CN105553139B - 一种同步磁阻电机转子及同步磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种同步磁阻电机转子及同步磁阻电机，主要目的在于改善现有转子漏磁比较严重的问题。其包括转子铁芯，所述转子铁芯上包括多个磁通屏障组，每个磁通屏障组包括在所述转子铁芯的径向方向上间隔设置的至少两个磁通屏障；其特征在于：所述磁通屏障延伸至所述转子铁芯的外沿并在所述转子铁芯的外沿处形成开口；所述转子铁芯还包括磁桥，所述磁桥设置在所述磁通屏障的内部并将所述磁通屏障的内表面和外表面相连接，所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿不小于预定的距离。本发明可减少转子的漏磁，提升转子强度。

Description

一种同步磁阻电机转子及同步磁阻电机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体涉及一种同步磁阻电机转子及同步磁阻电机。

背景技术

现有技术方案中，公开号为CN101230856A中公开了一种电机转子结构，其结构如图1中所示：电机包括定子和转子，定子和转子片均采用层压结构，其中转子片中包含形成于其中的多个磁通屏障201，对于各个磁通屏障201，从所述转子外圆周表面到所述磁通屏障201端部的距离都基本相同，对于不同的磁通屏障201，所述磁通屏障201的端部与所述转子的外圆周表面之间的距离是不同的；其所述转子的明显特征是外表面是圆周形的，其所述连接磁通屏障内外表面的桥段203是直接面向气隙的。

桥段203的存在是为了保证在转子内部形成各个磁通屏障201后，转子仍能够在机械上形成一体，但桥段203的存在，且直接面向气隙，使得漏磁存在，如图2中磁力线所示，部分漏磁直接通过桥段短路，而未像图1中虚线部分所示的主磁路(有效磁力线)经过转子的导磁通道202，导致电机的凸极差下降，从而导致性能下降。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种改善漏磁现象的转子。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种同步磁阻电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上包括多个磁通屏障组，多个磁通屏障组以转子中心为圆心按圆周方向均匀分布，每个磁通屏障组包括在所述转子铁芯的径向方向上间隔设置的至少两个磁通屏障；所述磁通屏障延伸至所述转子铁芯的外沿并在所述转子铁芯的外沿处形成开口；所述转子铁芯还包括磁桥，所述磁桥设置在所述磁通屏障的内部并将所述磁通屏障的内表面和外表面相连接，所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿不小于预定的距离；每个所述磁通屏障中包括设于旋转方向前端的前磁桥和设于旋转方向后端的后磁桥，所述前磁桥的宽度W1和所述后磁桥W2的宽度满足以下关系：W2>W1。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述磁通屏障包括槽臂和槽梁，其中所述槽臂沿平行于D轴方向延伸，所述槽梁沿垂直于Q轴的方向延伸，所述槽臂在所述槽梁的两端与所述槽梁连通并位于所述槽梁的径向外侧。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述槽臂和所述槽梁之间弧形过渡。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述磁通屏障包括设于两侧的槽臂，所述槽臂沿平行于D轴方向延伸，所述槽臂之间通过弧形槽相连。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述磁桥设置在所述槽臂内，所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿的距离H满足以下条件：0.4L≥H≥0.2L，其中L为所述磁桥所在的所述槽臂的长度。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，在每个磁通屏障组中，沿从D轴至Q轴的方向，不同磁通屏障的所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿的距离H逐渐减小。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述前磁桥的宽度W1和所述后磁桥W2的宽度为0.8mm-1.2mm。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述磁桥的中线同该极的Q轴的夹角θ范围为:(180-90/p)≤θ≤(180-90/p+δ)，单位为度；其中P代表电机的极对数，δ取20°。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述转子铁芯包括多片转子冲片，所述转子冲片采用导磁材料制成。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述多片转子冲片之间通过铆钉连接。

优选地，在前述的同步磁阻电机转子中，所述磁通屏障延伸至所述转子铁芯的外沿并在所述转子铁芯的外沿处形成开口。

一种同步磁阻电机，其特征在于：包括前述的同步磁阻电机转子。

本发明的有益效果是：

1、本申请中，将磁桥设在磁通屏障的内部并距离转子铁芯的外沿一定距离，能够有效改善漏磁现象，相同输入下，可增加电机输出，达到提升电机性能的目的；

2、转子铁芯中同一极的后磁桥的宽度大于前磁桥的宽度，相比后磁桥和前磁桥等宽、相同漏磁的结构可以提升电机转子强度；

3、由于磁桥设在磁通屏障的内部，没有设在转子铁芯的外延，由此磁桥的中线同Q轴夹角不受转子外轮廓限制，可以根据转子实际受力情况设计角度，提升转子强度。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1是现有技术中的同步磁阻电机转子与定子配合的结构示意图。

图2是现有技术中的同步磁阻电机转子的漏磁磁力线示意图。

图3是本申请的同步磁阻电机转子的三维结构示意图。

图4是本申请的同步磁阻电机转子的二维结构示意图。

图5是本申请的同步磁阻电机转子与定子配合的结构示意图。

图6是本申请的同步磁阻电机转子的漏磁磁力线示意图。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

以下结合图3-6对本发明第一实施例的同步磁阻电机转子结构进行详细说明，如图5中所示，包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上包括多个磁通屏障组11。每个磁通屏障组11包括在所述转子铁芯1的径向方向上间隔设置的至少两个磁通屏障，相邻的磁通屏障之间设有导磁通道，所述磁通屏障延伸至所述转子铁芯1的外沿并在所述转子铁芯1的外沿处形成开口；所述转子铁芯1还包括磁桥13，所述磁桥13设置在所述磁通屏障的内部并将所述磁通屏障的内表面和外表面相连接，所述磁桥13距离所述转子铁芯的外沿不小于预定的距离。其中，转子铁芯的外沿指的是转子铁芯的外沿所在的外圆周。

下面以图4为例对本申请中的同步磁阻电机转子进行详细的说明。本实施例中的同步磁阻电机转子包括4组磁通屏障组11，也就是说该同步磁阻电机转子具有4个极，4组磁通屏障组以转子中心为圆心按圆周方向均匀分布，每组磁通屏障组11包括沿径向方向由内至外依次排列的3层磁通屏障，分别为位于内侧的第一磁通屏障11a，位于中间的第二磁通屏障11b和位于外侧的第三磁通屏障11c。每个磁通屏障为背离转子中心弯曲的弧形，每个磁通屏障包括槽臂112和槽梁111，其中槽臂112沿平行于D轴方向延伸，槽梁111沿垂直于Q轴的方向延伸，所述槽臂112在所述槽梁111的两端与所述槽梁111连通并位于所述槽梁111的径向外侧。其中，Q轴指磁通屏障组自身的中心线，D轴指相邻的磁通屏障组的中心线。转子铁芯1的磁通屏障的层数可以根据需求选定，转子铁芯1上的磁极结构的个数也可根据需求选定。

第一磁通屏障11a，位于中间的第二磁通屏障11b和位于外侧的第三磁通屏障11c延伸至所述转子铁芯1的外沿并在所述转子铁芯的外沿处形成开口，如图4中所示；在第一磁通屏障11a，位于中间的第二磁通屏障11b和位于外侧的第三磁通屏障11c的两侧的槽臂内，分别设有第一磁桥132a、第二磁桥132b和第三磁桥132c。磁桥13设在槽臂的内部，并距离转子铁芯1的外沿不小于预定的距离，槽臂在转子铁芯1的外沿处形成开口。由此，转子铁芯1的外圆周不是连续的圆形，存在多处开口的非连续的圆形，如图3中所示。通过采用上述结构，其磁力线如图6中所示，将磁力线引入导磁通道后，再经过磁桥13，外圈磁力线始终经过磁桥13，可依靠导磁通道上的磁压降产生的磁阻改善，内圈磁力线相比，其磁力线经过的空气长度明显增加，磁阻增加，该部分的漏磁降低明显。此外，由于磁桥13没有设在转子铁芯的外圆周上，其同Q轴的夹角、其在磁通屏障内的位置和宽度不需要为了与转子铁芯的外圆周形状相符合而被限制，其参数可以根据电机的受力随时调整和优化。

作为一种较优的方案，每个磁通屏障的槽臂和槽梁之间为弧形过渡，当弧形过渡的半径较大时，可不设置槽梁，两侧的槽臂之间直接通过弧形槽相连接，此时槽臂的长度L为弧形槽两端切线延长线的交点至所述转子铁芯的外沿的距离。

优选地，如图4中所示，所述磁桥的外边缘距离所述转子铁芯的外沿的距离H满足以下条件：0.4L≥H≥0.2L，其中L为所述磁桥所在的所述槽臂的长度，其具体为槽臂的内侧边的延长线与槽梁的延长线的交点至所述转子铁芯的外沿的距离，如图4中所示。

优选地，在每个磁通屏障组中，沿从D轴至Q轴的方向，不同磁通屏障的所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿的距离H逐渐减小，以图4中为例，第一磁桥132a、第二磁桥132b和第三磁桥132c到转子铁芯的外沿的距离分别为Ha、Hb、Hc(图中未示出)，Ha、Hb、Hc满足以下关系：Ha>Hb>Hc。这样可以使得各层的磁桥13的中心线不在同一直线上，形成一定的错位，使电机定子在通电流后，磁力线通过电机转子从N极到S极时，能对层间增加磁通障碍。

优选地，分别位于每个所述磁通屏障两侧的两个磁桥沿电机旋转方向分为设于旋转方向前端的前磁桥和设于旋转方向后端的后磁桥，所述前磁桥的宽度小于所述后磁桥的宽度。对于单向旋转的电机，后磁桥的受力要大于前次桥的受力，这样设计可以提升转子强度。具体如图4中所示，以第二磁通屏障11b为例，图4中箭头A方向为电机旋转方向，第二磁桥132b为前磁桥，其宽度为W2，第四磁桥131b为后磁桥，其宽度为W1，W2>W1。磁桥13的宽度应该满足一定的范围，磁桥13太宽，会影响隔磁效果；磁桥13太窄，会影响整个转子的机械强度，将磁桥13的宽度设置在0.8mm至1.2mm范围内，可以在保证转子机械强度的前提下达到最优的隔磁效果。

优选地，磁桥13的中线同该极的Q轴的夹角θ范围为:(180-90/p)≤θ≤(180-90/p+δ)，单位为度；其中P代表电机的极数，δ取20°，在本实施例中，极数为4。

优选的，转子铁芯13由多个转子冲片叠合形成，转子冲片优选采用硅钢片等导磁材料制成，具有较薄的厚度，转子冲片上设有轴孔14，轴孔14的外周设有铆钉孔12，如图5中所示，多个转子冲片通过铆钉孔14采用铆钉相连接，装配结构简单，无需采用轴向迭片等复杂工艺。

本发明还提供了一种同步磁阻电机，包括上述的同步磁阻电机转子。

本发明的同步磁阻电机，通过将磁桥设置在磁通屏障的内部并离开转子铁芯的外沿预定的距离，可以有效的减少漏磁，提升电机性能。

从上述的描述可以看出，本发明的上述实施例实现了以下技术效果：

本发明的同步磁阻电机转子和同步磁阻电机，将磁桥设置在磁通屏障的内部并离开转子铁芯的外沿预定的距离，可以有效的减少漏磁；同时由于磁桥不需要与转子的外沿的形状一致，磁桥的同Q轴的夹角、其在磁通屏障内的位置和宽度均可根据需要进行调整和优化，可以根据电机的受力情况，实现更优化的设计。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

同时，应当理解，示例实施例被提供，以使本公开是全面的，并将其范围充分传达给本领域技术人员。很多特定细节(例如特定部件、设备和方法的示例)被给出以提供对本公开的全面理解。本领域技术人员将明白，不需要采用特定细节，示例实施例可以以很多不同的形式被实施，并且示例实施例不应被理解为限制本公开的范围。在一些示例实施例中，众所周知的设备结构以及众所周知的技术没有详细描述。在本申请中“多个”的含义为两个及两个以上。

Claims (12)

1.一种同步磁阻电机转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯上包括多个磁通屏障组，多个磁通屏障组以转子中心为圆心按圆周方向均匀分布，每个磁通屏障组包括在所述转子铁芯的径向方向上间隔设置的至少两个磁通屏障；其特征在于：所述转子铁芯还包括磁桥，所述磁桥设置在所述磁通屏障的内部并将所述磁通屏障的内表面和外表面相连接，所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿不小于预定的距离；每个所述磁通屏障中包括设于旋转方向前端的前磁桥和设于旋转方向后端的后磁桥，所述前磁桥的宽度W1和所述后磁桥W2的宽度满足以下关系：W2>W1。

2.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁通屏障包括槽臂和槽梁，其中所述槽臂沿平行于D轴方向延伸，所述槽梁沿垂直于Q轴的方向延伸，所述槽臂在所述槽梁的两端与所述槽梁连通并位于所述槽梁的径向外侧。

3.如权利要求2所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述槽臂和所述槽梁之间弧形过渡。

4.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁通屏障包括设于两侧的槽臂，所述槽臂沿平行于D轴方向延伸，所述槽臂之间通过弧形槽相连。

5.如权利要求2-4中任一项所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁桥设置在所述槽臂内，所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿的距离H满足以下条件：0.4L≥H≥0.2L，其中L为所述磁桥所在的所述槽臂的长度。

6.如权利要求5所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：在每个磁通屏障组中，沿从D轴至Q轴的方向，不同磁通屏障的所述磁桥距离所述转子铁芯的外沿的距离H逐渐减小。

7.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述前磁桥的宽度W1和所述后磁桥W2的宽度为0.8mm-1.2mm。

8.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁桥的中线同该极的Q轴的夹角θ范围为:(180-90/p)≤θ≤(180-90/p+δ)，单位为度；其中P代表电机的极对数，δ取20°。

9.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述转子铁芯包括多片转子冲片，所述转子冲片采用导磁材料制成。

10.如权利要求9所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述多片转子冲片之间通过铆钉连接。

11.如权利要求1所述的同步磁阻电机转子，其特征在于：所述磁通屏障延伸至所述转子铁芯的外沿并在所述转子铁芯的外沿处形成开口。

12.一种同步磁阻电机，其特征在于：包括如权利要求1-11中任一项所述的同步磁阻电机转子。