三十六極三相異步電機定子與轉子的槽配合結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于電機技術領域，具體涉及三十六極三相異步電機定子與轉子的槽配合結構。
【背景技術】
[0002]隨著三代核電技術的發展，海水循環水泵要求大幅度提升海水流量，水泵流量的大幅度提高直接導致所需驅動電機的轉矩增加，電機極數越多轉速越低轉矩越大。根據AP1000三代核電技術的要求，循環水泵用三相異步電機的極數為三十六極，同步轉速為166.7 (r/min)，額定輸出轉矩約為450000N.m，目前國內最大的異步電機極數不超過28極。大型循環水泵電機運行時對噪聲有嚴格要求，電機噪聲不大于85dB(A計權)，三相異步電機的定轉子配合選擇對性能影響巨大，定子槽數與轉子槽數之間的配合簡稱定轉子槽配合。目前三十六極三相異步電機并沒有成熟的槽配合可供選擇；因此，需要開發新的三十六極三相異步電機定轉子槽配合以填補國內空白。電機的極數越多轉速越低，電機噪聲主要由電磁噪聲、通風噪聲、軸承噪聲等構成，當電機轉速比較低的時候，通風噪聲和軸承噪聲較小，這時電磁噪聲則成為決定電機噪聲的決定因素；因此合理選擇定轉子槽配合，可抑制諧波，降低噪聲，提高起動性能，獲得較高的效率及功率因數。
【發明內容】
[0003]本發明的目的提供三十六極三相異步電機定子與轉子的槽配合結構，可以獲得較大的起動轉矩，較低的電磁噪聲和振動，較高的效率和功率因數，較小的勵磁電流，較低的附加損耗。本發明的技術方案為:三十六極三相異步電機定子與轉子的槽配合結構，包括定子和轉子，所述定子和轉子分別由定子沖片⑴和轉子沖片⑵疊壓而成，所述定子的槽數為324，所述的轉子槽數為258至300之間；定轉子均為直槽結構，定子沖片(I)和轉子沖片⑵之間氣隙(5)為3?6_，氣隙(5)的最優值為4.5mm ;定子沖片⑴的定子槽(3)為矩形開口型，轉子沖片定子沖片(2)的轉子槽(4)為矩形半開口型；定子槽寬(6)與定子槽口高(7)的比值為3，轉子槽口寬⑶與轉子槽口高(9)的比值為I ;由4種定轉子槽配合方案構成；定子的槽數為324，轉子槽數為300，所述定子沖片(I)分為18片，即由18個的定子扇形片(11)依次均布相連而成；定子沖片(I)的疊片方式為1/3疊片方式，轉子沖片(2)分為15片，S卩由15個第一轉子扇形片(12)依次均布相連而成；轉子沖片(2)的疊片方式為1/2疊片方式；定子的槽數為324，轉子槽數為276，所述定子沖片(I)分為18片，即由18個的定子扇形片(11)依次均布相連而成；定子沖片(I)的疊片方式為1/3疊片方式，轉子沖片(2)分為12片，S卩由12個第二轉子扇形片(13)依次均布相連而成；轉子沖片(2)的疊片方式為1/2疊片方式；定子的槽數為324，轉子槽數為264，所述定子沖片(I)分為18片，即由18個的定子扇形片(11)依次均布相連而成；定子沖片(I)的疊片方式為1/3疊片方式，轉子沖片(2)分為12片，即由12個第三轉子扇形片(14)依次均布相連而成；轉子沖片(2)的疊片方式為1/2疊片方式；定子的槽數為324，轉子槽數為258，所述定子沖片⑴分為18片，即由18個的定子扇形片(11)依次均布相連而成；定子沖片⑴的疊片方式為1/3疊片方式，轉子沖片(2)分為12片，即由6個第四轉子扇形片(15)和6個第五轉子扇形片(16)依次相連而成；轉子沖片(2)的疊片方式為1/2疊片方式。
[0004]本發明的定轉子槽配合可以獲得較大的起動轉矩，較低的電磁噪聲和振動，較高的效率和功率因數，較小的勵磁電流，較低的附加損耗，綜合考慮以大幅度抑制高次諧波。定子槽數設為Z1，轉子槽數設為Z2，電機極對數為p，電機極數為P，P = 2p，s為電機轉差率，q為每極每相槽數，a為繞組并聯支路數，力波為r0。
[0005]定轉子槽配合對異步電機轉矩有很大的影響。在異步電機的氣隙中的磁場可以分解為一系列諧波，這一方面由于繞組集中放在槽內，另一方面也由于開槽引起氣隙不均勻而產生。因為任何一個都可以對轉子發生作用，因此可以產生附加轉矩，于是合成轉矩等于所有諧波磁場產生的轉矩之和。定子槽數越多，異步電機附加轉矩越小，電機在起動過程中，附件轉矩對起動曲線擾動越小。為了抑制諧波產生的附加轉矩，轉子槽數Z2彡1.25XZ1 ;為了限制差漏磁場對電機起動性能的影響，I Ζ2-Ζ1±ρ |彡4;為了避免靜止時的同步轉矩，Z2 ^ 6pn(n為任意整數)；當s < I (電動機區)時，Z2 # 6ρη_2ρ (η為任意整數)；當8>1(制動區)時，Ζ2#Ζ1_6ρ。大型異步電機的定子每極每相槽數q —般取值為2?6之間的整數。
[0006]定轉子槽配合與異步電機的噪聲有直接關系。多極電機轉速一般比較低，這時電磁噪聲為主要噪聲源，電磁噪聲主要由高次諧波的力波振動引起，即隨時間和空間而變化的，在定子和轉子之間作用的力可以通過定子鐵心振動而引起電磁噪聲；在氣隙的任意一點作用著一個徑向力，它在單位面積上的大小與氣隙磁密的平方成正比，因此選擇盡可能低的氣隙磁密對于電機降低電磁噪聲很有必要，低噪聲異步電機的氣隙磁密一般在0.6-0.75T之間。對于低噪聲電機要滿足:I Z1-Z2 |乒0、1、2，| Z1-Z2 |乒2p、2p±l、2p±2;還需要使最強的定轉子磁動勢分量的次數不要與一些大的氣隙磁導波分量的次數一致，I Z1-Z2 I乒P，I 11-12 I乒p±l，I Z1-Z2 I乒p±2;在電機極數較多(2p彡8)時，如果Zl/p彡18則必須滿足I Z1-Z2 I乒3p，| Z1-Z2 |乒3p±l。對于電機繞組有多個并聯支路數時，當a > 2時應滿足I Z1-Z2 I ^ I (p/a) 土p±l | (當a為奇數)或I Z1-Z2 I ^ I (2p/a) 土p±l | (當a為偶數)，當a = 2時，應滿足
I(Z2±2p)-p(6n±l) |乒I。為了不會形成r0階這個力波，應滿足| Z1-Z2 |乒r0，
IZ1-Z2 I乒2p±r0，當r0> 6時，一般不需要考慮高階力波的影響，因為那時力作用在一個非常短的臂上；定子撓度的大小與定子軛高的三次方成反比，力波影響在多極電機中發生較高階(大于2階)的振動比起經常有相當大軛高的少極電機來要容易的多，因此，特別對多極的具有開口槽的高壓異步電機來說就很有必要了。
[0007]定轉子槽配合的選擇對雜散損耗有很大程度影響，雜散損耗中的絕對部分為高次諧波的附加損耗，雜散損耗在國標GB 755-2008《旋轉電機定額和性能》中規定一個大概估算值0.5%，而工程中由于高次諧波引起的附加損耗往往使得雜散損耗大大超過0.5%，甚至部分大型電機達到1.5%，給出廠的型式試驗帶來很大問題，造成產品無法出廠，或吃容差出廠，造成產品優良率大幅度降低。為了限制定子具有開口槽的高壓電機鼠籠中的附加損耗，推薦選擇定子槽數大于轉子槽數，那么電機總是有可能設計成轉子不必斜槽的結構。為了有效降低附加損耗中的脈振損耗，定子槽寬(6)與定子槽口高(7)的比值為3，轉子槽口寬(8)與轉子槽口高(9)的比值為I。定子槽數越多，高次諧波的諧波損耗就越小，進而降低雜散損耗汽隙(5)越小，電機的勵磁電流就越小，功率因數越高，但是當氣隙(5)過小，會造成工藝裝配時難以實現，并降低了電機運行的可靠性。
[0008]很多定轉子槽配合選擇時會使用斜槽結構，即將轉子槽扭過一個定子齒距，因為當某種槽配合必須使用，且其高次諧波幅值過高，這樣就可以采用轉子斜槽來消除特定的高次諧波影響，因為高次諧波的相位與基波是相同的，因此無法用定子繞組短距的方式消除。但如果選擇定子槽數大于轉子槽數，在可能的情況是，可以找到較為合適的定轉子槽配合，使得高次諧波的幅值較低，這樣就避免了使用轉子斜槽結構，因為斜槽結構工藝復雜，并且斜槽結構會帶來轉子徑向的額外鐵損。當定子繞組采用三角接法時，定轉子槽配合應滿足I Z1-Z2