转子铁芯、转子组件以及具有其的电机的制作方法

1.本技术属于电机技术领域，具体涉及一种转子铁芯、转子组件以及具有其的电机。


背景技术：

2.目前，电机行业中，异步电机由于结构简单，稳定性较强，使用较为广泛，虽然永磁电机使用量也在增加，但是永磁电机因其需要使用永磁体，电机价格较为昂贵，而且永磁体很容易退磁，电机安全稳定性无法得到保证，同时永磁电机一般搭配控制器一同使用，使电机整体体积增加，以上不足导致很多场合下还需使用三相异步电机作为驱动。三相异步电机工作原理为，当定子绕组通入三相对称电流时，气隙中将会建立基波旋转磁动势，从而产生基波旋转磁场，基波旋转磁场在短路的转子笼中产生相应的电流，该电流与气隙中的旋转磁场相互作用而产生电磁转矩。
3.但是，因为转子电流为感应出来的电流，这就导致电机在起动瞬间，转子转速为0，异步电机对电网呈现短路阻抗zk，流过它的电流就是起动电流，而起动电流一般为额定电流的4-7倍，这会对电网造成很大冲击，同时起动电流会在线路中和电机内部产生损耗而引起发热。
4.因此，如何提供一种能够防止过大的起动电流对电网造成冲击的转子铁芯、转子组件以及具有其的电机成为本领域技术人员急需解决的问题。


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转子铁芯、转子组件以及具有其的电机，能够防止过大的起动电流对电网造成冲击。
6.为了解决上述问题，本技术提供一种转子铁芯，包括铁芯本体，铁芯本体上设置有转子槽；在铁芯本体的横截面上，转子槽向远离所述铁芯本体中心轴线的方向上延伸，且转子槽的延伸方向与铁芯本体的半径方向之间具有夹角θ。
7.进一步地，夹角θ为5
°‑
15
°
。
8.进一步地，转子槽具有本体段和加宽段，加宽段的宽度大于本体段的宽度。
9.进一步地，在远离铁芯本体中心轴线的方向上，转子槽包括依次连通的第一槽和第二槽，第一槽的宽度大于第二槽的宽度，第一槽形成加宽段，第二槽形成本体段。
10.进一步地，转子槽包括在铁芯本体的轴向上依次布置的第一转子槽和第二转子槽，第一转子槽和第二转子槽相互连通；第一转子槽开设于铁芯本体的外周上，第一转子槽具有第一槽口，第一槽口位于铁芯本体的外周壁上；第二转子槽开设于铁芯本体的外周上，第二转子槽具有第二槽口，第二槽口位于铁芯本体的外周壁上，第二槽口处设置有连接桥，连接桥封闭第二槽口。
11.进一步地，在铁芯本体的轴向上，第一转子槽和第二转子槽间隔设置。
12.进一步地，铁芯本体包括第一铁芯结构和第二铁芯结构，第一转子槽设置于第一铁芯结构上，第二转子槽设置于第二铁芯结构上。
13.进一步地，连接桥由硅钢制成；
14.和/或，第一铁芯结构的数量设置为至少一个；
15.和/或，第二铁芯结构的数量设置为至少一个。
16.根据本技术的再一方面，提供了一种转子组件，包括转子铁芯，转子铁芯为上述的转子铁芯。
17.根据本技术的再一方面，提供了一种电机，包括转子组件，转子组件为上述的转子组件。
18.本技术提供的转子铁芯、转子组件以及具有其的电机，本技术转子槽为径向斜槽结构，在相同转子外径情况下，转子槽截面积更大，转子电阻减小，转子损耗减小能有效降低起动电流，进而防止过大的起动电流对电网造成冲击。本技术能有效降低起动电流，进而防止过大的起动电流对电网造成冲击。
附图说明
19.图1为本技术实施例的转子槽的结构示意图；
20.图2为本技术实施例的铁芯本体的结构示意图；
21.图3为本技术实施例的铁芯本体的结构示意图；
22.图4为本技术实施例的第一冲片的结构示意图；
23.图5为本技术实施例的第二冲片的结构示意图；
24.图6为本技术与现有技术方案起动电流减小波形图。
25.附图标记表示为：
26.1、铁芯本体；11、第一铁芯结构；111、第一转子槽；12、第二铁芯结构；121、第二转子槽；122、连接桥；123、第一槽；124、第二槽；2、轴孔。
具体实施方式
27.结合参见图1-6所示，一种转子铁芯，包括铁芯本体1，铁芯本体1上设置有转子槽；在铁芯本体1的横截面上，转子槽向远离所述铁芯本体1中心轴线的方向上延伸，且转子槽的延伸方向与铁芯本体1的半径方向之间具有夹角θ，即转子槽为径向斜槽结构，在相同转子外径情况下，转子槽截面积更大，转子电阻减小，转子损耗减小，能有效降低起动电流，进而防止过大的起动电流对电网造成冲击。铁芯本体1上具有轴孔2。
28.现有技术中三相异步电机通常使用转子双鼠笼槽或深槽结构降低起动电流，利用集肤效应降低电机起动电流，但是这种转子槽型结构会增加转子铸铝或铜的使用量，增加材料成本，相对于现有技术，本技术既能降低起动电流又能减少材料使用的转子。
29.本技术还公开了一些实施例，夹角θ为5
°‑
15
°
，即本技术转子槽沿径向为斜槽结构，偏移角度在5-15
°
之间，在相同的径向空间内，斜槽可以使槽面积进一步增加，起动时集肤效应更加明显，运行时电阻更小，降低损耗。
30.本技术还公开了一些实施例，转子槽具有本体段和加宽段，加宽段的宽度大于本体段的宽度。
31.本技术还公开了一些实施例，在远离铁芯本体1中心轴线的方向上，转子槽包括依次连通的第一槽123和第二槽124，第一槽123的宽度大于第二槽124的宽度，第一槽123形成
加宽段，第二槽124形成本体段。本技术采用径向斜槽转子，同样转子外径和轭部宽度下，径向斜槽转子拥有更高的槽高度，相比普通矮槽转子，电机起动时集肤效应更加明显，使转子电阻增加，降低电机起动电流，对比普通矮槽转子，起动电流大小可降低30％。
32.转子槽沿铁芯本体1的中心均匀分布，并且转子槽与转子冲片径向中心线之间存在θ角度，θ角度在5
°‑
15
°
之间取值，该径向斜槽转子，对比径向直槽转子，在相同转子空间内，槽径向高度更高，转子槽导体面积增加，在正常运行时，转子槽导体面积增加，转子电阻减少，转子电流损耗降低，更有利于提高整机效率；在起动时，本发明径向斜槽转子的转子槽高度更高，更有利于电机在启动时转子槽中导体产生更强的集肤效应，集肤效应能使电机转子瞬时电阻增加，从而减小电机起动电流。
33.图6为采用本技术技术方案的电机(a曲线)与现有技术方案的电机的起动电流曲线(b曲线)，当使用本技术技术方案时，电机起动电流最大值从772a下降到540a，电流下降30％，起动电流倍数从7.6降到5.3，电机起动对电网的冲击明显减小。
34.本技术还公开了一些实施例，转子槽包括在铁芯本体1的轴向上依次布置的第一转子槽111和第二转子槽121，第一转子槽111和第二转子槽121相互连通；第一转子槽111开设于铁芯本体1的外周上，第一转子槽111具有第一槽口，第一槽口位于铁芯本体1的外周壁上；第二转子槽121开设于铁芯本体1的外周上，第二转子槽121具有第二槽口，第二槽口位于铁芯本体1的外周壁上，第二槽口处设置有连接桥122，连接桥122封闭第二槽口。本技术采开口槽转子铁芯与闭口槽转子铁芯交替组合，相比开口槽转子铁芯，本技术转子铁芯可有效利用转子槽口的漏磁，降低电机的起动电流，相比闭口槽转子铁芯，可减少电机的杂散损耗，兼具起动电流低和损耗小优点。
35.本技术还公开了一些实施例，在铁芯本体1的轴向上，第一转子槽111和第二转子槽121间隔设置。
36.本技术还公开了一些实施例，铁芯本体1包括第一铁芯结构11和第二铁芯结构12，第一转子槽111设置于第一铁芯结构11上，第二转子槽121设置于第二铁芯结构12上。即转子铁芯分为n段(n≥2)，相邻两段之间分别为第一铁芯结构11及第二铁芯结构12，第一铁芯结构11为转子开口槽型转子，第二铁芯结构12为转子闭口槽型转子，转子第一铁芯结构11和第二铁芯结构12的转子槽重合，轴孔2内键槽重合，保证两端转子槽的重合度，有利于转子铸铝。本技术采用分段式转子，开口槽转子与闭口槽转子交替组合，相比开口槽转子，分段式转子可有效利用转子槽口的漏磁，降低电机的起动电流，相比闭口槽转子，分段式转子可减少电机的杂散损耗，兼具起动电流低和损耗小优点。本技术采用轴向分段组合式叠压，相邻两段间转子分别采用开口槽和闭口槽两种槽型，同时满足起动电流小、运行漏磁低两大优势。第一铁芯结构11由第一冲片叠置而成，第二铁芯由第二冲片叠置而成，第一冲片通过叠压的方式形成第一铁芯结构11，第二冲片通过叠压的方式形成第二铁芯结构12。
37.本技术还公开了一些实施例，连接桥122由硅钢制成；硅钢的磁导率远大于空气，所以磁力线会更趋向于从隔磁桥通过。在电机起动瞬间，电机处于一种短路运行状态，定转子电流大大增加，定子绕组的磁势正比于电流，磁力线从转子槽口处及齿中流通，电机转子漏磁增加，随之电机转子漏抗也将增大，电机启动电流公式为
38.39.式中，u1—电机定子相电压；
40.r1—启动时定子绕组相电阻；
41.r2’—启动时转子电阻折算值；
42.x1σ—启动时定子漏抗；
43.x2σ’—启动时转子漏抗折算值；
44.由公式可知，电机转子漏磁路路径变大，漏磁增加，漏抗也随之增加，
45.和/或，第一铁芯结构11的数量设置为至少一个；
46.和/或，第二铁芯结构12的数量设置为至少一个。
47.本技术所述的起动电流指的是异步电机直接投入电网起动时，在t＝0时刻，n＝0，s＝1。异步电动机对电网呈现短路阻抗zk，流过它的稳态电流称为起动电流；组合式：电机的转子由两部分铁芯交替叠压组合而成；漏磁：电机中磁力线流经定子齿部、定子轭部、气隙、转子齿部、转子轭部之间的磁力线叫做主磁通，其他的磁力线叫做漏磁通。
48.根据本技术的实施例，提供了一种转子组件，包括转子铁芯，转子铁芯为上述的转子铁芯。
49.根据本技术的实施例，提供了一种电机，包括转子组件，转子组件为上述的转子组件。本技术电机为异步电动机。
50.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。
51.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。