CN111010011A - 一种高效节能开关磁阻电机及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效节能开关磁阻电机,包括定子和转子,所述定子包括定子铁芯、绕组,所述绕组由若干个线圈环形分布组成分数槽集中绕组结构,所述线圈安装在定子铁芯上,所述转子包括转轴和转子铁芯,所述转子铁芯安装在转轴上,所述转子铁芯上设有若干个转子齿,所述相邻转子齿之间设有燕尾槽。还公开了一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,包括安装转子、定子、前端盖、后端盖及控制器,定子绕组的铝制线圈绕制好之后,定子绕组的铝线与外部连接时采用压接端子技术,采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机,尤其是涉及一种高效节能开关磁阻电机及其制备方法。
背景技术
开关磁阻电机是双凸极结构,其定、转子的凸极均由普通硅钢片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体,定子极上绕有集中绕组。磁阻电机是利用磁阻最小原理,磁通总是沿磁阻最小的路径闭合,利用齿极间的吸引力拉动转子旋转。开关磁阻电机是一种新型调速电机,调速系统兼具直流、交流两类调速系统的优点,是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统的最新一代无极调速系统。它的结构简单坚固,调速范围宽,调速性能优异,且在整个调速范围内都具有较高效率,系统可靠性高。开关磁阻电机在低速时具有较大的转矩,但是低速振动大、噪音大,效率偏低,能量回馈差,并且开关磁阻电机造价昂贵。
发明内容
本发明是为了解决开关磁阻电机振动大、噪音大、转化效率低的问题,本发明提供了一种高效节能开关磁阻电机和一种高效节能开关磁阻电机的制备方法。
本发明采用的技术方案如下:
一种高效节能开关磁阻电机,包括定子和转子,所述定子包括定子铁芯、绕组,所述绕组由若干个线圈环形分布组成分数槽集中绕组结构,所述线圈安装在定子铁芯上,所述转子包括转轴和转子铁芯,所述转子铁芯安装在转轴上,所述转子铁芯上设有若干个转子齿,所述相邻转子齿之间设有燕尾槽。组合式定子铁芯集中绕组技术可提高硅钢片材料的利用率,显著降低电动机铁芯材料成本;转子齿部设计燕尾槽便于外形塑封,增加连接强度,不设计燕尾槽时塑封体容易脱落;设计燕尾槽降低转子风阻及风噪,定子和转子之间的气隙为不等气隙,可改变电机磁场波形和磁场形状,有利于降低负载时的转矩波纹,使电机调速更平稳,噪音更小,转化效率更高;采用分数槽集中绕组,可用自动化设备代替分布绕组是的人工下线,降低制造成本,提升生产自动化。
进一步地,所述定子铁芯上由若干个硅钢片叠压而成并形成磁极,磁极端部上设有若干个T形片叠压而成形成的防脱结构。T形片形成的防脱结构有利于防止线圈脱落。
进一步地,所述转子齿外轮廓平滑,每个转子齿的两边以及每个转子齿之间都设有燕尾槽。转子齿的除了外轮廓面各个部位都设有燕尾槽有利于转子齿和塑封体的充分接触,增强塑封效果。
进一步地,所述分数槽集中绕组结构等效分布,所述绕组绕线为12槽8极结构。分布绕组开设的槽极多,结构复杂材料浪费,而分数槽集中绕组结构可实现“少槽多极”结构,有利于增大电磁转矩、降低转矩脉动;分数槽集中绕组技术利用了分数槽绕组的等效分布作用和对齿谐波反电势的削弱作用,以达到改善电势波形和提高绕组利用率的效果,解决电机转速较低、极对数较多而电机槽数又有限的矛盾。
进一步地,所述线圈由铝线缠绕而成。铝线可代替铜线很好地应用到电机中,大幅降低了生产成本,解决了铜资源短缺问题,提升了电机行业的竞争力。
进一步地,高效节能开关磁阻电机还包括前端盖和后端盖,所述后端盖的外部设有控制器,所述控制器安装在铝壳上,控制器的芯片设在铝壳的内部,所述铝壳的外表面设有散热片,所述散热片和铝壳一体成型,与芯片相对应的铝壳外部所在的位置设置集中散热区。一般控制器位于电机的外侧,而此结构采用电机与控制器一体式,芯片用铝壳散热并设置集中散热区,即节约成本又提高散热效果。
本发明还公开了一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,包括安装转子、定子、前端盖、后端盖及控制器,定子绕组的铝制线圈绕制好之后,定子绕组的铝线与外部连接时采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝。金属铝用作电机绕组,有着不易焊接、焊接点容易氧化等诸多问题,严重限制了铝线代替铜线在电机中的应用。采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝,防止氧化,根本上解决了铝线焊接性能不好、易氧化、助焊剂对人体有较大刺激等问题,使得铝线可代替铜线很好地应用到电机中,大幅降低了生产成本,解决了铜资源短缺问题,提升了电机行业的竞争力。
进一步地,在安装转子时,转子的各个转子齿之间装有塑封体,在测试高速动平衡时转子的重量不均匀通过凿转子质量重的一侧的塑封体使其达到质量平衡。对于高速轻载的转子,或者在低速动平衡后在工作转速下振动大的转子,或者更换转动部件的转子,或者最大振动方向不在同一轴向截面同一方向的转子都应考虑进行高速动平衡,在去重应在转子规定的位置进行,发现不平衡时直接凿转子铁芯不方便并且容易凿歪,而转子增加塑封体后在转子的塑封体上开凿方便。
进一步地,在绕制定子绕组的铝制线圈时,线圈顺时针绕制,A相绕组由绕组1N极—绕组4S极—绕组7N极—绕组10S极依次串联,B相绕组由绕组9N极—绕组8S极—绕组11N极—绕组2S极依次串联,所述C相绕组由绕组9N极—绕组12S极—绕组3N极—绕组6S极依次串联。分数槽集中绕组为一种整距绕组,通过合理的磁路设计,可得到理想的反动电势波,反动电势波形与电机脉动转矩的大小密切相关,对电机性能有非常重要的影响。
进一步地,定子铁芯和转子铁芯都采用DW470或DW600的铁芯材料。采用高磁感、低铁损的铁芯材料,提高电机磁通密度,降低绕组电流密度,在保证电机效率和温升的同时,保持导线截面积不变;进而保证电机体积及材料用量不变。
本发明具有以下有益效果:转子齿设计燕尾槽便于外形塑封降低转子风阻及风噪,定子和转子之间的气隙为不等气隙,可改变电机磁场波形和磁场形状,有利于降低负载时的转矩波纹,使电机调速更平稳,噪音更小,转化效率更高;组合定子冲片可提高硅钢片材料的利用率,显著降低电动机铁芯材料成本;采用分数槽集中绕组,可用自动化设备代替分布绕组是的人工下线,降低制造成本,提升生产自动化;可实现“少槽多极”结构,有利于增大电磁转矩、降低转矩脉动;采用压接端子技术,使得铝线可代替铜线很好地应用到电机中,大幅降低了生产成本,解决了铜资源短缺问题,提升了电机行业的竞争力。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图;
图2是本发明装置去掉前端盖的主视图;
图3为转子结构平面图;
图4为定子结构平面图;
图5为本发明装置后视图;
图6为开关磁阻电机接线图1;
图7为开关磁阻电机接线图2;
图8为转子塑封后结构立体图;
图9为转子齿结构立体图;
图10为铝壳结构立体图。
图中,100为转子、110为转子铁芯、120为转子齿、130为燕尾槽、140为塑封体、150为转轴、200为定子、220为绕组、230为定子铁芯、3为前端盖、4为后端盖、500为铝壳、510为散热片、520为控制器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细阐述。
实施例:如图1至图4及图8、图9所示,一种高效节能开关磁阻电机,包括定子200和转子100,所述定子200包括定子铁芯230、绕组220,所述绕组220由若干个线圈环形分布组成分数槽集中绕组结构,所述线圈安装在定子铁芯230上,所述转子100包括转轴150和转子铁芯110,所述转子铁芯110安装在转轴150上,所述转子铁芯110上设有若干个转子齿120,所述相邻转子齿之间设有燕尾槽130。
组合式定子铁芯集中绕组技术硅钢片的利用率提高20%以上,显著降低电动机铁芯材料成本;转子齿120部设计燕尾槽130便于外形塑封,增加连接强度,不设计燕尾槽130时塑封体容易脱落;设计燕尾槽130降低转子100风阻及风噪,定子200和转子100之间的气隙为不等气隙,可改变电机磁场波形和磁场形状,有利于降低负载时的转矩波纹,使电机调速更平稳,噪音更小,转化效率更高;采用分数槽集中绕组,可用自动化设备代替分布绕组是的人工下线,降低制造成本,提升生产自动化。
所述定子铁芯230由若干个硅钢片叠压而成并形成磁极,磁极端部上设有若干个T形片叠压而成形成的防脱结构。T形片形成的防脱结构有利于防止线圈脱落。
所述转子齿120外轮廓平滑,每个转子齿120的两边以及每个转子齿120之间都设有燕尾槽130。转子齿120的除了外轮廓面各个部位都设有燕尾槽有利于转子齿120和塑封体140的充分接触,增强塑封效果。
所述分数槽集中绕组结构等效分布,所述绕组220绕线为12槽8极结构。分布绕组开设的槽极多,结构复杂材料浪费,而分数槽集中绕组结构可实现“少槽多极”结构,有利于增大电磁转矩、降低转矩脉动;分数槽集中绕组技术利用了分数槽绕组的等效分布作用和对齿谐波反电势的削弱作用,以达到改善电势波形和提高绕组利用率的效果,解决电机转速较低、极对数较多而电机槽数又有限的矛盾。
所述线圈由铝线缠绕而成。铝线可代替铜线很好地应用到电机中,大幅降低了生产成本,解决了铜资源短缺问题,提升了电机行业的竞争力,并且可降低生产成本40%以上,有效的减少了大量边角料的产生。
如图1、图5和图10所示,高效节能开关磁阻电机还包括前端盖3和后端盖4,所述后端盖4的外部设有控制器520,所述控制器520安装在铝壳500上与电机一体结构,控制器520的芯片设在铝壳500的内部,所述铝壳500的外表面设有散热片510,与芯片相对应的铝壳500外部所在的位置设置集中散热区。一般控制器位于电机的外侧,而此结构采用电机与控制器一体式,芯片用铝壳散热并设置集中散热区,即节约成本又提高散热效果。
如图6至图8所示,一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,包括安装转子100、定子200、前端盖3、后端盖5及控制器520,定子绕组220的铝制线圈绕制好之后,定子绕组220的铝线与外部连接时采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝。金属铝用作电机绕组,有着不易焊接、焊接点容易氧化等诸多问题,严重限制了铝线代替铜线在电机中的应用。采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝,防止氧化,根本上解决了铝线焊接性能不好、易氧化、助焊剂对人体有较大刺激等问题,使得铝线可代替铜线很好地应用到电机中,大幅降低了生产成本,解决了铜资源短缺问题,提升了电机行业的竞争力。
在安装转子100时,转子的各个转子齿120之间装有塑封体140,在测试高速动平衡时转子100的重量不均匀通过凿转子质量重的一侧的塑封体140使其达到质量平衡。对于高速轻载的转子100,或者在低速动平衡后在工作转速下振动大的转子100,或者更换转动部件的转子100,或者最大振动方向不在同一轴向截面同一方向的转子100都应考虑进行高速动平衡,在去重应在转子规定的位置进行,发现不平衡时直接凿转子铁芯不方便并且容易凿歪,而转子100增加塑封体140后在转子100的塑封体140上开凿方便。
在绕制定子绕组220的铝制线圈时,线圈顺时针绕制,A相绕组由绕组1N极—绕组4S极—绕组7N极—绕组10S极依次串联,B相绕组由绕组9N极—绕组8S极—绕组11N极—绕组2S极依次串联,所述C相绕组由绕组9N极—绕组12S极—绕组3N极—绕组6S极依次串联。分数槽集中绕组为一种整距绕组,通过合理的磁路设计,可得到理想的反动电势波,反动电势波形与电机脉动转矩的大小密切相关,对电机性能有非常重要的影响。
定子铁芯230和转子铁芯110都采用DW470或DW600的铁芯材料。采用高磁感、低铁损的铁芯材料,提高电机磁通密度,降低绕组电流密度,在保证电机效率和温升的同时,保持导线截面积不变;进而保证电机体积及材料用量不变。
由于定转子结构的变化,绕线工艺更加方便、可靠,与传统的圆定子的内绕式对比,可以大大的提高生产效率,同时还可以提高绕线的工艺质量,定子绕线的一次合格率从原来的99.5%提高到99.99%,产品电气性能符合客户要求。
本发明对电机结构进行优化设计,通过对定子骨架、定子铁芯平行度优化以及转子结构、磁路创新设计,滚筒洗衣机用高效电机的系统效率可达到80%以上,转速达到18000r/min,噪音≤60dB。
Claims (10)
1.一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,包括定子(200)和转子(100),所述定子(200)包括定子铁芯(230)、绕组(220),所述绕组(220)由若干个线圈环形分布组成分数槽集中绕组结构,所述线圈安装在定子铁芯(230)上,所述转子(100)包括转轴(150)和转子铁芯(110),所述转子铁芯(110)安装在转轴(150)上,所述转子铁芯(110)上设有若干个转子齿(120),所述相邻转子齿之间设有燕尾槽(130)。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,所述定子铁芯(230)由若干个硅钢片叠压而成并形成磁极,磁极端部上设有若干个T形片叠压而成形成的防脱结构。
3.根据权利要求1所述的一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,所述转子齿(120)外轮廓平滑,每个转子齿(120)的两边以及每个转子齿(120)之间都设有燕尾槽(130)。
4.根据权利要求2所述的一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,所述分数槽集中绕组结构等效分布,所述绕组(220)绕线为12槽8极结构。
5.根据权利要求2所述的一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,所述线圈由铝线缠绕而成。
6.根据权利要求1所述的一种高效节能开关磁阻电机,其特征在于,高效节能开关磁阻电机还包括前端盖(3)和后端盖(4),所述后端盖(4)的外部设有控制器(520),所述控制器(520)安装在铝壳(500)上,控制器(520)的芯片设在铝壳(500)的内部,所述铝壳(500)的外表面设有散热片(510),所述散热片(510)和铝壳(500)一体成型,与芯片相对应的铝壳(500)外部所在的位置设置集中散热区。
7.一种如权利要求5所述的高效节能开关磁阻电机的制备方法,包括安装转子(100)、定子(200)、前端盖(3)、后端盖(5)及控制器(520),其特征在于,定子绕组(220)的铝制线圈绕制好之后,定子绕组(220)的铝线与外部连接时采用冷压端子进行压接,压接后采用热缩管对压接部位进行密封,将铝线与空气隔绝。
8.根据权利要求7所述的一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,其特征在于,在安装转子(100)时,转子的各个转子齿(120)之间装有塑封体(140),在测试高速动平衡时转子(100)的重量不均匀通过凿转子质量重的一侧的塑封体(140)使其达到质量平衡。
9.根据权利要求7所述的一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,其特征在于,在绕制定子绕组(220)的铝制线圈时,线圈顺时针绕制,A相绕组由绕组1N极—绕组4S极—绕组7N极—绕组10S极依次串联,B相绕组由绕组9N极—绕组8S极—绕组11N极—绕组2S极依次串联,所述C相绕组由绕组9N极—绕组12S极—绕组3N极—绕组6S极依次串联。
10.根据权利要求7所述的一种高效节能开关磁阻电机的制备方法,其特征在于,定子铁芯(230)和转子铁芯(110)都采用DW470或DW600的铁芯材料。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200414 |
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