一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動的制造方法
【專利摘要】一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其定子鐵芯為凸極與齒槽共存的結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯上既有凸極又有齒槽，齒槽位于凸極面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，齒槽裝有主繞組，凸極上裝有副繞組。定子鐵芯凸極的數(shù)量等于三倍電機(jī)極對數(shù)。安裝于齒槽的主繞組嵌線按照傳統(tǒng)電動機(jī)的嵌線方式，安裝于凸極上的副繞組相序與安裝于齒槽的主繞組相序相同，相位錯開，磁場方向相反。其優(yōu)點在于：減小或消除電動機(jī)的齒槽阻力，在同樣負(fù)載的情況下，能夠降低電動機(jī)的三項電流、有功功率、無功功率和視在功率，提高功率因數(shù)，使電動機(jī)節(jié)能；散熱性能好。
【專利說明】一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電動機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]在過去的200多年歷史過程中，電磁學(xué)的先輩們發(fā)明了直流電、三項交流電，發(fā)明了直流電動機(jī)和交流電動機(jī)、同步電動機(jī)、異步電動機(jī)、伺服電動機(jī)等。電動機(jī)在當(dāng)今世界工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中起著舉足輕重的作用。傳統(tǒng)電動機(jī)定子分為凸極式定子和隱極式定子，凸極式定子鐵芯的形式是在定子環(huán)的內(nèi)部，面向轉(zhuǎn)子軸心，均布多個向內(nèi)凸起的鐵芯柱，鐵芯柱的端面與轉(zhuǎn)子之間有一定的氣隙。凸極式定子采用集中式繞組，通常繞制成矩形線圈，經(jīng)紗帶包扎定型，再經(jīng)浸漆烘干處理后，嵌裝在凸形磁極的鐵芯上，直流電動機(jī)和步進(jìn)電動機(jī)通常使用凸極定子。隱極式定子鐵芯的形式是在定子環(huán)內(nèi)部圓周上，均勻地沖制若干個形狀相同的齒槽。隱極式定子采用分布式繞組，每個磁極由一個或幾個線圈按照一定的規(guī)律嵌裝布線組成線圈組，通電后形成旋轉(zhuǎn)磁場，交流電動機(jī)通常使用隱極式定子。
[0003]在步進(jìn)電動機(jī)的定子鐵芯上，在內(nèi)周有多個凸極磁極，凸極頂部會有一定數(shù)量的齒，齒寬與齒間隔大小一樣，這里的齒用于與轉(zhuǎn)子的齒進(jìn)行重合，帶動轉(zhuǎn)子精確轉(zhuǎn)動。在大型直流電動機(jī)的定子凸極上，凸極頂部有時候會開有一定數(shù)量的平行于轉(zhuǎn)子導(dǎo)體的槽，在槽中放置補(bǔ)償繞組，以消除電樞反應(yīng)引起的磁場畸變，補(bǔ)償繞組與轉(zhuǎn)子繞組串聯(lián)，當(dāng)負(fù)載變化時，補(bǔ)償繞組中的電流也發(fā)生變化。補(bǔ)償繞組極大增加電動機(jī)的成本，只使用于極端嚴(yán)重的負(fù)荷性質(zhì)必須應(yīng)用他們的場合。
[0004]目前的電動機(jī)三項異步電動機(jī)和同步電動機(jī)都是依賴于三相電交替形成旋轉(zhuǎn)磁場的原理進(jìn)行工作。三項異步電動機(jī)通過轉(zhuǎn)子滑差吸收電流勵磁和做功。轉(zhuǎn)子滑差越大，定子電流越大。電動機(jī)正常工作的重要條件是磁路必須閉合。傳統(tǒng)齒槽式隱極定子電動機(jī)的磁路從轉(zhuǎn)子進(jìn)入齒槽上的齒，再通過齒槽外部的鐵芯環(huán)閉合。但是從做功順序上看，定子旋轉(zhuǎn)磁場帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，機(jī)械能即對外輸出，而被勵磁的轉(zhuǎn)子在定子腔內(nèi)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子磁極與固定的定子的齒槽相互作用，這是一種磁性阻力，需要消耗部分能量進(jìn)行克服。當(dāng)負(fù)載一定時，降低定子電流和提高功率因數(shù)都是電動機(jī)節(jié)能的標(biāo)志。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠減小或消除電動機(jī)的齒槽阻力，在同樣負(fù)載的情況下，能夠降低電動機(jī)的三項電流、有功功率、無功功率和視在功率，提高功率因數(shù)，使電動機(jī)節(jié)能的消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)。
[0006]采用的技術(shù)方案是:
一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，該電動機(jī)的定子鐵芯為凸極與齒槽共存的結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯上既有凸極又有齒槽，齒槽位于凸極面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，齒槽裝有主繞組，凸極上裝有副繞組。
[0007]上述的定子鐵芯凸極的數(shù)量等于三倍電機(jī)極對數(shù)。
[0008]上述的安裝于凸極上的副繞組相序與安裝于齒槽的主繞組相序相同，相位錯開一定角度，A相主繞組對應(yīng)的副繞組的位置在安裝B相或C相主繞組的齒槽所在的定子凸極上，或者說A相的副繞組不能安裝在A相主繞組齒槽所在的定子凸極上。單項每個副繞組與臨近主繞組的瞬時磁場方向相反。
[0009]上述的安裝于凸極上的副繞組與安裝于齒槽的主繞組同相串聯(lián)，三相繞組按設(shè)計要求可以選擇星形連接，也可以選擇三角形連接。
[0010]上述的齒槽均位于凸極面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，凸極之間的間隙不作為齒槽使用。
[0011]上述的安裝于齒槽的主繞組嵌線按照傳統(tǒng)電動機(jī)的嵌線方式，嵌線跳過凸極間隙。由于凸極間隙的空間不安排繞組，齒槽設(shè)計上需要變窄并加深，以提供必要的繞組嵌線空間。
[0012]上述的安裝于凸極上的副繞組可以做多個抽頭，控制副繞組接入的匝數(shù)，當(dāng)副繞組接入線圈匝數(shù)為O時，電動機(jī)性能與傳統(tǒng)電動機(jī)性能相同。
[0013]本發(fā)明改變了傳統(tǒng)齒槽式定子電動機(jī)的磁路，迫使定子磁場回路必須經(jīng)過定子凸極，而安裝于定子凸極上的副繞組磁場方向與經(jīng)過該凸極的轉(zhuǎn)子磁場方向相反，部分抵消了氣隙磁場，減小了旋轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)子磁極與固定的定子的齒槽之間的磁性阻力，降低了電動機(jī)的無功功率，進(jìn)而減小能量損耗，實現(xiàn)節(jié)能。
[0014]本發(fā)明的轉(zhuǎn)子可以是鼠籠轉(zhuǎn)子，也可以是同步轉(zhuǎn)子。可以用于異步電動機(jī)也可以用于同步電動機(jī)，其原理還可以擴(kuò)展到其他類型的電動機(jī)如單項電動機(jī)。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
1、減小或消除電動機(jī)的齒槽阻力，在同樣負(fù)載的情況下，能夠降低電動機(jī)的三項電流、有功功率、無功功率和視在功率，提高功率因數(shù)，使電動機(jī)節(jié)能。
[0016]2、由于存在凸極間隙，散熱性能好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為一種2級24槽電動機(jī)定子矽鋼片形狀及其一項繞組繞法示意圖。
[0018]圖2為一種4級36槽電動機(jī)定子矽鋼片形狀及其一項繞組繞法示意圖。
[0019]圖中:1_定子凸極；2_定子齒槽；3_凸極間隙；4_主繞組；5_副繞組。

【具體實施方式】
[0020]一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，該電動機(jī)的定子鐵芯為凸極與齒槽共存的結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯上既有凸極又有齒槽，齒槽位于凸極面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，凸極上裝有副繞組，齒槽裝有主繞組。
[0021]圖1所示是一種2極24槽電動機(jī)的單項繞組接法，定子矽鋼片上分布6個定子凸極1，定子凸極數(shù)量=2 (極)X 3=6個，定子齒槽2位于定子凸極I面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，凸極間隙3的空間不安排繞組。
[0022]圖1中的Al-Ul、A2-U2、A3-U3、A4-U4均為本發(fā)明所述的消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)的主繞組4，Awl-Uwl、Aw2-Uw2均為本發(fā)明所述的消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)的副繞組5。
[0023]圖2所示是一種4極36槽電動機(jī)的單項繞組接法，定子矽鋼片上分布12個定子凸極1，定子凸極數(shù)量=4 (極)X3=12個，定子齒槽2位于定子凸極I面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，凸極間隙3的空間不安排繞組。
[0024]圖2中的Al-Ul、A2-U2、A3-U3、A4-U4、A5-U5、A6-U6均為本發(fā)明所述的消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)的主繞組4，Awl-Uwl、Aw2_Uw2、Aw3_Uw3、Aw4_Uw4均為本發(fā)明所述的消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)的副繞組5。
[0025]主繞組4按傳統(tǒng)方法嵌線，不影響本發(fā)明的節(jié)能效果。
[0026]副繞組5的各個繞組按Aw->Uw方向串聯(lián)。
[0027]副繞組5與主繞組按A->U方向串聯(lián)。
[0028]圖1、圖2中所示瞬時電流方向為A->U，根據(jù)安排定則，可以看出，副繞組5所產(chǎn)生的磁場方向與主繞組4所產(chǎn)生的磁場方向相反，適當(dāng)調(diào)節(jié)副繞組5的線圈匝數(shù)，可以使副繞組5產(chǎn)生的磁場與轉(zhuǎn)子磁場在氣隙中疊加相抵，減小或消除轉(zhuǎn)子齒槽力。
[0029]由于凸極間隙3的空間不安排繞組，齒槽設(shè)計上需要變窄并加深，以提供必要的繞組嵌線空間。
[0030]圖1中主繞組4分別占用了 4個凸極上的定子齒槽2，齒槽間隙3被夾在主繞組4中間,采用這種布置方式時,副繞組5的磁場與主繞組4的磁場正對，方向相反。
[0031]圖2中主繞組4分別占用了 2個凸極上的定子齒槽2，采用這種布置方式時，副繞組5磁場與主繞組4磁場方向成一定角度,方向相反。
[0032]圖1中所示的單項繞組的繞法順次旋轉(zhuǎn)120°即得到2極24槽電動機(jī)其他2相繞組的繞法。
[0033]圖2中所示的單項繞組的繞法順次旋轉(zhuǎn)60°即得到4極36槽電動機(jī)其他2相繞組的繞法。
【權(quán)利要求】
1.一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于定子鐵芯為定子凸極(I)與定子齒槽(2)共存的結(jié)構(gòu)，即定子鐵芯上既有凸極又有齒槽，定子齒槽(2)位于定子凸極(I)面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，定子凸極(I)上裝有副繞組(5)，定子齒槽(2)裝有主繞組(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于所述的定子鐵芯凸極的數(shù)量等于三倍電機(jī)極對數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于所述的安裝于定子凸極(I)上的副繞組(5)相序與安裝于定子齒槽(2)的主繞組(4)相序相同，相位錯開，磁場方向相反，同相串聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于所有定子齒槽(2)均位于凸極面向轉(zhuǎn)子的內(nèi)端面上，凸極間隙(3)不作為定子齒槽使用。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于所述的安裝于齒槽的主繞組嵌線按照傳統(tǒng)電動機(jī)的嵌線方式嵌線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種消除轉(zhuǎn)子齒槽力的節(jié)能電動機(jī)，其特征在于所述的安裝于凸極上的副繞組(5)可以做多個抽頭，控制副繞組接入的匝數(shù)，從而控制電動機(jī)的性能。
【文檔編號】H02K1/16GK104242494SQ201410466805
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】楊猛, 張瑜 申請人:楊猛, 張瑜