本申请涉及一种小型三相异步电动机及其电磁设计方法，涉及电动机设计技术领域。一种小型三相异步电动机包括定子铁芯、线圈绕组、转子、转轴以及套设在定子铁芯上的绝缘骨架；定子铁芯上设有若干定子齿，绝缘骨架设有与定子齿相配合的绕线齿；每一相线圈绕组由若干个缠绕在单个绕线齿上的线圈根据设计进行串联或并联，三相线圈绕组具有六个引出线，采用星形或三角形接法。一种小型三相异步电动机的电磁设计方法，包括输入技术参数、确定电动机三圆尺寸、定子转子槽数槽型设计、绕组方式设计、电动机性能参数计算和有限元优化性能参数。本申请能有效减少电动机端部绕组长度，且能通过自动化机械下线来降低人工成本。自动化机械下线来降低人工成本。自动化机械下线来降低人工成本。
【技术实现步骤摘要】
一种小型三相异步电动机及其电磁设计方法
[0001]本申请涉及电动机设计
，尤其是涉及一种小型三相异步电动机及其电磁设计方法。
技术介绍
[0002]小型三相异步电动机因其结构简单、容易制造、价格低廉、运行可靠等实用特点，广泛应用于工农业生产和人们日常生产中，比如拖动中小型轧钢设备、轻工机械、风机、水泵、粉碎机等场景。
[0003]目前，三相异步电动机一般采用方便制造的分布式绕组方式，小型三相异步电动机则采用单层链式或者单层交叉设计，这种单层绕组的方式具有结构简单、无需层间绝缘、方便嵌线等优点而得以广泛应用。而分布式绕组或者单层绕组由于跨距大，嵌线方便，线圈需要留足够长度的端部，比如小型2极三相异步电动机端部绕组占电动机铜线的2/3以上，而端部的绕组头并不能帮助电动机做功，反而浪费铜材、消耗能量，同时会增大电动机的轴向尺寸，限制了电动机在一些对尺寸有要求的场合的应用空间。
[0004]因此，便需要一种减小电动机端部绕组长度且能采用机械化下线来提高生产效率和绕组品质的小型三相异步电动机来应用在对电动机轴向尺寸有要求的场合。
技术实现思路
[0005]为了解决相关技术存在的缺陷，本申请提供一种既能有效减少端部绕组长度又方便线圈绕组相间绝缘隔离并适用于自动化嵌线的小型三相异步电动机及其电磁设计方法。
[0006]第一方面，本申请提供的一种小型三相异步电动机采用如下技术方案：一种小型三相异步电动机，包括定子铁芯、线圈绕组、转子、与所述转子固定连接的转轴以及套设在所述定子铁芯上的绝缘骨架；所述定子铁芯上设有若干定子齿，所述绝缘骨架设有与所述定子齿相配合的绕线齿；每一相线圈绕组由若干个缠绕在单个绕线齿上的线圈按照设计进行串联或并联，形成每极每相槽数为1且节距为1的集中绕组方式；三相线圈绕组具有六个引出线，采用星形或三角形接法；缠绕在每个绕线齿上的线圈采用降低槽满率的方式来实现相间自动隔离，并采用多次浸漆或灌胶的方式来加强相间绝缘。
[0007]通过采用上述技术方案，利用绝缘骨架代替绝缘纸包覆于定子齿部，通过将三相线圈绕组缠绕在绝缘骨架的绕线齿上，从而隔绝了漆包线与定子铁芯并起到保护作用。线圈绕组采用每极每相槽数为1且节距为1的集中绕组方式，线圈绕组端部长度短，铜损小，效率就高，绕组无重叠，相间绝缘好，且线圈易机械下线，降低生产成本。三相线圈绕组具有六个引出线，可以绑在绝缘骨架的绕线齿上埋在电动机内部，也可以将六个出线头都引到接线盒中，然后根据使用者实际需要连接成星形或三角形接法。
[0008]可选的，所述定子齿采用平行齿且齿端部具有呈圆弧面的极靴，相邻两个所述定子齿之间形成定子槽，所述定子槽采用底部具有圆角的梯形槽或燕尾槽，所述定子槽具有用于机械化嵌线的槽口。
[0009]通过采用上述技术方案，定子齿采用平行齿，从而线圈沿齿部长度方向磁通密度均匀，有效减小了励磁消耗的安匝数。圆弧面极靴的设计，可以使气隙磁阻减小，改善主磁极磁场分布，并对线圈绕组起到辅助限位的作用。定子槽采用梯形槽，可以增大槽内有效面积，且槽底部圆角的设计既方便了冲模的制造，也有效降低因应力集中而产生裂纹的概率。定子槽槽口由相邻的两个极靴形成，槽口尺寸满足机械化嵌线要求因此方便自动化生产来降低人工成本。
[0010]可选的，所述小型三相异步电动机的极数为4
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8极，所述定子槽数根据电动机极数设计成4极12槽、6极18槽或8极24槽。
[0011]通过采用上述技术方案，根据小型三相异步电动机的实际尺寸选择合适的极数和槽数，具体可以为4极12槽、6极18槽或8极24槽，从而保证了每极每相槽数为1，满足集中绕组的设计条件，增大绕组系数，绕线方便，同时避免了异步电动机槽数过多而定子齿部过窄、冲压变形大等问题。
[0012]可选的，所述绕线齿包括两个侧面和一个端面，所述侧面和所述端面形成与所述定子齿相配合的卡槽，所述卡槽在靠近定子中轴线的一端设有与所述极靴相配合的翻边；相邻两个所述绕线齿之间形成与所述定子槽形状、尺寸一致的绕线槽。
[0013]通过采用上述技术方案，绝缘骨架的绕线齿采用卡槽结构，从而实现与定子齿的稳固卡接；卡槽在靠近定子中轴线的一端具有与极靴相配合的翻边，对绕线齿抵接在定子齿上起到辅助限位的作用同时方便拆卸；相邻两个绕线齿之间形成与定子槽形状、尺寸一致的绕线槽，既保证了绕线槽的有效面积，也便于通过机械化嵌线来提高生产效率。
[0014]可选的，所述绝缘骨架还包括方便所述线圈绕组的引出线引出的相线过线槽、引导所述引出线连向下一个线圈的走线槽、方便对所述三相线圈绕组的引出线及星形连接点或三角形连接点进行绑扎的绑扎穿线槽以及对线圈绕组起到阻挡作用同时提高骨架强度的内圈挡线墙和外圈挡线墙；所述内圈挡线墙高度不超过所述外圈挡线墙高度，且所述内圈挡线墙外径大于所述定子铁芯内圆直径。
[0015]通过采用上述技术方案，绝缘骨架的巧妙结构设计，方便了集中绕组的线圈绕组方式，一定子齿绕完铜线后通过外圈上的相线过线槽过线，沿着每相的走线槽来到下一个同相的绕线槽内进行绕线，三相线圈绕组的引出线分别选择三条走线槽中的一条进行走线，互相不接触，避免交叉，省去了相间绝缘纸绝缘和接线焊接点，同时不影响端部线包高度。绑扎穿线槽的设计方便将三相引出线及星接点或者角接点绑扎，并固定在内外圈挡线墙内，省去端部绕组整形工艺，且端部绕组绑扎更坚固可靠。内圈挡线墙和外圈挡线墙的设计既对每个绕线齿上缠绕的线圈起到阻挡的作用，也增加了骨架强度，使绝缘骨架长期放置不易变形。内圈挡线墙外径大于定子内圆直径，相当于槽楔，使绕线不影响定子内径，同时方便拆绑线。
[0016]可选的，所述转子采用铸铝转子，包括由硅钢片叠压而成的转子铁芯以及一起铸出的端环和导条。
[0017]通过采用上述技术方案，铸铝转子具有结构简单、制造方便、价格低廉、工作可靠、使用方便的效果。
[0018]可选的，所述转子铁芯上开设有若干转子槽，所述转子槽的数目多于所述定子槽的数目，转子槽数Z2与电动机极对数p的关系为Z2≤1.25（Z1+p）。
[0019]通过采用上述技术方案，转子槽槽数与定子槽槽数采用多槽近槽配合，配合适当的斜槽设计，可以减小在启动过程中产生的附加转矩、振动和噪声。
[0020]可选的，所述转子槽采用平行齿的槽形，所述转子槽槽底边角处设计成圆弧形，所述转子槽槽口宽度不超过1mm或设计成闭口槽。
[0021]通过采用上述技术方案，转子槽采用平行齿的槽形，有利于减小附加转矩同时方便冲模制造，转子槽槽底边角处设计成圆弧形有利于降低应力集中，减小尖角边缘处产生裂纹的概率。转子槽槽口宽度不超过1mm，可以减小谐波磁场带来的附加损耗。
[0022]第二方面，本申请提供的一种小型三相异步电动机的电磁设计方法采用如下技术方案：一种小型三相异步电动机的电磁设计方法，包括如下步骤：（1）根据技术要求功率确定转矩、极数和转速作为技术参数设计输入；（2）按照异步电动机的磁路设计公式，确定电动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种小型三相异步电动机，包括定子铁芯（1）、线圈绕组（2）、转子（3）和与所述转子（3）固定连接的转轴（4），其特征在于：还包括套设在所述定子铁芯（1）上的绝缘骨架（5）；所述定子铁芯（1）上设有若干定子齿（11），所述绝缘骨架（5）设有与所述定子齿（11）相配合的绕线齿（51）；每一相线圈绕组（2）由若干个缠绕在单个绕线齿（51）上的线圈（21）串联或并联组成，形成每极每相槽数为1且节距为1的集中绕组方式；三相线圈绕组（2）具有六个引出线（22），采用星形或三角形接法；缠绕在每个绕线齿（51）上的线圈（21）采用降低槽满率的方式来实现相间自动隔离，并采用多次浸漆或灌胶的方式来加强相间绝缘。2.根据权利要求1所述的一种小型三相异步电动机，其特征在于：所述定子齿（11）采用平行齿且齿端部具有呈圆弧面的极靴（111），相邻两个所述定子齿（11）之间形成定子槽（12），所述定子槽（12）采用底部具有圆角的梯形槽或燕尾槽，所述定子槽（12）具有用于机械化嵌线的槽口（121）。3.根据权利要求2所述的一种小型三相异步电动机，其特征在于：电动机的极数为4
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8极，所述定子槽（12）的数量根据电动机极数设计成4极12槽、6极18槽或8极24槽。4.根据权利要求2所述的一种小型三相异步电动机，其特征在于：所述绕线齿（51）包括两个侧面（511）和一个端面（512），所述侧面（511）和所述端面（512）形成与所述定子齿（11）相配合的卡槽（513），所述卡槽（513）在靠近所述定子铁芯（1）中轴线的一端设有与所述极靴（111）相配合的翻边（514）；相邻两个所述绕线齿（51）之间形成与所述定子槽（12）形状、尺寸一致的绕线槽（52）。5.根据权利要求1所述的一种小型三相异步电动机，其特征在于：所述绝缘骨架（5）还包括方便所述线圈绕组（2）的引出线（22）引出的相线过线槽（53）、引导所述引出线（22）连向下一个线圈的走线槽（54）、方便对所述三相线圈绕组（2）的引出线（22）及星形连接点或三角形连接点进行绑扎的绑扎穿线槽（55）以及对线圈绕组（2）起到阻挡作用同时提高所述绝缘骨架（5）强度的内圈挡线墙（56）和外圈挡线墙（57），所述内圈挡线墙（56）高...
【专利技术属性】
技术研发人员：项久鹏，庞建军，杨志强，邢国利，
申请(专利权)人：超同步股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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