CN110460181A - 鼠笼转子、电机及电器产品 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种鼠笼转子、电机及电器产品，涉及电机技术领域，解决了现有技术中鼠笼式转子的斜槽使转子漏抗增加，影响电机性能的技术问题。该鼠笼转子包括转子铁芯和鼠笼；所述转子铁芯上设置有与所述转子铁芯轴线平行的导条槽；所述导条槽沿所述转子铁芯的轴向设置为间隔的多段，各段所述导条槽相互错开；所述鼠笼包括导条和连接环，所述导条设置在所述导条槽内形成间隔多段结构，间隔多段所述导条之间通过所述连接环连接。本发明采用与转子铁芯的轴线平行的导条槽结构，解决了斜槽转子带来的漏抗问题。同时，分段错开的导条结构削弱了齿谐波，降低了齿谐波带来的附加转矩、振动及噪声，提高了电机性能。

Description

鼠笼转子、电机及电器产品

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及一种鼠笼转子、电机及电器产品。

背景技术

鼠笼式电机指转子绕组不是由绝缘导线绕制而成，而是铝条或铜条与短路环焊接而成或铸造而成的三相异步电动机。鼠笼式电机适用范围广，具有结构简单、坚固耐用、运行可靠、维护方便等优点。鼠笼式电机使用的转子称为鼠笼转子。

交流电机主极磁场在气隙中一般不是正弦分布，除基波外，还有很多高次谐波存在。在各次谐波中，一阶齿谐波的幅值是较大的，对电机的性能有重要影响。现有鼠笼转子中，转子一般采用斜槽结构，如图1所示，斜槽之间的距离一般为一个定子槽的距离，以削弱齿谐波对电机性能的影响。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

现有技术中鼠笼式转子的斜槽使转子漏抗增加，从而使电机的最大转矩和功率因数降低，影响电机性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种鼠笼转子、电机及电器产品，以解决现有技术中存在的鼠笼式转子的斜槽使转子漏抗增加，从而使电机的最大转矩和功率因数降低，影响电机性能的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种鼠笼转子，包括转子铁芯和鼠笼；所述转子铁芯上设置有与所述转子铁芯的轴线平行的导条槽；所述导条槽沿所述转子铁芯的轴向设置为间隔的多段，各段所述导条槽相互错开；所述鼠笼包括导条和连接环，所述导条设置在所述导条槽内形成间隔多段结构，间隔多段所述导条之间通过所述连接环连接。

可选地，各段所述导条槽的槽数相同。

可选地，相邻两段所述导条槽之间的错开角度a满足关系其中Q为所述导条槽的槽数，c为所述导条槽的段数。

可选地，相邻两段所述导条槽之间的错开角度a相同。

可选地，所述连接环的外径等于所述转子铁芯的外径，所述连接环的内径等于所述转子铁芯的内径。

可选地，所述连接环的高度h满足关系其中L为所述转子铁芯的长度，Q为所述导条槽的槽数，c为所述导条槽的段数。

可选地，各段所述连接环的高度h相同。

可选地，所述连接环的外径等于所述转子铁芯的外径，所述连接环的内径大于电机轴的内径。

可选地，所述导条、连接环的材质为铝或铜。

一种电机，包括鼠笼转子，所述鼠笼转子为以上任一所述的鼠笼转子。

一种电器产品，包括电机，所述电机为上述的电机。

上述任一技术方案至少可以产生如下技术效果：

本发明采用与转子铁芯的轴线平行的导条槽结构，解决了斜槽转子带来的漏抗问题，不会出现由于漏抗影响电机的最大转矩与功率因数。同时，导条的多段结构将原来产生齿谐波的整段导条分为多段，一方面分段后的导条上感应的合成电势降低，另一方面各段导条相互错开，共同使电机的谐波磁动势能够相互抵消。因此，分段错开的导条结构削弱了齿谐波，降低了齿谐波带来的附加转矩、振动及噪声，提高了电机性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有鼠笼转子结构的示意图；

图2是转子铁芯的示意图；

图3是鼠笼的示意图；

图4是鼠笼转子的示意图。

图中1、转子铁芯；11、导条槽；11a、第一段导槽；11b、第二段导槽；2、鼠笼；21、导条；22、连接环；23、端环；24、风叶；3、电机轴。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种鼠笼转子，鼠笼转子的转子绕组不是由绝缘导线绕制而成，而是金属条与短路环焊接或铸造而成。如图2-4所示，包括转子铁芯1和鼠笼2，鼠笼2在转子铁芯1的外侧。转子铁芯1的外圆周上设置有与转子铁芯1的轴线平行的导条槽11，即导条槽11的几何轴线与转子铁芯的轴线相互平行，而现有斜槽鼠笼转子的斜槽与转子铁芯1的轴线相互异面。现有鼠笼转子的斜槽只有一段，导条槽11沿转子铁芯1的轴向设置有间隔的多段，同时各段导条槽11之间相互错开，如图2所示为两段导条槽11结构，实线部分导条槽11为第一段导槽11a，虚线部分导条槽11为第二段导槽11b，两者相互错开一定角度。各段导条槽11的具体槽数根据需要设置，如图2所示为30个，也可以根据需要选择其他数量，如40个、56个等。鼠笼2包括导条21和连接环22，鼠笼2需要通过电流，导条21和连接环22优选为金属材质。导条21的形状与导条槽11的形状相互匹配，导条21的数量与导条槽11的数量相同，由于导条槽11为间隔的多段，导条21设置在导条槽11内也形成间隔多段结构，间隔多段导条21之间通过连接环22连接，实现各段导条21之间的相互连通。鼠笼2最两端的导条21再连接端环23后，导条21、连接环22和端环23一起组成了短路的闭合线圈，起到感应电流、使电机运转的作用，形成了鼠笼2结构。优选各段导条槽11的长度相同，便于制造生产，也便于各段导条21之间产生的谐波磁动势更好的相互抵消。斜槽转子由于导条径向的无功分量增加，增加了斜槽漏抗，降低了电动机的转矩与功率因素，将鼠笼转子的斜槽结构改为与转子铁芯1的轴线平行的导条槽11结构后，解决了斜槽转子带来的漏抗问题，不会造成转矩与功率因素低的情况。同时，导条21的多段结构将原来产生齿谐波的整段导条分为多段，一方面分段后的导条21上感应的合成电势降低，另一方面各段导条21相互错开，谐波磁动势能够相互抵消。因此，分段错开的导条21结构削弱了齿谐波，降低了齿谐波带来的附加转矩、振动及噪声，提高了电机性能。

作为可选地实施方式，各段导条槽11的槽数相同，对应的各段导体21的数量也相同，如各段导条槽11和导条21的数量都为30、40、56等，实现了各段导条21之间产生的谐波磁动势更好的相互抵消。

作为可选地实施方式，相邻两段导条槽11之间的错开角度a满足关系其中Q为导条槽11的槽数，c为导条槽11的段数，如图2所示，错开角度a转子铁芯1的横截面圆心与导条槽轴线连线夹角的错开度数。如图2所示，将导条槽11分为两段，即c＝2，同时导条槽11的槽数为30，即Q＝30，计算出同一段内相邻两条导条槽11之间的错开角度为12°，带入π＝180°计算得出两段导条槽11的错开角度a满足的关系为2°≤a≤6°，其中的一段导条槽11的轴线在另一段内相邻两个导条槽11轴线的角平分线附近位置，在这个错开角度范围内，能够达到最好的削弱谐波效果。当c>2时，同一段内相邻两个导条槽11之间的错开角度为多段导条槽11之间的导条槽11错开角度的总和不会超过优选相邻两段导条槽11之间的错开角度a相同，生产制造更为方便，以实现更好的削弱谐波效果。因此，相邻两段导条槽11之间的错开角度a满足关系能够使各段导条槽11之间的谐波磁动势更好的相互抵消，实现更好的削弱谐波效果，有效降低了谐波带来的电机附加转矩、振动与噪声。

作为可选地实施方式，连接环22的外径等于转子铁芯1的外径，连接环22的内径等于转子铁芯1的内径。如图4所示，连接环22直接替代原有转子铁芯1的对应空间，连接环22的内侧与电机的电机轴3接触，连接环22的外侧为电机的气隙，生产制造较为方便。连接环22的高度h满足关系其中L为转子铁芯1的长度，Q为所述导条槽的槽数，c为导条槽11的段数，如图4所示，连接环22的高度h即为连接环22占据转子铁芯1的长度值。转子铁芯1外圆周的周长首先被分为Q段，c段连接环22的总高度h不会超过但接近该值，不会对转子铁芯1带来较大影响，又能增大鼠笼2的表面积。优选各段连接环22的高度h相同，既便于生产制造，也便于更好电机更好散热。连接环22直接替代原有转子铁芯1对应的空间，连接环22常用的金属材质如铜铝相对转子铁芯1的硅钢导磁能力差，连接环22的高度值不宜过大，连接环的高度h满足该关系时能够降低该损耗。连接环22的表面积较现有的斜槽导条增加，减少了整个鼠笼转子的电阻，降低了转子损耗；同时连接环22直接与电机的气隙接触，转子的散热更快，降低了电机运行过程中的损耗，鼠笼为铸铝时即为铝耗。

作为可选地实施方式，连接环22的外径等于转子铁芯1的外径，连接环22的内径大于电机轴3的外径。将连接环22对应位置的转子铁芯1横截面圆的直径适当缩小，如3-5mm(可选择该处的转子铁芯1硅钢片直径小于其他位置的转子铁芯1硅钢片3-5mm，连接环22的高度与该处硅钢片叠成后的长度相同)，与其他正常尺寸的硅钢片叠成后，转子铁芯1在该处会留下一个圆环凹槽，连接环22与该圆环凹槽匹配。连接环22的内侧与转子铁芯1的外圆周接触，内径大于电机轴3的外径，连接环22的外侧为电机的气隙，外径等于转子铁芯1的外径，优选连接环22的高度大于导条槽11的宽度。这种结构的连接环22能够尽量降低由于连接环22的导磁能力较硅钢片差导致的损耗增加；连接环22的表面积较现有的斜槽导条增加，减少了整个鼠笼转子的电阻，降低了转子损耗；同时连接环22直接与电机的气隙接触，转子的散热更快，降低了电机运行过程中的损耗。

作为可选地实施方式，导条21、连接环22的材质为铝或铜，铝的成本较低，但导电性比铜差，铜的导电性高，能够减少电机的损耗，但成本较高。导条21、连接环22一体成型或通过焊接连接，导条21与连接环22的材质为铝时，导条21与连接环22一体成型，通过浇注形成导条21与连接环22的一体结构，即通过铸铝的方式制造，制造方便；导条21与连接环22的材质为铜时，一体成型的浇注较为不便，可以通过焊接固定。

作为可选地实施方式，如图4所示，鼠笼2的两端还包括风叶24，风叶24与鼠笼2一体成型或与鼠笼2焊接。风叶24具体与端环23连接，当鼠笼2通过铸铝制造时，风叶24与导条21、连接环22、端环23由铝液一体成型即可；鼠笼2的材质为铜时，与端环23通过焊接固定。风叶24用于电机内部通风散热，从而降低电机温升。风叶24是沿端环23周向间隔布置且沿径向延伸的多个直片，这种风叶24形状和结构较为简单，生产制造方便。

一种电机，包括鼠笼转子，鼠笼转子本发明的鼠笼转子。本发明的鼠笼转子解决了斜槽转子带来的漏抗问题，不会出现由于漏抗影响电机的最大转矩与功率因数。同时，导条21的多段结构将原来产生齿谐波的整段导条分为多段，一方面分段后的导条21上感应的合成电势降低，另一方面各段导条21相互错开，共同使电机的谐波磁动势能够相互抵消。因此，分段错开的导条21结构削弱了齿谐波，降低了齿谐波带来的附加转矩、振动及噪声，提高了电机性能。

一种电器产品，包括电机，电机为本发明的电机。由于电机降低了齿谐波带来的附加转矩、振动及噪声，能够是电器产品的性能提高，增加使用电器产品的舒适度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种鼠笼转子，其特征在于，包括转子铁芯和鼠笼；所述转子铁芯上设置有与所述转子铁芯的轴线平行的导条槽；所述导条槽沿所述转子铁芯的轴向设置为间隔的多段，各段所述导条槽相互错开；所述鼠笼包括导条和连接环，所述导条设置在所述导条槽内形成间隔多段结构，间隔多段所述导条之间通过所述连接环连接。

2.根据权利要求1所述的鼠笼转子，其特征在于，各段所述导条槽的槽数相同。

3.根据权利要求2所述的鼠笼转子，其特征在于，相邻两段所述导条槽之间的错开角度a满足关系其中Q为所述导条槽的槽数，c为所述导条槽的段数。

4.根据权利要求3所述的鼠笼转子，其特征在于，相邻两段所述导条槽之间的错开角度a相同。

5.根据权利要求1所述的鼠笼转子，其特征在于，所述连接环的外径等于所述转子铁芯的外径，所述连接环的内径等于所述转子铁芯的内径。

6.根据权利要求5所述的鼠笼转子，其特征在于，所述连接环的高度h满足关系其中L为所述转子铁芯的长度，Q为所述导条槽的槽数，c为所述导条槽的段数。

7.根据权利要求6所述的鼠笼转子，其特征在于，各段所述连接环的高度h相同。

8.根据权利要求1所述的鼠笼转子，其特征在于，所述连接环的外径等于所述转子铁芯的外径，所述连接环的内径大于电机轴的内径。

9.根据权利要求1所述的鼠笼转子，其特征在于，所述导条、连接环的材质为铝或铜。

10.一种电机，包括鼠笼转子，其特征在于，所述鼠笼转子为权1-9中任一所述的鼠笼转子。

11.一种电器产品，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求10所述的电机。