一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体涉及一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机。


背景技术：

2.在同步磁阻电机的应用中，由于同步磁阻电机自身并没有自起动的能力，为了使同步磁阻电机具有自起动能力，一般需要额外设置电力驱动单元用于起动和调速或者采用鼠笼条转子，但是电力驱动单元的设置提高了系统运行的成本和系统的消耗，采用鼠笼条转子设置的同步磁阻电机只能在单一速度下运行，无法在高速状态下和低速状态下之间进行切换运行。


技术实现要素：

3.1、发明要解决的技术问题
4.针对现有技术中采用鼠笼式方法实现的自起动同步磁阻电机只能在单一速度下运行，无法实现双速运行的技术问题，本实用新型提供了一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，它可以实现永磁辅助同步磁阻电机的双速运行。
5.2、技术方案
6.为解决上述问题，本实用新型提供的技术方案为：
7.一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，包括：定子和与鼠笼式转子，所述定子包括定子绕组，所述定子绕组通过改变端部连接线的连接方式形成极对数不同的第一绕组和第二绕组，所述鼠笼式转子包括转子铁芯，所述转子铁芯周向设有n个磁障组，n≥4，所述磁障组内设有永磁体，n个磁障组内的永磁体共同构成n/2极的永磁转子，每一极的永磁转子由两组极性相同的永磁体构成，相邻两极的永磁转子的极性相反，所述第一绕组的极数为n，所述第二绕组的极数为n/2。
8.根据同步磁阻电机的常规手段可知，磁障组的个数n为偶数，在本实用新型中，通过设置鼠笼式转子使得永磁辅助同步磁阻电机具备自启动能力，节省了驱动器成本，降低了系统损耗。同时，将定子绕组通过改变端部连接线的连接方式形成具有两种极对数的绕组，分别为第一绕组和第二绕组，由于鼠笼式转子中的转子铁芯设有n个磁障组，构成n极的凸极转子，而磁障组内设有永磁体，n个磁障组内的永磁体共同构成n/2极的永磁转子，每一极的永磁转子由两组极性相同的永磁体构成，相邻两极的永磁转子的极性相反。根据电机磁场能够稳定传输能量的条件是极数相等且相对静止，当定子绕组通过改变连接线的连接方式形成第一绕组时，由于第一绕组的极数为n，故带电的第一绕组则会产生n极的定子磁场，与n个磁障组构成的n极的凸极转子相互作用驱动电机旋转，此时n/2极的永磁转子由于与n极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机低速运行；当定子绕组通过改变连接线的连接方式形成第二绕组时，由于第二绕组的极数为n/2，故带电的第二绕组则会产生n/2极的定子磁场，与n/2极的永磁转子相互作用驱动电机旋
转，此时n极的凸极转子由于与n/2极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实用新型中的永磁辅助同步磁阻电机高速运行。由此可知，相比于采用鼠笼式转子实现的自起动同步磁阻电机，本实用新型中的永磁辅助同步磁阻电机，在不需要驱动器的控制下，即可实现双速运行，节省了驱动器成本，降低了系统损耗，且提高了系统的可靠性。
9.可选的，所述转子铁芯周向设有8个磁障组，所述第一绕组的极数为8，所述第二绕组的极数为4。
10.可选的，所述定子绕组上设有六根引出线，通过将六根引出线按照y接法和yy接法分别对应形成极数为8的第一绕组和极数为4的第二绕组。
11.可选的，所述磁障组包括多个沿径向间隔排列的磁障，所述磁障内设有所述永磁体，同一磁障组中的磁障内的永磁体极性相同。
12.可选的，所述鼠笼式转子还包括导条和端环，所述转子铁芯的外侧面上均匀间隔设有多个所述导条，多个所述导条的端部通过端环连接在一起。
13.可选的，所述转子铁芯的外侧面上设有导条槽，所述导条槽与所述转子铁芯的轴线相平行，所述导条槽内设有所述导条。
14.可选的，所述导条和所述端环均采用导电材料制成。
15.可选的，所述定子还包括定子铁芯，所述定子铁芯周向设有多个定子槽，所述定子绕组嵌置于所述定子槽内。
16.可选的，所述定子铁芯由多个硅钢片叠压而成。
17.可选的，定子绕组为单绕组双层叠绕。
18.3、有益效果
19.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：
20.(1)本技术实施例提出的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，根据同步磁阻电机的常规手段可知，磁障组的个数n为偶数，通过设置鼠笼式转子使得永磁辅助同步磁阻电机具备自启动能力，节省了驱动器成本，降低了系统损耗。同时，将定子绕组通过改变端部连接线的连接方式形成具有两种极对数的绕组，分别为第一绕组和第二绕组，由于鼠笼式转子中的转子铁芯设有n个磁障组，构成n极的凸极转子，而磁障组内设有永磁体，n个磁障组内的永磁体共同构成n/2极的永磁转子，每一极的永磁转子由两组极性相同的永磁体构成，相邻两极的永磁转子的极性相反。根据电机磁场能够稳定传输能量的条件是极数相等且相对静止，当定子绕组通过改变连接线的连接方式形成第一绕组时，由于第一绕组的极数为n，故带电的第一绕组则会产生n极的定子磁场，与n个磁障组构成的n极的凸极转子相互作用驱动电机旋转，此时n/2极的永磁转子由于与n极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机低速运行；当定子绕组通过改变连接线的连接方式形成第二绕组时，由于第二绕组的极数为n/2，故带电的第二绕组则会产生n/2极的定子磁场，与n/2极的永磁转子相互作用驱动电机旋转，此时n极的凸极转子由于与n/2极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机高速运行。由此可知，相比于采用鼠笼式转子实现的自起动同步磁阻电机，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机，在不需要驱动器的控制下，即可实现双速运行，节省了驱动器成本，降低了系统损耗，且提高了系统的可靠性。
21.(2)本技术实施例提出的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，通过多个设置的磁
障，磁障内设置永磁体，能够增加电机的凸极率，提高磁阻转矩利用率，从而提高电机性能，有利于电机系统的高效化及小型化。
22.(3)本技术实施例提出的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，通过设置导条和端环形成鼠笼式转子，即鼠笼式的起动绕组，实现永磁辅助同步磁阻电机的自起动。
23.(4)本技术实施例提出的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，设置导条槽，便于将导条稳定的设于转子铁芯的外表面，同时，导条槽与所述转子铁芯的轴线相平行，该设置解决了斜槽转子带来的漏抗问题，不会出现由于漏抗影响电机的最大转矩与功率因数。
附图说明
24.图1为本实用新型实施例提出的一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机的结构示意图。
25.图2为本实用新型实施例提出的一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机中定子绕组中端部连接线的连接方式图。
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发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。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。
28.实施例1
29.结合附图1，图中的箭头方向为磁极的方向，本实施例提供一种自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，包括：定子1和与鼠笼式转子，所述定子1包括定子绕组4，所述定子绕组4通过改变端部连接线的连接方式形成极对数不同的第一绕组和第二绕组，所述鼠笼式转子包括转子铁芯2，所述转子铁芯2周向设有n个磁障组，n≥4，所述磁障组内设有永磁体3，n个磁障组内的永磁体3共同构成n/2极的永磁转子，每一极的永磁转子由两组极性相同的永磁体3构成，相邻两极的永磁转子的极性相反，所述第一绕组的极数为n，所述第二绕组的极数为n/2。
30.根据同步磁阻电机的常规手段可知，磁障组的个数n为偶数，在本实施例中，通过
设置鼠笼式转子使得永磁辅助同步磁阻电机具备自启动能力，节省了驱动器成本，降低了系统损耗。同时，将定子绕组4通过改变端部连接线的连接方式形成具有两种极对数的绕组，分别为第一绕组和第二绕组，由于鼠笼式转子中的转子铁芯2设有n个磁障组，构成n极的凸极转子，而磁障组内设有永磁体3，n个磁障组内的永磁体3共同构成n/2极的永磁转子，每一极的永磁转子由两组极性相同的永磁体3构成，相邻两极的永磁转子的极性相反。根据电机磁场能够稳定传输能量的条件是极数相等且相对静止，当定子绕组4通过改变连接线的连接方式形成第一绕组时，由于第一绕组的极数为n，故带电的第一绕组则会产生n极的定子磁场，与n个磁障组构成的n极的凸极转子相互作用驱动电机旋转，此时n/2极的永磁转子由于与n极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机低速运行；当定子绕组4通过改变连接线的连接方式形成第二绕组时，由于第二绕组的极数为n/2，故带电的第二绕组则会产生n/2极的定子磁场，与n/2极的永磁转子相互作用驱动电机旋转，此时n极的凸极转子由于与n/2极的定子磁场的极数不等，故不起作用，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机高速运行。由此可知，相比于采用鼠笼式转子实现的自起动同步磁阻电机，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机，在不需要驱动器的控制下，即可实现双速运行，节省了驱动器成本，降低了系统损耗，且提高了系统的可靠性。
31.实际运用中，n个磁障组构成n/2个永磁体组，相邻永磁体组的极性相反，所述永磁体组由具有相同极性永磁体3的两个相邻磁障组构成，n/2个永磁体组构成n/2极的永磁转子。
32.如图1所示，8个磁障组构成4个永磁体组，所述永磁体组由具有相同极性永磁体3的两个相邻磁障组构成，4个永磁体组构成4极的永磁转子。
33.实施例2
34.结合附图1，本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1的技术方案相比，所述转子铁芯2周向设有8个磁障组，所述第一绕组的极数为8，所述第二绕组的极数为4。
35.当定子绕组4通过改变连接线的连接方式形成第一绕组时，由于第一绕组的极数为8，故带电的第一绕组则会产生8极的定子磁场，与8个磁障组构成的8极的凸极转子相互作用驱动电机旋转，此时4极的永磁转子由于与4极的定子磁场的极数不等，不起作用，如果电源频率为50hz，电机的同步转速为750r/min，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机低速运行；当定子绕组4通过改变连接线的连接方式形成第二绕组时，由于第二绕组的极数为4，故带电的第二绕组则会产生4极的定子磁场，与4极的永磁转子相互作用驱动电机旋转，此时8极的凸极转子由于与4极的定子磁场的极数不等，故不起作用，在50hz的电源频率下，此时电机的同步转速为1500r/min，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机高速运行。
36.实施例3
37.结合附图2，本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1或2的技术方案相比，所述定子绕组4上设有六根引出线，通过将六根引出线按照y接法和yy接法分别对应形成极数为8的第一绕组和极数为4的第二绕组。
38.如图2所示，定子绕组4上设有六根引出线，其中，在定子绕组4y接法接线图中，l1、l2、l3分别是三相电源接入线，a1、b1、c1分别是y接法接线头，使l1接a1、l2接b1、l3接c1，a2、b2、c2三个接头悬空，电机在y接法下运行，此时电机磁极对数p＝4，同步转速n＝750转/
分，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机低速运行；在yy接法接线图中，将定子绕组4三个首端a1、b1、c1连在一起，使三相电源l1接a2、l2接b2、l3接c2，电机在yy接法下运行，此时电机磁极对数p＝2，同步转速n＝1500转/分，本实施例中的永磁辅助同步磁阻电机高速运行。
39.实施例4
40.结合附图1，本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1的技术方案相比，所述磁障组包括多个沿径向间隔排列的磁障7，所述磁障7内设有所述永磁体3，同一磁障组中的磁障7内的永磁体3极性相同。通过多个设置的磁障7，磁障7内设置永磁体3，能够增加电机的凸极率，提高磁阻转矩利用率，从而提高电机性能，有利于电机系统的高效化及小型化。
41.实施例5
42.结合附图1，本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1的技术方案相比，所述鼠笼式转子还包括导条5和端环，所述转子铁芯2的外侧面上均匀间隔设有多个所述导条5，多个所述导条5的端部通过端环连接在一起。通过设置导条5和端环形成鼠笼式转子，即鼠笼式的起动绕组，实现永磁辅助同步磁阻电机的自起动。
43.实施例6
44.本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例5的技术方案相比，所述转子铁芯2的外侧面上设有导条槽，所述导条槽与所述转子铁芯2的轴线相平行，所述导条槽内设有所述导条5。设置导条槽，便于将导条5稳定的设于转子铁芯2的外表面，同时，导条槽与所述转子铁芯2的轴线相平行，该设置解决了斜槽转子带来的漏抗问题，不会出现由于漏抗影响电机的最大转矩与功率因数。
45.实际中，所述转子铁芯2由若干硅钢片叠压而成。该设置具有高的磁通率，且结构强度高，便于加工。
46.实施例7
47.本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例5的技术方案相比，所述导条5和所述端环均采用导电材料制成。所述导条5和所述端环均采用铜或铝材料制成，其中，铝的成本较低，但导电性比铜差，而铜的导电性高，能够减少电机的损耗，但成本较高。实际中，导条5和端环的材质为铝时，导条5和端环可以一体成形；导条5和端环的材质为铜时，导条5与端环通过焊接固定。
48.实施例8
49.结合附图1，本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1的技术方案相比，所述定子1还包括定子铁芯，所述定子铁芯周向设有多个定子槽6，所述定子绕组4嵌置于所述定子槽6内。设置定子槽6用于放置定子绕组4，便于定子绕组4固定在定子铁芯上。
50.实施例9
51.本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例8的技术方案相比，所述定子铁芯由多个硅钢片叠压而成。采用硅钢冲片叠压而成，具有高的磁通率，且结构强度高，便于加工。
52.实施例10
53.本实施例的自起动双速永磁辅助同步磁阻电机，与实施例1的技术方案相比，定子
绕组4为单绕组双层叠绕。该设置结构简单，嵌线较方便，变频速度较快。
54.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。