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.直接起动同步磁阻电机结合了感应电机与同步磁阻电机的结构特点，通过鼠笼感应产生力矩实现起动，通过转子电感差距产生磁阻转矩实现恒转速运行，能够直接通入电源实现起动运行。直接起动同步磁阻电机与直接起动永磁电机相比，没有稀土永磁材料，也不存在退磁问题，电机成本低，可靠性好。与异步电机相比，效率高，转速恒定。直接起动同步磁阻电机能自起动，不需要控制器进行起动，成本进一步降低。
3.自起动电机依靠转子导条切割定子磁场产生起动转矩，转子导条为导电不导磁材料，通常为纯铝，通过高压铸造方式填充。铸铝后转子两端形成了端环，将所有或部分导条短路。但是，导条较长会产生涡流，会使转子发热，进而降低电机的性能。


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，能够隔断涡流通路，有效降低涡流损耗。
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，转子铁芯包括位于两端的第一铁芯段和位于中间的第二铁芯段，第一铁芯段由第一铁芯冲片叠置而成，第二铁芯段由第二铁芯冲片叠置而成，在垂直于转子铁芯的中心轴线的截面内，第一铁芯冲片包括沿d轴方向延伸的第一d轴磁障槽，各第一d轴磁障槽包括位于两端的第一外铸铝槽和位于中间的内铸铝槽，第二铁芯冲片包括沿d轴方向延伸的第二d轴磁障槽，各第二d轴磁障槽包括位于两端的第二外铸铝槽，两端的第二外铸铝槽之间通过平板隔离层隔开，平板隔离层对应内铸铝槽设置。
6.优选地，第一外铸铝槽和第二外铸铝槽的结构相同，位置相同。
7.优选地，第一外铸铝槽和内铸铝槽之间通过内磁桥间隔开。
8.优选地，转子铁芯在q轴方向的最外侧设置有q轴磁障槽。
9.优选地，q轴磁障槽、第一d轴磁障槽和第二d轴磁障槽的外周侧设置有外磁桥。
10.优选地，转子铁芯包括两个第一铁芯段和一个第二铁芯段，第二铁芯段的轴向高度为l2，单片第二铁芯冲片的厚度为δ，δ≤l2。
11.优选地，转子铁芯包括三个第一铁芯段和两个第二铁芯段，其中位于两端的两个第一铁芯段的轴向高度为l1，位于两个第二铁芯段之间的第一铁芯段的轴向高度为l3，各第二铁芯段的轴向高度为l2，转子铁芯的轴向高度为l，l1≥1/3l，l2＜l3≤1/3l，l2＞0。
12.优选地，第一外铸铝槽、内铸铝槽和第二外铸铝槽内填充导电不导磁材料形成导条，转子铁芯的两端形成有端环，端环与导条连接形成短路环。
13.优选地，端环为圆环状，端环的内径大于或者等于转子铁芯的轴孔直径，端环的外径小于或等于转子铁芯的外圆直径。
14.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。
15.本技术提供的电机转子，包括转子铁芯，转子铁芯包括位于两端的第一铁芯段和位于中间的第二铁芯段，第一铁芯段由第一铁芯冲片叠置而成，第二铁芯段由第二铁芯冲片叠置而成，在垂直于转子铁芯的中心轴线的截面内，第一铁芯冲片包括沿d轴方向延伸的第一d轴磁障槽，各第一d轴磁障槽包括位于两端的第一外铸铝槽和位于中间的内铸铝槽，第二铁芯冲片包括沿d轴方向延伸的第二d轴磁障槽，各第二d轴磁障槽包括位于两端的第二外铸铝槽，两端的第二外铸铝槽之间通过平板隔离层隔开，平板隔离层对应内铸铝槽设置。该转子铁芯采用两种转子冲片组合而成，能够通过内铸铝槽位置为平板隔离层的第二铁芯冲片所形成的第二铁芯段将内铸铝槽铸铝的第一铁芯段的导条隔断，从而改善导条过长导致的涡流问题，有效隔断涡流通路，将其分段，削弱或消除涡流，降低转子发热，进而提高电机性能。
附图说明
16.图1为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
17.图2为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
18.图3为本技术一个实施例的电机转子的第一转子冲片结构示意图；
19.图4为本技术一个实施例的电机转子的第二转子冲片结构示意图；
20.图5为本技术一个实施例的电机转子的结构示意图；
21.图6为本技术一个实施例的电机转子的第二铁芯段的厚度与性能关系图；
22.图7为本技术一个实施例的电机转子与相关技术中的电机转子的效率对比图。
23.附图标记表示为：
24.1、第一铁芯段；2、第二铁芯段；3、第一铁芯冲片；4、第二铁芯冲片；5、第一d轴磁障槽；6、第二d轴磁障槽；7、第一外铸铝槽；8、内铸铝槽；9、第二外铸铝槽；10、平板隔离层；11、内磁桥；12、外磁桥；13、q轴磁障槽；14、导条；15、端环。
具体实施方式
25.结合参见图1至图7所示，根据本技术的实施例，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯包括位于两端的第一铁芯段1和位于中间的第二铁芯段2，第一铁芯段1由第一铁芯冲片3叠置而成，第二铁芯段2由第二铁芯冲片4叠置而成，在垂直于转子铁芯的中心轴线的截面内，第一铁芯冲片3包括沿d轴方向延伸的第一d轴磁障槽5，各第一d轴磁障槽5包括位于两端的第一外铸铝槽7和位于中间的内铸铝槽8，第二铁芯冲片4包括沿d轴方向延伸的第二d轴磁障槽6，各第二d轴磁障槽6包括位于两端的第二外铸铝槽9，两端的第二外铸铝槽9之间通过平板隔离层10隔开，平板隔离层10对应内铸铝槽8设置。
26.该转子铁芯采用两种转子冲片组合而成，能够通过内铸铝槽所在位置为平板隔离层10的第二铁芯冲片4所形成的第二铁芯段2将内铸铝槽8铸铝的第一铁芯段1的导条14隔断，从而改善导条14过长导致的涡流问题，有效隔断涡流通路，将其分段，削弱或消除涡流，降低转子发热，进而提高电机性能。
27.在一个实施例中，第一外铸铝槽7和第二外铸铝槽9的结构相同，位置相同。
28.在本实施例中，电机转子包括具有特殊结构的第一铁芯冲片3和第二铁芯冲片4，其中第一铁芯冲片3上开设有多组磁障槽，磁障槽组数为转子极数，根据磁障槽的形状，与磁障槽平行的径向方向为d轴，与磁障槽垂直的径向方向为q轴。第一铁芯冲片3的铸铝槽按照内外分成两层，第一外铸铝槽7和内铸铝槽8，相邻的第一d轴磁障槽5之间形成导磁通道。第一铁芯冲片3和第二铁芯冲片4的区别就在于有无内铸铝槽8，第二铁芯冲片4相比于第一铁芯冲片3同样开设多个铸铝槽，两者的外铸铝槽一致，但是第二铁芯冲片4的内铸铝槽位置由平板隔离层10替代，使得第二铁芯冲片4上的内铸铝槽位置封闭，平板隔离层10的厚度与第二铁芯冲片4的轴向厚度一致。在一个实施例中，转子极对数p＝2。
29.在一个实施例中，第一外铸铝槽7和内铸铝槽8之间通过内磁桥11间隔开。用内磁桥11隔开第一外铸铝槽7和内铸铝槽8，主要原因是增加转子结构强度，铸铝工艺过程就是通过高温高压将铝液喷射注入转子槽中，如果转子结构强度不够的话，铸铝过程很容易将转子结构破坏，使其发生形变，甚至使其报废，内磁桥11的存在，能够有效避免此现象的发生。
30.在一个实施例中，转子铁芯在q轴方向的最外侧设置有q轴磁障槽13。q轴磁障槽13的宽度应该尽可能宽，从而能够保证q轴磁障槽13的铸铝量，提高电机转子的起动能力。
31.在一个实施例中，q轴磁障槽13、第一d轴磁障槽5和第二d轴磁障槽6的外周侧设置有外磁桥12，能够利用外磁桥12提高电机的结构强度。
32.在本实施例中，电机转子不具有磁性，通过全铸铝方式高温高压压铸生产，在转子上所有的磁障槽冲压填充铝液，形成导条14。转子铁芯由第一铁芯冲片3和第二铁芯冲片4轴向配合叠压组成，从而使得导条能够被第二铁芯冲片4上的平板隔离层10隔断，起到降低涡流损耗的作用。铸铝槽内填充的也可以不是铝，也可以为其他的导电不导磁材料，例如紫铜等。
33.在一个实施例中，转子铁芯包括两个第一铁芯段1和一个第二铁芯段2，第二铁芯段2的轴向高度为l2，单片第二铁芯冲片4的厚度为δ，δ≤l2。在本实施例中，第二铁芯冲片4所形成的第二铁芯段2位于两个第一铁芯段1之间用于隔绝内铸铝槽8内的导条14的连接。
34.在一个实施例中，转子铁芯包括三个第一铁芯段1和两个第二铁芯段2，其中位于两端的两个第一铁芯段1的轴向高度为l1，位于两个第二铁芯段2之间的第一铁芯段1的轴向高度为l3，各第二铁芯段2的轴向高度为l2，转子铁芯的轴向高度为l，l1≥1/3l，l2＜l3≤1/3l。
35.第二铁芯冲片4叠加置于转子铁芯当中的作用是割断全铸铝转子铁芯内铸铝槽8内的导条14，减小磁障槽中导体长度，避免涡流损耗产生，进而提升电机的整体效率。但是，第二铁芯冲片4的厚度l2也不能过大，过大也同样会产生涡流，带来损耗。如图6所示的第二铁芯冲片4的厚度与电机性能对比图可以看出，随着第二铁芯冲片4的厚度l2的增加，电机的效率先上升再下降，因此，要确定l2的合适厚度。由图中可以看出，第二铁芯冲片的数量在3～5之间时，效率较高，当数量为4个时，效率达到最高。在一个实施例中，单个第二铁芯冲片4的厚度为1mm。
36.本技术实施例的电机转子，由于d轴铸铝槽的外铸铝槽贯穿整个转子铁芯的轴向，因此外铸铝槽较大，起动能力强，并且可以利用第二铁芯段2结构减小涡流损耗，因此电机效率较现有技术方案升高百分之三左右。上述的d轴铸铝槽包括第一外铸铝槽7、内铸铝槽8
和第二外铸铝槽9。
37.在一个实施例中，第一外铸铝槽7、内铸铝槽8和第二外铸铝槽9内填充导电不导磁材料形成导条14，转子铁芯的两端形成有端环15，端环15与导条14连接形成短路环。
38.在一个实施例中，端环15为圆环状，端环15的内径大于或者等于转子铁芯的轴孔直径，端环15的外径小于或等于转子铁芯的外圆直径。
39.在本实施例中，转子铁芯两端具有较大的铝制端环15，端环的外径略小于或等于转子铁芯的外圆直径，端环15的内径略大于或者等于转子铁芯的轴孔直径，使得端环15能够形成坚实的结构。由于所有的磁障槽均为铸铝结构，因此不需要工装支撑空气槽，可以尽可能的设计较大端环，所以转子两端可以形成较大圆台型端环，保证其充足的铸铝量，通过磁障槽中导条14连接两端端环15，形成通路，保证电机的起动性能。
40.在一个实施例中，电机转子的极对数p＝2，转子结构性能强，通过全铸铝工艺制作生产，生产过程中不需要考虑铸铝工装的位置，方便铸铝的实施，减少制造成本及难度。
41.根据本技术的实施例，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。
42.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。
43.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。