CN216851467U - 自起动同步磁阻电机转子和电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子和电机，自起动同步磁阻电机转子，其包括转子铁芯，转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，转子冲片上设置有填充槽、狭缝槽和轴孔，从转子的轴向一端至轴向另一端的方向，两个相邻转子冲片中的下一转子冲片相对于上一转子冲片绕转子圆心转动预设角度，且所有转子冲片的转动方向均朝同一方向；使得位于轴向另一端的转子冲片相对于位于轴向一端的转子冲片绕转子圆心转动的角度为θ，其中θ＞0，θ为转子斜槽。根据本实用新型能够在轴向上不断改变导磁通道与定子齿槽位置关系，能够使电机定子齿槽效应引起的气隙谐波磁场轴向对消，从而有效降低齿槽效应，降低谐波。

Description

自起动同步磁阻电机转子和电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种自起动同步磁阻电机转子和电机。

背景技术

自起动同步磁阻电机结合了感应电机与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，能够直接接电源实现起动运行。自起动同步磁阻电机与异步起动永磁电机相比，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。

但自起动磁阻电机转子上具有很多导磁通道，导致电机磁场及输入电流谐波较大，转矩脉动大，导致电机电磁振动噪声较大。

现有技术中，专利CN 207320974 U中采用不对称转子结构来效抑制或者降低磁阻电机因转矩脉动引起的电磁噪声及电磁振动；但是，不对称转子结构也会引入新的谐波，可能导致电磁振动噪声增加，效果不明显。

由于现有技术中的自起动磁阻电机存在电流谐波大、转矩脉动大等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种自起动同步磁阻电机转子和电机。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的自起动磁阻电机存在电流谐波大、转矩脉动大的缺陷，从而提供一种自起动同步磁阻电机转子和电机。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子，其包括转子铁芯，所述转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，所述转子冲片上设置有填充槽、狭缝槽和轴孔，从所述转子的轴向一端至轴向另一端的方向，两个相邻所述转子冲片中的下一转子冲片相对于上一转子冲片绕转子圆心转动预设角度，且所有所述转子冲片的转动方向均朝同一方向；使得位于轴向另一端的转子冲片相对于位于轴向一端的转子冲片绕转子圆心转动的角度为θ，其中θ＞0，θ为转子斜槽。

在一些实施方式中，转子冲片的一极中含有n个填充槽，其中n为大于1的正数；n个填充槽关于q轴对称分布，其中位于d轴两侧相邻的填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A1，一极中其他相邻两个填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A2、A3……An-1，其平均值为A，A＝(A1+A2+…+An-1)/(n-1)。

在一些实施方式中，转子铁芯两端同一填充槽之间斜槽角度为转子斜槽θ，并有θ与多个填充槽之间角度平均值A之间的关系满足：0<θ<1.5A。

在一些实施方式中，所述转子斜槽的角度满足0.8A<θ<1.2A。

在一些实施方式中，A2、A3……An-1中至少有一组不相等。

在一些实施方式中，所述填充槽分布在转子的外周，所述填充槽包括位于狭缝槽两端的非独立填充槽和位于转子q轴外周的独立填充槽；所述填充槽沿d轴方向延伸；转子上至少包含5种以上不同面积的填充槽。

在一些实施方式中，多个所述填充槽关于d轴对称布置，和/或多个所述填充槽关于q轴对称布置。

在一些实施方式中，所述狭缝槽包括圆弧段和/或直线段，所述狭缝槽整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸；一极下所述狭缝槽为至少2层以上。

在一些实施方式中，所述狭缝槽的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变，即d1≤d2；其中，d1为相对靠近q轴中心位置处的狭缝槽的宽度，d2为相对远离q轴中心位置处的狭缝槽的宽度；狭缝槽的宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

在一些实施方式中，所述狭缝槽之间形成导磁通道，所述导磁通道的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变；所述导磁通道的宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

在一些实施方式中，所述狭缝槽之间的导磁通道的最小宽度d3小于等于该狭缝槽两端的填充槽之间导磁通道的最小宽度d4，即d3≤d4。

在一些实施方式中，所述狭缝槽之间的导磁通道的最小宽度d3与其对应的两个狭缝槽中的狭缝槽的最小宽度d5之间满足关系：1.5*d5≤d3≤3*d5。

在一些实施方式中，2*d5≤d3≤2.6*d5。

在一些实施方式中，所述狭缝槽与其两端的填充槽之间通过分割筋分割，所述分割筋的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

在一些实施方式中，所述填充槽与转子外周之间的最小距离为L2，满足0≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

在一些实施方式中，所述独立填充槽的两端与转子中心连线的夹角α满足20°≤α≤60°。

在一些实施方式中，还包括鼠笼，所述转子铁芯由转子冲片轴向叠压而成；至少部分所述填充槽中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环实现自行短路，形成鼠笼。

本实用新型还提供一种电机，包括同步磁阻电机转子结构，其中所述同步磁阻电机转子结构为前任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

本实用新型提供的一种自起动同步磁阻电机转子和电机具有如下有益效果：

本实用新型提供一种自起动同步动磁阻电机转子结构，通过将转子冲片依次朝同一方向转动角度，最终两端的转子冲片转动θ角，从而使得各转子冲片的填充槽之间并不相对，相邻两个填充槽形成为轴向斜槽(轴向叠片时每片都旋转一个角度实现斜槽)，能够在轴向上不断改变导磁通道与定子齿槽位置关系，能够使电机定子齿槽效应引起的气隙谐波磁场轴向对消，从而有效降低齿槽效应，降低谐波，解决自起动磁阻电机电流谐波大、转矩脉动大的问题，降低谐波引起的电磁力及转矩脉动，降低电机振动噪声；由于填充槽不像传统结构一样均匀分布，填充槽的轴向斜槽角度根据各填充槽之间角度选取。

附图说明

图1为本实用新型第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图；

图2为本实用新型第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子的转子铁芯轴向视图；

图3为本实用新型第二实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图(半圆结构)；

图4为本实用新型第二实施方式的自起动同步磁阻电机转子的轴向视图；

图5为本实用新型的电机结构与现有技术电流波形的对比曲线图。

附图标记表示为：

1、转子冲片；10、转子外圆；11、轴向一端的转子冲片；12、轴向另一端的转子冲片；2、填充槽；21、非独立填充槽；22、独立填充槽；3、狭缝槽；4、轴孔；5、端环；6、导磁通道；7、分割筋。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子，其包括转子铁芯，所述转子铁芯由多个转子冲片1叠压而成，所述转子冲片1上设置有填充槽2、狭缝槽3和轴孔4，从所述转子的轴向一端至轴向另一端的方向，两个相邻所述转子冲片1中的下一转子冲片相对于上一转子冲片绕转子圆心转动预设角度，且所有所述转子冲片1的转动方向均朝同一方向；使得位于轴向另一端的转子冲片相对于位于轴向一端的转子冲片绕转子圆心转动的角度为θ，其中θ＞0，θ为转子斜槽。

本实用新型的转子由具有特定结构的转子冲片叠压而成，其转子冲片1上设置有多个填充槽2和狭缝槽3以及和转轴配合的轴孔4，转子冲片同一方向斜槽叠成转子铁芯，使其转子铁芯两端冲片同一填充槽之间转子铁芯两端冲片轴线相对转子中心角度转子斜槽为θ；斜槽后每片转子冲片与定子位置都是不一样的，齿槽效应相互对消，使得谐波降低。

本实用新型提供一种自起动同步动磁阻电机转子结构，通过将转子冲片依次朝同一方向转动角度，最终两端的转子冲片转动θ角，从而使得各转子冲片的填充槽之间并不相对，相邻两个填充槽形成为轴向斜槽(轴向叠片时每片都旋转一个角度实现斜槽)，能够在轴向上不断改变导磁通道与定子齿槽位置关系，能够使电机定子齿槽效应引起的气隙谐波磁场轴向对消，从而有效降低齿槽效应，降低谐波，解决自起动磁阻电机电流谐波大、转矩脉动大的问题，降低谐波引起的电磁力及转矩脉动，降低电机振动噪声；由于填充槽不像传统结构一样均匀分布，填充槽的轴向斜槽角度根据各填充槽之间角度选取。

在一些实施方式中，转子冲片1的一极中含有n个填充槽，其中n为大于1的正数；n个填充槽关于q轴对称分布，其中位于d轴两侧相邻的填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A1，一极中其他相邻两个填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A2、A3……An-1，其平均值为A，A＝(A1+A2+…+An-1)/n-1。斜槽可以降低定子齿槽的影响，降低齿槽效应。

在一些实施方式中，所述θ与多个填充槽之间角度平均值A之间的关系满足：0<θ<1.5A。本实用新型通过将θ设置成合适的斜槽角度，能够更好地使电机定子齿槽效应引起的气隙谐波磁场轴向对消，有效降低齿槽效应，降低谐波，如图5所示，采用本技术方案后，电流波形变好，谐波降低，从而降低电机振动噪声。

在一些实施方式中，所述转子斜槽的角度满足0.8A<θ<1.2A。

在一些实施方式中，A2、A3……An-1中至少有一组不相等。为了提升电机效率，磁阻电机填充槽并非均匀分布在转子外周，因此各填充槽之间角度可以不相同。

在一些实施方式中，所述填充槽2分布在转子的外周，所述填充槽2包括位于狭缝槽3两端的非独立填充槽21和位于转子q轴外周的独立填充槽22；所述填充槽2沿d轴方向延伸；转子上至少包含5种以上不同面积的填充槽2。

在一些实施方式中，多个所述填充槽2关于d轴对称布置，和/或多个所述填充槽2关于q轴对称布置。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3包括圆弧段和/或直线段，所述狭缝槽整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸；一极下所述狭缝槽3为至少2层以上。本实用新型的所述填充槽为多种形状结构，如图3所示为第二实施方式转子冲片图，其填充槽可以类似矩形、梯形或其他形状结构；所述填充槽大体沿d轴方向延伸；

在一些实施方式中，所述狭缝槽3的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变，即d1≤d2；其中，d1为相对靠近q轴中心位置处的狭缝槽的宽度，d2为相对远离q轴中心位置处的狭缝槽的宽度；狭缝槽的宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。本实用新型的狭缝槽与两端填充槽工作组成磁障层；多层狭缝槽增加q轴方向磁阻，q轴电感减小；所述狭缝槽宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变，即d1≤d2；有效利用转子空间，进一步增加q轴方向磁阻。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3之间形成导磁通道6，所述导磁通道6的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变；所述导磁通道的宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。如此有效利用转子空间来增加q、d轴电感之差，同时保证一定的导磁通道宽度，避免出现磁通饱和，降低电感差。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3之间的导磁通道6的最小宽度d3小于等于该狭缝槽两端的填充槽2之间导磁通道的最小宽度d4，即d3≤d4。如此有效利用转子空间来增加q、d轴电感之差，同时保证一定的导磁通道宽度，避免出现磁通饱和，减低电感差。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3之间的导磁通道6的最小宽度d3与其对应的两个狭缝槽中的狭缝槽3的最小宽度d5之间满足关系：1.5*d5≤d3≤3*d5。本实用新型通过设置成合适的磁障与导磁通道比例，能够有效保证电机的dq轴电感差较优。

更优地满足：2*d5≤d3≤2.6*d5。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3与其两端的填充槽2之间通过分割筋7分割，所述分割筋7的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。本实用新型通过适当的分割筋的宽度，既可减小漏磁，又可保证一定的转子机械强度。

在一些实施方式中，所述填充槽2与转子外圆10之间的最小距离为L2，满足0≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。本实用新型通过适当的分割筋的宽度，既可减小漏磁，又可保证一定的转子机械强度。

在一些实施方式中，所述独立填充槽22的两端与转子中心连线的夹角α满足20°≤α≤60°，更优地，α应满足30°≤α≤40°。本实用新型的独立填充槽相当于磁障层，一定大小的独立填充槽既可以增加起动能力，又可以使得d、q轴增加电感差。

在一些实施方式中，还包括鼠笼，所述转子铁芯由转子冲片轴向叠压而成；至少部分所述填充槽2中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环5实现自行短路，形成鼠笼。图4所示，在转子铁芯两端设置有端环，端环能覆盖填充槽，实现短路，电机起动时鼠笼产生异步转矩使得电机起动。

本实用新型还提供一种电机，包括同步磁阻电机转子结构，其中所述同步磁阻电机转子结构为前任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

本实用新型提出一种自起动磁阻电机转子结构，转子由具有特定结构的转子冲片叠压而成，其转子冲片1上设置有多个填充槽2和狭缝槽3以及和转轴配合的轴孔4，如图1所示为第一实施方式转子冲片结构图，转子冲片同一方向斜槽叠成转子铁芯，使其转子铁芯两端冲片同一填充槽之间(转子铁芯两端冲片轴线)相对转子中心角度为θ，如图2所示转子铁芯轴向视图，铁芯两端的冲片错开角度为θ，即转子斜槽角度为θ；斜槽可以降低定子齿槽的影响，降低齿槽效应。通过填充槽设置为轴向斜槽，轴向上不断改变导磁通道与定子齿槽位置关系，使电机定子齿槽效应引起的气隙谐波磁场轴向对消，有效降低齿槽效应，降低谐波，从而降低电机振动噪声。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (18)

1.一种自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

包括转子铁芯，所述转子铁芯由多个转子冲片(1)叠压而成，所述转子冲片(1)上设置有填充槽(2)、狭缝槽(3)和轴孔(4)，从所述转子的轴向一端至轴向另一端的方向，两个相邻所述转子冲片(1)中的下一转子冲片相对于上一转子冲片绕转子圆心转动预设角度，且所有所述转子冲片(1)的转动方向均朝同一方向；使得位于轴向另一端的转子冲片相对于位于轴向一端的转子冲片绕转子圆心转动的角度为θ，其中θ＞0，θ为转子斜槽。

2.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

转子冲片(1)的一极中含有n个填充槽，其中n为大于1的正数；n个填充槽关于q轴对称分布，其中位于d轴两侧相邻的填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A1，一极中其他相邻两个填充槽中的相对边的径向外端与转子圆心之间形成的圆心角为A2、A3……An-1，其平均值为A，A＝(A1+A2+…+An-1)/(n-1)。

3.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述θ与多个填充槽之间角度平均值A之间的关系满足：0<θ<1.5A。

4.根据权利要求3所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述转子斜槽的角度满足0.8A<θ<1.2A。

5.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

A2、A3……An-1中至少有一组不相等。

6.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述填充槽(2)分布在转子的外周，所述填充槽(2)包括位于狭缝槽(3)两端的非独立填充槽(21)和位于转子q轴外周的独立填充槽(22)；所述填充槽(2)沿d轴方向延伸；转子上至少包含5种以上不同面积的填充槽(2)。

7.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

多个所述填充槽(2)关于d轴对称布置，和/或多个所述填充槽(2)关于q轴对称布置。

8.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)包括圆弧段和/或直线段，所述狭缝槽整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸；一极下所述狭缝槽(3)为至少2层以上。

9.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变，即d1≤d2；其中，d1为相对靠近q轴中心位置处的狭缝槽的宽度，d2为相对远离q轴中心位置处的狭缝槽的宽度；狭缝槽的宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

10.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)之间形成导磁通道(6)，所述导磁通道(6)的宽度从q轴中心往两边逐渐增大或不变；所述导磁通道的宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

11.根据权利要求10所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)之间的导磁通道(6)的最小宽度d3小于等于该狭缝槽两端的填充槽(2)之间导磁通道的最小宽度d4，即d3≤d4。

12.根据权利要求10所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)之间的导磁通道(6)的最小宽度d3与其对应的两个狭缝槽中的狭缝槽(3)的最小宽度d5之间满足关系：1.5*d5≤d3≤3*d5。

13.根据权利要求12所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

2*d5≤d3≤2.6*d5。

14.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(3)与其两端的填充槽(2)之间通过分割筋(7)分割，所述分割筋(7)的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

15.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述填充槽(2)与转子外圆(10)之间的最小距离为L2，满足0≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

16.根据权利要求6所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述独立填充槽(22)的两端与转子中心连线的夹角α满足20°≤α≤60°。

17.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

还包括鼠笼，所述转子铁芯由转子冲片轴向叠压而成；至少部分所述填充槽(2)中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环(5)实现自行短路，形成鼠笼。

18.一种电机，包括同步磁阻电机转子结构，其特征在于，所述同步磁阻电机转子结构为权利要求1至17中任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

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