[发明专利]一种转子中间环结构及其设计方法

说明书

本发明公开了一种转子中间环结构及其设计方法，一种转子中间环结构，包括中间环本体，中间环本体的轴向高度为：l_IR∈(0,l_R/3]，式中：l_R是端环轴向高度。中间环本体的径向宽度为：b_IR∈[3b_t2/4,(D₂‑D₀+6b_t2)/8]；一种转子中间环结构的设计方法，包括以下步骤：确定中间环电密范围为J_IR＝(J_R‑J_B)；确定中间环电流幅值关系式，并得到转子等效电阻表达式；由已知的无中间环转子电机的导条电流估计中间环电流幅值，并得到中间环截面积的范围；选择最小等效电阻时的中间环参数。本发明在考虑转子铁心实际加工情况的基础上，确保中间环转子绕组各部分散热均匀，尽量减小转子绕组损耗。

技术领域

本发明涉及笼型感应电动机设计技术领域，特别是涉及一种转子中间环结构及其设计方法。

背景技术

传统的笼型转子绕组由导条和端环组成，在电机结构设计时应保证合适的导条面积和端环面积。对于普通的中小型电机的笼型铸铝转子，通常取导条电密J_B＝(2.0-4.5)A/mm²，端环电密范围J_R＝(0.45-0.8)J_B。为确保足够大的起动转矩，转子电阻需要足够大，即对应电密不能太小；同时如果转子电密太大，此时较大的转子电阻会增加额外的转子绕组损耗，且会降低电机额定运行时的转速。若转子绕组结构设计不当，导致笼型绕组各部分发热不均匀所引起的热应力，可能使导条产生裂纹甚至断裂。转子断条故障会使电机磁场发生畸变，造成电机多方面性能恶化，例如使电机输出转矩波动、产生附加电磁力引起电磁振动等。

中间环转子绕组由导条、端环和中间环组成，该转子绕组中的端环和导条设计方法同样要满足以上设计原则。但由于中间环处于转子绕组中间的特殊位置，中间环电流特性和散热条件与端环不同，设计方法有所差异，目前还缺少该中间环设计方法的研究。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种转子中间环结构及其设计方法，在考虑转子铁心实际加工情况的基础上，确保中间环转子绕组各部分散热均匀，尽量减小转子绕组损耗。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种转子中间环结构，包括中间环本体，中间环本体的轴向高度为：l_IR∈(0,l_R/3]，式中：l_R是端环轴向高度。中间环本体的径向宽度为：b_IR∈[3b_t2/4,(D₂-D₀+6b_t2)/8]，式中：b_t2为转子槽形高度，D₂为转子外圆直径，D₀为转子内圆直径。

一种转子中间环结构的设计方法包括如下步骤：

步骤一、计算对应电机采用单斜槽转子运行时的导条电密J_B和端环电密J_R，确定中间环电密范围为J_IR＝(J_R-J_B)。

步骤二、根据转子电流的空间分布特性，确定中间环电流幅值关系式，并得到转子等效电阻表达式。由已知的无中间环转子电机的导条电流估计中间环电流幅值，并得到中间环截面积的范围。