CN216851463U - 电机转子和自起动同步磁阻电机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种电机转子和自起动同步磁阻电机。该电机转子包括转子铁芯(1)，转子铁芯(1)上设置有磁障槽和中心轴孔(4)，磁障槽包括位于Q轴最外侧的Q轴磁障槽(2)和位于Q轴磁障槽(2)和中心轴孔(4)之间并沿D轴方向延伸的D轴磁障槽(3)，D轴磁障槽(3)包括非铸铝区(6)和位于非铸铝区(6)两端的铸铝区(5)，Q轴磁障槽(2)和铸铝区(5)填充有导电不导磁材料，铸铝区(5)和非铸铝区(6)连通。根据本申请的电机转子，能够减少转子漏磁，提高凸极比，提高电机效率。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子和自起动同步磁阻电机。
背景技术
直接起动同步磁阻电机结合了感应电机与同步磁阻电机的结构特点，通过鼠笼感应产生力矩实现起动，通过转子电感差距产生磁阻转矩实现恒转速运行，能够直接通入电源实现起动运行。直接起动同步磁阻电机与直接起动永磁电机相比，没有稀土永磁材料，也不存在退磁问题，电机成本低，可靠性好。与异步电机相比，效率高，转速恒定。直接起动同步磁阻电机能自起动，不需要控制器进行起动，成本进一步降低。
自起动电机依靠转子导条切割定子磁场产生起动转矩，转子导条为导电不导磁材料，通常为纯铝，通过高压铸造方式填充。铸铝后转子两端形成了端环，将所有或部分导条短路。
转子铁芯开设有多组相同的空气槽，空气槽组数为转子极数；根据空气槽的形状，与空气槽平行的径向方向称为D轴，与空气槽垂直的径向方向称为Q轴；空气槽沿Q轴分为多层；各层空气槽分为D轴铸铝槽、Q轴铸铝槽、非铸铝槽；铸铝槽和非铸铝槽由内磁桥分隔开；空气槽和转子外圆由外磁桥分隔开。
转子开设有多组槽，因此转子结构强度一般较低，仅有外磁桥难以满足电机高速旋转时的结构强度要求，另一方面磁桥还用来限制铸铝时铝液的流向，保证导条的形状。但磁力线会经由磁桥形成漏磁路，影响凸极比，降低电机效率。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种电机转子和自起动同步磁阻电机，能够减少转子漏磁，提高凸极比，提高电机效率。
为了解决上述问题，本申请提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上设置有磁障槽和中心轴孔，磁障槽包括位于Q轴最外侧的Q轴磁障槽和位于Q轴磁障槽和中心轴孔之间并沿D轴方向延伸的D轴磁障槽，D轴磁障槽包括非铸铝区和位于非铸铝区两端的铸铝区，Q轴磁障槽和铸铝区填充有导电不导磁材料，铸铝区和非铸铝区连通。
优选地，转子铁芯的轴向两端设置有端环，端环与铸铝区内的导电不导磁材料连接形成短路环。
优选地，每个D轴磁障槽对应位置处的端环关于Q轴对称，单个D轴磁障槽对应的端环内环之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Len，该D轴磁障槽的两个铸铝区之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，Len≥Ln，其中n为D轴磁障槽从D轴开始沿Q轴方向的所在层数。
优选地，转子铁芯的外径为Dr，各层D轴磁障槽对应的端环的内环之间沿着平行于D轴方向的间隔2Len满足
优选地，转子铁芯的外径为Dr，D轴磁障槽的两个铸铝区之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，其中Ln满足
优选地，转子铁芯的高度为H，端环的轴向高度为HT，
优选地，中心轴孔的直径为Dsft，转子铁芯的外径为Dr，端环的外径为D，
且
优选地，磁障槽的外周侧设置有外磁桥。
根据本申请的另一方面，提供了一种自起动同步磁阻电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
本申请提供的电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上设置有磁障槽和中心轴孔，所述磁障槽包括位于Q轴最外侧的Q轴磁障槽和位于所述Q轴磁障槽和所述中心轴孔之间并沿D轴方向延伸的D轴磁障槽，所述D轴磁障槽包括非铸铝区和位于所述非铸铝区两端的铸铝区，所述Q轴磁障槽和所述铸铝区填充有导电不导磁材料，所述铸铝区和所述非铸铝区连通。该电机转子将转子铁芯的D轴磁障槽分成铸铝区和非铸铝区，并在铸铝区内填充导电不导磁材料，使得铸铝区和非铸铝区连通，从而能够去除掉铸铝区和非铸铝区之间的内磁桥，形成没有内磁桥的电机转子，有效减少转子漏磁，提高转子凸极比，提高电机效率和电机性能。
附图说明
图1为本申请一个实施例的电机转子去除端环后的结构示意图；
图2为本申请一个实施例的电机转子的结构示意图；
图3为本申请一个实施例的电机转子的转子铁芯结构示意图；
图4为本申请一个实施例的电机转子的纵向截面图；
图5为本申请一个实施例的电机转子的2Ln/Dr的起动能力曲线图；
图6为本申请一个实施例的电机转子与有内磁桥的电机转子的效率对比图。
附图标记表示为：
1、转子铁芯；2、Q轴磁障槽；3、D轴磁障槽；4、中心轴孔；5、铸铝区；6、非铸铝区；7、端环。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1上设置有磁障槽和中心轴孔4，磁障槽包括位于Q轴最外侧的Q轴磁障槽2和位于Q轴磁障槽2和中心轴孔4之间并沿D轴方向延伸的D轴磁障槽3，D轴磁障槽3包括非铸铝区6和位于非铸铝区6两端的铸铝区5，Q轴磁障槽2和铸铝区5填充有导电不导磁材料，铸铝区5和非铸铝区6连通。
本申请中的铸铝区5填充的材料为导电不导磁材料，铸铝区5仅是对填充区的命名，并不对填充材料进行限定，只要能够用作导条的导电不导磁材料均可以填充至铸铝区5内，导电不导磁材料例如为铝或紫铜。
该电机转子将转子铁芯1的D轴磁障槽3分成铸铝区5和非铸铝区6，并在铸铝区5内填充导电不导磁材料，使得铸铝区5和非铸铝区6连通，从而能够去除掉铸铝区5和非铸铝区6之间的内磁桥，形成没有内磁桥的电机转子，有效减少转子漏磁，提高转子凸极比，提高电机效率和电机性能。
由于本申请中的电机转子不设置内磁桥，因此由导电不导磁材料填充所形成的转子导条以及两端的端环7的形状可以进行灵活调整，能够将电机的起动能力调整至最优，提高电机的起动性能。结合参见图6所示，相比于有内磁桥的电机，本申请实施例的无内磁桥电机的性能提高至少1％。
此外，由于省去了内磁桥，因此可以利用铸铝区5内的填充材料来代替内磁桥的作用，可以大幅度增加电机转子的结构强度。
在一个实施例中，转子铁芯1的轴向两端设置有端环7，端环7与铸铝区5内的导电不导磁材料连接形成短路环。
在本实施例中，由于没有设置内磁桥，因此在进行铸铝时，需要通过工装来替代内磁桥，并在完成铸铝后取出工装，从而得到没有内磁桥的电机转子，为了方便完成铸铝后取出工装，端环7需要在安装工装的位置流出让位孔，方便工装从让位孔取出，在工装取出后，端环7上会留下让位孔，并与转子铁芯1内取出工装后留下的空间连通，形成散热通道，既能够提升转子铁芯1的散热能力，又减少了材料用量，使得电机轻量化，同时可以降低成本。
相邻的D轴磁障槽3之间形成的通道为导磁通道，能够在电机工作过程中形成磁路通道，供磁力线流过。
转子铁芯1开设有多组形状相同的空气槽作为磁障槽，空气槽组数为转子极数。每组空气槽沿Q轴分为多层，每层空气槽仅包含一个槽，每层空气槽沿Q轴与导磁通道相邻，沿D轴最外缘为外磁桥，与气隙相邻。
在一个实施例中，每个D轴磁障槽3对应位置处的端环7关于Q轴对称，单个D轴磁障槽3对应的端环7内环之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Len，该D轴磁障槽3的两个铸铝区5之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，Len≥Ln，其中n为D轴磁障槽3从D轴开始沿Q轴方向的所在层数。
在本实施例中，端环7为环形结构，由于工装作为铸铝区5的边界，因此，为了保证端环7不会对工装的取出造成干涉，端环7的内环对应于D轴磁障槽3的位置与Q轴之间的间距应该大于该D轴磁障槽3的铸铝区5的边界与Q轴之间的间距，也即Len≥Ln，从而留下足够的让位空间。
在一个实施例中，转子铁芯1的外径为Dr，各层D轴磁障槽3对应的端环7的内环之间沿着平行于D轴方向的间隔2Len满足
以图2为例，Len应该满足
转子铁芯1的外径为Dr，D轴磁障槽3的两个铸铝区5之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，其中Ln满足
以图2为例，Ln应该满足
从而保证铸铝区5有足够的宽度，可以满足电机自起动需要，提高电机的自起动能力。
在进行铸铝区5的设计时，铸铝区5的宽度大可以保证电机有较好的起动能力，但过大则会导致铝导条和端环7在同步转速时涡流增大，降低电机效率，加剧发热，同时减少了转子通风面积，更加剧了发热；铸铝区宽度过小电机启动能力差，不能达到同步转速，综合两方面考虑限定此范围，能达到较佳的效果。
在一个实施例中，转子铁芯1的高度为H，端环7的轴向高度为HT，
从而使得端环7具有足够的轴向高度，可以减小电阻，提高起动能力。
在一个实施例中，中心轴孔4的直径为Dsft，转子铁芯1的外径为Dr，端环7的外径为D，
且
从而能够使得端环7位于转子铁芯1的外圆周和中心轴孔4的范围内，避免端环7超出转子铁芯1的范围外。
在一个实施例中，磁障槽的外周侧设置有外磁桥，能够提高转子铁芯1的结构强度。
根据本申请的实施例，自起动同步磁阻电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
根据本申请的实施例，上述的电机转子的制作方法包括：加工具有Q轴磁障槽2和D轴磁障槽3的转子冲片；将转子冲片叠置成转子铁芯1；将支撑工装***到转子铁芯1的D轴磁障槽3的非铸铝区6，并使得支撑工装的边缘与D轴磁障槽3的铸铝区5边缘对齐；对转子铁芯1的铸铝区5填充导电不导磁材料，并在转子铁芯1两端形成端环7，支撑工装位于端环7内周的内侧；将支撑工装取出。
在本实施例中，支撑工装的作用为在铸造过程中替代内磁桥限制导电不导磁材料的流向，分隔开铸铝区5和非铸铝区6，本实施例中，导电不导磁材料填充到D轴磁障槽3内，且每层D轴磁障槽3仅有沿D轴方向两端的铸铝区5内有导电不导磁材料填充，两端铸铝区5之间的非铸铝区6内仍然为空气。
导电不导磁材料为铝或紫铜。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (9)
1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)上设置有磁障槽和中心轴孔(4)，所述磁障槽包括位于Q轴最外侧的Q轴磁障槽(2)和位于所述Q轴磁障槽(2)和所述中心轴孔(4)之间并沿D轴方向延伸的D轴磁障槽(3)，所述D轴磁障槽(3)包括非铸铝区(6)和位于所述非铸铝区(6)两端的铸铝区(5)，所述Q轴磁障槽(2)和所述铸铝区(5)填充有导电不导磁材料，所述铸铝区(5)和所述非铸铝区(6)连通。
2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(1)的轴向两端设置有端环(7)，所述端环(7)与所述铸铝区(5)内的导电不导磁材料连接形成短路环。
3.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，每个所述D轴磁障槽(3)对应位置处的所述端环(7)关于Q轴对称，单个所述D轴磁障槽(3)对应的端环(7)内环之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Len，该D轴磁障槽(3)的两个铸铝区(5)之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，Len≥Ln，其中n为所述D轴磁障槽(3)从D轴开始沿Q轴方向的所在层数。
4.根据权利要求3所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(1)的外径为Dr，各层所述D轴磁障槽(3)对应的所述端环(7)的内环之间沿着平行于D轴方向的间隔2Len满足
5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(1)的外径为Dr，所述D轴磁障槽(3)的两个铸铝区(5)之间沿着平行于D轴方向的间隔为2Ln，其中Ln满足
6.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(1)的高度为H，所述端环(7)的轴向高度为HT，
7.根据权利要求2所述的电机转子，其特征在于，所述中心轴孔(4)的直径为Dsft，所述转子铁芯(1)的外径为Dr，所述端环(7)的外径为D，
且
8.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述磁障槽的外周侧设置有外磁桥。
9.一种自起动同步磁阻电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至8中任一项所述的电机转子。
Priority Applications (1)
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| CN202220213555.4U CN216851463U (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 电机转子和自起动同步磁阻电机 |
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN216851463U true CN216851463U (zh) | 2022-06-28 |
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Family Applications (1)
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| CN202220213555.4U Active CN216851463U (zh) | 2022-01-26 | 2022-01-26 | 电机转子和自起动同步磁阻电机 |
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