CN102420474A - 一种同步磁阻电机及其转子 - Google Patents

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刘延海
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Abstract

本发明涉及一种同步磁阻电机的转子，该转子设有：转子铁芯，其通过将多个磁性钢板进行堆叠而制成，所述多个磁性钢板的中心部分设有轴孔，且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组及连接孔；转轴，其插入所述轴孔内；以及连接件，其插入所述连接孔内，并固定所述磁性钢板，其中所述磁通障栅组的每个磁通障栅上开有多个槽口，磁通障栅内填充非磁性材料。该同步磁阻电机能够在保证转子强度的同时有效提高扭矩及转速，使同步磁阻电机在大中功率及高速方面得以更有效的应用。

Description

一种同步磁阻电机及其转子
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种磁通障栅式同步磁阻电机及其转子。
背景技术
当电机理论正处于萌芽阶段时，早期同步磁阻电机就随之诞生，磁阻电机又叫反应式电机，是同步电机的一个机种，它的特点是转子上没有励磁绕组，由定子绕组接通交流电源产生磁场，因直、交轴磁阻存在差异而产生电磁转矩，从而实现能量转换。
同步磁阻电动机(SYNRM)具有与通用交流电动机相同的分布绕组，是一种以同步转速旋转的依靠磁阻转矩工作的电动机。与开关磁阻电机相比具有相近的性能，其突出特点是扭矩波动要比开关磁阻电机小得多。SYNRM也存在固有的缺点，由于扭矩的大小受转子磁桥宽度的影响，为保证获得更大的扭矩，就要尽量减小磁桥的尺寸，所以造成转子的强度低，因此使SYNRM在大中功率和高速方面的应用受到限制。作为能够在工频下直接驱动的一种同步电动机，过去在一定场合得到了应用，然而SYNRM的功率因数和效率都很低，这也是限制其广泛应用的主要原因。近年来，随着半导体变流技术、电工钢板加工技术及电磁场分析技术的不断进步，SYNRM重新受到人们的关注。
发明内容
本发明的目的是提供一种磁通障栅型同步磁阻电机及其转子，该磁通障栅型同步磁阻电机能够在保证转子强度的同时有效提高扭矩及转速，使同步磁阻电机在大中功率及高速方面得以应用。
为实现本发明的目的，本发明是采取以下技术方案实现的：
一种同步磁阻电机的转子，该转子设有：转子铁芯，其通过将多个磁性钢板进行堆叠而制成，所述多个磁性钢板的中心部分设有轴孔，且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组及连接孔；转轴，其插入所述轴孔内；以及连接件，其插入所述连接孔内，并固定所述磁性钢板，其中所述磁通障栅组的每个磁通障栅上开有多个槽口，磁通障栅内填充非磁性材料。
所述非磁性材料为不饱和聚酯团状模塑料。
所述磁通障栅上的槽口为榫槽结构。
所述不饱和聚酯团状模塑料的主要成分为GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)。
所述磁通障栅上的槽口为梯形榫槽结构。
所述连接件包括：固定螺栓，其从转子铁心一侧贯穿连接孔，且露出到另一侧；以及螺母，其与固定螺栓的外露端相连。
根据本发明的又一个方案，提供了一种同步磁阻电机，其包括：
定子，包括具有沿内径交替形成的多个槽和齿的定子铁芯，以及缠绕在该槽上的定子线圈；以及
转子，该转子设有：转子铁芯，其通过将多个磁性钢板进行堆叠而制成，所述多个磁性钢板的中心部分设有轴孔，且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组及连接孔；转轴，其插入所述轴孔内；以及连接件，其插入所述连接孔内，并固定所述磁性钢板，其中所述磁通障栅组的每个磁通障栅上开有多个槽口，磁通障栅内填充非磁性材料。
所述非磁性材料为不饱和聚酯团状模塑料。
所述磁通障栅上的槽口为榫槽结构。
所述不饱和聚酯团状模塑料的主要成分为GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)。
所述磁通障栅上的槽口为梯形榫槽结构。
所述连接件包括：固定螺栓，其从转子铁心一侧贯穿连接孔，且露出到另一侧；以及螺母，其与固定螺栓的外露端相连。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下几个方面：
选用不饱和聚酯团装模塑料作为磁障式同步磁阻电机转子的填充材料，有效增强了电机转子的机械强度，因此可以减小转子外圆磁桥的宽度，有效提高同步磁阻电机的扭矩。
同步磁阻电机转子的磁通障栅开有多个梯形榫槽，使填充了不饱和模塑料固化后的转子形成牢固的一个整体，显著提高了转子的强度，使电机获得了更高的转速，转子强度的提高使得磁桥尺寸做得更小，电机运行更加平稳，从而提高电机的使用效率及安全性能，延长使用寿命。
附图说明
图1是本发明同步磁阻电机结构示意图；
图2是本发明同步磁阻电机转子局部结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例做进一步详述：
图1为本发明的同步磁阻电机结构图，图2为同步磁阻电机转子结构图，如图1-2所示：1是定子铁芯，2是转子铁芯，3是转轴，4是磁通障栅组，5连接孔，6是磁通障栅，7是外圆磁桥，8是槽口，9是磁性钢板。
本发明的同步磁阻电机包括：定子，包括具有沿内径交替形成的多个槽和齿的定子铁芯1，以及缠绕在该槽上的定子线圈；以及转子。
本发明的同步磁阻电机转子设有：
转子铁芯2，其通过将多个磁性钢板9在轴向上进行叠压而制成，磁性钢板9为圆形板，中心部分设有轴孔以便接收转轴3，且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组4及连接孔，磁通障栅组4用于产生磁阻差，其上的每个磁通障栅6上开有多个槽口8，磁通障栅内填充非磁性材料，连接孔接收连接件；
转轴3，其插入所述轴孔内，转子铁芯2以转轴3为中心转动；以及
连接件，其沿轴线方向插入所述连接孔5内，并固定磁性钢板9，连接件包括：固定螺栓，其从转子铁心一侧贯穿连接孔，且露出到另一侧；以及螺母，其与固定螺栓的外露端相连。
各磁通障栅6设置成贯穿磁性钢板9的表面，障栅的两端即为外圆磁桥7，障栅的中心部分朝轴孔弯曲，各磁通障栅6的宽度均等，现有技术中常采用铝作为磁通障栅的填充材料，但是由于铝的质量大，造成转子的负荷较大，仍需要一定宽度的外圆磁桥7来承担转子的旋转强度，且采用铝材料容易产生涡流，对转子磁路造成影响，增加了转子的涡流损耗，导致电机的温升提高且降低了电机的运行效率。
为减轻磁通障栅填充带来的转子重量加重，本实施例中采用新型的非磁性填充材料BMC(DMC)--团状模塑料。(BMC(DMC)材料是Bulk(Dough)moldingcompounds的缩写，所以国内外有BMC/DMC两种称呼，即团状模塑料。国内常称作不饱和聚酯团状模塑料。其主要原料由GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)以及各种添加剂经充分混合而成的料团状预浸料。因BMC团状模塑料具有优良的电气性能，机械性能，耐热性，耐化学腐蚀性，又适应各种成型工艺，即可满足各种产品对性能的要求。本发明主要利用其优秀的机械强度，且质量较铝材料轻，使其转子既提高机械了机械强度又减轻了转子的重量。
为使填充材料在磁通障栅6内能配合得更为牢固，本发明的磁通障栅6上开有多个槽口8，槽口可以为圆弧形，方形等任意形状，本实施例中的槽口8采用磁通障栅6的两边开出对应的梯形榫槽，即磁通障栅6的两边由平滑的弧线改为具有凸齿和凹槽，向磁通障栅6填充的填料固化成型后不再是光滑的条形，而是带有与磁通障栅榫槽对应的凸齿和凹槽，则填料通过磁通障栅6的榫槽结构与磁性钢板9形成牢固的一个整体，又减轻了重量，因此转子的强度得到显著地提高，电机可获得更高的转速。
电机的外圆磁桥7的宽度在小于0.7mm时具有较好的扭矩输出能力，由于转子强度的提高，使得外圆磁桥7的宽度可以做得更小，本实施例中可以实现磁桥的宽度为0.3～0.5mm，因此电机转子的扭矩得到较大地提高，使得同步磁阻电机在大中功率方面得到更好的应用。

Claims (7)

1.一种同步磁阻电机的转子，包括：转子铁芯，其通过将多个磁性钢板进行堆叠而制成，所述多个磁性钢板的中心部分设有轴孔，且围绕该轴孔设有多个磁通障栅组及连接孔；转轴，其插入所述轴孔内；以及连接件，其插入所述连接孔内，并固定所述磁性钢板，其特征在于：所述磁通障栅组的每个磁通障栅上开有多个槽口，磁通障栅内填充非磁性材料。
2.根据权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述非磁性材料为不饱和聚酯团状模塑料。
3.根据权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁通障栅上的槽口为榫槽结构。
4.根据权利要求2所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述不饱和聚酯团状模塑料的主要成分为GF(短切玻璃纤维)、UP(不饱和树脂)、MD(填料)。
5.根据权利要求3所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁通障栅上的槽口为梯形榫槽结构。
6.根据权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述连接件包括：固定螺栓，其从转子铁心一侧贯穿连接孔，且露出到另一侧；以及螺母，其与固定螺栓的外露端相连。
7.一种同步磁阻电机，包括：定子，包括具有沿内径交替形成的多个槽和齿的定子铁芯，以及缠绕在该槽上的定子线圈；以及权利要求1至6中任一项所述的转子。
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