自启动同步磁阻电机的制作方法

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种自启动同步磁阻电机。

背景技术：

专利号cn107994698a和cn108110920a的专利文献都公开了一种在同步磁阻电机的转子磁障外侧设置鼠笼条的方法，但是由于鼠笼条的设计和磁障在空间上相互竞争，削弱了电机的凸极率，降低了功率密度。专利号cn103501094a的专利文献公布了一种不含鼠笼，利用不均匀气隙进行自启动的永磁同步电机结构，其结构简单加工方便，但是启动转矩不高，很难满足原来采用异步电机进行驱动的工况要求，如飞轮转矩、不均匀冲击负载、正反转次数多等场合。专利号wo2014/166555a2的专利文献提出可通过对转子磁障全部填充导电非磁性材料以实现电机的自启动，但是该结构会造成材料利用率低，同时稳态电机损耗较大。专利号cn107210659a的专利文献公布了一种通过在转子磁障边端少量浇铸导电材料的方法来进行自启动的方法，但由于导体截面小，该转子结构会造成电机启动转矩低，同时工艺过程复杂。因此，现有的自启动措施很难兼顾功率密度高和启动转矩高。

技术实现要素：

鉴于上述情况，本发明提供了一种自启动同步磁阻电机，可提高启动转矩。

为实现上述目的，本发明公开了一种自启动同步磁阻电机，包括：定子和转子，所述定子和所述转子之间形成有均匀的气隙，所述转子包括转子铁芯和转轴，所述转子铁芯由具有多磁级和多层磁障的铁芯冲片轴向叠压成型，所述铁芯冲片周向阵列分布有多个所述磁极，其特征在于：所述磁极位置形成有沿所述磁极几何中心线间隔排布的多层所述磁障，不同层所述磁障的两端端部至所述气隙的距离相等；多层所述磁障的最外侧一层为首层磁障，其余层均为内层磁障；所述首层磁障为形成于所述铁芯冲片上的第一铸铝槽，所述第一铸铝槽中铸铝形成第一铸铝导条；以所述铁芯冲片中心为圆心，半径为r1的圆周将奇数层所述内层磁障分成内外相互独立的第二铸铝槽和第一空气槽；以所述铁芯冲片中心为圆心，半径为r2的圆周将偶数层所述内层磁障分成内外相互独立的第三铸铝槽和第二空气槽，r1的尺寸大于r2的尺寸，奇数层所述内层磁障包括位于两端端部的所述第二铸铝槽和位于中间部位的所述第一空气槽，偶数层所述内层磁障包括位于两端端部的所述第三铸铝槽和位于中间部位的所述第二空气槽；所述第二铸铝槽中铸铝形成第二铸铝导条，所述第三铸铝槽中铸铝形成第三铸铝导条，所述第一铸铝导条、所述第二铸铝导条和所述第三铸铝导条在电机端部短接形成不均匀启动笼，用以实现电机自启动；

其中，所述首层磁障位于以所述铁芯冲片中心为圆心，半径为r1的圆周的外侧。

本发明的有益效果在于：可以解决现有的自启动同步磁阻电机难以兼顾高功率密度和高启动转矩的技术问题，同时兼具损耗低及电机功率因数高的特点。

本发明一种自启动同步磁阻电机的进一步改进在于，所述第二铸铝槽和所述第一空气槽之间设有第一铝环加工桥，所述第三铸铝槽和所述第二空气槽之间设有第二铝环加工桥。

本发明一种自启动同步磁阻电机的进一步改进在于，所述第一空气槽的宽度、所述第二空气槽的宽度均自对应所述磁极几何中心线向两侧逐渐减小。

本发明一种自启动同步磁阻电机的进一步改进在于，所述第一铸铝导条、所述第二铸铝导条和所述第三铸铝导条在电机端部通过短路端环短接形成不均匀启动笼。

本发明一种自启动同步磁阻电机的进一步改进在于，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，其中定子绕组为三相整数槽分布绕组。

本发明一种自启动同步磁阻电机的进一步改进在于，第一空气槽包括沿对应所述磁极几何中心线两侧对称设置的多个第一空气槽单元，相邻二所述第一空气槽单元之间设有第一加工筋；第二空气槽包括沿对应所述磁极几何中心线两侧对称设置的多个第二空气槽单元，相邻二所述第二空气槽单元之间设有第二加工筋。通过设置第一加工筋和第二加工筋用于增强整体的机械结构强度。

附图说明

图1是本发明自启动同步磁阻电机的结构示意图。

图2是现有技术中转子磁障全部铸铝时的结构示意图。

图3是现有技术中转子磁障端部少量铸铝时的结构示意图。

具体实施方式

为利于对本发明的了解，以下结合附图及实施例进行说明。

参阅图1可知，本发明公开了一种自启动同步磁阻电机，包括定子和转子；定子和转子之间形成有均匀的气隙，定子包括定子铁芯1和定子绕组2，其中定子绕组2为三相整数槽分布绕组，转子包括转子铁芯3和转轴5，转子铁芯3由具有多磁级和多层磁障的铁芯冲片轴向叠压成型，多个磁极沿铁芯冲片周向阵列布设，相邻二磁极沿d轴对称设置，磁极位置形成有沿磁极几何中心线(即q轴)间隔排布的多层磁障，不同层磁障的两端端部至气隙的距离一致。

多层磁障的最外侧一层称为首层磁障6，其余层均称为内层磁障；首层磁障6为形成于铁芯冲片上的第一铸铝槽，第一铸铝槽中铸铝形成第一铸铝导条；以铁芯冲片中心为圆心，半径为r1的圆周将奇数层内层磁障分成内外相互独立的第二铸铝槽7和第一空气槽9；以铁芯冲片中心为圆心，半径为r2的圆周将偶数层内层磁障分成内外相互独立的第三铸铝槽8和第二空气槽10，r1的尺寸大于r2的尺寸，首层磁障6位于以铁芯冲片中心为圆心，半径为r1的圆周的外侧；奇数层内层磁障包括位于两端端部的第二铸铝槽7和位于中间部位的第一空气槽9，偶数层内层磁障包括位于两端端部的第三铸铝槽8和位于中间部位的第二空气槽10；第二铸铝槽7中铸铝形成第二铸铝导条，第三铸铝槽8中铸铝形成第三铸铝导条，第一铸铝导条、第二铸铝导条和第三铸铝导条在电机端部通过短路端环短接形成不均匀启动笼，用于实现电机自启动。具体的，(1)多层内层磁障自最外层至最内层分别为第一层内层磁障、第二层内层磁障、……、第n-1层内层磁障和第n层内层磁障；其中，第一层内层磁障、第三层内层磁障、……、第n-1层内层磁障为奇数层内层磁障，第二层内层磁障、第四层内层磁障、……、第n层内层磁障为偶数层内层磁障；(2)所有磁障结构均呈c字型或u字型；(3)第一空气槽9的宽度、所述第二空气槽10的宽度均自对应所述磁极几何中心线向两侧逐渐减小。

图2中磁障采用全部铸铝的结构，当磁障全部铸铝时，内层磁障在启动阶段中部铸铝导条内涡流较小，对启动转矩贡献较低，因此本发明中通过空气槽代替铸铝槽，在保证启动转矩的同时可以提高材料的利用率，降低电机损耗。

与现有技术中仅在磁障端部少量铸铝结构(如图3所示)相比，(1)本实施例中通过增大铸铝导条4面积可以提高电机的启动转矩，满足电机的负载启动要求；(2)通过增大铸铝导条4长度，可以增加漏磁路长度，增大磁阻,减小漏磁，从而提高电机稳态的功率因数；(3)降低了铸铝的工艺要求。

如图1所示，第二铸铝槽7和所述第一空气槽9之间设有第一铝环加工桥，所述第三铸铝槽8和所述第二空气槽10之间设有第二铝环加工桥。本实施例中，通过第一铝环加工桥实现第二铸铝槽7和第一空气槽9之间的相互独立，通过第二铝环加工桥实现第三铸铝槽8和第二空气槽10之间的相互独立，与图3相比，降低了铸铝工艺难度。

较佳的，第一空气槽9包括沿对应所述磁极几何中心线两侧对称设置的多个第一空气槽9单元，相邻二所述第一空气槽9单元之间设有第一加工筋，用于增加机械结构强度；第二空气槽10包括沿对应所述磁极几何中心线两侧对称设置的多个第二空气槽10单元，相邻二所述第二空气槽10单元之间设有第二加工筋，用于增加机械结构强度。

以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容的能涵盖的范围内。