[發明專利]一種定子分段、轉子槳葉一體化高速異步電機

在審

• 申請號: 202110670028.6
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113410948A
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 李毅搏;韓宇菲;李耀;黃家才;高芳征;孫權;張鐸
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02K7/14
• 分類號: H02K7/14;H02K1/22;H02K1/16;H02K7/09;H02K17/12;F04D25/06;F04D29/26
• 代理公司: 南京睿之博知識產權代理有限公司 32296
• 代理人: 劉菊蘭

本發明公開了一種定子分段、轉子槳葉一體化高速異步電機，包括槳葉一體化無槽轉子、分段式繞組定子和固定槳葉一體化無槽轉子和分段式繞組定子之間相對位置的磁懸浮軸承系統；其中槳葉一體化無槽轉子包含轉子鐵心、槳葉和導體層，轉子鐵心的外周設置導體層，轉子鐵心的內部均勻設置槳葉，分段式繞組定子包括沿內側開槽的弧形定子鐵心和三相繞組，弧形定子鐵心側開槽處繞設有三相繞組。本發明采用導體層固定于轉子鐵心外表面的方式可降低制造成本、提高高速運行工況下的穩定性。分段式結構可以節約定子材料，降低電機成本，提高其散熱能力。

技術領域

本發明涉及高速異步電機領域，尤其涉及一種定子分段、轉子槳葉一體化高速異步電機。

背景技術

大功率水泵和風機在工廠、建筑、隧道等場合應用極廣，當前大部分設備都是采用電動機驅動槳葉軸，實現水泵和風機類設備的運行。對于槳葉來講，通常靠近電機軸的一端稱為葉梗，遠離電機軸的稱為葉梢。為了增加螺旋槳的剛度，葉根軸向需要加厚，但葉梢不能太厚。顯然當槳葉轉動時，最薄的葉梢也是線速度最大的地方，因此容易產生震動，帶來噪聲。另外，有軸電機驅動的水泵和風機系統，其中心軸承載扭矩力大，且在高溫、粉塵、高濕度、易腐蝕等惡劣環境下，更容易降低設備使用壽命。

申請號為201510668147.2的專利公開了一種“高效吸排空心環無軸電機風扇”，提供一種包含空心杯定子、空心杯轉子、環壁旋葉等核心零部件的風扇，具有無障礙吸排、油煙無腐蝕電機、旋轉內壁無摩擦死角、引導風洞產生漩渦效應等創新。申請號為201210102763.8的專利公開了一種“一體化無軸電機軸流泵”，提供一體化無軸電機軸流泵，解決傳統軸流泵結構復雜、安裝不便、動密封設計要求高的缺點，將無軸電機與軸流泵集成于一體，使得軸流泵可整體安裝在管路的直管段內，顯著提高軸流泵的緊湊性和靜音效果，系統布置簡單，占用空間小，易于施工設計。申請號為201820125503.5的專利，公開了一種無人機，包括機身、螺旋槳和電機，所述電機為呈環狀中空結構的無軸電機,所述螺旋槳為無軸螺旋槳,且所述無軸螺旋槳的槳葉外端固定于所述無軸電機的內圈轉子上。無軸螺旋槳的槳葉外端直接與無軸電機的轉子剛性連接固定，能夠増加槳葉外端的軸向厚度,因此,線速度較高的槳葉外端的震動減小，從而降低了噪音。槳葉的內端變成了葉梢，線速度小，同樣有利于減震。且去掉轉軸后氣流更順，有利于減小噪音。

上述專利所提及葉片結構的葉梗均在電機轉子內壁，葉梢靠近電機軸心，優勢明顯。但是，對于大型風機（如隧道排風扇），風機直徑較大，導致一體化電機定子直徑較大、制造成本較高，另外，關于電機轉子部分，目前采用永磁轉子較多，需要通過專門驅動電路啟動大功率風機。

發明內容

技術目的：針對現有技術中的缺陷，本發明公開了一種定子分段、轉子槳葉一體化高速異步電機，通過增加葉梗與槳葉一體化無槽轉子之間的接觸面積，提高槳葉的穩定性，降低槳葉葉梢線速度較大、機械強度不足造成的噪聲。另外，本發明還通過分段電機定子和槳葉一體化無槽轉子結構的改進方案，實現了電機自啟動功能和定子輕量化、低成本化。

技術方案：為實現上述技術目的，本發明采用以下技術方案。

一種定子分段、轉子槳葉一體化高速異步電機，包括槳葉一體化無槽轉子、分段式繞組定子和固定槳葉一體化無槽轉子和分段式繞組定子之間相對位置的磁懸浮軸承系統；其中槳葉一體化無槽轉子包含轉子鐵心、槳葉和導體層，其中，轉子鐵心的外周設置導體層，轉子鐵心的內部均勻設置槳葉，分段式繞組定子包括沿內側開槽的弧形定子鐵心和三相繞組，弧形定子鐵心側開槽處繞設有三相繞組。

優選地，所述轉子鐵心的內部均勻設置槳葉，其中，槳葉呈中心對稱且固定于轉子鐵心內側。

優選地，所述槳葉包括葉梗，其中葉梗位于槳葉的外側，并與轉子鐵心的內壁固定一體設置。

優選地，所述分段式繞組定子中弧形定子鐵心分段式設計，弧形定子鐵心之間的電角度差為180度的整數倍。