转子槽。
发明内容
本发明是针对现有技术中，传统中小型三相异步电动机转子槽存在杂散损耗较大、附加转矩造成电动机运行性能较差，以及启动性能差等缺陷提供一种异步电动机之转子槽。
为实现本发明之目的，本发明提供一种异步电动机之转子槽，所述异步电动机之转子槽，包括：转子槽主体部，用以浇铸转子导条；转子槽开口部，所述转子槽开口部和所述转子槽主体部之间形成铁心桥。
可选地，所述转子槽开口部内填充空气。
可选地，所述铁心桥呈U型设置。
可选地，所述铁心桥为转子铁心之结构的一部分。
可选地，所述转子铁心由硅钢片叠压而成。
可选地，所述硅钢片的厚度为0.5mm。
可选地，所述铁心桥具有第一支路和第二支路，所述第一支路起始于所述转子槽开口部之第一端处，并交于所述铁心桥之顶部处；所述第二支路起始于所述转子槽开口部之第二端处，并交于所述铁心桥之顶部处。
可选地，所述转子槽开口部之开口槽宽Bs0、开口槽高Hs0、所述第一支路和所述第二支路在紧邻转子槽开口部处之最大宽度值Bs1、所述转子槽主体部紧邻所述转子槽开口部之顶部的圆弧半径Rs0为影响电动机电磁性能的关键尺寸。
综上所述，本发明通过在所述转子槽上设置转子槽主体部、转子槽开口部，以及设置在所述转子槽主体部和所述转子槽开口部之间的铁心桥，不仅抑制谐波损耗的同时削弱附加转矩，改善起动性能和运行性能，使电动机效率得到提高，而且延长使用寿命，为中小型异步电动机节能减耗提供技术支持。
附图说明
图1所示为本发明异步电动机之转子槽的结构示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明创造的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。
转子槽是承接电机机电能量转换的主要载体，在电磁能量的传递过程中起着关键作用。转子电阻和电感的设计对电机的效率、功率因素，以及转矩的影响很大，而转子电阻和电感又是由转子槽的设计所决定的。因此，转子槽设计在整个电机设计中占有很重要的地位。
中小型三相异步电动机转子槽种类很多，主要包括平行齿槽、平行槽、凸型槽和闭口槽。其中，所述凸型槽和闭口槽为两种最常用的转子槽，采用凸型槽的电动机集肤效应显著，能够降低启动电流，改善启动性能，但是电动机内部存在严重的高次谐波，产生附加转矩，增加杂散损耗，电动机运行性能较差，而且所述凸型槽形状复杂，冲模加工的工艺水平要求较高，不利于制造推广；采用闭口槽的电动机能够抑制电动机内部的高次谐波，降低杂散损耗，提高运行效率，而且冲模制造较为简单，被广泛采用，但是采用闭口槽使得转子槽漏抗增大，致使其启动转矩和功率因素降低，运行性能较差。
明显地，中小型三相异步电动机转子槽存在以下不足：第一、杂散损耗较大。现有的转子槽普遍存在杂散损耗较大的问题，主要是电动机内部的谐波引起。第二、附加转矩造成电动机运行性能较差。现有的转子槽无法避免产生较大的附加转矩，影响电动机运行性能，主要表现在功率因素较低，运行稳定性差。第三、启动性能差。现有的转子槽启动电流较大，启动转矩较低，不利于电动机稳定启动。
请参阅图1，图1所示为本发明异步电动机之转子槽的结构示意图。所述异步电动机之转子槽1，包括：转子槽主体部11，用以浇铸转子导条；转子槽开口部12，所述转子槽开口部12和所述转子槽主体部11之间形成铁心桥13。
作为具体的实施方式，所述转子槽开口部12内填充空气。所述铁心桥13呈U型设置。更具体地，所述铁心桥13为转子铁心(未图示)之结构的一部分。所述转子铁心由硅钢片叠压而成。所述硅钢片的厚度为0.5mm。所述铁心桥13通过连接所述转子槽1之转子槽开口部12的两端而形成转子槽漏磁通的通路。
请继续参阅图1，所述铁心桥13具有第一支路131和第二支路132，所述第一支路131起始于所述转子槽开口部12之第一端121处，并交于所述铁心桥13之顶部133处；所述第二支路132起始于所述转子槽开口部12之第二端122处，并交于所述铁心桥13之顶部133处。
作为本领域技术人员，容易理解地，在本发明中定义所述转子槽开口部12之开口槽宽为Bs0、开口槽高为Hs0，所述第一支路131和所述第二支路132在紧邻转子槽开口部12处之最大宽度值为Bs1，所述转子槽主体部12紧邻所述转子槽开口部11之顶部133的圆弧半径为Rs0，则所述开口槽宽Bs0、所述开口槽高Hs0、所述第一支路131和所述第二支路132在紧邻转子槽开口部12处之最大宽度值Bs1、所述转子槽主体部12紧邻所述转子槽开口部11之顶部133的圆弧半径Rs0为影响电动机电磁性能的关键尺寸。
其中，所述开口槽宽Bs0、所述开口槽高Hs0、所述第一支路131和所述转子槽主体部12紧邻所述转子槽开口部11之顶部133的圆弧半径Rs0对谐波损耗的大小和分布具有较大影响；所述第一支路131和所述第二支路132在紧邻转子槽开口部12处之最大宽度值Bs1对磁力线进入转子导条有较大影响。
明显地，本发明通过在所述转子槽1上设置转子槽主体部11、转子槽开口部12，以及设置在所述转子槽主体部11和所述转子槽开口部12之间的铁心桥13，使得电动机在运行性能上得到优化，损耗降低，效率提高，电动机功率因素和启动性能亦得到改善。
为了更直观的揭露本发明之技术方案，凸显本发明之有益效果，现结合具体实施方式为例进行阐释。在具体实施方式中，非限制性地，列举现有的凸型槽、闭口槽为对象进行对比仿真和样机试验。
具有凸型槽之第一电动机、具有闭口槽之第二电动机、具有本发明转子槽之电动机的功率均为2.2kW，极对数为2，绕组形式为双层叠绕。利用仿真软件对所述第一电动机、第二电动机、电动机进行仿真计算，其效率、功率因素、堵转转矩、堵转电流和最大转矩如表1所示。
从表1可知，采用本发明之转子槽1后，所述三相异步电动机的效率、功率因素均得到提高，启动电流降低，堵转电流倍数和最大转矩倍数提高，电动机之整体运行性能得到提高。
表1第一电动机、第二电动机、电动机之仿真后效率、功率因素、堵转转矩、堵转电流和最大转矩
为了进一步凸显本发明之有益效果，在具体实施方式中，非限制性地，列举现有的凸型槽、闭口槽为对象进行样机试验。具有凸型槽之第一电动机、具有闭口槽之第二电动机、具有本发明转子槽之电动机的功率均为2.2kW，极对数为2，绕组形式为双层叠绕。样机制造后对所述第一电动机、第二电动机、电动机进行测试，其效率、功率因素、堵转转矩、堵转电流和最大转矩如表2所示。
表2第一电动机、第二电动机、电动机的样机试验之效率、功率因素、堵转转矩、堵转电流和最大转矩
从表2测试数据可知，采用本发明之转子槽1后，所述三相异步电动机的综合性能，主要表现在起动电流降低，转矩增大，效率提高，功率因数提高，数据显示结果与仿真结果相吻合。
综上所述，本发明通过在所述转子槽上设置转子槽主体部、转子槽开口部，以及设置在所述转子槽主体部和所述转子槽开口部之间的铁心桥，不仅抑制谐波损耗的同时削弱附加转矩，改善起动性能和运行性能，使电动机效率得到提高，而且延长使用寿命，为中小型异步电动机节能减耗提供技术支持。
本领域技术人员均应了解，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可以对本发明进行各种修改和变型。因而，如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护范围内时，认为本发明涵盖这些修改和变型。

Claims (8)

1.一种异步电动机之转子槽，其特征在于，所述异步电动机之转子槽，包括：
转子槽主体部，用以浇铸转子导条；
转子槽开口部，所述转子槽开口部和所述转子槽主体部之间形成铁心桥。
2.如权利要求1所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述转子槽开口部内填充空气。
3.如权利要求1所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述铁心桥呈U型设置。
4.如权利要求1所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述铁心桥为转子铁心之结构的一部分。
5.如权利要求4所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述转子铁心由硅钢片叠压而成。
6.如权利要求5所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述硅钢片的厚度为0.5mm。
7.如权利要求1所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述铁心桥具有第一支路和第二支路，所述第一支路起始于所述转子槽开口部之第一端处，并交于所述铁心桥之顶部处；所述第二支路起始于所述转子槽开口部之第二端处，并交于所述铁心桥之顶部处。
8.如权利要求7所述的异步电动机之转子槽，其特征在于，所述转子槽开口部之开口槽宽Bs0、开口槽高Hs0、所述第一支路和所述第二支路在紧邻转子槽开口部处之最大宽度值Bs1、所述转子槽主体部紧邻所述转子槽开口部之顶部的圆弧半径Rs0为影响电动机电磁性能的关键尺寸。
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