CN111614180A - 自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机。转子结构包括转子铁芯，转子铁芯上开设有多个磁障槽组，多个磁障槽组沿转子铁芯的周向间隔地设置，磁障槽组包括多层磁障槽，磁障槽组中至少一层的磁障槽内设置有至少一个永磁体单元，磁障槽组中另一层的磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元。这种结构的永磁辅助磁阻电机具有失步保护的作用。其中，非磁性导体单元具有阻尼绕组作用，当电机同步运行时，能够对转子在各种异常状态下出现的瞬态冲击电流进行导流至转子端部进行相互抵消归零，起到避免转子结构发热和磁钢退磁的作用。采用该结构的转子结构，有效地提高了具有该电机的效率和实用性。
Description
技术领域
本发明涉及电机设备技术领域，具体而言，涉及一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机。
背景技术
永磁辅助磁阻电机目前是永磁同步电机的发展方向之一，家电领域铁氧体辅磁的磁阻压缩机逐步取代直流稀土压缩机。工业电机领域，工业磁阻电机正在替代YE3感应电机，汽车驱动的稀土永磁同步电机也有被永磁辅助磁阻电机替代的可能。
目前，工业永磁辅助磁阻电机已经应用于水泵或风机等产品。其中，大巴驱动电机属于大功率，大输出力矩的电机，一般使用稀土永磁同步电机，但采用永磁辅助磁阻电机，则可以采用廉价的铁氧体作为辅磁物料，无需价格昂贵的稀土永磁体，这是技术上的巨大进步。现有技术中，电机行业磁阻电机的转子结构有三种：
第一种，磁障槽不填充，属于无辅磁磁阻电机，即普通磁阻电机，如图1所示。第二种，磁障槽用金属非磁性材料填充，这种结构的磁阻电机属于自起动无辅磁磁阻电机，如图2所示。第三种，如图3所示，磁障槽采用永磁体填充，这种结构的永磁辅助磁阻电机，由于磁障槽全部填充了永磁体做辅助励磁，属于全辅磁磁阻电机，没有自起动功能，属于非自起动电机。
现有技术中电机结构存在以下缺陷：
1、没有异步起动和运行的功能，一旦负载超过电机的最大磁阻转矩，电机将失去同步运行，转子转速会逐步下降到零，只有在负载降低以后，才能重新起动电机。
2、没有异常保护功能，当磁阻电机出现定子三相不平衡或不对称短路的情况下，转子会出现瞬态轴向冲击电流，这个电流很大，可能造成磁钢退磁，或者转子发热烧坏。
3、转子铁芯是采用冲片叠压，并采用铆钉拉紧固定。这个结构有以下缺点：
(1)、围绕着铆钉会产生附加的涡流(没有这些固定铆钉，就不会产生)，增大转子发热。
(2)、由于铆钉头与铁芯接触面积小，而铁芯又需要一定的“叠压系数”(即压紧)，因此铁芯铆紧以后，铁芯端部不平整，铁芯的铆接位置和其它位置，轴向尺寸不一样(差异较大)，同样也会造成转子涡流增大。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机，以解决现有技术中转子结构容易发热的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构，包括：转子铁芯，转子铁芯上开设有多个磁障槽组，多个磁障槽组沿转子铁芯的周向间隔地设置，磁障槽组包括多层磁障槽，磁障槽组中至少一层的磁障槽内设置有至少一个永磁体单元，磁障槽组中另一层的磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元。
进一步地，各磁障槽组包括第一层磁障槽和第二层磁障槽，第一层磁障槽靠近转子铁芯的轴孔一侧设置，第二层磁障槽位于第一层磁障槽的外侧，第一层磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元，第二层磁障槽内设置有至少一个永磁体单元。
进一步地，第二层磁障槽包括第一组成段和第二组成段，第一组成段的第一端朝向轴孔一侧设置，第一组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向向外延伸设置，第二组成段的第一端朝向轴孔一侧设置，且第二组成段的第一端与第一组成段之间具有距离地设置，第一组成段和第二组成段关于转子铁芯的交轴对称地设置，第二组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向向外延伸设置，第一组成段和第二组成段内各设置有一个永磁体单元，或者，第一组成段和第二组成段中的一个设置一个永磁体单元，第一组成段和第二组成段中的另一个设置一个非磁性导体单元。
进一步地，各磁障槽组包括第一层磁障槽和第二层磁障槽，第一层磁障槽靠近转子铁芯的轴孔一侧设置，第二层磁障槽位于第一层磁障槽的外侧，第一层磁障槽内设置有至少一个永磁体单元，第二层磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元。
进一步地，第二层磁障槽包括第一组成段和第二组成段，第一组成段的第一端朝向轴孔一侧设置，第一组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向向外延伸设置，第二组成段的第一端朝向轴孔一侧设置，且第二组成段的第一端与第一组成段之间具有距离地设置，第一组成段和第二组成段关于转子铁芯的交轴对称地设置，第二组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向向外延伸设置，第一组成段和第二组成段内各设置有一个非磁性导体单元。
进一步地，第一层磁障槽依次包括第三组成段、第四组成段和第五组成段，第三组成段的第一端朝向转子铁芯的轴孔一侧设置，第三组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向延伸设置，第四组成段的第一端与第三组成段的第一端具有距离地设置，第四组成段的第二端远离第三组成段设置，第五组成段的第一端与第四组成段的第二端具有距离，第五组成段的第二端沿转子铁芯的径向方向延伸设置，第五组成段与第三组成段相对地设置，第三组成段、第四组成段和第五组成段关于转子铁芯的交轴对称地设置；其中，第三组成段、第四组成段和第五组成段中至少一个设置一个非磁性导体单元。
进一步地，第一组成段和第二组成段之间的距离沿转子铁芯的径向方向向外逐渐增加地设置。
进一步地，转子铁芯还开设有第一通孔，第一通孔用于设置永磁体或非磁性导体，第一通孔位于第一层磁障槽和第二层磁障槽之间，且第一通孔靠近第一组成段的第一端和第二组成段的第一端处设置，或者，第一通孔位于第二层磁障槽的外侧，且第一通孔靠近第一组成段的第一端和第二组成段的第一端处设置。
进一步地，转子铁芯还开设有多个第二通孔，第二通孔用于设置永磁体或非磁性导体，多个第二通孔沿转子铁芯外边沿间隔地设置，且多个第二通孔与多个磁障槽组一一对应地设置，第一通孔和第二通孔的横截面的形状相同或不同，第一通孔和第二通孔的横截面多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。
进一步地，各磁障槽组中，转子铁芯的交轴过第一通孔和第二通孔设置。
进一步地，磁障槽组包括至少两层磁障槽。
进一步地，非磁性导体单元由铜或铝制成。
进一步地，转子结构还包括：端部挡板，端部挡板为两个，两个端部挡板分别设置于转子铁芯的两端并与非磁性导体单元相连接，其中，转子铁芯包括多个铁芯冲片，多个铁芯冲片由端部挡板压紧以形成转子铁芯。
进一步地，转子结构的极数为P，其中，P＝2N，N为大于或等于1的正整数。
进一步地，端部挡板的磁性和非磁性导体的磁性相同。
根据本发明的另一方面，提供了一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机，包括转子结构，转子结构为上述的转子结构。
应用本发明的技术方案，在转子铁芯上开设多个磁障槽组，在磁障槽组中的一层磁障槽内设置至少一个永磁体单元，在磁障槽组中的另一层中设置至少一个导体单元，这样设置使得具有该转子结构的电机具有异步起动功能。当该电机由于过载造成失步时，该电机也可以按感应电机的方式异步运行一段时间，这种结构的永磁辅助磁阻电机具有失步保护的作用。由于转子铁芯内设置了非磁性导体单元，使得非磁性导体单元具有阻尼绕组作用，当电机同步运行时，能够对转子在各种异常状态下出现的瞬态冲击电流进行导流至转子端部进行相互抵消归零，起到避免转子结构发热和磁钢退磁的作用。采用该结构的转子结构，有效地提高了具有该电机的效率和实用性。
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示出了现有技术中转子铁芯上仅开设磁障槽的实施例；
图2示出了现有技术中转子铁芯上的磁障槽中仅填充非磁性导体的实施例；
图3示出了现有技术中转子铁芯上的磁障槽中仅填充永磁体的实施例；
图4示出了根据本发明的转子铁芯的第一实施例的结构示意图；
图5示出了图4中A—A向的实施例的剖视结构示意图；
图6示出了图4中的转子铁芯的实施例的剖视结构示意图；
图7示出了根据本发明的转子铁芯的第二实施例的结构示意图；
图8示出了根据本发明的转子铁芯冲片的第一实施例的结构示意图；
图9示出了根据本发明的转子铁芯的第三实施例的结构示意图；
图10示出了根据本发明的转子铁芯的第四实施例的结构示意图；
图11示出了根据本发明的转子铁芯冲片的第二实施例的结构示意图；
图12示出了根据本发明的转子铁芯的第五实施例的结构示意图；
图13示出了根据本发明的转子铁芯的第六实施例的结构示意图；
图14示出了根据本发明的转子铁芯的第七实施例的结构示意图；
图15示出了根据本发明的转子铁芯的端部挡板与非磁性导体的第一实施例的结构示意图；
图16示出了根据本发明的转子铁芯的端部挡板与非磁性导体的第二实施例的结构示意图；
图17示出了图16中C—C向的实施例的剖视结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、转子铁芯；
11、第一层磁障槽；111、第三组成段；112、第四组成段；113、第五组成段；
12、第二层磁障槽；121、第一组成段；122、第二组成段；
13、轴孔；
14、第一通孔；15、第二通孔；
20、永磁体单元；
30、非磁性导体单元；
40、端部挡板。
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、操作、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术语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例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
结合图4至图17所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构。具体地，该转子结构包括转子铁芯10。转子铁芯10上开设有多个磁障槽组，多个磁障槽组沿转子铁芯10的周向间隔地设置，磁障槽组包括多层磁障槽，磁障槽组中至少一层的磁障槽内设置有至少一个永磁体单元20，磁障槽组中另一层的磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元30。
在本实施例中，在转子铁芯上开设多个磁障槽组，在磁障槽组中的一层磁障槽内设置至少一个永磁体单元，在磁障槽组中的另一层中设置至少一个导体单元，这样设置使得具有该转子结构的电机具有异步起动功能。当该电机由于过载造成失步时，该电机也可以按感应电机的方式异步运行一段时间，这种结构的永磁辅助磁阻电机具有失步保护的作用。由于转子铁芯内设置了非磁性导体单元，使得非磁性导体单元具有阻尼绕组作用，当电机同步运行时，能够对转子在各种异常状态下出现的瞬态冲击电流进行导流至转子端部进行相互抵消归零，起到避免转子结构发热和磁钢退磁的作用。采用该结构的转子结构，有效地提高了具有该电机的效率和实用性。同时，针对目前永磁同步电机多品种，多工况的特点，在保持转子冲片结构不变的情况下，可以通过永磁体与非磁性导体之间不同的组合方式，填充磁障槽，满足不同工况需要，这样大大提高了新品开发效率，降低新品开发成本(减少转子冲片开模次数)。其中，这里说的失步，指的是永磁同步电机过载一定程度时，造成转子转速低于定子旋转磁场转速(同步转速)的情况。
如图5至图8所示，各磁障槽组包括第一层磁障槽11和第二层磁障槽12。第一层磁障槽11靠近转子铁芯10的轴孔13一侧设置，第二层磁障槽12位于第一层磁障槽11的外侧，第一层磁障槽11内设置有至少一个非磁性导体单元30，第二层磁障槽12内设置有至少一个永磁体单元20。采用具有该转子结构的电机，能够起到避免转子结构发热和磁钢退磁的作用。采用该结构的转子结构，有效地提高了具有该电机的效率和实用性。
具体地，第二层磁障槽12包括第一组成段121和第二组成段122，第一组成段121的第一端朝向轴孔13一侧设置，第一组成段121的第二端沿转子铁芯10的径向方向向外延伸设置，第二组成段122的第一端朝向轴孔13一侧设置，且第二组成段122的第一端与第一组成段121之间具有距离地设置，第一组成段121和第二组成段122关于转子铁芯10的交轴或极中心线对称地设置，第二组成段122的第二端沿转子铁芯10的径向方向向外延伸设置，第一组成段121和第二组成段122内各设置有一个永磁体单元20，或者，第一组成段121和第二组成段122中的一个设置一个永磁体单元20，第一组成段121和第二组成段122中的另一个设置一个非磁性导体单元30。这样设置能够起到优化转子铁芯的磁路的作用，有效提高了电机的性能。
根据本申请的另一个实施例，各磁障槽组包括第一层磁障槽11和第二层磁障槽12，第一层磁障槽11靠近转子铁芯10的轴孔13一侧设置，第二层磁障槽12位于第一层磁障槽11的外侧，第一层磁障槽11内设置有至少一个永磁体单元20，第二层磁障槽12内设置有至少一个非磁性导体单元30。这样设置能够同样起到使得该电机具有异步起动功能。当该电机由于过载造成失步时，该电机也可以按感应电机的方式异步运行一段时间，这种结构的永磁辅助磁阻电机具有失步保护的作用。
在本实施例中，第二层磁障槽12包括第一组成段121和第二组成段122，第一组成段121的第一端朝向轴孔13一侧设置，第一组成段121的第二端沿转子铁芯10的径向方向向外延伸设置，第二组成段122的第一端朝向轴孔13一侧设置，且第二组成段122的第一端与第一组成段121之间具有距离地设置，第一组成段121和第二组成段122关于转子铁芯10的交轴对称地设置，第二组成段122的第二端沿转子铁芯10的径向方向向外延伸设置，第一组成段121和第二组成段122内各设置有一个非磁性导体单元30。通过在各个组成段内设置非磁性导体单元30，使得该电机具有异步起动功能，能够有效地提高该电机的效率，起到保护电机的作用，进一步地提供电机的可靠性。
进一步地，第一层磁障槽11依次包括第三组成段111、第四组成段112和第五组成段113。第三组成段111的第一端朝向转子铁芯10的轴孔13一侧设置，第三组成段111的第二端沿转子铁芯10的径向方向延伸设置，第四组成段112的第一端与第三组成段111的第一端具有距离地设置，第四组成段112的第二端远离第三组成段111设置，第五组成段113的第一端与第四组成段112的第二端具有距离，第五组成段113的第二端沿转子铁芯10的径向方向延伸设置，第五组成段113与第三组成段111相对地设置，第三组成段111、第四组成段112和第五组成段113关于转子铁芯10的交轴对称地设置。其中，第三组成段111、第四组成段112和第五组成段113中至少一个设置一个非磁性导体单元30。将第一层磁障槽11分隔成三个组成段，这样设置能够降低对转子结构的加工难度，同时能够方便在第一层磁障槽的各个磁障槽组成段内设置非磁性导体单元30或永磁体单元20。
进一步地，第一组成段121和第二组成段122之间的距离沿转子铁芯10的径向方向向外逐渐增加地设置。即第一组成段121和第二组成段122之间形成V字型的结构，这样设置能够起到优化转子铁芯的磁路的作用。
如图8和图9所示，转子铁芯10还开设有第一通孔14，第一通孔14用于设置永磁体或非磁性导体，第一通孔14位于第一层磁障槽11和第二层磁障槽12之间，且第一通孔14靠近第一组成段121的第一端和第二组成段122的第一端处设置。或者，如图11和图12所示，第一通孔14位于第二层磁障槽12的外侧，且第一通孔14靠近第一组成段121的第一端和第二组成段122的第一端处设置。这样设置能够起到优化转子铁芯的磁路的作用，从而能够起到降低转子铁芯脉动提高电机性能的作用。与现有冲片结构相比，该转子冲片做了结构改善，第一通孔14不是用于铆钉锁紧的，是起隔磁桥作用，不影响电磁性能，却能够改善转子冲片制作工艺，提高转子磁极精度。
为了进一步地提高电机的性能，转子铁芯10还开设有多个第二通孔15，第二通孔15用于设置永磁体或非磁性导体，多个第二通孔15沿转子铁芯10外边沿间隔地设置，且多个第二通孔15与多个磁障槽组一一对应地设置，第一通孔14和第二通孔15的横截面的形状相同或不同，第一通孔14和第二通孔15的横截面多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。这样设置能够同样起到优化转子铁芯的磁路的作用，从而能够起到降低转子铁芯脉动提高电机性能的作用。
优选地，各磁障槽组中，转子铁芯10的交轴过第一通孔14和第二通孔15设置。
在本申请的具体实施例中，磁障槽组包括至少两层磁障槽。非磁性导体单元30由铜或铝制成。使得电机同步运行时，能够对转子在各种异常状态下，出现的瞬态冲击电流，进行导流并在端部挡板相互抵消归零，以降低转子发热和、避免磁钢发生退磁的风险。
如图15至图17所示，转子结构还包括端部挡板40，端部挡板40为两个，两个端部挡板40分别设置于转子铁芯10的两端并与非磁性导体单元30相连接，其中，转子铁芯10包括多个铁芯冲片，多个铁芯冲片由端部挡板40压紧以形成转子铁芯10。通过使用端部挡板40将转子铁芯冲片压紧固定，避免采用现有技术中通过铆钉固定转子铁芯冲片的方式，使得转子的叠压系数高，转子长度尺寸一致性好，可用降低转子涡流，减少转子发热，提高电机效率，同时去掉铆钉，可降低转子附加损耗，同样可以减少转子发热的作用。其中，端部挡板40与非磁性导体30的材质相同或相近。
本申请中的转子结构，转子结构的极数为P，其中，P＝2N，N为大于或等于1的正整数。
上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机，包括转子结构，转子结构为上述实施例中的转子结构。这种转子结构的磁阻电机，从电机学原理来分析，属于半辅磁的混合励磁磁阻电机；从工程技术角度来分析，则可以将永磁体和非磁性导体自由组合，填充磁障槽，使电机拥有不同的输出特性，以适应不同的电机工况。由于采用磁障槽不同填充方式，无需制作新的转子冲片，可以大大缩短新品开发时间，提高新品开发效率。
具体地，在本申请中，将现有的磁阻电机转子磁障槽按一定的规律，部分填充永磁体，部分填充导电性良好的金属非磁性材料即非磁性导体单元，如铝，铜等，并在转子铁芯的二个端部连接短路环即端部挡板(短路环兼做转子挡板)，这样形成一个有混合励磁性能的半辅磁磁阻电机转子。
如图10所示，将原有的V形磁障槽的底部的连接部分加宽，并增加了1个梯形孔即第一通孔14，这样使得各层的磁障槽结构类似，这样转子冲片的冲压工艺性更好。即采用本申请中的转子结构，优化了转子冲片结构，改善了转子冲片的工艺性，使得转子的可制造性更好。
采用本申请的转子结构，既保留了永磁辅助磁阻电机(全辅磁)的转矩大，成本低的特性，同时增加了自起动性能和永磁同步电机失步保护性能。同时能够避免电机出现三相不对称运行，或负载不平衡的情况下，电机转子会出现瞬态的轴向电流，使转子严重发热、造成永磁体退磁、甚至造成转子烧毁的情况。
通过端部挡板压紧转子铁芯冲片设计，使得转子的叠压系数高，轴向尺寸一致性好，可降低转子涡流，减少转子发热，提高电机效率。取消转子铁芯固定孔，降低转子附加损耗，同样可以减少转子发热。
在本申请中，将磁阻电机的磁障槽分成二部分，一部分填充永磁体，一部分填充金属非磁性材料，导电性能良好的金属非磁性材料在磁障槽里形成轴向导电体，与端部挡板连接成一个整体，形成端部短路环，将电机异常运行状态下转子形成的瞬态电流集中导向短路环(转子短路环是三相“星点”，I＝0，U＝0)。
采用本申请的技术手段，可以在没有改变原有的冲片结构的前提下，通过改变转子结构，增加了自起动(异步起动)功能和失步保护功能，并且可以在冲片结构不变的情况下，拓展出多种转子设计方案，有不同的输出特性，以匹配电机不同的工况要求。在本申请中，还可以拓展多种冲片设计方案，并通过不同的填充方式，还可以拓展出更多的半辅磁转子方案。
采用本申请的电机结构，这种具有自起动性能的永磁同步电机，可以适用所有磁阻电机，本申请的电机更适合于转子直径比较大的永磁辅助磁阻电机。因为转子直径大，则开的磁阻槽变化也多，电磁设计方案也多。理论上说，磁阻槽在径向叠加数量越多，则电机的磁阻转矩越大，同时永磁体与非磁性导体的组合方案也越多。
在本申请中，可以有多种磁障槽的设置方式，例如磁障槽可以为每极2槽、3槽，或者其他数目的多槽结构，可以根据实际需要(永磁同步电机是非标设计，因此需要根据电机工况来决定电机结构和电磁方案)选择永磁体与金属非磁性导体的组合。但排列方式要满足转子交轴线对称分布。电机也可以是2极，4极，6极，8极…，等多极设置结构。
从工艺上来说，填充磁障槽的金属非磁性导体，可以采用铜，铝等材质铸造成型(须后充磁)；也可以采用成型铜条插入，然后与铜材质的端部挡板焊接(或者铆接)在一起，这种工艺则磁钢可以先充磁。工艺上与异步电机的鼠笼型转子制作工艺类似。
由于转子铁芯装配体在装入电机轴之前就已经构成一个整体，因此，转子铁芯的整体结构性好，结构强度大。另外，还可以先磨削转子铁芯装配体的内孔，再装电机轴。这样在转子总成的装配工艺上，比目前的方法更简单合理，效果更好，转子动平衡也更好。在实际运用中，可以根据电机工况不同，选用不同的磁障槽填充方式，及不同的转子设计方案。
本申请在电机原理上的最大特点是半辅磁的混合励磁结构的自起动磁阻电机，与现有的无辅磁磁阻电机和全辅磁磁阻电机相比，具有完全不同的励磁方式。在结构上，则可以在转子冲片结构不变的条件下，通过永磁体和非磁性导体不同的组合方式，很容易调整和改变励磁方式，来改变电机的输出特性，以适用不同的电机工况要求。按现有的转子结构，一般电机工况变化，是需要重新设计转子冲片的，新的转子冲片就需要重新开制新的冲压模具制作，这会延长开发周期和增加开发成本。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
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 (16)
1.一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构，其特征在于，包括：
转子铁芯(10)，所述转子铁芯(10)上开设有多个磁障槽组，多个所述磁障槽组沿所述转子铁芯(10)的周向间隔地设置，所述磁障槽组包括多层磁障槽，所述磁障槽组中至少一层的所述磁障槽内设置有至少一个永磁体单元(20)，所述磁障槽组中另一层的所述磁障槽内设置有至少一个非磁性导体单元(30)。
2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，各所述磁障槽组包括第一层磁障槽(11)和第二层磁障槽(12)，所述第一层磁障槽(11)靠近所述转子铁芯(10)的轴孔(13)一侧设置，所述第二层磁障槽(12)位于所述第一层磁障槽(11)的外侧，所述第一层磁障槽(11)内设置有至少一个所述非磁性导体单元(30)，所述第二层磁障槽(12)内设置有至少一个所述永磁体单元(20)。
3.根据权利要求2所述的转子结构，其特征在于，所述第二层磁障槽(12)包括第一组成段(121)和第二组成段(122)，所述第一组成段(121)的第一端朝向所述轴孔(13)一侧设置，所述第一组成段(121)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向向外延伸设置，所述第二组成段(122)的第一端朝向所述轴孔(13)一侧设置，且所述第二组成段(122)的第一端与所述第一组成段(121)之间具有距离地设置，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)关于所述转子铁芯(10)的交轴对称地设置，所述第二组成段(122)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向向外延伸设置，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)内各设置有一个所述永磁体单元(20)，或者，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)中的一个设置一个所述永磁体单元(20)，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)中的另一个设置一个所述非磁性导体单元(30)。
4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，各所述磁障槽组包括第一层磁障槽(11)和第二层磁障槽(12)，所述第一层磁障槽(11)靠近所述转子铁芯(10)的轴孔(13)一侧设置，所述第二层磁障槽(12)位于所述第一层磁障槽(11)的外侧，所述第一层磁障槽(11)内设置有至少一个所述永磁体单元(20)，所述第二层磁障槽(12)内设置有至少一个所述非磁性导体单元(30)。
5.根据权利要求4所述的转子结构，其特征在于，所述第二层磁障槽(12)包括第一组成段(121)和第二组成段(122)，所述第一组成段(121)的第一端朝向所述轴孔(13)一侧设置，所述第一组成段(121)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向向外延伸设置，所述第二组成段(122)的第一端朝向所述轴孔(13)一侧设置，且所述第二组成段(122)的第一端与所述第一组成段(121)之间具有距离地设置，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)关于所述转子铁芯(10)的交轴对称地设置，所述第二组成段(122)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向向外延伸设置，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)内各设置有一个所述非磁性导体单元(30)。
6.根据权利要求2或3所述的转子结构，其特征在于，所述第一层磁障槽(11)依次包括第三组成段(111)、第四组成段(112)和第五组成段(113)，所述第三组成段(111)的第一端朝向所述转子铁芯(10)的轴孔(13)一侧设置，所述第三组成段(111)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向延伸设置，所述第四组成段(112)的第一端与所述第三组成段(111)的第一端具有距离地设置，所述第四组成段(112)的第二端远离所述第三组成段(111)设置，所述第五组成段(113)的第一端与所述第四组成段(112)的第二端具有距离，所述第五组成段(113)的第二端沿所述转子铁芯(10)的径向方向延伸设置，所述第五组成段(113)与所述第三组成段(111)相对地设置，所述第三组成段(111)、第四组成段(112)和第五组成段(113)关于所述转子铁芯(10)的交轴对称地设置；
其中，所述第三组成段(111)、所述第四组成段(112)和所述第五组成段(113)中至少一个设置一个所述非磁性导体单元(30)。
7.根据权利要求3或5所述的转子结构，其特征在于，所述第一组成段(121)和所述第二组成段(122)之间的距离沿所述转子铁芯(10)的径向方向向外逐渐增加地设置。
8.根据权利要求3或5所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(10)还开设有第一通孔(14)，所述第一通孔(14)用于设置永磁体或非磁性导体，所述第一通孔(14)位于所述第一层磁障槽(11)和第二层磁障槽(12)之间，且所述第一通孔(14)靠近所述第一组成段(121)的第一端和所述第二组成段(122)的第一端处设置，或者，所述第一通孔(14)位于所述第二层磁障槽(12)的外侧，且所述第一通孔(14)靠近所述第一组成段(121)的第一端和所述第二组成段(122)的第一端处设置。
9.根据权利要求8所述的转子结构，其特征在于，所述转子铁芯(10)还开设有多个第二通孔(15)，所述第二通孔(15)用于设置永磁体或非磁性导体，多个所述第二通孔(15)沿所述转子铁芯(10)外边沿间隔地设置，且多个所述第二通孔(15)与多个所述磁障槽组一一对应地设置，所述第一通孔(14)和所述第二通孔(15)的横截面的形状相同或不同，所述第一通孔(14)和所述第二通孔(15)的横截面多边形、圆形、椭圆形中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的转子结构，其特征在于，各所述磁障槽组中，所述转子铁芯(10)的交轴过所述第一通孔(14)和所述第二通孔(15)设置。
11.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述磁障槽组包括至少两层磁障槽。
12.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述非磁性导体单元(30)由铜或铝制成。
13.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子结构还包括：
端部挡板(40)，所述端部挡板(40)为两个，两个所述端部挡板(40)分别设置于所述转子铁芯(10)的两端并与所述非磁性导体单元(30)相连接，其中，所述转子铁芯(10)包括多个铁芯冲片，多个所述铁芯冲片由所述端部挡板(40)压紧以形成所述转子铁芯(10)。
14.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述转子结构的极数为P，其中，P＝2N，N为大于或等于1的正整数。
15.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，所述端部挡板(40)的材质和所述非磁性导体(30)的材质相同。
16.一种自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机，包括转子结构，其特征在于，所述转子结构为权利要求1至15中任一项所述的转子结构。
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Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002171702A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-14 | Isuzu Motors Ltd | 回転機のロータ |
| CN107733112A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-23 | 南京理工大学 | 一种超高速永磁同步电机转子结构 |
| CN107834800A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-03-23 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机 |
| CN107994698A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-04 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种2磁极无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机 |
| CN108023454A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-05-11 | 湖北工业大学 | 一种新型异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电机 |
| CN108418321A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-08-17 | 东南大学 | 一种非对称转子型永磁电机 |
| CN208094415U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-11-13 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 永磁辅助同步磁阻电机及具有其的电动汽车 |
| CN109167502A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-08 | 沈阳工业大学 | 一种永磁辅助笼障转子同步电机 |
| CN110611386A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-24 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 电机转子、电机、压缩机 |
| CN212850014U (zh) * | 2020-06-24 | 2021-03-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | 自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机 |
-
2020
- 2020-06-24 CN CN202010589722.0A patent/CN111614180A/zh active Pending
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002171702A (ja) * | 2000-12-05 | 2002-06-14 | Isuzu Motors Ltd | 回転機のロータ |
| CN107733112A (zh) * | 2017-09-18 | 2018-02-23 | 南京理工大学 | 一种超高速永磁同步电机转子结构 |
| CN107834800A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-03-23 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机 |
| CN107994698A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-05-04 | 卧龙电气集团股份有限公司 | 一种2磁极无控制器自启动永磁辅助同步磁阻电机 |
| CN108023454A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-05-11 | 湖北工业大学 | 一种新型异步起动铁氧体永磁辅助式磁阻同步电机 |
| CN108418321A (zh) * | 2018-03-13 | 2018-08-17 | 东南大学 | 一种非对称转子型永磁电机 |
| CN208094415U (zh) * | 2018-03-16 | 2018-11-13 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 永磁辅助同步磁阻电机及具有其的电动汽车 |
| CN109167502A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-08 | 沈阳工业大学 | 一种永磁辅助笼障转子同步电机 |
| CN110611386A (zh) * | 2019-10-10 | 2019-12-24 | 珠海格力节能环保制冷技术研究中心有限公司 | 电机转子、电机、压缩机 |
| CN212850014U (zh) * | 2020-06-24 | 2021-03-30 | 珠海格力电器股份有限公司 | 自起动混合励磁的永磁辅助磁阻电机的转子结构、电机 |
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