本发明专利技术属于鼠笼式异步电动机设计制造技术领域，特别涉及一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片。转子冲片的材料与传统的0.55kW～315kW交流电动机的转子冲片所用材料相同，但本发明专利技术所述异步电动机转子冲片通过采用闭口槽、转子槽不均匀分布、选择近槽槽配合以及适当调整转子冲片直径等技术措施，使转子导条在避免斜槽的前提下，达到削弱由齿谐波磁场引起的噪声和振动的目的；同时，由于避免了转子斜槽，还可以大大降低转子导条间由于横向电流所引起的附加损耗，提高电机运行效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于鼠笼式异步电动机设计制造
，特别涉及一种能够避免转子斜 槽的鼠笼式异步电动机转子冲片。
技术介绍
传统中小型鼠笼式异步电机设计中，转子通常采用斜槽结构。转子斜槽能够有效 削弱齿谐波磁场所产生的谐波电动势，从而削弱由这些谐波磁场引起的附加转矩，改善起 动性能，并降低电磁噪声。然而，在转子斜槽时，转子导条沿轴向斜过一个角度，导致电机内 部磁场与直槽时相比发生明显变化并影响损耗，这使得斜槽也成为影响电机损耗的一个重 要因素。对于转子斜槽对电机损耗的影响，可主要分为以下几方面进行分析1)转子斜槽时，由于转子斜过一个角度，齿谐波在整个导条长度上所感应的合成 电势大大降低，因此斜槽可以有效削弱齿谐波磁场，使得由该部分谐波磁场在定子绕组以 及转子鼠笼导条产生的谐波电流大幅减小，达到降低谐波铜耗的目的；2)转子斜槽时，由于转子电流产生磁场的去磁作用，会使得电机内部合成磁场沿 轴向分布不均勻，进而导致电机沿轴向的铁心饱和程度加大、铁耗增加。斜槽对铁耗的影响 程度主要取决于负载大小，轻载时，转子电流较小，转子磁场对定子磁场的去磁作用较小， 由斜槽导致的铁心轴向饱和程度变化较小；重载时，定转子电流大幅增加，转子磁场对定子 磁场的去磁作用较大，由斜槽导致的铁心轴向饱和程度增加较明显。简言之，随负载增加， 铁心沿轴向饱和程度加剧，铁耗增加越明显；3)在没有槽绝缘的传统铸铝转子中，转子斜槽时相邻两根转子导条间会存在感应 电势以及横向电流，进而产生附加损耗。在中小型鼠笼异步电机中，对于一般转子导条不绝 缘的铸铝转子，横向电流产生的损耗在总的附加损耗中往往占较大比例。为了降低该部分 损耗，一个有效措施是对铸铝转子进行槽绝缘处理，使得转子导条与转子铁心间接触电阻 增加，但目前这种处理方法的工艺还不够稳定，同时还增加了电机的生产成本。综合上述分析可得，如何在不影响电机起动性能及损耗特性的前提条件下，开展 能够有效削弱谐波的技术措施研究便成为超高效电机研制的一个重要方向。因此，研究不 仅能避免斜槽同时还可以有效削弱齿谐波的新型转子冲片结构，可为超高效电机的研制工 作提供必要的技术支持；同时，由于新型转子冲片结构在避免了斜槽的同时并未增加电机 的制造工艺难度，这对于超高效电机的推广应用也起到一定推动作用。
技术实现思路
本专利技术针对如何避免传统交流电动机生产过程中采取转子斜槽的方式来降低由 于齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声的问题，提供了一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步 电动机转子冲片。本专利技术采用的技术方案为转子冲片的转子槽采取闭口槽设计，且转子槽槽顶距 离转子外圆的距离随电机容量而定；转子槽采用不均勻分布设置，且不均勻分布程度采用正弦波调制，每个转子槽所 在位置的空间位置角的确定方法通过下述公式计算Θ n = θ η0+Κ ζ ,式中，θ η为第η个转子槽的空间位置角；θ η0为转子导条均勻分布时第η个转子槽的空间位置角，可用公式θ n(1 = 2 π η/Ζ2 求解，其中4为转子槽数；K为转子槽空间位置角的调制系数，取值范围为0 0. 03 ；ζ为利用正弦波调制所得的角度，可用公式ζ = 8 η(2πηε/Ζ2)求解，其中ε 为正弦波系数，取值为0 4;转子槽应与定子槽近槽配合，转子槽数\与定子槽数\之间满足 > 0. QZ10当电机容量为0. 55kW 315kW时，所述转子槽槽顶距离转子外圆距离的取值范围 为 Imm 3mm。当电机容量为0. 55kff 315kW时，所述转子冲片的直径增加0. 04mm 1mm，即使 电机气隙相应的减小，以确保电机原有的起动及运行性能维持不变。本专利技术的有益效果为(1)采用本专利技术所提供的转子冲片，由于避免了转子斜槽结构，鼠笼式异步电动机 转子导条间的横向电流可大幅减低，进而使得由该部分电流产生的附加损耗明显降低，提 高了电机的运行效率，获得较明显节能效果。(2)采用本专利技术所提供的转子冲片，并未增加电机制造加工工艺难度，不会额外增 加生产成本，对超高效电机推广应用具有一定推动作用。(3)与普通直槽电机相比，本专利技术在避免斜槽的情况下仍可有效削弱齿谐波磁场， 并未对电机运行时对周边环境的产生的额外的噪声污染。(4)本专利技术提出的闭口槽设计及空间位置角的计算内容，不仅适用于0.55kW 315kW的中小型异步电动机，对于大型异步电机以及自起动稀土永磁电动机等交流电动机 也可以采用本专利技术所述方法对电机的转子冲片结构进行改进，从而达到削弱齿谐波的目 的。附图说明图1为本专利技术中所提出的转子冲片示意图，在此以5. 5kff电机转子冲片为例；图2为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电动机转子冲片的转子槽形结构示意图；图3为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机原有的转子冲片示意图；图4为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机转子冲片的转子槽形结构示意图；图5(a)为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机转子直槽时，电机A相绕组空载相电流 波形；图5(b)为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机转子直槽时，采用转子槽不均勻、闭口 槽两种措施时(定转子槽数仍为36/3 ，电机A相绕组空载相电流波形；图5(c)为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机转子直槽时，采用转子槽不均勻、闭口 槽、合适的气隙长度(0.35mm)以及近槽槽配合(定转子槽数仍为36/3 四种技术措施时， 电机A相绕组空载相电流波形与电机转子斜槽时的A相绕组空载相电流波形的对比曲线；图6为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机采用本专利技术中的转子冲片后，与电机采用 斜槽转子时的A相绕组满载相电流波形的对比曲线；图7为实施例中5. 5kff鼠笼式异步电机采用本专利技术中的转子冲片后，与电机采用 斜槽转子时的起动过程中的转矩-转速曲线的对比情况；具体实施例方式本专利技术提供了一种能够避免转子斜槽的异步电动机转子冲片结构，下面结合附图 和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。该转子冲片所采用的铁心材料与传统的0. 55kff 315kW鼠笼式异步电动机的转 子冲片采用的铁心材料相同。转子冲片的转子槽采取闭口槽设计，且转子槽槽顶距离转子 外圆的距离随电机容量而定；当电机容量为0. 55kff 315kW时，所述转子槽槽顶距离转子 外圆距离的取值范围为Imm 3mm。转子槽采用不均勻分布设置，且不均勻分布程度采用正弦波调制，每个转子槽所 在空间位置角的确定方法通过下述公式计算θ η = θ η0+Κ ζ，式中，θ η为第η个转子槽的空间位置角；θ η0为转子导条均勻分布时第η个转子槽的空间位置角，可用公式θ n(1 = 2 π η/Ζ2 求解，其中4为转子槽数；K为转子槽空间位置角的调制系数，取值范围为0 0. 03 ；ζ为利用正弦波调制所得的角度，可用公式ζ = 8 η(2πηε/Ζ2)求解，其中ε 为正弦波系数，取值为0 4。转子槽应与定子槽近槽配合，转子槽数\与定子槽数\之间满足 > 0. QZ10当电机容量为0. 55kff 315kW时，所述转子冲片的直径增加0. 04mm 1mm，即使 电机气隙相应的减小，以确保电机原有的起动及运行性能维持不变。以上技术措施，使得电机可以在避免斜槽的情况下，达到与原来斜槽转子结构电 机相同的运行性能，同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片，其特征在于，所述转子冲片的转子槽采取闭口槽设计，且转子槽槽顶距离转子外圆的距离随电机容量而定；转子槽采用不均匀分布设置，且不均匀分布程度采用正弦波调制，每个转子槽所在位置的空间位置角的确定方法通过下述公式计算：θ↓［ｎ］＝θ↓［ｎ０］＋Ｋζ，式中，θ↓［ｎ］为第ｎ个转子槽的空间位置角；θ↓［ｎ０］为转子导条均匀分布时第ｎ个转子槽的空间位置角，用公式θ↓［ｎ０］＝２πｎ／Ｚ↓［２］求解，其中Ｚ↓［２］为转子槽数；Ｋ为转子槽空间位置角的调制系数，取值范围为０～０．０３；ζ为利用正弦波调制所得的角度，用公式ζ＝ｓｉｎ（２πｎε／Ｚ↓［２］）求解，其中ε为正弦波系数，取值为０～４；转子槽应与定子槽近槽配合，转子槽数Ｚ↓［２］与定子槽数Ｚ↓［１］之间满足：Ｚ↓［２］＞０．９Ｚ↓［１］。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵海森，刘晓芳，罗应立，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：11
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