專利名稱：有截獲漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔的制作方法
技術領域：
本發明屬于電動機和發電機領域。
背景技術：
由于嵌線工藝的原因，大電機通常采用開口槽和半開口槽，會產生嚴重的 齒諧波。目前，磁性槽楔在提高效率方面的研究已經很成熟，磁性槽楔能夠抑制齒諧波， 從而能有效地提高電機效率和功率因數，降低溫升和噪聲；但由于磁性槽楔引起漏磁通增 加，會引起電機負載能力的降低，自磁性槽楔發明的近百年來，在提高負載能力方面的研 究則顯得一籌莫展，以至于認為磁性槽楔必定會引起電機負載能力的降低。
本發明的目的是試圖解決磁性槽楔對電機的效率和負載能力的影響問題，提出了 "有 截獲漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔"的方案，既起到抑制齒諧波的作用，又不加大槽口 漏磁，而且將原有槽口漏磁和一部分槽坑漏磁引導至氣隙，使這些無效磁通轉化成有效磁通， 從而使電機不但能提高效率和功率因數，而且能提高其負載能力。
先討論理想化的磁性槽楔設計和分析，這可能只是夢想，但是通過對它的分析有助于 引導我們的研究思路。
定義理想化的磁性槽楔，可以確定為實現以下六大目標
① 、消除齒諧波；
② 、不增加槽口漏磁；
③ 、將原有槽口漏磁通轉化為有效磁通；
④ 、將原有槽坑漏磁通轉化為有效磁通； 、不增加表面損耗；
◎、有足夠的機械強度。
我們通過實驗和分析后認為提高負載能力的關鍵是盡量地抑制槽口漏磁，并將漏磁 通變為有效磁通。為此目的，我們提出了 "有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔" 的方案，以下簡稱"截漏式槽楔"。
本發明約定"磁性槽楔的截面"，是指從軸向看，定子上部槽口中的磁性槽楔的截面， 圖l就是從軸向看，定子上部槽口中的磁性槽楔的截面。
圖1——從軸向看定子上部槽口中的磁性槽楔的截面。
圖2——單層i^形導aM且)5Ui式槽楔截漏片結構的磁性槽楔。 圖3——多層^劈形導磁層且單邊式槽楔截漏片結構的磁性槽楔。 1——定子線圈；2——定子槽坑截漏片；3—一槽坑截漏片銜接面；4a—雙邊交錯式槽
楔截漏片銜接面；4b——雙邊直立式槽楔截漏片銜接面；4c一單邊式槽楔截漏片銜接面； 5a—雙邊交錯式槽楔截漏片；5b——雙邊直立式槽楔截漏片；5c——單邊式槽楔截漏片； 6—加強齒；7——^磁層側面；8—單層式尖劈形導磁層；9——定子鐵芯齒；10—— 樹脂填料；11— 氣隙；12~~絕緣縫；13—轉子鐵芯；14一雙邊交錯式槽楔截漏片的 磁阻缺口； 15——多層式尖劈形導磁層鐵磁片疊層；d——導磁層根部厚度。 發明申請內容
"截漏式槽楔"的截面結構，關鍵部分是由左右兩部分尖劈形導磁層(8)拼接成馬鞍 形(圖1)導磁層，導磁層由高導磁鐵磁片(以下簡稱鐵磁片)材料制成，將磁通引導至槽 口抑制槽口齒諧波，導磁層的底部正好是落在定子內圓面上，它下面是氣隙(ll)，導磁層根 部厚度(d)為開口槽寬度的(1/4 1/10)， (d)的估算為(式l)或(式2);導磁層側面(7) 與導磁層(8)是一整體，導磁層側面可以加強磁引導能力和加強槽楔強度，在導磁層拼接處 留一條絕緣縫(12)，沿絕緣縫設置一個漏磁通截獲片(5a、 5b或5c),它是以導磁層底部為 "地"，用鐵磁片立一堵"墻"，以下簡稱"截漏片"。然后用樹脂填料(10)將左右兩部分(導 磁層側面、導磁層、截漏片，以下簡稱鐵磁體)膠結成整體，鐵磁體上的加強齒(6)嵌入到 樹脂填料中，以加強鐵磁體與樹脂填料的結合強度。定子槽坑截漏片(2)將槽坑漏磁通截獲 后經槽楔截漏片(5a、 5b或5c)引導至氣隙，轉換成有效磁通；槽坑截漏片銜接面(3)和 槽楔截漏片銜接面(4a、 4b或4c)的作用是加強對磁通的引導能力；
導磁層采取了三大措施①、絕緣縫；②、呈馬鞍形；③、截漏片。
1、 絕緣縫的兩個目的
① 、增加槽口磁阻，抑制槽口漏磁通的增加。絕緣縫的寬度為槽口寬度的1/5至1/50， 當漏磁通到導磁層后有兩條磁路， 一條是經過氣隙到轉子鐵心，轉換成為有效磁通；另一條 到對面的齒(即槽口漏磁)，在導磁層上開絕緣縫，可以增加槽口磁阻。
② 、以避免形成大回路的渦流。假定磁性槽楔為整塊導體，并與齒部導通，這將等效 于齒圓表面是一個由整塊金屬做成的圓筒，將會導致大回路渦流產生；而導磁層由左右兩 部分被絕緣縫隔開，就可以避免大回路渦流產生。
2、 馬鞍形導磁層由左右尖劈形導磁層拼接而成，多層式尖劈形導磁層由多層鐵磁片疊成 尖劈形，單層式尖劈形導磁層由一層鐵磁片制成尖劈形，馬鞍形導磁層的兩個目的
① 、馬鞍形導磁層根部厚，以使槽口獲得足夠的磁通。
② 、馬鞍形導磁層中部薄，在絕緣縫處可以形成大的磁阻。假如令絕緣縫寬等于氣隙， 因為導磁層呈尖劈形，在絕緣縫處的厚度很薄，那么，絕緣縫處左右導磁層間的磁阻就會遠
大于導磁層與轉子鐵芯間的磁阻，有利于將漏磁通轉化為有效磁通。于是相對于普通磁性槽 楔而言，原來的槽口漏磁通大多進入轉子而變為有效磁通，其結果就會表現為負載能力提高。 3、槽口、槽坑截漏片的目的-
顧名思義，是將槽口和槽坑的漏磁通截獲下來，并將其引導至氣隙，使漏磁通變為有效 磁通。如果能夠將槽口漏磁通變為有效磁通，那就能夠提高效率和轉矩。
眾所周知，槽口是電機的"敏感區"，槽口漏磁通到達槽口截漏片后有兩條磁路， 一條 磁路是沿漏磁通原來的路徑(為漏磁通)；另一條磁路是由槽口截漏片引導至氣隙，將槽口漏 磁通變為有效磁通。顯然，至氣隙的磁路(鐵磁片)的磁阻小得多。
槽口截漏片還起到接應槽坑截漏片的作用和提高槽楔強度的作用，(圖2)左右兩邊的槽 口截漏片互相伸到對面的"領地"，通過樹脂填料形成互相交錯的整體，所以說強度指標是不 容質疑的。
槽坑截漏片是一個新穎的設想，漏磁通截獲片處于左右槽坑壁中間并平行于槽坑壁，從 原理上說，可以截獲部分槽坑漏磁通，經過槽口截漏片而引導至氣隙，變為有效磁通。各 銜接面(包括3、 4a、 4b或4c)，可以有效地減小槽坑截漏片與槽口截漏片之間的磁阻。從 工藝上說，槽坑截漏片應該在嵌線的時候安裝，也可以在制造成型繞組時包進繞組。
圖1是原理圖，描述一種極端狀況設定子的兩個齒頂部都處于磁勢的峰值，于是兩 齒之間由于磁勢相等而無漏磁，所以由導磁層引導到槽口的磁通都會進入到轉子鐵芯，即 導磁層根部d的磁通等于槽口氣隙磁通。設T為槽口寬度；L為槽口軸向長度；設d為
導磁層根部的厚度；e為薄磁楔的鐵磁片側邊的厚度；Be為氣隙磁密最大值；Bs為磁 性材料的飽和磁密。槽口的面積為T化，該面積所需總磁通為M=T*L*B5，該磁通應
該由導磁層的兩個根部共同提供，每個根部能夠提供的磁通為d*L* Bs，所以估算公式為
<formula>formula see original document page 6</formula>式中G為修正系數，約等于l，待實驗確定。
考慮到槽口寬度T應該扣除鐵磁片側邊的厚度e，等效槽口寬度為T-2&，所以估 算公式修正為
<formula>formula see original document page 6</formula>上述公式表明①厚度d是槽口寬度T的增函數；②導磁層的磁性材料的Bs值越高 則所需厚度d越薄，越薄則漏磁越小。
實施例1:單層式尖劈形導磁層且雙邊式槽楔截漏片結構的磁性槽楔
左右兩部分尖劈形導磁層(8)拼接成馬鞍形(圖1)導磁層，尖劈形導磁層由整塊鐵磁 片材料制成，導磁層根部厚度(d)為開口槽寬度的(1/4 1/10)， (d)的估算為(式1)或 (式2);沿絕緣縫設置一個雙邊交錯式漏磁通截獲片(5a)，兩邊的截漏片互相交錯，伸到 對方導磁層的上方，而銜接面(4a)成一直線。在交錯處為了減小漏磁，在截漏片(5a)上 開一個缺口 (14)以增加磁阻。相鄰的銜接面(4a或4b)都要有間隙，以避免增加漏磁。截 漏片在與對面截漏片靠近的地方要保留間隙以維持槽口磁阻。
實施例2:多層^fe^形導^M且單ii^槽楔截漏片結構的磁性槽楔
尖劈形導磁層由數層鐵磁片材料制成，導磁層根部厚度(d)為開口槽寬度的(1/4 1/10)， (d)的估算為(式l)或(式2);在其中一邊導磁層的沿絕緣縫處做一個整片漏磁通截獲片 (5c)，銜接面(4c)為一整片。
實際上，尖劈形導磁層的兩種形式(單層式和多層式)與截漏片的三種形式(單邊式、雙 邊式、雙邊交錯式)可以組合成6種結構單層單iM、單層雙邊式、單層雙邊交錯式；多層
單邊式、多層雙邊式、多層雙邊交錯式。
總之，有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其特征是由左右兩部分尖劈形導 磁層(8)拼接成馬鞍形導磁層，導磁層由高導磁鐵磁片(以下簡稱鐵磁片)材料制成，將磁
通引導至槽口以抑制槽口齒諧波，導磁層的底部正好是落在定子內圓面上，它下面是氣隙
(11)，在左右兩部分尖劈形導磁層拼接處留一條絕緣縫(12)，沿絕緣縫設置漏磁通截獲片， 它是以導磁層底部為"地"，用鐵磁片立一堵"墻"，以下簡稱"截漏片"，然后用樹脂填料(IO) 將左右兩部分(導磁層側面、導磁層、截漏片，以下簡稱鐵磁體)膠結成整體。由多層鐵磁 片疊成多層式尖劈形導磁層，由一層鐵磁片制成單層式尖劈形導磁層，尖劈形包括直線尖劈 和弧形尖劈。絕緣縫的寬度為槽口寬度的1/3至1/50。單a^槽楔截漏片結構，只在一邊尖 劈形導磁層上制造槽口截漏片；雙邊式槽楔截漏片，包括雙邊交錯式槽楔截漏片和雙邊直立 式槽楔截漏片，在與對面截漏片靠近的地方要保留間隙以維持槽口磁阻，槽口截漏片都有帶 銜接面和不帶銜接面的兩種。在定子槽坑中安置定子槽坑截漏片(2),將槽坑漏磁通截獲后 經槽楔截漏片引導至氣隙，轉換成有效磁通；槽坑截漏片有一銜接面(3)，槽楔截漏片也有 銜接面(4a、 4b或4c)，銜接面的作用是加強對槽坑漏磁通的引導能力。導磁層根部厚度(d) 為開口槽寬度的(1/4 1/10)， (d)的估算為(式l)或(式2)。導磁層側面(7)與導磁層
(8)是一整體，鐵磁體上的加強齒(6)嵌入到樹脂填料中，以加強鐵磁體與樹脂填料的結 合強度。尖劈形導磁層的兩種形式(單層式和多層式)與截漏片的三種形式(單ii^、雙邊式、
雙邊交錯式)可以組合成6種結構單層單M、單層雙邊式、單層雙邊交錯式；多層單邊式、 多層雙邊式、多層雙邊交錯式。
權利要求
1、一種有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，包括一個導磁層，其特征是由左右兩部分尖劈形導磁層(8)拼接成馬鞍形導磁層，導磁層由高導磁鐵磁片(以下簡稱鐵磁片)材料制成，將磁通引導至槽口以抑制槽口齒諧波，導磁層的底部正好是落在定子內圓面上，它下面是氣隙(11)，在左右兩部分尖劈形導磁層拼接處留一條絕緣縫(12)，沿絕緣縫設置漏磁通截獲片，它是以導磁層底部為“地”，用鐵磁片立一堵“墻”，以下簡稱“截漏片”，然后用樹脂填料(10)將左右兩部分(導磁層側面、導磁層、截漏片，以下簡稱鐵磁體)膠結成整體。
2、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征是由多層鐵磁片疊成多層式尖劈形導磁層，尖劈形包括直線尖劈和弧形尖劈。
3、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是由一層鐵磁片制成單層式尖劈形導磁層，尖劈形包括直線尖劈和弧形尖劈。
4、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是絕緣縫的寬度為槽口寬度的1/3至1/50。
5、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是單邊式槽楔截漏片結構，只在制造槽口截漏片，槽口截漏片有帶銜接面和不帶銜接面的兩 種。
6、 根據權利要求l所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是雙邊式槽楔截漏片，包括雙邊交錯式槽楔截漏片和雙邊直立式槽楔截漏片，兩種都截漏片 有帶銜接面和不帶銜接面的。
7、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是在定子槽坑中安置定子槽坑截漏片(2)，將槽坑漏磁通截獲后經槽楔截漏片引導至氣隙， 轉換成有效磁通；槽坑截漏片有一銜接面(3)，槽楔截漏片也有銜接面(4a、 4b或4c)，它 們的作用是加強對槽坑漏磁通的引導能力。
8、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是導磁層根部厚度(d)為開口槽寬度的(1/4 1/10)， (d)的估算為(式l)或(式2)。
9、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特征 是導磁層側面(7)與導磁層(8)是一整體，鐵磁體上的加強齒(6)嵌入到樹脂填料中，以 加強鐵磁體與樹脂填料的結合強度。
10、 根據權利要求1所述的有截獲槽漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔，其進一步的特 征是尖劈形導磁層的兩種形式(單層式和多層式)與截漏片的三種形式(單:W、雙邊式、雙邊交錯式)可以組合成6種結構單層單邊式、單層雙邊式、單層雙邊交錯式；多層單邊式、 多層雙邊式、多層雙邊交錯式。
全文摘要
試圖解決磁性槽楔對電機的效率和負載能力的影響問題，提出了“有截獲槽口漏磁通作用的絕緣拼接式磁性槽楔”的方案，包括槽楔截漏片銜接面(4c)；槽楔截漏片(5c)；加強齒(6)；導磁層側面(7)；尖劈形導磁層(8)；絕緣縫(12)；13-轉子鐵芯；14-雙邊交錯式槽楔截漏片的磁阻缺口；多層式尖劈形導磁層鐵磁片疊層(15)；結合槽坑截漏片，既起到抑制齒諧波的作用，又不加大槽口漏磁，而且將原有槽口漏磁和一部分槽坑漏磁引導至氣隙，使這些無效磁通轉化成有效磁通，從而使電機不但能提高效率和功率因數，而且能提高其負載能力。
文檔編號H02K3/493GK101174777SQ20061003247
公開日2008年5月7日 申請日期2006年10月30日 優先權日2006年10月30日
發明者陳啟星 申請人:陳啟星