CN107070026A - 一种斜槽铸铝转子 - Google Patents

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鲍晓华
王春雨
汪朗
徐威
方金龙
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/26—Rotor cores with slots for windings
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Abstract

本发明公开一种斜槽铸铝转子，包括转子铁芯、转轴、导条；转轴上套装有转子铁芯；在铁芯的槽体呈扭斜状，导条浇铸在铁芯的槽体中；铁芯的数量为偶数且至少为四段，包括位于两端的端部铁芯、位于中部位置的两段中部铁芯；两段中部铁芯中位置相对的两个槽体反方向扭斜呈人字形；相邻两段中部铁芯、端部铁芯与中部铁芯之间设置有中间环；相邻两段端部铁芯之间、端部铁芯与中部铁芯之间位置相对的两段导条槽体相互错开并反方向扭斜。本发明具有可同时削弱奇数次和偶数次转子齿谐波，达到降低振动噪声的优点。

Description

一种斜槽铸铝转子
技术领域
本发明涉及转子技术领域，尤其涉及一种斜槽铸铝转子。
背景技术
噪声对人体的危害是全身性的，既可以引起听觉系统的变化，也可以对非听觉系统产生影响。因此一些特殊场合对电机的振动噪声要求很严格，如精密机床，汽车等。
转子斜槽可以使径向力波沿电机长度方向的轴线发生相位移，沿轴向平均径向力降低，从而减小振动和噪声。单斜槽时，有容易产生轴向窜动的缺点，且不能完全解决同步附加转矩问题，因此在低噪声、低振动要求的场合如精密机床上的小型电机广泛采用一种“双斜槽”结构的转子。其结构特点是把转子沿轴向长度分成两半，每一半相当于一个单斜槽转子，中间增加一个薄的中间环，两条导条相互错开半个转子槽距并反方向扭斜，形成“人”字形，可以消除一阶及奇数次齿谐波达到降低振动和噪声的目的，然而种结构无法消除偶数次齿谐波。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种的可同时削弱奇数次和偶数次转子齿谐波，达到降低振动噪声的带有多人字型斜槽铸铝转子。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
本发明一种斜槽铸铝转子，包括转子铁芯、转轴、导条；其结构特点是：所述转轴上套装有所述转子铁芯；在所述铁芯的槽体呈扭斜状，所述导条浇铸在所述铁芯的槽体中；所述铁芯的数量为偶数且至少为四段，包括位于两端的端部铁芯、位于中部位置的两段中部铁芯；两段所述中部铁芯中位置相对的两个槽体反方向扭斜呈人字形；相邻两段中部铁芯、端部铁芯与中部铁芯之间设置有中间环；相邻两段端部铁芯之间、端部铁芯与中部铁芯之间位置相对的两段导条槽体相互错开并反方向扭斜。
优选地：所述中间环的材质包括铝。
优选地：在所述铁芯的齿部设有弧形凹槽。
优选地：所述铁芯的数量为四段，包括第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、第四铁芯；所述第二铁芯、第三铁芯位于中间位置，所述第一铁芯、第四铁芯分别位于两端；在所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯之间设置有中间环；所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体相互错开并反方向扭斜；所述第二铁芯、第三铁芯相连且所述第二铁芯、第三铁芯中位置相对的两段槽体反方向扭斜呈人字形。
优选地：四段铁心的长度均为30mm。
优选地：每个中间环的宽度均为3mm。
优选地：每段铁心的扭斜距均为5.8mm。
优选地：所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体的错开角度为半个转子槽距所占角度。
优选地：所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体的错开角度为3.9°。
与已有技术相比，本发明有益效果体现在：将多个“人”字形转子串联则可形成类似“波浪”形转子，使径向力波沿电机长度方向的轴线发生相位移，沿轴向平均径向力降低，从而同时削弱奇数次和偶数次转子齿谐波，达到降低振动噪声的目的。进一步，在转子齿设有弧形凹槽，用于调制气隙磁场，使得气隙磁密更加正弦，降低谐波损耗。基于本发明的转子的5kW带有“波浪”形斜槽铸铝转子的低噪声感应电机，气隙磁密畸变率、电流波形畸变率分别低至36.3％、3.12％。一阶齿谐波、二阶齿谐波的声压级降低值(分贝)分别为13.5、12。
附图说明
图1为本发明一种斜槽铸铝转子的侧面结构示意图。
图2为本发明一种斜槽铸铝转子的端面结构示意图。
图3为本发明一种斜槽铸铝转子中中间环的结构示意图。
具体实施方式
为进一步描述本发明，下面结合实施例对其作进一步说明。
实施例1
如图1、2所示，本实施例公开一种斜槽铸铝转子，包括铁芯、转轴、导条6。转轴上套装有铁芯。在铁芯的槽体3呈扭斜状，导条6浇铸在铁芯的槽体3中。铁芯的数量为偶数且至少为四段，包括位于两端的端部铁芯1、位于中部位置的两段中部铁芯2。两段中部铁芯2中位置相对的两个槽体3反方向扭斜呈人字形。相邻两段中部铁芯2、端部铁芯1与中部铁芯2之间设置有铝制中间环4。相邻两段端部铁芯1之间、端部铁芯1与中部铁芯2之间位置相对的两段槽体3相互错开并反方向扭斜。
实施例2
如图1、2所示，本实施例公开一种斜槽铸铝转子，包括转子铁芯1、转轴、导条6。转轴上套装有转子铁芯1。在铁芯1的槽体3呈扭斜状，导条6浇铸在铁芯1的槽体3中。铁芯1的数量为四段，包括第一铁芯11、第二铁芯21、第三铁芯22、第四铁芯12。第二铁芯21、第三铁芯22位于中间位置，第一铁芯11、第四铁芯12分别位于两端。在第一铁芯11与第二铁芯21、第三铁芯22、第四铁芯12之间设置有中间环4。第一铁芯11与第二铁芯21、第三铁芯22与第四铁芯12中位置相对的两段槽体3相互错开并反方向扭斜。第二铁芯21、第三铁芯22相连且其中位置相对的两段槽体3反方向扭斜呈人字形。在铁芯1的齿部设有弧形凹槽5。
四段铁心的长度都为30mm，每个中间环4的宽度为3mm。每段铁心的扭斜距均为5.8mm第一铁芯11与第二铁芯21、第三铁芯22与第四铁芯12位置相对的两段槽体3关于转子的中心轴错开3.9°。
实施例3
基于实施例2的转子的5kW带有“波浪”形斜槽铸铝转子的低噪声感应电机，极对数为2，定子槽数为36槽，定子铁心长度为126mm，转子槽数为46槽，转子总长126mm，四段铁心的长度L1都为30mm，每个中间环的宽度d为3mm，每段铁心的扭斜距bsk均为5.8mm，每两段铁心关于各自中间环反向对称并错开α＝3.9°，转子整体关于中间线对称。转子齿上设有弧形凹槽，用于调制气隙磁场。下表1为转子齿有无弧形凹槽的性能对比。
表1
转子齿无弧形凹槽 转子齿有弧形凹槽
气隙磁密畸变率 39.2％ 36.3％
电流波形畸变率 3.51％ 3.12％
可以看出转子齿设有弧形凹槽5后，可以降低气隙磁场畸变和电流波形畸变。
根据谐波磁场分析，各段转子的齿谐波相位刚好相反，齿谐波在各段内产生的谐波转矩相互抵消，从而达到降低振动噪声的目的。与直槽时相比，采本发明的电机的声功率可以降低的值约为
ΔL＝20lg[Kskcos(uα/2)]
式中Ksk为斜槽系数，μ为谐波磁场次数，α为转子错开角度。
采用“波浪”形斜槽转子后，与直槽时相比噪声降低值如下表2所示
表2
一阶齿谐波 二阶齿谐波
声压级降低值(分贝) 13.5 12
可以看出，本发明带有“波浪”形铸铝转子的低噪声感应电机可以明显降低噪声。
如图3所示，本发明的中间环可以包括外层的铝环以及内层的硅钢环42。铝环上设置有铸铝通槽411，若干个铸铝通槽等距分布呈环形结构；相邻两个所述铸铝通槽之间的区域形成开槽筋412。若干个铸铝通槽411相互之间形成与铸铝通槽411数量相同的开槽筋412，开槽筋412的数量为转子槽体数量的约数。
优选地，铸铝通槽411为扇形结构，若干个铸铝通槽等距分布呈与阻尼环中心同心的环形结构。本发明的中间环也可以为传统的铝环。
本发明的各个铁芯优选为一体成型。以实施例2为例，先依次将第一铁芯11、第二铁芯21、叠好然后将中间环4叠压上去，再依次将第三铁芯22、第四铁芯12叠压上去，保证开槽筋与铁芯槽体错位设置。铸铝时，铝水从第一铁芯11端注入，铝水在经过第二铁芯21后，通过中间环4的同心式铝环的扇形铸铝通槽依次进入铸铝通槽，铸造完成后，铝水填满同心式铝环的扇形铸铝形成完整的铝环，将各段转子的导条连接成一个整体，并在整体的端部形成铸铝端环，一次即可完成多段转子的铸造。当然，本发明的转子也可以采用分段分别浇筑后再焊接的方式。
阻尼环的外径与转子外径保持一致，开槽筋的宽度约为2～4mm，用于连接支撑同心铝环的内外环，同心式铝环的内外环厚度1～3mm，内铝环的内径与硅钢环的外径一致且小于关于转子圆心对称的两个转子槽底之间的距离。硅钢环的内径为与转轴的直径相等。
以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种斜槽铸铝转子，包括转子铁芯、转轴、导条；所述转轴上套装有所述转子铁芯；所述铁芯的槽体呈扭斜状，所述导条浇铸在所述铁芯的槽体中；其特征在于：所述铁芯的数量为偶数且至少为四段，包括位于两端的端部铁芯、位于中部位置的两段中部铁芯；两段所述中部铁芯中位置相对的两个槽体反方向扭斜呈人字形；相邻两段中部铁芯、端部铁芯与中部铁芯之间设置有中间环；相邻两段端部铁芯之间、相邻端部铁芯与中部铁芯之间位置相对的两段导条槽体相互错开并反方向扭斜。
2.根据权利要求1所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：所述中间环的材质包括铝。
3.根据权利要求1所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：在所述铁芯的齿部设有弧形凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：所述铁芯的数量为四段，包括第一铁芯、第二铁芯、第三铁芯、第四铁芯；所述第二铁芯、第三铁芯位于中间位置，所述第一铁芯、第四铁芯分别位于两端；在所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯之间设置有中间环；所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体相互错开并反方向扭斜；所述第二铁芯、第三铁芯相连且所述第二铁芯、第三铁芯中位置相对的两段槽体反方向扭斜呈人字形。
5.根据权利要求4所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：四段铁心的长度均为30mm。
6.根据权利要求4所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：每个中间环的宽度均为3mm。
7.根据权利要求4所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：每段铁心的扭斜距均为5.8mm。
8.根据权利要求4所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体的错开角度为半个转子槽距所占角度。
9.根据权利要求8所述的一种斜槽铸铝转子，其特征在于：所述第一铁芯与第二铁芯、第三铁芯与第四铁芯中位置相对的两段槽体的错开角度为3.9°。
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