CN202076900U - 一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构 - Google Patents

一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构，包括定子冲片和与之配合的转子冲片，定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值为定子轭高的40～50倍，转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值为转子轭高的40～50倍。本实用新型通过对三相异步电动机定转子冲片的槽数、齿宽以及轭高的相互比例的合理设置，使得定转子冲片结构均匀，定子齿部及轭部磁通密度、转子齿部及轭部磁通密度分布合理均衡，有效降低了冲片的铁损耗、减少了电机发热和降低了绕组温升，减少了绕组中的相带谐波含量，降低了电动机运行时电磁噪声，完全满足16极三相异步电动机对振动、噪声、效率、力矩等综合性能的要求。

Description

一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构
技术领域
本实用新型属于电机设计技术领域，具体涉及一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构。
背景技术
目前，国内三相异步电动机技术已普遍应用于2极、4极、6极、8极、10极、12极等各极中。现有技术中，6极三相异步电动机，定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积是定子轭高的10～18倍，转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积是转子轭高的7～16倍；8极三相异步电动机，定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积是定子轭高的15～25倍，转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积是转子轭高的8～23倍；10极三相异步电动机，定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积是定子轭高的24～27倍，转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积是转子轭高的9～24倍；12极三相异步电动机，定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积是定子轭高的25～28倍，转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积是转子轭高的10～26倍；而对于16极三相异步电动机的定转子冲片，则采用现有的6～12极的某一极数的三相异步电动机定转子冲片制作。
图1(a)为现有技术采用8极三相异步电动机定子冲片制作成的16极三相异步电动机定子冲片结构示意图，当16极定子齿部的磁通密度为一个合理值(例如：15500高斯)时，16极定子轭部的磁通密度则为4620～7710高斯，即16极时的定子轭部磁通密度是定子齿部磁通密度的0.3～0.5倍，造成16极磁路显然不平衡。图1(b)为现有技术采用10极三相异步电动机转子冲片制作成的16极三相异步电动机转子冲片结构示意图，当16极转子齿部磁通密度为一个合理值(例如：15500高斯)时，16极转子轭部的磁通密度则为2770～7400高斯，即16极时的转子轭部磁通密度是转子齿部磁通密度的0.18～0.48倍，造成16极磁路显然不平衡。如果采用8极三相异步电动机转子冲片结构制作，则转子轭部的磁通密度将更低，磁路将更不平衡。可见，采用现有的6～12极的某一个极数的三相异步电动机定转子冲片制作16极三相异步电动机的定转子冲片，会导致磁路分布极不平衡，定子齿部磁路的磁通密度过于饱和而定子轭部磁路的磁通密度又过低，无法使磁性材料得到充分的应用，同时为了使定子齿部磁路的磁通密度满足要求，不得不加长铁心长度，导致材料的浪费，成本的增加。转子磁路同样存在上述磁路分布不平衡的问题。
现有技术中，常用的三相异步电动机定转子配合的槽数比Q1/Q2有36/28、48/44、54/58、72/58、72/86、72/84、90/72、90/106等，应用于16极三相异步电动机中每极每相槽数大多为非整数；例如，定子槽数Q1＝90，则定子每极每相槽数为q＝Q1/m/2P＝90/3/16＝15/8。当每极每相槽数为非整数时，绕组中的相带谐波含量异常丰富，电动机运行时电磁噪声显著；同时由于相带谐波含量增加导致电动机谐波漏抗增大、杂散损耗增加，电动机起动力矩、最大力矩及电动机运行效率下降；此外，当每极每相槽数为非整数时，三相绕组之间为非对称排列，致使定子绕组嵌线工时增加，出错率增大。
虽然当Q1＝48可以满足定子每极每相槽数为整数的条件，但现有技术中的48/44系的三相异步电动机为4极或8极三相异步电动机，现有技术中的8极定子冲片，Q1×bt1＝(15～25)hj1；8极转子冲片，Q2×bt2＝(8～23)hj2；bt1为定子齿宽，hj1为定子轭高，bt2为转子齿宽，hj2为转子轭高；而4极定子冲片的槽数和定子齿宽的乘积与定子轭高的比值以及4极转子冲片的槽数和转子齿宽的乘积与转子轭高的比值则更加小。定子齿部磁通密度与定子轭部磁通密度极不均衡，转子齿部磁通密度与转子轭部磁通密度也极不均衡，使磁性材料得不到充分地利用。
此外，采用现有的6～12极的某一个极数的三相异步电动机定子冲片制作成的16极三相异步电动机定子冲片结构，还可能产生电磁噪声，以及运行时产生附加转矩等不良现象。
发明内容
本实用新型提供了一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构，解决了现有16极三相异步电动机的定转子冲片结构所存在的上述技术缺陷，满足16极三相异步电动机对振动、噪声、效率、力矩等综合性能的要求。
一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构，包括定子冲片和与之配合的转子冲片。
所述的定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值为定子轭高的40～50倍，使得定子轭部磁通密度为定子齿部磁通密度的0.8～1.0倍；
所述的转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值为转子轭高的40～50倍，使得转子轭部磁通密度为转子齿部磁通密度的0.8～1.0倍。
优选的技术方案中，所述的定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值等于或接近于所述的转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值，使得定子冲片与转子冲片的磁路相对均衡，并使得磁性材料得到充分的利用，从而降低成本、降低铁耗、提高性能。
优选的技术方案中，所述的定子冲片与所述的转子冲片的槽数比为48/44、96/72、96/108或144/120，使定子每极每相槽数(q＝Q1/m/2P，例如Q1＝96，m＝3，2P＝16，q＝96/3/16＝2)为整数，降低了电动机运行时电磁噪声，减少了绕组中的相带谐波含量。
优选的技术方案中，所述的定子冲片的冲片齿为平行齿。
优选的技术方案中，当所述的定子冲片的槽数小于所述的转子冲片的槽数，所述的转子冲片的槽距为所述的定子冲片的齿距；当所述的定子冲片的槽数大于所述的转子冲片的槽数，所述的转子冲片的槽距为所述的转子冲片的齿距，能够削弱电动机定转子的齿谐波。
优选的技术方案中，所述的转子冲片为鼠笼型。
本实用新型通过对三相异步电动机定转子冲片的槽数、齿宽以及轭高的相互比例的合理设置，使得定转子冲片结构均匀，定子齿部及轭部磁通密度、转子齿部及轭部磁通密度分布合理均衡，有效降低了冲片的铁损耗、减少了电机发热和降低了绕组温升，减少了绕组中的相带谐波含量，降低了电动机运行时电磁噪声，完全满足16极三相异步电动机对振动、噪声、效率、力矩等综合性能的要求。
附图说明
图1(a)为现有技术采用8极三相异步电动机定子冲片制作成的16极三相异步电动机定子冲片结构示意图。
图1(b)为现有技术采用10极三相异步电动机转子冲片制作成的16极三相异步电动机转子冲片结构示意图。
图2(a)为本实用新型16极三相异步电动机的定子冲片结构示意图。
图2(b)为本实用新型16极三相异步电动机的转子冲片结构示意图。
具体实施方式
为了更为具体地描述本实用新型，下面结合附图及具体实施方式对本实用新型的技术方案进行详细说明。
如图2所示，一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构，包括定子冲片和与之配合的转子冲片。
定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值为定子轭高的40～50倍，即：Q1×bt1＝(40～50)hj1，定子冲片的冲片齿为平行齿；能够反映出定子冲片的轭部高度hj1相对定子齿宽bt1较小，使得定子齿部和轭部的磁路均衡，磁性材料能够得到充分的利用。
转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值为转子轭高的40～50倍，即：Q2×bt2＝(40～50)hj2，转子冲片为鼠笼型；能够反映出转子冲片的轭部高度hj2相对转子齿宽bt2较小，使得转子齿部和轭部的磁路均衡，磁性材料能够得到充分的利用。
表1为现有技术90槽跨距为5的16极三相异步电动机定子绕组的谐波分析，表2为本实施方式96槽跨距为5的16极三相异步电动机定子绕组的谐波分析。
表1：现有技术16极三相异步电动机定子绕组的谐波分析数据
  V   KQV   PHAN   Kqv+   Kqv-   Kyv   Fv+   Fv-
  2   .089   240   .08898   0   .34202   12.942077   0
  4   .046   120   .04634   0.64279   .34202   0   6.333315
  8   .955   60   .95512   0   .98481   100   0
  10   .035   120   0   .03547   .98481   0   2.971141
  14   .076   60   .07604   0   .064279   2.969308   0
  16   .033   120   0   .03341   .34202   0   .607503
  20   .044   60   .04351   0   -.34202   -.632886   0
  22   .038   120   0   .03775   -.64279   0   -.93814
  26   .035   60   .03468   0   -.98481   -1.117105   0
  28   .054   120   0   .05414   -.98481   0   -1.619605
  32   .034   60   .03366   0   -.64279   -.575072   0
  34   .138   120   0   .13779   -.34202   0   -1.178841
  38   .039   60   .03931   0   .34202   .300888   0
  40   .192   -60   0   .19196   .64279   0   2.623584
  44   .06   60   .05961   0   .98481   1.134736   0
  46   .06   -60   0   .05961   .98481   0   1.0854
  50   .192   60   .19196   0   .64279   2.098867   0
  52   .039   -60   0   .03931   .34202   0   .21988
  56   .138   240   .13779   0   -.34202   -.715725   0
  58   .034   -60   0   .03366   -.64279   0   -.317281
  62   .054   240   .05414   0   -.98481   -.731435   0
  64   .035   -60   0   .03468   -.98481   0   -.453824
  68   .038   240   .03775   0   -.64279   -.303516   0
  70   .044   -60   0   .04351   -.34202   0   -.180825
  74   .033   240   .03341   0   .34202   .131352   0
  76   .076   -60   0   .07604   .64279   0   .546978
  80   .035   240   .03547   0   .98481   .371393   0
  82   .955   -60   0   .95512   .98481   0   9.756098
  86   .046   240   .04634   0   .64279   .294573   0
  88   .089   120   0   .08898   .34202   0   .294138
  92   .089   240   .08898   0   -.34202   -.281349   0
  94   .046   120   0   .04634   -.64279   0   -.269503
  98   .955   60   .95512   0   -.98481   -8.163265   0
  100   .035   120   0   .03547   -.98481   0   -.297114
表2：本实施方式16极三相异步电动机定子绕组的谐波分析数据
  V   KQV   PHAN   Kqv+   Kqv-   Kyv   Fv+   Fv-
  8   .966   45   .96593   0   .96593   100   0
  40   .259   225   0   .25882   .25882   0   1.435935
  56   .259   135   .25882   0   .25882   1.025668   0
  88   .966   -45   0   .96593   .96593   0   9.090909
由表1可见现有技术的16极三相异步电动机定子绕组中的谐波含量异常丰富，极对数FP＝100以内的谐波中，除极对数为8的基波外，还含有低次谐波2、4，高次谐波10、14、16、20、22、26、28、32、34、38、40、44、46、50、52、56、58、62、64、66、68、70、74、76、80、82、86、88、92、94、98、100等，应用于电机中则导致电动机谐波漏抗、杂散损耗、振动及电磁噪声增大，电动机起动力矩、最大力矩及运行效率下降。
而由表2可见本实施方式的16极三相异步电动机定子绕组中的谐波含量很小，FP＝100以内的谐波中，除极对数为8的基波外，没有低次谐波，高次谐波中也只有40、56、88，从而克服了现有技术对16极三相异步电动机造成的性能不良现象，充分满足了16极三相异步电动机对振动、噪声、效率、力矩等综合性能的要求。

Claims (6)

1.一种16极三相异步电动机的定转子冲片结构，包括定子冲片和与之配合的转子冲片，其特征在于：
所述的定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值为定子轭高的40～50倍；
所述的转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值为转子轭高的40～50倍。
2.根据权利要求1所述的16极三相异步电动机的定转子冲片结构，其特征在于：所述的定子冲片的槽数与定子齿宽的乘积值等于所述的转子冲片的槽数与转子齿宽的乘积值。
3.根据权利要求1所述的16极三相异步电动机的定转子冲片结构，其特征在于：所述的定子冲片与所述的转子冲片的槽数比为48/44、96/72、96/108或144/120。
4.根据权利要求1所述的16极三相异步电动机的定转子冲片结构，其特征在于：所述的定子冲片的冲片齿为平行齿。
5.根据权利要求1所述的16极三相异步电动机的定转子冲片结构，其特征在于：当所述的定子冲片的槽数小于所述的转子冲片的槽数，所述的转子冲片的槽距为所述的定子冲片的齿距；当所述的定子冲片的槽数大于所述的转子冲片的槽数，所述的转子冲片的槽距为所述的转子冲片的齿距。
6.根据权利要求1所述的16极三相异步电动机的定转子冲片结构，其特征在于：所述的转子冲片为鼠笼型。
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