一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子鐵心和雙層疊繞形式連接的定子繞組，定子鐵心內(nèi)壁設(shè)有用來(lái)嵌放定子繞組的定子槽，定子鐵心固定于機(jī)座上；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，轉(zhuǎn)子鐵心壓于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵心外壁設(shè)有用來(lái)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條伸出轉(zhuǎn)子槽外兩端分別固定有端環(huán)。本實(shí)用新型可盡量大的暴露振動(dòng)，并提高了電磁激振力幅值，可用于輔助實(shí)驗(yàn)研究電機(jī)電磁激振力、噪聲和振動(dòng)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于鼠籠式交流異步電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]電力電子技術(shù)的突飛猛進(jìn)，交流變頻調(diào)速已成為電氣傳動(dòng)的主流，越來(lái)越多地取代傳統(tǒng)的直流調(diào)速傳動(dòng)。作為交流變頻調(diào)速的執(zhí)行電機(jī)，交流異步電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，還具有高效的驅(qū)動(dòng)性能和良好的控制性能。由于變頻異步電機(jī)與普通工頻供電異步電機(jī)結(jié)構(gòu)存在一定差別，采用普通異步電機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)，由于變頻器裝置供電，其中諧波分量對(duì)異步電機(jī)的運(yùn)行性能會(huì)產(chǎn)生顯著影響，如電流增大，損耗增加，效率、功率因數(shù)降低，溫升增加，還會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、振動(dòng)和噪聲增大，繞組絕緣容易老化等現(xiàn)象。
[0003]變頻異步電機(jī)廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國(guó)防等領(lǐng)域，隨著近年來(lái)對(duì)噪聲污染的重視，低噪聲電機(jī)的需求越來(lái)越多。電磁噪聲是由徑向電磁力激勵(lì)定子振動(dòng)而產(chǎn)生，也稱(chēng)之為電磁激振力，是異步電機(jī)的主要噪聲源之一。徑向電磁力含有許多諧波，稱(chēng)為徑向電磁力波，當(dāng)電磁力波和電機(jī)機(jī)械模態(tài)的階次一致且頻率相接近時(shí)，會(huì)導(dǎo)致定子共振從而引起較大的電磁噪聲，嚴(yán)重時(shí)可能損壞電機(jī)，所以應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生低次電磁力諧波。這就需要通過(guò)研究電機(jī)本體電磁激振力的機(jī)理，設(shè)計(jì)和改進(jìn)電機(jī)結(jié)構(gòu)從而盡量減小振動(dòng)噪聲。但是輔助設(shè)計(jì)、機(jī)理研究?jī)H僅通過(guò)仿真分析是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。搭建試驗(yàn)平臺(tái)，利用試驗(yàn)平臺(tái)的特種異步電機(jī)，準(zhǔn)確的測(cè)量出電機(jī)本體電磁激振力、振動(dòng)情況、噪聲值，并與仿真計(jì)算值進(jìn)行對(duì)比分析，可以對(duì)低噪聲電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造起到輔助和參考的作用。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，用于測(cè)量異步電機(jī)本體內(nèi)振動(dòng)噪聲和電磁激振力，并結(jié)合仿真，研究分析中小型異步電機(jī)電磁激振力的相關(guān)機(jī)理。工程師可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)分析積累的結(jié)果設(shè)計(jì)出既能保證工藝達(dá)標(biāo)、又能保證低噪聲的異步電機(jī)。
[0005]為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子鐵心和雙層疊繞形式連接的定子繞組，定子鐵心內(nèi)壁設(shè)有用來(lái)嵌放定子繞組的定子槽，定子鐵心固定于機(jī)座上；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，轉(zhuǎn)子鐵心壓于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵心外壁設(shè)有用來(lái)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條伸出轉(zhuǎn)子槽外兩端分別固定有端環(huán)。
[0007]上述定子繞組為成型硬繞組，由云母扁線(xiàn)繞制而成，極對(duì)數(shù)為2。
[0008]上述定子槽為開(kāi)口矩形槽。
[0009]上述轉(zhuǎn)子槽為開(kāi)口梯形槽。
[0010]上述定子槽槽數(shù)為48槽，且轉(zhuǎn)子槽槽數(shù)為40槽。[0011 ] 上述定子鐵心長(zhǎng)215mm-217mm,定子端部繞組單邊軸向長(zhǎng)511mm-521mm,單根定子端部繞組長(zhǎng)1908mm-1912m。
[0012]上述轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)215mm-217mm。
[0013]異步電機(jī)工作時(shí)，電磁激振力的電磁力波會(huì)產(chǎn)生徑向電磁力，不同階次的力波會(huì)有不同的電機(jī)定子徑向振動(dòng)的振型。徑向力波的階次越低，鐵心產(chǎn)生彎曲變形的相鄰兩支點(diǎn)間距離越長(zhǎng)，徑向變形也越大。定子鐵心變形量約與力波階次的四次方成正比，與力波幅值成正比，幅值較大的低階次徑向力波是主要因素。對(duì)四極以上的電機(jī)，基波磁場(chǎng)產(chǎn)生的力波階次一般大于4，鐵心變形量微小，而兩極電機(jī)就容易產(chǎn)生低階基波磁場(chǎng)的力波，鐵心變形量更大了，振動(dòng)會(huì)更加明顯。
[0014]本實(shí)用新型目的是為了輔助實(shí)驗(yàn)研究電機(jī)電磁激振力、噪聲和振動(dòng)，因此，本實(shí)用新型電機(jī)可盡量大的暴露振動(dòng)、提高電磁激振力幅值。
[0015]和現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn):
[0016]1、可用于輔助分析電機(jī)本體電磁激振力。
[0017]僅僅通過(guò)仿真法分析異步電機(jī)本體電磁激振力，存在準(zhǔn)確性不高的問(wèn)題。而本實(shí)用新型可用于實(shí)驗(yàn)，準(zhǔn)確測(cè)量異步電機(jī)本體電磁激振力，從而可對(duì)低噪聲異步電機(jī)的設(shè)計(jì)和制造起到輔助和參考作用。
[0018]2、可突出電機(jī)振動(dòng)效果。
[0019]異步電機(jī)的定子端部繞組處在復(fù)雜的端部漏磁場(chǎng)中，定子端部繞組結(jié)構(gòu)類(lèi)似懸臂梁，難以像其他結(jié)構(gòu)牢靠固定于定子槽內(nèi)，因此定子端部繞組尤其定子繞組鼻端處振動(dòng)最大。在保證電機(jī)正常工作的前提下加長(zhǎng)定子繞組，尤其是定子端部繞組，能產(chǎn)生更明顯的振動(dòng)和較大的電磁激振力，凸顯電機(jī)本體振動(dòng)情況；而且較長(zhǎng)的定子繞組具有更大的空間裝配傳感器，便于實(shí)驗(yàn)測(cè)量。
[0020]本實(shí)用新型基于成熟異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，減小了定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度，增加了定子端部繞組長(zhǎng)度，以突出電機(jī)振動(dòng)。在變頻器和工頻供電的條件下，本實(shí)用新型能很好反應(yīng)鼠籠式交流異步電機(jī)端部繞組振動(dòng)和電磁激振力。
[0021]3、定子繞組線(xiàn)采用成型硬繞組，而不是采用細(xì)銅線(xiàn)繞制，主要是考慮到繞組端部振動(dòng)會(huì)很大，硬繞組更適合此種工況。本電機(jī)是低電壓大電流電機(jī)，即定子電流和轉(zhuǎn)子電流較大，便于凸顯轉(zhuǎn)子大電流對(duì)端部電磁激振力的影響。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本實(shí)用新型電機(jī)截面示意圖；
[0023]圖2是本實(shí)用新型電機(jī)定子槽和轉(zhuǎn)子槽的結(jié)構(gòu)尺寸示意圖；
[0024]圖3是本實(shí)用新型定子結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0025]圖4是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)截面示意圖；
[0026]圖5是本實(shí)用新型定子繞組和定子鐵芯的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖6是本實(shí)用新型轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖中，1-定子槽，2-氣隙，3-定子繞組，4-轉(zhuǎn)子槽，5-定子鐵心，6_定子端部繞組，
7-轉(zhuǎn)子鐵心，8-端環(huán)，9-轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，10-轉(zhuǎn)軸。
[0029]【具體實(shí)施方式】[0030]下面將結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】。
[0031]本實(shí)用新型主要包括定子和轉(zhuǎn)子，見(jiàn)圖1和圖5，定子主要包括定子鐵心(5)和雙層疊繞形式連接的定子繞組(3)，定子鐵心(5)內(nèi)壁設(shè)有定子槽(I)用來(lái)嵌放定子繞組(3)，定子鐵心(5)固定于機(jī)座上。見(jiàn)圖1和圖6，轉(zhuǎn)子主要包括轉(zhuǎn)子鐵心(7)、轉(zhuǎn)軸(10)和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(9)，轉(zhuǎn)子鐵心(7)壓于轉(zhuǎn)軸(10)上，轉(zhuǎn)軸(10)轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)轉(zhuǎn)子鐵心(7)轉(zhuǎn)動(dòng)，起到支撐轉(zhuǎn)子鐵心和輸出機(jī)械轉(zhuǎn)矩的作用；轉(zhuǎn)子鐵心(7)外壁設(shè)有轉(zhuǎn)子槽(4)，用來(lái)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(9)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條(9)伸出轉(zhuǎn)子槽(4)外兩端分別固定有端環(huán)(8)，轉(zhuǎn)子籠型繞組以銅條焊接。
[0032]本具體實(shí)施中，雙層疊繞形式連接的定子繞組(3)為成型硬繞組，由云母扁線(xiàn)繞制而成，極對(duì)數(shù)為2。定子槽(I)為開(kāi)口矩形槽，轉(zhuǎn)子槽(4)為開(kāi)口梯形槽。
[0033]見(jiàn)圖2 (a)，定子槽(I)槽頂寬度Al為13.2mm，槽長(zhǎng)A3為48.5mm，槽口寬度A2是13.2mm，槽口深度A4為1mm。見(jiàn)圖2 (b)，轉(zhuǎn)子槽(4)槽口寬度BI是3.5mm，槽頂寬度B2為
6.3mm,槽長(zhǎng) B3 是 38.4mm,槽 口 深度 B4 為 4mm。
[0034]圖3和4是轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)示意圖，圖3所示為定子結(jié)構(gòu)，其中，定子槽槽數(shù)為48槽，定子外徑Dl為650mm，定子內(nèi)徑D2為350mm。圖4所示為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，其中，轉(zhuǎn)子槽槽數(shù)為40槽，轉(zhuǎn)子內(nèi)徑D3為120mm，轉(zhuǎn)子外徑D4為348mm。轉(zhuǎn)子外徑D4和定子內(nèi)徑D2之差即氣隙距離，為2mm。48/40的定子槽和轉(zhuǎn)子槽數(shù)比是經(jīng)過(guò)計(jì)算后確定的，既保證電機(jī)正常運(yùn)行，還能盡量減少電機(jī)在定、轉(zhuǎn)子齒槽配合方面產(chǎn)生的電磁振動(dòng)。
[0035]圖5為定子結(jié)構(gòu)不意圖，定子鐵心長(zhǎng)Cl為215mm-217mm,定子端部繞組(6)單邊軸向長(zhǎng)度C2為511mm-521mm,單根定子端部繞組(6)長(zhǎng)度是1908mm-1912mm,定子鐵心沖片外圓選用高壓Y355沖片，定子節(jié)距17。定子端部繞組為伸出定子鐵心外的定子繞組。和同等規(guī)格電機(jī)相比，本實(shí)用新型定子鐵心長(zhǎng)度更短，定子端部繞組更長(zhǎng)，從而可增強(qiáng)定子端部繞組的振動(dòng)效果，繞組間隙也相應(yīng)增大，以安放實(shí)驗(yàn)研究需要的測(cè)量裝置。
[0036]圖6為轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)不意圖，轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)C3為215mm-217mm,轉(zhuǎn)子形式為銅條轉(zhuǎn)子，由導(dǎo)條和端環(huán)構(gòu)成，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)未做改進(jìn)，為常規(guī)結(jié)構(gòu)。導(dǎo)條規(guī)格為4-2.12*5.6 TMYD，轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度C4為1400-1450mm，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心上設(shè)通風(fēng)孔。
[0037]本實(shí)用新型雖用于異步電機(jī)輔助設(shè)計(jì)和噪聲、振動(dòng)機(jī)理研究，其主要結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的同等規(guī)格異步電機(jī)結(jié)構(gòu)類(lèi)似，包括機(jī)殼、繞線(xiàn)盒、端蓋、軸承和通風(fēng)散熱裝置等。但和已有的同等規(guī)格異步電機(jī)相比，本實(shí)用新型是低電壓大電流的異步電機(jī)，定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)度變短，定子端部繞組增長(zhǎng)。定轉(zhuǎn)子槽配合48/40，即定子槽數(shù)48，轉(zhuǎn)子槽數(shù)40。機(jī)座采用簡(jiǎn)單鋼板焊接圓筒外殼，節(jié)省材料、安裝拆卸方便、重量輕，同時(shí)也能夠保證端部電磁力測(cè)量的方便性。本實(shí)用新型在額定轉(zhuǎn)速3000rpm時(shí)，額定功率是220KW，可以適應(yīng)變頻器供電和工頻供電。
[0038]下面將提供使用本實(shí)用新型測(cè)量轉(zhuǎn)子電流的一種方法:
[0039]使用時(shí)，將傳感器置于轉(zhuǎn)子導(dǎo)條上，并在轉(zhuǎn)軸上安裝滑環(huán)和電刷，通過(guò)滑環(huán)和電刷將傳感器的測(cè)量信號(hào)引出至電機(jī)外部，對(duì)引出的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理以獲得轉(zhuǎn)子電流，獲得電機(jī)本體變頻器供電時(shí)轉(zhuǎn)子電流的情況。
【權(quán)利要求】
1.一種用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子鐵心和雙層疊繞形式連接的定子繞組，定子鐵心內(nèi)壁設(shè)有用來(lái)嵌放定子繞組的定子槽，定子鐵心固定于機(jī)座上；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子導(dǎo)條，轉(zhuǎn)子鐵心壓于轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)子鐵心外壁設(shè)有用來(lái)插入轉(zhuǎn)子導(dǎo)條的轉(zhuǎn)子槽，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條伸出轉(zhuǎn)子槽外兩端分別固定有端環(huán)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的定子繞組為成型硬繞組，由云母扁線(xiàn)繞制而成，極對(duì)數(shù)為2。
3.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的定子槽為開(kāi)口矩形槽。
4.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的轉(zhuǎn)子槽為開(kāi)口梯形槽。
5.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的定子槽槽數(shù)為48槽，且所述的轉(zhuǎn)子槽槽數(shù)為40槽。
6.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的定子鐵心長(zhǎng)215mm-217mm,單根定子端部繞組長(zhǎng)1908mm-1912mm,定子端部繞組單邊軸向長(zhǎng)511-521mm。
7.如權(quán)利要求1所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的轉(zhuǎn)子鐵心長(zhǎng)215mm-217mm。
8.如權(quán)利要求3所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的定子槽槽頂寬度13.2mm，槽長(zhǎng)48.5mm，槽口寬度13.2mm，槽口深度1mm。
9.如權(quán)利要求4所述的用于振動(dòng)噪聲研究的小型鼠籠式異步電機(jī)結(jié)構(gòu)，其特征在于: 所述的轉(zhuǎn)子槽槽口寬度3.5mm,槽頂寬度6.3mm,槽長(zhǎng)38.4mm,槽口深度4臟。
【文檔編號(hào)】H02K17/02GK203722443SQ201420092761
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月3日
【發(fā)明者】阮江軍, 丁衡宇, 劉海龍, 黃濤, 諶瑾, 何海波 申請(qǐng)人:武漢大學(xué), 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所