正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机

摘要

本发明公开一种由正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机，这种交流电机的定子用正弦空心杯绕组直接构成，使定子为无齿槽结构。构成无槽定子的正弦绕组是在绕线工装上制作的，所述绕线工装由两片夹板、插板、组成，用插板把两个夹板固定为一体，用螺钉固紧成绕线工装，将绕线工装装在绕线机上，绕制正弦绕组片。将四极对正弦绕组片侧面胶粘成一组，制成两组绕组；把两组绕组错开一组绕组长度的八分之一位置叠粘接；把粘接成一体的两组绕组卷成圆筒，将定心工装插入圆筒，再用固型工装夹紧固型，制成无槽定子。本发明突破了交流电机领域有齿槽定子的传统模式，有效地改善和提高电机性能；将交流电机尺寸能做到φ24mm甚至更小。

权利要求

1.一种正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机，由正弦空心杯绕组直接构成交流电机的定子，定子为无齿槽结构，能够消除力矩波动，改善电机的性能，其特征是：所述的无齿槽定子的正弦绕组片(3)通过绕线工装制作，绕线工装由夹板(1)和插板(2)组成，夹板(1)为两片，其状“类X”形，在夹板(1)的中间部分开设一长方形孔，插板(2)穿过此方孔，将两夹板连接成一体构成绕线工装；在夹板(1)两端V型片上，开设有多个小孔，用于插针绕线。

2.一种权利要求1所述的正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机的制作工艺方法，其特征是：绕线机将线绕在插针上，正弦绕组片(3)的厚度由两夹板(1)间的距离控制。

3.根据权利要求2所述的正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机的制作工艺方法，其特征是：所述无槽定子的成型包括如下步骤：

1)取四片正弦绕组片(3)，将每片绕组片的侧面相互粘接，构成一组正弦绕组，再将每一组正弦绕组的引出线(2-1)和(4-1)，(3-1)和(5-1)，(6-1)和(8-1)端分别相连接，将引出线(1-1)和(7-1)作为引出线端，共制成相同的两组正弦绕组；

2)把两组正弦绕组错开一组绕组长度的八分之一距离叠在一起，绕组间用胶粘接；然后用金属棒把粘接成一体的两组正弦绕组卷成圆筒，将定心工装插入圆筒绕组，再用绕组杯固型工装夹紧固型，保证圆筒绕组外圆和内径同心。

4.根据权利要求3所述的正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机的制作工艺方法，其特征是：所述的固型工装是由带压边的两个半圆体构成。

说明书

正弦空心杯绕组构成的无槽定子单相交流异步电机

技术领域

[0001] 本发明属于空心电机技术领域，涉及一种由正弦空心杯绕组构成的无齿槽定子结构形式的单相交流异步电机。

背景技术

[0002] 现有单相交流异步电机的定子结构形式通常为用齿槽形式，将绕组嵌放在定子齿槽中构成定子。这种齿槽形式的交流电机由于齿槽效应所产生力矩波动和高次谐波，通常对电机性能产生不良影响，例如，会使电机损毫增大、启动困难、力矩波动等。如果将齿槽数量增多，这种影响会减小，但增加齿槽又会造成嵌线困难，特别是尺寸较小的电机嵌线困难更大。除此之外，这种有齿槽的定子结构也使得单相交流异步电机体积不可能有较大减小，这在某种程度上已经成为制约微型交流异步电机的发展的障碍。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是针对齿槽形式的交流电机所存在的不足，提供一种由正弦空心杯绕组构成的无齿槽定子单相交流异步电机，进而提供无槽定子的制作方法，使单相交流异步电机朝着微型化、高性能的方向发展。

[0004] 本发明解决技术问题的方案是，根据定子齿槽数目为无限多时就成为无齿槽的原理，结合正弦绕组的高精度绕线特点，直接用正弦空心杯绕组构成交流电机的定子，使定子为无齿槽结构，用以消除力矩波动，改善单相交流异步电机的性能。

[0005] 本发明制作单相交流异步电机无槽定子的工艺方法，通过绕线工装制作构成无槽定子的正弦绕组。所述绕线工装由夹板、插板组成，所述夹板为两片，其状“类X”形，在夹板的中间部分开设一长方形孔，插板穿过此方孔，将两夹板连接成一体，再用螺钉坚固，构成绕线工装；在夹板两端V型片上，开设有多个小孔，用于插针绕线。

[0006] 在上述无槽定子制作的工艺方法中，将绕线工装装在绕线机上，绕线机将线绕在插针上，绕组的厚度由两夹板之间的距离控制。

[0007] 在上述无槽定子制作工艺方法中，无槽定子的成型过程包括如下步骤：

[0008] (1)将四片正弦绕组片的侧面涂胶粘接成一组，再将每两片绕组的引出线连接，其首尾两片各留出一根线作为引出线端，组成一组正弦绕组，共制成相同的两组绕组；

[0009] (2)把两组绕组错开一组绕组长度的八分之一距离，叠在一起，以保证两组绕组在空间位置互相垂直，绕组间用胶粘接；然后用金属棒把粘接成一体的两组绕组卷成圆筒，将定心工装插入圆筒绕组，再用绕组杯固型工装夹紧固型，保证圆筒绕组外圆和内径同心。

[0010] 所述固型工装由带左右压边的两个半圆体构成的圆柱体。

[0011] 本发明所提供的无齿槽定子单相交流异步电机是富有创造性的，突破了交流电机领域定子均为有齿槽的传统模式，把交流电机制作从齿槽形式延伸到无槽结构形式。与传统技术相比较，具有如下特点：

[0012] (1)由于定子无齿，使交流电机力矩波动几乎消除，启动容易且平稳，显著地消除或消弱各种高次谐波，改善和提高电机性能；

[0013] (2)无齿定子绕组从结构上由于没有齿间间隔，在同样尺寸下比嵌槽式绕组绕线密度高，输出功率大；

[0014] (3)本发明既可以用于制作微型交流电机，也可以用于制作较大的电机(需对工装尺寸进行修改)。据查询国内生产厂家，目前交流电机的最小尺寸做到φ45mm，本发明的交流电机尺寸能做到φ24mm甚至更小。

附图说明

[0015] 图1本发明的电机结构示意图

[0016] 图2绕线工装夹板示意图

[0017] 图3绕线工装插板示意图

[0018] 图4(a)绕线工装组合主视图

[0019] 图4(b)绕线工装组合侧视图

[0020] 图5(a)绕组杯固型工装主视图

[0021] 图5(b)绕组杯固型工装俯视图

[0022] 图6定心工装示意图

[0023] 图7一组正弦绕组引出线连接示意图

具体实施方式

[0024] 参照上述附图，对本发明作完整、清楚的说明。

[0025] 1、定子绕组制作

[0026] 参见图2、图3和图4(a)、4(b)，图2所示的绕线工装夹板1的形状为“类X”形，在夹板1中间部分开设有一长方形孔，在夹板1两端的V型片上，开设有多个小孔，小孔中插针，用于保证绕制的正弦绕组片成方形结构。夹板1为两片，用图3所示的绕线工装插板2穿过两夹板1，再用螺钉紧固，组合成图4(a)、图4(b)所示的绕线工装。把绕线工装组合通过插板两头装在绕线机上，便可绕制正弦绕组片。随着绕线机转动绕线工装把线绕在两夹板1中间的插针上。正弦绕组片3的厚度由两夹板1之间的距离控制。绕成线圈后把绕线工装从绕线机上取下，在两面涂胶液固定线圈，胶液烘干后，取下绕线工装螺钉，抽出插板2，取掉两夹板1，即绕成一片正弦绕组，用这种方法绕制成相同的多片正弦绕组。根据所设计电机的极对(片)数，本发明取四片正弦绕组片为一组，将每片绕组的侧面涂胶，相互粘接在一起。再把一组四对极绕组的引出线2和4，3和5，6和8端分别相连，1和7为引出线端，组成一组正弦绕组，如图7所示，共制成相同的两组绕组；把这两组绕组错开一组绕组长度的八分之一距离相叠在一起，中间涂胶粘接。胶干后用金属棒把粘接成一体的两组绕组卷成圆筒，把图6所示的定心工装插入圆筒绕组，在圆筒绕组外再用图5所示的固型工装夹紧进行固型，保证圆筒绕组外圆和内径同心，使绕组杯的尺寸符合设计要求，以便能放进电机的壳体内。固型完成后，绕组杯3即制作完成。

[0027] 2、转子制作

[0028] 转子为普通鼠笼转子，其制作过程在此不详述。

[0029] 3、装配

[0030] 如图1所示，将制备的无齿定子绕组杯3用胶粘接在电机壳体7内壁上。在安装时用图6所示的定心工装定心。胶干后，在转轴8上装配转子6、轴承9、前端盖11和后端盖5。后端盖5和壳体7之间用挡圈4限位。前端盖11和壳体7用螺钉10固定。再把四根引线引出壳体7外做为电源接线，其接线方式与普通单相交流电机一样。

[0031] 使用本发明的方法已成功研制出φ63mm、φ36mm、φ24mm样机。其定子绕组杯既可以是正弦绕组，还可以用斜绕组。如果对工装尺寸进行修改，既可以用于制作微型交流电机，也可以用于制作较大的电机。

[0032] 本实施例的上述描述只代表本发明的优选实施方案，本领域技术人员可以根据不同的设计要求和设计参数在不偏离权利要求所界定的范围内进行各种增补、改进和更换，因此本发明不受所述具体细节、典型方法和示范性例子的限制。