自起动同步磁阻电机转子和电机的制作方法

1.本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种自起动同步磁阻电机转子和电机。


背景技术：

2.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。
3.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。
4.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。
5.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，因此本发明研究设计出一种自起动同步磁阻电机转子和电机。


技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的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。
7.为了解决上述问题，本发明提供一种自起动同步磁阻电机转子，其包括转子冲片，所述转子冲片上设置有多个填充槽、狭缝槽和轴孔，在半极下，至少一个填充槽上的与转子外圆相对的外周端部以向远离d轴的方向或朝向d轴的方向弯折，形成弯折边。
8.在一些实施方式中，至少一个所述填充槽的与转子外圆相对的外周端部设置有斜切边，所述填充槽的弯折边或斜切边与其所在的填充槽的延伸方向的直边之间所夹的角度为θ；满足θ＞100
°
。
9.在一些实施方式中，所述角度θ满足130
°
≤θ≤160
°
。
10.在一些实施方式中，所述填充槽的与转子外圆相对的外周端部在通过所述斜切边切除后的宽度d2与未切除前所述外周端部的宽度d1之间满足0.4*d1≤d2≤0.8*d1。
11.在一些实施方式中，所述填充槽包括与所述狭缝槽同层设置的非独立填充槽、和不与所述狭缝槽同层设置的独立填充槽，所述独立填充槽位于所述转子的q轴方向的外周，且相对于所述非独立填充槽而靠近所述转子的外周设置。
12.在一些实施方式中，两个相邻的所述非独立填充槽之间存在导磁通道，且在上述分别两个相邻的所述非独立填充槽的各自最靠近转子外周端部的位置之间的导磁通道沿q轴方向的宽度为d4，在上述分别两个相邻的所述非独立填充槽的各自最靠近所述狭缝槽的位置之间的导磁通道沿q轴方向的宽度为d3，且存在至少两个相邻的所述非独立填充槽之间d4≠d3。
13.在一些实施方式中，相对于所述狭缝槽所述填充槽分布在转子外周，所述非独立填充槽位于所述狭缝槽两端，所述填充槽沿d轴方向延伸；d4＞d3。
14.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。
15.在一些实施方式中，所述狭缝槽包括圆弧段和/或直线段，从所述轴孔侧到转子外圆侧，多个所述狭缝槽之间的弧线段的弧度逐渐变大，且同层狭缝槽的外圆弧弧度大于内圆弧弧度，所述狭缝槽整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸。
16.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，即d5＜d6，其中，所述狭缝槽宽度的定义为：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，其中d5为相对靠近所述q轴中心的狭缝槽的宽度，d6为相对远离所述q轴中心的狭缝槽的宽度，各狭缝槽在q轴方向上的宽度最大值与最小值比值小于1.3。
17.在一些实施方式中，两个所述狭缝槽之间存在导磁通道，所述导磁通道的宽度从q轴中心往两边逐渐增大，即从q轴上至q轴两侧，即沿着d轴的延伸方向该导磁通道的宽度逐渐增大，所述导磁通道宽度的定义为：导磁通道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；向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度逐渐减小。
18.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d7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d8，即d7≤d8。
19.在一些实施方式中，所述非独立填充槽与所述狭缝槽之间具有分割筋，且所述狭缝槽与其两端的所述非独立填充槽形成一层磁障层，在相邻两层磁障层中的分割筋中其靠近转子外圆一侧的侧边沿d轴方向的距离为w，该相邻两层磁障层中的非独立填充槽中的各自靠近分割筋的侧边之间形成的导磁通道沿q轴方向的距离为d9，并满足0≤w＜2*d9。
20.在一些实施方式中，满足0≤w＜d9。
21.在一些实施方式中，所述狭缝槽与其两端的非独立填充槽之间通过分割筋分割，所述分割筋的宽l1满足：l1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。
22.在一些实施方式中，所述填充槽与转子外圆之间的最小距离为l2，满足0≤l2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。
23.在一些实施方式中，独立填充槽两端与转子中心连线的夹角α应满足20
°
≤α≤60
°
。
24.在一些实施方式中，所述转子结构包括转子铁芯及鼠笼，所述转子铁芯由转子冲片轴向叠压而成；和/或，
25.至少部分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。
26.本发明还提供一种电机，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。
27.本发明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：
28.本发明通过转子外圆相对的外周端部以向远离d轴的方向或朝向d轴的方向弯折，形成弯折边，填充槽的与转子外圆相对的外周端部设置有斜切边，能够有效改变导磁通道与定子齿槽位置关系，能够有效降低齿槽效应，从而降低电流谐波；降低电流谐波，就可以降低转矩脉动，从而降低电机振动噪声；斜切边设置一定角度，降低谐波效果更明显。
附图说明
29.图1为本发明第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图(一极，半圆结构)；
30.图2为本发明第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子的轴向视图；
31.图3为本发明第二实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图(一极，半圆结构)；
32.图4为本发明的转子结构与现有技术电流波形的对比曲线图。
33.附图标记表示为：
34.1、转子冲片；10、转子外圆；2、填充槽；20、外周端部；21、非独立填充槽；22、独立填充槽；23、直边；3、狭缝槽；4、轴孔；5、弯折边；6、斜切边；7、分割筋；8、端环；9、导磁通道。
具体实施方式
35.如图1-4所示，本发明提供一种自起动同步磁阻电机转子，其包括转子冲片1，所述转子冲片1上设置有多个填充槽2、狭缝槽3和轴孔4，半极下，至少一个填充槽2上的与转子外圆10相对的外周端部20以向远离d轴的方向或朝向d轴的方向弯折，形成弯折边5。
36.本发明通过转子外圆相对的外周端部以向远离d轴的方向或朝向d轴的方向弯折，形成弯折边，填充槽的与转子外圆相对的外周端部设置有斜切边，能够有效改变导磁通道与定子齿槽位置关系，能够有效降低齿槽效应，从而降低电流谐波；降低电流谐波，就可以降低转矩脉动，从而降低电机振动噪声；斜切边设置一定角度，降低谐波效果更明显。
37.本发明提出了一种自起动同步磁阻电机转子结构，其转子结构包括转子铁芯及鼠笼，转子铁芯由转子冲片叠压而成，如图1所示为本发明第一实施方式转子冲片结构图，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，其特征在于，半极下，至少一个填充槽靠近外周端部向远离d轴或靠近d轴方向弯折；进一步地，至少一个填充槽靠近外周端部设置有斜切边，所述填充槽弯折边或斜切边与对应的填充槽上或下边的角度为θ。
38.本发明提供一种自起动同步动磁阻电机转子结构，解决自起动磁阻电机电流谐波大、转矩脉动大的问题。
39.1.通过在填充槽外端部设置斜切边，以及部分填充槽端部弯折，有效降低齿槽效应，降低谐波；
40.2.斜切边设置一定角度，降低谐波效果更明显；
41.3.降低谐波引起的电磁力及转矩脉动，降低电机振动噪声。
42.本发明提出一种自起动同步动磁阻电机转子结构，通过在填充槽外端部设置斜切边，以及部分填充槽端部弯折，改变导磁通道与定子齿槽位置关系，有效降低齿槽效应，降低谐波，从而降低电机振动噪声。
43.在一些实施方式中，至少一个所述填充槽2的与转子外圆10相对的外周端部20设置有斜切边6，所述填充槽2的弯折边5或斜切边6与所在的填充槽2的延伸方向的直边23之间所夹的角度为θ；满足θ＞100
°
。
44.在一些实施方式中，所述角度θ满足130
°
≤θ≤160
°
。
45.本发明的所述填充槽弯折边或斜切边与对应的填充槽上或下边的角度为θ，满足θ
＞100
°
；更优地，所述角度θ1，满足130
°
≤θ≤160
°
；通过在填充槽外端部设置斜切边，以及部分填充槽端部弯折，改变导磁通道与定子齿槽位置关系，有效降低齿槽效应，降低电流谐波。如图4所示，采用本发明技术后，电流波形正弦度好，谐波明显减少。
46.在一些实施方式中，所述填充槽2的与转子外圆10相对的外周端部20在通过所述斜切边6切除后的宽度d2与未切除前所述外周端部20的宽度d1之间满足0.4*d1≤d2≤0.8*d1，更优地，0.55*d1≤d2≤0.65*d1。本发明设置d1与d2满足一定宽度要求，能够使其齿槽效应更佳。
47.在一些实施方式中，所述填充槽2包括与所述狭缝槽3同层设置的非独立填充槽21、和不与所述狭缝槽3同层设置的独立填充槽22，所述独立填充槽22位于所述转子的q轴方向的外周，且相对于所述非独立填充槽21而靠近所述转子的外周设置；
48.两个相邻的所述非独立填充槽21之间存在导磁通道9，且在上述分别两个相邻的所述非独立填充槽21的各自最靠近转子外周端部的位置之间的导磁通道9沿q轴方向的宽度为d4，在上述分别两个相邻的所述非独立填充槽21的各自最靠近所述狭缝槽3的位置之间的导磁通道9沿q轴方向的宽度为d3，且存在至少两个相邻的所述非独立填充槽21之间d4≠d3。本发明设置d3与d4满足一定宽度要求，能够使其齿槽效应更佳。
49.在一些实施方式中，相对于所述狭缝槽3所述填充槽2分布在转子外周，所述非独立填充槽21位于所述狭缝槽3两端，所述填充槽2沿d轴方向延伸；d4＞d3。
50.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。所述填充槽关于d轴或q轴对称布置；填充槽用来帮助电机实现自起动能力。
51.在一些实施方式中，所述狭缝槽3包括圆弧段和/或直线段，从所述轴孔4侧到转子外圆10侧，多个所述狭缝槽3之间的弧线段的弧度逐渐变大，且同层狭缝槽3的外圆弧弧度大于内圆弧弧度，所述狭缝槽3整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸。如图3所示，狭缝槽是由不同线段组合而成；狭缝槽增加q轴方向磁阻，q轴电感减小。
52.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，即d5＜d6，其中，所述狭缝槽3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，其中d5为相对靠近所述q轴中心的狭缝槽3的宽度，d6为相对远离所述q轴中心的狭缝槽3的宽度，各狭缝槽在q轴方向上的宽度最大值与最小值比值小于1.3。本发明通过上述尺寸关系能够有效利用转子空间，进一步增加q轴方向磁阻。
53.在一些实施方式中，两个所述狭缝槽3之间存在导磁通道9，所述导磁通道9的宽度从q轴中心往两边逐渐增大，即从q轴上至q轴两侧，即沿着d轴的延伸方向该导磁通道9的宽度逐渐增大，所述导磁通道9宽度的定义为：导磁通道9两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离；向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度逐渐减小。本发明的导磁通道大体沿d轴延伸，宽度增加，避免饱和，磁阻小，磁通d轴流通顺畅，d轴电感增加，使得d、q轴电感差增加，磁阻转矩增大。
54.在一些实施方式中，所述狭缝槽3之间的导磁通道9的最小宽度d7小于等于该狭缝槽3两端的填充槽2之间导磁通道9的最小宽度d8，即d7≤d8；更优地，d8/d7大于1.15。本发明通过上述尺寸的设置，能够减小转子过度饱和，使更多磁通进入定子。
55.在一些实施方式中，所述非独立填充槽21与所述狭缝槽3之间具有分割筋7，且所
述狭缝槽3与其两端的所述非独立填充槽21形成一层磁障层，在相邻两层磁障层中的分割筋7中其靠近转子外圆一侧的侧边沿d轴方向的距离为w，该相邻两层磁障层中的非独立填充槽21中的各自靠近分割筋7的侧边之间形成的导磁通道沿q轴方向的距离为d9，并满足0≤w＜2*d9。本发明通过上述尺寸的设置，一方面保证填充槽之间差距较小，改善起动；一方面可以减小压铸时转子变形。
56.在一些实施方式中，满足0≤w＜d9。本发明通过上述尺寸的设置，一方面能够进一步改善起动；一方面可以进一步减小压铸时转子变形。
57.在一些实施方式中，所述狭缝槽3与其两端的非独立填充槽21之间通过分割筋7分割，所述分割筋7的宽l1满足：l1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。
58.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。本发明设置适当的筋宽，即可减小漏磁，又可保证一定的转子机械强度。
59.在一些实施方式中，独立填充槽两端与转子中心连线的夹角α应满足20
°
≤α≤60
°
，更优地，α应满足30
°
≤α≤40
°
。本发明的独立填充槽相当于磁障，一定大小独立填充槽既可以增加起动能力，又可以d、q轴增加电感差。
60.在一些实施方式中，所述转子结构包括转子铁芯及鼠笼，所述转子铁芯由转子冲片轴向叠压而成；和/或，
61.至少部分填充槽2中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环8实现自行短路，形成鼠笼。如图2所示，本发明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。
62.本发明还提供一种电机，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。
63.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。