CN113394891B - 一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构 - Google Patents

一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构，涉及电机技术领域，转子铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，第一铁芯同轴固定在第二铁芯上，第一铁芯上开有第一径向斜槽，第二铁芯上开有第二径向斜槽，第一径向斜槽和第二径向斜槽的倾斜扭转方向相反。本发明能够有效削弱气隙谐波、降低电机转矩脉动、改善传统单径向斜槽电机感应反转性能，同时相比与单径向斜槽转子可以降低槽体径向倾斜角度的优点。

Description

一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其是涉及带有双径向斜槽转子结构的感应电机。
背景技术
鼠笼式感应电机一般采用转子沿着轴向斜槽的方式消除气隙中的齿谐波，从而降低感应电机的振动的噪声，但轴向斜槽会对转子的损耗存在不利影响，且这种影响随着斜槽角度的增大而增大。此外，当转子采用轴向斜槽后，鼠笼铸铝所需要的压力更大，以及转子会产生轴向力，也会对电机产生诸多不利影响。当转子采用径向斜槽而不采用轴向斜槽时，也可以降低气隙的谐波含量，并且在一定程度上提高电机的效率和功率因数。但当采用径向斜槽时会存在电机的反转性能恶化，增加电机的转矩脉动，且随着径向倾斜角度的增加会使得电机铁芯更容易饱和的缺点。
发明内容
本发明旨在提出一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构，该结构兼顾了感应电机转子径向斜槽时的正反转性能，且相比于单径向斜槽转子可以减少槽体径向倾斜角度，同时可以在避免轴向斜槽的情况下，有效削弱转子齿谐波、降低电机的转矩脉动。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题：
一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构，包括转子铁芯，转子铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，第一铁芯同轴固定在第二铁芯上，第一铁芯上开有第一径向斜槽，第二铁芯上开有第二径向斜槽，第一径向斜槽和第二径向斜槽的倾斜扭转方向相反。
单向径向斜槽的反转性能不好，为了保证双径向斜槽笼型感应电机转子结构反转时的性能，优选的，第一径向斜槽和第二径向斜槽沿着径向方向倾斜后对应的圆心角相等。
优选地：第一铁芯的槽体与第二铁芯的槽体反向倾斜后对应的圆心角均为：
其中：Z2为转子的槽数，p为感应电机的极对数。
优选地：第一铁芯和第二铁芯之间通过硅钢片固定连接。
优选地：第一径向斜槽和第二径向斜槽内均设有导条，且第一径向斜槽和第二径向斜槽内的导条通过中间短路环连接，其中：中间短路环的材质包括铝。
本发明的优点在于采用双径向斜槽的转子结构，兼顾了感应电机径向斜槽时的正反转性能，且相比于单径向斜槽转子可以减少槽体径向倾斜角度，同时可以在避免轴向斜槽的情况下，有效削弱转子齿谐波、降低电机的转矩脉动。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解：
图1为双径向斜槽笼型感应电机转子结构图；
图2为槽体倾斜角度示意图；
图3为转子直槽下的转矩仿真图；
图4为转子单径向斜槽正转下的转矩仿真图；
图5转子单径向斜槽反转下的转矩仿真图；
图6转子轴向斜槽下的转矩仿真图；
图7为双径向斜槽正转下的转矩仿真图；
图8为双径向斜槽反转下的转矩仿真图。
图中标号：1第一铁芯，2第一径向斜槽，3第二铁芯，4第二径向斜槽，5硅钢片
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明，以下具体实施方式只用于对本专利的进一步说明，该领域的技术人员可以根据上述内容对本申请做出一些非本质的改进和调整。
如图1-2所示，本实例公开了一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构，其转子槽形采用平行槽结构，电机定转子的槽配合为36-26，双径向斜槽的转子结构包括规格、尺寸、结构相同的第一铁芯1、第二铁芯3，第一铁芯1同轴固定在第二铁芯3上，第一铁,1与第二铁芯3通过内置硅钢片5相连接，第一铁芯1上开有第一径向斜槽2，第二铁芯3上开有第二径向斜槽4，第一径向斜槽2和第二径向斜槽4的倾斜扭转方向相反，第一径向斜槽2和第二径向斜槽4内均设有导条，且第一径向斜槽2和第二径向斜槽4内的导条通过中间短路环连接，第一径向斜槽和第二径向斜槽相互错开半个转子槽距。
本发明具有以下优点：采用双径向斜槽的转子结构，有效削弱气隙中的谐波含量，减少了转矩脉动，同时避免了轴向斜槽带来的不利影响，相比单径向斜槽转子，兼顾了电机的反转性能。
如图2所示，把电机的转子导条分为若干段则每段转子对应的转子外圆弧长为Δγ→0取N→∞则有NΔγ＝Rsk，推导出任意第i(1<i<N)层所产生的转子谐波磁场的表达式为：
对i进行积分则有
整理可得单径向斜槽转子谐波磁场表达式为：
同理可得双径向斜槽转子的谐波磁场表达式为：
其中：K1为单径向斜槽系数，K2为双径向斜槽系数，μ为转子谐波的次数，Rsk为径向的斜槽距离，R为电机的半径。
通过单径向斜槽系数和双径向斜槽系数对比可以看出，选择合适的径向斜槽距离Rsk可以使得某阶次谐波径向斜槽系数为0，从而消除该阶次谐波对电机的不利影响。
对于单径向斜槽而言，一般可取：
对于双径向斜槽而言，一般可取：
其中：θ1、θ2为斜槽距离对应的圆心角，μ为转子齿谐波的阶次，k2转子齿谐波的阶数，Z2为转子槽数，p为电机极对数。
通过对比θ1、θ2计算公式我们可以看出，采用双径向斜槽相比于单径向斜槽可以降低转子的倾斜角度，以提升电机的其他性能，如降低铁心饱和等。
为了消除一阶转子齿谐波的影响，可取k2＝1，本实例所选用的电机的转子槽数为26，极对数为2，可选θ2＝6.9°。通过槽高l＝26mm，转子半径R＝84.5mm，由三角形边角关系式可得第一铁芯1的径向斜槽2的径向倾斜角度α＝16.3°，则取第二铁芯2的径向斜槽4的径向倾斜角度为-16.3°。为了对比双径向斜槽感应电机的性能，分别采用直槽转子、单径向斜槽转子、双径向斜槽转子，转子均为内置式转子，内置于定子腔体中，三种电机除转子结构外，其他参数均相同。
电机的主要相同参数如表一所示：
表一 电机主要参数
额定功率(kW) 11
并联支路数 1
定子外径(mm) 260
定子内径(mm) 170
铁心长度(mm) 155
气隙长度(mm) 1
定子槽数 36
转子槽数 26
绕组连接形式 Δ形
极对数 2
其中单径向斜槽的倾斜角度取与双径向斜槽倾斜相同的角度为16.3°，双径向斜槽的中间短路环的厚度取2mm，高度取31mm。
通过仿真得到电机的转矩曲线如图3-8所示，得到的转矩值如下表二所示
表二 不同转子结构的转矩值
平均转矩(Nm) 转矩脉动
直槽转子 74.1 16.6％
单径向斜槽转子(正转) 74.03 6.75％
单径向斜槽转子(反转) 74.3 19.1％
轴向斜槽转子 73.8 1.9％
双径向斜槽转子(正转) 73.3 5.5％
双径向斜槽转子(反转) 73.02 6.9％
由表二可见双径向斜槽结构可以在避免轴向斜槽的情况下有效降低电机的转矩脉动。

Claims (3)

1.一种双径向斜槽笼型感应电机转子结构，包括转子铁芯，其特征在于：转子铁芯包括第一铁芯和第二铁芯，第一铁芯同轴固定在第二铁芯上，第一铁芯上开有第一径向斜槽，第二铁芯上开有第二径向斜槽，第一径向斜槽和第二径向斜槽的倾斜扭转方向相反；
第一径向斜槽和第二径向斜槽沿着径向方向倾斜后对应的圆心角相等；
第一径向斜槽和第二径向斜槽沿着径向方向倾斜后对应的圆心角均为：
其中：Z2为转子槽数，p为电机的极对数。
2.根据权利要求1所述的双径向斜槽笼型感应电机转子结构，其特征在于：第一铁芯和第二铁芯之间通过硅钢片固定连接。
3.根据权利要求1所述的双径向斜槽笼型感应电机转子结构，其特征在于：第一径向斜槽和第二径向斜槽内均设有导条，且第一径向斜槽和第二径向斜槽内的导条通过中间短路环连接。
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