一種新型單雙層混合同心不等匝超超高效異步電的制造方法
【專利摘要】本發明提供一種新型單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機，所述電機通過改變定轉子的槽配合使的定子繞組每極每相槽數取較大值q＝3，同時通過采用單雙層混合，其中上下層同相的線圈設計為雙層，上下層不同相的線圈設計為單層，所述線圈按同心式排布，且內層線圈匝數少于外層線圈匝數，共54槽的繞組，減少了減小電機諧波及附加損耗同時減少電機的銅耗。本發明為一種新型的單雙層混合同心不等匝超超異步電機，銅耗、附加損耗以及鐵耗都大大降低，且降低了電機的溫升和震動噪聲，極大的提高了電機的效率，達到了國家一級能效，節約了電能。
【專利說明】一種新型單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電機制造領域，特別涉及一種新型單雙層混合同心不等匝超超異步電 機。
【背景技術】
[0002] 近年來在國家政策的支持下，我國電機能效逐步提高，但總體能效水平仍然不能 達到超尚效水平及超超尚效等級。針對新國標GB18613-2012的要求，對現有超超尚效電機 國內個別廠家已經開始研制，目前還未有成熟設計。從電機自身看，我國電機效率平均水平 比國外低3-5個百分點，目前在用的超高效電機仍然較低；低效電機的大量使用造成巨大 的用電浪費，高效電機使用比較普遍，截止目前，由于國內中小型電機市場上Y系列電機為 主仍占據了近90%的市場份額。而目前我國高效電機的市場份額僅為3%左右。由于價格 因素，目前具有規模的近300家中小型電機廠中，只有不到100家取得YX3系列高效電機認 證。
[0003] 工業領域電機能效每提高一個百分點，可年節約用電260億千瓦時左右。通過推 廣超尚效電機，將超尚效電機進彳丁超超尚效再制造，可提升電機系統效率的百分點，年可實 現節電上千億千瓦時，相當于若干個三峽電站的發電量。
[0004] 所以，國家政策規定2012年9月1日實施《GB18613-2012》規定，2016年9月1日 起，中小型異步電機實施新標國家二級（IE3超高效電機）。該電機損耗值比高效電機降低 20%。對于年運行時間超過8000小時的電機，負荷率超過60%，電費以0. 7元/度計算， 1. 5年左右可收回標準電機額外增加的成本。隨著我國現代化經濟的快速發展，能源消耗問 題與日俱增。電機作為能量轉換的裝置，將電能轉換成機械能，驅動各種設備的運轉，并且 電機在整個國家總的用電量中占有相當大的比重，因此為了節約能源，超超高效異步電機 也會逐漸成果未來電機發展方向，逐漸在電機應用中占據主導地位。同時對電機效率的提 升以及損耗的降低仍然是我國國民經濟發展的重要任務，采用怎樣的高導磁材料，并且如 何在保持材料成本的基礎上通過改變繞組以及定轉子槽配合及合適槽形等提高電機效率 顯得尤為重要。
[0005] 現有電機繞組形式有單層、雙層、單雙層混合式。
[0006] 其中單層繞組按類型可分為單層疊式，單層鏈式，單層同心式，單層交叉式以及單 層同心交叉混合式，單層繞組主要應用與小型電動機及部分繞線式電動機轉子。
[0007] 雙層繞組包括雙層疊式，雙層同心式和雙層鏈式。
[0008] 單雙層混合式包括先雙后單以及先雙后單等繞組形式。單雙層混合式是一種性能 較優的繞組形式，它既保留了雙層短距能改善磁場波形，又可消減諧波，提高啟動性能，降 低附加損耗等此外還是槽滿率得到改善；繞組用線長度能有效縮短而節省線材。但效果仍 然達不到想要的程度，不能使電機的效率進一步的提升。
[0009] 現有的3kw超高效異步電機的槽形為平行槽，轉子槽形為開口槽。
[0010] 同時，現有的超尚效異步電機使用的娃鋼片為寶鋼寶鋼特定尚牌號無取向電工鋼 硅鋼片，牌號為B50AE-2。
【發明內容】
[0011] 為了克服已有技術中現有產品電機效率無法得到進一步提升的問題，本發明提出 一種新型的單雙層混合同心不等超超高效匝異步電機。
[0012] 為了實現上述目的，本發明提出一種新型的單雙層混合同心不等匝超超高效異步 電機，所述電機的定子繞組每極每相槽數q = 3,單雙層混合，其中上下層同相的線圈設計 為雙層，上下層不同相的線圈設計為單層，所述線圈按同心式排布，共54槽。
[0013] 可選的，所述單雙層混合形式為單層：雙層=1:2。
[0014] 可選的，所述單雙層混合形式為單層和雙層交替設置。
[0015] 可選的，所述54槽中，上下層同向的線圈序號1、3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、 19、21、22、24、25、27、28、30、31、33、34、36、37、39、40、42、43、45、46、48、49、51、52、54，上下 層不同相的線圈序號 2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、41、44、47、50、53。
[0016] 可選的，所述 54 槽的分布分別為 1、3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21、22、 24、25、27、28、30、31、33、34、36、37、39、40、42、43、45、46、48、49、51、52、54 為雙層，2、5、8、 11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、41、44、47、50、53 為單層。
[0017] 可選的，所述54槽電機采用同心式，且外圈電機匝數要比內圈線圈匝數高，減少 了諧波，降低了附加損耗。
[0018] 同時采用了重新設計的定轉子槽形，且轉子槽形為閉口槽，附加損耗降低，槽滿率 和啟動轉矩，最大轉矩等性能也得到改善。
[0019] 可選的，所述的超尚效異步電機米用尚磁感低鐵損的娃鋼片
[0020] 另外本發明采用新型高牌號的硅鋼片，其鐵損較原先有了較大的降低。
[0021] 本發明單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機的有益效果主要表現在：本發明 一種新型單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機，同心不等匝繞組可降低銅耗，降低了 電機的溫升，新槽形減少了附加損耗，性能改善，高牌號硅鋼片是鐵耗得到降低，極大的提 高了電機的效率，節約了電能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022] 圖1為本發明單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機的結構示意圖。
[0023] 圖2本發明單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機的定子槽示意圖。
[0024] 圖3本發明單雙層混合同心不等匝超超高效異步電機的轉子槽示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合實施例和附圖1對本發明作進一步的描述。
[0026] 電機通過采用較高的定子繞組每極每相槽數q = 3的繞組，并且采用單雙層混合 式，混合形式為1:2:1，6極54槽同心式繞組結構定子繞組上下層同相的線圈設計為單層， 上下層不同相的線圈設計為單層，每圈的匝數設計為不相等，線圈按同心式排布。共采取54 槽，其中 1、3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30、31、33、34、36、37、 39、40、42、43、45、46、48、49、51、52、54 為雙層，2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、 41、44、47、50、53 為單層。其中圖中標注了 1、10、20、30、40 和 50。
[0027] 本發明通過重新設計定轉子的槽形，避免了齒部磁密以及槽滿率的升高，減少了 電機的附加損耗，以及震動噪聲，使電機的啟動轉矩和最大轉矩都有所改善。
[0028] 本發明為進一步減少電機的鐵損，采用了新型的高磁感低鐵損的硅鋼片，而電機 的成本卻沒有大幅增加，重量反而減少。
[0029] 本發明通過采用以上的設計，消弱高了次諧波，減小電機的震動噪聲，提高基波的 繞組系數，提高基波的磁勢降低附加損耗，進一步降低電機的銅耗，槽形的改變時電機的槽 滿率得到改善，磁密波形得到優化，減少了齒部磁密的飽和程度。采用新型的高磁感低鐵損 的娃鋼片降低了電機鐵耗，提尚電機的效率。使電機的效率甚至達到了超超尚效的標準。
【具體實施方式】：定子槽數為54,轉子采用42槽，磁極數為6,每極每相槽數為5V(2X3X3) =3。由附圖1可知其連接方式，定子繞組采用先單后雙的單雙層混合不等砸繞組，繞組形 式為1:2:1.其中單層繞組采用51圈雙層繞組為25圈，且由附圖2和圖3可知定轉子槽形 進行優化設計，進一步采用了新型的硅鋼片材料。經過計算，試制，實驗，樣機性能數據與普 通電機，高效電機以及超高效電機對比性能如下：
[0030]
【權利要求】
1. 一種單雙層混合同屯、不等應異步電機，其特征在于：所述電機的定子繞組采用較大 每極每相槽數q = 3,單雙層混合，其中上下層同相的線圈設計為雙層，上下層不同相的線 圈設計為單層，所述線圈按同屯、式排布，共54槽。
2. 根據權利要求1所述的新型單雙層混合同屯、不等應超超異步電機，其特征在于：所 述單雙層混合形式為單層；雙層=1:2。
3. 根據權利要求1或2所述的新型單雙層混合同屯、不等應超超異步電機，其特征在于： 所述單雙層混合形式為單層和雙層交替設置。
4. 根據權利要求1所述的新型單雙層混合同屯、不等應超超高效異步電機，其特征在 于；所述 54 槽中，上下層同向的線圈序號 1、3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21、22、24、 25、 27、28、30、31、33、：34、36、37、39、40、42、43、45、46、48、49、51、52、54,上下層不同相的線 圈序號 2、5、8、11、14、17、20、23、26、29、32、35、38、41、44、47、50、53。
5. 根據權利要求1或4所述的單雙層混合同屯、不等應超超高效異步電機，其特征在于： 所述 54 槽的分布分別為 1、3、4、6、7、9、10、12、13、15、16、18、19、21、22、24、25、27、28、30、 31、33、：34、36、37、39、40、42、43、45、46、48、49、51、52、54 為雙層，2、5、8、11、14、17、20、23、 26、 29、32、35、38、41、44、47、50、53 為單層。
6. 根據權利要求1或4所述的單雙層混合同屯、不等應超超高效異步電機，其特征在于： 所述的線圈內層應數少于外層應數。
7. 根據權利要求1訴述的單雙層混合同屯、不等應超超高效異步電機其特征在于；所述 的超局效異步電機義用局磁感低鐵損的娃鋼片。
8. 根據權利要求7訴述的單雙層混合同屯、不等應超超高效異步電機其特征在于；所述 的超局效異步電機義用局牌號娃鋼片。
【文檔編號】H02K3/12GK104467328SQ201410720575
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月2日 優先權日:2014年12月2日
【發明者】劉昌奇, 徐余法, 李全峰, 李睦怡, 卞金花, 李剛, 鄧朝馳, 劉瑞 申請人:上海電機學院, 大同(上海)有限公司