鼠笼型转子组件、鼠笼型转子和电机的制作方法

1.本技术属于电机技术领域，具体涉及一种鼠笼型转子组件、鼠笼型转子和电机。


背景技术：

2.目前我国工业能耗约占总能耗的70％，其中电机能耗约占工业能耗的60％-70％。现工业领域异步电机使用最为广泛，此类电机损耗主要包括铜损、铁损、机械损耗、杂散损耗，其中对于铸铝转子的杂散损耗，占比约为额定功率的1％-3％，虽然占每台电动机输入功率的很小一部分，但由于鼠笼型转子异步电动机使用广泛，数量比较大，此项损耗所消耗的电能在数量上是很可观的。
3.杂散损耗的种类很多，对于铸铝转子，由于一般铸铝的鼠笼型转子导条与铁芯间不绝缘，如图1所示，因此感应电流在导条2之间通过铁芯1不经过端环就存在回路，导条间通过转子齿的漏泄电流会产生损耗，这部分杂散损耗约占额定功率的1％-2％。电动机的杂散损耗受设计和工艺参数的影响很大，主要有槽配合、气隙长度、槽斜度、绕组形式、铸铝导条与铁芯间的接触电阻、转子表面加工状况等。对于批量生产的电动机槽配合、气隙长度、槽斜度、绕组形式等均已确定，工艺对其影响很小，而接触电阻则由于铸铝方法的不同对杂散损耗的影响也是不同的，据国外有关资料介绍，当接触电阻极小和很大时，横向电流产生的损耗较小。当铸铝导条与铁芯间绝缘，即电阻无穷大时，因为横向电流引起的杂散损耗将得到有效抑制。
4.对于增大铸铝导条与铁芯接触电阻的方法，有使用铜套嵌套铸铝条使与铁芯存在气隙的方法，但这些使得转子铸铝工艺存在极大压力，易导致铸铝导条形状畸变。


技术实现要素：

5.因此，本技术提供一种鼠笼型转子组件、鼠笼型转子和电机，能够解决现有技术中转子铸铝工艺存在极大压力，易导致铸铝导条形状畸变的问题。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种鼠笼型转子组件，包括：
7.转子铁芯，包括有齿槽；
8.导条，沿所述转子铁芯的轴向穿设于所述齿槽中；
9.支撑件，填充于所述导条和所述齿槽壁之间。
10.可选地，所述支撑件设为环状，其内周面与所述导条接触，外周面与所述齿槽壁接触。
11.可选地，所述支撑件的材料包括绝缘材料，能够使得所述导条和所述转子铁芯之间为绝缘状态。
12.可选地，所述支撑件的材料包括大理石或者陶瓷中的至少一种。
13.可选地，所述导条与所述支撑件之间设有限位结构，和/或，所述支撑件和所述齿槽之间设有限位结构。
14.可选地，所述导条包括第一导条和第二导条，所述第一导条设在所述齿槽的内部，
所述第二导条设在所述齿槽的槽口处。
15.可选地，所述第一导条的材料包括铸铝，所述第二导条的材料包括黄铜或导磁材料，所述导磁材料包括硅钢。
16.可选地，所述第一导条和所述第二导条之间设有限位结构，用于使得所述第一导条和所述第二导条相互接触。
17.可选地，所述限位结构包括相互匹配的凹槽和凸起。
18.根据本技术的另一方面，提供了一种鼠笼型转子，包括如上所述的鼠笼型转子组件。
19.根据本技术的另一方面，提供了一种电机，包括如上所述的鼠笼型转子组件或如上所述的鼠笼型转子。
20.本技术提供的一种鼠笼型转子组件，包括：转子铁芯，包括有齿槽；导条，沿所述转子铁芯的轴向穿设于所述齿槽中；支撑件，填充于所述导条和所述齿槽壁之间。
21.本技术在导条和转子铁芯的齿槽之间设置填充式支撑件，支撑件自身起到支撑作用，具有相应的结构强度，能防止导条在转子铁芯中加工时出现形状畸变。
附图说明
22.图1为传统鼠笼型转子径向的剖视图及泄漏电流示意图；
23.图2为本技术实施例鼠笼型转子的剖视结构示意图；
24.图3为本技术实施例鼠笼型转子的径向剖视图；
25.图4为本技术实施例图3中局部放大图；
26.图5为本技术实施例转子铁芯中齿槽部分的放大图；
27.图6为本技术实施例支撑件的结构示意图；
28.图7为本技术实施例第二导条的结构示意图；
29.图8为本技术实施例第一导条的结构示意图；
30.图9为本技术实施例电机与传统鼠笼电机启动电流对比图。
31.附图标记表示为：
32.1、转子铁芯；11、齿槽；111、槽口；2、导条；3、端环；4、第一导条；5、第二导条；6、支撑件。
具体实施方式
33.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
34.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
35.结合参见图2至图8所示，根据本技术的实施例，一种鼠笼型转子组件，包括：
36.转子铁芯1，包括有齿槽11；
37.导条2，沿所述转子铁芯1的轴向穿设于所述齿槽11中；
38.支撑件6，填充于所述导条2和所述齿槽11壁之间。
39.本技术在导条2和转子铁芯1的齿槽11之间设置填充式支撑件6，支撑件6自身起到支撑作用，具有相应的结构强度，能防止导条2在转子铁芯1中加工时出现形状畸变。
40.在一些实施例中，支撑件6设为环状，其内周面与所述导条2接触，外周面与所述齿槽11壁接触。
41.支撑件6采用成型的环状结构，插入铁芯的齿槽11中，工艺简单，与铁芯、导条2可靠接触，绝缘和结构强度可靠性较高。
42.在一些实施例中，支撑件6的材料包括绝缘材料，能够使得所述导条2和所述转子铁芯1之间为绝缘状态。
43.支撑件6采用绝缘材料支撑，能使导条2和转子铁芯1之间绝缘，防止导条2泄漏电流形成横向通路进而产生杂散损耗，降低电机总体损耗，提升电机效率。
44.在一些实施例中，支撑件6的材料包括大理石或者陶瓷中的至少一种。
45.采用大理石或陶瓷作为支撑件6的材质，能起到很好地绝缘效果，同时还能提供一定的结构强度和硬度，在制作过程中不易产生变形。
46.因为转子齿槽11的孔面积有限，为不过多降低齿齿槽11的有效使用面积，支撑件6厚度应不超过0.1mm，在外部成形后再插入齿槽11中，相对于铸铝导条2与铁芯间形成绝缘涂层或冷却形成空气间隙，不易形成气孔或毛刺，绝缘性能更加可靠。
47.在一些实施例中，导条2与所述支撑件6之间设有限位结构，和/或，所述支撑件6和所述齿槽11之间设有限位结构。
48.在导条2和支撑件6、支撑件6和齿槽11之间均设置限位结构，能提高导条2和支撑件6、支撑件6和齿槽11之间的结构稳定。
49.如图5-8所示，齿槽11的内壁设有凹陷，支撑件6在匹配的对应位置上设置向外的凸起，且支撑件6于该凸起的相对一侧设为凹陷，便于导条2的外表层上凸起插入，这样导条2、支撑件6和齿槽11实现稳定的结构关系，彼此之间不会出现径向错位。同样，也可在齿槽11上设置内突结构，支撑件6上设置过渡结构以及导条2外表面上设置凹陷，也能实现结构稳定的效果。
50.在一些实施例中，导条2包括第一导条4和第二导条5，所述第一导条4设在所述齿槽11的内部，所述第二导条5设在所述齿槽11的槽口111处。
51.将导条2分设为两个部分，分别设在齿槽11的槽内以及槽口111，能够分别进行装配，操作方便，同时还可分别设置两部分导条2的材质，以实现不同的功能和作用效果。
52.比如，第一导条4的材料包括铸铝，所述第二导条5的材料包括黄铜或导磁材料，所述导磁材料包括硅钢。
53.第一导条4采用铸铝，材质轻，构成鼠笼型转子的鼠笼框架，减轻转子重量；而第二导条5采用黄铜或导磁材料，由于黄铜材料电导率大于铸铝，在启动过程中，由于集肤效应，电流更多集中在铸铝导条2靠近转子外圆端，电导率更大的铜导条2更有利于集中电流，因此此设计可以更加有效利用集肤效应提升电机启动能力。第二导条5材料也可用类似硅钢片的导磁材料，此时长度l应与转子铁芯1叠高相同，且端面与铁芯两端面平齐插入此材料
第二导条5后，原来槽口111不导磁结构变成导磁结构，磁力线能从第二导条5通过，原开口槽结构实际达到闭口槽效果，能有限降低因为转子开槽而产生的转子齿槽11谐波，削弱其造成的齿槽11转矩，会对电机整体振动噪声有所改善。
54.在一些实施例中，第一导条4和所述第二导条5之间设有限位结构，用于使得所述第一导条4和所述第二导条5相互接触。优选地，限位结构包括相互匹配的凹槽和凸起。
55.如图7-8所示，第一导条4和第二导条5通过限位结构，能接触良好，实现导电而非互相绝缘。
56.第一导条4、第二导条5、支撑件6、齿槽11之间均采用了限位结构，限位结构采用相互匹配的凹槽和凸起结构，起到限位彼此接触的两者之间的结构稳定。
57.根据本技术的另一方面，提供了一种鼠笼型转子，包括如上所述的鼠笼型转子组件。
58.本技术采用了铸铝和转子铁芯1之间设置支撑件6的绝缘方式，可以有效实现阻断横向电流，消除其导致的杂散损耗，同时可以实现提升启动转矩能力、降低因转子齿谐波导致振动噪声。
59.在传统异步电机中，鼠笼转子结构构为铁芯 铸铝导条2 铸铝端环3，其中铸铝导条2和铸铝端环3为一体结构，转子铸铝导条2和铁芯之间没有绝缘，在电机运行过程中，铸铝导条2在定子励磁下形成感应电流，其中部分电路沿横向泄露，流入铁芯，形成泄露电流回路，这部分电流会造成一定铁芯损耗，而这部分铁耗是此类异步电机杂散损耗重要组成部分。要想消除横向泄露电流导致的杂散损耗，主要解决方法是阻断横向泄露电流回路，即铸铝导条2与铁芯接触面实现绝缘。部分专利通过添加绝缘涂层或者形成空气气隙的方法，而本技术采用转子齿槽11中加入支撑件6的方式，实现消除横向泄露电流导致杂散损耗的作用。
60.支撑件6处于铸铝第一导条4、第二导条5与转子铁芯1之间，支撑件6外部成形后插入转子齿槽11中，起绝缘作用，使用材料应为大理石板或者陶瓷板，达到绝缘效果同时，有足够的结构强度和硬度，在铸铝压力下不易产生变形。因为转子齿槽11面积有限，为不过多降低转子齿槽11有效使用面积，支撑件6厚度应不超过0.1mm，在外部成形后再插入转子齿槽11，相对于铸铝导条2与铁芯间形成绝缘涂层或冷却形成空气间隙，不易形成气孔或毛刺，绝缘性能更加可靠。
61.转子铁芯1由若干硅钢片叠压而成，包含有转子齿槽11结构，均布在铁芯圆周，齿槽11面积以及齿槽11深度由电机能效要求设计确定，此处以平行齿结构为例，齿槽11的槽口111处侧壁上有半圆形凹槽，凹槽大小不宜过大，一般设计为φ0.3即可，而在齿槽11的内部侧壁上也有半圆形凹槽，与另一侧沿槽口111中线对称，凹槽位置位于侧壁中间为宜，这两处凹槽起固定支撑件6的作用。
62.整个支撑件6为有一定厚度的镂空结构，厚度前面提到不大于0.1mm，支撑件6长度和铁芯叠高一致，插入后两端面与铁芯端面应平齐，插入支撑件6个数与转子齿槽11个数一致，支撑件6外周缘为弧形结构，支撑件6插入转子齿槽11后，该弧形位于槽口111处，弧形直径与转子外圆边直径相同，其形状与第二导条5截面形状一致，第二导条5插入其中，紧密贴合；此处两侧边上的两沿中心线对称向外突出半圆形结构，当支撑件6插入转子齿槽11时，半圆形结构与凹槽契合，使支撑件6在转子齿槽11中固定更加紧密；半圆形结构的另一侧上
的为两沿中心线对称半圆形凹槽，用于固定插入其中的第二导条5；支撑件6中间设有隔板，隔板厚度与支撑件6厚度一致，中间隔板中间有间隙孔，便于第一导条4和第二导条5接触；支撑件6内设有第一导条4的插孔，插孔截面与第一导条4截面形状一致，第一导条4通过间隙孔与第二导条5接触；支撑件6两边外壁与齿槽11侧壁契合，两边内壁则最总与第一导条4契合，契合结构中都存在类似结构的凹槽和凸起结构，起固定支撑件6作用。
63.第二导条5插入支撑件6槽口111位置的插孔中，侧壁上有两沿中心线对称半圆形凸起结构，与支撑件6的内壁契合，实现对第二导条5的固定；第二导条5下边中间位置有一向上方形凹槽，深度设为t，实际控制深度至少大于支撑件6厚度。第二导条5材料应为黄铜材料，长度l应长于支撑件6长度，即长于铁芯叠高，所有转子槽分别插入第二导条5结构后再对转子进行铸铝，铸铝后伸出铁芯端面部分与铸铝端环3铸在一起形成通路，即第二导条5与铸铝第一导条4使用相同端环3形成回路，因为黄铜材料电导率大于铸铝，在启动过程中，由于集肤效应，电流更多集中在铸铝导条2靠近转子外圆端，电导率更大的铜导条2更有利于集中电流，因此此设计可以更加有效利用集肤效应提升电机启动能力。第二导条5材料也可用类似硅钢片的导磁材料，此时长度l应与转子铁芯1叠高相同，且端面与铁芯两端面平齐插入此材料第二导条5后，原来槽口111不导磁结构变成导磁结构，磁力线能总从第二导条5通过，原开口槽结构实际达到闭口槽效果，能有限降低因为转子开槽而产生的转子齿槽11谐波，削弱其造成的齿槽11转矩，会对电机整体振动噪声有所改善。
64.第二导条5插入支撑件6对应孔后，再进行铸铝，此时，在支撑件6的第一导条4插孔中压入铸铝液，冷却后形成第一导条4。第一导条4顶边中间位置有一方形凸起，其高度为t，该凸起为铸铝后第一导条4通过中间隔板上间隙孔并深入第二导条5下边中间位置方形凹槽，形成了嵌入式结构，因中间隔板厚度与支撑件6厚度一致，因此t＝t 支撑件6厚度，这样，第一导条4与第二导条5充分接触，当第二导条5为黄铜材料时，第一导条4与第二导条5形成通路，电流能从两者接触面通过，嵌入结构增大接触面能时通路结构更加可靠。
65.如果在插入支撑件6后，直接对转子进行铸铝，即第一导条4和第二导条5均为铸铝导条2，此时鼠笼转子为传统双鼠笼转子结构，在本技术中，支撑件6结构分别插入转子齿槽11，每个齿槽11插入第二导条5后再将转子铸铝，使得铸铝第一导条4以及第二导条5与转子铁芯1绝缘，防止铸铝导条2感应电流泄露分量形成横向回路，从而消除此电流产生的转子杂散损耗，进而降低此类电机损耗水平。支撑件6为大理石板或者陶瓷材料，成型后再插入转子齿槽11，且通过扣点设计，支撑件6与转子齿槽11契合紧密，结构强度、绝缘可靠性较高。同时，通过支撑件6分孔设计，第二导条5可以为黄铜材料，与铸铝条公用铸铝转子端环3形成通路，由于黄铜导电率远高于铸铝，引起此设计更有利于增强集肤效应，从而增强电机启动能力，如图9本技术与传统双鼠笼电机启动电流对比图，本技术转子电机启动电流明显低于传统双鼠笼转子结构电机，而电流越小，启动性能越好；当第二导条5材料为与硅钢片相同的导磁材料时，可使原转子开口槽形成闭口槽，极大消除转子开槽产生齿谐波引起的振动噪声。
66.根据本技术的另一方面，提供了一种电机，包括如上所述的鼠笼型转子组件或如上所述的鼠笼型转子。
67.本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各实施方式可以自由地组合、叠加。
68.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。