[发明专利]少槽近槽配合的双斜槽转子结构设计方法

说明书

本发明公开了少槽近槽配合的双斜槽转子结构设计方法，包含以下步骤：步骤一、列出槽配合对应的低阶径向力波阶次表，确定产生低阶径向力的谐波磁场分量和对应力波阶次；步骤二、利用麦克斯韦定律，计算定转子谐波磁场产生的径向力波表示式，通过基本数学运算得到转子全长的平均径向力公式；步骤三、在默认参数附近计算谐波磁场的双斜槽系数，当产生主要低阶径向力的谐波磁场对应的双斜槽系数绝对值最小时，即可确定双斜槽转子的设计参数。本发明将斜槽距离和错开距离配合设计，减低电磁振动噪声，进一步提高削弱谐波磁场的程度，有效降低低阶径向电磁力波的幅值。

技术领域

本发明涉及笼型感应电动机设计的技术领域，特别是涉及一种转子槽数少于且接近于定子槽数的双斜槽转子的设计方法。

背景技术

电机中的气隙磁场作用于电机铁心产生电磁力，从而引起电机的电磁振动与噪声，该电磁噪声是电机噪声中不可忽略的成分。对于转子槽数少于定子槽数的少槽配合电机，电磁振动噪声是选择槽配合的主要考虑因素，尤其是定转子槽数接近的近槽配合，电机径向电磁力波阶次较低，铁心弯曲变形时相邻节点形变程度越大，易造成较大的电磁噪声。对于运行噪声要求比较高的某些场合，传统的感应电机设计往往避免选择一些特殊的少槽近槽槽配合，例如Z₂＝Z₁-p的虚拟等槽的槽配合。

双斜槽转子有助于削弱谐波磁场，提升部分电机性能指标，目前已存在相关的技术和专利，但仍留有部分技术空白。公布号106849423A，名称为“双斜槽转子、基于该转子的等槽配合结构”的中国专利，公开了转子的槽数与其相配合的定子的槽数相等的双斜槽转子，该专利存在一些不足之处：

一、仅考虑将双斜槽转子应用于等槽配合电机，解决等槽配合时的同步附加转矩问题，缺少针对少槽近槽配合时电磁噪声问题的双斜槽转子设计；

二、双斜槽转子的斜槽角度和错开角度缺少理论性研究，未针对定转子槽配合选择合适的参数。

发明内容

本发明针对少槽近槽配合感应电机中的电磁振动噪声问题，提出少槽近槽配合的双斜槽转子结构设计方法，将斜槽距离和错开距离配合设计，进一步提高削弱谐波磁场的程度，有效降低低阶径向电磁力波的幅值。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

为实现上述目的，本发明少槽近槽配合的双斜槽转子结构设计方法包含以下步骤：

步骤一、列出槽配合对应的低阶径向力波阶次表，确定产生低阶径向力的谐波磁场分量和对应力波阶次。

步骤二、利用麦克斯韦定律，计算定转子谐波磁场产生的径向力波表示式，通过基本数学运算得到转子全长的平均径向力公式。

定子谐波磁场表达式为：

其中：ν是定子谐波磁场的阶次，B_ν是定子谐波磁场幅值，ω₁是供电角频率，t是时间，θ是周向空间坐标，是定子谐波磁场的初相角。

对应两段转子的转子谐波磁场表达式分别为：

其中：μ是转子谐波磁场的阶次，ω_μ是转子谐波磁场相对于定子铁心的角频率，转子谐波磁场的初相角，R是转子半径，Z是转子轴向空间坐标，b_st是两段转子导条的错开距离。假设双斜槽转子是反向对称，则转子的斜槽距离相等b_sk1＝b_sk2＝b_sk，转子的轴向长度相等l₁＝l₂＝l，故转子谐波磁场幅值相等B_μ1＝B_μ2＝B_μ。