專利名稱：感應(yīng)電機(jī)定子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及感應(yīng)電機(jī)，更具體地，涉及用于感應(yīng)電機(jī)的定子。
發(fā)明的
背景技術(shù)：
和已有技術(shù)通常情況下，一個(gè)電機(jī)的定子組具有由一組鋼疊片形成的定子鐵心。作為鋼疊片使用的替代物，定子鐵心可以由鐵粉制成，例如在美國(guó)專利No.4,947,065公開(kāi)的整體鑄造成型的定子，而且國(guó)際專利申請(qǐng)WO95/12912公開(kāi)了一種包括多個(gè)分隔開(kāi)的且大致相同的部件的定子。
根據(jù)其本質(zhì)，任何壓制而未燒結(jié)的材料不會(huì)完全密實(shí)。這意味著目前使用的軟鐵粉具有的滲透性低于鋼疊片具有的滲透性。然而，磁粉復(fù)合物能提供許多優(yōu)點(diǎn)，例如磁各向同性，減少高頻下的鐵芯耗損，提高熱特性以及靈活的設(shè)計(jì)和安裝。
在達(dá)到電機(jī)的熱特性和使用性能時(shí)，單齒式結(jié)構(gòu)的使用能帶來(lái)極大的好處。然而，單齒式繞組結(jié)構(gòu)也會(huì)導(dǎo)致不同于標(biāo)準(zhǔn)繞組結(jié)構(gòu)的電樞磁場(chǎng)諧波波譜。與工作諧波相比，這些高頻磁場(chǎng)能以不同速度穿過(guò)空氣隙，在定子和轉(zhuǎn)子間感應(yīng)出渦流。
在同步電機(jī)中，這些高頻磁場(chǎng)大致上不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生影響，然而在感應(yīng)電機(jī)中，這些磁場(chǎng)將以不同于主速度的同步速度產(chǎn)生額外的轉(zhuǎn)矩，因此導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩速度特征曲線的縮減和/或磁傾角以及轉(zhuǎn)子損耗。
在傳統(tǒng)的感應(yīng)電機(jī)中，可以通過(guò)將繞組分布在槽內(nèi)來(lái)避免這個(gè)情況，但是如果想要使多相繞組由單一齒部分制成，是不可能將繞組分布在槽內(nèi)的。
JP-A-7298578公開(kāi)了一種單齒式繞組結(jié)構(gòu)的替代結(jié)構(gòu)。更確切地，定子沿其軸向被分割成兩部分，這兩部分被移動(dòng)0-120°的電角度，最好是90°。然而，這個(gè)相位移僅僅消除了二次諧波，因此需要進(jìn)一步的措施。根據(jù)這一點(diǎn)，一個(gè)固定的齒寬(或齒縫開(kāi)度的寬度)與齒距的比值對(duì)于消除高頻偶次諧波是必要的。這將導(dǎo)致電機(jī)設(shè)計(jì)中幾何自由度的減少。通常使用斜槽來(lái)減少齒槽效應(yīng)也會(huì)由于限制電機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)而受到影響。
總結(jié)本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)用于感應(yīng)電機(jī)的定子，其優(yōu)點(diǎn)在于使用了單齒式結(jié)構(gòu)，而且不必依賴JP-A-7298578公開(kāi)的特征，就消除了轉(zhuǎn)矩速度特征曲線的縮減和/或磁傾角以及轉(zhuǎn)子損耗。
本發(fā)明目的是通過(guò)權(quán)利要求1描述的定子實(shí)現(xiàn)的。這樣，通過(guò)將定子分成在不同軸心位置的偶數(shù)個(gè)定子段，每個(gè)定子段具有多個(gè)以圓周上分隔開(kāi)分布、徑向上取向的齒，每個(gè)齒具有一個(gè)繞組，除工作諧波外其它諧波的影響由于以下原因可以被減少定子段的相位相互間被移動(dòng)大致上為360°/n的電角度±一個(gè)角度，該角度與偏斜有關(guān)，n/2的定子段使其電源也移動(dòng)180°的電角度。
由幾個(gè)定子段對(duì)單個(gè)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的影響與一個(gè)分布式繞組產(chǎn)生的影響大致相同。這導(dǎo)致消除了一大部分高次諧波，同時(shí)保持了單齒式繞組的優(yōu)點(diǎn)，例如具有高的齒槽填充系數(shù)以及簡(jiǎn)單的生產(chǎn)和安裝。
兩個(gè)定子段僅被以齒縫序列排列的一小空氣隙分隔開(kāi)，每個(gè)定子段最好至少部分由磁粉制成。定子段至少應(yīng)該具有不同的軸向位置，例如它們可以被均勻并列排放。每個(gè)定子段將具有同樣的諧波，但從轉(zhuǎn)子導(dǎo)電棒中可看出，定子段的相位移消除了一大部分不想要的高頻諧波。
附圖的簡(jiǎn)要描述

圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的4-極3-相感應(yīng)電機(jī)的定子端視圖；圖2為沿圖1中Ⅱ-Ⅱ線的軸向截面圖。
最佳實(shí)施例的描述如圖1和圖2，感應(yīng)電機(jī)的定子1表示為具有兩個(gè)軸向分隔的定子段2和3。每個(gè)定子段分別具有一個(gè)軛4和5；該軛分別鄰接六個(gè)以圓周上分隔開(kāi)分布、徑向上伸展的齒6和7。
更準(zhǔn)確地，每個(gè)齒6和對(duì)應(yīng)軛4上的一個(gè)鄰接部分形成一個(gè)單獨(dú)的部件或扇形體8。同樣地，每個(gè)齒7和對(duì)應(yīng)軛5上的一個(gè)鄰接部分形成一個(gè)單獨(dú)的部件或扇形體9。
軛4和5實(shí)際上被移動(dòng)相位180°電角度±一個(gè)角度，該角度與偏斜(圖中未示出)有關(guān)，它們的電源也被移動(dòng)180°電角度。而且，兩個(gè)定子段2和3被一小空氣隙10分隔開(kāi)，這樣減少了兩個(gè)定子段2和3的磁場(chǎng)之間的相互影響。
結(jié)果，每個(gè)定子段都具有同樣的諧波，但從單個(gè)轉(zhuǎn)子(圖中未示出)看，定子段的相位移消除了一大部分不想要的高頻諧波。
分別從單個(gè)部件8和9中將每個(gè)定子段2和3進(jìn)行組裝，使得定子1中每個(gè)部件的繞線很容易。
多個(gè)分隔開(kāi)的單個(gè)部件8和9(在這個(gè)實(shí)施例中是12個(gè))是由軟磁粉復(fù)合材料通過(guò)以下方式制成的將磁粉復(fù)合材料填入模具，壓制成所需形狀，然后在一相對(duì)低的溫度下熱處理，這樣可以不破壞粉末顆粒間必需的絕緣層。這意味著批量生產(chǎn)單個(gè)部件8和9是可能的，其結(jié)果是不會(huì)造成材料浪費(fèi)并獲得具有高耐受度、很少或無(wú)需機(jī)加工的壓制成型件。
如圖2中單個(gè)部件8和9所示，每個(gè)齒6和7的軸向長(zhǎng)度小于軛4和5上相鄰部分的軸向長(zhǎng)度。軛4和5在軸向上延伸出齒6和7的部分在軸心兩側(cè)面不對(duì)稱，增加了鐵心的工作長(zhǎng)度并減少了鐵損和磁化電流，這樣就得到了一個(gè)效率更高的電機(jī)。而且，通過(guò)與繞組間縫外側(cè)的線圈彎曲部分相鄰接的軛的軸向伸長(zhǎng)可以提高從繞組到定子的熱傳導(dǎo)。
上述設(shè)計(jì)可以用來(lái)減少整個(gè)繞組的長(zhǎng)度，因此減少了保持原有性能的電機(jī)尺寸。
如圖所示，齒6和7的齒尖11在軸向上通過(guò)其軸兩側(cè)上的齒的主體部分延伸出去。齒尖的延伸部分減少了空氣隙的磁阻，而該磁阻則造成了磁化電流的相應(yīng)減少。這就抵銷了粉末制鐵相對(duì)低的滲透性帶來(lái)的有害影響。
使用粉末材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于截面的齒廓為圓形或橢圓形，這樣就去除了線圈中急劇的彎曲并降低了在拐角部分絕緣物被穿透的危險(xiǎn)。這允許使用更薄的絕緣物從而帶來(lái)熱性能的益處。繞組排列可以包括一個(gè)在每個(gè)齒上的非重疊的繞組，這種排列簡(jiǎn)化了繞組操作，并能達(dá)到非常高的充填率。
應(yīng)當(dāng)注意到感應(yīng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子(圖1和圖2未示出)最好由傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)而成。
在描述本發(fā)明的上一個(gè)實(shí)施例的同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不偏離本發(fā)明精神的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行的一些改型是顯而易見(jiàn)的。
因此，本發(fā)明可用于具有外部轉(zhuǎn)子而不是實(shí)施例中的內(nèi)部轉(zhuǎn)子的電機(jī)中。
而且，定子的材料可以包括疊片或者與其它材料結(jié)合的粉末材料，例如疊片，或者鑄造成型的定子。
權(quán)利要求
1．一種用于感應(yīng)電機(jī)的定子，包括位于不同軸心位置的偶數(shù)n個(gè)定子段(2,3)，每個(gè)定子段具有多個(gè)以圓周分隔開(kāi)、徑向伸展的齒(6,7)，每個(gè)齒具有一個(gè)繞組，其特征在于上述定子段的相位相互間被移動(dòng)大致上360°/n的電角度±一個(gè)角度，該角度與偏斜有關(guān)，隨后n/2的定子段使其電源也移動(dòng)180°的電角度以減少除工作諧波外其他諧波的影響。
2．按照權(quán)利要求1所述的定子，其特征在于偶數(shù)n是2，上述定子段(2,3)被移動(dòng)大致上為180°的電角度±一個(gè)角度，該角度與偏斜有關(guān)，同時(shí)兩個(gè)定子段使其電源也移動(dòng)180°的電角度。
3．按照權(quán)利要求1或2所述的定子，其特征在于每個(gè)定子段(2,3)具有同樣數(shù)目的齒(6,7)。
4．按照權(quán)利要求1-3中任意一項(xiàng)所述的定子，其特征在于每個(gè)定子段(2,3)，至少部分由磁粉制成。
5．按照權(quán)利要求4所述的定子，其特征在于每個(gè)定子段(2,3)由多個(gè)分隔開(kāi)的部件(8,9)制成，每個(gè)部件包括一個(gè)齒(6,7)和上述定子(1)的軛(4,5)的相鄰部分。
6．按照權(quán)利要求5所述的定子，其特征在于每個(gè)部件(8,9)同樣也包括上述單個(gè)繞組中的一個(gè)。
7．按照權(quán)利要求5或6所述的定子，其特征在于上述軛(4,5)的鄰接部分在軸向上，至少在其軸向的一側(cè)伸展到齒(6,7)之外。
8．按照權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的定子，其特征在于上述齒(6,7)的齒尖(11)在軸向上，至少在軸向的一側(cè)伸展到齒的主體部分之外。
9．按照權(quán)利要求1-8中任意一項(xiàng)所述的定子，其特征在于每個(gè)齒(6,7)具有圓形輪廓。
10．按照權(quán)利要求1-9中任意一項(xiàng)所述的定子，其特征在于上述定子段(2,3)在軸向上分隔分布。
11．一種具有一個(gè)轉(zhuǎn)子和一個(gè)定子的感應(yīng)電機(jī)，其特征在于上述定子包括位于不同軸向位置的偶數(shù)n個(gè)定子段(2,3)，每個(gè)定子段具有多個(gè)以圓周分隔開(kāi)的、徑向伸展的齒(6,7)，每個(gè)齒具有一個(gè)繞組，其中定子段的相位相互間被移動(dòng)大致上為360°/n電角度±一個(gè)角度，該角度與偏斜有關(guān)，隨后n/2的定子段使其電源也移動(dòng)180°的電角度以減少除工作諧波外其他諧波的影響。
全文摘要
一種用于感應(yīng)電機(jī)的定子(1)包括:至少兩個(gè)位于不同軸向位置的定子段(2,3),每個(gè)定子段具有多個(gè)以圓周分隔開(kāi)分布、徑向伸展的齒,每個(gè)齒具有一個(gè)繞組。定子段被互相移動(dòng)相位來(lái)減少除工作諧波外其他諧波的影響。在具有兩個(gè)分隔定子段的定子中,相位被移動(dòng)180°電角度±一個(gè)角度,該角度與偏斜有關(guān),然后使其電源也移相180°的電角度。
文檔編號(hào)H02K17/34GK1298566SQ9980528
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期1999年4月19日 優(yōu)先權(quán)日1998年4月21日
發(fā)明者阿蘭·G·杰克, 巴里·梅克羅, 奧斯坦·克羅根 申請(qǐng)人:赫加奈斯公司