电机转子和自起动同步磁阻电机的制作方法

1.本技术涉及电机技术领域，具体涉及一种电机转子和自起动同步磁阻电机。


背景技术：

2.自起动同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，结合了异步电机的优点，通过转子导条产生的异步转矩实现自起动，不需要再使用变频器驱动。与异步电机相比，电机可实现恒速运行，转子损耗低，同步运行时的效率提升；与异步起动永磁同步电机相比，电机不使用永磁体材料，成本低，且不存在永磁体退磁问题。
3.但是，自起动同步磁阻电机的转子结构是由多层磁障层构成，导致电机在制造过程中转子容易出现变形，增加了工艺制造的难度。


技术实现要素：

4.因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种电机转子和自起动同步磁阻电机，能够增强转子的机械强度，减小转子在制造过程中的变形，降低工艺制造的难度。
5.为了解决上述问题，本技术提供一种电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上开设有填充槽和狭缝槽，填充槽包括非独立填充槽和q轴填充槽，非独立填充槽设置在狭缝槽的两侧，q轴填充槽设置在转子外圆靠近q轴的一侧，非独立填充槽与同层的狭缝槽之间通过分割筋进行分割，同层分割筋沿d轴方向的宽度为l，与分割筋同层布置的填充槽靠近分割筋的端部宽度为m，l与m之间满足0.2m≤l≤0.35m，同时与分割筋同层布置的狭缝槽靠近分割筋的端部宽度k应满足k≤m。
6.优选地，狭缝槽包括弧线段和/或直线段，当狭缝槽包括弧线段时，沿着从转子轴孔到转子外圆的方向，弧线段的弧度逐渐变大，且同层的狭缝槽的外圆弧度大于内圆弧度。
7.优选地，狭缝槽包括弧线段和/或直线段，沿着从q轴向两侧的方向，狭缝槽在q轴方向上的宽度递增。
8.优选地，q轴填充槽和狭缝槽沿q轴方向上的宽度之和为m1+∑m2，转子轴孔到转子外圆的宽度为m3，(m1+∑m2)/m3＝0.3～0.5。
9.优选地，(m1+∑m2)/m3＝0.35～0.45。
10.优选地，相邻两个非独立填充槽之间的导磁通道的最小宽度为w，与该两个非独立填充槽同层的狭缝槽之间的导磁通道的最小宽度为d，w≥d。
11.优选地，填充槽的总面积占填充槽和狭缝槽的面积之和的比例为30％～70％。
12.优选地，填充槽的总面积占填充槽和狭缝槽的面积之和的比例为35％～50％。
13.优选地，在垂直于转子铁芯的中心轴线的横截面上，q轴填充槽的两端与转子铁芯的中心轴线的连线所形成的夹角α1满足20
°
≤α1≤60
°
。
14.优选地，非独立填充槽与同层的狭缝槽形成磁障层，q轴填充槽形成磁障层，磁障层与转子外圆之间的最小距离h1满足h1≥σ，σ为定子和转子之间气隙的宽度。
15.优选地，非独立填充槽与同层的狭缝槽形成磁障层，q轴填充槽形成磁障层，相邻
两层磁障层之间的导磁通道沿q轴方向的最小宽度为h3，该相邻两层磁障层中沿d轴方向宽度较小的磁障层的最小宽度为h2，h3≥1.5h2。
16.优选地，同一极下的q轴填充槽为分段结构，相邻两段q轴填充槽的槽段之间具有分割筋。
17.优选地，相邻两个槽段之间的分割筋沿d轴方向的宽度为x1，x1＞0.1s1，x1＞0.1s2，x1＞0.1(s1+s2)，其中s1为该相邻两个槽段中的一个沿d轴方向的最大宽度，s2为该相邻两个槽段中的另一个沿d轴方向的最大宽度。
18.优选地，同一极下q轴填充槽的各槽段之间的分割筋沿d轴方向的宽度之和为∑x1，∑x1＞0.1∑(s1+s2)，其中∑(s1+s2)为各q轴填充槽沿d轴方向的宽度之和。
19.优选地，相邻两个槽段之间的分割筋沿d轴方向的宽度为x1，x1≥σ，σ为定子和转子之间气隙的宽度。
20.优选地，同一极下各槽段的面积差值在
±
15％以内。
21.优选地，转子轴孔在q轴方向上的最大宽度小于或等于转子轴孔在d轴方向上的最大宽度。
22.优选地，转子轴孔由弧线段和/或直线段组成。
23.优选地，至少部分填充槽内填充导电不导磁材料，并且通过转子铁芯两端的端环实现短路，形成鼠笼。
24.根据本技术的另一方面，提供了一种自起动同步磁阻电机，包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
25.本技术提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯上开设有填充槽和狭缝槽，填充槽包括非独立填充槽和q轴填充槽，非独立填充槽设置在狭缝槽的两侧，q轴填充槽设置在转子外圆靠近q轴的一侧，非独立填充槽与同层的狭缝槽之间通过分割筋进行分割，同层分割筋沿d轴方向的宽度为l，与分割筋同层布置的填充槽靠近分割筋的端部宽度为m，l与m之间满足0.2m≤l≤
26.0.35m，同时与分割筋同层布置的狭缝槽靠近分割筋的端部宽度k应满足k≤m。通过限定分割筋与填充槽和狭缝槽的端部之间的尺寸关系，能够增强分割筋承受压力的能力，从而增强转子的机械强度，能够增强转子的机械强度，减小转子在制造过程中的变形，降低工艺制造的难度减小转子在制造过程中的变形，降低工艺难度。
附图说明
27.图1为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
28.图2为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图。
29.附图标记表示为：
30.1、转子铁芯；2、狭缝槽；3、非独立填充槽；4、q轴填充槽；5、分割筋；6、转子轴孔；7、导磁通道；8、槽段。
具体实施方式
31.结合参见图1至图2所示，根据本技术的实施例，电机转子包括转子铁芯1，转子铁芯1上开设有填充槽和狭缝槽2，填充槽包括非独立填充槽3和q轴填充槽4，非独立填充槽3
设置在狭缝槽2的两侧，q轴填充槽4设置在转子外圆靠近q轴的一侧，非独立填充槽3与同层的狭缝槽2之间通过分割筋5进行分割，同层分割筋5沿d轴方向的宽度为l，与分割筋5同层布置的填充槽靠近分割筋5的端部宽度为m，l与m之间满足0.2m≤l≤0.35m，同时与分割筋5同层布置的狭缝槽2靠近分割筋5的端部宽度k应满足k≤m。
32.分割筋5的存在可以增强转子的机械强度，减小转子在制造过程中的变形，降低制造工艺的难度。限制分割筋5与填充槽以及狭缝槽2之间端部的尺寸，能够增强分割筋5承受压力的能力，增强磁障层承受压力的面积，使得转子在制造过程中的变形减小，降低工艺难度。
33.在一个实施例中，狭缝槽2包括弧线段和/或直线段，当狭缝槽2包括弧线段时，沿着从转子轴孔6到转子外圆的方向，弧线段的弧度逐渐变大，且同层的狭缝槽2的外圆弧度大于内圆弧度。
34.在一个实施例中，狭缝槽2包括弧线段和/或直线段，沿着从q轴向两侧的方向，狭缝槽2在q轴方向上的宽度递增。
35.通过上述设置方式，可以增大转子空间的利用率，合理布置狭缝槽，以增大转子凸极比，提升电机磁阻转矩。
36.在一个实施例中，q轴填充槽4和狭缝槽2沿q轴方向上的宽度之和为m1+∑m2，转子轴孔6到转子外圆的宽度为m3，(m1+∑m2)/m3＝0.3～0.5，从而可以选择合理的磁障占比，既保证足够的磁障宽度，又保证合理的磁通通道，增加电机凸极比的同时，防止出现磁路过饱和。
37.优选地，(m1+∑m2)/m3＝0.35～0.45。
38.在一个实施例中，相邻两个非独立填充槽3之间的导磁通道7的最小宽度为w，与该两个非独立填充槽3同层的狭缝槽2之间的导磁通道7的最小宽度为d，w≥d，目的是要保证填充槽之间留有足够的宽度，避免出现磁场饱和，影响磁障层之间通道的磁通流通。
39.在一个实施例中，填充槽还包括q轴填充槽4，q轴填充槽4设置在转子铁芯1的外圆周靠近q轴的一侧，在垂直于转子铁芯1的中心轴线的横截面上，q轴填充槽4的两端与转子铁芯1的中心轴线的连线所形成的夹角α1满足20
°
≤α1≤60
°
。
40.优选地，30
°
≤α1≤50
°
。如此设置，形成磁障层并作为填充槽，既可当做磁障层，增大电机的磁阻转矩，又可当做起动鼠笼，用于改善电机起动性能。
41.在一个实施例中，填充槽的总面积占填充槽和狭缝槽2的面积之和的比例为30％～70％。
42.优选地，填充槽的总面积占填充槽和狭缝槽2的面积之和的比例为35％～50％。
43.通过限定填充槽的总面积占填充槽和狭缝槽2的面积之和的比例，能够保证一定比例的填充槽面积，使电机具有一定的带载起动能力。
44.在一个实施例中，非独立填充槽3与同层的狭缝槽2形成磁障层，q轴填充槽4形成磁障层，磁障层与转子外圆之间的最小距离h1满足h1≥σ，σ为定子和转子之间气隙的宽度，从而能够保证转子的结构强度。
45.在一个实施例中，非独立填充槽3与同层的狭缝槽2形成磁障层，q轴填充槽4形成磁障层，相邻两层磁障层之间的导磁通道7沿q轴方向的最小宽度为h3，该相邻两层磁障层中沿d轴方向宽度较小的磁障层的最小宽度为h2，h3≥1.5h2。这样设置可以合理布置磁障
层间和磁障层的宽度，既能够充分利用磁障层产生的磁阻差值，提升磁阻转矩，又能避免磁通路径的饱和。
46.在一个实施例中，非独立填充槽3和狭缝槽2之间形成分割筋5，分割筋5的侧面所在平面与q轴所在平面平行或相交，可以根据转子漏磁力线的走向错位布置分割筋5，减小转子漏磁。
47.在一个实施例中，同一极下的q轴填充槽4为分段结构，相邻两段q轴填充槽4的槽段8之间具有分割筋5。
48.相邻两个槽段8之间的分割筋5沿d轴方向的宽度为x1，x1＞0.1s1，x1＞0.1s2，x1＞0.1(s1+s2)，其中s1为该相邻两个槽段8中的一个沿d轴方向的最大宽度，s2为该相邻两个槽段8中的另一个沿d轴方向的最大宽度。
49.同一极下q轴填充槽4的各槽段8之间的分割筋5沿d轴方向的宽度之和为∑x1，∑x1＞0.1∑(s1+s2)，其中∑(s1+s2)为各q轴填充槽沿d轴方向的宽度之和。
50.在转子外周的q轴方向设置q轴填充槽4，该q轴填充槽4既能够充当鼠笼槽，提升电机的带载起动能力，又能构成磁障层，增大凸极比，提升磁阻转矩；将独立填充槽按照分段设计，并对各段之间的分割筋的尺寸进行限定，目的在于提高转子的机械结构强度，降低制造工艺的难度。
51.在一个实施例中，组成q轴填充槽4的槽段8为四个，四个槽段8关于q轴对称，位于中间的两个槽段8之间的分割筋5位于q轴上，并由q轴平分。
52.在一个实施例中，组成q轴填充槽4的槽段8为三个，三个槽段8关于q轴对称，q轴从位于中间的槽段8穿过，并对该槽段8进行平分。在本实施例中q轴填充槽4的数量较少，相邻q轴填充槽4之间的分割筋5的数量也减少，同时转子轴孔6可采用椭圆形结构。分割筋5数量减少，可以增大q轴方向的磁阻，使d、q轴磁阻差值增大，提升电机磁阻转矩；椭圆形的转子轴孔6可以合理利用最内层狭缝槽2以内的空间。
53.在一个实施例中，相邻两个槽段8之间的分割筋5沿d轴方向的宽度为x1，x1≥σ，σ为定子和转子之间气隙的宽度。
54.同一极下各槽段8的面积差值在
±
15％以内。
55.上述关于分割筋5的宽度限定以及各槽段8的面积差值的限定，能够使各q轴填充槽4附近的分割筋上承受压力趋于一致性，不致于使部分分割筋5上承受压力过大。
56.在一个实施例中，转子轴孔6在q轴方向上的最大宽度小于或等于转子轴孔6在d轴方向上的最大宽度，这样的设置方式可以增大转子空间的利用率，以便合理布置狭缝槽，以增大转子凸极比，提升电机磁阻转矩。
57.在一个实施例中，转子轴孔6由弧线段和/或直线段组成。转子轴孔6位于转子中心，其存在影响磁障层的布置。不限制转子轴孔6仅为圆形，即转子轴孔6可以为椭圆形或类椭圆形，可以增大磁障层在转子上设置的空间，进一步地提升电机的输出转矩。
58.在一个实施例中，至少部分填充槽内填充导电不导磁材料，并且通过转子铁芯1两端的端环实现短路，形成鼠笼。在本实施例中，填充槽包括q轴填充槽4和非独立填充槽3的至少部分填充槽的槽内填充导电不导磁的材料，填充槽通过转子两端的端环进行自行短路连接，形成鼠笼结构，端环的材料与填充槽内填充材料相同。自行短路的鼠笼结构在电机起动阶段提供异步转矩，以实现电机的自起动；多层磁障层结构为电机提供磁阻转矩，以实现
电机的同步运行。
59.根据本技术的实施例，自起动同步磁阻电机包括电机转子，该电机转子为上述的电机转子。
60.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。
61.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。