专利名称：异步鼠笼式电机及其转子的制作方法
技术领域：
本实用新型属于三相异步电机技术领域，涉及一种异步鼠笼式电机及其转子。
背景技术：
目前的三相异步电机的结构简单、可靠、转子强度高，造价低廉，成本较低。但其缺点也比较突出，存在有功率因数底、功率低下(759Γ8590以及效率低、不节能、启动电流大 (约为额定电流的Γ7倍)，转矩系数小的问题，而且有转差，转速以频率关系不固定，需要激磁电流分量建立主磁通。在结构上三相异步电机定子是直槽，转子可以做成斜槽，电机体积较大。而永磁同步电机功率因数高，效率高、节能、转矩系数大、电流小，无转差，转速与频率关系相对固定，转子内置磁钢或表面粘贴磁钢无需电流激磁，由永磁体建立主磁通。其缺点是结构复杂，成本高，不能直接启动。结构上永磁同步电机因转子上镶入永磁体而使得转子斜槽很难，只有定子斜槽。同时使得转子结构复杂，强度差，特别是永磁体镶嵌在鼠笼条内侧，远离气隙合成磁场，使得永磁体的漏磁通比较大，永磁体的利用率不高，电机体积较小。正因为这两种电机的优缺点使得三相异步电机成本低结构简单却可靠得以大规模的普及使用；永磁电机成本高，结构较复杂，其大规模的普及使用比较困难。如何能够结合二者之长，获得更具优势的电机，是进一步研发的方向。
发明内容本实用新型为了解决三相异步电机的高耗、低效和永磁同步电机的成本高、工艺复杂的问题，而提出一种异步鼠笼式电机及其转子，使得该电机具有高效、节能、成本低的性能，并可直接启动。本实用新型是通过以下方案实现的上述的异步鼠笼式电机，包括机壳、固定在所述机壳的定子、套设于所述定子内的转子、以及刚性连接所述转子的转轴、支撑所述转轴的端盖及轴承；所述转子为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段，且每相邻两段之间设有永磁环。所述的异步鼠笼式电机，其中所述各段转子的鼠笼位于同一直线，并与所述永磁环间隔布设并通过所述转轴压接串联为一体；所述各段转子具有沿轴向扭斜一定角度的斜槽，所述各段转子的斜槽沿轴向扭斜角度及延伸方向一致。所述的异步鼠笼式电机，其中所述转子为三段，包括第一段转子、第二段转子和第三段转子，第一段转子与第二段转子之间设有第一永磁环，第二段转子与第三段转子之间设有第二永磁环；所述第一段转子具有位于两端的第一端环和第一段转子槽；远离第一永磁环的一侧的第一端环上设有扇页；所述第二段转子位于第一永磁环的另一侧，具有位于两端的第二端环和转子槽；第二段转子槽为与第一段转子槽相匹配；所述第三段转子具有位于两端的第三端环和第三段转子槽；远离第二永磁环的一侧的第三端环设有扇页；第三段转子槽为与第一段转子槽和第二段转子槽相匹配；所述第一永磁环和第二永磁环磁极方向一致。所述的异步鼠笼式电机，其中所述永磁环由钕铁硼永磁体和多层叠加的硅钢片组成；所述永磁体为条形结构，所述硅钢片上设有多个原点对称的卡槽，永磁体容置于卡槽内。所述位于同一个卡槽中相邻两个永磁体之间具有气隙，以阻隔磁力线。上述的异步鼠笼式电机的转子，所述转子为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段，且每相邻两段之间设有永磁环。所述的异步鼠笼式电机的转子，其中所述各段转子的鼠笼位于同一直线，且与所述永磁环间隔布设并通过所述转轴压接串联为一体。所述各段转子具有沿轴向扭斜一定角度的斜槽，所述各段转子的斜槽沿轴向扭斜角度及延伸方向一致。所述的异步鼠笼式电机的转子，其中所述转子为三段，包括第一段转子、第二段转子和第三段转子，第一段转子与第二段转子之间设有第一永磁环，第二段转子与第三段转子之间设有第二永磁环；所述第一段转子具有位于两端的第一端环和第一段转子槽；远离第一永磁环的一侧的第一端环上设有扇页；所述第二段转子位于第一永磁环的另一侧， 具有位于两端的第二端环和转子槽；第二段转子槽为与第一段转子槽相匹配；所述第三段转子具有位于两端的第三端环和第三段转子槽；远离第二永磁环的一侧的第三端环设有扇页；第三段转子槽为与第一段转子槽和第二段转子槽相匹配；所述第一永磁环和第二永磁环磁极方向一致。所述的异步鼠笼式电机的转子，其中所述永磁环由钕铁硼永磁体和多层叠加的硅钢片组成；所述永磁体为条形结构，所述硅钢片上设有多个原点对称的卡槽，永磁体容置于卡槽内。有益效果本实用新型的电机由于采用新型结构转子，在转子中增加用钕铁硼这种目前最好的永磁体材料做成的永磁环，将三相异步电机的鼠笼式转子分为多段，使永磁环和转子间隔布设，鼠笼式转子仍然保持以往的斜槽率，两个永磁环的磁场方向一致，从而整合了三相异步电机及永磁电机的优势，同时具有成本低、结构简单、性能可靠以及效率高、节能、电流小的特点，从而具有广阔的市场应用前景。
图1是本实用新型异步鼠笼式电机的结构示意图。图2是本实用新型异步鼠笼式电机的转子的结构立体图。图3是本实用新型异步鼠笼式电机的转子的结构示意图。图4是本实用新型异步鼠笼式电机的永磁环结构示意图。图5是图4的A-A剖视图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的异步鼠笼式电机包括机壳1、定子2、转子3、转轴4、端盖5及轴承6 ；定子2通过机壳1固定，套装在转子3外周，定子2与转子3之间具有气隙；转子3刚性连接在转轴4上，转轴4的两端分别通过分设于机壳1两端的端盖5和轴承6支撑限位。转子3为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段转子，每相邻两段转子之间设有永磁环，各段转子与永磁环间隔布设并通过转轴4压接串联为一体。如图2、图3所示，在本实施例中转子3选用三段转子，包括依次串联的第一段转子31、第二段转子33和第三段转子35，第一段转子31与第二段转子33之间设有第一永磁环32，第二段转子33与第三段转子35之间设有第二永磁环34。以上各个部分依次由转轴 4安装，且第一段转子31、第二段转子33和第三段转子35的三段转子铸造浇注的鼠笼在一条直线上。第一段转子31具有位于两端的第一端环311和第一段转子槽312 ；远离第一永磁环32的一侧的第一端环311上设有扇页310 ；第一段转子槽312为斜槽，即沿轴向扭斜一
定角度。第二段转子33位于第一永磁环32的另一侧，具有位于两端的第二端环331和转子槽332 ；第二段转子槽332为与第一段转子槽312相匹配的斜槽，与其沿轴向扭斜角度及延伸方向一致。第三段转子35具有位于两端的第三端环351和第三段转子槽352 ；远离第二永磁环34的一侧的第三端环351设有扇页350 ；第三段转子槽352为与第一段转子槽312和第二段转子槽332相匹配的斜槽，与其沿轴向扭斜角度及延伸方向一致，即当该三段转子组合一起，斜槽是连续的。第一永磁环32和第二永磁环34磁极方向一致，且结构相同。下面以第一永磁环 32为例进一步说明结构如图4、图5所示，第一永磁环32由钕铁硼永磁体321和多层叠加的硅钢片322组成。永磁体321为条形结构，硅钢片322上设有多个原点对称的卡槽323，永磁体321容置于卡槽323内，该卡槽323可根据需要设置不同形状及不同数量以容置不同数量的永磁体 321。若多个永磁体321位于同一个卡槽323中，则相邻两个永磁体321之间具有气隙，以阻隔磁力线。永磁环的安装需要注意的是在安装时要保证第一永磁环32和第二永磁环34的磁极方向一致，同时要保证硅钢片不可分散，硅钢片必须压紧，但不能让永磁体受力，以防止永磁体受力破碎。工作原理当电机启动时，因为转子上还保留着鼠笼条。保持着两个独立的鼠笼，这两个鼠笼的S转差率是一样的，S=(N。-N) / N。可知启动时N=0，S=1转子相对定子此时转速相差最大，转子上鼠笼条感应电动势最大，因而转子的电流也最大；本实用新型电机转子分为两部分，从整体上看，转子电阻适当增大，从而降低了启动电流。当电机的转速N达到N。的80 %，永磁环将电机的转子拉入同步转速N。，使得电机稳定工作，此时转子鼠笼内的电流为零，不再产生热量；若电机负载发生变化时，特别是负载增大时，电机转速N下降，转差率S则上升，转子切割磁力线增加使得转子鼠笼内的电流增加，从而改变转矩来平衡负载的变化。本实用新型的电机由于在转子中增加用钕铁硼这种目前最好的永磁体材料做成的永磁环，将三相异步电机的鼠笼式转子分为多段，使永磁环和转子间隔布设，鼠笼式转子仍然保持以往的斜槽率，两个永磁环的磁场方向一致，距离气隙合成磁场更近，大为减小漏磁通，从而整合了三相异步电机及永磁电机的优势，使电机同时具有成本低、结构简单、性能可靠以及效率高、节能、电流小的特点，从而具有广阔的市场前景。 非因此局限本实用新型的保护范围，故举凡运用本实用新型说明书及图示内容所为的等效技术变化，均包含于本实用新型的保护范围内。
权利要求1.一种异步鼠笼式电机，包括机壳、固定在所述机壳的定子、套设于所述定子内的转子、以及刚性连接所述转子的转轴、支撑所述转轴的端盖及轴承；其特征在于所述转子为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段，且每相邻两段之间设有永磁环。
2.如权利要求1所述的异步鼠笼式电机，其特征在于所述各段转子的鼠笼位于同一直线，并与所述永磁环间隔布设并通过所述转轴压接串联为一体；所述各段转子具有沿轴向扭斜一定角度的斜槽，所述各段转子的斜槽沿轴向扭斜角度及延伸方向一致。
3.如权利要求1或2所述的异步鼠笼式电机，其特征在于所述转子为三段，包括第一段转子、第二段转子和第三段转子，第一段转子与第二段转子之间设有第一永磁环，第二段转子与第三段转子之间设有第二永磁环；所述第一段转子具有位于两端的第一端环和第一段转子槽；远离第一永磁环的一侧的第一端环上设有扇页；所述第二段转子位于第一永磁环的另一侧，具有位于两端的第二端环和转子槽；第二段转子槽为与第一段转子槽相匹配；所述第三段转子具有位于两端的第三端环和第三段转子槽；远离第二永磁环的一侧的第三端环设有扇页；第三段转子槽为与第一段转子槽和第二段转子槽相匹配；所述第一永磁环和第二永磁环磁极方向一致。
4.如权利要求1所述的异步鼠笼式电机，其特征在于所述永磁环由钕铁硼永磁体和多层叠加的硅钢片组成；所述永磁体为条形结构，所述硅钢片上设有多个原点对称的卡槽， 永磁体容置于卡槽内。
5.如权利要求4所述的异步鼠笼式电机，其特征在于所述位于同一个卡槽中相邻两个永磁体之间具有气隙，以阻隔磁力线。
6.一种异步鼠笼式电机的转子，其特征在于所述转子为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段，且每相邻两段之间设有永磁环。
7.如权利要求6所述的异步鼠笼式电机的转子，其特征在于所述各段转子的鼠笼位于同一直线，且与所述永磁环间隔布设并通过所述转轴压接串联为一体。
8.如权利要求6所述的异步鼠笼式电机的转子，其特征在于所述各段转子具有沿轴向扭斜一定角度的斜槽，所述各段转子的斜槽沿轴向扭斜角度及延伸方向一致。
9.如权利要求6、7和8任一所述的异步鼠笼式电机的转子，其特征在于所述转子为三段，包括第一段转子、第二段转子和第三段转子，第一段转子与第二段转子之间设有第一永磁环，第二段转子与第三段转子之间设有第二永磁环；所述第一段转子具有位于两端的第一端环和第一段转子槽；远离第一永磁环的一侧的第一端环上设有扇页；所述第二段转子位于第一永磁环的另一侧，具有位于两端的第二端环和转子槽；第二段转子槽为与第一段转子槽相匹配；所述第三段转子具有位于两端的第三端环和第三段转子槽；远离第二永磁环的一侧的第三端环设有扇页；第三段转子槽为与第一段转子槽和第二段转子槽相匹配；所述第一永磁环和第二永磁环磁极方向一致。
10.如权利要求6所述的异步鼠笼式电机的转子，其特征在于所述永磁环由钕铁硼永磁体和多层叠加的硅钢片组成；所述永磁体为条形结构，所述硅钢片上设有多个原点对称的卡槽，永磁体容置于卡槽内。
专利摘要本实用新型涉及一种异步鼠笼式电机及其转子。该电机包括该转子；该转子为分段式鼠笼式转子，包括依次串联的至少三段，且每相邻两段之间设有永磁环。本电机由于采用本新型结构转子，从而整合了三相异步电机及永磁电机的优势，同时具有成本低、结构简单、性能可靠以及效率高、节能、电流小的特点，从而具有广阔的市场应用前景。
文档编号H02K17/16GK202178686SQ20112030571
公开日2012年3月28日 申请日期2011年8月22日 优先权日2011年8月22日
发明者岳川黔, 张思洋, 王傅海, 王涛, 高国华, 高羽 申请人:高国华