一种同步磁阻电机的ala转子结构的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及同步磁阻电机，特别涉及一种同步磁阻电机的ALA转子结构。
【背景技术】
[0002] 同步磁阻电机结构简单，具有高功率密度、宽调速范围、高效率、高功率因数以及 体积小、重量轻等显著优点，特别适合于做机车、飞机、船艇、矿井开采等方面的动力电机。
[0003] -般ALA(轴向叠片各向异性）转子的同步磁阻电机结构如图1所示，电机壳内部 设置定子1、ALA转子2、转子肋部3、电机轴4,双层绕组5,转子栅格6。定子1是由硅钢片 叠压而成，ALA转子2由具有特定形状的高导磁材料（如变压器冷轧硅钢片）和非导磁绝缘 材料（如玻璃纤维、塑料和电工纸等）沿轴向叠压而成，无绕组无永磁体，ALA转子2上设有 等间距分布的等宽度转子栅格6,定子1在ALA转子2的外围，双层绕组5采用双层、等距分 布绕在定子1上，与同槽数的三相异步电动机定子双层绕组分布形式相同。以三相四极ALA 转子的同步磁阻电机为例，其气隙中磁场的磁感应强度B xt由双层绕组磁动势产生，是关于 空间和时间的复杂函数。应用傅里叶级数，可以将气隙中磁场的磁感应强度Bxt进行分解， 分解后含有1、3、5……奇次谐波，由奇次谐波可以产生的绕气隙一周的旋转谐波磁动势，旋 转谐波磁动势对定、转子产生的磁拉力会导致电机转矩波动增大、电机噪声增大，降低了电 机的运行性能。因此，同步磁阻电机ALA转子结构的等间距分布的等宽度转子栅格和气隙 中磁场的磁感应强度B xt产生的旋转谐波磁动势的存在，在电机运行过程中存在严重的漏 磁现象和较大的转矩波动，漏磁和转矩波动是同步磁阻电机存在的两个主要问题。文献报 道了 [陈兰，王真，徐谦，戴亮，张东宁，"同步磁阻电动机设计分析"，微特电机，2012年， 第40卷，第2期]了一种新的电机结构，通过改变ALA转子中气隙宽度与硅钢片宽度的比 值，降低了电磁振动，并与相同功率的三相异步电动机的转矩脉动进行比较，在相同的定子 结构和相同的输入电流的情况下，新的ALA转子结构的电磁振动更小，其不足之处在于该 电机结构并没有考虑到在改变转子结构的同时，会影响到ALA转子的转子肋部的磁饱和程 度的变化，从而会降低电机的运行性能。 【实用新型内容】
[0004] 针对现有技术的不足，本实用新型拟解决的技术问题是，提供一种同步磁阻电机 的ALA转子结构。该转子结构易于加工，可有效降低由于电机运转过程中转矩突变导致的 转矩的大幅波动，同时能降振减噪、降低或避免漏磁现象，适用于三相四极和六极的同步磁 阻电机应用的所有场合。
[0005] 本实用新型解决所述技术问题所采用的技术方案是，提供一种同步磁阻电机的 ALA转子结构，该转子结构由娃钢片沿轴向叠压而成，包括多个磁极，多个磁极绕电机轴 设置在相邻区段中，每个磁极包括在径向上间隔分布的多层转子栅格，其特征在于所述转 子栅格为渐变型凸极结构，以远离电机轴至靠近电机轴的方向，依次定义为第1层转子栅 格、……、第k层转子栅格、第k+1层转子栅格、……;第1^层转子栅格与第k+1层转子栅 格宽度的比值为a，第k+1层转子栅格的宽度wins与第k层和第k+1层转子栅格之间的硅 钢片的宽度wiMn的比值为kw，a与<之间的关系满足公式（6):
[0006]
[0007] 式中，n取自然整数；N为定子槽数；R为电机轴的中心点到双层绕组中心线的距 离；wst为定子齿宽度，一个定子槽与相邻的一个定子齿为单元组合，njl转子栅格所跨过 U个单元组合，且U为半个单元组合的整数倍。
[0008] 与现有技术相比，本实用新型是在针对常用的设有等宽度转子栅格的同步磁阻电 机的ALA转子结构进行优化改进，采用优化设置的渐变型凸极结构，该结构只需要通过改 变第k层转子栅格与第k+1层转子栅格宽度的比值a、第k+1层转子栅格的宽度w ins与第k 层和第k+1层转子栅格之间的硅钢片的宽度wiMn的比值kw的大小，就可以实现在增大气隙 中磁场的磁感应强度B xt的基波含量的同时，使其它谐波分量含量相对减少，极大地减少了 v多3的谐波产生的旋转谐波磁动势，最终显著降低了定子和转子所产生的磁拉力对电机 所引起的转矩波动，同时由于转子栅格结构的改变，可以显著增大了 ALA转子的转子肋部 的磁饱和程度，避免了漏磁，从而使空载漏磁系数有效降低，保证了电机转矩平稳地运行， 同时使ALA转子的转子肋部的磁饱和程度提高，进而保障了电机良好的运行性能。
【附图说明】
[0009] 图1是现有技术中常用同步磁阻电机的截面图。
[0010] 图2是同步磁阻电机ALA四层转子栅格的转子结构参数示意图。
[0011] 图3是本实用新型同步磁阻电机的ALA转子结构的一种实施例的转子结构示意 图。
[0012] 图4是采用本实用新型ALA转子结构的电机输出转矩波形与采用常用转子的电机 输出转矩波形的对比图。
[0013] 图5是采用本实用新型ALA转子结构的电机的气隙中磁场的磁感应强度谐波与采 用常用转子的电机的气隙中磁场的磁感应强度谐波的对比图。
[0014] 图6是采用本实用新型的转子栅格的三相六极同步磁阻电机的ALA转子结构。
[0015] 图中，1.定子、2.ALA转子、3.转子肋部、4.电机轴、5.双层绕组、6.转子栅格。
【具体实施方式】
[0016] 下面结合实施例及其附图详细叙述本实用新型，但并不以此作为对本实用新型权 利要求保护范围的限定。
[0017] 本实用新型同步磁阻电机的ALA转子结构（简称转子结构，参见图3)同步磁阻电 机的ALA转子结构，该转子结构由娃钢片沿轴向叠压而成，包括多个磁极，多个磁极绕电机 轴4设置在相邻区段中，每个磁极包括在径向上间隔分布的多层转子栅格6,其特征在于所 述转子栅格6为渐变型凸极结构，以远离电机轴4至靠近电机轴的方向，依次定义为第1层 转子栅格、……、第k层转子栅格、第k+1层转子栅格、……；第1^层转子栅格与第k+1层 转子栅格宽度的比值为a，第k+1层转子栅格的宽度w ins与第k层和第k+1层转子栅格之 间的硅钢片的宽度wiMn的比值为kw，a与<之间的关系满足公式（6):
[0018]
[0019] 式中，n取自然整数；N为定子槽数；R为电机轴4的中心点到双层绕组5中心线的 距离；w st为定子齿宽度，一个定子槽与相邻的一个定子齿为单元组合，njl栅格所跨过U 个单元组合，且U为半个单元组合的整数倍，即U = 0. 5m，m为单元组合的个数。
[0020] 本实用新型的进一步特征在于所述第k+1层转子栅格的宽度wins与第k层和第 k+1层转子栅格之间的硅钢片的宽度w iron的比值为kw取值为0. 4~0. 55, n为1或2。
[0021] 本实用新型的进一步特征在于所述磁极的数量为4-6。
[0022] 本实用新型的进一步特征在于所述多层转子栅格的转子栅格层数为4。
[0023] 在图2中，同步磁阻电机的ALA转子涉及到四个重要参数，即相邻转子栅格6之间 硅钢片的宽度w iron、转子栅格6的宽度wins、径向加强筋艮和切向加强筋，图2中R为电 机轴4的中心点到双层绕组5中心线的距离，w st为定子齿宽度。其中w _+wins与定子齿宽 度wst满足公式（1)
[0024] (wiron+wins)Xn=wst (1)
[0025] 于是令第一层转子栅格wins(l)、w_(l)满足式（1)，得到公式⑵和⑶：
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