CN107834800A - 一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机 - Google Patents

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Abstract

一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，涉及电机领域。目前，一般的磁阻电机需要配置专用控制器才能运行，无自启动运行功能，同时对于一般的永磁同步电机，采用大量的稀土永磁材料，导致成本较高。本发明的转子铁芯为环绕均布有若干个磁极的铁芯冲片叠压而成，所述的磁极的几何中心线为磁极轴线，铁芯冲片的中心设有转轴孔，所述的若干个磁极均设有相同数量的沿磁极轴线排列的永磁体，每个永磁体的两侧均设有磁阻槽；所述的转子铁芯位于铁芯冲片的磁阻槽外侧圆周设有铸铝鼠笼。本技术方案采用永磁同步电机和同步磁阻电机相结合的方式，结合铸铝鼠笼，减少了永磁材料的使用，电机在没有控制器的情况下也能良好运行显著降低了电机成本。

Description

一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机。
背景技术
目前，一般的磁阻电机需要配置专用控制器才能运行，无自启动运行功能，同时对于一般的永磁同步电机，采用大量的稀土永磁材料，导致成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题和提出的技术任务是对现有技术方案进行完善与改进，提供一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，以降低成本为目的。为此，本发明采取以下技术方案。
一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，包括机座、前端盖、后端盖、前轴承、前轴承内盖、后轴承、后轴承内盖、线定子、转子铁芯、转轴、底脚、风叶、风罩，所述的转子铁芯为环绕均布有若干个磁极的铁芯冲片叠压而成，所述的磁极的几何中心线为磁极轴线，铁芯冲片的中心设有转轴孔，所述的若干个磁极均设有相同数量的沿磁极轴线排列的永磁体，每个永磁体的两侧均设有磁阻槽；所述的转子铁芯位于铁芯冲片的磁阻槽外侧圆周设有铸铝鼠笼。采用永磁同步电机和同步磁阻电机相结合的方式，结合铸铝鼠笼，减少了永磁材料的使用，电机在没有控制器的情况下也能良好运行显著降低了电机成本。
作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本发明还包括以下附加技术特征。
所述的永磁体关于磁极轴线对称，所述的永磁体沿磁极轴线等间距分布或非等距分布，所述的永磁体沿磁极轴线非等距分布时，随着离开转轴径向方向，永磁体之间的距离逐渐变小。每个磁极的永磁体的磁通路按磁极的径向对称，使电机具备较好的运行质量。
所述的永磁体设于永磁体放置槽内，所述的永磁体放置槽与两侧的磁阻槽不连通。独立的永磁体放置槽便于放置和定位永磁体，方便安装。
所述的铁芯冲片上磁阻槽的外侧周向排列有铸铝鼠笼槽，所述的铸铝鼠笼槽包括磁极两翼鼠笼槽和磁极端部鼠笼槽，所述的磁极两翼鼠笼槽的槽形和位置为磁阻槽的自然延伸，并且与磁阻槽之间由铁芯冲片本身隔断不连通，磁极端部鼠笼槽包括2个关于磁极轴线排列的槽孔。鼠笼槽结构新颖，增强了相邻两个磁极之间非磁通方向的磁阻效果。
所述的磁极两翼鼠笼槽的内侧面为以转轴孔中心为圆心的同半径圆周面，所述的磁极端部鼠笼槽的内侧面与转轴孔中心的距离大于等于磁极两翼鼠笼槽的内侧面半径，磁极端部鼠笼槽的宽度小于永磁体放置槽宽度的0.6倍。磁极端部鼠笼槽在径向宽度较小，磁极的径向磁通效果好。
所述的磁极两翼鼠笼槽、磁极端部鼠笼槽和磁阻槽以磁极的径向中间线为基准左右对称。对称结构的铁芯冲片使用广泛，技术应用成熟，加工制造成本更低。
所述的铸铝鼠笼包括位于转子铁芯两端的圆环形笼架和穿过铸铝鼠笼槽连接两端笼架的的槽杆，所述的圆环形笼架的内侧面与磁极两翼鼠笼槽的内侧面对齐，所述的圆环形笼架的外侧面与磁极两翼鼠笼槽的外侧面对齐。通过尽量多的侧面对齐，铝铸制造时可以减少内部因排气不畅引起的空隙等问题，提升铸铝鼠笼的质量。
所述的永磁体为铁氧永磁体。与同功率转速等级稀土永磁电机比较，铁氧体永磁的特性，不存在高温退磁风险，且容易弱磁扩速，恒功率调速范围较宽。
所述的永磁体为矩形条形状。结构简单，相比异形结构，加工制造成本更低，并且便于装配。
所述的风叶与后端盖后端的转轴连接，所述的风罩与机座后端连接。风叶转动起到快速散热的作用，风罩用于保护风叶和导风。
有益效果：
1、采用了铁氧体永磁材料，防止了高温退磁风险，提升了运行的安全性和质量稳定性，容易弱磁扩速，恒功率调速范围较宽。
2、永磁材料使用量少，产生同样的转矩及功率情况下，成本大幅降低。
3、采用永磁同步电机和同步磁阻电机相结合的自启动结构方式，功率因数显著提高，逆变器容量大大降低，使得电机在不需要控制器的情况下良好运行，显著降低系统成本，提高了运行效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2是本发明转子铁芯结构示意图。
图3是本发明铁芯冲片结构示意图。
图中：1-机座；2-前端盖；3-后端盖；4-前轴承；5-前轴承内盖；6-后轴承；7-线定子；8-转子铁芯；9-转轴；10-底脚；11-风叶；12-风罩；801-转轴孔；802-磁极；803-磁阻槽；804-永磁体；805-铸铝鼠笼；806-永磁体放置槽；807-磁极两翼鼠笼槽；808-磁极端部鼠笼槽；809-磁极轴线。
具体实施方式
以下结合说明书附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明。
如图1-3所示，一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，包括机座1、前端盖2、后端盖3、前轴承4、前轴承内盖5、后轴承6、后轴承内盖、线定子7、转子铁芯8、转轴9、底脚10、风叶11、风罩12，转子铁芯8为环绕均布有4个磁极802的铁芯冲片叠压而成，所述的磁极802的几何中心线为磁极轴线809，铁芯冲片的中心设有转轴孔801，每个磁极802均设有3个的沿磁极轴线809排列的永磁体804，每个永磁体804的两侧均设有磁阻槽803；转子铁芯8位于铁芯冲片的磁阻槽803外侧圆周设有铸铝鼠笼805。
为了提升电机的运行质量，永磁体804关于磁极轴线809对称，永磁体804沿磁极轴线809等间距分布或非等距分布，所述的永磁体沿磁极轴线非等距分布时，随着离开转轴径向方向，永磁体之间的距离逐渐变小。每个磁极802的永磁体804的磁通路按磁极802的径向对称，使电机具备较好的运行质量；永磁体沿磁极轴线非等距分布，根据磁路优化，提高电机性能，具体尺寸可经有限元分析优化得出。
为了方便安装，永磁体804设于永磁体放置槽806内，永磁体放置槽806与两侧的磁阻槽803不连通。独立的永磁体放置槽806便于放置和定位永磁体804，方便安装。
为了获得较好的磁阻效果，铁芯冲片上磁阻槽803的外侧周向排列有铸铝鼠笼槽，铸铝鼠笼槽包括磁极两翼鼠笼槽807和磁极端部鼠笼槽808，磁极两翼鼠笼槽807的槽形和位置为磁阻槽803的自然延伸，并且与磁阻槽803之间由铁芯冲片本身隔断不连通，磁极端部鼠笼槽808包括2个关于磁极轴线809排列的槽孔。鼠笼槽结构新颖，增强了相邻两个磁极802之间非磁通方向的磁阻效果。
为了获得较好的磁通效果，磁极两翼鼠笼槽807的内侧面为以转轴孔801中心为圆心的同半径圆周面，磁极端部鼠笼槽808的内侧面与转轴孔801中心的距离大于等于磁极两翼鼠笼槽807的内侧面半径，磁极端部鼠笼槽808的宽度等于永磁体放置槽806宽度的0.4倍。磁极端部鼠笼槽808在径向宽度较小，磁极802的径向磁通效果好。
为了降低成本，磁极两翼鼠笼槽807、磁极端部鼠笼槽808和磁阻槽803以磁极802的径向中间线为基准左右对称。对称结构的铁芯冲片使用广泛，技术应用成熟，加工制造成本更低。
为了提升铸铝鼠笼805的制造质量，铸铝鼠笼805包括位于转子铁芯8两端的圆环形笼架和穿过铸铝鼠笼槽连接两端笼架的槽杆，圆环形笼架的内侧面与磁极两翼鼠笼槽807的内侧面对齐，圆环形笼架的外侧面与磁极两翼鼠笼槽807的外侧面对齐。通过尽量多的侧面对齐，铝铸制造时可以减少内部因排气不畅引起的空隙等问题，提升铸铝鼠笼805的质量。
为了避免高温退磁风险，永磁体804为铁氧永磁体。与同功率转速等级稀土永磁电机比较，铁氧永磁体不存在高温退磁风险，且容易弱磁扩速，恒功率调速范围较宽。
为了便于制造和装配，永磁体804为矩形条形状。结构简单，相比异形结构，加工制造成本更低，便于制造和装配。
为了快速散热和保护风叶11，风叶11与后端盖3后端的转轴9连接，风罩12与机座1后端连接。风叶11转动起到快速散热的作用，风罩12用于保护风叶11和导风。
转子铁芯8制作时，首先把硅钢片冲制成铁芯冲片，再将一定数量的铁芯冲片叠压，进行铸铝，最后在永磁体放置槽806中嵌入铁氧永磁体804，制成转子铁芯8，转轴9通过转子铁芯8的转轴孔801与转子铁芯8连接，形成转子整体。
采用永磁同步电机和同步磁阻电机相结合的方式，结合铸铝鼠笼805，转子铁芯8减少了永磁材料的使用，电机在没有控制器的情况下也能良好运行，显著降低了电机成本。
以上图1-3所示的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机是本发明的具体实施例，已经体现出本发明实质性特点和进步，可根据实际的使用需要，在本发明的启示下，对其进行形状、结构等方面的等同修改，均在本方案的保护范围之列。

Claims (10)

1.一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，包括机座（1）、前端盖（2）、后端盖（3）、前轴承（4）、前轴承内盖（5）、后轴承（6）、后轴承内盖、线定子（7）、转子铁芯（8）、转轴（9）、底脚（10）、风叶（11）、风罩（12），所述的转子铁芯（8）为环绕均布有若干个磁极（802）的铁芯冲片叠压而成，所述的磁极（802）的几何中心线为磁极轴线（809），铁芯冲片的中心设有转轴孔（801），其特征在于：所述的若干个磁极（802）均设有相同数量的沿磁极轴线（809）排列的永磁体（804），每个永磁体（804）的两侧均设有磁阻槽（803）；所述的转子铁芯（8）位于铁芯冲片的磁阻槽（803）外侧圆周设有铸铝鼠笼（805）。
2.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的永磁体（804）关于磁极轴线（809）对称，所述的永磁体（804）沿磁极轴线（809）等间距分布或非等距分布，所述的永磁体（804）沿磁极轴线（809）非等距分布时，随着离开转轴径向方向，永磁体之间的距离逐渐变小。
3.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的永磁体（804）设于永磁体放置槽（806）内，所述的永磁体放置槽（806）与两侧的磁阻槽（803）不连通。
4.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的铁芯冲片上磁阻槽（803）的外侧周向排列有铸铝鼠笼槽，所述的铸铝鼠笼槽包括磁极两翼鼠笼槽（807）和磁极端部鼠笼槽（808），所述的磁极两翼鼠笼槽（807）的槽形和位置为磁阻槽（803）的自然延伸，并且与磁阻槽（803）之间由铁芯冲片本身隔断不连通，磁极端部鼠笼槽（808）包括2个关于磁极轴线（809）对称排列的槽孔。
5.根据权利要求4所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的磁极两翼鼠笼槽（807）的内侧面为以转轴孔（801）中心为圆心的同半径圆周面，所述的磁极端部鼠笼槽（808）的内侧面与转轴孔（801）中心的距离大于等于磁极两翼鼠笼槽（807）的内侧面半径，磁极端部鼠笼槽（808）的宽度小于永磁体放置槽（806）宽度的0.6倍。
6.根据权利要求4所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的磁极两翼鼠笼槽（807）、磁极端部鼠笼槽（808）和磁阻槽（803）以磁极（802）的径向中间线为基准左右对称。
7.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的铸铝鼠笼（805）包括位于转子铁芯（8）两端的圆环形笼架和穿过铸铝鼠笼槽连接两端笼架的的槽杆，所述的圆环形笼架的内侧面与磁极两翼鼠笼槽（807）的内侧面对齐，所述的圆环形笼架的外侧面与磁极两翼鼠笼槽（807）的外侧面对齐。
8.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的永磁体（804）为铁氧永磁体（804）。
9.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的永磁体（804）为矩形条形状。
10.根据权利要求1所述的一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机，其特征在于：所述的风叶（11）与后端盖（3）后端的转轴（9）连接，所述的风罩（12）与机座（1）后端连接。
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