CN107659095B - 一种异步电机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种异步电机，包括定子组件、转子和冷却装置，定子组件包括第一定子铁芯、第二定子铁芯和定子绕组，第一定子铁芯的内壁开设有若干第一绕组槽，第一绕组槽与第一定子铁芯的一端端面成第一夹角α；第二定子铁芯的开设有若干第二绕组槽，第二绕组槽与第二定子铁芯的一端端面成第二夹角β；第一定子铁芯的一端固接于第二定子铁芯的一端，且各个第一绕组槽与各个第二绕组槽对称设置，并形成定子绕组槽；定子绕组包括低速绕组和高速绕组，低速绕组和高速绕组均绕接于定子绕组槽；低速绕组和高速绕组绕组匝数的数量不同；本发明能削弱同步附加转矩，并且能满足异步电机在低转速输出大转矩，高转速输出大功率的设计需求。

Description

一种异步电机
技术领域
本发明涉及电机的技术领域，尤其涉及一种异步电机。
背景技术
电主轴是数控机床的核心功能部件，随着数控机床向功能越来越强大、加工范围越来越宽广、精度越来越高超的方向发展，为了满足数控机床加工范围宽广，电主轴就必须具备广泛的工作区间，也即电主轴的驱动电机要必须具备宽广的调速范围。
三相异步变频电机是目前电主轴领域应用最广泛的驱动电机类型，它可以通过变频器改变电机的运行频率来实现平滑调速，但是该种电机的转子在运转过程中会产生高频电流损耗，现有技术通常采用电机定子绕组槽槽数和转子绕组槽槽数接近或者相等的方法来消除转子的高频电流损耗，但是同时也会对电机转子产生同步附加转矩，影响电机转子的转动，并且目前的三相异步变频电机的定子采用的是单绕组设计，无法满足电机在低转速输出大转矩，高转速输出大功率的设计需求。
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异步电机，其能削弱异步电机定子绕组槽数目与转子绕组槽数目相等的时产生的同步附加转矩，保证转子的正常转动，并且能满足异步电机在低转速输出大转矩，高转速输出大功率的设计需求。
本发明的目的采用如下技术方案实现：
一种异步电机，包括定子组件、转子和用于冷却所述定子组件的冷却装置，所述定子组件包括第一定子铁芯、第二定子铁芯和定子绕组，
所述第一定子铁芯的内壁沿第一定子铁芯轴向开设有若干第一绕组槽，各个所述第一绕组槽均匀分布于所述第一定子铁芯的内壁，所述第一绕组槽与所述第一定子铁芯的一端端面成第一夹角α；
所述第二定子铁芯的内壁沿第二定子铁芯轴向开设有若干第二绕组槽，各个所述第二绕组槽均匀分布于所述第二定子铁芯的内壁，所述第二绕组槽与所述第二定子铁芯的一端端面成第二夹角β；
所述第一夹角α和所述第二夹角β大小相等；
所述第一定子铁芯的一端固接于所述第二定子铁芯的一端，各个所述第一绕组槽一一分别与各个所述第二绕组槽连通形成定子绕组槽，且各个所述第一绕组槽分别与各个所述第二绕组槽对称设置；
所述定子绕组包括低速绕组和高速绕组，所述低速绕组和所述高速绕组均绕接于所述定子绕组槽；所述低速绕组的线圈匝数和所述高速绕组的线圈匝数不相等；所述转子穿接于所述第一定子铁芯和所述第二定子铁芯。
进一步地，所述第一夹角α和所述第二夹角
其中:Z1－定子绕组槽槽数；p－电动机极对数。
进一步地，所述转子开设有若干第三绕组槽，所述第三绕组槽的槽数与所述第一绕组槽的槽数、所述第二绕组槽的槽数相等。
进一步地，所述第一定子铁芯和所述第二定子铁芯包括若干个叠装的定子冲片。
进一步地，所述定子冲片外圈边缘处开有缺口，各个所述定子冲片依据缺口所开位置，按照所述第一夹角α叠装而成所述第一定子铁芯，各个所述定子冲片依据缺口所开位置，按照所述第二夹角β叠装而成所述第二定子铁芯。
进一步地，所述转子为钎焊铜转子。
进一步地，所述低速绕组的接线端采用三角型接法，所述高速绕组的接线端采用星型接法。
进一步地，所述冷却装置为定子冷却水套，所述定子冷却水套套接于所述第一定子铁芯的外壁和所述第二定子铁芯的外壁。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：在使用该种异步电机时，通过第一绕组槽与第一定子铁芯一端端面成第一夹角α，第二绕组槽与第二铁芯一端端面成第二夹角β，第一绕组槽与第二绕组槽连通形成定子绕组槽的设计，削弱了当该种异步电机的第一绕组槽的槽数、第二绕组槽的槽数和转子绕组槽的槽数接近或相等时产生的同步附加转矩，保证转子的正常转动；同时定子绕组采用低速绕组和高速绕组，通过分别在转子低转速阶段和高转速阶段合理分配绕组匝数，该种异步电机在接入低速绕组时能输出更高的转矩，在接入高速绕组时能输出更高功率，从而使该种异步电机具有更宽广的工作范围。
附图说明
图1为本发明一种异步电机的截面结构示意图；
图2为本发明一种异步电机的定子组件结构示意图；
图3为本发明定子组件的俯视图；
图4为本发明定子冲片的结构示意图。
图中：10、定子组件；101、第一定子铁芯；1011、第一绕组槽；102、第二定子铁芯；1021、第二绕组槽；103、定子绕组；20、转子；201、第三绕组槽；30、冷却装置；40、定子冲片；401、缺口。
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，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
如图1-3所示，一种异步电机，包括定子组件10、转子20和用于冷却定子组件10的冷却装置30，定子组件10包括第一定子铁芯101、第二定子铁芯102和定子绕组103(图中未标示)，
第一定子铁芯101的内壁沿第一定子铁芯101轴向开设有若干第一绕组槽1011，各个第一绕组槽1011均匀分布于第一定子铁芯101的内壁，第一绕组槽1011与第一定子铁芯101的一端端面成第一夹角α；
第二定子铁芯102的内壁沿第二定子铁芯102轴向开设有若干第二绕组槽1021，各个第二绕组槽1021均匀分布于第二定子铁芯102的内壁，第二绕组槽1021与第二定子铁芯102的一端端面成第二夹角β；
第一夹角α和第二夹角β大小相等；
第一定子铁芯101的一端固接于第二定子铁芯102的一端，各个第一绕组槽1011一一分别与各个第二绕组槽1021连通形成定子绕组槽，且各个第一绕组槽1011分别与各个第二绕组槽1021对称设置；
定子绕组103(图中未标示)包括低速绕组和高速绕组，低速绕组和高速绕组均绕接于定子绕组槽；所述低速绕组的线圈匝数和所述高速绕组的线圈匝数不相等；转子20穿接于第一定子铁芯101和第二定子铁芯102。
在上述结构的基础上，在使用该种异步电机时，通过第一绕组槽1011与第一定子铁芯101一端端面成第一夹角α，第二绕组槽1021与第二定子铁芯102一端端面成第二夹角β，第一绕组槽1011与第二绕组槽1021连通形成定子绕组槽的设计，削弱了当该种异步电机的第一绕组槽1011的槽数、第二绕组槽1021的槽数和转子20绕组槽的槽数接近或相等时产生的同步附加转矩，保证转子20的正常转动；同时定子绕组103(图中未标示)采用低速绕组和高速绕组，通过分别在转子20低转速阶段和高转速阶段合理分配绕组匝数，该种异步电机在接入低速绕组时能输出更高的转矩，在接入高速绕组时能输出更高功率，从而使该种异步电机具有更宽广的工作范围。
进一步地，在本实施例中，第一夹角α和第二夹角
其中:Z1－定子绕组槽槽数；p－电动机极对数。
进一步地，在本实施例中，转子20开设有若干第三绕组槽201(图中未标示)，第三绕组槽201(图中未标示)的槽数与第一绕组槽1011的槽数、第二绕组槽1021的槽数相等，这样设计的好处是削弱异步电机运行产生的高频电流损耗，提高电机的使用性能。
进一步地，如图4所示，在本实施例中，第一定子铁芯101和第二定子铁芯102包括若干个叠装的定子冲片40，定子冲片40采用机床冲压而成，制作简单，降低第一定子铁芯101和第二定子铁芯102的制作成本。
进一步地，在本实施例中，定子冲片40外圈边缘处开有缺口401，各个定子冲片40依据缺口401所开位置，按照第一夹角α叠装而成第一定子铁芯101，各个定子冲片40依据缺口401所开位置，按照第二夹角β叠装而成第二定子铁芯102，通过在定子冲片40外圈边缘开设缺口401，方便定子冲片40按照第一夹角α或第二夹角β叠装成第一定子铁芯101或第二定子铁芯102，节省装配时间。
进一步地，在本实施例中，转子20为钎焊铜转子20，钎焊工艺较为成熟，因此钎焊铜转子20的制造成本较低。
进一步地，在本实施例中，低速绕组的接线端采用三角型接法，高速绕组的接线端采用星型接法，通过这样设置，充分发挥在不同绕组状态下电机优越的工作性能。
进一步地，在本实施例中，冷却装置30为定子冷却水套，定子冷却水套套接于第一定子铁芯101的外壁和第二定子铁芯102的外壁，采用水冷冷却效果更好，保证电机的工况正常稳定运行。
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 (8)

1.一种异步电机，其特征在于：包括定子组件、转子和用于冷却所述定子组件的冷却装置，所述定子组件包括第一定子铁芯、第二定子铁芯和定子绕组，
所述第一定子铁芯的内壁沿第一定子铁芯轴向开设有若干第一绕组槽，各个所述第一绕组槽均匀分布于所述第一定子铁芯的内壁，所述第一绕组槽与所述第一定子铁芯的一端端面成第一夹角α；
所述第二定子铁芯的内壁沿第二定子铁芯轴向开设有若干第二绕组槽，各个所述第二绕组槽均匀分布于所述第二定子铁芯的内壁，所述第二绕组槽与所述第二定子铁芯的一端端面成第二夹角β；
所述第一夹角α和所述第二夹角β大小相等；
所述第一定子铁芯的一端固接于所述第二定子铁芯的一端，各个所述第一绕组槽一一分别与各个所述第二绕组槽连通形成定子绕组槽，且各个所述第一绕组槽分别与各个所述第二绕组槽对称设置；
所述定子绕组包括低速绕组和高速绕组，所述低速绕组和所述高速绕组均绕接于所述定子绕组槽；所述低速绕组的线圈匝数和所述高速绕组的线圈匝数不相等；所述转子穿接于所述第一定子铁芯和所述第二定子铁芯。
2.如权利要求1所述的一种异步电机，其特征在于：所述第一夹角α和所述第二夹角
其中:Z1－定子绕组槽槽数；p－电动机极对数。
3.如权利要求2所述的一种异步电机，其特征在于：所述转子开设有若干第三绕组槽，所述第三绕组槽的槽数与所述第一绕组槽的槽数、所述第二绕组槽的槽数相等。
4.如权利要求3所述的一种异步电机，其特征在于：所述第一定子铁芯和所述第二定子铁芯包括若干个叠装的定子冲片。
5.如权利要求4所述的一种异步电机，其特征在于：所述定子冲片外圈边缘处开有缺口，各个所述定子冲片依据缺口所开位置，按照所述第一夹角α叠装而成所述第一定子铁芯，各个所述定子冲片依据缺口所开位置，按照所述第二夹角β叠装而成所述第二定子铁芯。
6.如权利要求1所述的一种异步电机，其特征在于：所述转子为钎焊铜转子。
7.如权利要求1所述的一种异步电机，其特征在于：所述低速绕组的接线端采用三角型接法，所述高速绕组的接线端采用星型接法。
8.如权利要求1所述的一种异步电机，其特征在于：所述冷却装置为定子冷却水套，所述定子冷却水套套接于所述第一定子铁芯的外壁和所述第二定子铁芯的外壁。
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