專利名稱：電機(jī)槽口磁蓋和配合槽口磁蓋改善電機(jī)設(shè)計的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)槽楔結(jié)構(gòu)和制造方面的發(fā)明，是一種將開口槽電機(jī)加上磁性套筒或絕緣拼接磁性槽楔后變成閉口槽電機(jī)的結(jié)構(gòu)方面的發(fā)明。
在電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計中存在著一對矛盾從嵌線工藝的角度看，需要槽口大些好；從電機(jī)性能的角度看，需要齒諧波小，即需要槽口小些好。傳統(tǒng)的磁性槽楔能夠使槽口的等效寬度變小，從而提高電機(jī)效率，是一個歷史悠久的發(fā)明，實(shí)踐和理論證明，用目前的磁性槽楔將槽口用磁性材料封口，能提高電機(jī)效率，也有一些弊端，主要缺點(diǎn)是使電機(jī)的帶負(fù)載能力下降，對于電動機(jī)來說是起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩下降，對于發(fā)電機(jī)來說是電壓調(diào)整率變差。此外，磁性槽楔降低了槽楔的機(jī)械強(qiáng)度。
實(shí)際上，磁性槽楔應(yīng)該考察四個指標(biāo)1、抑制齒諧波的指標(biāo)；2、抑制齒間漏磁的指標(biāo)；3、抑制渦流的指標(biāo)；4、機(jī)械強(qiáng)度指標(biāo)。
本發(fā)明總的目的是提供一種新產(chǎn)品和方法，在提高電機(jī)效率的同時，還能提高電機(jī)的帶負(fù)載能力。那么，槽口磁蓋應(yīng)該具備什么樣的性能就能夠發(fā)揮最大的優(yōu)勢和避免它所引起的缺點(diǎn)呢？為了實(shí)現(xiàn)這些性能又應(yīng)該采用什么方法和結(jié)構(gòu)呢？根據(jù)電機(jī)的原理分析，槽口磁蓋應(yīng)該實(shí)現(xiàn)以下具體的目的1、能夠向槽口處提供足夠的磁通消除齒諧波和降低有效氣隙；2、導(dǎo)磁材料集中于靠氣隙的一面，以盡可能提高有效磁通，減少漏磁；3、磁性槽楔使電機(jī)降低帶負(fù)載能力的主要原因是導(dǎo)磁層太厚和形狀不合理，引起槽口漏磁通過大，應(yīng)當(dāng)是既能保證向槽口處提供足夠的磁通消除齒諧波，同時又不至于引起槽口漏磁通過大，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的帶負(fù)載能力也得到提高；4、不會因?yàn)椴捎貌劭诖派w而形成大的渦流；5、可靠性高，要保證槽口磁蓋本身的機(jī)械強(qiáng)度和它與電機(jī)鐵芯的結(jié)合強(qiáng)度。
電機(jī)采用槽口磁蓋實(shí)現(xiàn)以上5個目的后，由于性能變好，還可以實(shí)現(xiàn)重優(yōu)化設(shè)計電機(jī)結(jié)構(gòu)的目的1、對電動機(jī)而言，取消斜槽和使定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比接近于1；2、將半開口槽和半閉口槽的電機(jī)都做成開口槽嵌線、閉口槽運(yùn)行，使電機(jī)的嵌線工藝、質(zhì)量、槽滿率、匝間絕緣都得到改善，并且提高電機(jī)的性能；3、對小型電機(jī)而言，磁性套筒有足夠的強(qiáng)度固定線圈，在改善性能的同時用以取代槽楔，減小電機(jī)體積；4、對發(fā)電機(jī)而言，實(shí)現(xiàn)減小氣隙的目的，從而減小勵磁損耗，提高發(fā)電機(jī)的效率和發(fā)電容量；5、對直流電機(jī)而言，用以改善換向性能。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提出槽口磁蓋的原理和結(jié)構(gòu)，包括磁性套筒類和絕緣拼接式磁性槽楔類。絕緣拼接式磁性槽楔以下簡稱拼式磁楔。其結(jié)構(gòu)原理示意如圖1a，由左右兩塊硅鋼片絕緣拼接成凹槽狀，然后在槽中填滿填料B而成。圖中的粗實(shí)線為硅鋼片的截面，插入槽口時，槽楔中硅鋼片凹槽的底面位于靠氣隙一側(cè)并平行于氣隙圓柱面，它引導(dǎo)磁通到槽口以抑制齒諧波，將開口槽封閉成閉口槽。我們給這底面的硅鋼片(或其它鐵磁材料)取一個專有名詞①導(dǎo)磁層A。導(dǎo)磁層采用兩邊厚，中間薄的馬鞍形狀，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處，等厚的導(dǎo)磁層是馬鞍形狀導(dǎo)磁層的簡化，以下提到的導(dǎo)磁層A都是指包括等厚導(dǎo)磁層在內(nèi)的馬鞍形狀導(dǎo)磁層。為了敘述簡便起見，我們還約定以下簡稱②鐵磁片Ai鐵磁性材料(如硅鋼片)薄片。③填料B樹脂材料、添加物和粘接劑的混合物。④固定齒C在鐵磁片上制作一些齒，用于嵌入填料B中，使鐵磁片與填料B牢固結(jié)合。⑤絕緣拼接本發(fā)明提出的拼式磁楔的導(dǎo)磁層結(jié)構(gòu)是由兩塊以上的鐵磁片拼接而成，并且兩塊鐵磁片的結(jié)合部必須保證絕緣縫F，同時必須保證鐵磁片與填料B牢固結(jié)合，實(shí)施例9-實(shí)施例11對絕緣拼接進(jìn)行了描述。⑥鐵磁片底面AM鐵磁片兩面中靠氣隙圓柱面的一面，類似有，拼式磁楔底部為靠氣隙圓柱面的部分，上部為離氣隙圓柱面較遠(yuǎn)的部分。⑦導(dǎo)磁層截面導(dǎo)磁層在垂直于電機(jī)轉(zhuǎn)軸方向的截面。⑧電機(jī)的帶負(fù)載能力指電動機(jī)起動轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩和發(fā)電機(jī)電壓調(diào)整率。
本發(fā)明的原理是用稱為槽口磁蓋的磁性材料構(gòu)件將電機(jī)的開口槽封閉成閉口槽，達(dá)到提高電機(jī)效率和帶負(fù)載能力的目的，并在槽口磁蓋支持下優(yōu)化和改變電機(jī)的設(shè)計，進(jìn)一步改善電機(jī)性能。槽口磁蓋式電機(jī)的結(jié)構(gòu)和制造方法是將電機(jī)鐵芯做成開口槽，嵌好線以后再裝上槽口磁蓋將開口槽封閉成閉口槽。槽口磁蓋由鐵磁片與非磁性填料B通過嵌入式粘合制成，鐵磁片作為一個導(dǎo)磁層，將齒部的磁通引導(dǎo)一部分至槽口，使電機(jī)的開口槽封閉成閉口槽的方法和部件，其特征是①通過絕緣拼接式磁性槽楔的原理1a可知，槽口磁蓋由非磁性填料B與鐵磁片A1通過粘接制成，槽口磁蓋離氣隙較遠(yuǎn)的部分為非磁性填料B，用以抑制齒部漏磁；鐵磁片A1處于磁性槽楔底面的部分為導(dǎo)磁層A，導(dǎo)磁層A緊貼氣隙一側(cè)并基本平行于氣隙圓柱面，可以減小齒諧波并使平均氣隙減??；導(dǎo)磁層采用兩邊厚，中間薄的馬鞍形狀，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處，等厚的導(dǎo)磁層是馬鞍形狀導(dǎo)磁層的簡化，以下提到的導(dǎo)磁層A都是指包括等厚導(dǎo)磁層在內(nèi)的馬鞍形狀導(dǎo)磁層。
②導(dǎo)磁層A不能引起齒頂間漏磁過大，否則會產(chǎn)生帶負(fù)載能力降低等不利影響，所以槽口磁蓋的導(dǎo)磁層根部的厚度d應(yīng)該小于開口槽槽口寬度的1/4，并且在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，厚度要盡量薄，以達(dá)到同時也抑制齒間漏磁的目的。當(dāng)材料一定時，為了保證有效地抑制齒諧波，d通常隨著槽口寬度的增加而增加，即厚度d是槽口寬度T的增函數(shù)。
圖1b是拼式磁楔工作原理圖，描述一種極端狀況設(shè)磁性槽楔兩邊的兩個齒頂部1都處于磁勢的峰值，于是兩齒之間由于磁勢相等而無漏磁，所以由導(dǎo)磁層引導(dǎo)到槽口的磁通都會進(jìn)入到對面鐵芯6，即導(dǎo)磁層根部Ad的磁通等于槽口氣隙磁通。設(shè)T為槽口寬度；L為槽口軸向長度；設(shè)d為導(dǎo)磁層根部的厚度(d和e參見圖1a)；e為薄磁楔的鐵磁片側(cè)邊的厚度；Bδ為氣隙磁密最大值；BS為磁性材料的飽和磁密。槽口的面積為T*L，該面積所需總磁通為M＝T*L*Bδ，該磁通應(yīng)該由導(dǎo)磁層的兩個根部共同提供，每個根部能夠提供的磁通為d*L*Bs，所以估算公式為d＝G*Bδ*T/(2*Bs)----------1.1式中G為修正系數(shù)，約等于1，待實(shí)驗(yàn)確定。
考慮到槽口寬度T應(yīng)該扣除鐵磁片側(cè)邊的厚度e，等效槽口寬度為T-2*e，所以估算公式修正為d＝G*Bδ*(T-2*e)/(2*BS)----------1.2若d＝e，則1.2式變成d＝G*Bδ*T/2*(Bs+G*Bδ)----------1.3公式表明①厚度d是槽口寬度T的增函數(shù)；②導(dǎo)磁層的磁性材料的BS值越高則所需厚度d越薄，也就是說，如果僅僅是考慮抑制齒諧波的指標(biāo)，既可以采用高BS值的薄鐵磁片，也可以采用低BS值的厚鐵磁片，這兩種搭配對于抑制齒諧波等價。但是，對于抑制齒間漏磁(即提高帶負(fù)載能力)的指標(biāo)，這兩種搭配并不等價，實(shí)驗(yàn)表明，齒間漏磁主要取決于鐵磁片厚度，即采用高BS值的薄鐵磁片效果好；③由估算公式可知，槽口磁蓋的導(dǎo)磁層A應(yīng)該采用具有高飽和磁密Bs的軟鐵磁材料，從而實(shí)現(xiàn)在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，減薄導(dǎo)磁層厚度；④為了避免由于槽口磁蓋引起鐵芯齒部大的渦流，導(dǎo)磁層采用由鐵磁片絕緣拼接構(gòu)成的辦法，這種導(dǎo)磁層是由多塊鐵磁片構(gòu)件絕緣拼接而成，各塊鐵磁片構(gòu)件間互相絕緣，圖1x中(x為a、b、c、d的通配符)，導(dǎo)磁層在寬度方向是由兩塊以上鐵磁片絕緣拼接而成，圖3x中，導(dǎo)磁層在長度度方向是是由多塊鐵磁片絕緣拼接而成。
⑤槽口磁蓋的鐵磁片之間的拼接都是絕緣拼接，所述絕緣拼接鐵就是在保證互相絕緣的前提下的兩類拼接，一類是鐵磁片之間的機(jī)械絕緣拼接，在結(jié)合面保證絕緣；另一類是嵌入式粘接，多塊鐵磁片與填料B通過嵌入式粘接成為一體，于是這些鐵磁片相對固定，形成絕緣拼接。


結(jié)合實(shí)施例進(jìn)行說明，首先給出附圖標(biāo)號，標(biāo)號中，與專利權(quán)關(guān)系不密切的部件采用數(shù)字標(biāo)號，與專利權(quán)關(guān)系密切的部件采用英文字母標(biāo)號，將對采用英文字母標(biāo)號的部件作出詳細(xì)解釋。
1-鐵芯齒；2-槽口；3-氣隙；4-線圈；5-拼式磁楔方的鐵芯；6-拼式磁楔對面的鐵芯。
A-導(dǎo)磁層，槽口磁蓋中處于氣隙一側(cè)的鐵磁片，從垂直于電機(jī)軸的剖面看，導(dǎo)磁層的截面采用馬鞍形狀，靠鐵芯齒的兩邊厚，中間薄，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處，而等厚的導(dǎo)磁層是馬鞍形狀導(dǎo)磁層的簡化，以下提到的導(dǎo)磁層A都是指包括等厚導(dǎo)磁層在內(nèi)的馬鞍形狀導(dǎo)磁層；AM-導(dǎo)磁層的底面，即導(dǎo)磁層靠氣隙圓柱面的一面；Ad-導(dǎo)磁層根部；Ai-鐵磁片；A1-長平形鐵磁片，鐵磁片的長度等于所對應(yīng)槽口的長度，鐵磁片的一部分平面大致平行于氣隙圓柱面而構(gòu)成導(dǎo)磁層；A2-長立形鐵磁片，鐵磁片的長度等于所對應(yīng)槽口的長度，鐵磁片平面大致垂直于氣隙圓柱面；A3-寬平形鐵磁片，就是鐵磁片A3中凹槽形底部的這部分平面大致平行于氣隙圓柱面而構(gòu)成導(dǎo)磁層，構(gòu)成導(dǎo)磁層的部分的寬度等于槽口寬；A4-寬立形鐵磁片，鐵磁片的寬度等于槽口寬度，鐵磁片平面大致垂直于氣隙圓柱面。B-填料，樹脂材料、添加物和粘接劑的混合物。C-固定齒，在鐵磁片上制作一些齒，用于嵌入填料B中，使鐵磁片與填料B牢固結(jié)合。D-粘接孔，在鐵磁片上制作一些空，填料B嵌入其中后，使鐵磁片與填料B牢固結(jié)合。E-磁性套筒，E套在圖6b的定子鐵芯5的內(nèi)表面變成了閉口槽。E1-磁性套圈，磁性套筒E由一組磁性套圈E1組成。F-絕緣縫，相鄰鐵磁片拼接后，保持絕緣的縫。F1-鐵磁片側(cè)壁與鐵芯齒之間的絕緣層。K-磁性套圈的寬度。e-鐵磁片側(cè)壁厚度。L-槽口長度，槽楔長度。d-導(dǎo)磁層根部Ad的厚度。T-導(dǎo)磁層A的寬度，等于槽口寬度。Q1-穿孔扣。Q2-交錯咬合。Q3-咬扣。Q4-嵌套。
實(shí)施例分為三大類，實(shí)施例1至實(shí)施例8主要說明了槽口磁蓋的鐵磁片的分布結(jié)構(gòu)；實(shí)施例9至實(shí)施例28主要說明了鐵磁片的絕緣拼接方式；實(shí)施例1至實(shí)施例8主要說明了應(yīng)用槽口磁蓋后，由于電機(jī)性能改善，可以優(yōu)化電機(jī)的設(shè)計。
實(shí)施例1。圖1a，一種拼式磁楔，其導(dǎo)磁層A由兩塊以上的長平鐵磁片A1在寬度方向絕緣拼接而成，其長平鐵磁片A1的長度等于對應(yīng)槽口長度，構(gòu)成導(dǎo)磁層A的部分大致平行于氣隙圓柱面，拼成后的導(dǎo)磁層A在大致平行于槽口方向至少有一條絕緣縫F，避免相鄰齒部互相導(dǎo)通而產(chǎn)生大渦流；導(dǎo)磁層為單層的馬鞍形或等厚形。
圖1b是絕緣拼接式磁性槽楔的工作原理圖。
實(shí)施例2，圖1c中的導(dǎo)磁層是由多層長平鐵磁片A1疊合形成的馬鞍形，靠鐵芯齒1的兩邊鐵磁片層數(shù)多，中間層數(shù)少，形成兩邊厚，中間薄的馬鞍形，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處；疊合鐵磁片的方式很多，左邊例舉了截面為L形鐵磁片的疊合方式，右邊例舉了截面為階梯形鐵磁片的疊合方式，各層鐵磁片之間采用穿孔扣進(jìn)行扣接；實(shí)施例1所述的單層鐵磁片的導(dǎo)磁層是該多層長平鐵磁片疊合的導(dǎo)磁層的簡化，以上導(dǎo)磁層截面都是馬鞍形，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
實(shí)施例3。圖2，一種拼式磁楔，其導(dǎo)磁層A是由許多長立鐵磁片A2在寬度方向絕緣拼接而成，其長立鐵磁片A2的長度等于對應(yīng)槽口長度，鐵磁片大致垂直于氣隙圓柱面、數(shù)目較多且一片緊靠一片，拼成后的導(dǎo)磁層A在大致平行于槽口方向有多條絕緣縫F，避免相鄰齒部互相導(dǎo)通而產(chǎn)生大渦流；其導(dǎo)磁層的馬鞍形是由鐵磁片高矮排列形成，靠鐵芯齒的兩邊鐵磁片高，中間的鐵磁片矮，形成兩邊厚，中間薄的馬鞍形，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處；當(dāng)鐵磁片一樣高時，導(dǎo)磁層就為等厚形導(dǎo)磁層。
實(shí)施例4。圖3a，一種拼式磁楔，其導(dǎo)磁層A的最底層由數(shù)目不多的數(shù)塊寬平鐵磁片A3在長度方向絕緣拼接而成，所謂寬平鐵磁片，就是鐵磁片A3中的構(gòu)成導(dǎo)磁層的部分的寬度等于槽口寬且大致平行于氣隙圓柱面，拼成后的導(dǎo)磁層A在長度方向有多條絕緣縫F，用以避免產(chǎn)生大回路的渦流；其導(dǎo)磁層的馬鞍形是由多層鐵磁片疊合形成；這種結(jié)構(gòu)的拼式磁楔，除最底層鐵磁片采用寬平鐵磁片A3以外，上面的多層鐵磁片采用整長的或分段的L形長平鐵磁片A1，層與層之間絕緣。
實(shí)施例5。圖3b，單層寬平鐵磁片A3構(gòu)成的導(dǎo)磁層，這是實(shí)施例4多層寬平鐵磁片疊合的導(dǎo)磁層的簡化，其導(dǎo)磁層截面采用馬鞍形，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
實(shí)施例6。圖4，一種拼式磁楔，其導(dǎo)磁層A是由許多寬立鐵磁片A4從長度方向絕緣拼接而成，其每片寬立鐵磁片A4的形狀就是拼式磁楔截面的形狀，大致垂直于氣隙圓柱面，其中構(gòu)成導(dǎo)磁層的部分，寬度等于槽口寬且形成馬鞍形，拼成后的導(dǎo)磁層A在長度方向有許多條絕緣縫F，避免產(chǎn)生大渦流；當(dāng)然，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
實(shí)施例7。圖5，避免由于槽口磁蓋引起鐵芯齒部大的渦流的方法之一是導(dǎo)磁層與鐵芯齒絕緣，磁性槽楔的由整塊凹槽形鐵磁片構(gòu)成，凹槽形導(dǎo)磁層的底部為導(dǎo)磁層，導(dǎo)磁層至少與兩側(cè)鐵芯中的一側(cè)保證絕緣，絕緣層為F1，這也可以視為特殊的絕緣縫和絕緣拼接；當(dāng)然，這種導(dǎo)磁層的橫截面可以是馬鞍形、等厚形，可以采用單層鐵磁片和多層疊片式。
實(shí)施例8。圖6a是槽口磁蓋的另一種結(jié)構(gòu)，磁性套筒類；其特征是采用磁性套圈E1若干個組合成磁性套筒E，磁性套筒E套在圖6b的定子鐵芯5的內(nèi)表面，使定子中由于嵌線圈4而留下的槽口2被鐵磁片封閉，使鐵芯5內(nèi)表面變成圖6c形狀的由鐵磁材料構(gòu)成的光滑表面，即變成了閉口槽，使得原來由于槽口2引起的齒諧波被抑制。磁性套筒E由一組鐵磁片做成的磁性套圈E1組成，對磁性套圈E1的厚度、寬度和與填料B結(jié)合的可靠性都有要求，首先，磁性套筒的厚度d是一個關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，厚度d要盡量薄，以達(dá)到抑制齒間漏磁的目的，厚度d的參考值為小于開口槽口寬度的1/4；其次，抑制渦流也是一個重要技術(shù)，每個環(huán)的寬度K不能太寬，太寬則渦流太大，但太窄則工藝性差，寬度K的參考值為槽口寬度的1/3至3倍；再次，磁性套筒在嵌套之前進(jìn)行粗糙化處理并制作一些固定齒C，使磁性套筒粘接在鐵芯上，特別是固定齒C嵌入填充在槽口中未固化的填料B，待填料B固化后，磁性套筒就與鐵芯形成了比較可靠的結(jié)合。
以上實(shí)施例都涉及到鐵磁片的絕緣拼接，所述絕緣拼接鐵就是在保證互相絕緣的前提下的實(shí)現(xiàn)鐵磁片互相拼接，一類是鐵磁片之間的機(jī)械絕緣拼接，在結(jié)合部形成絕緣縫F，結(jié)合部的結(jié)合方法包括穿孔扣Q1、交錯咬合Q2、咬扣Q3和嵌套Q4的方法。另一類稱嵌入式粘接，多塊鐵磁片與填料B通過嵌入式粘接成為一體，于是這些鐵磁片相對固定，從而形成絕緣拼接。事實(shí)上，這些絕緣拼接的方法同樣可以用于長度方向的絕緣拼接。
實(shí)施例9。鐵磁片之間的機(jī)械絕緣拼接，其拼接方法很多，包括圖7a-穿孔扣Q1，一塊鐵磁片上的齒C與另一塊鐵磁片上的孔D進(jìn)行扣接。
圖7b交錯咬合Q2，兩塊鐵磁片的齒互相上下交錯咬合。
圖7c，咬扣Q3。
圖7d，嵌套Q4。
實(shí)施例10。圖8，在鐵磁片Ai上做一些齒狀物嵌入所述槽楔的填料B中，所述齒狀物包括在鐵磁片上制造齒、帶小鉤的齒和毛刺，還可以在鐵磁片上造一些孔，在鐵磁片的粘接面上進(jìn)行粗糙化處理可以理解為微觀上的齒狀物。在鐵磁片上沖出一個孔D1以后，同時生成了毛刺固定齒C1；固定齒C2是在沖孔D2時產(chǎn)生；固定齒C3的制造方法包括焊接法和直接在鐵磁片上沖壓法。這些固定齒C1、C2、C3統(tǒng)稱為固定齒C，孔D1、D2統(tǒng)稱為粘接孔D；在鐵磁片上制造出許多固定齒C和粘接孔D以后，與填料實(shí)現(xiàn)嵌入式粘接。嵌入式粘接中，鐵磁片Ai和填料B都有嵌入到對方的局部，所述齒C和孔D使鐵磁片Ai與填料B形成一種你中有我，我中有你的交錯式粘合，從而提高鐵磁片與填料B粘合的牢固性和整個槽楔的強(qiáng)度。多塊鐵磁片與填料B通過嵌入式粘接成為一體，于是這些鐵磁片相對固定，從而形成絕緣拼接。
實(shí)施例11。由于加上槽口磁蓋后會對電機(jī)的電磁特性產(chǎn)生有利影響，其進(jìn)一步的特征是結(jié)合槽口磁蓋的使用，對電機(jī)的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，①電動機(jī)的設(shè)計只要保證定子和轉(zhuǎn)子不相擦，可以相應(yīng)地減小氣隙；②使定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比接近1；③電動機(jī)和發(fā)電機(jī)都不須要設(shè)計斜槽；④對半閉口槽和半開口槽的電機(jī)而言，都可以改變設(shè)計成為開口槽，有利于嵌線、提高槽滿率和嵌線質(zhì)量；⑤減小發(fā)電機(jī)的氣隙；目前的大型發(fā)電機(jī)的氣隙做得較大，目的是減小諧波和提高斷路比，在定子和轉(zhuǎn)子上安裝拼式磁楔后，可以減小諧波和提高斷路比，所以可以減小發(fā)電機(jī)的氣隙，從而減小勵磁功率和溫升，提高發(fā)電機(jī)的效率和發(fā)電容量。
權(quán)利要求
1.一種電機(jī)槽口磁蓋和配合槽口磁蓋改善電機(jī)設(shè)計的方法，是采用帶有磁性材料的構(gòu)件將電機(jī)的開口槽封閉成閉口槽，槽口磁蓋與傳統(tǒng)的磁性槽楔類似的地方是，由粘接劑將磁性材料和填料粘接成一個整體，軟磁性材料作為一個導(dǎo)磁層，將齒部的磁通引導(dǎo)一部分至槽口，使電機(jī)的開口槽封閉成閉口槽，達(dá)到改善電機(jī)性能的目的，并在槽口磁蓋支持下優(yōu)化和改變電機(jī)的設(shè)計，進(jìn)一步改善電機(jī)性能；其特征是①槽口磁蓋由導(dǎo)磁層A和非磁性填料層B粘合制成，槽口磁蓋離氣隙較遠(yuǎn)的部分為非磁性填料層B，緊靠氣隙的部分為導(dǎo)磁層A，導(dǎo)磁層A緊貼氣隙一側(cè)且它的底面AM基本平行于氣隙圓柱面，用以減小齒諧波和平均氣隙；槽口磁蓋包括拼式磁楔類和磁性套筒類；②導(dǎo)磁層A不能引起齒頂間漏磁過大，否則會產(chǎn)生帶負(fù)載能力降低等不利影響，所以導(dǎo)磁層根部的厚度d應(yīng)該小于開口槽槽口寬度的1/4，并且在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，厚度要盡量薄，以達(dá)到同時也抑制齒間漏磁的目的；從垂直于電機(jī)軸的剖面看，導(dǎo)磁層的截面采用馬鞍形狀，靠鐵芯齒的兩邊厚，中間薄，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處，而等厚的導(dǎo)磁層是馬鞍形狀導(dǎo)磁層的簡化，以下提到的導(dǎo)磁層A都是指包括等厚導(dǎo)磁層在內(nèi)的馬鞍形狀導(dǎo)磁層；③槽口磁蓋的導(dǎo)磁層A應(yīng)該采用具有高飽和磁密Bs的軟鐵磁材料，從而實(shí)現(xiàn)在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，減薄導(dǎo)磁層厚度；④必須避免由于槽口磁蓋引起鐵芯齒部大的渦流，導(dǎo)磁層A由多塊鐵磁片構(gòu)件絕緣拼接的辦法構(gòu)成，各塊鐵磁片構(gòu)件間互相絕緣，一類導(dǎo)磁層是在寬度方向由兩塊上鐵磁片絕緣拼接而成，另一類導(dǎo)磁層是在長度方向由多塊鐵磁片絕緣拼接而成；⑤槽口磁蓋的鐵磁片之間的拼接都是絕緣拼接，所述絕緣拼接鐵就是在保證互相絕緣的前提下的兩類拼接，一類是鐵磁片之間的機(jī)械絕緣拼接，在結(jié)合面保證絕緣；另一類是嵌入式粘接，多塊鐵磁片與填料B通過嵌入式粘接成為一體，于是這些鐵磁片相對固定，形成絕緣拼接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，包括了拼式磁楔類，其進(jìn)一步的特征是一種拼式磁楔的導(dǎo)磁層A由兩塊以上的長平鐵磁片A1在寬度方向絕緣拼接而成，其長平鐵磁片A1的長度等于對應(yīng)槽口長度，鐵磁片的一部分平面大致平行于氣隙圓柱面而構(gòu)成導(dǎo)磁層；拼成后的導(dǎo)磁層A在大致平行于槽口方向至少有一條絕緣縫F，避免相鄰齒部互相導(dǎo)通而產(chǎn)生大渦流；其導(dǎo)磁層的馬鞍形是由多層鐵磁片疊合形成，靠鐵芯齒的兩邊鐵磁片層數(shù)多，中間層數(shù)少，形成兩邊厚，中間薄的馬鞍形，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處；單層鐵磁片的導(dǎo)磁層是多層鐵磁片疊合的導(dǎo)磁層的簡化，以上導(dǎo)磁層截面都是馬鞍形，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，包括了拼式磁楔類，其進(jìn)一步的特征是一種拼式磁楔的導(dǎo)磁層A是由許多長立鐵磁片A2在寬度方向絕緣拼接而成，其長立鐵磁片A2的長度等于對應(yīng)槽口長度，鐵磁片大致垂直于氣隙圓柱面、數(shù)目較多且一片緊靠一片，拼成后的導(dǎo)磁層A在大致平行于槽口方向有多條絕緣縫F，避免相鄰齒部互相導(dǎo)通而產(chǎn)生大渦流；其導(dǎo)磁層的馬鞍形是由鐵磁片高矮排列形成，靠鐵芯齒的兩邊鐵磁片高，中間的鐵磁片矮，形成兩邊厚，中間薄的馬鞍形，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處；當(dāng)鐵磁片一樣高時，導(dǎo)磁層就為等厚形導(dǎo)磁層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，包括了拼式磁楔類，其進(jìn)一步的特征是拼式磁楔的導(dǎo)磁層A的最底層由數(shù)目不多的數(shù)塊寬平鐵磁片A3從長度方向絕緣拼接而成，所謂寬平鐵磁片，就是鐵磁片A3中凹槽形底部的這部分平面大致平行于氣隙圓柱面而構(gòu)成導(dǎo)磁層，構(gòu)成導(dǎo)磁層的部分的寬度等于槽口寬；拼成后的導(dǎo)磁層A在長度方向有數(shù)條絕緣縫F，用以避免產(chǎn)生大回路的渦流；其導(dǎo)磁層的馬鞍形是由多層鐵磁片疊合形成，靠鐵芯齒的兩邊鐵磁片層數(shù)多，中間層數(shù)少，形成兩邊厚，中間薄的馬鞍形，對減小齒間漏磁和改善磁場分布有好處；這種結(jié)構(gòu)的拼式磁楔，除最底層鐵磁片采用寬平鐵磁片A3以外，上面的多層鐵磁片采用整長的或分段的長平鐵磁片A1，層與層之間絕緣；而單層寬平鐵磁片A3構(gòu)成的導(dǎo)磁層是多層鐵磁片疊合的導(dǎo)磁層的簡化；以上導(dǎo)磁層截面都是馬鞍形，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，其進(jìn)一步的特征是其進(jìn)一步的特征是拼式磁楔的導(dǎo)磁層A是由許多寬立鐵磁片A4從長度方向絕緣拼接而成，其每片寬立鐵磁片A4的形狀就是拼式磁楔截面的形狀，大致垂直于氣隙圓柱面，其中構(gòu)成導(dǎo)磁層的部分，寬度等于槽口寬且形成馬鞍形，拼成后的導(dǎo)磁層A在長度方向有許多條絕緣縫F，避免產(chǎn)生大渦流；當(dāng)然，馬鞍形導(dǎo)磁層包括特例等厚形導(dǎo)磁層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，其進(jìn)一步的特征是避免由于槽口磁蓋引起鐵芯齒部大的渦流的方法之一是導(dǎo)磁層與鐵芯齒絕緣，磁性槽楔的由整塊凹槽形鐵磁片構(gòu)成，凹槽形導(dǎo)磁層的底部為導(dǎo)磁層，導(dǎo)磁層至少與兩側(cè)鐵芯中的一側(cè)保證絕緣，這也可以視為特殊的絕緣拼接；這種導(dǎo)磁層的橫截面是馬鞍形，也可以是多層疊片式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋，槽口磁蓋的結(jié)構(gòu)之一是磁性套筒類，其進(jìn)一步的特征是磁性套筒E由一組鐵磁片做成帶固定齒C的磁性套圈E1若干個組成，對磁性套圈E1的厚度d、寬度K和與填料B結(jié)合的可靠性都有要求，首先，磁性套筒的厚度d是一個關(guān)鍵數(shù)據(jù)，在滿足對槽口提供足夠的磁通以抑制齒諧波的前提下，厚度d要盡量薄，以達(dá)到抑制齒間漏磁的目的；其次，抑制渦流也是一個重要技術(shù)，每個環(huán)的寬度K不能太寬，太寬則渦流太大，但太窄則工藝性差，寬度K的參考值為槽口寬度的1/3至3倍；再次，磁性套筒在嵌套之前進(jìn)行粗糙化處理并制作一些固定齒C，使磁性套筒粘接在鐵芯上，特別是固定齒C嵌入填充在槽口中未固化的填料，待填料固化后，磁性套筒與鐵芯實(shí)現(xiàn)可靠結(jié)合。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣拼接式磁性槽楔，其進(jìn)一步的特征是鐵磁片之間的拼接都是絕緣拼接，所述絕緣拼接鐵就是在保證互相絕緣的前提下的兩類拼接，一類是鐵磁片之間的機(jī)械絕緣拼接，在結(jié)合部形成絕緣縫F，結(jié)合部的結(jié)合方法包括穿孔扣Q1、交錯咬合Q2、咬扣Q3和嵌套Q4的方法。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的絕緣拼接式磁性槽楔，其進(jìn)一步的特征是鐵磁片之間的另一類絕緣拼接稱為嵌入式粘接，在鐵磁片上做一些齒狀物C嵌入所述槽楔的填料中，所述齒狀物C包括在鐵磁片上制造齒、帶小鉤的齒和毛刺，還可以在鐵磁片上造一些粘接孔D，在鐵磁片的粘接面上進(jìn)行粗糙化處理可以理解為微觀上的齒狀物，鐵磁片和填料有嵌入到對方的局部，所述齒和孔使鐵磁片與填料形成一種你中有我，我中有你的交錯式粘合，提高鐵磁片與填料粘合的牢固性和整個槽楔的強(qiáng)度；多塊鐵磁片與填料通過嵌入式粘接成為一體，于是這些鐵磁片相對固定，形成絕緣拼接。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)槽口磁蓋和配合槽口磁蓋改善電機(jī)設(shè)計的方法，由于加上槽口磁蓋后會對電機(jī)的電磁特性產(chǎn)生有利影響，其進(jìn)一步的特征是結(jié)合槽口磁蓋的使用，對電機(jī)的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，①電動機(jī)的設(shè)計只要保證定子和轉(zhuǎn)子不相擦，可以相應(yīng)地減小氣隙；②使定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比接近1；③電動機(jī)和發(fā)電機(jī)都不須要設(shè)計斜槽；④對半閉口槽和半開口槽的電機(jī)而言，都可以改變設(shè)計成為開口槽，有利于嵌線、提高槽滿率和嵌線質(zhì)量；⑤減小發(fā)電機(jī)的氣隙；目前的大型發(fā)電機(jī)的氣隙做得較大，目的是減小諧波和提高斷路比，在定、轉(zhuǎn)子上安裝拼式磁楔后，可以減小諧波和提高斷路比，所以可以減小發(fā)電機(jī)的氣隙，從而減小勵磁功率和溫升，提高發(fā)電機(jī)的效率和發(fā)電容量。
全文摘要
槽口磁蓋由導(dǎo)磁層A和非磁性填料層B粘合制成,緊靠氣隙的部分為導(dǎo)磁層A,導(dǎo)磁層根部的厚度d在滿足對槽口提供足夠的磁通抑制齒諧波的前提盡量薄,以達(dá)到同時也抑制齒間漏磁的目的;導(dǎo)磁層的截面采用馬鞍形狀,以減小齒間漏磁和改善磁場分布,導(dǎo)磁層A由多塊鐵磁片構(gòu)件絕緣拼接的辦法構(gòu)成,絕緣縫F可避免引起鐵芯齒部大的渦流。配合槽口磁蓋可以改善電機(jī)設(shè)計的方法。
文檔編號H02K3/493GK1351404SQ0012665
公開日2002年5月29日 申請日期2000年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月30日
發(fā)明者陳啟星 申請人:陳啟星