感应电机定子 【发明领域】
本发明通常涉及感应电机，更具体地，涉及用于感应电机的定子。
发明的背景技术和已有技术
通常情况下，一个电机的定子组具有由一组钢叠片形成的定子铁心。作为钢叠片使用的替代物，定子铁心可以由铁粉制成，例如在美国专利No.4,947,065公开的整体铸造成型的定子，而且国际专利申请WO95/12912公开了一种包括多个分隔开的且大致相同的部件的定子。
根据其本质，任何压制而未烧结的材料不会完全密实。这意味着目前使用的软铁粉具有的渗透性低于钢叠片具有的渗透性。然而，磁粉复合物能提供许多优点，例如磁各向同性，减少高频下的铁芯耗损，提高热特性以及灵活的设计和安装。
在达到电机的热特性和使用性能时，单齿式结构的使用能带来极大的好处。然而，单齿式绕组结构也会导致不同于标准绕组结构地电枢磁场谐波波谱。与工作谐波相比，这些高频磁场能以不同速度穿过空气隙，在定子和转子间感应出涡流。
在同步电机中，这些高频磁场大致上不会对转矩产生影响，然而在感应电机中，这些磁场将以不同于主速度的同步速度产生额外的转矩，因此导致转矩速度特征曲线的缩减和/或磁倾角以及转子损耗。
在传统的感应电机中，可以通过将绕组分布在槽内来避免这个情况，但是如果想要使多相绕组由单一齿部分制成，是不可能将绕组分布在槽内的。
JP-A-7298578公开了一种单齿式绕组结构的替代结构。更确切地，定子沿其轴向被分割成两部分，这两部分被移动0-120°的电角度，最好是90°。然而，这个相位移仅仅消除了二次谐波，因此需要进一步的措施。根据这一点，一个固定的齿宽(或齿缝开度的宽度)与齿距的比值对于消除高频偶次谐波是必要的。这将导致电机设计中几何自由度的减少。通常使用斜槽来减少齿槽效应也会由于限制电机设计参数而受到影响。
总结
本发明的一个目的是提供一个用于感应电机的定子，其优点在于使用了单齿式结构，而且不必依赖JP-A-7298578公开的特征，就消除了转矩速度特征曲线的缩减和/或磁倾角以及转子损耗。
本发明目的是通过权利要求1描述的定子实现的。这样，通过将定子分成在不同轴心位置的偶数个定子段，每个定子段具有多个以圆周上分隔开分布、径向上取向的齿，每个齿具有一个绕组，除工作谐波外其它谐波的影响由于以下原因可以被减少：定子段的相位相互间被移动大致上为360°/n的电角度±一个角度，该角度与偏斜有关，n/2的定子段使其电源也移动180°的电角度。
由几个定子段对单个转子产生的影响与一个分布式绕组产生的影响大致相同。这导致消除了一大部分高次谐波，同时保持了单齿式绕组的优点，例如具有高的齿槽填充系数以及简单的生产和安装。
两个定子段仅被以齿缝序列排列的一小空气隙分隔开，每个定子段最好至少部分由磁粉制成。定子段至少应该具有不同的轴向位置，例如它们可以被均匀并列排放。每个定子段将具有同样的谐波，但从转子导电棒中可看出，定子段的相位移消除了一大部分不想要的高频谐波。
附图的简要描述
图1为根据本发明实施例的4-极3-相感应电机的定子端视图；
图2为沿图1中Ⅱ-Ⅱ线的轴向截面图。
最佳实施例的描述
如图1和图2，感应电机的定子1表示为具有两个轴向分隔的定子段2和3。每个定子段分别具有一个轭4和5；该轭分别邻接六个以圆周上分隔开分布、径向上伸展的齿6和7。
更准确地，每个齿6和对应轭4上的一个邻接部分形成一个单独的部件或扇形体8。同样地，每个齿7和对应轭5上的一个邻接部分形成一个单独的部件或扇形体9。
轭4和5实际上被移动相位180°电角度±一个角度，该角度与偏斜(图中未示出)有关，它们的电源也被移动180°电角度。而且，两个定子段2和3被一小空气隙10分隔开，这样减少了两个定子段2和3的磁场之间的相互影响。
结果，每个定子段都具有同样的谐波，但从单个转子(图中未示出)看，定子段的相位移消除了一大部分不想要的高频谐波。
分别从单个部件8和9中将每个定子段2和3进行组装，使得定子1中每个部件的绕线很容易。
多个分隔开的单个部件8和9(在这个实施例中是12个)是由软磁粉复合材料通过以下方式制成的：将磁粉复合材料填入模具，压制成所需形状，然后在一相对低的温度下热处理，这样可以不破坏粉末颗粒间必需的绝缘层。这意味着批量生产单个部件8和9是可能的，其结果是不会造成材料浪费并获得具有高耐受度、很少或无需机加工的压制成型件。
如图2中单个部件8和9所示，每个齿6和7的轴向长度小于轭4和5上相邻部分的轴向长度。轭4和5在轴向上延伸出齿6和7的部分在轴心两侧面不对称，增加了铁心的工作长度并减少了铁损和磁化电流，这样就得到了一个效率更高的电机。而且，通过与绕组间缝外侧的线圈弯曲部分相邻接的轭的轴向伸长可以提高从绕组到定子的热传导。
上述设计可以用来减少整个绕组的长度，因此减少了保持原有性能的电机尺寸。
如图所示，齿6和7的齿尖11在轴向上通过其轴两侧上的齿的主体部分延伸出去。齿尖的延伸部分减少了空气隙的磁阻，而该磁阻则造成了磁化电流的相应减少。这就抵销了粉末制铁相对低的渗透性带来的有害影响。
使用粉末材料的另一个优点在于截面的齿廓为圆形或椭圆形，这样就去除了线圈中急剧的弯曲并降低了在拐角部分绝缘物被穿透的危险。这允许使用更薄的绝缘物从而带来热性能的益处。绕组排列可以包括一个在每个齿上的非重叠的绕组，这种排列简化了绕组操作，并能达到非常高的充填率。
应当注意到感应电机的转子(图1和图2未示出)最好由传统方法设计而成。
在描述本发明的上一个实施例的同时，对于本领域的技术人员而言，在不偏离本发明精神的情况下对本发明进行的一些改型是显而易见的。
因此，本发明可用于具有外部转子而不是实施例中的内部转子的电机中。
而且，定子的材料可以包括叠片或者与其它材料结合的粉末材料，例如叠片，或者铸造成型的定子。