[實用新型]采用永磁輔助籠障轉子的同步電機

有效

• 申請號: 201821549724.1
• 申請日: 2018-09-21
• 公開（公告）號: CN209329936U
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 張鳳閣;劉光偉;金石;羅皓;王皓;戴睿
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02K21/46
• 分類號: H02K21/46
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 周智博;宋鐵軍

采用永磁輔助籠障轉子的同步電機，包括轉軸，轉軸外側的永磁輔助籠障轉子，永磁輔助籠障轉子外側的定子和機殼，其特征在于：定子上嵌放三相對稱繞組；轉軸與永磁輔助籠障轉子之間通過鋼套連接，永磁輔助籠障轉子與鋼套之間通過燕尾槽相連，鋼套與轉軸通過定位銷固定在一起；轉子采用沿軸向疊壓而成的永磁輔助籠障轉子，并在非導磁層處添加采用寬度和充磁方向呈正弦變化的分塊異向充磁永磁體與靠近氣隙寬、靠近轉軸窄的不等寬短路籠條。該種新型永磁輔助籠障轉子利用永磁體磁場引起磁障磁路飽和程度的變化，進而改善轉子耦合能力，提升電機轉矩密度，具有性能優異、結構新穎、工藝簡單、成本低廉、機械強度高、運行可靠、便于產業化等方面的顯著優勢。

技術領域

本實用新型涉及一種轉子采用永磁輔助籠障結構的同步電機。屬于電機領域問題。

背景技術

采用稀土材料的內嵌式轉子永磁電機憑借高功率密度和轉矩密度、高效率、較寬的恒功率運行范圍，在諸多領域中獲得了廣泛應用。但是，稀土永磁體價格昂貴，資源有限，稀土永磁材料的持續供應困難是一個突出問題。學術界和工業界對采用少稀土、無稀土永磁和以鐵氧體為代表的低成本永磁電機表現出極大興趣。研究和開發少稀土/無稀土永磁電機具有重要的理論意義和應用價值。

同步磁阻電機在二十世紀九十年代后獲得了快速發展，并憑借凸極比大、調速性能優異、效率高、可以不使用或僅使用少量廉價永磁體等優勢，展現出巨大的應用前景，被認為是一種極具工業潛力的少稀土/無稀土電機。然而純同步磁阻電機(轉子沒有任何勵磁)，為了獲得較大的電磁轉矩，需要定子側提供較大的勵磁電流，導致電機的效率和功率因數較低。為解決此問題，研究人員提出了一種永磁輔助磁阻式同步電機，即將永磁體嵌入轉子磁障以提供永磁磁通，提高電機的功率因數和轉矩密度。此外，永磁體的引進有助于轉子連接橋飽和，進而提高凸極效應(直軸電感與交軸電感數值之差)。為獲得較大的凸極率，永磁輔助磁阻同步電機的轉子通常設計為多層磁障結構。但是，這種電機仍存在轉矩密度和功率因數偏低、大功率情況下磁場飽和嚴重、d-q軸電感耦合程度高等不足，限制了其工業化應用的推廣。因此，有必要對該種電機的轉子進行優化改良進而推進該類型電機的應用與推廣。

實用新型內容

實用新型目的：本實用新型提供采用永磁輔助籠障轉子的同步電機，其目的在于提出了一種既便于加工制造，又可以增大轉子凸極率，從而提高電機轉矩密度并改善穩態與動態性能的新型永磁輔助籠障轉子結構。

技術方案：本實用新型采用以下技術方案：

永磁輔助籠障轉子同步電機，包括轉軸，轉軸外側的永磁輔助籠障轉子，永磁輔助籠障轉子外側的定子和機殼，其特征在于：定子上嵌放三相對稱繞組；轉軸與永磁輔助籠障轉子之間通過鋼套連接，永磁輔助籠障轉子與鋼套之間通過燕尾槽相連，鋼套與轉軸通過定位銷固定在一起；轉子采用沿軸向疊壓而成的永磁輔助籠障轉子，并在非導磁層處添加采用寬度和充磁方向呈正弦變化的分塊異向充磁永磁體與靠近氣隙寬、靠近轉軸窄的不等寬短路籠條。

所述永磁輔助籠障轉子共有N_r個凸極，每個凸極都是由用硅鋼片材料沿軸向疊壓而成的疊片構成。

所述疊片上設有導磁層，相鄰兩導磁層之間留有非導磁層，并且根據對磁場調制能力的影響選擇合適的導磁層與非導磁層之間的寬度比，導磁層之間通過連接筋相連而形成一個整體。

所述永磁輔助磁阻轉子的非導磁層采用U形。

所述各U形非導磁層的兩側嵌放不同端部長度的短路籠條。

所述短路籠條采用靠近氣隙寬、靠近轉軸窄的不等寬結構，放置在切向的梯形非導磁層中，短路籠條的端部以永磁輔助籠障轉子軸線對稱的兩根導體連接，形成多組同心環形回路。

所述各U形非導磁層底部根據嵌放采用寬度和充磁方向呈正弦變化的分塊異向充磁永磁體。

本實用新型的有益效果是：