CN112332570A - 一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子 - Google Patents

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Abstract

一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，转子包括转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3；所述的C型磁极组2均布在转子磁极支架1内圆侧，转子磁极支架1轴向两侧各装设一块夹板3，转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3联结为一体；C型磁极组2间没有磁耦合；每个C型磁极组2由N个大小不一的C型磁极201套叠构成，C型磁极201称为导磁层，C型磁极201等间隙径向排列，每个C型磁极组2中C型磁极201间有间隙填充物202，间隙填充物202为绝缘材料或永磁材料，磁障转子磁极中的导磁层采用有取向硅钢带卷绕制成，提高了导磁能力和凸极率。

Description

一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子
技术领域：
本发明涉及高凸极率和高磁效率的同步磁阻电机转子，尤其涉及外转子多极低速同步磁阻电机的转动零部件。
背景技术：
同步磁阻电动机转子上既不需要绕组励磁，又不需要永磁体励磁，结构简单，与同规格的感应电动机相比，功率密度相当，甚至效率更高。目前，制约同步磁阻电机广泛应用的问题主要是功率因数偏低，需要搭配较大容量变频器进行驱动。这主要是由于磁障转子中用来连接导磁层的导磁连接筋(中心柱和/或桥)的存在，增加了磁通的泄露，降低了电机的凸极率。图7图解说明具有导磁连接筋(中心柱601和桥602)的传统结构同步磁阻电机转子的磁极。中心柱601和桥602提供了磁通泄露的路径，由于此泄露磁通并没有参与电机内部磁能和机械能的转换，泄露磁通不仅降低了电机的输出转矩，又降低了同步磁阻电机的功率因数。
如能发明一种无需导磁连接筋的用于同步磁阻电机的磁障转子，提高电机的凸极率，必然能提高同步磁阻电机的功率密度和功率因数。专利(申请号201811106743.1)提出的一种外转子用的拼接式磁障转子，虽然没有中心柱601和桥602，但其单个磁障转子极导磁层间采用斜向的导磁连接筋连接加固，该结构仍然有较大的漏磁。专利(申请号201710276530.2)提出的一种高速同步磁阻电机磁障转子取消了中心柱601，也减小了桥602的厚度，较好的降低了漏磁，但其转子采用碳纤维材料绑扎，增大了电机的电磁气隙，降低了电机的转矩输出能力，同时桥602部位还是有一定数量的漏磁。
因此，为了解决上述问题与技术缺陷，需要设计一种新的转子结构，不仅能提高磁障式磁阻电机转子的导磁能力，还得保证转子有足够的机械强度，为高性能的同步磁阻电机提高核心关键部件。
发明内容：
发明目的：本发明目的是提供一种高凸极率、低漏磁、无导磁连接筋、高机械强度的多极低速同步磁阻电机外转子结构。
技术方案：本发明是通过以下技术方案实现的：
一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，转子包括转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3；
所述的C型磁极组2均布在转子磁极支架1内圆侧，转子磁极支架1轴向两侧各装设一块夹板3，转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3联结为一体；
C型磁极组2间没有磁耦合；
每个C型磁极组2由N个大小不一的C型磁极201套叠构成，C型磁极201称为导磁层，C型磁极201等间隙径向排列，每个C型磁极组2中C型磁极201间有间隙填充物202，间隙填充物202为绝缘材料或永磁材料。
每个C型磁极组2中C型磁极201的数量N≥3。
转子磁极支架1内圆侧加工有与C型磁极组2数目相同的C形槽101；转子磁极支架1为不导磁材料制作而成的结构。
C型磁极201由一条取向硅钢带204连续卷绕而成，再经切割加工成所需要的大小和形状；C型磁极201在垂直于硅钢片卷绕方向的开口侧加工有止口203，使得C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1能够嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内。
夹板3的材质为碳纤维板或聚醚醚酮板，夹板3上端面配合凹槽301的数量与C型磁极组2的数量相等。
在转子装配时，首先将C型磁极组2装入转子磁极支架1的C形槽101内；接着在轴向两侧各装设一块夹板3，C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内，将夹板3紧紧固定在转子磁极支架1上。
优点效果：
本发明具体优点如下：
多个独立的磁极共同构成电机转子的磁路载体，磁极之间没有磁耦合，提高电机的输出转矩。
单个的磁障转子磁极内部没有导磁连接筋，完全消除了漏磁，提高了磁效率，增强了电机的转矩输出能力。
磁障转子磁极中的导磁层采用有取向硅钢带卷绕制成，提高了导磁能力和凸极率。
附图说明：
图1是本发明的外转子同步磁阻电机的多极转子结构图；
图2是本发明的外转子同步磁阻电机的多极转子结构爆炸图；
图3是本发明的转子磁极支架图；
图4是本发明的C型磁极组三维图
图5是本发明的C型磁极组正视图；
图6是本发明的夹板图；
图7是传统同步磁阻电机转子的磁极结构图；
附图标记说明：
1.转子磁极支架、2.C型磁极组、3.夹板、4.螺栓、5.环氧树脂填料、6.传统结构同步磁阻电机转子的磁极、101.C形槽、201.C型磁极、202.间隙填充物、203.止口、204.取向硅钢带、301.端面配合凹槽、601.中心柱、602.桥、603.导磁层、604.不导磁层。
具体实施方式：下面结合附图对本发明做进一步的说明：
一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，转子包括转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3；
所述的C型磁极组2均布在转子磁极支架1内圆侧，转子磁极支架1轴向两侧各装设一块夹板3(夹板3在轴向上夹住C型磁极组2)，转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3联结为一体；
不同的C型磁极组2间没有磁耦合；
每个C型磁极组2由N个大小不一的C型磁极201套叠构成，C型磁极201称为导磁层，C型磁极201等间隙径向排列(如图所示，就是相邻的C型磁极201之间间隙相等)，每个C型磁极组2中C型磁极201间有间隙填充物202，间隙填充物202为绝缘材料或永磁材料，如果间隙填充物202为永磁材料，能进一步提高电机的功率密度；间隙填充物202称为非导磁层，实现了同一C型磁极组2中的所有C型磁极201间的磁隔离，消除了传统结构同步磁阻电机转子中的导磁连接筋，消除了导磁连接筋的漏磁。
每个C型磁极组2中C型磁极201的数量N≥3，具体数量根据设计需求确定。
转子磁极支架1内圆侧加工有与C型磁极组2数目相同的C形槽101；转子磁极支架1为不导磁材料制作而成的结构。
C型磁极201由一条取向硅钢带204连续卷绕而成，再经切割加工成所需要的大小和形状；C型磁极201在垂直于硅钢片卷绕方向的开口侧加工有止口203，使得C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1能够嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内(止口203卡在配合凹槽301的内沿(301-1)处)。
夹板3的材质为碳纤维板或聚醚醚酮板，夹板3上端面配合凹槽301的数量与C型磁极组2的数量相等。
在转子装配时，首先将C型磁极组2装入转子磁极支架1的C形槽101内；接着在轴向两侧各装设一块夹板3，C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内，将夹板3紧紧固定在转子磁极支架1上。
夹板3紧紧固定在转子磁极支架1上之后，在转子内灌入环氧树脂、烘干；最后将转子内圆进行车削加工，提高圆度。
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明：
如图1和2所示，一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，转子包括转子磁极支架1、C型磁极组2、夹板3、螺栓(4)和环氧树脂填料(5)；
所述的C型磁极组2均布在转子磁极支架1内圆侧，转子磁极支架1轴向两侧各装设一块夹板3，通过螺栓(4)和环氧树脂填料(5)将转子磁极支架1、C型磁极组2和夹板3联结为一体；
所述的C型磁极组2的数量多于10个(包含20个)，不同的C型磁极组2间没有磁耦合；
如图4和5所示，每个C型磁极组2由N个大小不一的C型磁极201套叠构成，C型磁极201称为导磁层，C型磁极201等间隙径向排列，每个C型磁极组2中C型磁极201的数量N≥3，具体数量根据设计需求确定；每个C型磁极组2中C型磁极201间有间隙填充物202，间隙填充物202为绝缘材料或永磁材料，如果间隙填充物202为永磁材料，能进一步提高电机的功率密度；间隙填充物202称为非导磁层，实现了同一C型磁极组2中的所有C型磁极201间的磁隔离，消除了传统结构同步磁阻电机转子中的导磁连接筋，消除了导磁连接筋的漏磁。
如图3所示，转子磁极支架1内圆侧加工有与C型磁极组2数目相同的C形槽101；转子磁极支架1为不导磁材料制作而成的结构，可以为高强度铝合金，或奥氏体不锈钢，或碳纤维制品，或聚醚醚酮。
C型磁极201由一条取向硅钢带204连续卷绕而成，再经切割加工成所需要的大小和形状，取向硅钢带用来提高电机转子的凸极率和电机的功率密度；C型磁极201在垂直于硅钢片卷绕方向的开口侧加工有止口203，使得C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1能够嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内。
如图6所示，夹板3的材质为碳纤维板或聚醚醚酮板，夹板3上端面配合凹槽301的数量与C型磁极组2的数量相等。
在转子装配时，首先将C型磁极组2装入转子磁极支架1的C形槽101内；接着在轴向两侧各装设一块夹板3，C型磁极201垂直于硅钢片卷绕方向的两端203-1嵌入到夹板3的端面配合凹槽301内，通过螺栓(4)将夹板3紧紧固定在转子磁极支架1上。
夹板3紧紧固定在转子磁极支架1上之后，在转子内灌入环氧树脂(5)(如图2所示，主要是C型磁极201之间的间隙内)、烘干，增加转子强度和防腐；最后将转子内圆进行微量车削加工，提高圆度；根据设计需要，可以将制作完成的转子套入高强度的钢套中。

Claims (6)

1.一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于：转子包括转子磁极支架(1)、C型磁极组(2)和夹板(3)；
所述的C型磁极组(2)均布在转子磁极支架(1)内圆侧，转子磁极支架(1)轴向两侧各装设一块夹板(3)，转子磁极支架(1)、C型磁极组(2)和夹板(3)联结为一体；
C型磁极组(2)间没有磁耦合；
每个C型磁极组(2)由N个大小不一的C型磁极(201)套叠构成，C型磁极(201)称为导磁层，C型磁极(201)等间隙径向排列，每个C型磁极组(2)中C型磁极(201)间有间隙填充物(202)，间隙填充物(202)为绝缘材料或永磁材料。
2.根据权利要求1所述的一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于：每个C型磁极组(2)中C型磁极(201)的数量N≥3。
3.根据权利要求1所述的一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于：转子磁极支架(1)内圆侧加工有与C型磁极组(2)数目相同的C形槽(101)；转子磁极支架(1)为不导磁材料制作而成的结构。
4.根据权利要求1所述的一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于:C型磁极(201)由一条取向硅钢带(204)连续卷绕而成，再经切割加工成所需要的大小和形状；C型磁极(201)在垂直于硅钢片卷绕方向的开口侧加工有止口(203)，使得C型磁极(201)垂直于硅钢片卷绕方向的两端(203-1)能够嵌入到夹板(3)的端面配合凹槽(301)内。
5.根据权利要求1所述的一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于:夹板(3)的材质为碳纤维板或聚醚醚酮板，夹板(3)上端面配合凹槽(301)的数量与C型磁极组(2)的数量相等。
6.根据权利要求4或5所述的一种外转子低速同步磁阻电机的多极转子，其特征在于:在转子装配时，首先将C型磁极组(2)装入转子磁极支架(1)的C形槽(101)内；接着在轴向两侧各装设一块夹板(3)，C型磁极(201)垂直于硅钢片卷绕方向的两端(203-1)嵌入到夹板(3)的端面配合凹槽(301)内，将夹板(3)紧紧固定在转子磁极支架(1)上。
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