專(zhuān)利名稱：磁性套筒式電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電機(jī)結(jié)構(gòu)和制造方面的發(fā)明，是一種將開(kāi)口槽電機(jī)加上磁性套筒后變成閉口槽電機(jī)的結(jié)構(gòu)方面的發(fā)明。
在電機(jī)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中存在著一對(duì)矛盾從嵌線工藝的角度看，需要槽口大些好；從電機(jī)的性能的角度看，需要槽口小些好。本發(fā)明的目的就是既能滿足嵌線工藝，又能滿足電機(jī)的性能。
本發(fā)明采用磁性套筒式結(jié)構(gòu)的電機(jī)，使電機(jī)在嵌線時(shí)是開(kāi)口槽，然后加上磁性套筒電機(jī)變成閉口槽電機(jī)?？梢詫?shí)現(xiàn)以下目的1、可以使大型電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)由開(kāi)口槽變成閉口槽，從而改善電機(jī)性能；2、可將半開(kāi)口槽和半閉口槽的電機(jī)都做成開(kāi)口槽嵌線、閉口槽裝配，使電機(jī)的嵌線工藝、質(zhì)量、槽滿率、匝間絕緣都得到改善而不降低其性能。
本發(fā)明的特征是將電機(jī)鐵芯做成開(kāi)口槽，嵌好線以后再裝上磁性套筒，將開(kāi)口槽封閉成閉口槽。圖2是一個(gè)開(kāi)口槽定子剖面，

圖1是一個(gè)磁性套筒，圖1的磁性套筒套在圖2的定子鐵芯2的內(nèi)表面，使定子鐵芯內(nèi)表面變成圖3形狀的光滑表面。磁性套筒由鐵磁性或亞鐵磁性材料做成。從電機(jī)性能的角度來(lái)看，磁性套筒應(yīng)該是渦流小和齒間漏磁小并有能力向槽口處提供足夠的磁通，以盡量消除齒諧波，所以磁性套筒的厚度是一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，厚度d不能太厚，太厚則引起齒頂間漏磁過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩降低等不利影響；也不能太薄，太薄則無(wú)法提供足夠的磁通，消除齒諧波的作用不顯著。另外，每個(gè)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。根據(jù)電機(jī)類(lèi)型和規(guī)格的不同，厚度在0.2-10mm之間，寬度在0.3-20mm之間，要綜合考慮電機(jī)的工作性能和工藝性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定環(huán)的寬度和厚度數(shù)據(jù)。嵌好線圈以后，將這些鐵磁圓環(huán)套入鐵芯，電機(jī)就成了定子為圖3形狀、轉(zhuǎn)子為圖4形狀的磁性套筒式閉口槽電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁性套筒不一定是圓形。對(duì)定子而言，磁性套筒圓環(huán)外部的周長(zhǎng)等于定子內(nèi)圓周長(zhǎng)，它是緊配合嵌套在定子內(nèi)圓表面，在嵌套之前涂上粘接劑可以加強(qiáng)磁性套筒抗震動(dòng)脫落的性能和產(chǎn)生磁性套筒的環(huán)與環(huán)之間以及環(huán)與鐵芯齒面之間的絕緣作用。除了粘接的方法以外，還可以采用點(diǎn)焊的方法將磁性套筒與鐵芯焊接為一個(gè)整體，對(duì)于大型電機(jī)，采用點(diǎn)焊的方法將具有更高的可靠性。
磁性套筒的幾種基本結(jié)構(gòu)如下1、先描述一種最基本的結(jié)構(gòu)，圖1的磁性套筒是由一組用鐵磁性材料(如硅鋼)制成的圓環(huán)組成。先由鋼廠生產(chǎn)出成卷的多種規(guī)格的矩形截面或圓截面的硅鋼絲，再將硅鋼絲裁剪成所需的長(zhǎng)度焊接(對(duì)焊、點(diǎn)焊等)成環(huán)。圓環(huán)的厚度d應(yīng)由實(shí)驗(yàn)確定。當(dāng)材料一定時(shí)，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)。這里提出一個(gè)估算公式說(shuō)明厚度d是槽口寬度T的增函數(shù)，以供參考d＝G*Bδ*T/(2*Bs)，式中d為磁性套筒厚度，Bδ為氣隙磁密，T為以開(kāi)口槽計(jì)算的槽口寬度，Bs為磁性套筒材料的飽和磁密，G為修正系數(shù)。對(duì)小型電機(jī)而言，環(huán)的厚度應(yīng)該比較薄，可以采用現(xiàn)有硅鋼片的厚度(如0.35mm或0.5mm)，將硅鋼片剪切成長(zhǎng)條以后再焊接成環(huán)。對(duì)于槽口寬度大的電機(jī)則需要定制成厚的(如1mm-10mm)硅鋼條，寬度K控制在10mm以下為好，焊接成環(huán)。從電機(jī)性能的角度看，環(huán)寬度越小越好，應(yīng)不大于定子的鐵芯齒寬的一半比較合理，以免環(huán)面的渦流太大，當(dāng)然，如果強(qiáng)調(diào)工藝性的話，寬一些也可以，只是它的渦流損耗偏大一些。要補(bǔ)充說(shuō)明的是，硅鋼環(huán)在套入鐵芯以前不可能很圓，也沒(méi)有必要將硅鋼環(huán)整圓，因?yàn)楣桎摥h(huán)套入鐵芯以后會(huì)被定子鐵芯內(nèi)圓逼成圓形，所以只要保證硅鋼環(huán)的外部周長(zhǎng)與定子內(nèi)圓周長(zhǎng)相等從而形成緊配合就可以了。對(duì)于轉(zhuǎn)子而言，可用磁性套筒箍套在轉(zhuǎn)子表面，也可以用纏繞法將硅鋼線緊繞在轉(zhuǎn)子表面。
圖5是螺旋式磁性套筒，預(yù)先用鐵磁性材料制成一卷線狀的材料，其截面可以是多種規(guī)格的矩形或圓形，稱磁性線。待鐵芯齒面和磁性線涂好膠以后，將這種磁性線緊貼并粘接在鐵芯齒表面繞制呈圖5的彈簧狀，其首尾兩端用點(diǎn)焊或卡住固定。
磁性套筒結(jié)構(gòu)還有多種形態(tài)。圖6是由整塊軟磁性材料制成的圓筒形狀的磁性套筒，此材料要求電阻率高和導(dǎo)磁率高，就目前來(lái)說(shuō)采用鐵氧體、高硅鋁鋼或超高硅鋁鋼比較好，也可用鐵磁性粉末和粘結(jié)膠制成。圖6的金屬整塊式磁性磁套筒的渦流很大，開(kāi)一些縫可以減小渦流，圖7是在整塊式磁性套筒的基體上沿軸向割開(kāi)一些長(zhǎng)縫6，圖8是在整塊式磁性套筒的基體上沿圓周向割開(kāi)一些長(zhǎng)縫7，并注入樹(shù)脂膠用來(lái)彌補(bǔ)強(qiáng)度和加強(qiáng)絕緣，割縫分布形狀的其它方式是容易設(shè)想的，不能窮舉。如果圖8中的圓周向割縫7的割一整圓，則圖8成了一組與圖1一樣由短的磁性環(huán)組成的磁性套筒。圖9是一個(gè)結(jié)合式的磁性套，在對(duì)應(yīng)于槽口的部位11，用一些非金屬材料將一組單個(gè)的磁性圓環(huán)結(jié)合成一個(gè)完整的磁性套筒，11是被結(jié)合的部分，也是對(duì)應(yīng)于槽口的部分。整個(gè)磁性套筒粘接在鐵芯上。
由于加上磁性套筒后會(huì)對(duì)電機(jī)的電磁特性產(chǎn)生影響，所以可以對(duì)電機(jī)的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。
1、電機(jī)設(shè)計(jì)中，采用斜槽設(shè)計(jì)和定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比的設(shè)計(jì)以及較多的槽數(shù)設(shè)計(jì)的目的是抑制齒諧波，由于磁性套筒抑制了齒諧波，所以電機(jī)的斜槽設(shè)計(jì)和定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比的設(shè)計(jì)以及較多的槽數(shù)設(shè)計(jì)就可以重新考慮，只要充分的抑制了齒諧波，就可以減小斜槽角度或取消斜槽；使定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比接近于或等于1；可以相應(yīng)地減少槽數(shù)。
2、磁性套筒實(shí)際上是一層鋼套，可以起到阻止槽內(nèi)線圈跑出槽口的作用，所以可以減薄槽楔甚至取消槽楔。尤其對(duì)半閉口槽和半開(kāi)口槽的電機(jī)而言，都可以改成開(kāi)口槽嵌線，有利于提高槽滿率和嵌線質(zhì)量。
3、采用磁性套筒以后多了一條磁路，對(duì)勵(lì)磁磁路而言磁阻減小，有利于提高磁飽和深度；對(duì)起去磁作用的電樞反應(yīng)而言，磁性套筒旁路了電樞反應(yīng)磁通，抑制了電樞反應(yīng)，對(duì)增磁作用的電樞反應(yīng)而言，由于勵(lì)磁磁路已經(jīng)處于深度飽和，再增加勵(lì)磁磁勢(shì)也不會(huì)使磁密有大的增加。以上效果相當(dāng)于加大了短路比，所以可相應(yīng)地減小氣隙，從而減小勵(lì)磁損耗，提高發(fā)電機(jī)的效率和發(fā)電容量。
采用磁性套筒再配合優(yōu)化電機(jī)設(shè)計(jì)，可以電機(jī)的損耗下降，溫升降低，從而提高電機(jī)的額定工作點(diǎn)的容量。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明的特征是將電機(jī)鐵芯做成開(kāi)口槽，嵌好線以后再裝上磁性套筒，將開(kāi)口槽封閉成閉口槽。圖2是一個(gè)開(kāi)口槽定子剖面，圖1是一個(gè)磁性套筒，圖1的磁性套筒套在圖2的定子鐵芯2的內(nèi)表面，使定子鐵芯內(nèi)表面變成圖3形狀的光滑表面。磁性套筒由鐵磁性或亞鐵磁性材料做成。從電機(jī)性能的角度來(lái)看，磁性套筒應(yīng)該是渦流小和齒同漏磁小并有能力向槽口處提供足夠的磁通，以盡量消除齒諧波，所以磁性套筒的厚度是一個(gè)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，厚度d不能太厚，太厚則引起齒頂間漏磁過(guò)大，會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩降低等不利影響；也不能太薄，太薄則無(wú)法提供足夠的磁通，消除齒諧波的作用不顯著。另外，每個(gè)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。根據(jù)電機(jī)類(lèi)型和規(guī)格的不同，厚度在0.2-10mm之間，寬度在0.3-20mm之間，要綜合考慮電機(jī)的工作性能和工藝性，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定環(huán)的寬度和厚度數(shù)據(jù)。嵌好線圈以后，將這些鐵磁圓環(huán)套入鐵芯，電機(jī)就成了定子為圖3形狀、轉(zhuǎn)子為圖4形狀的磁性套筒式閉口槽電機(jī)，轉(zhuǎn)子磁性套筒不一定是圓形。對(duì)定子而言，磁性套筒圓環(huán)外部的周長(zhǎng)等于定子內(nèi)圓周長(zhǎng)，它是緊配合嵌套在定子內(nèi)圓表面，在嵌套之前涂上粘接劑可以加強(qiáng)磁性套筒抗震動(dòng)脫落的性能和產(chǎn)生磁性套筒的環(huán)與環(huán)之間以及環(huán)與鐵芯齒面之間的絕緣作用。除了粘接的方法以外，還可以采用點(diǎn)焊的方法將磁性套筒與鐵芯焊接為一個(gè)整體，對(duì)于大型電機(jī)，采用點(diǎn)焊的方法將具有更高的可靠性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是磁性套筒的結(jié)構(gòu)和制造的主要工藝。圖1的磁性套筒是由一組用鐵磁性材料(如硅鋼)制成的圓環(huán)組成。先生產(chǎn)出成卷的多種規(guī)格的矩形截面或圓截面的硅鋼絲，再將硅鋼絲裁剪成所需的長(zhǎng)度焊接(對(duì)焊、點(diǎn)焊等)成環(huán)。當(dāng)材料一定時(shí)，為了保證有效地抑制齒諧波同時(shí)也限制齒頂漏磁的過(guò)多增加，圓環(huán)的厚度d是須由實(shí)驗(yàn)確定的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，d應(yīng)隨著槽口寬度T的增加而增加，即厚度d是槽口寬度T的增函數(shù)。對(duì)小型電機(jī)而言，環(huán)的厚度應(yīng)該比較薄，可以采用現(xiàn)有硅鋼片的厚度(如0.35mm或0.5mm)，將硅鋼片剪切成長(zhǎng)條以后再焊接成環(huán)。對(duì)于槽口寬度大的電機(jī)則需要定制成厚的(如0.8mm-10mm)硅鋼條，寬度K控制在10mm以下為好，焊接成環(huán)。從電機(jī)性能的角度看，環(huán)寬度越窄越好，應(yīng)不大于定子的鐵芯齒寬的一半比較合理，以免環(huán)面的渦流太大。當(dāng)然，如果強(qiáng)調(diào)工藝性的話，寬一些也可以，只是它的渦流損耗偏大一些。要補(bǔ)充說(shuō)明的是，硅鋼環(huán)在套入鐵芯以前不可能很圓，也沒(méi)有必要將硅鋼環(huán)整圓，因?yàn)楣桎摥h(huán)套入鐵芯以后會(huì)被定子鐵芯內(nèi)圓逼成圓形，所以只要保證硅鋼環(huán)的外部周長(zhǎng)與定子內(nèi)圓周長(zhǎng)相等從而形成緊配合就可以了。對(duì)于轉(zhuǎn)子而言，可用磁性套筒箍套在轉(zhuǎn)子表面，也可以用纏繞法將硅鋼線緊繞在轉(zhuǎn)子表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是螺旋狀的磁性套筒結(jié)構(gòu)。圖5是螺旋式磁性套筒，預(yù)先用鐵磁性材料制成一卷線狀的材料，其截面可以是多種規(guī)格的矩形或圓形，稱磁性線。待鐵芯齒面和磁性線涂好膠以后，將這種磁性線緊貼并粘接在鐵芯齒表面繞制呈圖5的彈簧狀，其首尾兩端用點(diǎn)焊或卡住固定。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是磁性套筒結(jié)構(gòu)的多種形態(tài)。圖6是由整塊的軟磁性材料制成的圓筒形狀的磁性套筒，此材料要求電阻率和導(dǎo)磁率高，就目前來(lái)說(shuō)采用鐵氧體、高硅鋁鋼或超高硅鋁鋼比較好，也可用鐵磁性粉末和粘結(jié)膠制成。圖6的金屬整塊式磁性磁套筒的渦流很大，開(kāi)一些縫可以減小渦流，圖7是在整塊式磁性套筒的基體上沿軸向割開(kāi)一些長(zhǎng)縫6，圖8是在整塊式磁性套筒的基體上沿圓周向割開(kāi)一些長(zhǎng)縫7，并注入樹(shù)脂膠用來(lái)彌補(bǔ)強(qiáng)度和加強(qiáng)絕緣，割縫分布形狀的其它方式是容易設(shè)想的，不能窮舉。如果圖8中的圓周向割縫7的割一整圓，則圖8成了一組與圖1一樣由短的磁性環(huán)組成的磁性套筒。圖9是一個(gè)編織式的磁性套，在對(duì)應(yīng)于槽口的部位11，用一些非金屬的絲線將一組單個(gè)的磁性圓環(huán)編織成一個(gè)完整的磁性套筒，11是被編織的部分，也是對(duì)應(yīng)于槽口的部分。整個(gè)磁性套筒粘接在鐵芯上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是修改電機(jī)的設(shè)計(jì)，采用斜槽設(shè)計(jì)和定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比的設(shè)計(jì)以及較多的槽數(shù)設(shè)計(jì)的目的是抑制齒諧波，由于磁性套筒抑制了齒諧波，所以電機(jī)的斜槽設(shè)計(jì)和定轉(zhuǎn)子槽數(shù)比的設(shè)計(jì)以及較多的槽數(shù)設(shè)計(jì)就可以重新考慮，只要充分的抑制了齒諧波，就可以減小斜槽角度或取消斜槽；使槽數(shù)比接近于或等于1；可以相應(yīng)地減少槽數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是修改電機(jī)在槽口方面的設(shè)計(jì)，磁性套筒實(shí)際上是一層鋼套，可以起到阻止槽內(nèi)線圈跑出槽口的作用，所以可以減薄槽楔甚至取消槽楔。尤其對(duì)半閉口槽和半開(kāi)口槽的電機(jī)而言，都可以改成開(kāi)口槽嵌線，有利于提高槽滿率和嵌線質(zhì)量。將磁性套筒與鐵芯點(diǎn)焊為一整體就是完全的閉口槽。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步的特征是減小發(fā)電機(jī)的氣隙設(shè)計(jì)值，采用磁性套筒以后多了一條磁路，對(duì)勵(lì)磁磁路而言磁阻減小，有利于提高磁飽和深度；對(duì)起去磁作用的電樞反應(yīng)而言，磁性套筒旁路了電樞反應(yīng)磁通，抑制了電樞反應(yīng)。對(duì)增磁作用的電樞反應(yīng)而言，由于勵(lì)磁磁路已經(jīng)處于深度飽和，再增加勵(lì)磁磁勢(shì)也不會(huì)使磁密有大的增加。以上效果相當(dāng)于加大了短路比，可以相應(yīng)地減小氣隙，從而減小勵(lì)磁損耗。
全文摘要
本發(fā)明屬于電機(jī)結(jié)構(gòu)的制造方面的發(fā)明,是一種閉口槽電機(jī)。其特征是將電機(jī)鐵芯做成開(kāi)口槽,嵌好線以后再裝上磁性套筒,將開(kāi)口槽封閉成閉口槽。磁性套筒由鐵磁性或亞鐵磁性材料做成。附圖的磁性套筒是由一組鐵磁性材料(如硅鋼)制成的圓環(huán)組成,這些環(huán)之間互相絕緣,根據(jù)電機(jī)類(lèi)型和規(guī)格的不同,厚度在0.2—10mm之間,寬度在0.3—20mm之間。
文檔編號(hào)H02K3/48GK1182969SQ96118420
公開(kāi)日1998年5月27日 申請(qǐng)日期1996年11月19日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月19日
發(fā)明者陳啟星 申請(qǐng)人:陳啟星