CN217010461U - 自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机，自起动同步磁阻电机转子，其包括转子铁芯和端环，所述转子铁芯包括第一转子冲片和第二转子冲片，所述第一转子冲片上设置有第一填充槽、第二填充槽和狭缝槽，所述第一填充槽与所述狭缝槽同层布置，所述第二填充槽位于转子q轴方向最外层且不与所述狭缝槽同层；所述第二转子冲片能够对所述第一转子冲片上的第二填充槽全部或部分遮盖。根据本实用新型可以减小因第二填充槽内涡流产生的谐波，降低电机谐波含量，改善电机的转矩脉动率和振动噪声问题，提升电机运行的可靠性；通过有效降低磁场谐波，从而避免谐波带来的转矩脉动和振动噪声问题。

Description

自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机

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转子、电机和压缩机。

背景技术

自起动同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，结合了异步电机的优点，既能够在无需控制器的条件下依靠转子导条产生的异步转矩实现电机的自起动，也能够以同步转速高效运行。与异步电机相比，自起动同步磁阻电机运行在同步转速，转子损耗低，电机效率提升明显；与自起动永磁同步电动机相比，自起动同步磁阻电机未使用到稀土永磁材料，电机制造成本低，且没有退磁风险。但是自起动同步磁阻电机的转子常设计成多层磁障结构，转子磁路结构复杂，电机运行时谐波含量大，不利于电机稳定运行的性能。

由于现有技术中的自起动同步磁阻电机存在转子磁路结构复杂，电机运行时谐波含量大，不利于电机稳定运行的性能等技术问题，因此本实用新型研究设计出一种自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机。

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自起动同步磁阻电机存在转子磁路结构复杂，电机运行时谐波含量大，不利于电机稳定运行的性能的缺陷，从而提供一种自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机。

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转子，其包括转子铁芯和端环，所述转子铁芯包括第一转子冲片和第二转子冲片，所述第一转子冲片上设置有第一填充槽、第二填充槽和狭缝槽，所述第一填充槽与所述狭缝槽同层布置，所述第二填充槽位于转子q轴方向最外层且不与所述狭缝槽同层；所述第二转子冲片能够对所述第一转子冲片上的第二填充槽全部或部分遮盖。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片上设置第三填充槽，所述第三填充槽与所述第一填充槽相对设置，所述第二转子冲片上设置第四填充槽或不设置第四填充槽，当设置第四填充槽时，所述第四填充槽与所述第二填充槽相对且所述第四填充槽的数量小于所述第二填充槽的数量，以对所述第二填充槽进行部分遮盖；当不设置第四填充槽时，所述第二转子冲片能对所述第二填充槽的位置全部遮盖。

在一些实施方式中，所述第二填充槽为由一条整体的槽组成或由多个分段的槽组成，当所述第二填充槽为由一条整体的槽组成时，所述第二转子冲片上与所述第二填充槽相对的位置不设置第四填充槽；当所述第二填充槽由多个分段的槽组成时，多个分段的槽连通成一个整体，且所述第二转子冲片上与所述第二填充槽相对的位置不设置第四填充槽或设置至少一个第四填充槽，其中至少一个所述第四填充槽与所述第二填充槽的部分相对或完全不相对，以对所述第二填充槽产生部分或全部遮挡。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片的中心位置设置第一轴孔，所述第二转子冲片的中心位置设置第二轴孔，所述第二轴孔与所述第一轴孔相对设置。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片和所述第二转子冲片叠压，所述第二转子冲片位于所述转子铁芯的轴向两端，且每端的所述第二转子冲片轴向叠高不小于单片所述第一转子冲片的厚度。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片上的部分或全部填充槽的长度或宽度或面积不大于所述第一转子冲片上相同位置的填充槽，所述第二转子冲片上的填充槽包括第三填充槽和所述第四填充槽，所述第一转子冲片上的填充槽包括第一填充槽和第二填充槽。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片的外部轮廓的最大宽度不大于所述第一转子冲片的外圆的直径，所述第二转子冲片的所述第二轴孔为椭圆形状，所述椭圆的长轴位于q轴上，短轴位于d轴上，长轴与短轴的长度的比值k1/k2范围在1.1-1.5。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片在d轴上的宽度kd大于其在q轴上的宽度kq，且1.1≤kd/kq≤2.8。

在一些实施方式中，沿着d轴的方向，第二转子冲片的所述第二轴孔内缘到所述第三填充槽的宽度距离大于与所述内缘相对的所述第一转子冲片的位置处的第一分割筋的宽度距离的1倍以上，所述第一分割筋位于所述狭缝槽与所述第一填充槽之间。

在一些实施方式中，与所述第二转子冲片的所述第二轴孔相对的所述第一转子冲片的区域中的多个所述狭缝槽沿d轴向外的方向其面积逐渐减小。

在一些实施方式中，与所述第二转子冲片的所述第二轴孔相对的所述第一转子冲片的区域中的多个所述狭缝槽的总面积占电机流通孔总面积的至少40％；所述电机流通孔总面积包括定子流通孔的面积与转子流通孔的面积之和。

在一些实施方式中，所述端环的外部轮廓的最大宽度不大于所述第二转子冲片的外部轮廓的最大宽度，沿着轴向方向所述转子铁芯的中心至所述端环的端面的最大距离不小于转子铁芯的中心至第二转子冲片的端面的最大距离；和/或，

所述端环为不等宽结构，其沿d轴方向的宽度md大于沿q轴方向的宽度mq，且1.1≤md/mq≤2.8。

在一些实施方式中，当所述第二转子冲片上不设置第四填充槽时，所述第一转子冲片上的所述第一填充槽和所述狭缝槽共同组成转子的多层磁障层结构；

当所述第二转子冲片上设置第四填充槽时，所述第一转子冲片上的所述第一填充槽、所述狭缝槽和所述第二填充槽共同组成转子的多层磁障层结构。

在一些实施方式中，每层由第一填充槽和狭缝槽组成的磁障层结构中，第一填充槽和狭缝槽之间都存在第一分割筋，同层第一分割筋沿d轴方向的宽度L，与所述第一分割筋同层布置的所述第一填充槽在与所述第一分割筋相接的端部宽度为M，L与M之间满足0.2M＜L＜0.35M，同时与第一分割筋同层布置的所述狭缝槽靠近所述第一分割筋的端部宽度为K，K与M之间满足K≤M。

在一些实施方式中，所述第二填充槽为由多个不连通的槽组成，且相邻两个槽之间具有第二分割筋，所述第二分割筋为等宽结构或不等宽结构，所述等宽结构为矩形或平行四边形等，所述不等宽结构为梯形。

在一些实施方式中，所有的第一填充槽和所述第二填充槽分别与所述转子外圆之间的筋、所述第一分割筋和所述第二分割筋的中的最小宽度的筋的宽度h1满足h1≥0.5*σ，其中σ为电机定子内径与转子外径中间的气隙宽度。

在一些实施方式中，位于最外层所述狭缝槽两端的所述第一填充槽沿d轴方向的长度d1与相邻的所述狭缝槽两端的所述第一填充槽沿d轴方向的长度d2的比值满足0.2≤d1/d2≤0.9。

在一些实施方式中，位于最外层所述狭缝槽两端的所述第一填充槽沿d轴方向的长度d1与最内层所述狭缝槽两端的所述第一填充槽沿d轴方向的长度d3的比值满足0.1≤d1/d3≤0.7。

在一些实施方式中，部分或全部所述狭缝槽的两端部的长边平行于d轴；所述狭缝槽包含直线槽和弧形槽中的至少一种；当部分狭缝槽为直线槽和弧形槽的组合时，所述狭缝槽由直线段、弧线段和直线段构成，且直线段平行于d轴，弧线段朝远离轴孔的方向突出；当部分狭缝槽为弧形槽时，弧线段朝远离轴孔侧突出；当部分狭缝槽为直线槽时，直线槽的长边平行于d轴设置，且位于最靠近所述第二填充槽的位置。

在一些实施方式中，所述狭缝槽由弧线段和/或直线段组成，从转子轴孔侧到转子外圆侧的方向，所述狭缝槽的所述弧线段的弧度逐渐变大，同层狭缝槽的外圆弧弧度大于或等于内圆弧弧度。

在一些实施方式中，至少3层所述狭缝槽中狭缝槽的中间位置宽度从径向内侧到径向外侧逐渐递减。

在一些实施方式中，所有狭缝槽和所述第二填充槽的宽度之和为∑m2+m1，所述第一轴孔的外圆到转子外圆周的径向宽度为m3，(∑m2+m1)/m3为0.2～0.5。

在一些实施方式中，在第一转子冲片上的位于所述第一轴孔两侧的两个最内层狭缝槽中，二者靠近所述第一轴孔侧的弧线之间沿q轴方向的距离为S3，所述第一轴孔的直径为d，S3/d为1.2～1.3，同时最内层狭缝槽的内圆弧直径是所述第一轴孔的直径d的1.5-3倍。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片上相邻的两个所述第一填充槽之间的距离为S1，满足S1≥S2，其中S2为与该相邻两个所述第一填充槽相对的两个所述狭缝槽中的任一位置处沿q轴方向的距离。

在一些实施方式中，所有所述第一填充槽和所述第二填充槽的总面积占所有转子槽总面积的30％～70％，所述转子槽包含所述第一填充槽、所述第二填充槽和所述狭缝槽。

在一些实施方式中，所述第二填充槽两端与转子中心连线的夹角α1满足20°≤α1≤60°；

所述第一填充槽的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°，所述第二填充槽的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°；

至少三层的第一填充槽的中点到与其相邻外层的所述第一填充槽中点之间的距离，朝着外侧的方向逐渐变大；

同层所述第一填充槽的宽度沿着d轴方向从内到外的偏差不大于5％；

至少三层所述第一填充槽中的所述第一填充槽宽度沿着q轴的方向从内到外连续减小；

沿着q轴的方向从内到外至少有3层所述第一填充槽的宽度与同层所述狭缝槽中间位置的宽度之间的比值大于1.4；

沿着q轴的方向从内到外至少有3层第一填充槽的面积在逐渐减小，且面积减小的幅度在逐渐扩大，这里面积减小的幅度定义为相邻两层第一填充槽面积的比值；

所述第一转子冲片上至少包含5种不同面积的填充槽。

在一些实施方式中，所述第一填充槽的槽内填充导电不导磁的材料，所有填充槽通过转子两端的端环进行自行短路连接，形成鼠笼结构，端环材料与所述第一填充槽内填充材料相同；

部分或所有所述第二填充槽内部为空气，通过所述第二转子冲片的阻挡，防止导电不导磁的材料填充。

在一些实施方式中，相邻两所述磁障层结构之间存在导磁通道，所有导磁通道末端的宽度均大于导磁通道中心的宽度，且任意导磁通道中间区域不设填充槽；

沿着q轴的方向由内到外至少三层导磁通道中间的宽度在逐渐递减；

任意一条导磁通道的宽度从中间到两边逐渐增大，这里导磁通道的宽度定义为一条弧线上任意一点到另一条弧线上的最短距离。

本实用新型还提供一种电机，其包括前任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

本实用新型还提供一种压缩机，其包括前述的电机。

本实用新型提供的一种自起动同步磁阻电机转子、电机和压缩机具有如下有益效果：

1.本实用新型通过将第二转子冲片设置为能够对所述第一转子冲片上的第二填充槽全部或部分遮盖，第二填充槽填充导电不导磁的材料时，受其内产生的涡流影响，会增大电机的谐波含量，而本实用新型通过第一转子冲片和第二转子冲片上狭缝槽和填充槽的形状和位置设计，第二转子冲片限制第二填充槽内的导电不导磁材料的填充，可以减小因第二填充槽内涡流产生的谐波，降低电机谐波含量，改善电机的转矩脉动率和振动噪声问题，提升电机运行的可靠性；通过有效降低磁场谐波，从而避免谐波带来的转矩脉动和振动噪声问题。

2.本实用新型还通过第一转子冲片上多层磁障结构中，合理布置每层磁障对应的狭缝槽或填充槽的尺寸位置，避免磁路饱和，降低电机谐波含量，提升电机运行的可靠性。通过转子导条提供的异步转矩实现电机的自起动，解决同步磁阻电机需要变频器驱动的问题，同时降低电机的损耗，提升电机的效率；

3.本实用新型还通过限定分割筋尺寸，一方面不会因分割筋尺寸过小而导致转子结构强度减弱，另一方面不会应分割筋尺寸过大而导致电机漏磁增加，效率下降，通过第二转子冲片的结构设计以及转子填充槽和狭缝槽之间分割筋的尺寸设计，还能够增强转子的机械强度。

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的第一转子冲片的结构图；

图2(a)为本实用新型第一实施方式的第二转子冲片结构图(外层全部阻挡)；

图2(b)为本实用新型第一实施方式的第二转子冲片结构图(外层部分阻挡1)；

图2(c)为本实用新型第一实施方式的第二转子冲片结构图(外层部分阻挡2)；

图3为本实用新型第一实施方式的转子铁芯的轴向视图(外层全部阻挡)；

图4为本实用新型第一实施方式的转子端环结构图；

图5为本实用新型第一实施方式的转子结构轴向视图；

图6为本实用新型第一实施方式的转子结构立体视图；

图7为本实用新型第二实施方式的自起动同步磁阻电机转子的第一转子冲片的结构图；

图8为本实用新型的转子结构与现有技术电流波形对比曲线图。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；2、第二转子冲片；20、第二轴孔；21、第三填充槽；22、第四填充槽；3、端环；4、第一转子冲片；5、填充槽；51、第一填充槽；52、第二填充槽；6、狭缝槽；7、第一轴孔；8、第一分割筋；82、第二分割筋。

具体实施方式

如图1-8所示，本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子，其包括转子铁芯1和端环3，所述转子铁芯1包括第一转子冲片4和第二转子冲片2(优选转子铁芯1由第一转子冲片4和第二转子冲片2叠压而成)，所述第一转子冲片4上设置有第一填充槽51、第二填充槽52和狭缝槽6，所述第一填充槽51与所述狭缝槽6同层布置，所述第二填充槽52位于转子q轴方向最外层且不与所述狭缝槽6同层；所述第二转子冲片2能够对所述第一转子冲片4上的第二填充槽52全部或部分遮盖。

本实用新型通过将第二转子冲片设置为能够对所述第一转子冲片上的第二填充槽全部或部分遮盖，第二填充槽填充导电不导磁的材料时，受其内产生的涡流影响，会增大电机的谐波含量，而本实用新型通过第一转子冲片和第二转子冲片上狭缝槽和填充槽的形状和位置设计，第二转子冲片限制第二填充槽内的导电不导磁材料的填充，可以减小因第二填充槽内涡流产生的谐波，降低电机谐波含量，改善电机的转矩脉动率和振动噪声问题，提升电机运行的可靠性；通过有效降低磁场谐波，从而避免谐波带来的转矩脉动和振动噪声问题。

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子结构，该转子结构通过第二转子冲片对第二填充槽的限制以及转子填充槽和狭缝槽之间分割筋的尺寸限定，能够削弱电机的磁场谐波，具有提升电机稳定运行性能的效果。

下面结合附图中的实施例对本实用新型进行具体阐述，附图6为本实用新型第一实施方式转子结构示意图，转子结构包括转子铁芯1、端环3，其中转子铁芯1是由第一转子冲片4和第二转子冲片2叠压而成，附图1为本实用新型第一实施方式第一转子冲片结构图，第一转子冲片4上设置有填充槽5、狭缝槽6、第一轴孔7，填充槽5又包括位于转子q轴方向最外层且不与狭缝槽同层布置的第二填充槽52和位于转子内层且与狭缝槽同层布置的第一填充槽51。

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子结构，主要实用新型点如下：

转子结构包括转子铁芯和端环两部分，转子铁芯由第一转子冲片和第二转子冲片叠压形成，第一转子冲片上设置有填充槽和狭缝槽，其中填充槽位于转子的外周，第一填充槽和狭缝槽或第二填充槽组成转子的多层磁障层结构。

第二转子冲片放置在第一转子冲片所叠铁芯两端，第二转子冲片上设置有与第一转子冲片上相同的第一填充槽，第二转子冲片上没有狭缝槽，第二转子冲片上没有或仅有部分第二填充槽。

在每层磁障层结构中，狭缝槽和填充槽之间都存在分割筋，每层分割筋沿d轴方向的宽度为L，与分割筋同层布置的填充槽靠近筋的端部宽度为M，同层狭缝槽靠近筋的端部宽度为K，满足0.2M＜L＜0.35M，同时K≤M。

第二填充槽填充导电不导磁的材料时，受其内产生的涡流影响，会增大电机的谐波含量。第二转子冲片限制第二填充槽内的导电不导磁材料的填充，可以减小因第二填充槽内涡流产生的谐波，降低电机谐波含量，提升电机运行的可靠性。

第一转子冲片上多层磁障结构中，合理布置每层磁障对应的狭缝槽或填充槽的尺寸位置，避免磁路饱和，降低电机谐波含量，提升电机运行的可靠性。

另外，限定分割筋尺寸，一方面不会因分割筋尺寸过小而导致转子结构强度减弱，另一方面不会应分割筋尺寸过大而导致电机漏磁增加，效率下降。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片2上设置第三填充槽21，所述第三填充槽21与所述第一填充槽51相对设置，所述第二转子冲片2上设置第四填充槽22或不设置第四填充槽22，当设置第四填充槽22时，所述第四填充槽22与所述第二填充槽52相对且所述第四填充槽22的数量小于所述第二填充槽52的数量，以对所述第二填充槽52进行部分遮盖；当不设置第四填充槽22时，所述第二转子冲片2能对所述第二填充槽52的位置全部遮盖。本实用新型通过在第二转子冲片上开设与第一填充槽相对的第三填充槽，第一填充槽与狭缝槽形成多磁场结构，影响电机的起动性能，第二填充槽里填充的导条作用是起动作用，与第一填充槽的作用相同，因此本实用新型通过第二转子冲片上开设的部分第四填充槽或不开设第四填充槽来对第二填充槽进行遮挡，以减少或防止第二填充槽的导通。

进一步地，第二转子冲片2上设置有与第一转子冲片4上的第一填充槽51相同的第三填充槽21，但第二转子冲片2上没有或只有部分第四填充槽22，第二转子冲片2把部分或者全部填充槽遮盖。第二转子冲片如此设置，目的在于通过阻挡作用，防止第二填充槽内填充导电不导磁材料，避免该区域产生涡流及谐波磁场，降低电机谐波含量。

在一些实施方式中，所述第二填充槽52为由一条整体的槽组成或由多个分段的槽组成，当所述第二填充槽52为由一条整体的槽组成时，所述第二转子冲片2上与所述第二填充槽52相对的位置不设置第四填充槽22；当所述第二填充槽52由多个分段的槽组成时，多个分段的槽连通成一个整体，且所述第二转子冲片2上与所述第二填充槽52相对的位置不设置第四填充槽或设置至少一个第四填充槽，其中至少一个所述第四填充槽22与所述第二填充槽52的部分相对或完全不相对，以对所述第二填充槽52产生部分或全部遮挡。这是本实用新型的第二填充槽的优选结构形式，第二填充槽可以为整体槽结构(第二实施方式，如图7)，也可以是分段的槽结构(第一实施方式，如图1)，第四填充槽22可以没有(如图2(a))，形成对第二填充槽的全部遮挡，第四填充槽22可以为多段式结构(如图2(b))，形成对第二填充槽的部分遮挡，第四填充槽22也可以为一段式结构(如图2(c))，形成对第二填充槽的部分遮挡。

图7为本实用新型第二实施方式转子冲片结构图，如图中所示，位于转子最外层狭缝槽和转子外圆之间布置第二填充槽52，所述第二填充槽可以采用联通结构，即将第一实施方式中的分段第二填充槽中间的分割筋取消，将第二填充槽联通为一体，通过第二转子冲片的阻挡作用，使得第二填充槽不填充导电不导磁材料。第二实施方式中，将第二填充槽设置成联通结构，可以增大d、q轴磁阻差值，充分利用磁阻转矩，同时在第二转子冲片的作用下，也能起到降低电机磁场谐波的效果。

本实用新型的第二填充槽52不限于由多个分割的槽组成或由多个槽联通成一个整体，当第二填充槽52由多个分隔的槽组成时，所述第二转子冲片2上相同位置没有或只有部分第四填充槽22；当第二填充槽52联通成一体时，所述第二转子冲片2上相同位置没有第四填充槽22或由第四填充槽但第四填充槽的数量比第二填充槽小。通过第二转子冲片的阻挡作用，使得第一转子冲片上第二填充槽的区域无法全部填充，从而能降低电机的谐波含量。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片4的中心位置设置第一轴孔7，所述第二转子冲片2的中心位置设置第二轴孔20，所述第二轴孔20与所述第一轴孔7相对设置。这是本实用新型的第一转子冲片和第二转子冲片的进一步优选结构形式，第一转子冲片的第一轴孔优选为圆形，第二转子冲片的第二轴孔优选为椭圆形，第二轴孔优选比第一轴孔的面积大，能容许转轴穿过。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片4和所述第二转子冲片2叠压，所述第二转子冲片2位于所述转子铁芯1的轴向两端，且每端的所述第二转子冲片2轴向叠高不小于单片所述第一转子冲片4的厚度。这是本实用新型的第一和第二转子冲片的优选结构形式，进一步地，第二转子冲片放置在转子铁芯两端，且每端第二转子冲片轴向叠高不小于单片第一转子冲片的厚度。第二转子冲片的作用仅在于阻挡转子铁芯上第二填充槽的填充效果，其高度不宜过大。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片上的部分或全部填充槽的长度或宽度或面积不大于所述第一转子冲片上相同位置的填充槽，所述第二转子冲片上的填充槽包括第三填充槽和所述第四填充槽，所述第一转子冲片上的填充槽包括第一填充槽和第二填充槽。本实用新型的第二转子冲片上的填充槽的面积等不宜过大，否则转子制造过程中填充材料易渗透到狭缝槽内，造成材料浪费。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片2的外部轮廓的最大宽度不大于所述第一转子冲片4的外圆的直径，所述第二转子冲片2的所述第二轴孔20为椭圆形状，所述椭圆的长轴位于q轴上，短轴位于d轴上，长轴与短轴的长度的比值k1/k2范围在1.1-1.5。其目的在于，第二转子冲片作为转子铁芯的一部分，其外轮廓需不大于转子铁芯外圆，以和定子之间形成具有一定宽度的气隙；其内轮廓的q轴方向上对应于转子铁芯的狭缝槽，其q轴宽度需不小于d轴宽度，以使足够多面积的狭缝槽直接接触空气，形成流通孔，增加转子散热。

在一些实施方式中，所述第二转子冲片2在d轴上的宽度kd大于其在q轴上的宽度kq，且1.1≤kd/kq≤2.8，更优地在1.2≤kd/kq≤1.8。如此设置，才能保证第二转子冲片仅挡住填充槽和狭缝槽的一部分，将狭缝槽大部分露出用作流通孔。

在一些实施方式中，沿着d轴的方向，第二转子冲片2的所述第二轴孔20内缘到所述第三填充槽21的宽度距离大于与所述内缘相对的所述第一转子冲片的位置处的第一分割筋8的宽度距离的1倍以上，所述第一分割筋8位于所述狭缝槽与所述第一填充槽51之间。此处第一分割筋的作用在于分隔第一填充槽和狭缝槽的距离，保证第一分割筋的宽度，才能更好保证制造过程中填充材料的填充效果。

在一些实施方式中，与所述第二转子冲片2的所述第二轴孔20相对的所述第一转子冲片4的区域中的多个所述狭缝槽6沿d轴向外的方向其面积逐渐减小；且与所述第二转子冲片2的所述第二轴孔20相对的所述第一转子冲片4的区域中的多个所述狭缝槽6的总面积占电机流通孔总面积的至少40％；所述电机流通孔总面积包括定子流通孔的面积与转子流通孔的面积之和。转子上的狭缝槽不仅充当磁障，还可以充当流通孔，保证第二转子冲片内孔之内的狭缝槽的面积比例，可以充分利用转子上的流通孔，有利于电机的散热。

在一些实施方式中，所述端环3的外部轮廓的最大宽度不大于所述第二转子冲片2的外部轮廓的最大宽度，沿着轴向方向所述转子铁芯1的中心至所述端环3的端面的最大距离不小于转子铁芯1的中心至第二转子冲片2的端面的最大距离；端环外部轮廓的最大宽度不大于第二转子冲片外部轮廓的最大宽度，以保证转子铁芯的位于转子外圆侧的非第二转子冲片覆盖面的部分，在填充材料时的受力，减小局部变形；转子铁芯的中心至端环端面的最大距离不小于转子铁芯的中心至第二转子冲片端面的最大距离，保证转子具有一定体积的端环，有助于改善电机起动能力。

所述端环3为不等宽结构，其沿d轴方向的宽度md大于沿q轴方向的宽度mq，且1.1≤md/mq≤2.8，更优地在1.2≤md/mq≤1.8。能够保证端环在不同方向的宽度比值在此范围，既能够保证端环的材料用量，改善电机的起动能力，又能够将狭缝槽的大部分区域留出用作流通孔，改善电机的散热能力。

在一些实施方式中，当所述第二转子冲片2上不设置第四填充槽22时，所述第一转子冲片4上的所述第一填充槽51和所述狭缝槽6共同组成转子的多层磁障层结构；

当所述第二转子冲片2上设置第四填充槽22时，所述第一转子冲片4上的所述第一填充槽51、所述狭缝槽6和所述第二填充槽52共同组成转子的多层磁障层结构。

多层磁障层的结构使得转子上d、q轴之间存在磁阻差，从而产生磁阻转矩。

在一些实施方式中，每层由第一填充槽和狭缝槽组成的磁障层结构中，第一填充槽和狭缝槽之间都存在第一分割筋8，同层第一分割筋沿d轴方向的宽度L，与所述第一分割筋同层布置的所述第一填充槽51在与所述第一分割筋8相接的端部宽度为M，L与M之间满足0.2M＜L＜0.35M，同时与第一分割筋同层布置的所述狭缝槽6靠近所述第一分割筋8的端部宽度为K，K与M之间满足K≤M。本实用新型的第一分割筋的存在可以增强转子的机械强度，增强电机的安全可靠性，同时限制筋的尺寸范围，防止出现过多漏磁。

在一些实施方式中，位所述第二填充槽52为由多个不连通的槽组成，且相邻两个槽之间具有第二分割筋82，所述第二分割筋82为等宽结构或不等宽结构，所述等宽结构为矩形或平行四边形等，所述不等宽结构为梯形，较优地选择等宽结构中的矩形分割筋。如此设置，能够在尽量降低漏磁的情况下增强结构强度。

在一些实施方式中，所有的第一填充槽51和所述第二填充槽52分别与所述转子外圆之间的筋、所述第一分割筋8和所述第二分割筋82中的最小宽度的筋的宽度h1满足h1≥0.5*σ，其中σ为电机定子内径与转子外径中间的气隙宽度。转子上这些区域的分割筋主要在于增强转子结构强度，不宜设置过小，否则电机运行时有转子变形的风险。

在一些实施方式中，位于最外层所述狭缝槽6两端的所述第一填充槽51沿d轴方向的长度d1与相邻的所述狭缝槽6两端的所述第一填充槽51沿d轴方向的长度d2的比值满足0.2≤d1/d2≤0.9，更优地在0.45≤d1/d2≤0.65。

在一些实施方式中，位于最外层所述狭缝槽6两端的所述第一填充槽51沿d轴方向的长度d1与最内层所述狭缝槽6两端的所述第一填充槽51沿d轴方向的长度d3的比值满足0.1≤d1/d3≤0.7，更优地在0.3≤d1/d3≤0.5。将第一填充槽沿d轴方向的长度设置在此范围之内，能够保证第一填充槽的面积大小，不至于使第一填充槽的面积过大或过小，面积过大会导致填充材料增多，浪费填充材料，面积过小会影响电机的起动性能。

在一些实施方式中，部分或全部所述狭缝槽6的两端部的长边平行于d轴；如此设置，可以充分利用转子内侧的空间，能够在转子上更多地布置狭缝槽；

所述狭缝槽6包含直线槽和弧形槽中的至少一种；当部分狭缝槽为直线槽和弧形槽的组合时，所述狭缝槽由直线段、弧线段和直线段构成，且直线段平行于d轴，弧线段朝远离轴孔的方向突出；当部分狭缝槽为弧形槽时，弧线段朝远离轴孔侧突出；当部分狭缝槽为直线槽时，直线槽的长边平行于d轴设置，且位于最靠近所述第二填充槽的位置(即位于第二填充槽和异形槽之间)；该设置同样能够保证转子上空间利用率，同时有利于转子上磁路结构的通畅，从而更好的利用磁阻转矩。

在一些实施方式中，所述狭缝槽6由弧线段和/或直线段组成，从转子轴孔侧到转子外圆侧的方向，所述狭缝槽6的所述弧线段的弧度逐渐变大，同层狭缝槽6的外圆弧弧度大于或等于内圆弧弧度。转子中间开有轴孔，狭缝槽这样设置可以增大转子空间的利用率，提高转子结构的凸极比，从而提升电机的磁阻转矩。

在一些实施方式中，至少3层所述狭缝槽6中狭缝槽的中间位置宽度从径向内侧到径向外侧逐渐递减。如此设置是为了合理布置狭缝槽的位置。

在一些实施方式中，所有狭缝槽和所述第二填充槽52的宽度之和为∑m2+m1，所述第一轴孔的外圆到转子外圆周的径向宽度为m3，∑m2+m1/m3为0.2～0.5，更优地在0.3～0.4。目的是选择合理的磁障占比，既能够保证足够的磁障宽度，又保证合理地磁通通道，增加电机凸极比的同时，防止出现磁路过饱和，进一步降低磁场谐波。

在一些实施方式中，在第一转子冲片4上的位于所述第一轴孔7两侧的两个最内层狭缝槽6中，二者靠近所述第一轴孔7侧的弧线之间沿q轴方向的距离为S3，所述第一轴孔7的直径为d，S3/d为1.2～1.3，同时最内层狭缝槽的内圆弧直径是所述第一轴孔7的直径d的1.5-3倍。如此设置，保证最内层狭缝槽与轴孔之间的导磁通道有足够区域，才能避免导磁通道出现磁饱和，同时保证转子结构强度在安全范围之内。

在一些实施方式中，所述第一转子冲片4上相邻的两个所述第一填充槽51之间的距离为S1，满足S1≥S2，其中S2为与该相邻两个所述第一填充槽相对的两个所述狭缝槽6中的任一位置处沿q轴方向的距离。如此设置，也是为了保证转子磁通道的通畅，避免饱和。

在一些实施方式中，所有所述第一填充槽和所述第二填充槽的总面积占所有转子槽总面积的30％～70％，所述转子槽包含所述第一填充槽、所述第二填充槽和所述狭缝槽，更优地在35％～50％。目的是保证一定比例的填充槽面积，使电机具有一定的带载起动能力。

在一些实施方式中，所述第二填充槽52两端与转子中心连线的夹角α1满足20°≤α1≤60°；第二填充槽可以充当磁障层，增加电机d、q轴之间的磁阻差值，从而增大电机磁阻转矩。

所述第一填充槽的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°，所述第二填充槽52的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°；

至少三层的第一填充槽51的中点到与其相邻外层的所述第一填充槽51中点之间的距离，朝着外侧的方向逐渐变大；

同层所述第一填充槽51的宽度沿着d轴方向从内到外的偏差不大于5％；

至少三层所述第一填充槽51中的所述第一填充槽宽度沿着q轴的方向从内到外连续减小；

如此设置，既可以充分利用转子空间，使得转子上磁密分布较为均匀，又能在不影响起动能力的情况下，适当减少填充材料的使用，达到降低制造成本的目的。

沿着q轴的方向从内到外至少有3层所述第一填充槽的宽度与同层所述狭缝槽中间位置的宽度之间的比值大于1.4，较优地在1.5-3.0；沿着q轴的方向从内到外至少有3层第一填充槽的面积在逐渐减小，且面积减小的幅度在逐渐扩大，这里面积减小的幅度定义为相邻两层第一填充槽面积的比值。

如此设置，也是结合转子磁路结构的特点，在狭缝槽中间区域的空间位置较小，可以适当减小狭缝槽中间位置的宽度，而第一填充槽所在位置的空间较大，可以将第一填充槽的宽度设计得相对较大。

所述第一转子冲片上至少包含5种不同面积的填充槽。

在一些实施方式中，所述第一填充槽51的槽内填充导电不导磁的材料，较优地为铝或铝合金，所有填充槽通过转子两端的端环进行自行短路连接，形成鼠笼结构，端环材料与所述第一填充槽51内填充材料相同。

铝的导电性能良好，市场价格相对较便宜，适合应用在工业电机领域；自行短路的鼠笼结构在电机起动阶段提供异步转矩，以实现电机的自起动。

部分或所有所述第二填充槽52内部为空气，通过所述第二转子冲片2的阻挡，防止导电不导磁的材料填充。

在一些实施方式中，相邻两所述磁障层结构之间存在导磁通道，所有导磁通道末端的宽度均大于导磁通道中心的宽度，且任意导磁通道中间区域不设填充槽；为的就是保证导磁通道的通畅

沿着q轴的方向由内到外至少三层导磁通道中间的宽度在逐渐递减；

任意一条导磁通道的宽度从中间到两边逐渐增大，这里导磁通道的宽度定义为一条弧线上任意一点到另一条弧线上的最短距离。

如此设置，也是为了保证导磁通道的通畅，从而充分利用磁阻转矩。

本实用新型还提供一种电机，其包括前任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子结构，通过转子导条提供的异步转矩实现电机的自起动，解决同步磁阻电机需要变频器驱动的问题，同时降低电机的损耗，提升电机的效率；

本实用新型提供一种自起动同步磁阻电机转子结构，该结构能够有效降低电机运行时的磁场谐波，改善电机的转矩脉动率和振动噪声问题。

通过填充槽和狭缝槽的结合设计，使得同步磁阻电机可以实现自起动，省去了控制器损耗，提升了电机的效率。

通过第一转子冲片和第二转子冲片上狭缝槽和填充槽的形状和位置设计，有效降低磁场谐波，从而避免谐波带来的转矩脉动和振动噪声问题。

通过第二转子冲片的结构设计以及转子填充槽和狭缝槽之间分割筋的尺寸设计，能够增强转子的机械强度。

本实用新型还提供一种压缩机，其包括前述的电机。

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 (30)

1.一种自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

包括转子铁芯(1)和端环(3)，所述转子铁芯(1)包括第一转子冲片(4)和第二转子冲片(2)，所述第一转子冲片(4)上设置有第一填充槽(51)、第二填充槽(52)和狭缝槽(6)，所述第一填充槽(51)与所述狭缝槽(6)同层布置，所述第二填充槽(52)位于转子q轴方向最外层且不与所述狭缝槽(6)同层；所述第二转子冲片(2)能够对所述第一转子冲片(4)上的第二填充槽(52)全部或部分遮盖。

2.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二转子冲片(2)上设置第三填充槽(21)，所述第三填充槽(21)与所述第一填充槽(51)相对设置，所述第二转子冲片(2)上设置第四填充槽(22)或不设置第四填充槽(22)，当设置第四填充槽(22)时，所述第四填充槽(22)与所述第二填充槽(52)相对且所述第四填充槽(22)的数量小于所述第二填充槽(52)的数量，以对所述第二填充槽(52)进行部分遮盖；当不设置第四填充槽(22)时，所述第二转子冲片(2)能对所述第二填充槽(52)的位置全部遮盖。

3.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二填充槽(52)为由一条整体的槽组成或由多个分段的槽组成，当所述第二填充槽(52)为由一条整体的槽组成时，所述第二转子冲片(2)上与所述第二填充槽(52)相对的位置不设置第四填充槽(22)；当所述第二填充槽(52)由多个分段的槽组成时，多个分段的槽连通成一个整体，且所述第二转子冲片(2)上与所述第二填充槽(52)相对的位置不设置第四填充槽或设置至少一个第四填充槽，其中至少一个所述第四填充槽(22)与所述第二填充槽(52)的部分相对或完全不相对，以对所述第二填充槽(52)产生部分或全部遮挡。

4.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第一转子冲片(4)的中心位置设置第一轴孔(7)，所述第二转子冲片(2)的中心位置设置第二轴孔(20)，所述第二轴孔(20)与所述第一轴孔(7)相对设置。

5.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第一转子冲片(4)和所述第二转子冲片(2)叠压，所述第二转子冲片(2)位于所述转子铁芯(1)的轴向两端，且每端的所述第二转子冲片(2) 轴向叠高不小于单片所述第一转子冲片(4)的厚度。

6.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二转子冲片上的部分或全部填充槽的长度或宽度或面积不大于所述第一转子冲片上相同位置的填充槽，所述第二转子冲片上的填充槽包括第三填充槽和所述第四填充槽，所述第一转子冲片上的填充槽包括第一填充槽和第二填充槽。

7.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二转子冲片(2)的外部轮廓的最大宽度不大于所述第一转子冲片(4)的外圆的直径，所述第二转子冲片(2)的所述第二轴孔(20)为椭圆形状，所述椭圆的长轴位于q轴上，短轴位于d轴上，长轴与短轴的长度的比值k1/k2范围在1.1-1.5。

8.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二转子冲片(2)在d轴上的宽度kd大于其在q轴上的宽度kq，且1.1≤kd/kq≤2.8。

9.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

沿着d轴的方向，第二转子冲片(2)的所述第二轴孔(20)内缘到所述第三填充槽(21)的宽度距离大于与所述内缘相对的所述第一转子冲片的位置处的第一分割筋(8)的宽度距离的1倍以上，所述第一分割筋(8)位于所述狭缝槽(6)与所述第一填充槽(51)之间。

10.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

与所述第二转子冲片(2)的所述第二轴孔(20)相对的所述第一转子冲片(4)的区域中的多个所述狭缝槽(6)沿d轴向外的方向其面积逐渐减小。

11.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

与所述第二转子冲片(2)的所述第二轴孔(20)相对的所述第一转子冲片(4)的区域中的多个所述狭缝槽(6)的总面积占电机流通孔总面积的至少40％；所述电机流通孔总面积包括定子流通孔的面积与转子流通孔的面积之和。

12.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述端环(3)的外部轮廓的最大宽度不大于所述第二转子冲片(2)的外部轮廓的最大宽度，沿着轴向方向所述转子铁芯(1)的中心至所述端环(3)的端面的最大距离不小于转子铁芯(1)的中心至第二转子冲片(2)的端面的最大距离；和/或，

所述端环(3)为不等宽结构，其沿d轴方向的宽度md大于沿q轴方向的宽度mq，且1.1≤md/mq≤2.8。

13.根据权利要求2所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

当所述第二转子冲片(2)上不设置第四填充槽(22)时，所述第一转子冲片(4)上的所述第一填充槽(51)和所述狭缝槽(6)共同组成转子的多层磁障层结构；

当所述第二转子冲片(2)上设置第四填充槽(22)时，所述第一转子冲片(4)上的所述第一填充槽(51)、所述狭缝槽(6)和所述第二填充槽(52)共同组成转子的多层磁障层结构。

14.根据权利要求13所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

每层由第一填充槽和狭缝槽组成的磁障层结构中，第一填充槽和狭缝槽之间都存在第一分割筋(8)，同层第一分割筋沿d轴方向的宽度L，与所述第一分割筋同层布置的所述第一填充槽(51)在与所述第一分割筋(8)相接的端部宽度为M，L与M之间满足0.2M＜L＜0.35M，同时与第一分割筋同层布置的所述狭缝槽(6)靠近所述第一分割筋(8)的端部宽度为K，K与M之间满足K≤M。

15.根据权利要求14所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二填充槽(52)为由多个不连通的槽组成，且相邻两个槽之间具有第二分割筋(82)，所述第二分割筋(82)为等宽结构或不等宽结构，所述等宽结构为矩形或平行四边形等，所述不等宽结构为梯形。

16.根据权利要求15所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所有的第一填充槽(51)和所述第二填充槽(52)分别与所述转子外圆之间的筋、所述第一分割筋(8)和所述第二分割筋(82)中的最小宽度的筋的宽度h1满足h1≥0.5*σ，其中σ为电机定子内径与转子外径中间的气隙宽度。

17.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

位于最外层所述狭缝槽(6)两端的所述第一填充槽(51)沿d轴方向的长度d1与相邻的所述狭缝槽(6)两端的所述第一填充槽(51)沿d轴方向的长度d2的比值满足0.2≤d1/d2≤0.9。

18.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

位于最外层所述狭缝槽(6)两端的所述第一填充槽(51)沿d轴方向的长度d1与最内层所述狭缝槽(6)两端的所述第一填充槽(51)沿d轴方向的长度d3的比值满足0.1≤d1/d3≤0.7。

19.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

部分或全部所述狭缝槽(6)的两端部的长边平行于d轴；所述狭缝槽(6)包含直线槽和弧形槽中的至少一种；当部分狭缝槽为直线槽和弧形槽的组合时，所述狭缝槽由直线段、弧线段和直线段构成，且直线段平行于d轴，弧线段朝远离轴孔的方向突出；当部分狭缝槽为弧形槽时，弧线段朝远离轴孔侧突出；当部分狭缝槽为直线槽时，直线槽的长边平行于d轴设置，且位于最靠近所述第二填充槽的位置。

20.根据权利要求19所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述狭缝槽(6)由弧线段和/或直线段组成，从转子轴孔侧到转子外圆侧的方向，所述狭缝槽(6)的所述弧线段的弧度逐渐变大，同层狭缝槽(6)的外圆弧弧度大于或等于内圆弧弧度。

21.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

至少3层所述狭缝槽(6)中狭缝槽的中间位置宽度从径向内侧到径向外侧逐渐递减。

22.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所有狭缝槽和所述第二填充槽(52)的宽度之和为∑m2+m1，所述第一轴孔的外圆到转子外圆周的径向宽度为m3，(∑m2+m1)/m3为0.2～0.5。

23.根据权利要求4所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

在第一转子冲片(4)上的位于所述第一轴孔(7)两侧的两个最内层狭缝槽(6)中，二者靠近所述第一轴孔(7)侧的弧线之间沿q轴方向的距离为S3，所述第一轴孔(7)的直径为d，S3/d为1.2～1.3，同时最内层狭缝槽的内圆弧直径是所述第一轴孔(7)的直径d的1.5-3倍。

24.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第一转子冲片(4)上相邻的两个所述第一填充槽(51)之间的距离为S1，满足S1≥S2，其中S2为与该相邻两个所述第一填充槽相对的两个所述狭缝槽(6)中的任一位置处沿q轴方向的距离。

25.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所有所述第一填充槽和所述第二填充槽的总面积占所有转子槽总面积的30％～70％，所述转子槽包含所述第一填充槽、所述第二填充槽和所述狭缝槽。

26.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第二填充槽(52)两端与转子中心连线的夹角α1满足20°≤α1≤60°；

所述第一填充槽的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°，所述第二填充槽(52)的延伸方向与d轴之间的倾斜角度偏差不超过5°；

至少三层的第一填充槽(51)的中点到与其相邻外层的所述第一填充槽(51)中点之间的距离，朝着外侧的方向逐渐变大；

同层所述第一填充槽(51)的宽度沿着d轴方向从内到外的偏差不大于5％；

至少三层所述第一填充槽(51)中的所述第一填充槽宽度沿着q轴的方向从内到外连续减小；

沿着q轴的方向从内到外至少有3层所述第一填充槽的宽度与同层所述狭缝槽中间位置的宽度之间的比值大于1.4；

沿着q轴的方向从内到外至少有3层第一填充槽的面积在逐渐减小，且面积减小的幅度在逐渐扩大，这里面积减小的幅度定义为相邻两层第一填充槽面积的比值；

所述第一转子冲片上至少包含5种不同面积的填充槽。

27.根据权利要求1所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

所述第一填充槽(51)的槽内填充导电不导磁的材料，所有填充槽通过转子两端的端环进行自行短路连接，形成鼠笼结构，端环材料与所述第一填充槽(51)内填充材料相同；

部分或所有所述第二填充槽(52)内部为空气，通过所述第二转子冲片(2)的阻挡，防止导电不导磁的材料填充。

28.根据权利要求13所述的自起动同步磁阻电机转子，其特征在于：

相邻两所述磁障层结构之间存在导磁通道，所有导磁通道末端的宽度均大于导磁通道中心的宽度，且任意导磁通道中间区域不设填充槽；

沿着q轴的方向由内到外至少三层导磁通道中间的宽度在逐渐递减；

任意一条导磁通道的宽度从中间到两边逐渐增大，这里导磁通道的宽度定义为一条弧线上任意一点到另一条弧线上的最短距离。

29.一种电机，其特征在于，包括权利要求1-28中任一项所述的自起动同步磁阻电机转子。

30.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求29所述的电机。

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