CN1104389A

CN1104389A - 双涡流起动的笼型感应电动机

Info

Publication number: CN1104389A
Application number: CN 94111568
Authority: CN
Inventors: 王雪帆; 韦忠朝
Original assignee: Huazhong University of Science and Technology
Current assignee: Huazhong University of Science and Technology
Priority date: 1994-10-27
Filing date: 1994-10-27
Publication date: 1995-06-28

Abstract

一种利用双涡流起动的笼型交流感应电动机，其转子由硅钢片铁芯和实心铁磁材料铁芯两部分交错组合而成。铁磁材料部分的铁心也可以是双层结构，外层为铁磁材料，内层为硅钢片或者全为硅钢片，当转子全为硅钢片迭成时，但在此部分转子槽中穿有由铁磁材料制成的筒套。本发明的特点在于同时利用集肤效应和频敏变阻的作用，使电动机具有起动电流小，起动转距大，无需滑环电刷等优点。

Description

本发明属于交流感应电动机的转子结构。

长期以来，获得高起动性能和高运行性能一直是感应电动机技术领域研究目标。

为提高起动性能，现有技术一般是利用集肤效应或频敏变阻的作用，具体结构是采用深槽、双笼或绕线型转子外串频敏电阻器起动。其中深槽或双笼转子主要是利用集肤效应的作用，虽起动转矩较大，但起动电流也较大，同时运行效率也要比普通笼型转子低些;绕线型转子外串频敏电阻器起动，可以做到起动电流小，也能保证一定的起动转矩，但频敏电阻器需用滑环电刷装置接入转子绕组，因而制作复杂并可靠性低，为解决这个问题，也有人提出不用滑环电刷，将频敏电阻器直接接入转子绕组，可这样一来，由于频敏电阻器无法切除，又使得运行效率不高。

本发明的目的在于提出一种改进笼型转子感应电动机起动性能的新型转子结构。采用本发明改进后的感应电动机既有好的起动性能又有较高的运行效率。

本发明的基本结构如下。与普通笼型感应电动机一样，转子铁芯有沿圆周表面均匀分布的槽，但整个转子铁芯沿转子轴向分为不同的两个部分。其中一个部分有m（m＝1，2，……）段，采用硅钢片迭成;另一个部分则有n（n＝1，2，……）段，采用实心铁磁圆柱体或圆筒加工制成，这两个部分采用交错布置的方式组合成整个转子铁芯。转子绕组则与普通笼型感应电动机的转子绕组基本相同，即每槽放置一根导体并在转子铁芯两端将所有导体用端环短路，这时槽与导体间可以有绝缘层。

本发明的基本原理说明如下：根据电机学理论，实心转子感应电动机运行时，进入转子铁芯的磁通将随着透入铁芯的深度，受到涡流阻尼而衰减，由透入深度△＝√2ρ/（Sω1μrμo）（式中ρ为铁磁材料的电阻率;S为转差率;ω1为电源角频率;μr为铁磁材料的相对磁导率;μo为真空磁导率）的定义，分析时可以认为转子涡流只在厚度为△的转子铁芯圆周表面内流动，而这个厚度与转差率S有关，当S＝1即起动时，透入深度△值最小，而以小转差率运行时，透入深度△值较大。因此，对本发明转子的实心铁磁部分，如将其槽口厚度h设计成为S＝1时的透入深度，电机起动时，处于这部分槽中的导体将受到槽口表面涡流的屏蔽而不感应电动势，起作用的是其中实芯表面，转子等效电阻大;而正常运行时，转差率很小，这时的透入深度△值将远大于槽口厚度h，其中导体又将起到感应电动势的作用，转子等效电阻小。另一方面，对本发明转子的硅钢片迭成部分，处于其中的导体无论是在起动时还是在正常运行时，都能正常地感应电动势，而这部分导体与处于实心铁磁部分中的导体为串联连接，于是，在起动时处于实心铁磁部分中的导体也将通过电流，并因变压器效应在包围该导体的铁磁部分中引起涡流。这个涡流的出现将进一步增大起动时的转子等效电阻，而这个涡流也与转差率S有关，起动时S＝1，转子电流频率高，等效电阻大;正常运行时S较小，转子电流频率低，等效电阻最小。

本发明的优点在于同时利用集肤效应和频敏变阻的作用。起动时，转子实心铁磁部分表面及其内部，分别由主磁通和导体中的电流产生两个涡流，使转子等效电阻增大，然后这两个涡流又随着转子转速的增加，频率逐渐降低，其影响也逐渐减弱，转子等效电阻也随之自动平滑降低，正常运行时，两个涡流由于转子电流频率很低，其影响很弱，转子电阻也达到最小值。因此，本发明电机与上述现有技术相比，巧妙利用铁磁材料的性质，使其实心铁磁部分兼具集肤效应和频敏变阻的双重作用，因而既有着起动转矩大、起动电流小的平滑起动性能，又有着好的运行性能，兼有深槽、双笼或绕线型转子的技术特点，又结构简单，运行可靠，不需用滑环电刷装置，非常适合要求高起动转矩、低起动电流重载或大惯量负载起动及高可靠性的场合。

附图1：转子结构示意图之一;

附图2：转子结构示意图之二;

附图3：有开口槽的转子。

根据以上所述，本发明转子铁芯的实心铁磁部分及硅钢片部分，其具体配置方式举例如下。

1.转子铁芯分为三段，其中两段为实心铁磁部分1，位于转子铁芯中的两端，另一段为硅钢片部分2，位于转子铁芯中的中间。

2.转子铁芯分为三段，其中两段又分别分为内外两层，外层3采用实心铁磁材料，内层4采用硅钢片，这两段位于转子铁芯中的两端，另一段为硅钢片部分2，位于转子铁芯中的中间。

3.转子铁芯分为三段，其中两段为硅钢片部分2，位于转子铁芯中的两端，另一段为实心铁磁部分1，位于转子铁芯中的中间。

除上述转子结构外，转子铁芯还可以有以下的结构形式：

4.在n（n＝1，2，……）段部分的转子铁芯沿圆周表面，每个齿顶中心线处可开有均匀分布的开口槽5，槽中不放置任何导体。

5.转子铁芯全部由硅钢片制成，或者仍按上述两种材料制成，但至少有一段由硅钢片制成的铁芯槽中，穿有采用导电铁磁材料制成的筒套6，筒套6两端可用端环短路7，导体8穿在筒套6之中，在导体8与筒套6之间有绝缘层10。所说的筒套起着与铁磁材料转子部分相同的作用。

6.上述结构的转子，采用双层绕组形式，每槽中上、下安置两根导体，上、下层导体在转子铁芯两端分别通过各自的端环9短路。

7.按照本发明所述的电动机，无论采用那种转子结构形式，其在由铁磁材料构成的转子段中的导体与铁磁材料之间均应有绝缘层。此外，上述各结构可在同一台电动机中综合使用，即在同一台电动机的转子中分段采用上述不同的结构形式。

Claims

1、一种笼型感应电动机，其特征在于整个转子铁芯沿转子轴向分为不同的两个部分。其中一个部分有m(m=1，2，…)段，采用硅钢片迭成；另一个部分则有n(n=1，2，…)段，采用实心铁磁圆柱体或圆筒加工制成，这两个部分采用交错布置的方式组合成整个转子铁芯。

2、按权利要求1所述制造的电动机，其特征在于转子分为n段部分的铁芯在沿半径方向上分为内外两层，其中外层采用导电的铁磁材料制成的，内层采用硅钢片，转子槽位于外层铁芯中。

3、按照权利要求1所说的电动机，其特征在于，全部转子特芯均由硅钢片制成，但至少有一段铁芯的槽中穿有采用铁磁材料制成的筒套，导体穿在筒套之中，筒套的两端可用端环短路。

4、按上述权利要求2、3所说的电动机，其特征在于转子n段部分铁芯中的导体与铁芯之间有绝缘层。

5、按上述权利要求2、3所说的电动机，其特征在于转子n段部分铁芯中采用全闭口槽时，沿圆周表面每个齿顶中心线处开有均匀分布的开口槽，槽中不放置任何导体。

6、按上述权利要求2、3所说的电动机，其特征在于转子铁芯每槽中上下放置两根导体，上下层导体在转子铁芯两端分别通过各自的端环短路。