一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机制造技术

本发明专利技术为一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，包括特殊设计的方形定子铁芯，定子不等匝绕组和转子铁芯。方形定子铁芯外壁为正方形，内壁为圆形，四角各设一组特殊布置的定子轴向通风孔，与方形定子铁芯外壁共同围成正十二边形的轭部磁路，定子绕组采用特殊设计的不等匝绕组，转子铁芯在槽下方设有圆形通风孔，在轭部设有矩形通风孔；本发明专利技术将特殊的轴向风冷设计和不等匝绕组设计应用于方形定子铁芯电机，不仅可以将方形定子铁芯特有的不对称轭部磁路优化为对称的轭部磁路，保证该类型电机在各种运行工况下的电磁对称性，还可以提升电机的散热能力，进而提高电机线负荷和功率密度，优化电机的结构尺寸和运行性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机


[0001]本专利技术涉及电机
，特别是一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机。

技术介绍

[0002]追求高功率密度是电机的主要发展趋势，常规电机多采用圆形定子铁芯，若将圆形定子铁芯改为方形定子铁芯，将有助于改善电机冷却条件，提升电机的功率密度，并让电机结构更加紧凑，且制作方形定子冲片比圆形定子冲片落料少，更能节省硅钢成本。但采用方形定子冲片需要解决定子铁芯磁路不对称以及由其引发的各种问题，磁路不对称会导致定子电流不对称，甚至导致某相电流过大而产生烧毁电机。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决上述问题，提出了一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，来削弱和消除因采用方形定子铁芯导致的定子磁路不对称和定子电势不对称的问题。并在解决以上问题的基础上，充分发挥轴向冷却结构的设计以提升电机冷却能力，降低电机温升，或者提升电机功率密度。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，其特征在于包括方形定子铁芯，定子不等匝绕组，转子铁芯。方形定子铁芯的外壁为正方形，内壁为圆形，四角各设一组定子轴向通风孔，与方形定子铁芯的外壁共同围成正十二边形的轭部磁路，方形定子铁芯的内壁上设置定子槽，定子不等匝绕组设置在定子槽内，转子铁芯外壁沿周向设置转子槽，在转子槽下方设有圆形通风孔，在转子铁芯的轭部设有矩形通风孔。
[0005]在优选的实现方式中，方形定子铁芯在四角各设一组定子轴向通风孔，定子轴向通风孔使方形定子铁芯的外壁围成正十二边形轭部对称磁路。
[0006]在优选的实现方式中，定子不等匝绕组的匝数比的求法为：利用沿方形定子铁芯的内壁按照正弦曲线分布的电流层，求取各个定子槽位置上的槽电流，进而求得每相的各个定子槽中的槽电流的比值，即是定子不等匝绕组的匝数比。
[0007]在优选的实现方式中，转子圆形通风孔设在两个转子槽中间。
[0008]在优选的实现方式中，转子矩形通风孔置于转子铁芯的轭部，拐角处采用倒圆角过渡。
[0009]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：电机的定子采用方形，方形定子冲片便于生产制造，冲片时落料少，可以充分利用材料；方形定子增大了轭部高度，方形定子铁芯的轭部可以设置更多的定子轴向通风孔，因此可以提高电机轭部散热能力，达到降低电机温升，提高电机线负荷，提高电机功率密度的效果；通过特殊的定子轴向通风孔设计，定子轴向通风孔与定子铁芯的外壁将定子铁芯的轭部的有效部分分割为正十二边形，从而将定子铁芯的轭部磁路优化为对称磁路，使得各相绕组电势无论是否磁路达到饱和，均为
对称电势；通过特殊的不等匝定子绕组的设计，可以进一步改善方形定子电机气隙磁场谐波及其引起的谐波电势，改善电机运行性能和效率。
附图说明
[0010]图1为本专利技术一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机的示意图。
[0011]图2为本专利技术一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机的槽内绕组安导波沿电机内圆展开的分布图。
[0012]附图标记说明：1、方形定子铁芯；2、定子槽；3、定子轴向通风孔；4、转子铁芯；5、转子槽；6、转子圆形通风孔；7、转子矩形通风孔；
具体实施方式
[0013]本专利技术明确和完整地描述了实施例中的技术方案。所描述实施例只是本专利技术实施例的一部分，而不是所有实施例。实现本专利技术实施例的基础上还涉及本领域普通技术人员在没有创造性工作的情况下获得的其他实施例。
[0014]如图一所示，本实施例提供一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，其特征在于包括方形定子铁芯，定子不等匝绕组，转子铁芯。方形定子铁芯的外壁为正方形，内壁为圆形，四角各设一组定子轴向通风孔，与方形定子铁芯的外壁共同围成正十二边形的轭部磁路，方形定子铁芯的内壁上设置定子槽，定子不等匝绕组设置在定子槽内，转子铁芯外壁沿周向设置转子槽，在转子槽下方设有圆形通风孔，在转子铁芯的轭部设有矩形通风孔。
[0015]在优选的实现方式中，方形定子铁芯在四角各设一组定子轴向通风孔，定子轴向通风孔使方形定子铁芯形成正十二边形的轭部磁路方形定子铁芯为方形结构，占用空间少，外形紧凑美观，节约了原材料的用量，降低了制造成本，四角处设置四组特殊设计的定子轴向通风孔，可优化定子铁芯的轭部磁路，将轭部不对称磁路变为轭部对称磁路，而且可使定子绕组温升减小，使电机散热效果更好。
[0016]在优选方式中，本专利技术绕组采用不等匝绕组，设计如下：电机定子槽数60，极数为4，极距为15，每极每相槽数为5，槽距角为12
°
，线圈采用整距线圈。将一个极下的一个相带分成正、负相带，他们的5个线圈具有不同的匝数，分别为W
11
、W
12
、W
13
、W
14
、W
15
及W
21
、W
22
、W
23
、W
24
、W
25
，取A相电流达到最大值即i
A
＝I
m
瞬时分析，此时从图2为槽内绕组安导波沿电机内圆的展开分布图，上看8、9槽内导体电流方向大小相等，方向相反，最大幅值位于1、16号槽的槽中心线位置。由2、3、4、5槽可得
[0017]W
12
i
A
‑
W
15
i
C
＝(W
21
+W
11
)i
A
sin(90
‑
12)
°
[0018]W
13
i
A
‑
W
14
i
C
＝(W
21
+W
11
)i
A
sin(90
‑
2*12)
°
[0019]W
14
i
A
‑
W
13
i
C
＝(W
21
+W
11
)i
A
sin(90
‑
3*12)
°
[0020]W
15
i
A
‑
W
12
i
C
＝(W
21
+W
11
)i
A
sin(90
‑
4*12)
°
[0021]设W
21
＝kW
11
，当k＝1时，解得理论匝数比
[0022]W
11
：W
12
：W
13：
W
14
：W
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，其特征在于包括方形定子铁芯，定子不等匝绕组，转子铁芯。所述方形定子铁芯的外壁为正方形，内壁为圆形，四角各设一组定子轴向通风孔，与所述方形定子铁芯的外壁共同围成正十二边形的轭部磁路，所述方形定子铁芯的内壁上设置定子槽，所述定子不等匝绕组设置在所述定子槽内，所述转子铁芯外壁沿周向设置转子槽，在所述转子槽下方设有圆形通风孔，在所述转子铁芯的轭部设有矩形通风孔。2.如权利要求1所述的一种基于不等匝绕组的轴向风冷方形定子铁芯异步电机，其特征在于，所述方形定子铁芯在四角各设一组所述定子轴向通风孔，所述定子轴向通风孔使所述方形定子铁芯外壁围成正十二...

【专利技术属性】
技术研发人员：林鹏，宋军强，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：