[实用新型]用于交流电机上的定子铁芯

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流电机上的定子，特别是一种小功率无机壳类交流电机上的定子铁芯。所述的交流电机包括单相、三相的交流的发电机，也包括单相、三相的交流电动机。

背景技术

现有的交流电机的定子一般是由定子铁芯和漆包线绕组构成，其中定子铁芯是由多个同心且彼此无相互错角地重叠在一起的定子冲片构成，其中，有一种这样的定子铁芯，它的每个定子冲片的外轮廓是由四条直线段和四条圆弧段组成，任意相邻的两直线段边之间是通过一条圆弧段连接而成，使整个定子冲片的外轮廓呈方圆形或长方圆形，沿定子冲片的内边缘上设置多个线槽。例如，目前市场上大量出现1KW-5KW的小功率通用汽油发电机（简称通机），共有2KW和5KW两种系列，这些电机的定子铁芯除具有上述结构的特点外，还具有如下特点，定子铁芯除两端一小部分与端盖衔接外，其余绝大部分外表面均裸露在外，因此，又被称为无机壳类交流电机。外轮廓呈方圆形或长方圆形的定子冲片存在着轭部的磁通密度分布不均匀的不足，以外轮廓呈方圆形的定子冲片为例，用它制成的定子铁芯如图1所示，由于整个定子铁芯上的轭部宽度不同，如图2所示，轭部宽度最大，磁路横截面最大，磁通密度相对较小；如图3所示，轭部宽度最小，磁路横截面最小，磁通密度相对较大；结合图2、3可知，定子铁芯的磁路横截面各个位置有所不同，从而使得定子铁芯的磁通密度分布不均匀，磁通密度大的铁芯部位，易使磁阻增大，铁损增加，容易发热，从而降低电机的输出功率，严重影响了电机的使用寿命。

一般情况下，通机中的漆包线均采用铜漆包线。目前铜的价格由原来每公斤30元左右上猛升至每公斤70元左右，甚至达到每公斤80多元。随着铜价的大幅度上涨且长时间居高不下，直接导致电机生产成本的大幅增长，铜价在整个电机生产成本中所占比例达到50%以上，使电机企业必须为独自消化铜以及其他原材料涨价所带来的不利因素，不得不更多地承担来自成本大幅上涨所带来的巨大压力，为此，一些规模较小的电机企业因无法承受巨大的成本压力而实施了半停产甚至停产策略。

为了解决上述问题，有关技术人员将漆包铜线改用漆包铝线替代，旨在有效降低电机成本，例如，在CN201111323Y中公开了名称为“铝漆包线单相异步电机”的实用新型专利。该专利虽然能够有效降低成本，但却存在着输出功率明显下降、电机温升过高和使用寿命短的不足，以2KW通机为例，采用漆包铜线时，输出功率为2KW，使用寿命为1千小时以上；当采用漆包铝线后，输出功率仅为1.8KW，使用寿命不足250小时。造成这些不足的原因是，在相同规格下，用漆包铝线单纯代替漆包铜线，势必使绕组的内阻明显增大，线圈绕组的温升过高，这不仅因降低能量转换效率而使输出功率明显下降，而且还因易烧损电机而显著缩短了电机的使用寿命。

为了解决上述绕组内阻增大的问题，技术人员通常能够想到的办法是如下两种：

1、一是在与漆包铜线直径相同的前提下，缩短漆包铝线的长度，即减少绕组的匝数。由于绕组匝数的减少，势必出现输出功率降低的问题，因此，该方法是行不通的。

2、二是在与漆包铜线长度相同的前提下，增大漆包铝线的直径。这样一来，就必须增大定子冲片上线槽的横截面积，如果定子冲片尺寸不变的情况下，势必导致定子冲片的轭部宽度减小，磁通密度增大，致使电机发热快、温升过高、输出功率明显下降、电能转换效率低和使用寿命短，电机综合性能指标大打折扣。如果以铝代铜又要保证轭部截面不变，则要增加定子冲片外径，这又导致硅钢片用量明显加大，且无法保证安装尺寸不变，既增大制造成本，又失去产品装配的继承性，这是电机生产企业和用户都不愿意接受的。

在CN201113577Y中公开了名称为“一种铝线电机”的实用新型专利，该专利是针对上述的因增大定子冲片尺寸而明显增加制造成本的技术问题，与现有技术相比，在保持定子冲片外径尺寸不变的前提下，缩小定子冲片的内径，从而既能保持定子冲片的轭部宽度不变，又能增大线槽横截面积，满足用较大直径的漆包铝线单纯替代较小直径的漆包铜线的目的，试图保证电机的发热、功率、电能转换效率和使用寿命等综合性能指标达到技术要求。该专利虽然控制定子冲片使用用量不变，且有效地降低了制造成本，但却带来了如下严重的技术缺陷：众所周知，定子铁芯的轭部宽度必须与转子铁芯的轭部宽度相匹配。由于缩小了定子冲片的内径，因此，必然减小转子铁芯的尺寸，致使定子铁芯的轭部宽度必须与转子铁芯的轭部宽度不相匹配，在相同条件下，转子铁芯的磁通密度明显增大，导致转子铁芯发热快，电机输出功率随之降低，若想维持原有输出功率不变，就必然导致电机温升高，效率低，且容易烧损，明显地缩短了电机的使用寿命。