[发明专利]一种定子分段、转子桨叶一体化高速异步电机

说明书

本发明公开了一种定子分段、转子桨叶一体化高速异步电机，包括桨叶一体化无槽转子、分段式绕组定子和固定桨叶一体化无槽转子和分段式绕组定子之间相对位置的磁悬浮轴承系统；其中桨叶一体化无槽转子包含转子铁心、桨叶和导体层，转子铁心的外周设置导体层，转子铁心的内部均匀设置桨叶，分段式绕组定子包括沿内侧开槽的弧形定子铁心和三相绕组，弧形定子铁心侧开槽处绕设有三相绕组。本发明采用导体层固定于转子铁心外表面的方式可降低制造成本、提高高速运行工况下的稳定性。分段式结构可以节约定子材料，降低电机成本，提高其散热能力。

技术领域

本发明涉及高速异步电机领域，尤其涉及一种定子分段、转子桨叶一体化高速异步电机。

背景技术

大功率水泵和风机在工厂、建筑、隧道等场合应用极广，当前大部分设备都是采用电动机驱动桨叶轴，实现水泵和风机类设备的运行。对于桨叶来讲，通常靠近电机轴的一端称为叶梗，远离电机轴的称为叶梢。为了增加螺旋桨的刚度，叶根轴向需要加厚，但叶梢不能太厚。显然当桨叶转动时，最薄的叶梢也是线速度最大的地方，因此容易产生震动，带来噪声。另外，有轴电机驱动的水泵和风机系统，其中心轴承载扭矩力大，且在高温、粉尘、高湿度、易腐蚀等恶劣环境下，更容易降低设备使用寿命。

申请号为201510668147.2的专利公开了一种“高效吸排空心环无轴电机风扇”，提供一种包含空心杯定子、空心杯转子、环壁旋叶等核心零部件的风扇，具有无障碍吸排、油烟无腐蚀电机、旋转内壁无摩擦死角、引导风洞产生漩涡效应等创新。申请号为201210102763.8的专利公开了一种“一体化无轴电机轴流泵”，提供一体化无轴电机轴流泵，解决传统轴流泵结构复杂、安装不便、动密封设计要求高的缺点，将无轴电机与轴流泵集成于一体，使得轴流泵可整体安装在管路的直管段内，显著提高轴流泵的紧凑性和静音效果，系统布置简单，占用空间小，易于施工设计。申请号为201820125503.5的专利，公开了一种无人机，包括机身、螺旋桨和电机，所述电机为呈环状中空结构的无轴电机,所述螺旋桨为无轴螺旋桨,且所述无轴螺旋桨的桨叶外端固定于所述无轴电机的内圈转子上。无轴螺旋桨的桨叶外端直接与无轴电机的转子刚性连接固定，能够増加桨叶外端的轴向厚度,因此,线速度较高的桨叶外端的震动减小，从而降低了噪音。桨叶的内端变成了叶梢，线速度小，同样有利于减震。且去掉转轴后气流更顺，有利于减小噪音。

上述专利所提及叶片结构的叶梗均在电机转子内壁，叶梢靠近电机轴心，优势明显。但是，对于大型风机（如隧道排风扇），风机直径较大，导致一体化电机定子直径较大、制造成本较高，另外，关于电机转子部分，目前采用永磁转子较多，需要通过专门驱动电路启动大功率风机。

发明内容

技术目的：针对现有技术中的缺陷，本发明公开了一种定子分段、转子桨叶一体化高速异步电机，通过增加叶梗与桨叶一体化无槽转子之间的接触面积，提高桨叶的稳定性，降低桨叶叶梢线速度较大、机械强度不足造成的噪声。另外，本发明还通过分段电机定子和桨叶一体化无槽转子结构的改进方案，实现了电机自启动功能和定子轻量化、低成本化。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明采用以下技术方案。

一种定子分段、转子桨叶一体化高速异步电机，包括桨叶一体化无槽转子、分段式绕组定子和固定桨叶一体化无槽转子和分段式绕组定子之间相对位置的磁悬浮轴承系统；其中桨叶一体化无槽转子包含转子铁心、桨叶和导体层，其中，转子铁心的外周设置导体层，转子铁心的内部均匀设置桨叶，分段式绕组定子包括沿内侧开槽的弧形定子铁心和三相绕组，弧形定子铁心侧开槽处绕设有三相绕组。

优选地，所述转子铁心的内部均匀设置桨叶，其中，桨叶呈中心对称且固定于转子铁心内侧。

优选地，所述桨叶包括叶梗，其中叶梗位于桨叶的外侧，并与转子铁心的内壁固定一体设置。

优选地，所述分段式绕组定子中弧形定子铁心分段式设计，弧形定子铁心之间的电角度差为180度的整数倍。