具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机

摘要

本发明公开了具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，它涉及电机领域。解决了现有永磁辅助同步磁阻电机无法依靠转子自身结构特点实现自启动、制造成本高、转子内温度高的问题。转子叠片铁心内开设有转子磁障，铁氧体永磁磁极安装在转子叠片铁心的内部，“弓形”引磁孔位于转子磁障的径向内侧，转子引风板安装在转子叠片铁心的外径处且紧邻转子磁障的入风口，转子磁障的入风口和出风口在周向间隔布置，与转子端环相连接的“双凸型”铜镍合金启动笼条安装在转子整块铁心内，转子左端环、转子左整块铁心、转子左偏中端环、转子叠片铁心、转子右偏中端环、转子右整块铁心和转子右端环依次压装在转子轴上。

权利要求

1.具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，其特征在于：它包括转子叠片铁心（1）、转子引风板（2）、铁氧体永磁磁极（3）、“弓形”引磁孔（4）、“双凸型”铜镍合金启动笼条（5）、转子端环（6）、转子整块铁心（7）、转子轴（8）和转子磁障（9）；“双凸型”铜镍合金启动笼条（5）由双细长型铜镍合金启动笼条（5-1）和矩型铜镍合金启动笼条（5-2）组成，转子端环（6）由转子左端环（6-1）、转子左偏中端环（6-2）、转子右偏中端环（6-3）和转子右端环（6-4）组成；转子整块铁心（7）由转子左整块铁心（7-1）和转子右整块铁心（7-2）组成；轴向交错式自冷转子在轴向方向上依次由转子左整块铁心（7-1）、转子叠片铁心（1）和转子右整块铁心（7-2）组成；转子叠片铁心（1）内开设有转子磁障（9），铁氧体永磁磁极（3）安装在转子叠片铁心（1）的内部，“弓形”引磁孔（4）位于转子磁障（9）的径向内侧，转子引风板（2）安装在转子叠片铁心（1）的外径处且紧邻转子磁障（9）的入风口（10），转子磁障（9）的入风口（10）和出风口（11）在周向间隔布置，与转子端环（6）相连接的“双凸型”铜镍合金启动笼条（5）安装在转子整块铁心（7）内，转子左端环（6-1）、转子左整块铁心（7-1）、转子左偏中端环（6-2）、转子叠片铁心（1）、转子右偏中端环（6-3）、转子右整块铁心（7-2）和转子右端环（6-4）依次压装在转子轴（8）上。

2.根据权利要求1所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，其特征在于：

转子左整块铁心（7-1）、转子叠片铁心（1）和转子右整块铁心（7-2）均通过转子端环（6）压紧；转子引风板（2）伸出转子叠片铁心（1）外径的长度为1 mm-2 mm；转子引风板的材料为非导磁性材料；转子磁障（9）的数量为6个-40个；“弓形”引磁孔（4）的数量为2个-12个；“双凸型”铜镍合金启动笼条（5）的周向截面为双凸型，“双凸型”铜镍合金启动笼条（5）的数量为

14个-26个；铁氧体永磁磁极（3）伸入到转子磁障（9）中的宽度为转子磁障（9）宽度的1/6到

1/4。

3.根据权利要求1所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，其特征在于转子磁障（9）的入风口（10）在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个，转子磁障（9）的出风口（11）在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个。

4.根据权利要求1所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，其特征在于：

所述的转子叠片铁心（1）外径处开设有引磁凹槽（12）。

5.根据权利要求1所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，其特征在于：

所述的转子叠片铁心（1）的齿部增加引磁沟（13）。

说明书

具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机

技术领域

[0001] 本发明涉及具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，属于电机领域。

背景技术

[0002] 为了提高同步磁阻电机的功率因数，将少量铁氧体永磁磁极插入同步磁阻电机转子的磁障中，这种永磁辅助同步磁阻电动机不仅具有结构简单、加工制造成本低、铁氧体永磁磁极用量少、铁氧体永磁磁极价格低廉、低噪声、超高效率以及没有转子轴电流引起的电机轴承损坏的特点，而且还具有永磁电机的高效率，又有同步磁阻电机的低速大扭矩特性。

[0003] 然而，这种电机仅依靠转子自身结构特点无法实现自启动，而且稳定运行时转子内部铁氧体温度较高，较难将铁氧体永磁磁极热量散发出去，容易出现失磁等问题。

[0004] 为了使得永磁辅助同步磁阻电动机依靠转子自身结构特点实现重载启动，有效地降低电机转子铁芯和铁氧体永磁磁极的温度，提高永磁辅助同步磁阻电机的效率，可以采用新型具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，该新型混合同步磁阻电机可以依靠转子自身的结构特点实现快速和重载启动，在电机稳定运行时通过转子内部自冷式磁障可以有效地带走转子铁心和铁氧体永磁磁极的热量，有效地降低了转子铁心和铁氧体永磁磁极的温度，转子轭部新型“弓形”引磁孔进一步提高了电机的凸极比和功率密度，有效地降低了电机的转矩脉动和振动噪声，确保新型混合同步磁阻电机可以长时间安全可靠运行。

发明内容

[0005] 本发明的目的是提供具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，以解决传统永磁辅助同步磁阻电机转子铁芯和铁氧体永磁磁极温度较高、电机内冷却气体的利用率较低、无法依靠转子自身结构特点实现自启动的问题，提高了电机内冷却流体的利用率，有效地降低了转子铁芯和铁氧体永磁磁极的温度，也可以依靠转子自身结构特点实现重载启动，制造成本更加低廉，节能更加显著。

[0006] 本发明的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，它包括转子叠片铁心、转子引风板、铁氧体永磁磁极、“弓形”引磁孔、“双凸型”铜镍合金启动笼条、转子端环、转子整块铁心、转子轴和转子磁障。

[0007] “双凸型”铜镍合金启动笼条由双细长型铜镍合金启动笼条和矩型铜镍合金启动笼条组成，转子端环由转子左端环、转子左偏中端环、转子右偏中端环和转子右端环组成；转子整块铁心由转子左整块铁心和转子右整块铁心组成；轴向交错式自冷转子在轴向方向上依次由转子左整块铁心、转子叠片铁心和转子右整块铁心组成；转子叠片铁心内开设有转子磁障，铁氧体永磁磁极安装在转子叠片铁心的内部，“弓形”引磁孔位于转子磁障的径向内侧，转子引风板安装在转子叠片铁心的外径处且紧邻转子磁障的入风口，转子磁障的入风口和出风口在周向间隔布置，与转子端环相连接的“双凸型”铜镍合金启动笼条安装在转子整块铁心内，转子左端环、转子左整块铁心、转子左偏中端环、转子叠片铁心、转子右偏中端环、转子右整块铁心和转子右端环依次压装在转子轴上。

[0008] 作为优选，所述的转子左整块铁心、转子叠片铁心和转子右整块铁心均通过转子端环压紧；转子引风板伸出转子叠片铁心外径的长度为1 mm-2 mm；转子引风板的材料为非导磁性材料；转子磁障的数量为6个-40个；“弓形”引磁孔的数量为2个-12个；“双凸型”铜镍合金启动笼条的周向截面为双凸型，“双凸型”铜镍合金启动笼条的数量为14个-26个；铁氧体永磁磁极伸入到转子磁障中的宽度为转子磁障宽度的1/6到1/4。

[0009] 作为优选，所述的转子磁障的入风口在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个，转子磁障的出风口在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个，可以增大进入到转子磁障中冷却气体的流量，进一步降低转子叠片铁心和铁氧体永磁磁极的温度。

[0010] 作为优选，所述的转子叠片铁心外径处开设有引磁凹槽，进一步增强了电机的过载能力，提高了电机的功率密度和运行效率。

[0011] 作为优选，所述的转子叠片铁心的齿部增加引磁沟，进一步提高了电机的功率密度，降低了电机的振动和噪声。

[0012] 本发明的优点：传统永磁辅助同步磁阻电机存在转子铁芯和铁氧体永磁磁极温度较高、电机内冷却气体的利用率较低、无法依靠转子自身结构特点实现自启动的问题。

[0013] 本发明在原来永磁辅助同步磁阻电机的转子叠片铁心两端均压装具有“双凸型”铜镍合金启动笼条的转子整块铁心和转子端环，原来永磁辅助同步磁阻电机的转子叠片铁心外表面沿圆周方向间隔开设有转子磁障的入风口和出风口，紧邻转子磁障的入风口处安装有转子引风板，在转子磁障的下方开设有“弓形”引磁孔，构成具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，该新型混合同步磁阻电机具有自启动能力，利用高电阻率的“双凸型”铜镍合金启动笼条可以明显增加电机的启动转矩，降低启动电流，进一步增强了混合同步磁阻电机重载启动的能力。

[0014] 转子磁障内部流动的冷却气体增大了转子叠片铁心的表面散热系数，有效地带走转子叠片铁心和铁氧体永磁磁极的热量，明显地降低了转子叠片铁心和铁氧体永磁磁极的温度，防止铁氧体永磁磁极失磁，同时“弓形”引磁孔进一步提高了转子的转矩密度，降低了电机的振动和噪声。

[0015] 具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机的效率明显优于普通感应电动机和同步磁阻电机的效率，而且比永磁电机的成本低廉，节能效果显著，易于实现。

附图说明

[0016] 为了易于说明，本发明由下述的具体实施及附图作以详细描述。

[0017] 图1为本发明所述具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子的俯视图。

[0018] 图2为本发明所述具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子叠片铁心的A-A向剖视图。

[0019] 图3为本发明所述具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子叠片铁心的B-B向剖视图。

[0020] 图4为本发明所述具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子整块铁心的C-C向剖视图。

[0021] 图5为本发明所述具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子轴向方向剖视图。

[0022] 图6为本发明具体实施方式二所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子的俯视图。

[0023] 图7为本发明具体实施方式三所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子叠片铁心的A-A向剖视图。

[0024] 图8为本发明具体实施方式四所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子叠片铁心的A-A向剖视图。

[0025] 图中：1-转子叠片铁心、2-转子引风板、3-铁氧体永磁磁极、4-“弓形”引磁孔、5-“双凸型”铜镍合金启动笼条、6-转子端环、7-转子整块铁心、8-转子轴、9-转子磁障、10-转子磁障的入风口、11-转子磁障的出风口、12-引磁凹槽和13-引磁沟。

[0026] 图中箭头所示为具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机中转子磁障内部冷却气体的流动方向。

具体实施方式

[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。

[0028] 但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。

[0029] 此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0030] 具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4和图5说明本实施方式，本实施方式所述的具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机，它包括转子叠片铁心1、转子引风板2、铁氧体永磁磁极3、“弓形”引磁孔4、“双凸型”铜镍合金启动笼条5、转子端环6、转子整块铁心7、转子轴8和转子磁障9。

[0031] “双凸型”铜镍合金启动笼条5由双细长型铜镍合金启动笼条5-1和矩型铜镍合金启动笼条5-2组成，转子端环6由转子左端环6-1、转子左偏中端环6-2、转子右偏中端环6-3和转子右端环6-4组成；转子整块铁心7由转子左整块铁心7-1和转子右整块铁心7-2组成；轴向交错式自冷转子在轴向方向上依次由转子左整块铁心7-1、转子叠片铁心1和转子右整块铁心7-2组成；转子叠片铁心1内开设有转子磁障9，铁氧体永磁磁极3安装在转子叠片铁心1的内部，“弓形”引磁孔4位于转子磁障9的径向内侧，转子引风板2安装在转子叠片铁心1的外径处且紧邻转子磁障9的入风口10，转子磁障9的入风口10和出风口11在周向间隔布置，与转子端环6相连接的“双凸型”铜镍合金启动笼条5安装在转子整块铁心7内，转子左端环6-1、转子左整块铁心7-1、转子左偏中端环6-2、转子叠片铁心1、转子右偏中端环6-3、转子右整块铁心7-2和转子右端环6-4依次压装在转子轴8上。

[0032] 转子左整块铁心7-1、转子叠片铁心1和转子右整块铁心7-2均通过转子端环6压紧；转子引风板2伸出转子叠片铁心1外径的长度为1 mm-2 mm，本实施例取为1.5 mm；转子引风板的材料为非导磁性材料；转子磁障9的数量为6个-40个，本实施例取为16个；“弓形”引磁孔4的数量为2个-12个，本实施例取为4个；“双凸型”铜镍合金启动笼条5的周向截面为双凸型，“双凸型”铜镍合金启动笼条5的数量为14个-26个，本实施例取为20个；铁氧体永磁磁极3伸入到转子磁障9中的宽度为转子磁障9宽度的1/6到1/4，本实施例取为1/5。

[0033] 在原来永磁辅助同步磁阻电机的转子叠片铁心两端均压装具有“双凸型”铜镍合金启动笼条5的转子整块铁心7和转子端环6，原来永磁辅助同步磁阻电机的转子叠片铁心1外表面沿圆周方向间隔开设有转子磁障9的入风口10和出风口11，紧邻转子磁障9的入风口10处安装有转子引风板2，在转子磁障9的下方开设有“弓形”引磁孔4，构成具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机。

[0034] 新型轴向交错式自冷转子中的“双凸型”铜镍合金启动笼条5通过两侧连接的端环6形成闭合回路，使得混合同步磁阻电机具有自启动能力，“双凸型”铜镍合金启动笼条5的电阻率很高，当混合同步磁阻电机启动时由于电流的集肤效应，“双凸型”铜镍合金启动笼条5内的电流主要集中在面积较小的双细长型铜镍合金启动笼条5-1内，明显增加了电机的启动转矩，降低了启动电流，进一步增强了混合同步磁阻电机重载启动的能力。

[0035] 当混合同步磁阻电机稳定运行时充分利用转子叠片铁心1内部的铁氧体永磁磁极3产生的永磁辅助转矩和转子磁障9产生的磁阻转矩，明显地提高了混合同步磁阻电机的转矩密度和功率密度，提高了电机运行时的效率，节能效果显著。

[0036] 此外，当具有轴向交错式自冷转子的混合同步磁阻电机旋转时通过转子引风板2将冷却气体引入到转子磁障9的内部，流动的冷却气体增大了转子叠片铁心1的表面散热系数，有效地带走了转子叠片铁心1和铁氧体永磁磁极3的热量，明显地降低了转子叠片铁心1和铁氧体永磁磁极3的温度，有效地防止铁氧体永磁磁极3失磁，最后冷却气体从转子磁障9的出风口11处流出。

[0037] 在转子引风板2的旋转作用下定子和转子之间气隙内冷却气体的流动速度加快，提高了定子铁心的表面散热系数，有效地增强了定子铁心的散热能力，降低了定子铁心的温度。

[0038] 转子磁障9下方开设的“弓形”引磁孔4可以使得磁场沿着其设定的路径流动，增强了电机的磁阻转矩，提高了转子的转矩密度，降低了电机的振动和噪声。

[0039] 具体实施方式二：结合图6说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于转子磁障9的入风口10在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个，转子磁障9的出风口11在其对应的周向位置处沿轴向方向上开设为1个，可以增大进入到转子磁障9中冷却气体的流量，进一步降低转子叠片铁心1和铁氧体永磁磁极3的温度。

[0040] 其它组成及连接关系与实施方式一相同。

[0041] 具体实施方式三：结合图7说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于转子叠片铁心1外径处开设有引磁凹槽12，进一步增强了电机的过载能力，提高了电机的功率密度和运行效率。

[0042] 其它组成及连接关系与实施方式一相同。

[0043] 具体实施方式四：结合图8说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于转子叠片铁心1的齿部增加引磁沟13，进一步提高了电机的功率密度，降低了电机的振动和噪声。

[0044] 其它组成及连接关系与实施方式一相同。

[0045] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。

[0046] 本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

[0047] 本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。