具有自起动能力兼顾工变频性能的永磁电机转子冲片的制作方法

本发明涉及电动机领域，具体是一种具有自起动能力和工变频优秀运行性能的高性价比永磁电机转子冲片结构。

背景技术：

永磁电机按起动和运行方式不同，通常分为异步起动永磁同步电动机（具有自起动能力）和变频调速永磁同步电动机。目前这两种电机采用不同的转子冲片结构，需要两套模具，制造成本高，生产周期长，相应的人工成本也高，不利于企业的降本增效。

高性能异步起动永磁同步电动机必须同时满足高起动品质因数和高效率、高功率因数，因此转子鼠笼槽和永磁体都需要有足够的设计空间，如图3所示，传统的冲片结构往往无法满足这样的设计要求，只能加长铁心来满足设计要求，这样就造成电机成本增加，导致市场推广受到价格过高的限制。

传统的异步起动永磁同步电动机如果直接当做变频调速电机应用，由于其转子结构往往导致磁通经过极靴形成闭合磁路，致使电机过于饱和，从而降低电机的过载能力。

技术实现要素：

发明目的

本发明的目的在于提供一种具有自起动能力兼顾工变频性能的永磁电机转子冲片，以解决上述背景技术中提出的问题。

技术方案

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种具有自起动能力兼顾工变频性能的永磁电机转子冲片，该冲片结构包括转子磁极、永磁体槽、永磁体、极间开槽以及设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽；冲片极数大于等于2，每磁极永磁体槽和永磁体个数大于等于1；磁极角度a为360/2p的0.75~0.8倍，p为电机的极对数；转子磁极外圆为与转子冲片不同心的一段圆弧，其半径为（0.89~0.93）×R，R为转子冲片外圆半径；永磁体嵌入永磁体槽中，相邻转子磁极之间具有极间开槽。

设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽的数量为极数的整数倍；槽上部最宽处是槽下部最窄出宽度的3~4倍。

永磁体槽下部的均匀分布的槽做为自起动电机转子时，该槽铸铝后形成闭合的起动笼结构，使电机具有自起动能力。

永磁体槽下部的均匀分布的槽做为变频电机转子时，该槽不铸铝，做为电机的通风孔和减重孔。

每个转子磁极内永磁体槽和永磁体设置为1个时，永磁体槽的两侧均设置圆弧；每个转子磁极内永磁体槽和永磁体设置为2个时，靠近极间开槽的一侧设置有圆弧，靠近磁极中央的一侧设置有凸台；每个转子磁极内永磁体槽和永磁体个数大于3时，靠近极间开槽的两个永磁体槽在靠近磁极中央的一侧设置有凸台，在靠近极间开槽的一侧设有圆弧，其余永磁体槽的两侧均设置有凸台；凸台宽度在1.0~3.0mm，与转子冲片外径距离在0.8~1.5mm。

极间开槽的凹槽深度为永磁体厚度的2~2.5倍。

优点及效果

本发明具有如下优点及有益效果：

1、本发明转子结构，可以一套冲片异步起动永磁电机和变频调速电机共用，既节省模具材料成本和人力成本，又缩短了开发周期，减少了系列化冲片规格数量，可有效降低企业各项成本。

2、永磁体槽下部的均匀分布的槽，用处更多也更为灵活，做为自起动电机转子时，该槽为鼠笼槽，铸铝后形成闭合的起动笼结构，形成电机的自起动能力。做为变频电机转子时，该槽不铸铝，做为电机的通风孔和减重孔。

3、永磁体槽下部的均匀分布的槽，与传统结构相比，其设计空间更大，可也通过优化设计槽型尺寸，提高电机的起动性能，不必再采用加长铁心方式兼顾起动与运行性能，可有效降低电机的重量和成本。

4、磁极外圆为与转子冲片不同心的一段圆弧，其半径为（0.89~0.93）×R，R为转子冲片外圆半径。永磁体槽靠近极间的两个槽在靠近磁极中央的一侧设置有凸台结构，靠近磁极中央的永磁体槽在槽的两侧均设置有凸台结构。凸台宽度在1.0~3.0mm，其距离磁极冲片外径距离在0.8~1.5mm。极间设置凹槽结构，凹槽深度为永磁体厚度的2~2.5倍。可有效保证电机磁场的正弦性，降低电机谐波损耗，增大电机的过载能力，提高电机的运行性能。

附图说明

图1为本发明转子冲片图。

图2为本发明冲片局部放大图。

图3 为传统异步起动电机转子冲片图。

附图标记说明：

1-转子磁极，2-永磁体槽，3-极间开槽，4-永磁体槽下部的均匀分布的槽，a-磁极角度，5-凸台，6-传统电机永磁体槽，7-鼠笼槽，8-圆弧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

本发明提出了一种具有自起动能力兼顾工变频性能的永磁电机转子冲片，如图1所示，该冲片结构包括转子磁极1、永磁体槽2、永磁体、极间开槽3以及设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽4；冲片极数大于等于2，每磁极永磁体槽和永磁体个数大于等于1；磁极角度a为360/2p的0.75~0.8倍，p为电机的极对数；转子磁极1外圆为与转子冲片不同心的一段圆弧，其半径为（0.89~0.93）×R，R为转子冲片外圆半径；永磁体嵌入永磁体槽2中，相邻转子磁极1之间具有极间开槽3。这样使电机的极弧系数和气隙磁场更为优化，有效降低气隙磁场谐波含量，减小电机谐波损耗和振动噪声。

设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽4的数量为极数的整数倍；槽上部最宽处是槽下部最窄出宽度的3~4倍。这样可使电机转子磁场对称分布，且保持转子磁密在合理范围之内，避免由于磁场不对称在定子绕组中产生环流。

永磁体槽下部的均匀分布的槽4做为自起动电机转子时，该槽铸铝后形成闭合的起动笼结构，使电机具有自起动能力。

永磁体槽下部的均匀分布的槽4做为变频电机转子时，该槽不铸铝，做为电机的通风孔和减重孔。

如图2所示，每个转子磁极内永磁体槽和永磁体设置为1个时，永磁体槽的两侧均设置圆弧8；每个转子磁极内永磁体槽和永磁体设置为2个时，靠近极间开槽的一侧设置有圆弧8，靠近磁极中央的一侧设置有凸台5；每个转子磁极内永磁体槽和永磁体个数大于3时，靠近极间开槽的两个永磁体槽2在靠近磁极中央的一侧设置有凸台5，在靠近极间开槽的一侧设有圆弧8，其余永磁体槽的两侧均设置有凸台5。

凸台宽度在1.0~3.0mm，与转子冲片外径距离在0.8~1.5mm。这样可在有限转子磁极空间内放置更多永磁体，提高电机性能，同时保证电机漏磁较小，永磁体产生更多的有效磁通。

极间开槽3的凹槽深度为永磁体厚度的2~2.5倍。这样可有效调整电机交轴电抗，增大电机的过载能力。

实施例1：

一种具有自起动能力兼顾工变频性能的永磁电机转子冲片，如图1和图2所示，该冲片结构包括转子磁极、永磁体槽、永磁体、极间开槽以及设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽。冲片极数为4极，每磁极永磁体槽和永磁体个数为3块，磁极角度为360/2p的0.75~0.8倍，p为电机的极对数，磁极外圆为与转子冲片不同心的一段圆弧，其半径为（0.89~0.93）×R，R为转子冲片外圆半径，设置在永磁体槽下部的均匀分布的槽。

如图1所示，针对负载对电机起动性能的要求，优化设计永磁体槽下部的均匀分布的槽形，本实施例槽数采用28槽，槽型采用凸形槽，以满足起动性能，同时使电机转子磁路磁密分布合理，运行性能优异。本实例与传统结构相比，电机铁心长缩短8%，永磁体用量减少28.7%，电机有效材料成本降低15%。

磁极外圆为与转子冲片不同心的一段圆弧，其半径为（0.89~0.93）×R，如图2所示，极间设置凹槽结构，凹槽深度为永磁体厚度的2~2.5倍，可有效降低做为变频调速电机的谐波含量，降低谐波损耗，提高电机的过载能力，减小电机运行电流。与传统异步起动冲片直接应用于变频调速电机相比，性能更加优异。

综上所述，本发明的永磁电机转子冲片结构，可以一套冲片异步起动永磁电机和变频调速电机共用，既节省模具材料成本和人力成本，又缩短了开发周期，减少了系列化冲片规格数量，可有效降低企业各项成本。与传统结构异步起动永磁电机相比材料成本可节省15%以上，与传统异步起动电机冲片应用到性能更优异。

本发明的实施例仅仅是示意性的采用4极转子结构进行说明，并非对本发明的限制，本发明可以运用在所有极数和转子结构情况下。