專利名稱：雙渦流起動的籠型感應(yīng)電動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于交流感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。
長期以來，獲得高起動性能和高運(yùn)行性能一直是感應(yīng)電動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域研究目標(biāo)。
為提高起動性能，現(xiàn)有技術(shù)一般是利用集膚效應(yīng)或頻敏變阻的作用，具體結(jié)構(gòu)是采用深槽、雙籠或繞線型轉(zhuǎn)子外串頻敏電阻器起動。其中深槽或雙籠轉(zhuǎn)子主要是利用集膚效應(yīng)的作用，雖起動轉(zhuǎn)矩較大，但起動電流也較大，同時運(yùn)行效率也要比普通籠型轉(zhuǎn)子低些;繞線型轉(zhuǎn)子外串頻敏電阻器起動，可以做到起動電流小，也能保證一定的起動轉(zhuǎn)矩，但頻敏電阻器需用滑環(huán)電刷裝置接入轉(zhuǎn)子繞組，因而制作復(fù)雜并可靠性低，為解決這個問題，也有人提出不用滑環(huán)電刷，將頻敏電阻器直接接入轉(zhuǎn)子繞組，可這樣一來，由于頻敏電阻器無法切除，又使得運(yùn)行效率不高。
本發(fā)明的目的在于提出一種改進(jìn)籠型轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)起動性能的新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明改進(jìn)后的感應(yīng)電動機(jī)既有好的起動性能又有較高的運(yùn)行效率。
本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)如下。與普通籠型感應(yīng)電動機(jī)一樣，轉(zhuǎn)子鐵芯有沿圓周表面均勻分布的槽，但整個轉(zhuǎn)子鐵芯沿轉(zhuǎn)子軸向分為不同的兩個部分。其中一個部分有m(m＝1，2，……)段，采用硅鋼片迭成;另一個部分則有n(n＝1，2，……)段，采用實(shí)心鐵磁圓柱體或圓筒加工制成，這兩個部分采用交錯布置的方式組合成整個轉(zhuǎn)子鐵芯。轉(zhuǎn)子繞組則與普通籠型感應(yīng)電動機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組基本相同，即每槽放置一根導(dǎo)體并在轉(zhuǎn)子鐵芯兩端將所有導(dǎo)體用端環(huán)短路，這時槽與導(dǎo)體間可以有絕緣層。
本發(fā)明的基本原理說明如下根據(jù)電機(jī)學(xué)理論，實(shí)心轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)運(yùn)行時，進(jìn)入轉(zhuǎn)子鐵芯的磁通將隨著透入鐵芯的深度，受到渦流阻尼而衰減，由透入深度△＝√2ρ/(Sω1μrμo)(式中ρ為鐵磁材料的電阻率;S為轉(zhuǎn)差率;ω1為電源角頻率;μr為鐵磁材料的相對磁導(dǎo)率;μo為真空磁導(dǎo)率)的定義，分析時可以認(rèn)為轉(zhuǎn)子渦流只在厚度為△的轉(zhuǎn)子鐵芯圓周表面內(nèi)流動，而這個厚度與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)，當(dāng)S＝1即起動時，透入深度△值最小，而以小轉(zhuǎn)差率運(yùn)行時，透入深度△值較大。因此，對本發(fā)明轉(zhuǎn)子的實(shí)心鐵磁部分，如將其槽口厚度h設(shè)計成為S＝1時的透入深度，電機(jī)起動時，處于這部分槽中的導(dǎo)體將受到槽口表面渦流的屏蔽而不感應(yīng)電動勢，起作用的是其中實(shí)芯表面，轉(zhuǎn)子等效電阻大;而正常運(yùn)行時，轉(zhuǎn)差率很小，這時的透入深度△值將遠(yuǎn)大于槽口厚度h，其中導(dǎo)體又將起到感應(yīng)電動勢的作用，轉(zhuǎn)子等效電阻小。另一方面，對本發(fā)明轉(zhuǎn)子的硅鋼片迭成部分，處于其中的導(dǎo)體無論是在起動時還是在正常運(yùn)行時，都能正常地感應(yīng)電動勢，而這部分導(dǎo)體與處于實(shí)心鐵磁部分中的導(dǎo)體為串聯(lián)連接，于是，在起動時處于實(shí)心鐵磁部分中的導(dǎo)體也將通過電流，并因變壓器效應(yīng)在包圍該導(dǎo)體的鐵磁部分中引起渦流。這個渦流的出現(xiàn)將進(jìn)一步增大起動時的轉(zhuǎn)子等效電阻，而這個渦流也與轉(zhuǎn)差率S有關(guān)，起動時S＝1，轉(zhuǎn)子電流頻率高，等效電阻大;正常運(yùn)行時S較小，轉(zhuǎn)子電流頻率低，等效電阻最小。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于同時利用集膚效應(yīng)和頻敏變阻的作用。起動時，轉(zhuǎn)子實(shí)心鐵磁部分表面及其內(nèi)部，分別由主磁通和導(dǎo)體中的電流產(chǎn)生兩個渦流，使轉(zhuǎn)子等效電阻增大，然后這兩個渦流又隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的增加，頻率逐漸降低，其影響也逐漸減弱，轉(zhuǎn)子等效電阻也隨之自動平滑降低，正常運(yùn)行時，兩個渦流由于轉(zhuǎn)子電流頻率很低，其影響很弱，轉(zhuǎn)子電阻也達(dá)到最小值。因此，本發(fā)明電機(jī)與上述現(xiàn)有技術(shù)相比，巧妙利用鐵磁材料的性質(zhì)，使其實(shí)心鐵磁部分兼具集膚效應(yīng)和頻敏變阻的雙重作用，因而既有著起動轉(zhuǎn)矩大、起動電流小的平滑起動性能，又有著好的運(yùn)行性能，兼有深槽、雙籠或繞線型轉(zhuǎn)子的技術(shù)特點(diǎn)，又結(jié)構(gòu)簡單，運(yùn)行可靠，不需用滑環(huán)電刷裝置，非常適合要求高起動轉(zhuǎn)矩、低起動電流重載或大慣量負(fù)載起動及高可靠性的場合。
附

圖1轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖之一;
附圖2轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖之二;
附圖3有開口槽的轉(zhuǎn)子。
根據(jù)以上所述，本發(fā)明轉(zhuǎn)子鐵芯的實(shí)心鐵磁部分及硅鋼片部分，其具體配置方式舉例如下。
1.轉(zhuǎn)子鐵芯分為三段，其中兩段為實(shí)心鐵磁部分1，位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的兩端，另一段為硅鋼片部分2，位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的中間。
2.轉(zhuǎn)子鐵芯分為三段，其中兩段又分別分為內(nèi)外兩層，外層3采用實(shí)心鐵磁材料，內(nèi)層4采用硅鋼片，這兩段位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的兩端，另一段為硅鋼片部分2，位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的中間。
3.轉(zhuǎn)子鐵芯分為三段，其中兩段為硅鋼片部分2，位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的兩端，另一段為實(shí)心鐵磁部分1，位于轉(zhuǎn)子鐵芯中的中間。
除上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)外，轉(zhuǎn)子鐵芯還可以有以下的結(jié)構(gòu)形式4.在n(n＝1，2，……)段部分的轉(zhuǎn)子鐵芯沿圓周表面，每個齒頂中心線處可開有均勻分布的開口槽5，槽中不放置任何導(dǎo)體。
5.轉(zhuǎn)子鐵芯全部由硅鋼片制成，或者仍按上述兩種材料制成，但至少有一段由硅鋼片制成的鐵芯槽中，穿有采用導(dǎo)電鐵磁材料制成的筒套6，筒套6兩端可用端環(huán)短路7，導(dǎo)體8穿在筒套6之中，在導(dǎo)體8與筒套6之間有絕緣層10。所說的筒套起著與鐵磁材料轉(zhuǎn)子部分相同的作用。
6.上述結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)子，采用雙層繞組形式，每槽中上、下安置兩根導(dǎo)體，上、下層導(dǎo)體在轉(zhuǎn)子鐵芯兩端分別通過各自的端環(huán)9短路。
7.按照本發(fā)明所述的電動機(jī)，無論采用那種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式，其在由鐵磁材料構(gòu)成的轉(zhuǎn)子段中的導(dǎo)體與鐵磁材料之間均應(yīng)有絕緣層。此外，上述各結(jié)構(gòu)可在同一臺電動機(jī)中綜合使用，即在同一臺電動機(jī)的轉(zhuǎn)子中分段采用上述不同的結(jié)構(gòu)形式。
權(quán)利要求
1.一種籠型感應(yīng)電動機(jī)，其特征在于整個轉(zhuǎn)子鐵芯沿轉(zhuǎn)子軸向分為不同的兩個部分。其中一個部分有m(m=1，2，…)段，采用硅鋼片迭成；另一個部分則有n(n=1，2，…)段，采用實(shí)心鐵磁圓柱體或圓筒加工制成，這兩個部分采用交錯布置的方式組合成整個轉(zhuǎn)子鐵芯。
2.按權(quán)利要求1所述制造的電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子分為n段部分的鐵芯在沿半徑方向上分為內(nèi)外兩層，其中外層采用導(dǎo)電的鐵磁材料制成的，內(nèi)層采用硅鋼片，轉(zhuǎn)子槽位于外層鐵芯中。
3.按照權(quán)利要求1所說的電動機(jī)，其特征在于，全部轉(zhuǎn)子特芯均由硅鋼片制成，但至少有一段鐵芯的槽中穿有采用鐵磁材料制成的筒套，導(dǎo)體穿在筒套之中，筒套的兩端可用端環(huán)短路。
4.按上述權(quán)利要求2、3所說的電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子n段部分鐵芯中的導(dǎo)體與鐵芯之間有絕緣層。
5.按上述權(quán)利要求2、3所說的電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子n段部分鐵芯中采用全閉口槽時，沿圓周表面每個齒頂中心線處開有均勻分布的開口槽，槽中不放置任何導(dǎo)體。
6.按上述權(quán)利要求2、3所說的電動機(jī)，其特征在于轉(zhuǎn)子鐵芯每槽中上下放置兩根導(dǎo)體，上下層導(dǎo)體在轉(zhuǎn)子鐵芯兩端分別通過各自的端環(huán)短路。
全文摘要
一種利用雙渦流起動的籠型交流感應(yīng)電動機(jī)，其轉(zhuǎn)子由硅鋼片鐵芯和實(shí)心鐵磁材料鐵芯兩部分交錯組合而成。鐵磁材料部分的鐵心也可以是雙層結(jié)構(gòu)，外層為鐵磁材料，內(nèi)層為硅鋼片或者全為硅鋼片，當(dāng)轉(zhuǎn)子全為硅鋼片迭成時，但在此部分轉(zhuǎn)子槽中穿有由鐵磁材料制成的筒套。本發(fā)明的特點(diǎn)在于同時利用集膚效應(yīng)和頻敏變阻的作用，使電動機(jī)具有起動電流小，起動轉(zhuǎn)距大，無需滑環(huán)電刷等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號H02K1/26GK1104389SQ94111568
公開日1995年6月28日 申請日期1994年10月27日 優(yōu)先權(quán)日1994年10月27日
發(fā)明者王雪帆, 韋忠朝 申請人:華中理工大學(xué)