同步磁阻电机转子结构、电机及压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机设备技术领域，具体而言，涉及一种同步磁阻电机转子结构、电机及压缩机。

背景技术：

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d、q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。

而现有技术中，专利公开号为cn103208894a的专利公开了一种转子结构，转子外周侧在q轴方向设置有切槽(凹槽)，从而增加q轴方向磁阻，阻碍q轴磁通流通，减小q轴电感，从而增加电机d、q电感差，提升电机转矩。但是，由于凹槽处鼠笼被切除，导致电机起动能力变差，影响电机起动性能，同时鼠笼槽设计，会降低电机d轴、q轴电感差，电机效率降低。

专利号为cn1286250c的专利提供一种转子，转子狭缝上设置凸部及凹部中的至少一种，前述凸部及凹部的构成方式为：可以通过填充物质与转子铁芯的结合来承受由于转子的旋转产生的使狭缝外侧的转子部分及填充物质从转子中心侧向外侧突出的方式作用的离心力。但由于凹凸部设置会导致转子导磁局部饱和，影响电机d轴电感，导致电机效率下降，而且狭缝较窄，通过设置凹凸槽来增加转子机械强度效果不明显。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种同步磁阻电机转子结构、电机及压缩机，以解决现有技术中电机效率低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种同步磁阻电机转子结构，包括：转子铁芯，转子铁芯的外周面上设置有q轴鼠笼槽，q轴鼠笼槽位于转子铁芯的q轴处，q轴鼠笼槽的靠近转子铁芯的外周面的两个槽壁中至少一个槽壁的端部朝向另一个槽壁延伸设置，以使两个槽壁之间形成卡扣限位空间，卡扣限位空间内用于填充导电不导磁材料。

进一步地，两个槽壁包括第一槽壁和第二槽壁，第一槽壁的第一端与q轴鼠笼槽的槽底相连接，第一槽壁的第二端朝向第二槽壁的一侧延伸设置，至少部分的第一槽壁的内壁面与槽底所在的平面具有第一夹角，第一夹角为锐角。

进一步地，第二槽壁的第一端与槽底相连接，第二槽壁的第二端朝向第一槽壁的一侧延伸设置，至少部分的第二槽壁的内壁面与槽底所在的平面具有第二夹角，第二夹角为锐角。

进一步地，q轴鼠笼槽的横截面的宽度沿转子铁芯的径向方向向外先逐渐减小后再逐渐增加地设置。

进一步地，两个槽壁的边沿处至转子铁芯的轴孔的孔心的连线的夹角为θ，其中，0.08*180/p≤θ≤0.3*180/p，p为电机极对数。

进一步地，q轴鼠笼槽与转子铁芯的轴孔之间设置有多个狭缝槽，每一个狭缝槽的两端均设置有一个鼠笼槽。

进一步地，鼠笼槽的第一端与狭缝槽相邻地设置，鼠笼槽的第二端沿转子铁芯的径向方向向外延伸并逐渐朝向转子铁芯的d轴靠近地设置。

进一步地，鼠笼槽沿转子铁芯的周向间隔地设置，且鼠笼槽关于q轴或d轴对称地设置。

进一步地，与q轴鼠笼槽相邻的狭缝槽的第一端与q轴鼠笼槽的第一端之间设置有第一独立鼠笼槽，该狭缝槽的第二端与q轴鼠笼槽的第二端之间设置有第二独立鼠笼槽。

进一步地，第一独立鼠笼槽与第二独立鼠笼槽关于q轴对称地设置。

进一步地，第一独立鼠笼槽为两个，两个第一独立鼠笼槽关于d轴对称地设置，和/或，第二独立鼠笼槽为两个，两个第二独立鼠笼槽关于d轴对称地设置。

进一步地，狭缝槽为弧形，狭缝槽的弧度沿转子铁芯的径向方向向外逐渐减小地设置。

进一步地，从狭缝槽的中部位置至狭缝槽的两端的宽度逐渐增加地设置。

进一步地，狭缝槽的端部与相邻的鼠笼槽之间的距离为l，其中，0.5δ≤l≤δ，δ为定子铁芯与转子铁芯之间的气隙宽度。

进一步地，第一独立鼠笼槽、第二独立鼠笼槽、鼠笼槽和q轴鼠笼槽内均注入导电不导磁材料，导电不导磁材料为铝或者铝合金。

进一步地，鼠笼槽的第二端与转子铁芯外边缘具有距离地设置，以使鼠笼槽形成封闭的槽结构，或者，转子铁芯的外边缘分别开设有与鼠笼槽、第一独立鼠笼槽和第二独立鼠笼槽相连通的缺口。

进一步地，q轴过q轴鼠笼槽的中部，且q轴鼠笼槽关于q轴对称地设置。

进一步地，q轴鼠笼槽为两个，两个q轴鼠笼槽关于d轴对称地设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括同步磁阻电机转子结构，同步磁阻电机转子结构为上述的同步磁阻电机转子结构。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括同步磁阻电机转子结构，同步磁阻电机转子结构为上述的同步磁阻电机转子结构。

应用本发明的技术方案，能够有效地增加d轴、q轴磁通量之差，解决异步电机效率低，转速低的问题，提高了具有该转子结构的电机的输出功率及效率。而且由于q轴鼠笼槽内采用的是导电不导磁材料，而不使用稀土磁体和驱动控制器，解决了永磁同步电机成本高，磁铁退磁等可靠性差的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的同步磁阻电机转子结构的第一实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的同步磁阻电机转子结构的第二实施例的结构示意图；

图3示出了根据本发明的同步磁阻电机转子结构的第三实施例的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子铁芯；11、q轴鼠笼槽；111、第一槽壁；112、第二槽壁；113、槽底；12、轴孔；

20、导电不导磁材料；

30、狭缝槽；

40、鼠笼槽；

51、第一独立鼠笼槽；52、第二独立鼠笼槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

结合图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供了一种同步磁阻电机转子结构。

如图1所示，该转子结构包括转子铁芯10。转子铁芯10的外周面上设置有q轴鼠笼槽11。q轴鼠笼槽11位于转子铁芯10的q轴处，q轴鼠笼槽11的靠近转子铁芯10的外周面的两个槽壁中至少一个槽壁的端部朝向另一个槽壁延伸设置，以使两个槽壁之间形成卡扣限位空间，卡扣限位空间内用于填充导电不导磁材料20。

在本实施例中，能够有效地增加d轴、q轴磁通量之差，解决异步电机效率低，转速低的问题，提高了具有该转子结构的电机的输出功率及效率。而且由于q轴鼠笼槽11内采用的是导电不导磁材料，而不使用稀土磁体和驱动控制器，解决了永磁同步电机成本高，磁铁退磁等可靠性差的问题。同时将两个槽壁之间设置成卡扣限位空间，这样设置能够提高设置于q轴鼠笼槽11内导电不导磁材料的稳定性。

其中，两个槽壁包括第一槽壁111和第二槽壁112，第一槽壁111的第一端与q轴鼠笼槽11的槽底113相连接，第一槽壁111的第二端朝向第二槽壁112的一侧延伸设置，至少部分的第一槽壁111的内壁面与槽底113所在的平面具有第一夹角，第一夹角为锐角。这样设置能够使得q轴鼠笼槽11的横截面呈渐变的方式，能够进一步地提高了设置于q轴鼠笼槽11内导电不导磁材料的稳定性。

进一步地，第二槽壁112的第一端与槽底113相连接，第二槽壁112的第二端朝向第一槽壁111的一侧延伸设置，至少部分的第二槽壁112的内壁面与槽底113所在的平面具有第二夹角，第二夹角为锐角。其中，q轴鼠笼槽11的横截面的宽度沿转子铁芯10的径向方向向外先逐渐减小后再逐渐增加地设置。如图1所示，第一槽壁111与第二槽壁112对称地设置，而且，第一槽壁111与第二槽壁112与槽底113之间采用圆弧过度设置。当然，如图2所示，第一槽壁111与第二槽壁112与槽底113之间可以成直角地设置，第一槽壁111与第二槽壁112的中部与槽底113具有夹角地设置，使得第一槽壁111与第二槽壁112的中部区域呈现逐渐收缩的方式，这样设置能够使得第一槽壁111与第二槽壁112形成卡扣限位空间，同时可以将第一槽壁111与第二槽壁112的末端设置成逐渐向外扩张的方式。

两个槽壁的边沿处至转子铁芯10的轴孔12的孔心的连线的夹角为θ，其中，0.08*180/p≤θ≤0.3*180/p，p为电机极对数。这样设置能够有效地降低q轴磁通，有效地提高了该转子结构的启动能力。

q轴鼠笼槽11与转子铁芯10的轴孔12之间设置有多个狭缝槽30，每一个狭缝槽30的两端均设置有一个鼠笼槽40。鼠笼槽40的第一端与狭缝槽30相邻地设置，鼠笼槽40的第二端沿转子铁芯10的径向方向向外延伸并逐渐朝向转子铁芯10的d轴靠近地设置。其中，狭缝槽30与其相邻的两个鼠笼槽40形成一个磁障层。其中，鼠笼槽为多个，多个鼠笼槽40沿转子铁芯10的周向间隔地设置，且鼠笼槽40关于q轴或d轴对称地设置。图1至图3中仅示出了转子结构的二分之一圆结构，另一部分与该部分关于d轴对称地设置。

进一步地，与q轴鼠笼槽11相邻的狭缝槽30的第一端与q轴鼠笼槽11的第一端之间设置有第一独立鼠笼槽51，该狭缝槽30的第二端与q轴鼠笼槽11的第二端之间设置有第二独立鼠笼槽52。其中，第一独立鼠笼槽51与第二独立鼠笼槽52关于q轴对称地设置。这样设置能够提高该转子结构的性能。优选地，第一独立鼠笼槽51为两个，两个第一独立鼠笼槽51关于d轴对称地设置，第二独立鼠笼槽52为两个，两个第二独立鼠笼槽52关于d轴对称地设置。

如图1至图3所示，狭缝槽30为弧形，狭缝槽30的弧度沿转子铁芯10的径向方向向外逐渐减小地设置。从狭缝槽30的中部位置至狭缝槽30的两端的宽度逐渐增加地设置。

为了进一步地提高该转子结构的性能，可以将狭缝槽30的端部与相邻的鼠笼槽40之间的距离设置为l，其中，0.5δ≤l≤δ，δ为定子铁芯与转子铁芯10之间的气隙宽度。

在本申请中，第一独立鼠笼槽51、第二独立鼠笼槽52、鼠笼槽40和q轴鼠笼槽11内均注入导电不导磁材料20，导电不导磁材料20为铝或者铝合金。形成鼠笼，产生异步转矩，帮助电机起动。

如图1和图2所示，鼠笼槽40的第二端与转子铁芯10外边缘具有距离地设置，以使鼠笼槽40形成封闭的槽结构。或者，如图3所示，转子铁芯10的外边缘分别开设有与鼠笼槽40、第一独立鼠笼槽51和第二独立鼠笼槽52相连通的缺口，以使位于鼠笼槽、第一独立鼠笼槽和第二独立鼠笼槽内的导电不导磁材料形成转子外周缘的一部分。这样设置同样能够提高该转子结构的性能。

进一步地，q轴过q轴鼠笼槽11的中部，且q轴鼠笼槽11关于q轴对称地设置。q轴鼠笼槽11为两个，两个q轴鼠笼槽11关于d轴对称地设置。

上述实施例中的转子结构还可以用于电机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括同步磁阻电机转子结构，同步磁阻电机转子结构为上述实施例中的同步磁阻电机转子结构。其中，该同步磁阻电机转子结构为直接起动同步磁阻电机转子结构。

上述实施例中的转子结构还可以用于压缩机设备技术领域，即根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括同步磁阻电机转子结构，同步磁阻电机转子结构为上述实施例中的同步磁阻电机转子结构。当然，该转子结构也可以用于风机、空压机设备技术领域。

具体地，采用本申请的直接起动同步磁阻电机转子，通过特殊q轴鼠笼槽结构设计，能够有效增加d轴、q轴磁通量之差，解决异步电机效率低，转速低的问题，提高电机输出功率及效率。同时能够增加电机转子机械强度，提升电机可靠性。不使用稀土磁体和驱动控制器，解决永磁同步电机成本高，磁铁退磁等可靠性问题。

通过q轴鼠笼槽设计，增加q轴磁阻，同时保证电机转子机械强度，提升电机可靠性，转子冲片设置有多组狭缝槽和鼠笼槽，所有狭缝槽与对应两端的鼠笼槽组合成磁障层，磁障层在转子径向方向上至少布置两层以上，鼠笼槽内填入导电不导磁材料，实现异步起动。转子冲片外周q轴方向上设置有q轴鼠笼槽，q轴鼠笼槽作为转子边缘的一部分，而且q轴鼠笼槽大体呈梯形，即q轴鼠笼槽外周宽度小于靠近转子内孔侧宽度，以便形成卡扣，用于克服转子旋转时q轴鼠笼槽产生的离心力，增加转子机械强度。

进一步地，q轴鼠笼槽宽度所占角度为θ，其中，0.08*180/p≤θ≤0.3*180/p，p为电机极对数。更优地，0.1*180/p≤θ≤0.2*180/p，选择合适角度，降低q轴磁通，同时保证电机起动能力。鼠笼槽由转子内部向转子外部，往d轴方向倾斜，使得鼠笼槽之间导磁通道向d轴方向倾斜，使磁通往d轴方向聚集，增加d轴磁通，增加电机出力及效率。

在本实施例中，q轴鼠笼槽作为转子边缘的一部分，q轴鼠笼槽有效增加q轴方向磁阻，减小了q轴磁通及q轴电感，所有鼠笼槽及q轴鼠笼槽均注入导电不导磁的材料。优选地，导电不导磁的材料为铝或者铝合金，电机通电时，鼠笼槽产生异步转矩，帮助电机起动。q轴鼠笼槽大体呈梯形或其他形状，使q轴鼠笼槽外周宽度小于靠近转子内孔侧宽度，转子冲片上形成突出的卡扣，卡扣能够约束q轴鼠笼槽填充材料，用于克服转子旋转时q轴鼠笼槽产生的离心力，避免q轴鼠笼槽填充材料飞出或者严重变形，增加转子机械强度。鼠笼槽由转子内部向转子外部，往d轴方向倾斜，鼠笼槽位于狭缝槽两端，圆周关于d轴或q轴对称。鼠笼槽之间导磁通道向d轴方向倾斜，使磁通往d轴方向聚集，增加d轴磁通，增加电机d、q轴磁通量之差，增加电机磁阻转矩。

进一步地，鼠笼槽与q轴鼠笼槽之间设置有独立鼠笼槽，独立鼠笼槽圆周关于d轴或q轴对称，独立鼠笼槽不与磁障配合，独立鼠笼槽可以有效利用转子空间，增加鼠笼槽面积，有助于起动，而且独立鼠笼槽相当于隔磁孔，可以降低转矩脉动。

狭缝槽为弧形，而且狭缝槽的弧度按远离转轴中心方向逐渐减小，即狭缝槽越远离转轴中心，狭缝槽弧度越小。而且狭缝槽圆弧朝向远离转轴中心的一侧突出，狭缝槽在q轴上的狭缝宽度为l1，而且狭缝槽的宽度l1从q轴往两边逐渐增大，如此，转子狭缝槽设计，有效利用转子空间，增加d轴磁通量，阻隔q轴磁通量，增加了电机凸极差，提升电机效率。

鼠笼槽与对应的狭缝槽之间的距离为l，满足：0.5δ≤l≤δ，其中，δ为定子铁心与转子铁心之间的气隙宽度，如此设置，即保证转子机械强度，又尽可能减小漏磁。鼠笼槽与对应的狭缝槽组合成磁障层，磁障层在转子径向方向上至少布置两层以上，形成成对的极。其中，q轴鼠笼槽形状多样，如图2所示，使q轴鼠笼槽外周宽度小于靠近转子内孔侧宽度，转子冲片上形成突出的卡扣，能够约束q轴鼠笼槽填充材料。

鼠笼槽由转子内部向转子外部，往d轴方向倾斜，而非径向布置，而离心力为径向力，因此鼠笼槽倾斜设计有助于增加转子机械强度，克服转子旋转时鼠笼槽产生的离心力，避免鼠笼槽填充材料飞出或者严重变形，基于此，可以取消鼠笼槽与转子外周之间的距离，如图3所示，鼠笼槽作为转子外周缘的一部分，进一步减小漏磁，提升电机d、q轴磁通量之差。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。