一种大功率变频电机及其专用的转子冲片的制作方法

1.本实用新型涉及变频电机技术领域，具体涉及一种大功率变频电机及其专用的转子冲片。


背景技术：

2.电机是把电能转换成机械能的能量变换装置，其包括转子和定子。转子是电机中的旋转部件，其由硅钢片(转子冲片)叠装而成；定子是电机中的动力输出机构，属于固定部分，其由硅钢片(定子冲片) 叠装而成，并嵌有线圈绕组，电机通电后，绕组产生旋转磁场，推动转子转动，实现动能输出。
3.定/转子冲片是电机的关键零部件，主要作用是绕线、导磁，以及散热，其材料、尺寸、形状等对电机的能耗、工作效率、噪音以及使用寿命有直接的影响。为了提高启动转矩，目前市场上普通电机的转子冲片一般会选择采用圆顶圆底槽，但是这种槽启动转矩大，其启动电流也大，因此只适用于小功率电机。对于大功率电机(即11kw 以上)来说，启动电流大会对电机绕组造成严重冲击，甚至烧毁电机，还有可能对电网造成冲击，因此大功率电机转子冲片的冲片槽一般设计为凸形槽或者刀形槽；然而这种槽型设计使得消除电机谐波磁场的效果较差，无法达到提高电机效率的目的，而且当电机处于负载运行时，存在噪声大、功耗大、转矩小等缺陷，当功耗过大会增加电机的温升，从而影响电机的使用寿命，造成经济损失，增加了维修成本。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种大功率变频电机，用以克服现有技术中存在的上述的缺陷。本实用新型的大功率变频电机的转子冲片采用特定构造的转子冲片槽，使得变频电机具有较高的启动转矩，保证电机低频时能启动，而且可以削弱变频器高次谐波对电机振动的影响，能降低电机噪声；此外，转子冲片上设计有通风孔，有利于电机在高、低频时的通风散热，降低电机的温升，增加电机的使用寿命。对应的，本实用新型还提供了一种大功率变频电机专用的转子冲片。
5.对于大功率变频电机而言，本实用新型的技术方案为：一种大功率变频电机，包括电机转子；所述电机转子由转子冲片叠装而成；所述转子冲片包括转子冲片本体，所述转子冲片本体的中部设有用于安装转轴的轴孔，所述转子冲片本体的边缘沿周向均匀开设有一组转子冲片槽；所述轴孔的内壁上对称设有两个键槽，其中一个键槽为斜键槽，所述斜键槽的槽底设置为斜面，另一个键槽为平键槽，所述平键槽的槽底设置为平面；所述转子冲片槽为顶端大底端小的圆顶圆底槽，且顶端设有槽口；所述转子冲片槽与轴孔之间的环形面上沿周向设有一组通风孔。
6.与现有技术相比，本技术的大功率变频电机所采用的转子冲片，其转子冲片槽为顶端大底端小的圆顶圆底槽(由于变频电机是低频启动，刚好可以降低启动电流)，转子漏磁损耗低，使得变频电机具有较高的启动转矩，保证电机低频时能启动，而且削弱了变频器
高次谐波对电机振动的影响，降低了电机噪声，减小了电机负载运行时的功耗，有效提高了电机工作效率；转子冲片上设计有通风孔，改善了通风效果，使得转子消耗的部分热量可以通过通风孔带走，有利于电机在高、低频时的通风散热，降低电机的温升，从而避免了在电机高负荷运转时因转子内部通风不良导致受热不均而出现烧毁的情况，增加了电机的使用寿命。
7.作为优化，所述转子冲片槽的顶部半径r1为4.7mm，底部半径 r2为2.5mm，槽口宽度w1为1.5mm，槽口高度h1为1mm，槽深h2 为49.05mm，气隙长度g为0.9mm。此时，电机的启动转矩可达到电机额定转矩的2.4
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2.8倍之间，并且可以降低电机噪声6
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7db(a)。
8.作为优化，所述转子冲片本体上均匀设有58个转子冲片槽。此时，电机的转矩脉动小，运行平稳，而且电机的抗干扰能力较强，噪音较小。
9.作为优化，所述每个通风孔均为圆孔，且每个通风孔的直径d1 为36mm。通风孔为圆孔，结构简单、制造方便。
10.进一步的，所述转子冲片本体上均匀设有12个通风孔；相邻的两通风孔沿径向对称设置，且每个通风孔的圆心均分布于直径d2为 180mm的圆周上。相邻的通风孔径向对称设置，有利于受力平衡，使得电机内部的热量能够更好的流通，加强内部的热循环，尽可能快的将热量散发出去，从而提高转子冲片使用的可靠性，保证电机的运转性能。
11.作为优化，所述斜键槽包括相互平行的短槽身和长槽身，以及斜槽底；所述短槽身的深度h3可以为3～5mm，长槽身的深度h4可以为4～6mm，短槽身与长槽身形成的槽宽w2可以为8～12mm。斜键槽具有长短两槽身，便于在叠片时可以按长短槽身识别转子冲片的正反面，保证转子冲片的毛刺方向一致，提高叠片后转子铁芯的平整度；通过将槽底倾斜设置，使斜键槽的两侧壁存在斜边过渡，可以有效释放斜键槽受到的应力。
12.作为优化，所述平键槽包括左槽身、右槽身和内槽身；所述左槽身和右槽身的深度h5可以为3.5～5.5mm，左槽身与右槽身形成的槽宽w3可以为8～12mm。
13.对于转子冲片而言，本实用新型的技术方案为：大功率变频电机专用的转子冲片，包括转子冲片本体，所述转子冲片本体的中部设有用于安装转轴的轴孔，所述转子冲片本体的边缘沿周向均匀开设有一组转子冲片槽；所述轴孔的内壁上对称设有两个键槽，其中一个键槽为斜键槽，所述斜键槽的槽底设置为斜面，另一个键槽为平键槽，所述平键槽的槽底设置为平面；所述转子冲片槽为顶端大底端小的圆顶圆底槽，且顶端设有槽口；所述转子冲片槽与轴孔之间的环形面上沿周向设有一组通风孔。
14.与现有技术相比，本技术的大功率变频电机专用的转子冲片原材料消耗少，制作成本低，加工制造方便；其通过将转子冲片槽设计为顶端大底端小的圆顶圆底槽，使得变频电机具有较高的启动转矩，保证电机低频时能启动，而且可以削弱变频器高次谐波对电机振动的影响，能降低电机噪声；转子冲片上设计有通风孔，改善了通风效果，有利于电机在高、低频时的通风散热，降低电机的温升，增加电机的使用寿命。
15.作为优化，所述转子冲片本体上均匀设有58个转子冲片槽；所述转子冲片槽的顶部半径r1为4.7mm，底部半径r2为2.5mm，槽口宽度w1为1.5mm，槽口高度h1为1mm，槽深h2为49.05mm，气隙长度g为0.9mm。此时，电机的转矩脉动小，运行平稳，而且电机的启动转矩可达到电机额定转矩的2.4
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2.8倍之间，并且可以降低电机噪声6
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7db(a)。
附图说明
16.图1是本实用新型的变频电机专用转子冲片的结构示意图；
17.图2是本实用新型的变频电机专用转子冲片的尺寸示意图；
18.图3是本实用新型中的转子冲片槽的尺寸示意图；
19.图4是本实用新型中的斜键槽的尺寸示意图；
20.图5是本实用新型中的平键槽的尺寸示意图。
21.附图中的标记为：1
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转子冲片本体，101
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轴孔，102
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转子冲片槽， 103
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斜键槽，104
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平键槽，105
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通风孔。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
23.实施例：
24.参见图1和图2，本实用新型的大功率变频电机专用的转子冲片，包括转子冲片本体1(转子冲片本体1呈圆形，其直径d3为375mm)，所述转子冲片本体1的中部设有用于安装转轴的轴孔101(轴孔直径 d4为110mm)，所述转子冲片本体1的边缘沿周向均匀开设有一组转子冲片槽102(转子冲片槽102为左右对称设置，其左右对称中心线沿着转子冲片本体1的径向设置)；所述轴孔101的内壁上对称设有两个键槽，其中一个键槽为斜键槽103(斜键槽103可用于转子冲片铸铝工艺加工过程中的理片和记号，具有标识作用，方便生产人员叠合组装)，所述斜键槽103的槽底设置为斜面，另一个键槽为平键槽 104(平键槽103可用于与转轴的键相抵接，以限制转子冲片相对转轴周向转动)，所述平键槽104的槽底设置为平面；所述转子冲片槽 102为顶端大底端小的圆顶圆底槽，且顶端设有槽口；所述转子冲片槽102与轴孔101之间的环形面上沿周向设有一组通风孔105。
25.参见图3，本实施例中，所述转子冲片槽102的顶部半径r1为 4.7mm，底部半径r2为2.5mm，槽口宽度w1为1.5mm，槽口高度h1 为1mm，槽深h2为49.05mm，气隙长度g为0.9mm(每个转子冲片槽 102的底端均分布于直径d5为275.1mm的圆周上)。此时，电机的启动转矩可达到电机额定转矩的2.4
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2.8倍之间，并且可以降低电机噪声6
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7db(a)。
26.本实施例中，所述转子冲片本体1上均匀设有58个转子冲片槽 102。此时，电机转矩脉动小，运行平稳，而且电机的抗干扰能力较强，噪音较小。
27.本实施例中，所述每个通风孔105均为圆孔(通风孔105也可设置成多边形孔，或其他形状)，每个通风孔105的直径d1为36mm。通风孔105为圆孔，结构简单、制造方便。
28.进一步的，所述转子冲片本体1上均匀设有12个通风孔105；相邻的两通风孔105沿径向对称设置，且每个通风孔105的圆心均分布于直径d2为180mm的圆周上。相邻的通风孔105径向对称设置，有利于受力平衡，使得电机内部的热量能够更好的流通，加强内部的热循环，尽可能快的将热量散发出去，从而提高转子冲片使用的可靠性，保证电机的运转性能。
29.参见图4，本实施例中，所述斜键槽103包括相互平行的短槽身和长槽身，以及斜槽底；所述短槽身的深度h3为4mm，长槽身的深度h4为5mm，短槽身与长槽身形成的槽宽w2为10mm。斜键槽103 具有长短两槽身，便于在叠片时可以按长短槽身识别转子冲片的正反面，
保证转子冲片的毛刺方向一致，提高叠片后转子铁芯的平整度；通过将槽底倾斜设置，使斜键槽103的两侧壁存在斜边过渡，可以有效释放斜键槽103受到的应力。
30.参见图5，本实施例中，所述平键槽104包括左槽身、右槽身和内槽身；所述左槽身和右槽身的深度h5为4.5mm，左槽身与右槽身形成的槽宽w3为10mm。
31.本实用新型的大功率变频电机，包括电机转子；所述电机转子由转子冲片叠装而成；所述转子冲片为前述的大功率变频电机专用的转子冲片。
32.上述对本技术中涉及的实用新型的一般性描述和对其具体实施方式的描述不应理解为是对该实用新型技术方案构成的限制。本领域所属技术人员根据本技术的公开，可以在不违背所涉及的实用新型构成要素的前提下，对上述一般性描述或/和具体实施方式(包括实施例)中的公开技术特征进行增加、减少或组合，形成属于本技术保护范围之内的其它的技术方案。