CN116937845A - 一种双馈异步电机转子冲片及电机冲片、电机 - Google Patents

Abstract

本发明具体公开一种双馈异步电机转子冲片及电机冲片、电机，该双馈异步电机转子冲片包括转子冲片主体，转子冲片主体上开设有多个沿其轴向间隔分布的转子冲片槽，转子冲片槽的轴向均朝向转子冲片主体，转子冲片槽均为闭口槽，包括上笼槽和下笼槽，上笼槽与下笼槽相互连通，上笼槽呈大半圆形，下笼槽靠近转子冲片主体轴心的一端设有散热槽；还包括多个风道孔，多个风道孔沿转子冲片主体的周向均布设置在转子冲片主体上。本发明能够满足电机起动力矩大，运行能效高，制造成本低廉，高效低碳等要求，且能够有效降低谐波磁场的一部分损耗，降低电机整体杂散损耗，并能够较好地实现对转子本体的散热降温，确保电机的正常运行。

Description

一种双馈异步电机转子冲片及电机冲片、电机

技术领域

本发明涉及异步电动机技术领域，特别涉及一种双馈异步电机转子冲片及电机冲片、电机。

背景技术

仪控电机已经广泛应用于流程工业自动化控制领域，其行业的特殊性，导致产品个性化需求极大。电机使用驱动机构，在各领域中被广泛使用功能，主要用于对设备提供动能，保证设备的正常运转，而电机主要由转子和定子两部分组成，用来实现电能与机械能、机械能与电能的转换，其中电机转子的铁芯是由多片冲片叠装压制在一起而成，且转子的铁芯上开设有转子槽。

笼型异步电动机可根据起动和运行时转子频率的差别，从改变转子槽形入手，利用转子电流分配不均匀的集肤效应(趋肤效应)原理，在起动过程自动改变转子电阻，从而改善了笼型电动机的起动性能。并且集肤效应的强弱决定于转子电流的频率和槽形的尺寸，频率越高，槽形越深，集肤效应就越明显。

现有的常见转子槽型一般为单鼠笼槽行转子或双鼠笼槽行转子，其在实际使用时还存在一定缺陷：

(1)单鼠笼槽行转子，笼梨形槽转子的运行特性最好，但起动性能也最差，从而导致动能损耗大；

(2)双鼠笼电机一般上笼截面小、下笼截面大，起动时，趋肤效应显著，主要由上笼导流，下笼匝链漏磁通非常大、流过的电流非常小，导致转子电阻非常大，因而起动转矩也很高；稳定运行时，因转子电流的频率很小，趋肤效应可忽略不计，双笼共同承担载流作用，故而转子电阻小，损耗和发热小，电机效率提高，尽管双笼结构一定程度上可以弥补运行性能方面的缺陷，但该类电机效率、功率因数依然比较低，难以满足实际使用需求。

为解决上述问题，现有研究提供一种双笼电机转子冲片结构，用以改善电机起动性能，包括转子冲片体，转子冲片体上均匀设有多个转子冲片槽，每个转子冲片槽包括上笼槽和下笼槽，下笼槽中心到转子冲片中心的距离到比上笼槽中心到转子冲片体中心的距离小，其中，上笼槽远离下笼槽一端的槽宽小于上笼槽靠近下笼槽一端的槽宽，进而上笼槽的槽型为异形梯形槽。本发明上笼槽的槽型在现有槽型的基础上改进形成异形梯形槽，相较于传统的双笼电机，进一步的提高了起动时转子集肤效应，并减小了转子槽漏抗，使其在起动时，有较大的起动转矩和较小的起动电流。但是，该转子冲片为开口槽，其并不能有效减少电机因磁导谐波在铁芯表面，脉振产生的附加铁芯损耗；并且，该转子冲片并未对散热结构进行设计，不能有效实现转子本体的散热降温，避免高温而影响电机的正常运行。

因此，如果能提供一种双馈异步电机转子冲片，能够满足电机起动力矩大，运行能效高，制造成本低廉，高效低碳等要求，且能够有效降低谐波磁场的一部分损耗，降低电机整体杂散损耗，并能够较好地实现对转子本体的散热降温，确保电机的正常运行，则更能满足电机转子冲片实际使用需求。

发明内容

有鉴于上述现有技术存在的缺点，本发明目的之一在于提供一种双馈异步电机转子冲片，以解决现有技术中存在的电机起动力矩小，运行能效低，制造成本高昂；且不能有效降低谐波磁场的一部分损耗，电机整体杂散损耗大，并不能较好地实现对转子本体的散热降温，确保电机的正常运行等问题；本发明目的之二在于提供一种双馈异步电机冲片；本发明目的之三在于提供一种双馈异步电机。

为实现上述目的及相关目的，本发明第一方面提供一种双馈异步电机转子冲片，包括转子冲片主体，转子冲片主体上开设有多个沿其轴向间隔分布的转子冲片槽，转子冲片槽的轴向均朝向转子冲片主体，转子冲片槽均为闭口槽，包括远离转子冲片主体轴心的上笼槽和靠近转子冲片主体轴心的下笼槽，上笼槽与下笼槽相互连通，上笼槽呈大半圆形，下笼槽靠近转子冲片主体轴心的一端设有散热槽；

双馈异步电机转子冲片还包括多个风道孔，多个风道孔沿转子冲片主体的周向均布设置在转子冲片主体上。

根据上述技术手段，本发明转子冲片槽采用闭口槽形式，降低气隙磁阻，减小激磁电流，产生的铜损耗较小；且闭口槽能够有效减少电机因磁导谐波在铁芯表面脉振产生的附加铁芯损耗，能够减少电机的定子铜耗和杂散损耗；但是，采用闭口槽时，因漏抗增大使启动电流有所下降，但同时起动转矩、最大转矩也随之减小，因此，本发明对转子冲片槽的槽型进行设计，以提高电机的功率因数和起动转矩。本发明转子冲片槽为双鼠笼槽型，利用集肤效应，在转子冲片槽上形成两路反馈回路，提高电机的起动转矩和运行效率。具体地，本发明将上笼槽设计为大半圆形，下笼槽设计为梨形槽，由此增大转子冲片槽的面积，减小闭口槽桥拱高度，有利于减小电机的槽漏抗，有利于提高功率因数，提高允许过载能力，提高电机起动时转子集肤效应，当异步电机起动瞬间，由于集肤效应作用，绝大部分电荷通过上笼槽形成外侧反馈回路，此时，转子冲片电阻较大，起动电流较小，起动力矩较大；当转子冲片运转速度上升时，集肤效应削弱，转子电荷同时从下笼槽、上笼槽形成内、外两侧反馈回路，此时，转子冲片电路回路阻值变小，电流增加，反向电动势变大，电机效率增加。

由于电机工作时，转子冲片槽内缠绕的线圈会产生大量的热量，因此，本发明利用散热槽，使转子冲片主体在工作时，外界的空气可以通过散热槽直接与线圈接触，将线圈产生的热量带走，大幅降低转子冲片主体温度上升速度，散热效果显著，并且，散热槽能够与多个风道孔相互配合，从而增加空气在转子冲片上的流动速度，使转子冲片散热速度进一步增加。此外，散热槽的设计有利于增大转子冲片槽的面积，减少转子冲片的重量，降低电机功率损失。

于本申请的一实施例中，散热槽呈大半圆形，散热槽的直径小于下笼槽的最小宽度的二分之一。

根据上述技术手段，本发明散热槽开口较小，避免下笼槽中的线圈进入散热槽并缠绕，影响散热效率，且散热槽尺寸较小，不影响转子冲片的结构强度。

于本申请的一实施例中，下笼槽为梨形槽，其宽度沿靠近转子冲片主体轴心的方向逐渐减小，下笼槽的面积大于上笼槽的面积。

于本申请的一实施例中，下笼槽为轴对称结构，其包括朝向转子冲片主体轴心依次设置的两个短斜边、两个长斜边、两个内圆弧和散热槽，下笼槽的槽宽沿朝向转子冲片主体轴心的方向逐渐减小，两个短斜边与两个长斜边连接处形成的宽度小于或等于上笼槽的直径。

根据上述技术手段，本发明下笼槽为梨形槽，两个短斜边与两个长斜边连接处形成的宽度小于或等于上笼槽的直径，从而可以根据转矩的变化对下笼槽的槽型进行优化。本发明上笼槽的面积小于下笼槽的面积，增加上笼槽的起动电阻，从而使得转矩增加，进而提高电机的起动性能。

于本申请的一实施例中，转子冲片主体轴心处开设有轴孔，风道孔位于轴孔与转子冲片槽之间。

于本申请的一实施例中，转子冲片槽还包括位于上笼槽和下笼槽之间的槽颈，槽颈将上笼槽和下笼槽连通起来。

于本申请的一实施例中，风道孔的直径大于或等于上笼槽的直径。

根据上述技术手段，本发明风道孔的尺寸设计需要在保证转子冲片主体强度的同时，使转子冲片具有较好的散热效果，且，本发明设计有与其配合的散热槽，因此，风道孔尺寸不应过大，避免空气在风道孔和散热槽之间形成紊乱气流，影响电机运行效率。

本发明第二方面提供一种双馈异步电机冲片，包括定子冲片，还包括如上所述的双馈异步电机转子冲片，双馈异步电机转子冲片和定子冲片同轴组装在一起，定子冲片上开设有多个沿其周向间隔分布的定子冲片槽。

根据上述技术手段，本发明通过设置定子冲片槽与转子冲片槽相配合，平衡磁性能对电机冲片齿部、轭部、定子和转子的需求，从而提高电机的运行效率，减小电机的温升速度。

于本申请的一实施例中，定子冲片的外边缘开设有多个呈缺口状的定位槽。

本发明第三方面提供一种双馈异步电机，包括多个相互叠置的电机冲片，该电机冲片为如上所述的双馈异步电机冲片。

本发明的有益技术效果在于：

(1)本发明双馈异步电机转子冲片能够满足电机起动力矩大，运行能效高，制造成本低廉，高效低碳等要求，且能够有效降低谐波磁场的一部分损耗，降低电机整体杂散损耗，并能够较好地实现对转子本体的散热降温，确保电机的正常运行，更能满足电机转子冲片实际使用需求；

(2)本发明双馈异步电机转子冲片通过其转子冲片槽的槽型设计，有利于减小电机的槽漏抗，有利于提高功率因数，提高允许过载能力，提高电机起动时转子集肤效应；

(3)本发明提供的双馈异步电机冲片免除了滑环、外部电阻等大量外围设备，结构简单，便于维护，且使用寿命长，可靠性高。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术者来讲，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。在附图中：

图1为本申请一示例性实施例示出的双馈异步电机转子冲片结构示意图；

图2为本申请一示例性实施例示出的转子冲片槽的结构示意图；

图3为本申请一示例性实施例示出的双馈异步电机冲片结构示意图。

附图标记

1：定子冲片；11：定子冲片槽；12：定位槽；2：转子冲片主体；21：风道孔；22：转子冲片槽；3：轴孔；31：键槽；210：上笼槽；220：槽颈；230：短斜边：240：长斜边；250：内圆弧；260：散热槽；W₁：槽宽；H₁：拱高。

具体实施方式

以下将参照附图和优选实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书中所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

本发明实施例的图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件，在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语的具体含义。

本发明提供一种双馈异步电机转子冲片，包括转子冲片主体2，转子冲片主体2上开设有多个沿其轴向间隔分布的转子冲片槽22，转子冲片槽22的轴向均朝向转子冲片主体2，转子冲片槽22均为闭口槽，包括远离转子冲片主体2轴心的上笼槽210和靠近转子冲片主体2轴心的下笼槽，上笼槽210与下笼槽相互连通，上笼槽210呈大半圆形，下笼槽靠近转子冲片主体2轴心的一端设有散热槽260；

双馈异步电机转子冲片还包括多个风道孔21，多个风道孔21沿转子冲片主体2的周向均布设置在转子冲片主体2上。

在一些实施例中，现有笼型异步电机可根据起动和运行时转子频率的差别，从改变转子冲片槽22的槽型入手，利用转子电流分配不均匀的集肤效应原理，在起动过程自动改变转子电阻，从而改善笼型电机的起动性能。因此，本发明提供一种双馈异步电机转子冲片，改变现有双鼠笼转子冲片槽22的结构，利用并提高集肤效应，以满足电机起动力矩大，运行能效高等需求，并解决双鼠笼转子冲片槽22因漏抗较大，功率因数和过载能力都较低的问题。同时，本发明改变现有双鼠笼转子冲片槽22的结构，以解决转子冲片散热较大，电机使用寿命短等问题。

在一些实施例中，参考图1，本实施例转子冲片主体2的轴心处设置有轴孔3，轴孔3的两侧具有对称分布的双键槽31，用于降低转子冲片主体2的不平衡量并防止平衡量变大。本实施例轴孔3用于转轴进行配套安装，键槽31用于与键销嵌套实现定位，配合键槽31的梯形结构，可以有效避免键销晃动，从而保证转子转轴与转子冲片主体2连接的稳定性。

在一些实施例中，转子冲片槽22为闭口槽，其优势在于：降低气隙磁阻，减小激磁电流，产生的铜损耗较小；且闭口槽能够有效减少电机因磁导谐波在铁芯表面脉振产生的附加铁芯损耗，能够减少电机的定子铜耗和杂散损耗。此外，本实施例为解决选用闭口槽时，因漏抗增大使起动电流有所下降，但同时起动转矩、最大转矩也随之减小的问题，对转子冲片槽22的槽型进行设计，以提高电机的功率因数和起动转矩。参考图1和图2，本实施例上笼槽210为大半圆形，其可以为2/3～3/4的圆孔，以确保其槽宽W₁大于或等于其拱高H₁，并相对现有圆形上笼槽210而言，闭口槽桥拱高度减小，有利于减少电机槽漏抗，提高电机的功率因数，同时，通过上笼槽210的上述结构，进一步提升电机启动时转子的集肤效应。并且上笼槽210设置为大半圆形能够避免应力集中，从而有效延长转子冲片的使用寿命，便于与其他部件装配。

在一些实施例中，参考图1和图2，本实施例下笼槽为梨形槽，其宽度沿靠近转子冲片主体2轴心的方向逐渐减小，下笼槽的面积大于上笼槽210的面积。由于电机的动转矩的大小与转子起动电阻呈正比，当起动转矩越大时，电机的起动性能就越好，因此，当下笼槽的面积大于上笼槽210的面积时，上笼槽210处的起动电阻会增大，从而使得转矩增加，进而提高电机的起动性能，提高起动能力以满足不同类型的电机的工作要求，从而提高转子冲片的通用型。本实施例下笼槽为轴对称结构，其包括朝向转子冲片主体2轴心依次设置的两个短斜边230、两个长斜边240、两个内圆弧250和散热槽260，下笼槽的槽宽沿朝向转子冲片主体2轴心的方向逐渐减小，两个短斜边230与两个长斜边240连接处形成的宽度小于或等于上笼槽210的直径。本实施例可以根据转矩的变化对下笼槽的槽型进行优化，通过调整短斜边230的深度、长斜边240的深度、内圆弧250的半径、两个短斜边230与两个长斜边240连接处形成的宽度来调节电机运行效率、温升速度、过载能力等性能。并且，本发明短斜边230和长斜边240连接处未做圆角设计，便于调整其深度，和控制各参数精准度。

在一些实施例中，参考图1、图2，转子冲片槽22还包括位于上笼槽210和下笼槽之间的槽颈220，槽颈220将上笼槽210和下笼槽连通起来，槽颈220的宽度小于上笼槽210的槽宽W₁。

在一些实施例中，本实施例提高电机运行效率的原理如下：

当异步电机起动瞬间，转子频率较高，由于集肤效应作用，电流多挤于上笼槽210的导体中，绝大部分电荷通过上笼槽210形成外侧反馈回路，此时，转子冲片电阻较大，起动电流较小，起动力矩较大；当转子冲片运转速度上升时，集肤效应削弱，转子电荷同时从下笼槽、上笼槽210形成内、外两侧反馈回路，此时，转子冲片电路回路阻值变小，电流增加，反向电动势变大，电机效率增加。

在一些实施例中，参考图2，散热槽260呈大半圆形，散热槽260的直径小于下笼槽的最小宽度的二分之一。本实施例下笼槽的最小宽度为两个长斜边240与两个内圆弧250连接处形成的宽度。本实施例散热槽260开口较小，避免下笼槽中的线圈进入散热槽260并缠绕，影响散热效率，且散热槽260尺寸较小，不影响转子冲片的结构强度。本实施例散热槽260可以为2/3～3/4的圆孔，便于加工和装配。

在一些实施例中，参考图1，转子冲片主体2轴心处开设有轴孔3，风道孔21位于轴孔3与转子冲片槽22之间。风道孔21的直径大于或等于上笼槽210的直径。由于电机工作时，转子冲片槽22内缠绕的线圈会产生大量的热量，因此，本实施例利用散热槽260，使转子冲片主体2在工作时，外界的空气可以通过散热槽260直接与线圈接触，将线圈产生的热量带走，大幅降低转子冲片主体2温度上升速度，散热效果显著，并且，散热槽260能够与多个风道孔21相互配合，从而增加空气在转子冲片上的流动速度，使转子冲片散热速度进一步增加。此外，散热槽260的设计有利于增大转子冲片槽22的面积，减少转子冲片的重量，降低电机功率损失。风道孔21的尺寸设计需要在保证转子冲片主体2强度的同时，使转子冲片具有较好的散热效果，且，本发明设计有与其配合的散热槽260，因此，风道孔21尺寸不应过大，避免空气在风道孔21和散热槽260之间形成紊乱气流，影响电机运行效率。

在一些实施例中，本实施例转子冲片槽22均匀分布在转子冲片主体2上，风道孔21的数量可以小于或等于转子冲片槽22的数量，此处不对转子冲片槽22和风道孔21的数量进行限定，根据需要设置。

在一些实施例中，转子冲片槽22的轴向均朝向转子冲片主体2，进一步增大电机磁场分布的均匀性，增大电机在转动过程中的稳定性。

本发明还提供一种双馈异步电机冲片，参考图3，包括定子冲片1，还包括如上所述的双馈异步电机转子冲片，双馈异步电机转子冲片和定子冲片1同轴组装在一起，定子冲片1上开设有多个沿其周向间隔分布的定子冲片槽11。

在一些实施例中，本实施例通过设置定子冲片槽11与转子冲片槽22相配合，平衡磁性能对电机冲片齿部、轭部、定子和转子的需求，从而提高电机的运行效率，减小电机的温升速度。本实施例定子冲片1设计为平底槽，以增大导体容积率，如同功率电机，可以增加导体线径，减小电阻，从而降低铜耗。本实施例定子冲片槽11为半闭口槽，能够减小气隙磁阻，减小噪音和振动。

在一些实施例中，参考图3，定子冲片1的外边缘开设有多个呈缺口状的定位槽12，多个定位槽12沿定子冲片1的周向间隔设置在定子冲片1上。多个定位槽12对称分布。

本发明还提供一种双馈异步电机，包括多个相互叠置的电机冲片，该电机冲片为如上所述的双馈异步电机冲片。

上述实施例仅示例性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，但凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种双馈异步电机转子冲片，包括转子冲片主体(2)，所述转子冲片主体(2)上开设有多个沿其轴向间隔分布的转子冲片槽(22)，所述转子冲片槽(22)的轴向均朝向所述转子冲片主体(2)，其特征在于，所述转子冲片槽(22)均为闭口槽，包括远离所述转子冲片主体(2)轴心的上笼槽(210)和靠近所述转子冲片主体(2)轴心的下笼槽，所述上笼槽(210)与所述下笼槽相互连通，所述上笼槽(210)呈大半圆形，所述下笼槽靠近所述转子冲片主体(2)轴心的一端设有散热槽(260)；

所述双馈异步电机转子冲片还包括多个风道孔(21)，多个所述风道孔(21)沿所述转子冲片主体(2)的周向均布设置在所述转子冲片主体(2)上。

2.根据权利要求1所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述下笼槽为梨形槽，其宽度沿靠近所述转子冲片主体(2)轴心的方向逐渐减小，所述下笼槽的面积大于所述上笼槽(210)的面积。

3.根据权利要求2所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述散热槽(260)呈大半圆形，所述散热槽(260)的直径小于所述下笼槽的最小宽度的二分之一。

4.根据权利要求1所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述转子冲片主体(2)轴心处开设有轴孔(3)，所述风道孔(21)位于所述轴孔(3)与所述转子冲片槽(22)之间。

5.根据权利要求1所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述转子冲片槽(22)还包括位于所述上笼槽(210)和所述下笼槽之间的槽颈(220)，所述槽颈(220)将所述上笼槽(210)和所述下笼槽连通起来。

6.根据权利要求1所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述风道孔(21)的直径大于或等于所述上笼槽(210)的直径。

7.根据权利要求2所述的双馈异步电机转子冲片，其特征在于，所述下笼槽还包括朝向所述转子冲片主体(2)轴心依次设置的两个短斜边(230)、两个长斜边(240)和两个内圆弧(250)，两个所述短斜边(230)与两个所述长斜边(240)连接处形成的宽度小于或等于所述上笼槽(210)的直径。

8.一种双馈异步电机冲片，包括定子冲片(1)，其特征在于，所述双馈异步电机冲片还包括如权利要求1～7任一项所述的双馈异步电机转子冲片，所述双馈异步电机转子冲片和所述定子冲片(1)同轴组装在一起，所述定子冲片(1)上开设有多个沿其周向间隔分布的定子冲片槽(11)。

9.根据权利要求8所述的双馈异步电机冲片，其特征在于，所述定子冲片(1)的外边缘开设有多个呈缺口状的定位槽(12)。

10.一种双馈异步电机，包括多个相互叠置的电机冲片，其特征在于，所述电机冲片为权利要求8～9中任一项所述的双馈异步电机冲片。