一种低损耗的交流电动机定子冲片制造技术

本实用新型专利技术属于交流电动机设计制造领域，特别涉及一种低损耗的交流电动机定子冲片。本实用新型专利技术提供的结构与传统的0.55kW～315kW交流电动机的定子冲片相似，但本实用新型专利技术所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽口宽度是相同型号的传统交流电动机定子冲片定子槽口宽度的50-85％。这一改进使定子槽口变窄、齿顶变宽，相应地使转子铁心表面及转子齿顶区域由谐波磁场产生的附加损耗显著降低；此外，气隙系数变小、等效气隙相应变小，空载电流随之降低，满载运行时功率因数也相应提高，满载电流减小，这样，使电机铜耗与铁耗减小，获得明显节能效果。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于交流电动机设计制造领域，特别涉及一种低损耗的交流电动机定 子冲片。
技术介绍
交流电动机定子铁心的槽口是为了嵌线方便及嵌线后固定定子线圈。国内外 0. 55kff 315kW交流电机半闭口槽的槽口宽度大致从2. 2mm到4. 5mm,例如YX3-80-4， 0. 75kff电机，槽口宽度为2. 2mm，YX3-335M-4，315kW其槽口宽度为4. 5mm。这种结构在国内 外已经沿用了数十年。一方面，随着绝缘材料技术的进步以及定子冲片质量的提高，定子绕 组导线本身绝缘变薄，同样强度的绝缘纸厚度变薄，定子槽口整齐程度随着冲片模具质量 提高也显著改进，这就使得采用更窄的槽口也可能放入并列的两根导线；另一方面，随着用 户对能效要求的提高，超高效电机具有更强的竞争力。对电机制造厂来说，如果能够降低损 耗，使普通效率电机达到高效或超高效，其销售价格就会提高。而在嵌线时由于槽口变窄使 嵌线生产效率下降和对嵌线工人的技术要求将会提高，将导致制造成本略有增加，但这些 对于高效电机的售价来说，仍然是合算的。
技术实现思路
本技术针对传统交流电动机损耗大的问题，提供了可以显著降低电动机损耗 的交流电动机定子冲片。本技术提供的结构与传统的0. 55kff 315kW交流电动机的定子冲片相似， 但本技术所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽的槽口宽度是相同型号的传统 交流电动机定子冲片的定子槽槽口宽度的50-85%，这一改进使气隙系数变小，空载电流降 低，转子侧谐波磁场减弱，损耗降低，明显降低电动机的铜耗和铁耗。所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽的槽口宽度范围由原来的 2. 2mm-4. 5mm 降低至 1. 5mm-3. 4mm。所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽槽口两侧表面的不整齐度不超过 0. Imm0所述定子冲片的定子槽内嵌装单根绝缘导线或多根并绕绝缘导线，所述单根绝缘 导线外径或多根并绕绝缘导线的总外径与定子冲片槽口宽度相比，至少减小0. 5mm。本技术的有益效果为(1)由于定子槽的槽口变窄，所以齿顶变宽，气隙系数变小，等效气隙相应变小，空 载电流也随之降低，电动机满载运行时功率因数也相应提高，满载电流减小，同时转子铁心 表面及转子齿顶区域由谐波磁场产生的损耗显著降低，这样，使电动机铜耗与铁耗都明显 降低，获得明显节能效果，符合社会发展的需要。(2)在原来设计采用较粗导线且允许两根并列嵌入槽内的情况下，采用较窄的槽 口后，嵌线环节生产成本虽然有所提高，但对于劳动力成本不高的制造厂商来说，高效电机的销售价格的提高能大幅度抵消制造成本的增大，因此采用窄槽口具有较好的经济价值。(3)本技术不仅适用于0. 55kW 315kW的中小型异步电动机，对于大型异步 电机以及稀土永磁电动机等交流电动机也可以采用本技术所述改进手段对电机定子 槽进行改造，且节能效果明显。附图说明图1为本技术中所提出的定子冲片示意图，在此以5. 5kff电机定子冲片为 例；图2(a)和图2(b)为本技术中提出的改进定子槽型与传统槽型对照图；图3为实施例一所计算的5. 5kW异步电机分别采用传统槽型与改进槽型时，转子 齿顶区域沿切向损耗密度对比结果；图4为实施例一中5. 5kW异步电机槽口为3. 5mm时，转子某个齿的齿顶中间位置 磁密随时间变化曲线；图5为实施例一中5. 5kW异步电机槽口为2. 7mm时，转子某个齿的齿顶中间位置 磁密随时间变化曲线。具体实施方式本技术提供了一种低损耗的交流电动机定子冲片，下面通过附图说明和具体 实施方式对本技术做进一步说明。本技术提供的交流电动机定子冲片与传统的0. 55kff 315kW交流电动机的 定子冲片结构相似，但本技术所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽的槽口宽度 是相同型号的传统交流电动机定子冲片的定子槽槽口宽度的50-85 %，这一改进使气隙系 数变小，空载电流降低，转子侧谐波磁场减弱，损耗降低，明显降低电动机的铜耗和铁耗。同 时，由于定子冲片的定子槽槽口宽度减小，定子槽内的导线线规需做相应变化，在此设计定 子槽内单根绝缘导线外径或多根并绕绝缘导线总外径与定子冲片槽口宽度相比，至少减小 0. 5mmο例如，对于槽口宽度2. 5mm的电机，传统设计允许采用0. 8mm的导线。考虑绝缘后 一根导线的直径约0. 85mm，在两根绝缘导线并列嵌入定子槽的情况下，共占用1. 7mm的槽 宽；在嵌线时槽口两侧须有绝缘纸保护导线，以防止冲片划破导线绝缘，两层绝缘纸厚度大 约0. 5mm，共计2. 2mm ；再考虑定子槽口不整齐的程度使整个定子的实际槽口宽度会比单张 冲片的槽口宽度减小，所以，传统电机定子冲片槽宽比绝缘后两根导线的直径大0. 8mm。若槽口宽度从2. 5mm减小为1. 8mm，本技术要求定子绕组单根绝缘导线的外 径与定子冲片槽口宽度相比，至少减小0. 5m，所以，导线直径仍然可以选择0. 8mm的，其绝 缘后直径为0. 85mm,比定子冲片槽口宽度也小0. 85mm，满足至少要小0. 5mm的要求。当然， 在保证导线的截面积不变的情况下，也可以选择两根或者多根较细的导线并绕，代替原来 设计的一根较粗的导线；例如，在本例中用两根0. 57mm的导线并绕代替一根0. 8mm的导线， 就可以保证截面积不变，同时也满足绝缘后直径比定子冲片槽口宽度至少要小0. 5mm的要 求。实施例一4以Y132S_4、5. 5kff电机为例，其槽口宽度为3. 5mm，采用本专利后，槽口宽度由原 来的3. 5mm减小至2. 7mm。通过分析，槽口宽度3. 5mm的5. 5kff电机改成2. 7mm后，可以不 改用较细的导线。修改过后，由于槽口宽度变小，气隙系数和等效气隙相应变小，使得功率 因数大约提高一个百分点，满载电流相应减小使定子铜耗约降低10W，转子表面谐波磁场减 弱使转子表面的附加铁耗从原来的24W降到大约15W，总体上看，电机总损耗降低约20W，如 表1、表2和表3所示(在表1 3中，空载铁耗及满载铜耗共降低18W，进一步考虑槽口 减小同时也会使负载附加损耗降低，故总损耗降低20W以上)，这相当于效率约提高0. 4个 百分点。图3为该5. 5kW异步电机分别采用传统槽型与改进槽型时，转子齿顶区域沿切向 损耗密度对比结果，从图中可以看到槽口宽度减小后，导致转子齿顶区域的损耗密度和高 次谐波磁密值明显降低，损耗密度明显降低，如图4所示，转子齿顶区域损耗密度最大值由 170ff/kg降低到105W/kg，减小约40% ；图5和图6所示为分别采用这两种槽型后，转子齿 顶中间位置磁密对比，可以看出切向磁密峰峰值减小约35%，由1. 8T降低至1. 2T ；径向磁 密峰峰值减小约25%，由0. 8T降低至0. 6T。对于这台电机而言，按损耗降低20W计算，对于常年运行的电机，8000小时就可节 省160度电量，每年至少节省电费80元。按20年使用寿命计算，该电机在其运行周期内节 电3200度，节省电费1600元。而因嵌线困难造成制造工时费用的增加可以只占年节电效 益的很小一部分。表1. 5. 5kff电机槽口为3. 5mm时空载铜耗和铁耗数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低损耗的交流电动机定子冲片，其特征在于，所述低损耗的交流电动机定子冲片的定子槽的槽口宽度是相同型号的传统交流电动机定子冲片的定子槽口宽度的５０－８５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵海森，罗应立，刘晓芳，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：实用新型
国别省市：11