專利名稱：助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)，具體地說(shuō)，是涉及一種用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
通常，公知的三相(單相)籠型異步電動(dòng)機(jī)，一般包括定子和轉(zhuǎn)子兩大部份，以及端蓋、軸承、機(jī)座、風(fēng)扇等部件。由定子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的作用下轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)電流在旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中受到力的作用，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，帶動(dòng)負(fù)載，將電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。現(xiàn)有的籠型三相(單相)異步電動(dòng)機(jī)作為把電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，雖然轉(zhuǎn)換效率比較高，但在能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中還是存在一定損耗。在電動(dòng)機(jī)損耗中，包含各種形式損耗，鐵損耗、銅耗以及機(jī)械損耗、雜散損耗等。另外，作為電動(dòng)機(jī)特性的指標(biāo)，除了效率外，還有功率因數(shù)cosθ，由于三相(單向)異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，要求電源供給必要的勵(lì)磁電流，所以現(xiàn)有的籠型三相(單相)異步電動(dòng)機(jī)輕載的功率因數(shù)和效率特別是空載的功率因數(shù)和效率較低。

發(fā)明內(nèi)容為了克服已有技術(shù)中籠型異步電動(dòng)機(jī)效率及功率因數(shù)較低的不足，本實(shí)用新型提供一種能夠提高電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是
一種助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，包括定子、籠型轉(zhuǎn)子，所述的定子由鐵心、定子繞組和基座組成，鐵心安裝在所述的基座上，所述的定子繞組繞接在所述的鐵心上，所述的籠型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成，轉(zhuǎn)子繞組繞接在轉(zhuǎn)子鐵心上，所述的轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸連接，還包括有一中空的轉(zhuǎn)子支架、一具有磁性的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子支架與轉(zhuǎn)子鐵心固定連接，所述的轉(zhuǎn)子支架套接固定在所述的轉(zhuǎn)軸上，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子安裝于轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子套接在所述的轉(zhuǎn)軸上。所述的電機(jī)可以是單相電機(jī)或者三相電機(jī)。
進(jìn)一步，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子包括磁鋼、軟鋼、兩個(gè)含油軸承、含油纖維，所述的磁鋼位于內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的最外層，軟鋼連接所述的磁鋼和含油軸承，位于兩端的含油軸承與轉(zhuǎn)軸配合，兩個(gè)含油軸承之間是含油纖維。
再進(jìn)一步，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子與所述的轉(zhuǎn)子支架之間設(shè)有滑動(dòng)墊片。
更進(jìn)一步，所述內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的兩個(gè)含油軸承之間的跨距內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上開有油槽。
本實(shí)用新型所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)的有益效果1、定子繞組通電后定轉(zhuǎn)子鐵心氣隙中產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，籠型轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)輸出機(jī)械功率，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子，可相對(duì)于轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，運(yùn)行時(shí)作同步速運(yùn)行，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子以n0的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)與定子繞組相交鏈，在定子繞組中感應(yīng)出感應(yīng)電勢(shì)，則定子繞組總的電勢(shì)增加，勵(lì)磁電流減小，可改善功率因數(shù)。
2、由于內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子存在，氣隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組的耦合度變大，轉(zhuǎn)子繞組在同一轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，當(dāng)帶動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S就小，機(jī)械特性變硬，由于對(duì)于同一負(fù)載S較小，這轉(zhuǎn)差功率損耗減小，同時(shí)因定子電流減小，電機(jī)銅耗減小，電機(jī)的總損耗減小，效率提高。


圖1是本實(shí)用新型所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)的總結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實(shí)用新型所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。
實(shí)施例1參照?qǐng)D1、圖2，一種助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)是三相電機(jī)，其包括定子1、籠型轉(zhuǎn)子2，定子1由鐵心、定子繞組和基座組成，鐵心安裝在基座上，定子繞組繞接在鐵心上，籠型轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸5組成，轉(zhuǎn)子繞組繞接在轉(zhuǎn)子鐵心上，轉(zhuǎn)子鐵心與一轉(zhuǎn)子支架3固定連接、轉(zhuǎn)子支架3與轉(zhuǎn)軸5固定連接。轉(zhuǎn)子支架3與轉(zhuǎn)子鐵心固定連接，轉(zhuǎn)子支架3套接固定在轉(zhuǎn)軸5上，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4安裝于轉(zhuǎn)子支架3內(nèi)部，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4套接在轉(zhuǎn)軸5上，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4能相對(duì)于籠型轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4包括磁鋼6、軟鋼7、兩個(gè)含油軸承8、含油纖維9，磁鋼6位于內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的最外層，軟鋼7連接磁鋼6和含油軸承8，位于兩端的含油軸承8與轉(zhuǎn)軸5滑動(dòng)配合，兩個(gè)含油軸承之間是含油纖維9。內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4與轉(zhuǎn)子支架3之間設(shè)有滑動(dòng)墊片10。兩個(gè)含油軸承之間的跨距內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上開有油槽11。
定子1是由鐵心、定子繞組和機(jī)座組成，是產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的部件。定子鐵心是電機(jī)磁路的一部分，它是用0.5毫米厚的硅鋼片疊裝壓緊成為一個(gè)整體。定子繞組是電動(dòng)機(jī)中有規(guī)定功能的一組線圈，是電路的一部分，由帶絕緣的銅導(dǎo)線繞成許多線圈連接而成。機(jī)座的主要用途是支撐定子鐵心和固定端蓋。轉(zhuǎn)子2，它是由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸5組成。轉(zhuǎn)軸5是傳遞功率的，由中碳鋼制成，兩端的軸頸和軸承相配合，支撐在端蓋上。轉(zhuǎn)子鐵心也是電動(dòng)機(jī)磁路的一部分，也用0.5毫米厚的硅鋼片疊成。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)子支架上。轉(zhuǎn)子鐵心呈圓柱形。在轉(zhuǎn)子支架3內(nèi)部，轉(zhuǎn)軸5上安裝內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4。內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4的結(jié)構(gòu)如圖2所示，磁鋼6和定子磁場(chǎng)共同產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，永磁材料采用鐵氧體或稀土。軟鋼7用來(lái)支撐磁鋼6，連接磁鋼6和含油軸承8，是磁路的一部分?？紤]到內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子運(yùn)行是為同步速旋轉(zhuǎn)，無(wú)鐵耗，可選用普通軟鋼。含油軸承8和含油纖維9，含油軸承8使內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4能相對(duì)轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)。含油纖維9配合轉(zhuǎn)軸上的油槽11，使得含油纖維中的機(jī)油能使內(nèi)轉(zhuǎn)子軸承長(zhǎng)期保持潤(rùn)滑狀態(tài)，保持長(zhǎng)期良好的運(yùn)行狀態(tài)。墊片10可以防止內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4相對(duì)轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)接觸到籠型轉(zhuǎn)子支架3。
電動(dòng)機(jī)定子1三相對(duì)稱繞組加三相對(duì)稱電壓，定子繞組產(chǎn)生三相對(duì)稱電流，從而產(chǎn)生定子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，運(yùn)行時(shí)，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4相對(duì)于定子以n0的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起做同步運(yùn)行?；\型轉(zhuǎn)子2相對(duì)于定子1以n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)助磁磁場(chǎng)共同構(gòu)成同步旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)，以Δn的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)、電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子以n0的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)與定子繞組相交鏈，在定子繞組中感應(yīng)出感應(yīng)電勢(shì)，相當(dāng)于同步電機(jī)的電樞電勢(shì)E0，所以電動(dòng)機(jī)的定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)E·=j4.44f1N1k(Φ·1+Φ·0)]]>式中 ——定子勵(lì)磁電流產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通 ——內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與定子繞組相交鏈產(chǎn)生的磁通f1——電源頻率N1k——每相定子繞組的有效匝數(shù)由上式可知 愈大則E0愈大，勵(lì)磁電流就愈小，可改善功率因數(shù)。
另外，當(dāng)內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4存在時(shí)，氣隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組的耦合度變大。所以，轉(zhuǎn)子繞組在同一轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，當(dāng)帶動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S就小，機(jī)械特性變硬。由于對(duì)于同一負(fù)載S較小，使轉(zhuǎn)差功率損耗減小，同時(shí)因定子電流減小，電機(jī)銅耗減小，因此，電機(jī)的總損耗減小，效率提高。
比較本實(shí)用新型所述的助磁式三相異步電動(dòng)機(jī)和普通的三相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)在輕載時(shí)，效率有了明顯的提高，隨著負(fù)載的增大，效率改善作用減小，但在額定負(fù)載時(shí)仍明顯改善。功率因數(shù)助磁電機(jī)也較普通電機(jī)明顯改善。從機(jī)械特性看，實(shí)用新型的電機(jī)的機(jī)械特性的硬度明顯提高，而且，同一電壓下電機(jī)的過(guò)載能力明顯提高。
實(shí)施例2參照?qǐng)D1、圖2，一種助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，所述的電動(dòng)機(jī)是單相電機(jī)，電機(jī)的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中的三相籠型異步電動(dòng)機(jī)相同。
其工作過(guò)程是電動(dòng)機(jī)定子1單相繞組(輔助繞組接移相電容起動(dòng)或運(yùn)行)加單相電壓，定子繞組產(chǎn)生單相電流，從而產(chǎn)生定子橢圓旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，運(yùn)行時(shí)，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4相對(duì)于定子以n0的轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)一起做同步運(yùn)行?；\型轉(zhuǎn)子2相對(duì)于定子1以n的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)助磁磁場(chǎng)共同構(gòu)成同步旋轉(zhuǎn)的氣隙磁場(chǎng)，以Δn的相對(duì)速度切割轉(zhuǎn)子繞組，在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)、電流，從而產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
由于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與內(nèi)磁轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子以n0的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)與定子繞組相交鏈，在定子繞組中感應(yīng)出感應(yīng)電勢(shì)，相當(dāng)于同步電機(jī)的電樞電勢(shì)E0，所以電動(dòng)機(jī)的定子繞組產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)E·=j4.44f1N1k(Φ·1+Φ·0)]]>式中 ——定子勵(lì)磁電流產(chǎn)生的勵(lì)磁磁通 ——內(nèi)磁轉(zhuǎn)子與定子繞組相交鏈產(chǎn)生的磁通f1——電源頻率N1k——每相定子繞組的有效匝數(shù)由上式可知 愈大則E0愈大，勵(lì)磁電流就愈小，可改善功率因數(shù)。
另外，當(dāng)內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子4存在時(shí)，氣隙磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組的耦合度變大。所以，轉(zhuǎn)子繞組在同一轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)增大，轉(zhuǎn)子電流增大，電磁轉(zhuǎn)矩增大，當(dāng)帶動(dòng)同一負(fù)載時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)差率S就小，機(jī)械特性變硬。由于對(duì)于同一負(fù)載S較小，使轉(zhuǎn)差功率損耗減小，同時(shí)因定子電流減小，電機(jī)銅耗減小，因此，電機(jī)的總損耗減小，效率提高。
比較本實(shí)用新型所述的助磁式單相異步電動(dòng)機(jī)和普通的單相異步電動(dòng)機(jī)，電機(jī)在輕載時(shí)，效率有了明顯的提高，隨著負(fù)載的增大，效率改善作用減小，但在額定負(fù)載時(shí)仍明顯改善。功率因數(shù)助磁電機(jī)也較普通電機(jī)明顯改善。從機(jī)械特性看，實(shí)用新型的電機(jī)的機(jī)械特性的硬度明顯提高，而且，同一電壓下電機(jī)的過(guò)載能力明顯提高。
權(quán)利要求1.一種助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，包括定子、籠型轉(zhuǎn)子，所述的定子由鐵心、定子繞組和基座組成，鐵心安裝在所述的基座上，所述的定子繞組繞接在所述的鐵心上，所述的籠型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成，轉(zhuǎn)子繞組繞接在轉(zhuǎn)子鐵心上，所述的轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸連接，其特征在于還包括有一中空的轉(zhuǎn)子支架、一具有磁性的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子支架與轉(zhuǎn)子鐵心固定連接，所述的轉(zhuǎn)子支架套接固定在所述的轉(zhuǎn)軸上，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子安裝于轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部，所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子套接在所述的轉(zhuǎn)軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子包括磁鋼、軟鋼、兩個(gè)含油軸承、含油纖維，所述的磁鋼位于內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的最外層，軟鋼連接所述的磁鋼和含油軸承，位于兩端的含油軸承與轉(zhuǎn)軸配合，兩個(gè)含油軸承之間是含油纖維。
3.如權(quán)利要求2所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子與所述的轉(zhuǎn)子支架之間設(shè)有滑動(dòng)墊片。
4.如權(quán)利要求2或者3所述的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，其特征在于所述內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子的兩個(gè)含油軸承之間的跨距內(nèi)的轉(zhuǎn)軸上開有油槽。
專利摘要一種助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)，包括定子、籠型轉(zhuǎn)子，定子由鐵心、定子繞組和基座組成，鐵心安裝在所述的基座上，定子繞組繞接在鐵心上，籠型轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)子繞組和轉(zhuǎn)軸組成，轉(zhuǎn)子繞組繞接在轉(zhuǎn)子鐵心上，轉(zhuǎn)子鐵心與轉(zhuǎn)軸連接，還包括有一中空的轉(zhuǎn)子支架、一具有磁性的內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子支架與轉(zhuǎn)子鐵心固定連接，轉(zhuǎn)子支架套接固定在轉(zhuǎn)軸上，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子安裝于轉(zhuǎn)子支架內(nèi)部，內(nèi)助磁轉(zhuǎn)子套接在轉(zhuǎn)軸上。本實(shí)用新型提供一種能夠提高電動(dòng)機(jī)效率和功率因數(shù)的助磁式籠型異步電動(dòng)機(jī)。
文檔編號(hào)H02K17/16GK2713720SQ20042008141
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月29日
發(fā)明者馮浩, 曹文明 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)