[实用新型]与二次方转矩类负载相匹配的电机转子槽结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电机转子槽结构,特别涉及一种与二次方转矩类负载相匹配的电机转子槽结构。

背景技术

随着国家对节能减排工作的重视，先后出台了各种措施和规范。其中感应电机量大面广，每年耗电量约占整个发电量的57%，而二次方转矩类负载（如风机、水泵类负载）在感应电机所配套的负载中占了很大比例，约为35%，因而对此类负载专用电机的研究具有重要意义。

由于系统效率为电机效率与负载效率的乘积，在电机效率提高的同时，又能满足负载在自身的高效区间运行，才能保证整个系统效率达到最佳的运行效果。此外，对于部分实际运行的工况，替换普通高效电机所引起的负载转速变化不能满足已有生产工艺的需要。

高效电机设计属电机本体节能技术。通常，普通高效电机在本身效率提高的同时，电机的转速一般也会相应提高。对于典型的如风机、水泵等二次方转矩类负载，负载转矩与转速的二次方呈正比关系。在采用普通高效电机进行节能改造时，电机转速提高将使负载增大（如图1所示），又会导致电机的电流增大；其次该类负载特性一般负载高效点的转速范围较窄，如图2所示，当电机的转速偏离高效区时，系统的效率会明显下降。因此，对于该类负载，采用普通高效电机有时会出现不节能或节能效果不佳的情况。

由此可见，通过合理的设计专用高效电机的转速，使之与负载的转速相匹配，才能保证系统的高效率运行，达到系统节能的目的。

与二次方转矩类负载相配套的普通高效电机设计存在以下缺陷：

1.注重提高电机的效率，没有考虑到电机与负载的匹配性，使得现有普通高效电机的转速普遍提高，造成整个系统的实际运行效率偏低；

2.部分工况下，替换普通高效电机所引起的负载转速变化不能满足已有生产工艺的需要；

3.现有电机槽型设计方法，在电机启动转矩等性能不变的情况下，不易对电动机的输出转速进行微调。

上述缺陷造成在该类负载情况下，直接采用普通的高效电机无法达到系统最佳的节能效果。

发明内容

本实用新型的目的是针对已有技术中存在的缺陷,本实用新型提供一种与二次方转矩类负载相匹配的电机转子槽结构。

由电机学的基本原理可知，电机的输出转速与电机的转子电阻呈密切的负相关性，转子电阻增大则转速降低。通常，改变转子电阻一般可通过增大转子电阻率和调节转子槽型面积两种方法来实现。

改变转子电阻率，通常采用在铸铝工艺中改变铝合金的比例来实现，但由于铸铝材料的掺杂比例不易控制，铸铝工艺复杂，且成本较高，常导致电机的转速变化较大，不易对转速进行微调。对于调节转子槽型面积，一般是直接通过调节转子槽型的宽度和高度来实现，但这种方法会造成转子槽漏抗参数的改变，直接影响到电机的启动等性能指标，不能满足设计需要，因而也存在一定的缺陷。普通高效电机在本身效率得到提高的同时，电机的转速一般也会相应提高，对于二次方转矩类负载而言，转速提高又使负载加重，导致电机的电流增大，其次该类负载特性一般负载高效点的速度范围较窄，当电机的转速偏离高效区时，系统的效率会明显下降。因此，对于该类负载，采用普通高效电机有时会出现不节能或节能效果不佳的情况。

本实用新型通过对上述两种方法的综合分析，针对已有技术中存在的缺陷,本实用新型提供一种与二次方转矩类负载相匹配的电机转子槽结构。本实用新型的电机转子槽结构是根据二次方转矩类负载特性以及效率与转速的关系曲线，在传统的电机转子槽型的基础上减小槽腰部的宽度，即在原电机转子槽内增开一槽型形成槽中槽来改变槽型面积，以改变原电机转子电阻参数，通过设置槽中槽的尺寸及槽底与槽中槽之间的距离，同时保持转子槽漏抗稳定，利用调节原电机转子电阻和槽漏磁导参数，达到平滑微调电机转速，满足电机与二次方转矩类负载特性的转速合理匹配。

所述原电机转子槽内增开一槽型形成一高度为h、深度为b的槽中槽。原电机转子槽的槽型槽底与槽中槽之间的距离为L。

图3为电机转子槽原槽型，图4为在原转子槽型基础上的变化。在改变了转子槽面积的同时，可通过调节槽中槽S所在的垂直位置，即L值来实现基本保持转子槽漏抗稳定，这种调节方法不仅改变了电机转子电阻，达到降低电机转速的目的，也兼顾到电机的起动性能。

通过采用槽中槽法进行槽参数的不同组合，转子电阻将成规律性递减，由此可以控制电机转速的变化。设计时，在保持转子槽型面积的基础上，通过微调L的值，可以精确控制转子的槽漏抗。最终通过调节转子电阻变化和控制转子槽漏抗基本稳定，达到平滑微调电机转速的目的，满足电机与二次方转矩类负载特性的转速合理匹配，达到系统最佳的节能效果。