CN212435562U - 高速同步磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高速同步磁阻电机，高速同步磁阻电机包括定子铁芯、转子铁芯和扁线绕组，定子铁芯上设有多个安装槽，转子铁芯以可转动的方式设置在定子铁芯内，转子铁芯与定子铁芯之间形成有气隙，各安装槽沿转子铁芯的周向等间隔设置，扁线绕组设置在安装槽内。扁线绕组能够有效被收容在安装槽内，从而有效减小了绕组端部的高度，提高了高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数。

Description

高速同步磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，尤其涉及一种高速同步磁阻电机。

背景技术

本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。

目前常用的高速电机有三种：感应电机、永磁同步电机与开关磁阻电机，其中，感应电机的具有转子损耗大、效率与功率因数较低、转子端环容易损坏等缺点；永磁同步电机需要使用昂贵的稀土材料，具有制造成本高以及高温退磁的缺点；开关磁阻电机具有效率低以及振动和噪音大的缺点。基于现有高速电机的弊端，高速同步磁阻电机以其结构简单、效率高以及振动和噪音小等优点被广泛使用。

但是，现有技术中，高速同步磁阻电机的绕组的端部较高，从而增加了高速同步磁阻电机的整体尺寸增加，导致速同步磁阻电机的功率密度变低，同时，高速同步磁阻电机的绕组的端部较高，导致高速同步磁阻电机的功率因数低。

实用新型内容

本实用新型的目的是至少解决由于高速同步磁阻电机的绕组的端部高而导致功率密度低和功率因数低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：

本实用新型提出了一种高速同步磁阻电机，所述高速同步磁阻电机包括：

定子铁芯，所述定子铁芯上设有多个安装槽；

转子铁芯，所述转子铁芯以可转动的方式设置在所述定子铁芯内，所述转子铁芯与所述定子铁芯之间形成有气隙，各所述安装槽沿所述转子铁芯的周向等间隔设置；

扁线绕组，所述扁线绕组设置在所述安装槽内。

根据本实用新型的高速同步磁阻电机，定子铁芯上设有容腔，该容腔为圆柱结构且与定子铁芯同轴设置，转子铁芯设置在容腔内，转子铁芯的外表面与容腔的内壁间隔设置，从而在转子铁芯和定子铁芯之间形成气隙，各安装槽沿转子铁芯的周向等间隔设置，绕组设置收容安装在安装槽内，绕组通过通电从而形成磁场，转子在磁场的作用下进行转动，进而输出动力。扁线绕组能够有效被收容在安装槽内，从而有效减小了绕组端部的高度，提高了高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数。

另外，根据本实用新型的高速同步磁阻电机，还可具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的一些实施例中，所述安装槽为矩形槽，所述矩形槽沿所述定子铁芯的径向开设且沿所述定子铁芯的轴向延伸。

在本实用新型的一些实施例中，所述矩形槽的各转角处均设有圆弧倒角。

在本实用新型的一些实施例中，所述高速同步磁阻电机还包括绝缘纸，所述绝缘纸设置在所述安装槽内，用于将所述扁线绕组与所述安装槽的内壁隔离。

在本实用新型的一些实施例中，所述扁线绕组的宽度与两倍的所述绝缘纸的厚度之和等于所述安装槽的宽度，所述扁线绕组的厚度与两倍的所述绝缘纸的厚度之和等于所述安装槽的深度。

在本实用新型的一些实施例中，所述扁线绕组通过漆包扁线绕匝形成。

在本实用新型的一些实施例中，所述转子铁芯上设有多个磁障槽组，各所述磁障槽组沿所述转子铁芯的周向等间隔设置，所述磁障槽组内填充有阻磁材料，以使所述转子铁芯形成磁障结构。

在本实用新型的一些实施例中，所述磁障槽组包括多个开口端朝向所述定子铁芯的边缘的U型槽，各所述U型槽沿所述定子铁芯的径向间隔设置，各所述U型槽的总长度自所述定子铁芯的径向外侧向所述定子铁芯的径向内侧依次增大。

在本实用新型的一些实施例中，所述U型槽的端部以及所述U型槽的转角处均设有圆倒角。

在本实用新型的一些实施例中，所述定子铁芯包括多个第一硅钢片，各所述第一硅钢片依次叠压设置；

并且/或者所述转子铁芯包括多个第二硅钢片，各所述第二硅钢片依次叠压设置。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式的高速同步磁阻电机的剖视图；

图2为图1中所示的高速同步磁阻电机的A部放大结构示意图。

附图标记如下：

10为定子铁芯，11为安装槽；

20为转子铁芯，21为磁障槽组，211为U型槽；

30为扁线绕组，31为漆包扁线；

40为绝缘纸；

50为气隙。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。

尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。

为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。

如图1和图2所示，根据本实用新型的实施方式，提出了一种高速同步磁阻电机，高速同步磁阻电机包括定子铁芯10、转子铁芯20和扁线绕组30，定子铁芯10上设有多个安装槽11，转子铁芯20以可转动的方式设置在定子铁芯10内，转子铁芯20与定子铁芯10之间形成有气隙50，各安装槽11沿转子铁芯20的周向等间隔设置，扁线绕组30设置在安装槽11内。

具体地，定子铁芯10上设有容腔，该容腔为圆柱结构且与定子铁芯10同轴设置，转子铁芯20设置在容腔内，转子铁芯20的外表面与容腔的内壁间隔设置，从而在转子铁芯20和定子铁芯10之间形成气隙50，各安装槽11沿转子铁芯20的周向等间隔设置，绕组设置收容安装在安装槽11内，绕组通过通电从而形成磁场，转子在磁场的作用下进行转动，进而输出动力。扁线绕组30能够有效被收容在安装槽11内，从而有效减小了绕组端部的高度，提高了高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数。

需要理解的是，现有技术中的绕组通过圆铜线绕匝形成，本申请中的扁线绕组30通过扁线绕匝形成，在绕匝同等圈数的条件下，扁线绕组30的高度小于传统绕组的高度，从而利于扁线绕组30收容安装在安装槽11内，使得绕组的端部的高度减小，以提高高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数。

需要指出的是，本申请中的绕组形式为整数槽分布绕组，随着槽数的增加，定子磁动势的主要谐波次数增大，从而提高转矩脉动中的谐波次数，其可减小转矩脉动，从而提高功率因数，槽数的选择还需要根据极对数、机械强度等因素综合修改，本申请采用扁线绕组30，有效降低了绕组端部高度，故可采用较低的两对极，既降低了绕组高度，通过适合的槽极配合也保证了功率因数。

如图1所示，本申请中，定转子的极对数为2，槽数为36，每极每相槽数为3，而每极对槽数为18；槽数增大，定子磁动势的主要谐波次数增大，可以提高转矩脉动中的谐波次数，从而减小转矩脉动，并且较大的槽数选择会削弱定子磁动势的整体谐波含量，提高功率因数。同时再采用低极对数(本方案采用两对极)，从而使电机有较高功率因数。

进一步理解的是，安装槽11为矩形槽，矩形槽沿定子铁芯10的径向开设且沿定子铁芯10的轴向延伸。具体地，扁线绕组30为近似矩形的结构，通过将安装槽11设置为矩形槽，使得扁线绕组30能够有效被安装槽11安装槽11内，可以有效降低绕组的端部的高度，提升了槽满率，采用扁线绕组30还可以降低高速同步磁阻电机的体积、噪音、振动，增强电机的散热以及功率密度，能更好的适应高速工况。

需要理解的是，矩形槽沿定子铁芯10的径向开设，即为矩形槽的深度方向与定子铁芯10的径向一致，矩形槽沿定子铁芯10的轴向延伸，即为矩形槽的长度方向与定子铁芯10的轴向一致，通过矩形槽的设置方式，从而保证了扁线绕组30的安装位置，使得扁线绕组30的安装精度得到了保证，进而保证扁线绕组30能够为转子提供高效稳定的驱动力。

需要指出的是，各个矩形槽的形状、结构及尺寸完全一致，从而保证了各矩形槽内的扁线绕组30结构一致，进而保证了为转子铁芯20提供稳定高效的驱动力。

进一步地，矩形槽的各转角处均设有圆弧倒角。具体地，通过将矩形槽的各个转角设置为圆弧倒角，从而提高了扁线绕组30与安装槽11内壁的接触面积，进而提高了扁线绕组30的散热性能，使得高速同步磁阻电机的故障率得到了有效降低。

需要理解的是，矩形槽在其内部包括四个转角，每一个转角均设置弧度相同的圆弧倒角，能够保证扁线绕组30能够有效设置在安装槽11内，进一步避免了绕组的端部过高的情况，使得高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数得到了进一步地保证。

进一步地，高速同步磁阻电机还包括绝缘纸40，绝缘纸40设置在安装槽11内，用于将扁线绕组30与安装槽11的内壁隔离。具体地，绝缘纸40设置在扁线绕组30和安装槽11的内壁之间，从而有效将两者隔离，实现了定子铁芯10的绝缘，保证了高速同步磁阻电机绝缘性能，使得用户的使用安全得到了保证。

需要指出的是，本申请中，绝缘纸40为DMD(即聚酯薄膜聚酯纤维非织布柔软复合箔)，进一步保证了绝缘效果。在其它实施方式中，绝缘纸40为青壳纸，从而降低了制造成本。

进一步地，如图1和图2所示，扁线绕组30的宽度与两倍的绝缘纸40的厚度之和等于安装槽11的宽度(图2中a为安装槽的宽度)，扁线绕组的厚度与两倍的绝缘纸的厚度之和等于安装槽11的深度(图2中b为安装槽的深度)。具体地，扁线绕组30的至少部分外表面通过绝缘纸40抵靠在安装槽11的内壁上，扁线绕组30的形状与安装槽11的形状近似一致，扁线绕组30的尺寸(该尺寸包括宽和厚)与安装槽11的尺寸(该尺寸包括槽宽和槽深)接近，当扁线绕组30设置在安装槽11内时，扁线绕组30的尺寸加上绝缘纸40的尺寸近似等于安装槽11的尺寸，从而增加了扁线绕组30通过绝缘纸40与安装槽11的内壁的接触面积，进而提高了扁线绕组30的散热面积，使得扁线绕组30的散热效率得到了提高。

进一步地，扁线绕组30通过漆包扁线31绕匝形成。具体地，漆包扁线31在绕匝形成扁线绕组30时，漆包扁线31的宽度方向沿矩形槽的宽度方向设置，漆包扁线31的厚度方向沿矩形槽的深度方向设置，从而有效减小了绕组的端部的高度，提升功率密度，同时，使得安装槽11的槽满率增加，漆包扁线31之间配合更紧密，与定子铁芯10的接触面积更大，可以更有效的散热，另外，提升安装槽11的槽满率也意味着相同的体积可以填充更多的铜线，产生更强的磁场强度。

进一步地，转子铁芯20上设有多个磁障槽组21，各磁障槽组21沿转子铁芯20的周向等间隔设置，磁障槽组21内填充有阻磁材料，以使转子铁芯20形成磁障结构。具体地，通过在磁障槽组21内填充阻磁材料，从而使得转子铁芯20具有磁障结构，当扁线绕组30通电后，绕组所产生的磁场能够按照设计的路径经过转子铁芯20，进而为转子提供稳定有效的驱动力，保证了转子按照设定的方式进行运行。

需要指出的是，如图1所示，本申请中，转子铁芯20有二对极，每极含有一个磁障槽组21，定子铁芯10上周向具有三十六个长方形安装槽11，在安装槽11内设有三相对称双层扁线绕组30，从而保证了高速同步磁阻电机的功率密度以及功率因数。

另外，阻磁材料为不导磁材料(纯铜或纯铝等)或空气，从而保证了磁障结构的阻磁效果，进而保证了高速同步磁阻电机稳定高效的工作。

进一步地，磁障槽组21包括多个开口端朝向定子铁芯10的边缘的U型槽211，各U型槽211沿定子铁芯10的径向间隔设置，各U型槽211的总长度自定子铁芯10的径向外侧向定子铁芯10的径向内侧依次增大。具体地，磁障槽组21通过多个间隔设置在U型槽211形成，进一步保证了阻磁的效果，保证了高速同步磁阻电机稳定高效的工作。

需要理解的是，每个U型槽211内由阻磁材料填充，免去了永磁体的成本，避免了永磁体高温退磁且机械强度低的问题。

需要理解的是，磁障层数(即U型槽211的数量)可以根据转子大小与机械强度来随意调整。

进一步地，U型槽211的端部以及U型槽211的转角处均设有圆倒角。具体地，通过在U型槽211的转角处及端部设置圆倒角，从而保证了阻磁材料的填充效果，进一步保证了阻磁的效果，保证了高速同步磁阻电机稳定高效的工作。

进一步地，定子铁芯10包括多个第一硅钢片，各第一硅钢片依次叠压设置。通过多个第一硅钢片叠压形成定子铁芯10，一方面降低了定子铁芯10的制造成本，另一方面提高了定子铁芯10的整体强度。

具体地，转子铁芯20包括多个第二硅钢片，各第二硅钢片依次叠压设置。通过多个第二硅钢片叠压形成转子铁芯20，一方面降低了转子铁芯20的制造成本，另一方面提高了转子铁芯20的整体强度。

需要指出的是，第一硅钢片和第二硅钢片均为无取向性性硅钢片。

另外，上述高速同步磁阻电机的其它的各部分结构请参考现有技术，在此不再赘述。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高速同步磁阻电机，其特征在于，所述高速同步磁阻电机包括：

定子铁芯，所述定子铁芯上设有多个安装槽；

转子铁芯，所述转子铁芯以可转动的方式设置在所述定子铁芯内，所述转子铁芯与所述定子铁芯之间形成有气隙，各所述安装槽沿所述转子铁芯的周向等间隔设置；

扁线绕组，所述扁线绕组设置在所述安装槽内。

2.根据权利要求1所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述安装槽为矩形槽，所述矩形槽沿所述定子铁芯的径向开设且沿所述定子铁芯的轴向延伸。

3.根据权利要求2所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述矩形槽的各转角处均设有圆弧倒角。

4.根据权利要求1所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述高速同步磁阻电机还包括绝缘纸，所述绝缘纸设置在所述安装槽内，用于将所述扁线绕组与所述安装槽的内壁隔离。

5.根据权利要求4所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述扁线绕组的宽度与两倍的所述绝缘纸的厚度之和等于所述安装槽的宽度，所述扁线绕组的厚度与两倍的所述绝缘纸的厚度之和等于所述安装槽的深度。

6.根据权利要求1所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述扁线绕组通过漆包扁线绕匝形成。

7.根据权利要求1所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述转子铁芯上设有多个磁障槽组，各所述磁障槽组沿所述转子铁芯的周向等间隔设置，所述磁障槽组内填充有阻磁材料，以使所述转子铁芯形成磁障结构。

8.根据权利要求7所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述磁障槽组包括多个开口端朝向所述定子铁芯的边缘的U型槽，各所述U型槽沿所述定子铁芯的径向间隔设置，各所述U型槽的总长度自所述定子铁芯的径向外侧向所述定子铁芯的径向内侧依次增大。

9.根据权利要求8所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述U型槽的端部以及所述U型槽的转角处均设有圆倒角。

10.根据权利要求1至9任一项所述的高速同步磁阻电机，其特征在于，所述定子铁芯包括多个第一硅钢片，各所述第一硅钢片依次叠压设置；

并且/或者所述转子铁芯包括多个第二硅钢片，各所述第二硅钢片依次叠压设置。

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