CN109494903B - 异步起动同步磁阻电机转子、电机及压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了异步起动同步磁阻电机转子、电机及压缩机。异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯、以及转子外的定子，转子铁芯包括：第一磁障结构，第一磁障结构包括多个补充槽，多个独立磁障槽分别位于q轴的两侧；第二磁障结构，第二磁障结构包括多个独立磁障槽，独立磁障槽及补充槽的延伸方向平行于q轴设置，独立磁障槽位于补充槽之间。本发明有效地解决了现有技术中电机的异步起动同步磁阻电机转子工作效率低的问题，同时改善电机起动性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种异步起动同步磁阻电机转子、电机及压缩机。
背景技术
异步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电机的恒转速运行，以使电机直接接电源即可起动运行。异步起动同步磁阻电机与异步起动永磁电机相比，不采用稀土永磁材料，也不存在退磁问题，电机成本低，可靠性好。
在现有技术中，如图1所示，公开号为CN 1255925C的专利提供了一种廉价的容易起动的同步感应电动机及同步感应电动机的制造装置和制造方法，即沿转子铁芯1’的q轴及d轴方向设置有第一狭缝部2’及与第一狭缝部2’连通的第二狭缝部3’。其中，在第二狭缝部3’和第一狭槽部2’内填充导电材料。第一狭缝部2’呈直线状，第二狭缝部3’沿转子铁芯1’的圆周方向等间隔呈放射状设置。
然而，由于第二狭缝部3’的上述结构设置，使得第二狭缝部3’之间的磁通方向朝向垂直于转子铁芯1’的表面流动。第二狭缝部3’阻碍了磁通q轴方向的流通，特别是越靠近d轴的第二狭缝部1’，q轴的磁通阻碍越明显，且d轴磁通流通更顺畅，因此d、q轴的磁通量相差不明显，凸极比不大，电机出力及效率不够。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种异步起动同步磁阻电机转子、电机及压缩机，以解决现有技术中电机的异步起动同步磁阻电机转子工作效率低的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，一种异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯、以及转子外的定子，转子铁芯包括：第一磁障结构，第一磁障结构包括多个补充槽，多个独立磁障槽分别位于q轴的两侧；第二磁障结构，第二磁障结构包括多个独立磁障槽，独立磁障槽及补充槽的延伸方向平行于q轴设置，独立磁障槽位于补充槽之间。
进一步地，独立磁障槽的横截面的面积小于补充槽的横截面的面积。
进一步地，第一磁障结构还包括多组第一磁障部，各第一磁障部沿转子铁芯的d轴间隔设置，多个补充槽分别位于第一磁障部的端部与转子铁芯的外边缘之间。
进一步地，第二磁障结构还包括两个沿d轴间隔设置的连通磁障槽，两个连通磁障槽分别位于第一磁障结构的两侧。
进一步地，部分或全部第一磁障部的两端平行于转子铁芯的q轴。
进一步地，多组第一磁障部为直线槽或第二弧形槽或异形槽中的一种或多种。
进一步地，转子铁芯具有供转轴穿过的中央通孔，部分第一磁障部为异形槽，且各异形槽包括顺次连接的第一直槽段、弧槽段及第二直槽段，且第一直槽段和第二直槽段均平行于q轴，弧槽段朝向远离中央通孔的一侧突出。
进一步地，部分第一磁障部为直线槽，直线槽平行于q轴设置，且直线槽位于连通磁障槽与异形槽之间。
进一步地，独立磁障槽沿d轴对称设置；和/或独立磁障槽沿q轴对称设置。
进一步地，转子铁芯具有供转轴穿过的中央通孔，部分或全部第一磁障部为第二弧形槽时，第二弧形槽避让中央通孔设置，且第二弧形槽朝向远离中央通孔的一侧突出。
进一步地，两个连通磁障槽沿q轴对称设置；和/或连通磁障槽沿d轴对称设置。
进一步地，多组第一磁障部沿q轴对称设置；和/或各第一磁障部沿d轴对称设置。
进一步地，第一磁障结构和/或第二磁障结构内填充导电不导磁材料。
进一步地，转子铁芯的两端还包括铸铝端环，铸铝端环将全部连通磁障槽、补充槽及独立磁障槽连通，形成鼠笼。
进一步地，连通磁障槽的弧度α满足20°≤α≤60°。
根据本发明的另一方面，提供了一种两极电机，包括上述的异步起动同步磁阻电机转子。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，异步起动同步磁阻电机转子的独立磁障槽、异步起动同步磁阻电机转子的补充槽与转子铁芯的外边缘之间均具有距离L1，满足0.5δ≤L1＜δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，异步起动同步磁阻电机转子的补充槽与异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部之间具有距离L2，满足0.5δ≤L2＜δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，连通磁障槽与转子铁芯的外边缘之间具有距离L3，满足δ≤L3≤2δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽之间具有距离D6，定子的定子铁芯的齿宽K与距离D6满足D6＞K，相邻的两个补充槽之间的距离大于对应的相邻的两个第一磁障部之间的最小距离。
根据本发明的另一方面，提供了一种异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯包括：第一磁障结构，包括多组第一磁障部，各第一磁障部沿转子铁芯的d轴间隔设置；第二磁障结构，包括两个沿d轴间隔设置的连通磁障槽，两个连通磁障槽分别位于第一磁障结构的两侧，连通磁障槽为沿转子铁芯的周向延伸的第一弧形槽，且第一弧形槽两端的槽壁与q轴平行设置。
进一步地，部分或全部第一磁障部的两端平行于转子铁芯的q轴。
进一步地，多组第一磁障部为直线槽或第二弧形槽或异形槽中的一种或多种。
进一步地，第一磁障结构还包括：多个补充槽，多个补充槽分别位于第一磁障部的端部与转子铁芯的外边缘之间。
进一步地，补充槽的延伸方向平行于q轴。
进一步地，转子铁芯具有供转轴穿过的中央通孔，部分第一磁障部为异形槽，且各异形槽包括顺次连接的第一直槽段、弧槽段及第二直槽段，且第一直槽段和第二直槽段均平行于q轴，弧槽段朝向远离中央通孔的一侧突出。
进一步地，部分第一磁障部为直线槽，直线槽平行于q轴设置，且直线槽位于连通磁障槽与异形槽之间。
进一步地，第二磁障结构还包括：四个独立磁障槽，四个独立磁障槽两两一组分别位于q轴的两侧，独立磁障槽的延伸方向平行于q轴。
进一步地，同组内的两个独立磁障槽沿d轴对称设置；和/或不同组的独立磁障槽沿q轴对称设置。
进一步地，相邻的两个补充槽之间具有距离D1，相邻的两个弧槽段之间具有距离D2，满足D1≥D2。
进一步地，独立磁障槽与其相邻的两个补充槽之间分别具有距离D3及距离D4，沿d轴方向，直线槽与其相邻的弧槽段之间具有距离D5，满足D3+D4≥D5。
进一步地，靠近q轴的两个补充槽之间具有距离D6，靠近q轴的两个第一直槽段之间具有距离D7，满足D6≥D7。
进一步地，距离D6、距离D1、距离D3及距离D4之间满足D6＞D1和/或D6＞D3和/或D6＞D4。
进一步地，沿d轴方向，中央通孔的孔壁与其相邻的两个弧槽段之间分别具有距离D8及距离D9，满足D8+D9≥D6。
进一步地，全部连通磁障槽及全部第一磁障部的槽宽之和M，中央通孔的孔壁与转子铁芯的外边缘之间具有距离m7，满足
进一步地，转子铁芯具有供转轴穿过的中央通孔，部分或全部第一磁障部为第二弧形槽时，第二弧形槽避让中央通孔设置，且第二弧形槽朝向远离中央通孔的一侧突出。
进一步地，两个连通磁障槽沿q轴对称设置；和/或连通磁障槽沿d轴对称设置。
进一步地，多组第一磁障部沿q轴对称设置；和/或各第一磁障部沿d轴对称设置。
进一步地，第一磁障结构和/或第二磁障结构内填充导电不导磁材料。
进一步地，转子铁芯的两端还包括铸铝端环，铸铝端环将全部连通磁障槽、补充槽及独立磁障槽连通，形成鼠笼。
进一步地，连通磁障槽的弧度α满足20°≤α≤60°。
根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括上述的异步起动同步磁阻电机转子。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，异步起动同步磁阻电机转子的独立磁障槽、异步起动同步磁阻电机转子的补充槽与转子铁芯的外边缘之间均具有距离L1，满足0.5δ≤L1＜δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，异步起动同步磁阻电机转子的补充槽与异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部之间具有距离L2，满足0.5δ≤L2＜δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，定子的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯之间具有气隙δ，连通磁障槽与转子铁芯的外边缘之间具有距离L3，满足δ≤L3≤2δ。
进一步地，电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子，异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽之间具有距离D6，定子的定子铁芯的齿宽K与距离D6满足D6＞K。
根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括上述的电机。
应用本发明的技术方案，异步起动同步磁阻电机转子包括转子铁芯，转子铁芯包括磁障结构，包括多个独立磁障槽及多个补充槽，多个所述独立磁障槽分别位于所述q轴的两侧，独立磁障槽及补充槽的延伸方向平行于q轴，独立磁障槽位于补充槽之间。独立磁障槽用于改善电机起动能力，同时有助于转子磁障结构设计，有效地提高了该异步起动同步磁阻电机转子的工作效率。
转子铁芯还包括第一磁障结构及第二磁障结构。其中，第一磁障结构包括多组第一磁障部，各第一磁障部沿转子铁芯的d轴间隔设置。第二磁障结构包括两个沿d轴间隔设置的连通磁障槽，两个连通磁障槽分别位于第一磁障结构的两侧，连通磁障槽为沿转子铁芯的周向延伸的弧形槽。这样，第一磁障部21沿转子铁芯10的d轴间隔设置且朝向q轴延伸，进而增加异步起动同步磁阻电机转子q轴方向的磁通量，使得q轴方向的磁通顺畅流通，并对d轴方向上的磁通进行阻隔，进而增加异步起动同步磁阻电机转子的d轴方向与q轴方向的磁通量之差，提高异步起动同步磁阻电机转子的输出功率及工作效率。
在本申请中的异步起动同步磁阻电机转子运行过程中，各第一磁障部21之间和第一磁障部21与连通磁障槽31之间能够进行q轴方向上的磁通流动，保证q轴方向上的磁通顺畅流通，d轴磁通被阻隔，进而增加d轴方向与q轴方向的磁通量之差，使得异步起动同步磁阻电机转子产生更大的磁阻转矩，增加电机的出力及工作效率。此外，本实施例中的异步起动同步磁阻电机转子不使用磁体，不存在退磁问题，提高异步起动同步磁阻电机转子的工作可靠性，成本低。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了现有技术中的电机的转子的俯视图；
图2示出了根据本发明的异步起动同步磁阻电机转子的实施例一的立体结构示意图；
图3示出了图2中的异步起动同步磁阻电机转子的俯视图；
图4示出了图3中的异步起动同步磁阻电机转子的去除铸铝端环后的俯视图；
图5示出了根据本发明的同步磁阻电机的实施例一的俯视图；
图6示出了本发明中的同步磁阻电机与现有技术中同步磁阻电机的电机出力转矩对比曲线图；
其中，上述附图包括以下附图标记：
1’、转子铁芯；2’、第一狭缝部；3’、第二狭缝部；10、转子铁芯；11、中央通孔；21、第一磁障部；211、第一直槽段；212、弧槽段；213、第二直槽段；214、补充槽；31、连通磁障槽；32、独立磁障槽；40、定子；50、铸铝端环。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“左、右”通常是针对附图所示的左、右；“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。
为了解决现有技术中电机的异步起动同步磁阻电机转子工作效率低的问题，本申请提供了一种异步起动同步磁阻电机转子、电机。
实施例一
如图2至图4所示，根据本发明的实施例，提供了一种异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯10、以及转子外的定子40，转子铁芯10包括：第一磁障结构，第一磁障结构包括多个补充槽214，多个独立磁障槽32分别位于q轴的两侧；第二磁障结构，第二磁障结构包括多个独立磁障槽32，独立磁障槽32及补充槽214的延伸方向平行于q轴设置，独立磁障槽32位于补充槽214之间。
在本实施例中，异步起动同步磁阻电机转子包括转子铁芯，转子铁芯包括磁障结构，包括多个独立磁障槽及多个补充槽，多个所述独立磁障槽分别位于所述q轴的两侧，独立磁障槽及补充槽的延伸方向平行于q轴，独立磁障槽位于补充槽之间。独立磁障槽用于改善电机起动能力，同时有助于转子磁障结构设计，有效地提高了该异步起动同步磁阻电机转子的工作效率。其中，独立磁障槽32的径向方向的横截面的面积小于补充槽214径向方向的横截面的面积。
转子铁芯10包括第一磁障结构，包括多组第一磁障部21，各第一磁障部21沿转子铁芯10的d轴间隔设置。第一磁障结构还包括多个补充槽214分别位于第一磁障部21的端部与转子铁芯10的外边缘之间。第二磁障结构，包括多个独立磁障槽32及两个沿d轴间隔设置的连通磁障槽31，两个连通磁障槽31分别位于第一磁障结构的两侧。
在本实施例中的异步起动同步磁阻电机转子运行过程中，各第一磁障部21之间和第一磁障部21与连通磁障槽31之间能够进行q轴方向上的磁通流动，保证q轴方向上的磁通顺畅流通，d轴磁通被阻隔，进而增加d轴方向与q轴方向的磁通量之差，使得异步起动同步磁阻电机转子产生更大的磁阻转矩，增加电机的出力及工作效率。此外，本实施例中的异步起动同步磁阻电机转子不使用磁体，不存在退磁问题，提高异步起动同步磁阻电机转子的工作可靠性，成本低。
在本实施例中，减少了现有技术中对异步起动同步磁阻电机转子的q轴方向的磁通的阻碍，进而增加d、q轴磁通量之差，提高电机输出功率及效率。
在本实施例中，转子铁芯10最外层上的连通磁障槽31进一步增加了d轴方向上的磁阻，减小d轴磁通量，又可当做起动鼠笼，用于改善电机起动性能。
如图3至图4所示，部分或全部第一磁障部21的两端平行于转子铁芯10的q轴。部分第一磁障部21为直线槽，部分第一磁障部21为异形槽。这样，针对不同的异步起动同步磁阻电机转子尺寸规格，设计不同的第一磁障部21，进而提高转子铁芯10的利用率，增加异步起动同步磁阻电机转子q轴方向上的磁通量，阻隔异步起动同步磁阻电机转子d轴方向的磁通量，进而增大二者之间的差值，提升异步起动同步磁阻电机转子的工作性能。
如图4所示，多个补充槽214分别位于第一磁障部21的端部与转子铁芯10的外边缘之间，填入导电材料的补充槽214上能够产生感应转矩实现异步起动同步磁阻电机转子的起动，并拖入同步，且补充槽214与第一磁障部21的合理分布使得异步起动同步磁阻电机转子具有良好的起动及运行性能。
具体地，补充槽214在转子铁芯10的外围，实现异步起动。进一步地，补充槽214的延伸方向平行于q轴，即补充槽214上下壁平行于q轴，通过补充槽214减小磁通d轴磁通量，增加q轴磁通量。这样，第一磁障部21在转子铁芯10的内部，第一磁障部21与其相邻的两个补充槽214在d轴方向上形成磁通屏障，在q轴方向上形成磁通通道，进而使得大部分磁通沿q轴方向流动，阻碍磁通在d轴方向上的流动，增大两个方向上的磁通差，提高异步起动同步磁阻电机转子的工作效率及出力。
如图4所示，上述设置使得从补充槽214流过的磁通均沿平行于q轴的方向进行流通，异步起动同步磁阻电机转子的d轴方向上的磁通被阻隔，增大了异步起动同步磁阻电机转子的q轴方向的磁通量，进而增大d轴方向与q轴方向上的磁通量之差，使得异步起动同步磁阻电机转子上产生更大的磁阻转矩，提高异步起动同步磁阻电机转子的工作效率。
如图4所示，转子铁芯10具有供转轴穿过的中央通孔11，部分第一磁障部21为异形槽，且各异形槽包括顺次连接的第一直槽段211、弧槽段212及第二直槽段213，且第一直槽段211和第二直槽段213均平行于q轴，弧槽段212朝向远离中央通孔11的一侧突出。
具体地，在异步起动同步磁阻电机转子运行过程中，磁通依次经过一个补充槽214、第一直槽段211、弧槽段212、第二直槽段213及另一个补充槽214，进而使得q轴方向的磁通顺畅流通，d轴方向上的磁通被阻隔，进而增大d、q轴方向上的磁通量之差，产生更大的磁阻转矩，增加电机的出力及工作效率。
如图4所示，直线槽平行于q轴设置，且直线槽位于连通磁障槽31与异形槽之间。具体地，直线槽为两组，且两组直线槽沿q轴对称设置。所述多个独立磁障槽32分别位于q轴两侧，多个个独立磁障槽32彼此间隔设置，且二者之间的连线平行于q轴，独立磁障槽32位于直线槽与异形槽之间。具体地，在异步起动同步磁阻电机转子运行过程中，独立磁障槽32不与第一磁障部21配合，磁通线从独立磁障槽32的上、下两侧进入至转子铁芯10，之后沿直线槽与异形槽之间的通道进行流动，保证q轴方向磁通流动。另外多个独立磁障槽中填充导电不导磁材料，作为起动鼠笼，增加电机起动能力。
如图4所示，同组内的两个独立磁障槽32沿d轴对称设置，且不同组的独立磁障槽32沿q轴对称设置。上述设置使得转子铁芯10上的磁通屏障对称设置，进而使得磁通对称设置，则使得异步起动同步磁阻电机转子的受力更加均匀，保证异步起动同步磁阻电机转子的平稳运行，减小异步起动同步磁阻电机转子运行过程中产生的振动及噪声，提高用户使用体验。
如图4所示，两个连通磁障槽31沿q轴对称设置，且连通磁障槽31沿d轴对称设置。
如图3至图4所示，多组第一磁障部21沿q轴对称设置，且各第一磁障部21沿d轴对称设置。这样，上述设置使得转子铁芯10内的磁障是连续的、形状多样的，进而使得磁通的流通也是连续、多样的，进而使得异步起动同步磁阻电机转子的受力更加均匀，提高异步起动同步磁阻电机转子的运行稳定性。
在本实施例中，在补充槽214和第二磁障结构中填充导电不导磁材料。可选地，导电不导磁材料为铝材质。这样，上述设置能够保证异步起动同步磁阻电机转子的正常起动。
具体地，将铝材质填充至转子铁芯10上相应的槽内形成铸铝，以形成第一磁障部21、连通磁障槽31、补充槽214及独立磁障槽32，其目的是在电机起动时，产生感应电流，与定子电流作用产生感应转矩，使电机起动转动。
需要说明的是，导电不导磁材料的材质不限于此，也可以为其他类型的材质。
如图4所示，连通磁障槽31的弧度α满足200≤α≤600。这样，上述设置能够进一步增加异步起动同步磁阻电机转子d轴方向上的磁阻，减小d轴磁通量，同时填入导电材料当作起动鼠笼，用于改善异步起动同步磁阻电机转子的起动性能。
在本实施例中，通过合理的磁障及铸铝槽设计，既要保证合理的磁障占比设计，又要保证磁障之间的磁通通道不能出现过饱和，阻碍磁通流动，有效利用异步起动同步磁阻电机转子空间，尽可能增大d、q轴磁通量之差。
如图2和图3所示，异步起动同步磁阻电机转子还包括铸铝端环50。其中，铸铝端环50位于转子铁芯10的两端，通过铸铝端环50将全部连通磁障槽31、补充槽214及独立磁障槽32连通，形成鼠笼。
在本实施例中，转子铁芯10由硅钢片轴向叠压而成。
如图5所示，本申请还提供了一种同步磁阻电机，包括上述的异步起动同步磁阻电机转子。在本实施例中，同步磁阻电机能够实现异步起动和同步运行，并通过第一磁障结构及第二磁障结构增大了电机d轴方向上与q轴方向上的磁通量差，增加电机的凸极比，解决异步电机效率低，转速低的问题，实现高效恒转速运行。此外，本实施例中的同步磁阻电机还解决了永磁同步电机成本高，磁铁退磁等可靠性问题，同步磁阻电机不使用稀土磁体和驱动控制器，具有成本低，可靠性好等特点。
具体地，在同步磁阻电机起动时，鼠笼中产生感应电流，与定子40电流作用产生感应转矩，使得同步磁阻电机起动、转动并牵入同步运行。
如图4所示，同步磁阻电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子40，定子40的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯10之间具有距离δ，异步起动同步磁阻电机转子的独立磁障槽32、异步起动同步磁阻电机转子的补充槽214与转子铁芯10的外边缘之间均具有距离L1，满足0.5δ≤L1＜δ。其中，距离δ定子铁芯与转子铁芯10之间的气隙宽度。这样，上述距离设置能够减小异步起动同步磁阻电机转子的补充槽214与转子铁芯10的外边缘之间的漏磁(漏磁通量)，增加磁通通道磁通量，有助于电机出力。
如图4和图5所示，同步磁阻电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子40，定子40的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯10之间具有距离δ，异步起动同步磁阻电机转子的补充槽214与异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部21之间具有距离L2，满足0.5δ≤L2＜δ。这样，上述距离设置能够减小异步起动同步磁阻电机转子的补充槽214与异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部21之间的漏磁(漏磁通量)，增加磁通通道磁通量，有助于电机出力。
如图4和图5所示，同步磁阻电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子40，定子40的定子铁芯与异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯10之间具有距离δ，连通磁障槽31与转子铁芯10的外边缘之间具有距离L3，满足δ≤L3≤2δ。这样，上述距离设置能够保证异步起动同步磁阻电机转子的结构强度，延长异步起动同步磁阻电机转子的使用寿命，保证同步磁阻电机的正常运行。
如图4和图5所示，同步磁阻电机还包括设置在异步起动同步磁阻电机转子外的定子40，异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽214之间具有距离D6，定子40的定子铁芯的齿宽K与距离D6满足D6＞K，这样，上述设置能够防止异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽214之间的磁通过饱和，同时保证磁通有效进入定子齿，形成转矩。
如图4所示，相邻的两个所述补充槽214之间的距离，大于对应的相邻的两个第一磁障部21之间的最小距离。具体地，如图4所示，相邻的两个补充槽214之间具有距离D1，相邻的两个弧槽段212之间具有距离D2，满足D1≥D2。其中，距离D2为相邻的两个弧槽段212之间的最短距离。
如图4所示，独立磁障槽32与其相邻的两个补充槽214之间分别具有距离D3及距离D4，沿d轴方向，直线槽与其相邻的弧槽段212之间具有距离D5，满足D3+D4≥D5。其中，距离D5为直线槽与其相邻的弧槽段212之间的最短距离。这样，上述设置能够防止独立磁障槽32与其相邻的两个补充槽214之间出现磁通过饱和，使得磁通尽可能沿q轴方向流通，进而增加q轴方向上的磁通流量。
如图4所示，靠近q轴的两个补充槽214之间具有距离D6，靠近q轴的两个第一直槽段211之间具有距离D7，满足D6≥D7。这样，上述设置能够防止靠近q轴的两个补充槽214之间出现磁通过饱和，使得磁通尽可能沿q轴方向流通，进而增加q轴方向上的磁通流量。这样，上述设置能够保证相邻的两个补充槽214之间不会出现磁通过饱和，使得磁通尽可能沿q轴方向流通，进而增加q轴方向上的磁通流量。
如图6所示，在同样定子方案及电流作用下，本实施例中的同步磁阻电机出力要比现有技术方案高10％左右，电机出力增加，电机效率提升。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
通过第一磁障结构和第二磁障结构设计，增加异步起动同步磁阻电机转子q轴方向的磁通量，使得q轴方向的磁通顺畅流通，并对d轴方向上的磁通进行阻隔，进而增加异步起动同步磁阻电机转子的d轴方向与q轴方向的磁通量之差，提高异步起动同步磁阻电机转子的输出功率及工作效率。独立磁障槽用于改善电机起动能力，同时有助于转子磁障结构设计。
在本申请中的异步起动同步磁阻电机转子运行过程中，各第一磁障部之间和第一磁障部与连通磁障槽之间能够进行q轴方向上的磁通流动，保证q轴方向上的磁通顺畅流通，d轴磁通被阻隔，进而增加d轴方向与q轴方向的磁通量之差，使得异步起动同步磁阻电机转子产生更大的磁阻转矩，增加电机的出力及工作效率。此外，本申请中的异步起动同步磁阻电机转子不使用稀土磁体，进而降低了异步起动同步磁阻电机成本，提高异步起动同步磁阻电机转子的工作可靠性。
显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (40)
1.一种异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯(10)，其特征在于，所述转子铁芯(10)包括：
第一磁障结构，所述第一磁障结构包括多个补充槽(214)，多个所述补充槽(214)分别位于q轴的两侧；
第二磁障结构，所述第二磁障结构包括多个独立磁障槽(32)，所述独立磁障槽(32)及所述补充槽(214)的延伸方向平行于q轴设置，所述独立磁障槽(32)位于所述补充槽(214)之间；
所述独立磁障槽(32)的横截面的面积小于所述补充槽(214)的横截面的面积；
所述第一磁障结构还包括多组第一磁障部(21)，各所述第一磁障部(21)沿所述转子铁芯(10)的d轴间隔设置，多个所述补充槽(214)分别位于所述第一磁障部(21)的端部与所述转子铁芯(10)的外边缘之间；
所述第二磁障结构还包括两个沿d轴间隔设置的连通磁障槽(31)，两个所述连通磁障槽(31)分别位于所述第一磁障结构的两侧；
部分所述第一磁障部(21)为异形槽，且各所述异形槽包括顺次连接的第一直槽段(211)、弧槽段(212)及第二直槽段(213)；
部分所述第一磁障部(21)为直线槽，所述独立磁障槽(32)与其相邻的两个所述补充槽(214)之间分别具有距离D3及距离D4，沿所述d轴方向，所述直线槽与其相邻的所述弧槽段(212)之间具有距离D5，满足D3+D4≥D5，其中，d轴为电机交轴，q轴为电机直轴。
2.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，部分或全部所述第一磁障部(21)的两端平行于所述转子铁芯(10)的所述q轴。
3.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)具有供转轴穿过的中央通孔(11)，且所述第一直槽段(211)和所述第二直槽段(213)均平行于所述q轴，所述弧槽段(212)朝向远离所述中央通孔(11)的一侧突出。
4.根据权利要求3所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述直线槽平行于所述q轴设置，且所述直线槽位于所述连通磁障槽(31)与所述异形槽之间。
5.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
所述独立磁障槽(32)沿d轴对称设置；和/或所述独立磁障槽(32)沿所述q轴对称设置。
6.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)具有供转轴穿过的中央通孔(11)，部分或全部所述第一磁障部(21)为第二弧形槽时，所述第二弧形槽避让所述中央通孔(11)设置，且第二弧形槽朝向远离所述中央通孔(11)的一侧突出。
7.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
两个所述连通磁障槽(31)沿所述q轴对称设置；和/或
所述连通磁障槽(31)沿所述d轴对称设置。
8.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
多组所述第一磁障部(21)沿所述q轴对称设置；和/或
各所述第一磁障部(21)沿所述d轴对称设置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述第一磁障结构和/或所述第二磁障结构内填充导电不导磁材料。
10.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)的两端还包括铸铝端环(50)，所述铸铝端环(50)将全部所述连通磁障槽(31)、所述补充槽(214)及所述独立磁障槽(32)连通，形成鼠笼。
11.根据权利要求1所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述连通磁障槽(31)的弧度α满足20°≤α≤60°。
12.一种两极电机，其特征在于，包括权利要求1至11中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子。
13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，所述异步起动同步磁阻电机转子的独立磁障槽(32)、所述异步起动同步磁阻电机转子的补充槽(214)与所述转子铁芯(10)的外边缘之间均具有距离L1，满足0.5δ≤L1＜δ。
14.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，所述异步起动同步磁阻电机转子的补充槽(214)与所述异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部(21)之间具有距离L2，满足0.5δ≤L2＜δ。
15.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，连通磁障槽(31)与所述转子铁芯(10)的外边缘之间具有距离L3，满足δ≤L3≤2δ。
16.根据权利要求12所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽(214)之间具有距离D6，所述定子(40)的定子铁芯的齿宽K与所述距离D6满足D6＞K，相邻的两个所述补充槽(214)之间的距离大于对应的相邻的两个第一磁障部(21)之间的最小距离。
17.一种异步起动同步磁阻电机转子，包括转子铁芯(10)，其特征在于，所述转子铁芯(10)包括：
第一磁障结构，包括多组第一磁障部(21)，各所述第一磁障部(21)沿所述转子铁芯(10)的d轴间隔设置，部分所述第一磁障部(21)为直线槽；
第二磁障结构，包括两个沿所述d轴间隔设置的连通磁障槽(31)，两个所述连通磁障槽(31)分别位于所述第一磁障结构的两侧，所述连通磁障槽(31)为沿所述转子铁芯(10)的周向延伸的第一弧形槽，且所述第一弧形槽两端的槽壁与q轴平行设置；
所述第二磁障结构还包括四个独立磁障槽(32)，四个所述独立磁障槽(32)两两一组分别位于所述q轴的两侧，所述独立磁障槽(32)的延伸方向平行于所述q轴；
所述第一磁障结构还包括补充槽(214)，所述补充槽(214)的延伸方向平行于所述q轴；
部分所述第一磁障部(21)为异形槽，且各所述异形槽包括顺次连接的第一直槽段(211)、弧槽段(212)及第二直槽段(213)；
所述独立磁障槽(32)与其相邻的两个所述补充槽(214)之间分别具有距离D3及距离D4，沿所述d轴方向，所述直线槽与其相邻的所述弧槽段(212)之间具有距离D5，满足D3+D4≥D5，d轴为电机交轴，q轴为电机直轴。
18.根据权利要求17所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，部分或全部所述第一磁障部(21)的两端平行于所述转子铁芯(10)的所述q轴。
19.根据权利要求17所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，多组所述第一磁障部(21)为直线槽或第二弧形槽或异形槽中的一种或多种。
20.根据权利要求19所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
所述补充槽(214)为多个，多个所述补充槽(214)分别位于所述第一磁障部(21)的端部与所述转子铁芯(10)的外边缘之间。
21.根据权利要求20所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)具有供转轴穿过的中央通孔(11)，且所述第一直槽段(211)和所述第二直槽段(213)均平行于所述q轴，所述弧槽段(212)朝向远离所述中央通孔(11)的一侧突出。
22.根据权利要求21所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述直线槽平行于所述q轴设置，且所述直线槽位于所述连通磁障槽(31)与所述异形槽之间。
23.根据权利要求17所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
同组内的两个所述独立磁障槽(32)沿所述d轴对称设置；和/或
不同组的所述独立磁障槽(32)沿所述q轴对称设置。
24.根据权利要求17所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，相邻的两个所述补充槽(214)之间具有距离D1，相邻的两个弧槽段(212)之间具有距离D2，满足D1≥D2。
25.根据权利要求24所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，靠近所述q轴的两个所述补充槽(214)之间具有距离D6，靠近所述q轴的两个第一直槽段(211)之间具有距离D7，满足D6≥D7。
26.根据权利要求25所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述距离D6、所述距离D1、所述距离D3及所述距离D4之间满足D6＞D1和/或D6＞D3和/或D6＞D4。
27.根据权利要求25所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，沿所述d轴方向，中央通孔(11)的孔壁与其相邻的两个所述弧槽段(212)之间分别具有距离D8及距离D9，满足D8+D9≥D6。
28.根据权利要求21所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，全部所述连通磁障槽(31)及全部所述第一磁障部(21)的槽宽之和M，所述中央通孔(11)的孔壁与所述转子铁芯(10)的外边缘之间具有距离m7，满足
29.根据权利要求19所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)具有供转轴穿过的中央通孔(11)，部分或全部所述第一磁障部(21)为第二弧形槽时，所述第二弧形槽避让所述中央通孔(11)设置，且第二弧形槽朝向远离所述中央通孔(11)的一侧突出。
30.根据权利要求17至29中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
两个所述连通磁障槽(31)沿所述q轴对称设置；和/或
所述连通磁障槽(31)沿所述d轴对称设置。
31.根据权利要求17至29中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，
多组所述第一磁障部(21)沿所述q轴对称设置；和/或
各所述第一磁障部(21)沿所述d轴对称设置。
32.根据权利要求17至29中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述第一磁障结构和/或所述第二磁障结构内填充导电不导磁材料。
33.根据权利要求17至27中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述转子铁芯(10)的两端还包括铸铝端环(50)，所述铸铝端环(50)将全部所述连通磁障槽(31)、所述补充槽(214)及所述独立磁障槽(32)连通，形成鼠笼。
34.根据权利要求17至29中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子，其特征在于，所述连通磁障槽(31)的弧度α满足200≤α≤600。
35.一种电机，其特征在于，包括权利要求17至34中任一项所述的异步起动同步磁阻电机转子。
36.根据权利要求35所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，所述异步起动同步磁阻电机转子的独立磁障槽(32)、所述异步起动同步磁阻电机转子的补充槽(214)与所述转子铁芯(10)的外边缘之间均具有距离L1，满足0.5δ≤L1＜δ。
37.根据权利要求35所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，所述异步起动同步磁阻电机转子的补充槽(214)与所述异步起动同步磁阻电机转子的第一磁障部(21)之间具有距离L2，满足0.5δ≤L2＜δ。
38.根据权利要求35所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述定子(40)的定子铁芯与所述异步起动同步磁阻电机转子的转子铁芯(10)之间具有气隙δ，所述连通磁障槽(31)与所述转子铁芯(10)的外边缘之间具有距离L3，满足δ≤L3≤2δ。
39.根据权利要求35所述的电机，其特征在于，所述电机还包括设置在所述异步起动同步磁阻电机转子外的定子(40)，所述异步起动同步磁阻电机转子的靠近q轴的两个补充槽(214)之间具有距离D6，所述定子(40)的定子铁芯的齿宽K与所述距离D6满足D6＞K。
40.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求35至39中任一项所述的电机。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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