CN216959466U - 自起动同步磁阻电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机，其包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，转子冲片包括填充槽、狭缝槽和轴孔，填充槽包括位于狭缝槽两端的非独立填充槽和位于q轴外周的独立填充槽；定子组件包括由定子冲片叠压成的定子铁芯；定子冲片包括多个定子槽，位于d轴相邻两侧的非独立填充槽中的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴与转子圆心之间的圆心角度为a2，满足：Z≥30时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2。根据本实用新型能够有效改变导磁通道与定子齿槽位置关系，降低齿槽效应，降低电流谐波；降低转矩脉动，从而降低电机振动噪声。

Description

自起动同步磁阻电机

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种自起动同步磁阻电机。

背景技术

自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恒转速运行，能够直接接电源实现起动运行。自起动同步磁阻电机与异步起动永磁电机相比，没有稀土永磁材料，也不存在退磁问题，电机成本低，可靠性好。

但自起动磁阻电机转子上具有很多导磁通道，导致电机磁场及输入电流谐波较大，转矩脉动大，导致电机电磁振动噪声较大。

现有技术中，专利CN 207320974 U中采用不对称转子结构来效抑制或者降低磁阻电机因转矩脉动引起的电磁噪声及电磁振动；但是，不对称转子结构也会引入新的谐波，可能导致电磁振动噪声增加，效果不明显。

由于现有技术中的自起动磁阻电机存在电流谐波大、转矩脉动大等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种自起动同步磁阻电机。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术中的的自起动磁阻电机存在电流谐波大、转矩脉动大的缺陷，从而提供一种自起动同步磁阻电机。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机，其包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，所述转子冲片包括填充槽、狭缝槽和轴孔，所述填充槽包括位于所述狭缝槽两端的非独立填充槽和位于q轴外周的独立填充槽；定子组件包括由定子冲片叠压成的定子铁芯；所述定子冲片包括多个定子槽，位于d轴相邻两侧的非独立填充槽中各自的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴与转子圆心之间的圆心角度为a2，定子槽数为Z，满足：Z≥30 时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2。

在一些实施方式中，d同一侧相邻两个非独立填充槽中各自的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a3，并有a1＞a3。

在一些实施方式中，当Z≤36时，a3＜a4；其中a4为定子齿距，且a4＝360° /Z，Z为定子齿数/槽数。

在一些实施方式中，在转子的半极下，至少一个非独立填充槽的与转子外圆相对的外周端部以朝向远离d轴或靠近d轴方向弯折，形成弯折边；和/或，至少一个非独立填充槽的与转子外圆相对的外周端部设置有斜切边。

在一些实施方式中，至少有两个相邻的非独立填充槽之间，其相对靠近转子外圆的外周端部之间沿q轴方向的宽度为d1，其相对靠近所述狭缝槽的内周端部之间沿q轴方向的宽度d2，并有d1＞d2。

在一些实施方式中，所述填充槽分布在转子冲片的外周，所述填充槽沿d 轴方向延伸；多个所述填充槽关于d轴对称布置和/或多个所述填充槽关于q 轴对称布置；转子冲片上至少包含5种以上不同面积的填充槽；

在一些实施方式中，一极下所述独立填充槽为两组，包括外组独立填充槽和内组独立填充槽，其中所述外组独立填充槽位于q轴上，在所述填充槽中距离所述轴孔最远；所述内组独立填充槽位于所述外组独立填充槽与所述非独立填充槽之间。

在一些实施方式中，所述外组独立填充槽两端与转子中心连线的夹角a5 满足30°≤a5≤50°，而且a5＞2*a4；a4为定子齿距，且a4＝360°/Z，Z为定子齿数/槽数；所述内组独立填充槽两端与转子中心连线的夹角a6满足50°≤a6≤70°。

在一些实施方式中，多个所述非独立填充槽靠近q轴的一端到q轴的距离，朝远离d轴的方向逐渐减小。

在一些实施方式中，所述狭缝槽包括圆弧段和/或直线段，从所述轴孔侧到转子外圆侧的多个狭缝槽之间，所述圆弧段的弧度逐渐变大，且同层狭缝槽的外圆弧弧度大于其内圆弧弧度，所述狭缝槽的整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸。

在一些实施方式中，同层所述狭缝槽的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大，即d3≤d4；其中，狭缝槽宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

在一些实施方式中，两个相邻所述狭缝槽之间存在导磁通道，同层所述导磁通道的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大；即从q轴上至q轴两侧，该导磁通道的宽度逐渐增大，所述导磁通道宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离；向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度逐渐减小。

在一些实施方式中，两个所述狭缝槽之间的导磁通道的最小宽度d5小于等于该狭缝槽两端的两个填充槽之间的导磁通道的最小宽度d6，即d5≤d6。

在一些实施方式中，所述狭缝槽与其两端的填充槽之间通过分割筋分割，所述分割筋的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

在一些实施方式中，所述填充槽与转子外圆之间的最小距离为L2，满足0 ≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

在一些实施方式中，至少部分填充槽中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环实现自行短路，形成鼠笼。

本实用新型提供的一种自起动同步磁阻电机具有如下有益效果：

本实用新型提供一种自起动同步动磁阻电机转子结构，通过设置填充槽间导磁通道靠近转子外圆端部的所占角度与定子齿槽对应关系，能够改变导磁通道与定子齿槽位置关系，有效降低齿槽效应，降低谐波，解决自起动磁阻电机电流谐波大、转矩脉动大的问题，从而降低谐波引起的电磁力及转矩脉动，降低电机振动噪声；斜切边设置一定角度，降低谐波效果更明显；本实用新型还通过斜切边、弯折等改变端部角度，降低谐波效果更明显。

附图说明

图1为本实用新型第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图；

图2为本实用新型第一实施方式的自起动同步磁阻电机转子的轴向视图 (半圆结构)；

图3为本实用新型第二实施方式的自起动同步磁阻电机转子冲片的结构图；

图4为本实用新型的电机结构与现有技术电流波形的对比曲线图；

图5为本实用新型的电机结构与现有技术转矩脉动的对比曲线图。

附图标记表示为：

1、转子冲片；12、转子外圆；2、填充槽；20、外周端部；21、非独立填充槽；22、独立填充槽；23、内周端部；22a、外组独立填充槽；22b、内组独立填充槽；3、狭缝槽；4、轴孔；5、弯折边；6、斜切边；7、分割筋；8、端环；9、定子冲片；10、定子槽；11、定子齿靴；13、导磁通道。

具体实施方式

如图1-5所示，本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机，其包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由多个转子冲片 1叠压而成，所述转子冲片1包括填充槽2、狭缝槽3和轴孔4，所述填充槽2 包括位于所述狭缝槽3两端的非独立填充槽21和位于q轴外周的独立填充槽 22；定子组件包括由定子冲片9叠压成的定子铁芯；所述定子冲片9包括多个定子槽10，位于d轴相邻两侧的非独立填充槽21中各自的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴与转子圆心之间的圆心角度为a2，定子槽数为Z，满足：Z≥30时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2。

本实用新型提供一种自起动同步动磁阻电机转子结构，槽数影响定子齿靴角度，通过设置填充槽间导磁通道靠近转子外圆端部的所占角度与定子齿槽对应关系，能够改变导磁通道与定子齿槽位置关系，有效降低齿槽效应，降低谐波，解决自起动磁阻电机电流谐波大、转矩脉动大的问题，从而降低谐波引起的电磁力及转矩脉动，降低电机振动噪声；斜切边设置一定角度，降低谐波效果更明显；本实用新型还通过斜切边、弯折等改变端部角度，降低谐波效果更明显。

一种自起动同步磁阻电机，包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由转子冲片叠压而成，如图1所示为本实用新型转子冲片图，其转子冲片1上设置有多个填充槽2和狭缝槽3以及和转轴配合的轴孔4，填充槽2包括位于狭缝槽两端的非独立填充槽21和位于q轴外周部的独立填充槽22；定子组件包括具有开槽的定子冲片叠成的铁芯，图2所示为本实用新型定转子冲片图；其特征在于，d轴两侧非独立填充槽21靠近外圆端部之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴所占圆心角度为a2，定子槽数为Z，满足：Z≥30时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2；通过设置填充槽间导磁通道靠近转子外圆端部的所占角度与定子齿槽对应关系，有效降低齿槽效应，降低谐波；如图4所示，采用现有技术后，电机输入电流波形正弦度好，电流谐波降低。

在一些实施方式中，位于d轴同一侧的相邻两个非独立填充槽21中各自的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a3，并有a1＞a3。

在一些实施方式中，当Z≤36时，a3＜a4；其中a4为定子齿距，且a4＝360° /Z，Z为定子齿数/槽数。

本实用新型通过上述尺寸的设置可以使得填充槽之间的导磁通道与定子齿槽左右产生的切向力相互对消，减小转矩脉动；如图5所示，采用现有技术后，电机转矩脉动明显下降。

在一些实施方式中，在转子的半极下，至少一个非独立填充槽21的与转子外圆12相对的外周端部20以朝向远离d轴或靠近d轴方向弯折，形成弯折边5；和/或，至少一个非独立填充槽21的与转子外圆12相对的外周端部20 设置有斜切边6。本实用新型的斜切边一方面改变导磁通道端部宽度，一方面减小磁场突变，降低磁场脉动及转矩脉动。

在一些实施方式中，至少有两个相邻的非独立填充槽21之间，其相对靠近转子外圆12的外周端部20之间沿q轴方向的宽度为d1，其相对靠近所述狭缝槽3的内周端部23之间沿q轴方向的宽度d2，并有d1＞d2。本实用新型通过上述尺寸能够有效保证导磁通道不饱和。

在一些实施方式中，所述填充槽2分布在转子冲片的外周，所述填充槽2 沿d轴方向延伸；多个所述填充槽2关于d轴对称布置和/或多个所述填充槽2 关于q轴对称布置；转子冲片上至少包含5种以上不同面积的填充槽。

在一些实施方式中，一极下所述独立填充槽22为两组，包括外组独立填充槽22a和内组独立填充槽22b，其中所述外组独立填充槽22a位于q轴上，在所述填充槽2中距离所述轴孔4最远；所述内组独立填充槽22b位于所述外组独立填充槽22a与所述非独立填充槽21之间。

在一些实施方式中，所述外组独立填充槽22a两端与转子中心连线的夹角 a5满足30°≤a5≤50°，而且a5＞2*a4；a4为定子齿距，且a4＝360°/Z，Z 为定子齿数/槽数；所述内组独立填充槽22b两端与转子中心连线的夹角a6满足50°≤a6≤70°。

在一些实施方式中，多个所述非独立填充槽21靠近的q轴一端到q轴的距离，朝远离d轴的方向逐渐减小。本实用新型所述非独立填充槽靠近磁障端部到q轴的距离，往远离d轴方向逐渐减小，独立填充槽增加填充槽数量和面积，改善电机起动能力。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3包括圆弧段和/或直线段，从所述轴孔4 侧到转子外圆12侧的多个狭缝槽3之间，所述圆弧段的弧度逐渐变大，且同层狭缝槽的外圆弧弧度大于其内圆弧弧度，所述狭缝槽3的整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸。

在一些实施方式中，同层所述狭缝槽3的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大，即d3≤d4；其中，狭缝槽宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

本实用新型通过向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度大致逐渐减小；狭缝槽增加q轴方向磁阻，q轴电感减小；不一样宽度的狭缝槽，有效利用转子空间，进一步增加q轴方向磁阻。不一样宽度的导磁通道，避免转子过度饱和，增加d轴磁通。

在一些实施方式中，两个相邻所述狭缝槽3之间存在导磁通道13，同层所述导磁通道13的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大；即从q轴上至q轴两侧，该导磁通道的宽度逐渐增大，所述导磁通道宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离；向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度逐渐减小。

在一些实施方式中，两个所述狭缝槽3之间的导磁通道13的最小宽度d5 小于等于该狭缝槽两端的两个填充槽之间的导磁通道13的最小宽度d6，即d5 ≤d6；更优地，d6/d5大于1.15。本实用新型通过如此设置，能够有效避免转子过度饱和。

在一些实施方式中，所述狭缝槽3与其两端的填充槽2之间通过分割筋7 分割，所述分割筋7的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

在一些实施方式中，所述填充槽2与转子外圆12之间的最小距离为L2，满足0≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

本实用新型通过设置适当的分割筋宽度，既可减小漏磁，又可保证一定的转子机械强度。

在一些实施方式中，至少部分填充槽中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环8实现自行短路，形成鼠笼。电机起动时鼠笼产生异步转矩使得电机起动。

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机，包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由转子冲片叠压而成，其转子冲片 1上设置有多个填充槽2和狭缝槽3以及和转轴配合的轴孔4，填充槽2包括位于狭缝槽两端的非独立填充槽21和位于q轴外周部的独立填充槽22；定子组件包括具有开槽的定子冲片叠成的铁芯；其特征在于，d轴两侧非独立填充槽21靠近外圆端部之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴圆心角度为a2，定子槽数为Z，满足：Z≥30时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2；

d轴两侧非独立填充槽21靠近外圆端部之间的圆心角度a1大于同一侧相邻两个非独立填充槽21靠近外圆端部之间的圆心角度a3，即a1＞a3；其特征在于，当Z≤36时，a3＜a4；定子齿距a4＝360°/Z，Z为定子齿数/槽数；

半极下，至少一个非独立填充槽靠近外周端部向远离d轴或靠近d轴方向弯折；进一步地，至少最靠近d轴非独立填充槽靠近外周端部设置有斜切边；

至少有一个相邻两个非独立填充槽之间，其靠近转子外周的填充槽端部之间宽度d1与靠近狭缝槽填充槽端部之间宽度d2不同；

因此本实用新型通过设置填充槽间导磁通道靠近转子外圆端部的所占角度与定子齿槽对应关系，改变导磁通道与定子齿槽位置关系，有效降低齿槽效应，降低谐波，从而降低电机振动噪声。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (16)

1.一种自起动同步磁阻电机，其特征在于：

包括定子组件及转子组件，转子组件包括转子铁芯及鼠笼绕组，转子铁芯由多个转子冲片(1)叠压而成，所述转子冲片(1)包括填充槽(2)、狭缝槽(3)和轴孔(4)，所述填充槽(2)包括位于所述狭缝槽(3)两端的非独立填充槽(21)和位于q轴外周的独立填充槽(22)；定子组件包括由定子冲片(9)叠压成的定子铁芯；所述定子冲片(9)包括多个定子槽(10)，位于d轴相邻两侧的非独立填充槽(21)中的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a1，定子一个齿靴与转子圆心之间的圆心角度为a2，定子槽数为Z，满足：Z≥30时，a1＞a2；Z＜30时，a1＜a2。

2.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

位于d同一侧相邻两个非独立填充槽(21)中各自的径向最外端与转子圆心之间的圆心角度为a3，并有a1＞a3。

3.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

当Z≤36时，a3＜a4；其中a4为定子齿距，且a4＝360°/Z，Z为定子齿数/槽数。

4.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

在转子的半极下，至少一个非独立填充槽(21)的与转子外圆(12)相对的外周端部(20)以朝向远离d轴或靠近d轴方向弯折，形成弯折边(5)；和/或，至少一个非独立填充槽(21)的与转子外圆(12)相对的外周端部(20)设置有斜切边(6)。

5.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

至少有两个相邻的非独立填充槽(21)之间，其相对靠近转子外圆(12)的外周端部(20)之间沿q轴方向的宽度为d1，其相对靠近所述狭缝槽(3)的内周端部(23)之间沿q轴方向的宽度d2，并有d1＞d2。

6.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

所述填充槽(2)分布在转子冲片的外周，所述填充槽(2)沿d轴方向延伸；多个所述填充槽(2)关于d轴对称布置和/或多个所述填充槽(2)关于q轴对称布置；转子冲片上至少包含5种以上不同面积的填充槽。

7.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

一极下所述独立填充槽(22)为两组，包括外组独立填充槽(22a)和内组独立填充槽(22b)，其中所述外组独立填充槽(22a)位于q轴上，在所述填充槽(2)中距离所述轴孔(4)最远；所述内组独立填充槽(22b)位于所述外组独立填充槽(22a)与所述非独立填充槽(21)之间。

8.根据权利要求7所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

所述外组独立填充槽(22a)两端与转子中心连线的夹角a5满足30°≤a5≤50°，而且a5＞2*a4；a4为定子齿距，且a4＝360°/Z，Z为定子齿数/槽数；所述内组独立填充槽(22b)两端与转子中心连线的夹角a6满足50°≤a6≤70°。

9.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

多个所述非独立填充槽(21)靠近q轴的一端到q轴的距离，朝远离d轴的方向逐渐减小。

10.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

所述狭缝槽(3)包括圆弧段和/或直线段，从所述轴孔(4)侧到转子外圆(12)侧的多个狭缝槽(3)之间，所述圆弧段的弧度逐渐变大，且同层狭缝槽的外圆弧弧度大于其内圆弧弧度，所述狭缝槽(3)的整体形状为朝向远离转子中心的方向外凸。

11.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

同层所述狭缝槽(3)的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大，即d3≤d4；其中，狭缝槽宽度的定义为：狭缝槽两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离。

12.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

两个相邻所述狭缝槽(3)之间存在导磁通道(13)，同层所述导磁通道(13)的宽度从q轴中心往两边不变或逐渐增大；即从q轴上至q轴两侧，该导磁通道的宽度逐渐增大，所述导磁通道的宽度的定义为：导磁通道的两个侧边中的一个侧边上的各点到另一个侧边的最短距离；向远离d轴的方向，各导磁通道在q轴方向上的宽度逐渐减小。

13.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

两个所述狭缝槽(3)之间的导磁通道(13)的最小宽度d5小于等于该狭缝槽两端的两个填充槽之间的导磁通道(13)的最小宽度d6，即d5≤d6。

14.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

所述狭缝槽(3)与其两端的填充槽(2)之间通过分割筋(7)分割，所述分割筋(7)的宽度L1满足：L1≥0.5*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

15.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

所述填充槽(2)与转子外圆(12)之间的最小距离为L2，满足0≤L2≤2*σ，σ为定子与转子之间的气隙的宽度。

16.根据权利要求7所述的自起动同步磁阻电机，其特征在于：

至少部分填充槽中填充导电不导磁的材料，并且通过转子两端的端环(8)实现自行短路，形成鼠笼。

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