周向绕组的交流异步电机制造技术

一种周向绕组的交流异步电机，包括三相定子磁芯(145、146、147)、三相周向绕组(167、168、169)、异步电机转子及壳体、轴承等附件；三相定子磁芯轴向分相排列，每相定子磁芯包括圆筒型磁芯、与圆筒壁轴向平行的定子磁极及磁路连接体；磁极围成圆周范围，相邻磁极之间有间隙，相邻磁极一端与圆筒两端通过磁路连接体分别连接，磁极与圆筒内壁之环型空间嵌置周向绕组；三相转子磁芯沿轴向对齐串联连接，三相转子槽路内导电条共用两端短路环，三相周向绕组在三相交流电作用下，各相转子导电条感应电流混合受力实现自启动运行，避除了传统绕组端部的损耗，因此具有漏磁少、结构简单、省铜材、发热少、高效节能、高可靠等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电机
，具体涉及周向绕组的交流异步电机。
技术介绍
电机是机械能和电能之间的转化装置，包括电动机和发电机。其中，现有技术的交流异步电机，一般是采用在定子轴向开槽布线的绕组结构，该种电机是利用定子绕组在定子磁芯上产生的交变磁场使转子感应出异步感生电流，异步感生电流在定子磁场中驱动转子旋转；或者通过定子与转子之间通过磁场的变化使定子绕组感应异步感生电压，作为交流异步发电机使用。无论是电动机还是发电机，在定子的轴向槽路中的定子绕组的直导体部分，其磁场转化率较高，但绕组的端部一般呈近弧形，其漏磁较多，会产生较大的涡流发热损耗及电磁辐射干扰，绕组端部的磁场利用率明显低于其直导体部分的磁场利用率，且近弧形的端部导体的直流电阻发热损耗较多，其通过弧形外侧的空间向外散热的热导率明显低于直导体部分通过所在槽路散热的热导率，因此往往出现由于过热导致绕组端部先于直导体部分超温乃至烧毁。统计表明，一般定子绕组端部损耗占到绕组总损耗的1/4～1/2，减少端部的长度，可以提高电机的效率，实验表明，端部长度减少20％，损耗下降10％。这种具有端部的绕组结构的电机具有以下技术缺陷或弊端：1、端部漏磁较多，磁场利用率降低，电机功率和效率受到影响；2、端部漏磁导致端部附近的端盖等导磁部件产生较大的涡流损耗，端盖及附近金属器件温升较高，在一些特定电机上不得不采取端盖降温措施，增加了成本和故障率，缩短了电机使用寿命；3、端部同时产生阻性功率消耗而发热，使绕组铜损增加、温度升高，而且浪费能量；4、端部的存在使得绕组的长度较长、电磁导线用量较大，增加了铜材和成本需求；5、端部的存在还使电机体积增大、重量增加；6、现有技术的磁芯槽部结构使得定子磁芯加工工艺较为复杂、绕组嵌线较为困难、嵌线专用设备耗资较大、工艺较复杂、使生产成本上升；7、为了提高槽满率，磁芯所采用的绝缘纸或涂有的绝缘漆层较薄，较易出现绝缘层击穿、挤压、破损导致搭铁漏电问题；8、一般绕组多为近似椭圆型结构，其最有效的直导体部分在嵌入槽内以后往往由于装配工艺问题产生弯曲、错位或错层挤压问题，同样，端部也容易出现错层挤压现象，使绝缘可靠性降低，较容易出现匝间、相间短路或漏电，增加了电机的故障率；较为重要的另一方面是，目前，新能源电动汽车采用的电机包括有：交流电机、永磁电机、开关磁阻电机等，一般这些电机仍采用具有端部绕组的传统电机结构，由于该类电机所具有的上述不足，使电动汽车的发展较大程度上受制于电机技术的制约；在现有车载动力电池的技术条件下，在日益严格的节能和环保指标要求下，如何提高电机的效率和功率问题成为制约电动汽车发展的一个关键技术瓶颈，因此，亟待研发高效节能的高可靠性的新型电机。因此，有必要设计出一种无端部绕组的电机。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无端部绕组的交流异步电机，以克服上述电机所具有的端部涡流损耗较大、端部漏磁电磁辐射较多、端部阻性发热较多等技术缺陷。本专利技术的总体思路是设计一种圆周方向的绕组(即周向绕组)，所述圆周方向是与电机的轴向和径向分别垂直的圆周方向，且所述圆周方向的绕组均置于与之适合的定子磁芯内，以更高效率地利用所述绕组产生的磁场，较大限度地磁化定子磁芯再通过定子磁芯的导磁部分将磁场传递至定子磁极，用于使与所述定子磁极预留较小气隙的转子磁极受到电磁力矩而推动转子旋转，构成单相或多相交流异步电机。本专利技术创造性地将与绕组方向与电机转子旋转方向一致，使绕组的一周能够整体性地藏于所述定子磁芯中，取消了端部，使电机在漏磁、涡流、阻性发热等方面的损耗均随端部的取消而大幅减小，且绕组导线长度可以缩短、体积减小、定子无需开有多个轴向直槽、绕线更为简易、嵌装方便。依据本专利技术的第一方面，提供了一种周向绕组的交流异步电机，其特殊之处在于，包括转子、定子磁芯、定子绕组以及壳体和支撑部件，所述转子为异步电机转子，所述定子绕组为周向绕组，所述周向绕组为与所述电机同轴心的圆型线圈结构，所述定子磁芯为外定子式定子磁芯，所述定子磁芯包括筒形磁芯、定子磁极以及将所述筒形磁芯轴向端部和所述定子磁极一端连接起来的若干磁路连接体，所述筒形磁芯为一体结构或分体组合结构的磁路连续的内部圆筒型的导磁体，所述筒形磁芯与所述周向绕组和所述转子共轴线，所述筒形磁芯的内壁包围所述周向绕组的外壁，所述周向绕组的内侧圆周围绕着沿所述圆周均匀分布的n个定子磁极，其中n≥2且n为偶数；所述定子磁极与所述筒形磁芯的内部圆筒沿轴向平行，使所述n个定子磁极围成圆周范围的转子工作区域；所述定子磁极与所述转子磁极之间留有间隙；任意相邻两个定子磁极中第一个定子磁极的轴向第一端通过一个磁路连接体连接到与所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述两个定子磁极中第二个定子磁极的轴向第二端通过另一个磁路连接体连接到与所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；使与所述筒形磁芯第一端和第二端分别相连的定子磁极在所述周向绕组圆周内侧交替排列，用于在所述周向绕组通电时，使所述周向绕组圆周内侧交替排列的定子磁极的磁性相异，并在所述定子磁极围成的圆周范围的转子工作区域形成交变磁场或旋转磁场，驱动所述电机转子旋转；或用于通过磁场的变化使所述周向绕组产生感应电动势作为发电机使用。进一步地，本专利技术还提供了一种周向绕组的交流异步电机，其特殊之处在于所述电机为轴向分相的多相电机，所述电机的不同相位的定子磁芯沿轴向串联布置，不同相位的转子磁芯沿轴向串联布置，所述多相电机采取：①在旋转周向上，相间定子磁极在旋转周向上错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应于相间相位差的电角度δ，转子磁极在旋转周向上采取对齐设置，相间转子磁极几何角度差为0；或采取：②在旋转周向上，相间定子磁极在旋转周向上采取对齐设置，相间转子磁极几何角度差为0；转子磁极在旋转周向上，相间转子磁极错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应于相间相位差的电角度δ；或采取：③在旋转圆周方向上，相间定子磁极在旋转圆周方向上错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应的电角度为δ，转子磁极在旋转圆周方向上错开一定几何角度α，所述一定几何角度α对应的电角度为β；且使电角度α和电角度β满足公式：α+β＝2kπ+t，其中k∈整数，t为对应于相间相位差的电角度。进一步地，本专利技术还提供了一种周向绕组的多相交流异步电机，其特殊之处在于，所述电机转子为多项共用的多相感应式转子，所述多相感应式转子磁芯的轴向长度涵盖所述多相电机所有相位定子长度值和，所述多相感应式转子仅在其两端设有短路环，所述多相感应式转子上的磁芯槽路内的导体共用所述多相感应式转子的整体槽路两端的短路环。依据本专利技术的第二方面，提供了一种周向绕组的交流异步电机，其特殊之处在于，包括转子、定子磁芯、定子绕组以及壳体和支撑部件，所述转子为异步电机转子，所述定子绕组为周向绕组，所述周向绕组为与所述电机同轴心的圆型线圈结构，所述定子磁芯为内定子式定子磁芯，所述定子磁芯包括筒形磁芯或圆柱形磁芯、定子磁极以及将所述筒形磁芯或圆柱形磁芯轴向端部和所述定子磁极一端连接起来的若干磁路连接体，所述筒形磁芯或圆柱形磁芯为一体结构或分体组合结构的磁路连续的圆型的导磁体，所述筒形磁芯或圆柱形磁芯与所述周向绕组和所述转子共轴线，所述筒形磁芯或圆柱形磁芯的外壁被所述周本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种周向绕组的交流异步电机，其特征在于包括转子、定子磁芯、定子绕组以及壳体和支撑部件，所述转子为异步电机转子，所述定子绕组为周向绕组，所述周向绕组为与所述电机同轴心的圆型线圈结构，所述定子磁芯为外定子式定子磁芯，所述定子磁芯包括筒形磁芯、定子磁极以及将所述筒形磁芯轴向端部和所述定子磁极一端连接起来的若干端部磁路连接体，所述筒形磁芯为一体结构或分体组合结构的磁路连续的内部圆筒型的导磁体，所述筒形磁芯与所述周向绕组和所述转子共轴线，所述筒形磁芯的内壁包围所述周向绕组的外壁，所述周向绕组的内侧圆周围绕着沿所述圆周均匀分布的n个定子磁极，其中n≥2且n为偶数；所述定子磁极与所述筒形磁芯的内部圆筒沿轴向平行，使所述n个定子磁极围成圆周范围的转子工作区域；所述定子磁极与所述转子磁极之间留有间隙；任意相邻两个定子磁极中第一个定子磁极的轴向第一端通过一个端部磁路连接体连接到与所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述两个定子磁极中第二个定子磁极的轴向第二端通过另一个端部磁路连接体连接到与所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；使与所述筒形磁芯第一端和第二端分别相连的定子磁极在所述周向绕组圆周内侧交替排列，用于在所述周向绕组通电时，使所述周向绕组圆周内侧交替排列的定子磁极的磁性相异，并在所述定子磁极围成的圆形的转子工作区域形成交变磁场或旋转磁场，驱动所述电机转子旋转；或用于通过磁场的变化使所述周向绕组产生感应电动势作为发电机使用。...

【技术特征摘要】
1.一种周向绕组的交流异步电机，其特征在于包括转子、定子磁芯、定子绕组以及壳体和支撑部件，所述转子为异步电机转子，所述定子绕组为周向绕组，所述周向绕组为与所述电机同轴心的圆型线圈结构，所述定子磁芯为外定子式定子磁芯，所述定子磁芯包括筒形磁芯、定子磁极以及将所述筒形磁芯轴向端部和所述定子磁极一端连接起来的若干端部磁路连接体，所述筒形磁芯为一体结构或分体组合结构的磁路连续的内部圆筒型的导磁体，所述筒形磁芯与所述周向绕组和所述转子共轴线，所述筒形磁芯的内壁包围所述周向绕组的外壁，所述周向绕组的内侧圆周围绕着沿所述圆周均匀分布的n个定子磁极，其中n≥2且n为偶数；所述定子磁极与所述筒形磁芯的内部圆筒沿轴向平行，使所述n个定子磁极围成圆周范围的转子工作区域；所述定子磁极与所述转子磁极之间留有间隙；任意相邻两个定子磁极中第一个定子磁极的轴向第一端通过一个端部磁路连接体连接到与所述第一端接近的筒形磁芯的第一端，所述两个定子磁极中第二个定子磁极的轴向第二端通过另一个端部磁路连接体连接到与所述第二端接近的筒形磁芯的第二端；使与所述筒形磁芯第一端和第二端分别相连的定子磁极在所述周向绕组圆周内侧交替排列，用于在所述周向绕组通电时，使所述周向绕组圆周内侧交替排列的定子磁极的磁性相异，并在所述定子磁极围成的圆形的转子工作区域形成交变磁场或旋转磁场，驱动所述电机转子旋转；或用于通过磁场的变化使所述周向绕组产生感应电动势作为发电机使用。2.如权利要求1所述的周向绕组的交流异步电机，其特征在于所述电机为轴向分相的多相电机，所述电机的不同相位的定子磁芯沿轴向串联布置，不同相位的转子磁芯沿轴向串联布置，所述多相电机采取：①在旋转周向上，相间定子磁极在旋转周向上错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应于相间相位差的电角度δ，转子磁极在旋转周向上采取对齐设置，相间转子磁极几何角度差为0；或采取：②在旋转周向上，相间定子磁极在旋转周向上采取对齐设置，相间转子磁极几何角度差为0；转子磁极在旋转周向上，相间转子磁极错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应于相间相位差的电角度δ；或采取：③在旋转圆周方向上，相间定子磁极在旋转圆周方向上错开一定几何角度Θ，所述一定几何角度Θ对应的电角度为δ，转子磁极在旋转圆周方向上错开一定几何角度α，所述一定几何角度α对应的电角度为β；且使电角度α和电角度β满足公式：α+β＝2kπ+t，其中k∈整数，t为对应于相间相位差的电角度。3.根据权利要求3所述的多相电机，其特征在于，所述电机转子为多项共用的多相感应式转子，所述多相感应式转子磁芯的轴向长度涵盖所述多相电机所有相位定子长度值和，所述多相感应式转子仅在其两端设有短路环，所述多相感应式转子上的磁芯槽路内的导体共用所述多相感应式转子的整体槽路两端的短路环。4.一种周向绕组的交流异步电机，其特征在于包括转子、定子磁芯...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明，
申请(专利权)人：杨明，
类型：发明
国别省市：辽宁;21