[發明專利]一種具有軸向相鄰段同向和反向通電繞組的異步電機

在審

• 申請號: 201510648331.0
• 申請日: 2015-10-09
• 公開（公告）號: CN105281448A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 王善銘;孫旭東;曹海翔;柴建云;王祥珩
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H02K1/12
• 分類號: H02K1/12;H02K1/16;H02K3/28;H02K17/16;H02K1/26
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;孫楠

技術領域

本發明涉及一種異步電機，特別是關于一種定子軸向分段的具有軸向相鄰段同向和反向通電繞組的異步電機。

背景技術

現代社會已無法離開電機，電機的應用遍及交通運輸、工農業生產、信息處理，以及日常生活的各個領域。電機的種類繁多，結構也各有不同，有異步電機、永磁電機、電勵磁電機等。各類電機在旋轉過程中都會產生振動和噪聲，振動噪聲是一種環境污染，會對人們健康、日常生活產生不良的影響；在軍工領域振動噪聲更為重要。因此，降低電機的振動和噪聲具有非常重要的意義。

電機的氣隙中存在著基波磁場和一系列的諧波磁場。在電機運行過程中，這些氣隙磁場之間相互作用，將會產生作用于電機定子鐵芯上的切向及徑向的電磁力；其中，切向電磁力產生轉矩，而徑向電磁激振力引起定子鐵芯變形。各種周期、各種轉速的徑向電磁激振力波都分別作用在定子、轉子鐵芯上，使定子鐵芯和機座以及轉子出現隨時間周期性變化的徑向形變，因此產生振動和噪聲。

異步電機因其結構簡單，堅固耐用，應用廣泛，但是異步電機振動噪聲更為復雜。引起異步電機振動噪聲的徑向電磁激振力中，除了存在普通電機中的頻率與極頻相關的，也就是頻率為供電頻率2倍的徑向電磁激振力之外，更由于定、轉子均開槽，會引起頻率與定、轉子槽數有關的徑向電磁激振力，異步電機的徑向電磁激振力的頻率成分更為豐富，其減振降噪難度更大。到目前為止，還沒有解決電機振動和噪聲的較好的方案。其它的永磁同步電機、無刷直流電機、同步電機等也存在類似的問題。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種具有軸向相鄰段同向和反向通電繞組的異步電機，能有效減小定子電磁激振力和振動噪聲。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種具有軸向相鄰段同向和反向通電繞組的異步電機，其包括定子機座、定子鐵芯、定子繞組、轉子鐵芯、轉子軸、軸承和轉子鼠籠繞組；所述定子機座內固定設置有所述定子鐵芯，所述定子繞組固定設置在所述定子鐵芯上；所述轉子鐵芯固定設置在所述轉子軸上，所述轉子軸通過所述軸承固定設置在所述定子機座內，所述轉子鐵芯的外圓周上設置所述轉子鼠籠繞組；其特征在于：將定子沿軸向分成兩段以上，所述定子鐵芯和定子繞組均設置為兩段以上，每段中所述定子鐵芯上的定子繞組按通電方式分為軸向相鄰段同向通電線圈和軸向相鄰段反向通電線圈，所述軸向相鄰段同向通電線圈采用同向電流供電，所述軸向相鄰段反向通電線圈采用反向電流供電。

每段所述定子鐵芯上所述軸向相鄰段同向通電線圈軸向不分段，僅每段所述定子鐵芯上所述軸向相鄰段反向通電線圈軸向分段；或每段所述定子鐵芯上所述軸向相鄰段同向通電線圈、軸向相鄰段反向通電線圈均不分段。

所述轉子鐵芯和轉子鼠籠繞組采用軸向分段式結構或不分段結構。

所述定子機座采用導磁材料。

所述定子鐵芯上開設有若干槽，形成定子齒；在所述定子鐵芯的定子齒對應的鐵芯軛部開設有圓孔，在所述圓孔中緊密地插入由導磁材料制成的棒。

所述定子鐵芯采用無槽繞組結構。

所述轉子鐵芯采用多斜槽結構。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由于定子鐵芯和定子繞組軸向分為多段，定子繞組分為軸向相鄰段同向通電繞組和軸向相鄰段反向通電繞組。軸向相鄰段反向通電繞組產生的磁場可以填補軸向相鄰段同向通電繞組產生的磁場的缺口，減小電機圓周上磁場絕對值的變化，可以使定子鐵芯受到的徑向電磁激振力變化減小，從而減小定子鐵芯的變形和振動。2、本發明采用導磁的定子機座，使軸向相鄰段反向通電繞組產生的軸向磁通經過的磁路的磁阻大大減小，軸向磁場得到增強，軸向相鄰段反向通電繞組利用效果提高。3、本發明在定子鐵芯上開孔布置導磁棒，避免使用導磁機座，同時使軸向相鄰段反向通電繞組產生的軸向磁通經過的磁路的磁阻大大減小，軸向磁場得到增強，軸向相鄰段反向通電繞組利用效果提高，使電機結構更為緊湊。4、本發明轉子可以采用多斜槽結構，消除轉子開槽引起的電磁激振力，達到大大降低電機定子受到的極頻和槽頻徑向電磁激振力的目的。5、本發明定子可采用無槽繞組結構，定子鐵芯不開槽，徹底消除定子受到的槽頻徑向電磁激振力，與軸向相鄰段反向通電繞組相配合，達到大大降低電機定子受到的極頻和槽頻徑向電磁激振力的目的，實現完美結合。

基于以上優點，本發明可以廣泛應用于家用電器、醫療儀器、工業生產、制造業和民用領域的電機系統、航空航天電機電器設備領域、艦船輔助機械和艦船推進等系統領域以及可移動電氣系統領域，對系統的減振降噪具有重要意義。

附圖說明