CN107612164A - 定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机 - Google Patents

定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机 Download PDF

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本发明公开了一种定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，包括定子、定子冷却水套、绕组引出线及铜转子；定子还包括定子铁芯以及定子绕组；定子绕组绕接于定子铁芯上，定子铁芯外端面设有双斜槽，双斜槽由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成；铜转子为直槽结构；铜转子的槽数与定子的槽数相等。本发明可削弱异步电机等槽设计时产生的附加扭矩，大大降低异步电机运行中所产生的高频电流损耗，提高电机使用性能。

Description

定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能 铜转子异步电机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机。
背景技术
异步电机由于结构简单，运行可靠，控制方便，目前是的主流驱动电机，传统异步电机等槽设计时由于同步附加转矩的存在使电机难以起动的问题，异步电机在采用斜槽设计后能够消除齿谐波或某些特定的高次谐波，能够改善电机的运行性能，降低电机的振动和噪声，所以在实际中铜转子异步电机多以定子斜槽作为转子斜槽的替代方案。但是不论是转子斜槽，还是定子斜槽，均会产生横向电流，进而产生轴向力，该轴向力随定子的旋转磁场做圆周运动产生轴向振动，这将不断对轴承和轴承座产生冲击，久而久之就造成了轴承的损坏。横向电流还会引起铜条的异常损耗，最终造成了电机转子的温度异常上升，进而以热传导得方式将热量传递到轴承处，进一步加快了轴承的失效，缩短了电主轴的在线运行时间。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种定子铁芯及定子铁芯的工装及电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，能够削弱异步电机等槽设计时产生的附加扭矩，大大降低异步电机运行中所产生的高频电流损耗。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种定子铁芯，所述定子铁芯外端面设有双斜槽，所述双斜槽由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成，所述斜槽相对于所述定子铁芯呈一扭斜角，所述双斜槽从所述定子铁芯中部向两端延伸，所述双斜槽相对于所述定子铁芯对称分布，所述定子铁芯内侧设有环绕所述定子铁芯分布的嵌线槽，所述嵌线槽相对于所述定子铁芯的扭斜角与所述双斜槽相对于所述定子铁芯的扭斜角相同。
进一步地，所述嵌线槽包括开口端及内凹端，所述开口端的宽度小于所述内凹端的宽度。
进一步地，包括定子、定子冷却水套、绕组引出线及铜转子；所述定子还包括定子铁芯以及定子绕组；所述定子绕组绕接于所述定子铁芯上；所述定子铁芯外端面设有双斜槽，所述双斜槽由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成，所述斜槽相对于所述定子铁芯呈一扭斜角，所述双斜槽从所述定子铁芯中部向两端延伸，所述双斜槽相对于所述定子铁芯对称分布，所述定子铁芯内侧设有环绕所述定子铁芯分布的嵌线槽，所述嵌线槽相对于所述定子铁芯的扭斜角与所述双斜槽相对于所述定子铁芯的扭斜角相同；所述铜转子为直槽结构。
进一步地，所述铜转子的槽数与所述定子的槽数相等。
进一步地，相邻的所述斜槽相互平行。
进一步地，所述定子绕组两侧缝隙中设有密封胶，所述铜转子为钎焊铜转子。
一种定子铁芯的工装，用以制备定子铁芯，包括至少两拼块及螺纹芯棒，所述至少两拼块贴合于所述螺纹芯棒，所述拼块表面包括凸台，所述凸台由两个形状大小相同、方向相反的倾斜凸台配合拼接而成，所述凸台相对于所述螺纹芯棒呈一扭斜角，所述凸台从所述拼块中部向两端延伸，所述凸台相对于所述拼块对称分布，所述定子铁芯由多片定子冲片堆叠而成，所述定子冲片外圈边缘处开有记号槽，所述凸台相对于所述螺纹芯棒的扭斜角为θ，所述凸台投影在所述螺纹芯棒的端面的长度为S，所述定子冲片依据记号槽所开位置，按照扭斜角θ从两侧在所述凸台表面进行堆叠组接。
进一步地，所述定子铁芯的工装还包括两个螺母及两个压环，所述螺纹芯棒设有螺纹，所述螺母通过所述螺纹与所述螺纹芯棒配合连接。
进一步地，所述定子铁芯的工装还包括两个压环，所述压环位于所述螺母与所述螺纹芯棒配合连接的衔接处，所述定子冲片上设有若干嵌缝槽，所述嵌缝槽上端还开设有直通孔，所述直通孔上安置有铆钉。
进一步地，所述拼块的数量为4个，四个所述拼块沿圆周方向恰好拼接为一个圆环，所述扭斜角所述凸台投影在所述螺纹芯棒的端面的长度为
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明一种电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，通过采用定子双斜槽的结构设计，使得异步电机的定子槽数与转子槽数可设为相等，从而削弱了异步电机等槽设计时产生的附加扭矩，大大降低了运行中所产生的高频电流损耗，提高了电机的使用性能。
附图说明
图1为本发明的电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机的截面结构示意图。
图2为本发明的工装结构示意图；
图3为本发明的定子的立体图；
图4为图3所示定子中A处的放大图；
图5为本发明的定子冲片结构示意图；
图6为本发明的定子铁芯结构示意图。
图中：10、定子；11、定子铁芯；12、定子绕组；20、定子冷却水套；30、绕组引出线；40、铜转子；50、双斜槽；60、环氧灌封胶；70、工装；71、螺母；72、压环；73、拼块；731、凸台；74、螺纹芯棒；80、定子冲片；81、记号槽；82、嵌线槽；821、开口端；822、内凹端；83、直通孔；90、铆钉。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
请参阅图1，一种电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机包括定子10、定子冷却水套20、绕组引出线30及铜转子40。
定子10还包括定子铁芯11以及定子绕组12；定子绕组12绕接于定子铁芯11上，定子铁芯11外端面设有双斜槽50，双斜槽50由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成；铜转子40为直槽结构；铜转子40的槽数与定子的槽数相等。
定子10包括定子铁芯11和定子绕组12，定子绕组12绕接于定子铁芯11上，定子铁芯11通过定子绕组12以及绕组引出线30与铜转子40进行配合，铜转子40主要以直槽形式为主，定子铁芯11外端面设有双斜槽50，双斜槽50由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成。斜槽相对于所述定子铁芯11呈一扭斜角，所述双斜槽50从所述定子铁芯11中部向两端延伸，所述双斜槽50相对于所述定子铁芯11对称分布，所述定子铁芯11内侧设有环绕所述定子铁芯11分布的嵌线槽82，所述嵌线槽82相对于所述定子铁芯11的扭斜角与所述双斜槽50相对于所述定子铁芯11的扭斜角相同。
定子10采用双斜槽50的结构设计，使得定子在工作时会在轴向上产生两个大小相等、方向相反的两个力，两力抵消使轴向的合力为零，从而大大降低了异步电机运行中所产生的高频电流损耗。
铜转子40上所开槽数优选地与定子10的槽数相等，在双斜槽50结构的定子10与直槽结构的铜转子40进行等槽配合时，产生的合成同步附加扭矩为：
其中：ua——转子谐波磁场极数； vb——定子谐波磁场极数；
L——定子铁芯高度；δ——气隙径向长度；
r——平均气隙长度；u0——真空导磁率；
ks1——定子斜槽系数；——转子谐波磁场；
——定子谐波磁场；——转子谐波磁场初相角；
——定子谐波磁场初相角。
通过上式看出，选择适当ua数值，可减小产生的同步附加扭矩，削弱齿谐波或某些特定的高次谐波，以提升异步电机在等槽设计时的优异性能。
在定子绕组12两侧缝隙中设有环氧灌封胶60，形成一个密闭环境，达到到防水、密封的效果，避免定子在工作时受到外界环境影响，保护定子10能够正常的运行。
铜转子40的制造工艺一般有钎焊和铸造两种，但目前只有钎焊工艺较为成熟，则铜转子40采用普通的钎焊铜转子40。
如图2-6所示一种工装70，用以制备定子铁芯11，包括两个螺母71、两个压环72、四个拼块73和一个螺纹芯棒74；定子铁芯11由多片定子冲片80堆叠而成，定子冲片80外圈边缘处开有记号槽81；所述拼块73表面包括凸台731，所述凸台731由两个形状大小相同、方向相反的倾斜凸台配合拼接而成，所述凸台731相对于所述螺纹芯棒74呈一扭斜角，所述凸台731从所述拼块73中部向两端延伸，所述凸台731相对于所述拼块73对称分布；拼块73沿轴向方向存在扭斜，扭斜角为θ，凸台731投影在所述螺纹芯棒的端面的长度为S；所述定子冲片80依据记号槽81所开位置，按照扭斜角θ从两侧在所述拼块73表面进行堆叠组接。
使用扳手将螺母71旋紧固定到螺纹芯棒74的小端上，压环72位于螺母71与螺纹芯棒74之间，可以更好的传递压力；拼块73安装固定到螺纹芯棒74的大端，拼块沿轴向按扭斜角度θ和扭斜距离S进行扭斜，定子铁芯11由多片定子冲片74堆叠而成，定子冲片80外圈边缘处开有记号槽81，由于拼块73的定位作用，将定子冲片80依据记号槽81所开位置按照扭斜角θ从两侧在斜凸台表面进行堆叠组接，直至定子冲片80逐片叠装到规定高度，再进行成型处理，记号槽81从两侧相互拼接，会在定子铁芯11的外端面上形成形装大小相同，方向相反的两个槽，即形成双斜槽50的结构。
螺纹芯棒74的小端外表面设有螺纹，螺母71通过螺纹与螺纹芯棒74配合连接。压环72位于螺母71与螺纹芯棒74配合连接的衔接处；拼块73的内侧壁与螺纹芯棒74的大端相贴合。四个拼块73结构完全相同，四个拼块73沿圆周方向恰好拼接为一个圆环。
斜凸台扭斜角凸台投影在所述螺纹芯棒的端面的长度
其中：Di——定子内径；Z1——定子槽数；p——极对数。
定子冲片80上设有若干嵌缝槽82，在嵌缝槽82上端还开设有多个直通孔83，定子冲片80在堆叠的过程中，直通孔83也相互堆叠贯通，在直通孔83上安置铆钉90，以对定子冲片80进行固定，防止其在堆叠的过程中出现散落。嵌缝槽82包括开口端821及内凹端822，所述开口端821的宽度小于所述内凹端822的宽度，使线路嵌入顺畅。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种定子铁芯，其特征在于：所述定子铁芯外端面设有双斜槽，所述双斜槽由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成，所述斜槽相对于所述定子铁芯呈一扭斜角，所述双斜槽从所述定子铁芯中部向两端延伸，所述双斜槽相对于所述定子铁芯对称分布，所述定子铁芯内侧设有环绕所述定子铁芯分布的嵌线槽，所述嵌线槽相对于所述定子铁芯的扭斜角与所述双斜槽相对于所述定子铁芯的扭斜角相同。
2.如权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于：所述嵌线槽包括开口端及内凹端，所述开口端的宽度小于所述内凹端的宽度。
3.一种电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，其特征在于：包括定子、定子冷却水套、绕组引出线及铜转子；所述定子还包括定子铁芯以及定子绕组；所述定子绕组绕接于所述定子铁芯上；所述定子铁芯外端面设有双斜槽，所述双斜槽由两个形状大小相同、方向相反的斜槽配合拼接而成，所述斜槽相对于所述定子铁芯呈一扭斜角，所述双斜槽从所述定子铁芯中部向两端延伸，所述双斜槽相对于所述定子铁芯对称分布，所述定子铁芯内侧设有环绕所述定子铁芯分布的嵌线槽，所述嵌线槽相对于所述定子铁芯的扭斜角与所述双斜槽相对于所述定子铁芯的扭斜角相同；所述铜转子为直槽结构。
4.如权利要求3所述的电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，其特征在于：所述铜转子的槽数与所述定子的槽数相等。
5.如权利要求4所述的电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，其特征在于：相邻的所述斜槽相互平行。
6.如权利要求5所述的电主轴用双斜槽定子的高性能铜转子异步电机，其特征在于：所述定子绕组两侧缝隙中设有密封胶，所述铜转子为钎焊铜转子。
7.一种定子铁芯的工装，用以制备定子铁芯，其特征在于：包括至少两拼块及螺纹芯棒，所述至少两拼块贴合于所述螺纹芯棒，所述拼块表面包括凸台，所述凸台由两个形状大小相同、方向相反的倾斜凸台配合拼接而成，所述凸台相对于所述螺纹芯棒呈一扭斜角，所述凸台从所述拼块中部向两端延伸，所述凸台相对于所述拼块对称分布，所述定子铁芯由多片定子冲片堆叠而成，所述定子冲片外圈边缘处开有记号槽，所述凸台相对于所述螺纹芯棒的扭斜角为θ，所述凸台投影在所述螺纹芯棒的端面的长度为S，所述定子冲片依据记号槽所开位置，按照扭斜角θ从两侧在所述凸台表面进行堆叠组接。
8.如权利要求7所述的定子铁芯的工装，其特征在于：所述定子铁芯的工装还包括两个螺母及两个压环，所述螺纹芯棒设有螺纹，所述螺母通过所述螺纹与所述螺纹芯棒配合连接。
9.如权利要求8所述的定子铁芯的工装，其特征在于：所述定子铁芯的工装还包括两个压环，所述压环位于所述螺母与所述螺纹芯棒配合连接的衔接处，所述定子冲片上设有若干嵌缝槽，所述嵌缝槽上端还开设有直通孔，所述直通孔上安置有铆钉。
10.如权利要求9所述的定子铁芯的工装，其特征在于：所述拼块的数量为4个，四个所述拼块沿圆周方向恰好拼接为一个圆环，所述扭斜角所述凸台投影在所述螺纹芯棒的端面的长度为
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