[其他]感應電機的一種等槽配合結構

在審

• 申請號: 101986000002896
• 申請日: 1986-04-16
• 公開（公告）號: CN86102896B
• 公開（公告）日: 1988-12-28
• 發明（設計）人: 張大可
• 申請（專利權）人: 長沙鐵道學院
• 代理公司: 湖南專利事務所
• 代理人: 李柏林;來國琦

感應電機的一種等槽配合結構，適用于各種規格及各種極數的感應電機。本發明特征在于轉子槽形采用偏口槽形，且其槽口中心線偏離其槽身主軸線四分之一或近似四分之一倍轉子齒距和轉子鐵芯整體由偶數個鐵芯疊段依次按正面和反面交替疊裝構成以及轉子槽數Ｑ₂等于定子槽數Ｑ₁。本發明消除或削弱了感應電機內大部份齒槽諧波磁場的作用：消除或削弱了附加同步轉距和附加異步轉距；能降低電磁振動和噪聲；能降低附加損耗和溫升。實現工藝極為簡易，不增加制造成本。

本發明涉及感應電機定子槽數和轉子槽數實現等槽配合的一種結構。

設計感應電機時，定轉子槽配合（即指定子槽數Q₁與轉子槽數Q₂所構成的一種對應組合）的選擇，對感應電機主要特性有重大影響;槽配合選擇不當，制出的電機會產生數量較多、幅值較大的齒諧波磁場作用，可能引起有害的附加異步轉矩和附加同步轉矩，使感應電動機啟動特性不良，甚至由于其M-S曲線出現嚴重下凹而不能達到正常運行狀態;還引起周期性電磁力，產生振動和噪聲;產生電磁干擾：還產生顯著的表面附加損耗和附加脈振損耗，降低效率和增高溫升等。上述影響對感應電機運動都是極不利的，故設計感應電機時必須選擇有利于改善電機特性的定、轉子槽配合值Q₁/Q₂。

目前設計感應電機時均按經驗數據確定槽配合值Q₁/Q₂，即是從根據許多專題理論分析和設計制造積累的實踐經驗所得出一系列在不同極數（或轉速）下可以應用、不宜應用或不能應用的各種定、轉子槽配合推薦值表中，選出合適的槽配合值來設計感應電機，一般尚能得出較好的結果。但由于要遷就槽配合推薦值，使設計結果很難理想，尤其是在設計制造采用變極調速方式的多速感應電機時，更難選出在各種極數下運行效果均佳的優良槽配合值。

國內、外電機界一直在研究確定感應電機優良槽配合值又簡便又通用的方法和結構。理論研究（Heller，B.jHamata，V.著《異步電機中諧波磁場的作用》，章銘濤等譯1979）已經表明，雖然等槽配合（即Q₁＝Q₂）是感應電機通用的優良槽配合值，但采用等槽配合結構的感應電機在啟動時存在嚴重的附加同步轉矩而使電機不能啟動，這是不可容許的缺陷，故等槽配合仍被否定。必須采取專門措施以消除此項缺陷而保存等槽配合的優點。國內、外電機界先后均研制過“樅樹式”轉子等槽配合結構的感應電機，雖然試驗結果表明，已經有效地消除了啟動時存在的附加同步轉矩而改善了啟動性能和其他性能，但“樅樹式”轉子結構較復雜，制造工藝性差，材料利用率低，增高了制造成本，故至今尚未能實際推廣應用。

本發明任務是基于定、轉子槽的槽形及槽配合值Q〈`;;c`〉/Q₂對感應電機主要特性有重大影響，提供一種與電機極數或轉速無關的通用優良槽配合值以及實施的簡便方法和結構：即轉子鐵芯整體由偶數個相同的鐵芯疊段依次按正面和反面交替疊裝構成;而每個鐵芯疊段均由轉子沖片按其上轉子槽形各部份——對正疊齊構成，且其轉子槽形設計成稱為偏口槽形的特殊槽形;并轉子槽數Q₂等于定子槽數Q₁。

本發明的基本原理簡述如下：由于采用等槽配合結構，轉子磁場中第μ_R次諧波與定子第μ_S次諧波在感應電機轉差率S＝1（即電機在啟動瞬時）發生的第μ次諧波附加同步轉矩可表示為：

M_μ=M_kSin(K₂Q₂/P·π/τX-φ_μ)......(1）

其中，M_R為定轉子在S＝1時的附加同步轉矩幅值;Q₂為轉子槽數;P為電機極對數;π/τX為定、轉子繞組相軸間的空間相位差角;φ_u為定子、轉子上第μ次諧波電流相位差;K₂為任意整數。消除附加同步轉矩就是要使M_μ＝O或使M_μ削弱到可忽略不計的程度。