电机转子及其制作方法和自起动同步磁阻电机与流程

1.本技术涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子及其制作方法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.转子铁芯开设有多组相同的空气槽，空气槽组数为转子极数；根据空气槽的形状，与空气槽平行的径向方向称为d轴，与空气槽垂直的径向方向称为q轴；空气槽沿q轴分为多层；各层空气槽分为d轴铸铝槽、q轴铸铝槽、非铸铝槽；铸铝槽和非铸铝槽由内磁桥分隔开；空气槽和转子外圆由外磁桥分隔开。
5.受到非铸铝槽的设置位置的影响，为了避免铸铝过程中端环铝液进入到非铸铝槽内，需要对端环结构进行限制，使得端环仅在铸铝槽所在区域进行铸铝，避开非铸铝槽所在区域，如此一来，就会使得端环体积受到限制，降低了电机的起动能力。


技术实现要素：

6.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种电机转子及其制作方法和自起动同步磁阻电机，能够增大端环体积，提高电机起动能力。
7.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轴磁障槽和位于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轴磁障槽包括非铸铝区和位于非铸铝区两端的铸铝区，q轴磁障槽和铸铝区填充有导电不导磁材料，转子铁芯的两端设置有转子挡板，转子挡板具有能够遮挡非铸铝区的遮挡部，转子挡板上对应于q轴磁障槽和铸铝区设置有连通磁障槽，转子挡板外设置有端环，端环至少部分覆盖非铸铝区。
8.优选地，对应d轴磁障槽设置的连通磁障槽靠近q轴的边缘与非铸铝区远离q轴的边缘对齐。
9.优选地，铸铝区和非铸铝区之间设置有沿轴向贯穿转子铁芯的工装孔，工装孔沿轴向贯穿转子挡板和端环。
10.优选地，铸铝区和非铸铝区之间通过工装孔间隔开。
11.优选地，工装孔关于q轴对称，工装孔靠近q轴的内边缘与q轴之间的间距为lmn，工
装孔沿q轴方向的宽度为wmn，lmn≥wmn，其中n为d轴磁障槽从d轴开始沿q轴方向的所在层数。
12.优选地，转子铁芯的外径为dr，工装孔靠近q轴的内边缘与q轴之间的间距lmn满足
13.优选地，转子铁芯的外径为dr，工装孔沿q轴方向的宽度wmn满足
14.优选地，转子铁芯的高度为h，端环的轴向高度为ht，
15.优选地，中心轴孔的直径为dsft，转子铁芯的外径为dr，端环的外径为d，且
16.优选地，端环的单侧径向宽度为w3，转子铁芯的中心轴孔的直径为dsft，转子铁芯的外径为dr，其中
[0017][0018]
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。
[0019]
根据本技术的另一方面，提供了一种上述的电机转子的制作方法，包括：
[0020]
加工具有q轴磁障槽和d轴磁障槽的转子冲片；
[0021]
加工具有连通磁障槽和遮挡非铸铝区的遮挡部的转子挡板；
[0022]
将转子冲片叠置成转子铁芯，并在转子铁芯的两端安装转子挡板，使得转子挡板的连通磁障槽与转子铁芯的铸铝区对齐，并使得转子挡板的遮挡部和转子铁芯的铸铝区之间形成工装孔；
[0023]
将支撑工装插入到工装孔内；
[0024]
对转子铁芯的铸铝区、q轴磁障槽和转子挡板的连通磁障槽填充导电不导磁材料，并在转子挡板的轴向外侧形成端环，支撑工装沿轴向贯穿端环；
[0025]
将支撑工装取出。
[0026]
优选地，导电不导磁材料为铝或紫铜。
[0027]
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轴磁障槽和位于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轴磁障槽包括非铸铝区和位于非铸铝区两端的铸铝区，q轴磁障槽和铸铝区填充有导电不导磁材料，转子铁芯的两端设置有转子挡板，转子挡板具有能够遮挡非铸铝区的遮挡部，转子挡板上对应于q轴磁障槽和铸铝区设置有连通磁障槽，转子挡板外设置有端环，端环至少部分覆盖非铸铝区。该电机转子在转子铁芯的两端设置转子挡板，能够遮挡转子铁芯的非铸铝区的磁障槽，因此可以在进行端环的浇铸时，利用支撑工装与转子挡板进行配合，避免浇铸液体进入到非铸铝区内，同时可以使得端环的形成不受非铸铝区的磁障槽的影响，能够具有较大的端环体积，从而有效提高电机的起动能力。
附图说明
[0028]
图1为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
[0029]
图2为本技术一个实施例的电机转子的转子冲片结构示意图；
[0030]
图3为本技术一个实施例的电机转子的转子挡板结构示意图；
[0031]
图4为本技术一个实施例的电机转子的转子铁芯结构示意图；
[0032]
图5为本技术一个实施例的电机转子的纵向截面示意图；
[0033]
图6为本技术一个实施例的电机转子的2lmn/dr的起动能力曲线图；
[0034]
图7为本技术一个实施例的电机转子与有内磁桥的电机转子的效率对比图。
[0035]
附图标记表示为：
[0036]
1、转子铁芯；2、q轴磁障槽；3、d轴磁障槽；4、中心轴孔；5、铸铝区；6、非铸铝区；7、端环；8、转子挡板；9、连通磁障槽；10、工装孔；11、遮挡部。
具体实施方式
[0037]
结合参见图1至图7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和位于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3，d轴磁障槽3包括非铸铝区6和位于非铸铝区6两端的铸铝区5，q轴磁障槽2和铸铝区5填充有导电不导磁材料，转子铁芯1的两端设置有转子挡板8，转子挡板8具有能够遮挡非铸铝区6的遮挡部11，转子挡板8上对应于q轴磁障槽2和铸铝区5设置有连通磁障槽9，转子挡板8外设置有端环7，端环7至少部分覆盖非铸铝区6。在本实施例中，遮挡部11为转子挡板8上的连通磁障槽9之间的平板结构。
[0038]
该电机转子，在转子铁芯1的两端设置转子挡板8，能够遮挡转子铁芯1的非铸铝区6的磁障槽，因此可以在进行端环7的浇铸时，利用支撑工装与转子挡板8进行配合，避免浇铸液体进入到非铸铝区6内，同时可以使得端环7的形成不受非铸铝区6的磁障槽的影响，能够具有较大的端环7体积，从而有效提高电机的起动能力。
[0039]
在一个实施例中，对应d轴磁障槽3设置的连通磁障槽9靠近q轴的边缘与非铸铝区6远离q轴的边缘对齐，也可以部分位于非铸铝区6的径向外侧，可以通过连通磁障槽9的边缘与工装配合来隔断铸铝区5和非铸铝区6之间的连通通道，有效避免在铸铝区5进行铸铝过程中，铝液等导电不导磁材料进入到非铸铝区6内。
[0040]
在一个实施例中，铸铝区5和非铸铝区6之间设置有沿轴向贯穿转子铁芯1的工装孔10，工装孔10沿轴向贯穿转子挡板8和端环7。在本实施例中，工装孔10沿轴向贯穿整个电机转子，包括转子铁芯1、转子挡板8和端环7，从而能够在进行铸铝的过程中，利用工装来代替内磁桥隔断铸铝区5与非铸铝区6之间的连通通道，从而能够避免非铸铝区6进入铸铝，在保证磁障强度的同时，有效减少铸铝量，减少转子重量。此外，当取出工装后，端环7上会保留使用工装留下的让位孔，既提供了散热流道，提升散热能力，又减少了填充材料用量，使电机轻量化，同时降低成本。
[0041]
本技术中的铸铝区5填充的材料为导电不导磁材料，铸铝区5仅是对填充区的命名，并不对填充材料进行限定，只要能够用作导条的导电不导磁材料均可以填充至铸铝区5内，导电不导磁材料例如为铝或紫铜。
[0042]
该电机转子将转子铁芯1的d轴磁障槽3分成铸铝区5和非铸铝区6，并在铸铝区5内
填充导电不导磁材料，使得铸铝区5和非铸铝区6连通，从而能够去除掉铸铝区5和非铸铝区6之间的内磁桥，形成没有内磁桥的电机转子，有效减少转子漏磁，提高转子凸极比，提高电机效率和电机性能。
[0043]
相邻的d轴磁障槽3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。
[0044]
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，每层空气槽仅包含一个槽，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。
[0045]
由于本技术中的电机转子不设置内磁桥，因此由导电不导磁材料填充所形成的转子导条以及两端的端环7的形状可以进行灵活调整，能够将电机的起动能力调整至最优，提高电机的起动性能。结合参见图7所示，相比于有内磁桥的电机，本技术实施例的无内磁桥电机的性能提高至少1％。
[0046]
此外，由于省去了内磁桥，因此可以利用铸铝区5内的填充材料来代替内磁桥的作用，可以大幅度增加电机转子的结构强度。
[0047]
在一个实施例中，铸铝区5和非铸铝区6之间通过工装孔10间隔开。在本实施例中，由于工装孔10是用于在铸铝过程中安装工装，因此可以将工装作为隔开铸铝区5和非铸铝区6的结构，同时由于非铸铝区6是空气槽，而工装取出后，工装孔10也是空气槽，因此，此种情况下，也可以认为转子铁芯1上的工装孔10是属于非铸铝区6，铸铝区5与非铸铝区6是直接连通的。
[0048]
在一个实施例中，工装孔10关于q轴对称，工装孔10靠近q轴的内边缘与q轴之间的间距为lmn，工装孔10沿q轴方向的宽度为wmn，lmn≥wmn，其中n为d轴磁障槽3从d轴开始沿q轴方向的所在层数。
[0049]
在一个实施例中，转子铁芯1的外径为dr，工装孔10靠近q轴的内边缘与q轴之间的间距lmn满足以图1为例，lmn应该满足
[0050]
在一个实施例中，转子铁芯1的外径为dr，工装孔10沿q轴方向的宽度wmn满足以图1为例，wmn应该满足以图1为例，wmn应该满足
[0051]
在一个实施例中，转子铁芯1的高度为h，端环7的轴向高度为ht，从而使得端环7具有足够的轴向高度，可以减小电阻，提高起动能力。在本实施例中，在经过转子铁芯1的中心轴线的截面内，端环7的轴向高度依次为ht1、ht2、ht3和ht4，这些轴向高度均满足上述的条件限制，从而使得端环7的整体高度能够提供较大的导磁通道和较小的电阻，提高电机的起动能力。
[0052]
在一个实施例中，中心轴孔4的直径为dsft，转子铁芯1的外径为dr，端环7的外径为d，且
[0053]
在一个实施例中，端环7为圆环形，端环7的单侧径向宽度为w3，转子铁芯的中心轴孔4的直径为dsft，转子铁芯的外径为dr，其中
[0054]
从而保证端环7有足够的面积，可以提供更大的端环体积，提高电机的起动能力。
[0055]
在一个实施例中，磁障槽的外周侧设置有外磁桥，能够提高转子铁芯1的结构强度。
[0056]
在一个实施例中，端环7的内圈可以为圆形或者其他形状。
[0057]
在一个实施例中，端环7的外圈可以为圆形或者其他形状。
[0058]
在一个实施例中，磁障槽的外周侧设置有外磁桥，能够提高转子铁芯1的结构强度。
[0059]
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。
[0060]
根据本技术的实施例，上述的电机转子的制作方法包括：加工具有q轴磁障槽2和d轴磁障槽3的转子冲片；加工具有连通磁障槽9和遮挡非铸铝区的遮挡部11的转子挡板8；将转子冲片叠置成转子铁芯1，并在转子铁芯1的两端安装转子挡板8，使得转子挡板8的连通磁障槽9与转子铁芯1的铸铝区5对齐，并使得转子挡板8的遮挡部11和转子铁芯的铸铝区之间形成工装孔10；将支撑工装插入到工装孔10内；对转子铁芯1的铸铝区5、q轴磁障槽2和转子挡板8的连通磁障槽9填充导电不导磁材料，并在转子挡板8的轴向外侧形成端环7，支撑工装沿轴向贯穿端环7；将支撑工装取出。
[0061]
在本实施例中，支撑工装的作用为在铸造过程中替代内磁桥限制导电不导磁材料的流向，分隔开铸铝区5和非铸铝区6，并与转子挡板8上的遮挡部11配合，在进行端环7的浇铸过程中，避免铝液由端环进入到非铸铝区6内。本实施例中，导电不导磁材料填充到d轴磁障槽3内，且每层d轴磁障槽3仅有沿d轴方向两端的铸铝区5内有导电不导磁材料填充，两端铸铝区5之间的非铸铝区6内仍然为空气。
[0062]
导电不导磁材料为铝或紫铜。
[0063]
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。
[0064]
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。