一种同步磁阻电机的转子和电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种同步磁阻电机的转子和电机。


背景技术：

2.同步磁阻电机是一种利用电机d轴与q轴的电感差产生磁阻转矩驱动转子带动转轴旋转的电机，同步磁阻电机的运行遵循“磁阻最小原理”，电机的输出转矩与d轴和q轴电感之差成正相关关系。为了获得更大的转矩，转子铁芯上会加工出很多磁障。转子边缘磁桥是转子铁芯中非常重要的的一个部位，它起到连接转子铁芯各个导磁层的作用。定子磁场产生的磁通会在转子边缘磁桥闭合而未经过转子内部，此漏磁通常会增大q轴的电感，而降低d轴与q轴之间的电感差，会降低同步磁阻电机的磁阻转矩输出能力，进而影响其输出效率和功率因数。因此，电磁设计上希望转子边缘磁桥的宽度越窄越好。但是转子边缘磁桥对转子的结构强度影响较大，转子内部导磁层因旋转产生的离心力都由转子边缘磁桥承受。因此，从结构设计的角度希望此处边缘磁桥的宽度越宽越好。
3.现有技术中，同步磁阻电机边缘磁桥的宽度一般是均匀相等的，为保证相应的结构强度及方便生产，边缘磁桥的宽度一般设计较宽，这影响了同步磁阻电机的转矩输出。现有技术中的转子铁芯受力最大的点位于第一磁桥的位置，即靠近d轴的位置，这是由于此处第一磁桥在转子旋转时所承受的导磁条数量较多，质量较大，所受的离心力较大。其余位置的磁桥受力较小，且与第一磁桥的受力差异较大，该设置导致定子所产生的磁通在此处漏磁较多，影响了电机的转矩输出。


技术实现要素：

4.1、实用新型要解决的技术问题
5.针对为了保证同步磁阻电机的转子的结构强度，存在转子边缘磁桥宽度较宽而导致同步磁阻电机的转矩输出能力降低的技术问题，本实用新型提供了一种同步磁阻电机的转子和电机，它可以在保证同步磁阻电机的转子的结构强度的同时，提高同步磁阻电机的转矩输出能力。
6.2、技术方案
7.为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
8.一种同步磁阻电机的转子，包括：转子铁芯，所述转子铁芯沿周向设有多个磁障组，磁障组包括多个沿径向间隔排布的磁障，磁障的两端均设有磁桥，同一磁障组中每个磁障的磁桥宽度不相同，且离转子铁芯轴心最近的磁障的磁桥宽度最大。
9.根据磁桥之间的应力存在相互耦合关系，结合应力分析结果，即转子旋转所产生的离心力均由磁桥承受，靠近转子铁芯最近的磁障的磁桥所受的离心力越大，对转子的结构强度影响较大，在本实用新型中，通过调整每个磁障组中每个磁障的宽度，通过设置同一磁障组中每个磁障的磁桥宽度不相同，离转子铁芯轴心最近的磁障(即靠近d轴位置的磁障)的磁桥宽度最大，相比于传统的同一个磁障组中每个磁障的磁桥宽度均相同的同步磁
阻电机的转子，该设置使得靠近转子铁芯轴心最近，受力最大的位置的磁障的磁桥宽度增大，从而保证了转子的结构强度；远离转子铁芯轴心，受力较小的地方磁桥的宽度相应减少，由于磁桥的宽度越小，隔磁效果越好，即漏磁越少，故有效的减小转子磁桥的漏磁问题。由此可知，本实用新型的同步磁阻电机的转子能够在保证转子相应的结构强度的同时，提高同步磁阻电机的转矩输出能力，进而提升同步磁阻电机的效率、功率因数、最大转速等性能。
10.可选的，转子铁芯沿周向设有4个磁障组，每个磁障组包括5个沿径向间隔排布的磁障，每个磁障的两端均设有磁桥，沿转子铁芯的径向方向上，由内向外依次向外分别为第一磁障、第二磁障、第三磁障、第四磁障和第五磁障，对应磁桥依次为第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥、第四磁桥和第五磁桥。
11.可选的，相邻的磁障之间设有导磁通道。
12.可选的，所述转子铁芯由多个转子冲片叠压而成。
13.可选的，所述转子冲片为硅钢片。
14.可选的，所述磁障的形状为u形。
15.可选的，所述磁障的形状为圆弧形。
16.可选的，每个磁障的宽度相同。
17.可选的，磁障为空气磁障。
18.同时，本实用新型还提供一种电机，包括：上述所述的同步磁阻电机的转子和定子。
19.3、有益效果
20.采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
21.(1)本技术实施例提出的一种同步磁阻电机的转子，结构简单，通过调整每个磁障组中每个磁障的宽度，通过设置同一磁障组中每个磁障的磁桥宽度不相同，离转子铁芯轴心最近的磁障(即靠近d轴位置的磁障)的磁桥宽度最大，相比于传统的同一个磁障组中每个磁障的磁桥宽度均相同的同步磁阻电机的转子，该设置使得靠近转子铁芯轴心最近，受力最大的位置的磁障的磁桥宽度增大，从而保证了转子的结构强度；远离转子铁芯轴心，受力较小的地方磁桥的宽度相应减少，由于磁桥的宽度越小，隔磁效果越好，即漏磁越少，故有效的减小转子磁桥的漏磁问题。由此可知，本实施例的同步磁阻电机的转子能够在保证转子相应的结构强度的同时，提高同步磁阻电机的转矩输出能力，进而提升同步磁阻电机的效率、功率因数、最大转速等性能。
22.(2)本技术实施例提出的一种同步磁阻电机的转子，d轴方向设置导磁通道，导磁通道中具有高的磁通量，而处于磁障中心线的q轴方向上具有很高的磁阻，可以增加d和q轴方向上的电感差，提高永磁辅助同步磁阻电机的转矩输出能力。
23.(3)本技术实施例提出的一种同步磁阻电机的转子，转子铁芯由多个转子冲片叠压而成，该设置的转子铁芯加工简单，装配方便，易于实现批量生产。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例提出的一种同步磁阻电机的转子的结构示意图。
25.图2为本实用新型实施例提出的一种同步磁阻电机的转子中磁障组的结构示意
图。
具体实施方式
26.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图及实施例对本实用新型作详细描述。
27.下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。本实用新型中所述的第一、第二等词语，是为了描述本实用新型的技术方案方便而设置，并没有特定的限定作用，均为泛指，对本实用新型的技术方案不构成限定作用。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。同一实施例中的多个技术方案，以及不同实施例的多个技术方案之间，可进行排列组合形成新的不存在矛盾或冲突的技术方案，均在本实用新型要求保护的范围内。
28.实施例1
29.结合附图1-2，本实施例提供一种同步磁阻电机的转子，包括：转子铁芯1，所述转子铁芯1沿周向设有多个磁障组2，磁障组2包括多个沿径向间隔排布的磁障，磁障的两端均设有磁桥3，同一磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度不相同，且离转子铁芯1轴心最近的磁障的磁桥3宽度最大。
30.根据磁桥3之间的应力存在相互耦合关系，结合应力分析结果，即转子旋转所产生的离心力均由磁桥3承受，靠近转子铁芯最近的磁障的磁桥所受的离心力越大，对转子的结构强度影响较大，在本实施例中，通过调整每个磁障组2中每个磁障的宽度，通过设置同一磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度不相同，离转子铁芯1轴心最近的磁障(即靠近d轴位置的磁障)的磁桥3宽度最大，相比于传统的同一个磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度均相同的同步磁阻电机的转子，该设置使得靠近转子铁芯1轴心最近，受力最大的位置的磁障的磁桥3宽度增大，从而保证了转子的结构强度；远离转子铁芯1轴心，受力较小的地方磁桥3的宽度相应减少，由于磁桥3的宽度越小，隔磁效果越好，即漏磁越少，故有效的减小转子磁桥3的漏磁问题。由此可知，本实施例的同步磁阻电机的转子能够在保证转子相应的结构强度的同时，提高同步磁阻电机的转矩输出能力，进而提升同步磁阻电机的效率、功率因数、最大转速等性能。
31.实际运用中，同一磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度不相同，且不呈线性关系，该设置相比于呈线性关系的磁桥3宽度的设置，充分完整的考虑到整个转子结构应力上的影响，结合应力分析结果，使得转子能够在保证转子相应的结构强度的同时，提高同步磁阻电机
的转矩输出能力。
32.实施例2
33.结合附图1-2，本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：转子铁芯1沿周向设有4个磁障组2，每个磁障组2包括5个沿径向间隔排布的磁障，每个磁障的两端均设有磁桥3，沿转子铁芯1的径向方向上，由内向外依次向外分别为第一磁障6、第二磁障7、第三磁障8、第四磁障9和第五磁障10，对应磁桥3依次为第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥、第四磁桥和第五磁桥。
34.实际运用中，磁桥3宽度是指磁障边缘至转子边缘距离。如图2所示，第一磁桥、第二磁桥、第三磁桥、第四磁桥和第五磁桥的磁桥宽度依次用r1、r2、r3、r4和r1、r5表示。为了证明本实施例提供的同步磁阻电机的转子可以提高同步磁阻电机的转矩输出能力的效果，申请人将传统的同步磁阻电机的转子与本技术实施例中的同步磁阻电机的转子分别作为对比例和实施例进行输出转矩的对比分析，区别仅在于，传统的同步磁阻电机的转子中，同一个磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度均相同，而本技术实施例中的同步磁阻电机的转子中，同一磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度不相同，且离转子铁芯1轴心最近的磁障的磁桥3宽度最大。
35.如表1所示，同一磁障组2中的磁障，在仅改变磁桥3宽度，且输入电流相同的情况下，本实施例中的同步磁阻电机的转子与同一磁障组2中每个磁障的磁桥3宽度均相同的同步磁阻电机的转子相比，本实施例中的同步磁阻电机的转子漏磁更少，转矩输出能力更强；相同损耗情况下，输出功率更大，因此效率更高。同时，各处磁桥3的受力更均匀，且满足转子结构强度的需求。
36.表1对比例与本技术的实施例中磁障组中每个磁障的磁桥宽度及输出转矩对比
[0037][0038]
实施例3
[0039]
结合附图1-2，本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：相邻的磁障之间设有导磁通道4。设置导磁通道4，导磁通道4所在的d轴方向具有磁阻小，导磁通道4中具有高的磁通量，而处于磁障中心线的q轴方向上具有很高的磁阻，可以增加d和q轴方向上的电感差，提高永磁辅助同步磁阻电机的转矩输出能力。
[0040]
实施例4
[0041]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：所述转子铁芯1由多个转子冲片叠压而成。该设置的转子铁芯1加工简单，装配方便，易于实现批量生产。
[0042]
实施例5
[0043]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例4的技术方案相比，可改进如下：所述转子冲片为硅钢片。由于硅钢片具有导磁率高的特点，可以提高电机的转矩密度。
[0044]
实施例6
[0045]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：
所述磁障的形状为u形。u形的磁障具有较高的转矩密度。
[0046]
实施例7
[0047]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：所述磁障的形状为圆弧形。圆弧形的磁障，便于加工，且磁通量分布均匀，具有较高的转矩密度。
[0048]
实施例8
[0049]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：每个磁障的宽度相同。每个磁障的宽度相同，使得磁障中的磁矩分布比较均匀，既能获得低的转矩脉动，又能满足转子的机械强度要求。
[0050]
实施例9
[0051]
本实施例的一种同步磁阻电机的转子，与实施例1的技术方案相比，可改进如下：磁障为空气磁障。设置空气磁障，可以起到一定的隔磁作用，且成本较低。
[0052]
实施例10
[0053]
本实施例提供一种电机，包括：实施例1至9中任一项技术方案所述的同步磁阻电机的转子和定子。采用上述同步磁阻电机的转子制成的电机，具有很高的转矩输出能力，且可以提升同步磁阻电机的效率、功率因数、最大转速等性能。
[0054]
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。