专利名称:一种可节省用铜量的电机磁极的制作方法
本实用新型属直流电机类和凸极同步电机类。
普通直流电机的主磁极铁芯，是由1.0～1.5毫米厚的低碳钢板冲片叠压而成的，用铆钉把各冲片紧固在一起，再用螺栓固定在机壳上。
图1－1中(2)为叠片式主磁极，(1)为套在它上面的主极绕组。
普通直流电机的换向极铁芯，是由1.0～1.5毫米厚的低碳钢板冲片叠压而成的，用铆钉把各冲片紧固在一起，再用螺栓固定在机壳上。小型直流电机的换向极铁芯，有时用厚低碳钢板制成。
图2－1中(2)为叠片式换向极，(1)为套在它上面的换向极绕组。
普通凸极同步电机的主磁极铁芯，是由1.0～1.5毫米厚的低碳钢板冲片叠压而成的，用铆钉把各冲片紧固在一起，再用螺栓和燕尾槽加以固定在转轴上。
图3－1中(2)为叠片式主磁极，(1)为套在它上面的主极绕组。
以上3种磁极的共同特点是极芯轴向长度lm和lmd都和电枢铁芯长度lδ相等，极芯纵截面(沿电机轴向)呈矩形，该矩形长为lm和lmd，宽为bm和bmd；它的面积分别为Sm＝lmbm和Smd＝lmdbmd。
lm，bm，lmd，bmd各符号含意见图1－1，图2－1，图3－1。
图1－1和图2－1两种磁极及其绕组，在机壳内部的布置如图4所示(图中为4极电机)，图4中(1)为机壳，(2)为主极铁芯，(3)为换向极绕组，(4)为换向极铁芯，(5)为主极绕组。
采用上述具有矩形极芯截面的磁极是不合理的，因为与磁极相配合的绕组平均匝长lB较大，用铜量亦较大。必须对磁极的极芯形状加以改进，用减小lB的办法来达到降低各绕组用铜量的目的。
面积一定的平面几何图形中，园的周长最小，正方形次之，至于矩形，则粗而短的图形周长较小，细而长的图形周长较大。
根据上述原理，在保证磁极极芯纵截面积不变的前提下(即保证极芯磁密不变)，应尽可能采用园形、正方形或接近于正方形的矩形及桶园形极芯的磁极。
今以正方形为改进目标，对上述3种磁极进行如下改进。
图1－2是由图1－1变换过来的。变换条件是当铁芯(2)变换时，保证气隙δ、极弧长度bδ和极芯截面Sm不变，即l2m正＝b2m正＝lmbm，bm正为正方形极芯的边长；当绕组(1)变换时，保证绕组电阻RB和磁势FB不变。因此，电机的基本性能并未因上述改变而改变，但图1－2中的绕组平均匝长比图1－1中减小了，用铜量降低了。
图2－2是由图2－1变换过来的。变换条件是当铁芯(2)变换时，保证换向极气隙δd、换向极宽bmd和极芯截面Smd不变，即l2md正＝lδbmd，当绕组(1)变换时，保证绕组匝数和电阻不变。因此，电机的基本性能并未因上述改变而改变，但图2－2中的绕组平均匝长比图2－1中减小了，用铜量降低了。
图3－2是由图3－1变换过来的。变化条件是当铁芯(2)变换时，保证气隙δ、极弧长度bδ和极芯截面Sm不变，即b2m正＝lmbm，bm正为正方形极芯的边长；当绕组(1)变换时，保证绕组电阻RB和磁势FB不变。因此，电机的基本性能并未因上述改变而改变，但图3－2中的绕组平均匝长比图3－1中减小了，用铜量降低了。
图1－2和图2－2中之磁极和绕组，在电机内部的布置如图5所示(图中为4极电机)，图5中(1)为机壳，(2)为主极铁芯，(3)为换向极绕组，(4)为换向极铁芯，(5)为主极绕组。各磁极和机壳之间仍用螺栓连接。
改进后的主磁极极芯中线，可以与磁极中线重合，如图3－2所示，也可与磁极中线偏离一距离C，如图1－2所示。
改进后的换向极铁芯的极芯中线，通常要偏离磁极中线一距离C，如图2－2所示。这样有利于磁极和绕组的布置。有时两个中线互相重合。
改进后的主磁极极芯边长bm正，可以等于、大于或小于bδ，图1－2和图3－2中bm正＝bδ。
各种磁极可制成整体式——由铸造或锻造而成，亦可做成叠片式的。材料均为低碳钢。磁极的具体形状由磁路计算决定。
上述新结构带来的优点有1.磁极绕组用铜量大幅度下降了，降低了成本。
2.如采用整体磁极，将会简化工艺，提高材料利用率，进一步降低成本。
上述新结构，可以用于电机磁极及其绕组的新设计，也可以用于现有电机的改造——仅仅改磁极和绕组，即可达到目的。对主磁极，只要lm＞bm，对换向极只要lmd＞bmd，采用上述改造，就可以收到程度不同的经济效果，经济效益随λ值的增加而增加。
λ＝ 1/(τ) δ,τ－电机极距。
实 施 例一台叠片式直流电机功率为3.2千瓦，电枢电压为220伏，励磁电压为24伏，转速为4000转／分，极对数为P＝2，λ＝1.48。它的主磁极和换向极铁芯分别为图6－1和图7－1。
采用上述技术，分别将主磁极和换向极极芯改成如图6－2和图7－2所示的椭园形和矩形后，则所收到的效益为主极绕组用铜量由9.5公斤下降到5.6公斤，下降了42％，换向极绕组用铜量由1.28公斤下降到0.4公斤，下降了68.75％。电机各项性能如旧。此时，两种磁极铁芯，在机壳内沿园周方向所占空间虽有所增加，但因两种绕组重量同时大幅度下降，故留下之空间仍够布置绕组之用。
权利要求
1.一种直流电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为园形，该园的直径小于电枢铁芯长度。
2.一种直流电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为正方形，该正方形的边长小于电枢铁芯长度。
3.一种直流电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为矩形，该矩形的长边小于电枢铁芯长度。
4.一种直流电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为椭园形，该椭园形的长度小于电枢铁芯长度。
5.一种直流电机的换向极，其特征在于绕组所包围的换向极铁芯截面为园形，该园的直径小于电枢铁芯长度。
6.一种直流电机的换向极，其特征在于绕组所包围的换向极铁芯截面为正方形，该正方形的边长小于电枢铁芯长度。
7.一种直流电机的换向极，其特征在于绕组所包围的换向极铁芯截面为矩形，该矩形的长边小于电枢铁芯长度。
8.一种直流电机的换向极，其特征在于绕组所包围的换向极铁芯截面为椭园形，该椭园形的长度小于电枢铁芯长度。
9.一种凸极同步电机的磁极，其特征在于绕组所包围的磁极铁芯截面积为园形，该园的直径小于电枢铁芯长度。
10.一种凸极同步电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为正方形，该正方形边长小于电枢铁芯长度。
11.一种凸极同步电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为矩形，该矩形的长边小于电枢铁芯长度。
12.一种凸极同步电机的主磁极，其特征在于绕组所包围的主磁极铁芯截面为椭园形，该椭园形的长度小于电枢铁芯长度。
专利摘要
本实用新型通过对电机的磁极及其绕组形状的改变，降低了绕组的平均匝长，进而降低了绕组用铜量。该项技术既可用于新电机磁极和绕组的设计，又可以用于现有电机的改造——只要将磁极和绕组的形状加以改进，就能达到降低用铜量和简化工艺的目的，技术简单，极易推广。且具有显著的经济效益。本项技术既可用于直流电机的磁极和绕组，又可用于凸极同步机的磁极和绕组。
文档编号H02K1/08GK86206176SQ86206176
公开日1987年10月28日 申请日期1986年8月23日
发明者李心尧 申请人:李心尧导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan