电机转子和自起动同步磁阻电机的制作方法

1.本技术涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子和自起动同步磁阻电机。


背景技术：

2.直接起动同步磁阻电机结合了感应电机与同步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，能够直接通入电源实现起动运行。直接起动同步磁阻电机与直接起动永磁电机相比，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。与异步电机相比，效率高，转速恒定。直接起动同步磁阻电机能自起动，不需要控制器进行起动，成本进一步降低。
3.自起动电机依靠转子导条切割定子磁场产生起动转矩，转子导条为导电不导磁材料，通常为纯铝，通过高压铸造方式填充。铸铝后转子两端形成了端环，将所有或部分导条短路。
4.自起动同步磁阻电机起动阶段主要依靠转子导条切割定子磁感线产生的异步转矩。转子导条一般为纯铝材料，通过高压压铸的方式填充进转子铸铝槽内。由于自起动同步磁阻电机转子设有大量开槽，结构强度弱，导条压铸时容易变形，需要在关键部位提供支撑。


技术实现要素：

5.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种电机转子和自起动同步磁阻电机，能够在电机转子进行导条压铸时，对关键部位进行支撑，避免电机转子在导条压铸时发生变形。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上设置有磁障槽和中心轴孔，磁障槽包括位于q轴最外侧的q轴磁障槽，还包括位于q轴磁障槽和中心轴孔之间并沿d轴方向延伸的d轴磁障槽，d轴磁障槽包括位于两端的外侧铸铝槽、位于q轴上的中间铸铝槽以及位于外侧铸铝槽和中间铸铝槽之间的非铸铝槽，中间铸铝槽与非铸铝槽之间、外侧铸铝槽与非铸铝槽之间均设置有内磁桥，转子铁芯的两端设置有转子挡板，转子挡板上设置有遮挡部和连通磁障槽，连通磁障槽与外侧铸铝槽、中间铸铝槽和q轴磁障槽连通，遮挡部遮挡非铸铝槽。
7.优选地，d轴磁障槽关于q轴对称。
8.优选地，转子铁芯的两端设置有端环，q轴磁障槽、中间铸铝槽和外侧铸铝槽内填充导电不导磁材料形成导条，部分或者全部导条通过端环短接形成回路。
9.优选地，端环覆盖d轴磁障槽和q轴磁障槽，遮挡部将非铸铝槽和端环间隔开。
10.优选地，转子挡板的轴向厚度为h2，h2≤4mm。
11.优选地，d轴磁障槽沿d轴方向的宽度为ln，中间铸铝槽沿d轴方向的宽度为wn，n为d轴磁障槽沿q轴方向的层数，其中
[0012][0013]
优选地，中间铸铝槽与非铸铝槽之间的内磁桥沿d轴方向的宽度为ct，0.1mm≤c
t
≤1.5mm。
[0014]
优选地，端环的内孔为腰型孔。
[0015]
优选地，磁障槽的外周侧设置有外磁桥。
[0016]
根据本技术的另一方面，提供了一种自起动同步磁阻电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
[0017]
本技术提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上设置有磁障槽和中心轴孔，磁障槽包括位于q轴最外侧的q轴磁障槽，还包括位于q轴磁障槽和中心轴孔之间并沿d轴方向延伸的d轴磁障槽，d轴磁障槽包括位于两端的外侧铸铝槽、位于q轴上的中间铸铝槽以及位于外侧铸铝槽和中间铸铝槽之间的非铸铝槽，中间铸铝槽与非铸铝槽之间、外侧铸铝槽与非铸铝槽之间均设置有内磁桥，转子铁芯的两端设置有转子挡板，转子挡板上设置有遮挡部和连通磁障槽，连通磁障槽与外侧铸铝槽、中间铸铝槽和q轴磁障槽连通，遮挡部遮挡非铸铝槽，转子铁芯的两端设置有转子挡板，转子挡板上设置有遮挡部和连通磁障槽，连通磁障槽与外侧铸铝槽、中间铸铝槽和q轴磁障槽连通，遮挡部遮挡非铸铝槽。该电机转子通过对d轴磁障槽进行分隔，在q轴上形成中间铸铝槽，可以利用中间铸铝槽中的导体在外侧铸铝槽铸铝过程中对电机转子关键部位形成支撑，防止外侧铸铝槽铸铝过程中，由于d轴磁障槽开槽过多而受力变形，避免电机转子在导条压铸时发生变形，提高电机转子的铸铝性能，同时可以利用外侧铸铝槽和q轴磁障槽内的导条提高电机的起动性能；此外，通过设置转子挡板，能够利用转子挡板的遮挡部遮挡住非铸铝槽，从而使得电机转子在进行端环的成型时，能够避免端环的成型材料进入到非铸铝槽内，使得端环的成型可以不受非铸铝槽设置位置的影响，能够形成较大的端环面积，进而使得端环具有较大的体积，可以减小转子电阻，提高电机起动能力。
附图说明
[0018]
图1为本技术一个实施例的电机转子的转子铁芯的铸铝结构示意图；
[0019]
图2为本技术一个实施例的电机转子的转子铁芯结构示意图；
[0020]
图3为本技术一个实施例的电机转子的转子铁芯尺寸结构示意图；
[0021]
图4为本技术一个实施例的电机转子的转子挡板的结构示意图；
[0022]
图5为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
[0023]
图6为本技术一个实施例的电机转子的尺寸结构示意图；
[0024]
图7为本技术一个实施例的电机转子的ln/wn与电机效率和安全系数的关系曲线图；
[0025]
图8为本技术一个实施例的电机转子的内磁桥宽度ct与电机效率和安全系数的关系曲线图；
[0026]
图9为本技术一个实施例的电机转子的转子挡板厚度对电机性能的影响曲线图。
[0027]
附图标记表示为：
[0028]
1、转子铁芯；2、q轴磁障槽；3、外侧铸铝槽；4、中心轴孔；5、中间铸铝槽；6、非铸铝
槽；7、端环；8、内磁桥；9、导条；10、转子挡板；11、遮挡部；12、连通磁障槽。
具体实施方式
[0029]
结合参见图1至图9所示，根据本技术的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1上设置有磁障槽和中心轴孔4，磁障槽包括位于q轴最外侧的q轴磁障槽2，还包括位于q轴磁障槽2和中心轴孔4之间并沿d轴方向延伸的d轴磁障槽，d轴磁障槽包括位于两端的外侧铸铝槽3、位于q轴上的中间铸铝槽5以及位于外侧铸铝槽3和中间铸铝槽5之间的非铸铝槽6，中间铸铝槽5与非铸铝槽6之间、外侧铸铝槽3与非铸铝槽6之间均设置有内磁桥8。
[0030]
转子铁芯1的两端设置有转子挡板10，转子挡板10上设置有遮挡部11和连通磁障槽12，连通磁障槽12与外侧铸铝槽3、中间铸铝槽5和q轴磁障槽2连通，遮挡部11遮挡非铸铝槽6。
[0031]
该电机转子通过对d轴磁障槽进行分隔，在q轴上形成中间铸铝槽5，可以利用中间铸铝槽5中的导条9在外侧铸铝槽3铸铝过程中对电机转子关键部位形成支撑，防止外侧铸铝槽3铸铝过程中，由于d轴磁障槽开槽过多而受力变形，避免电机转子在导条压铸时发生变形，提高电机转子的铸铝性能，同时可以利用外侧铸铝槽3和q轴磁障槽2内的导条9提高电机的起动性能。
[0032]
此外，通过设置转子挡板10，能够利用转子挡板10的遮挡部11遮挡住非铸铝槽6，从而使得电机转子在进行端环7的成型时，能够避免端环7的成型材料进入到非铸铝槽6内，使得端环7的成型可以不受非铸铝槽6的设置位置的影响，能够形成较大的端环面积，进而使得端环7具有较大的体积，可以减小转子电阻，提高电机起动能力。
[0033]
在本实施例中，转子挡板10上的遮挡部11覆盖除了q轴磁障槽2、外侧铸铝槽3和中间铸铝槽5之外的其它所有区域，转子挡板10上的连通磁障槽12为多个，多个连通磁障槽12与q轴磁障槽2、外侧铸铝槽3和中间铸铝槽5一一对应设置，且各个连通磁障槽12与其所对应的槽的结构相同，以保证导电不导磁材料在连通磁障槽12以及在转子铁芯1内所形成的结构也是相同的，保证电阻的一致性。由于q轴磁障槽2内也是填充导电不导磁材料，因此也可以认为q轴磁障槽为铸铝槽。
[0034]
此外，由于多个连通磁障槽12与q轴磁障槽2、外侧铸铝槽3和中间铸铝槽5一一对应设置，因此在进行端环7的成型时，使得端环7能够直接通过连通磁障槽12与各个q轴磁障槽2、外侧铸铝槽3和中间铸铝槽5均形成连接，从而确保端环7能够与各个铸铝槽之间连接形成短路环结构，保证电机的起动能力。由于转子挡板10上的遮挡部11将非铸铝槽6遮挡住，因此在将端环7与各个铸铝槽内的导条9连接在一起时，成型端环7的导电不导磁材料在遮挡部11的遮挡下，也无法进入到非铸铝槽6内，因此保证了端环7的顺利成型，同时也使得端环7能够在不进入非铸铝槽6的情况下成型在非铸铝槽6的外侧，可以具有更大的体积，进一步提高了电机的起动性能。
[0035]
在本实施例中，中间铸铝槽5内的导条在对电机转子的铸铝过程进行支撑之后，无需从电机转子中取出，因此也能够节省工序，同时还提高了电机转子的整体结构强度。
[0036]
在一个实施例中，d轴磁障槽关于q轴对称，能够保证q轴两侧的中间铸铝槽5内的导条对于两侧的外侧铸铝槽3铸铝过程中所提供的支撑力是均衡的，提高铸铝过程中电机转子的受力平衡，提高铸铝成型质量。
[0037]
在本实施例中，相邻的d轴磁障槽之间形成的通道为导磁通道，能够在电机工作过程中形成磁路通道，供磁力线流过。
[0038]
转子铁芯1开设有多组形状相同的空气槽作为磁障槽，空气槽组数为转子极数。每组空气槽沿q轴分为多层，每层空气槽沿q轴与导磁通道相邻，沿d轴最外缘为外磁桥，与气隙相邻。
[0039]
在一个实施例中，转子铁芯1的两端设置有端环7，q轴磁障槽2、中间铸铝槽5和外侧铸铝槽3内填充导电不导磁材料形成导条9，部分或者全部导条9通过端环7短接形成回路。导电不导磁材料例如为铝或者紫铜等。端环7的材料与导条9一样，也是采用导电不导磁材料。
[0040]
在一个实施例中，端环7覆盖d轴磁障槽和q轴磁障槽2，遮挡部11将非铸铝槽6和端环7间隔开。遮挡部11为平板结构，能够与转子铁芯1上的内磁桥8的端面相贴合，形成密封，因此不管是在进行铸铝槽的铸铝过程中，还是在进行端环7的成型过程中，导电不导磁材料均无法经内磁桥8进入到非铸铝槽6内，确保了电机转子成型时的可靠性。
[0041]
在一个实施例中，转子挡板10的轴向厚度为h2，h2≤4mm。转子挡板10仅用于隔离大端环7与转子铁芯1中的非铸铝槽6，同时转子挡板10本身结构性能较差，因此h2不宜过高，只需要满足压铸不变形条件即可。
[0042]
结合参见图9可以看出，当h2过大时，电机效率明显下降，而当h2≤4mm时，电机效率的下降幅度较小，维持在较高的效率工作。
[0043]
在一个实施例中，d轴磁障槽沿d轴方向的宽度为ln，中间铸铝槽5沿d轴方向的宽度为wn，n为d轴磁障槽沿q轴方向的层数，其中
[0044][0045]
通过限定ln与wn之间的比例关系，能够限定中间铸铝槽5沿d轴方向的宽度，使得中间铸铝槽5能够与d轴磁障槽沿d轴方向的总宽度关联，从而使得中间铸铝槽5沿d轴方向的宽度随d轴磁障槽沿d轴方向的总宽度变化，始终能够保持合适的宽度，从而在保证电机转子具有更强的结构强度的同时，避免中间铸铝槽5宽度过宽使得中间铸铝槽5与非铸铝槽6之间的内磁桥8更加靠近外圆，导致增加漏磁影响性能。结合参见图7所示，将ln与wn之间的比例关系限定为上述的范围，能够保证电机的安全系数和电机效率的平衡达到最佳，从而有效提高电机整体性能。
[0046]
在一个实施例中，中间铸铝槽5与非铸铝槽6之间的内磁桥8沿d轴方向的宽度为ct，0.1mm≤c
t
≤1.5mm。
[0047]
在本实施例中，内磁桥8承担着连接d轴磁障槽两侧的导磁通道的作用，因此需要有足够宽度，保证内磁桥8能够提供足够的连接强度，同时内磁桥8又会造成电机漏磁，影响电机性能，因此，内磁桥8的宽度又不能过宽，结合参见图8所示，通过将内磁桥8限定为上述的宽度范围，可以在保证内磁桥8提供足够的结构强度的同时，有效避免电机漏磁过大而过于影响电机性能，因此能够实现电机效率和安全系数的较佳平衡，有效提高电机整体性能。
[0048]
在一个实施例中，端环7的内孔为腰型孔。端环7的内孔也可以为其它形状、例如椭圆形或者是菱形等。
[0049]
在一个实施例中，磁障槽的外周侧设置有外磁桥。
[0050]
根据本技术的实施例，自起动同步磁阻电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
[0051]
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
[0052]
以上仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。以上仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本技术的保护范围。