双永磁辅助笼障转子同步电机制造技术

双永磁辅助笼障转子同步电机，主要包括机壳，外转子，定子，内转子和转轴，其特征在于：外转子与机壳通过燕尾槽相接，外转子和内转子之间放置两侧均开槽的定子，定子槽内均嵌放三相对称定子绕组，内转子与转轴之间通过钢套连接，内转子与钢套之间通过燕尾槽相连，钢套与转轴通过定位销固定在一起；内、外转子主体均采用沿轴向叠压而成的磁障式磁阻转子，并在非导磁层处添加采用宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁永磁体与靠近气隙宽、靠近转轴窄的不等宽短路笼条。该种新型双永磁辅助笼障转子同步电机具有性能优异、结构新颖、成本低廉、机械强度高、运行可靠、便于产业化等方面的显著优势。

Double permanent magnet auxiliary cage barrier rotor synchronous motor

【技术实现步骤摘要】
双永磁辅助笼障转子同步电机
本技术涉及一种转子采用永磁辅助笼障结构的双转子同步电机。属于电机领域问题。
技术介绍
采用稀土材料的内嵌式转子永磁电机凭借高功率密度和转矩密度、高效率、较宽的恒功率运行范围，在诸多领域中获得了广泛应用。但是，稀土永磁体价格昂贵，资源有限，稀土永磁材料的持续供应也是一个突出问题。学术界和工业界对采用少稀土、无稀土永磁和以铁氧体为代表的低成本永磁电机表现出极大兴趣。研究和开发少稀土/无稀土永磁电机具有重要的理论意义和应用价值。同步磁阻电机在二十世纪九十年代后获得了快速发展，并凭借凸极比大、调速性能优异、效率高、可以不使用或仅使用少量廉价永磁体等优势，展现出巨大的应用前景，被认为是一种极具工业潜力的少稀土/无稀土电机。然而纯同步磁阻电机(转子没有任何励磁)，为了获得较大的电磁转矩，需要定子侧提供较大的励磁电流，导致电机的效率和功率因数较低。为解决此问题，研究人员提出了一种永磁辅助磁阻式同步电机，即将永磁体嵌入转子磁障以提供永磁磁通，提高电机的功率因数和转矩密度。此外，永磁体的引进有助于转子连接桥饱和，进而提高凸极效应(直轴电感与交轴电感数值之差)。为获得较大的凸极率，永磁辅助磁阻同步电机的转子通常设计为多层磁障结构。但是，这种电机仍存在转矩密度和功率因数偏低、大功率情况下磁场饱和严重、d-q轴电感耦合程度高等不足，限制了其工业化应用的推广。因此，有必要对该种电机的定、转子结构进行优化改良进而推进该类型电机的应用与推广。
技术实现思路
技术目的：本技术提供一种转子永磁辅助笼障结构的双转子同步电机，其目的在于提出了一种不仅可以节省电机有效材料，还可以提高电机功率密度，增大转子凸极率，从而提高电机转矩密度和优良稳态与动态性能的新型同步磁阻电机结构。技术方案：本技术采用以下技术方案：双永磁辅助笼障转子同步电机，主要包括机壳，外转子，定子，内转子和转轴，其特征在于：外转子与机壳通过燕尾槽相接，外转子和内转子之间放置两侧均开槽的定子，定子槽内均嵌放三相对称定子绕组，内转子与转轴之间通过钢套连接，内转子与钢套之间通过燕尾槽相连，钢套与转轴通过定位销固定在一起；内、外转子主体均采用沿轴向叠压而成的磁障式磁阻转子，并在非导磁层处添加采用宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁永磁体与靠近气隙宽、靠近转轴窄的不等宽短路笼条。所述电机采用双转子结构，外转子和内转子与定子之间都有气隙。所述内、外转子均由硅钢片材料沿轴向叠压而成的叠片构成。所述叠片上设有导磁层，相邻两导磁层之间留有非导磁层，并且根据对磁场调制能力的影响选择合适的导磁层与非导磁层之间的宽度比，导磁层之间通过连接筋相连而形成一个整体。所述永磁辅助磁阻转子的非导磁层采用U形。所述各U形非导磁层的两侧嵌放不同跨距的短路笼条。所述短路笼条采用靠近气隙宽、靠近转轴窄的不等宽结构，放置在切向的梯形非导磁层中，短路笼条的端部以永磁辅助笼障转子轴线对称的两根导体连接，形成多组同心环形回路。所述各U形非导磁层底部根据嵌放采用宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁永磁体。本技术的有益效果是：该种电机采用双转子结构，充分利用了电机的有效空间，不仅可以节省电机的有效材料利用率，而且还可以提高电机的功率密度，减小电机体积。同时，电机的转子在轴向叠片磁障结构的基础上，在非导磁层处添加辅助永磁体和短路笼条，在进一步提高电机转矩密度的同时，可有效降低气隙磁场谐波和损耗，提高电机的稳态与动态运行性能；永磁辅助笼障转子硅钢片沿轴向叠压，可以减少转子铁芯中的涡流损耗，提高电机效率；采用U形磁障相当于增加了电机交轴上的气隙，使得交轴磁阻提高而直轴方向的基本不变，有利于提高电机磁阻转矩；非导磁层底部所添加宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁排布的永磁体，不仅可以使得靠近气隙处的永磁磁场更为集中，使电机气隙磁通密度分布更加趋近于正弦分布，谐波含量少，磁密分布更加均匀，还可以进一步增强电机转子凸极效应，进而提升电磁转矩输出能力和永磁体利用率；而且永磁体磁场的偏移可以增加转子侧的d-q轴磁场的垂直度，降低磁场局部饱程度；将短路笼条添加在U形非导磁层两侧，不仅可更加规范磁通路径，使磁密分布均匀，而且可以提高电机的动态响应能力。该种新型双永磁辅助笼障转子同步电机具有性能优异、结构新颖、成本低廉、机械强度高、运行可靠、便于产业化等方面的显著优势。附图说明下面结合附图和具体实施方式来详细说明本技术。图1为本技术电机的整体结构示意图；图2为本技术电机的外转子结构示意图；图3为本技术电机的内转子结构示意图；图4为本技术电机的定子结构示意图；图5为本技术电机的辅助永磁体示意图；图6为本技术电机的短路笼条示意图；图7为本专利技术电机的短路笼条的整体示意图；图中：1.机壳、2.外转子、3.定子、4.内转子、5.转轴、6.定子绕组、7.钢套、8.永磁体、9.短路笼条、10.非导磁层、11.导磁层、12连接筋，13定位销。具体实施方式：下面结合附图对本技术加以具体描述：双永磁辅助笼障转子同步电机，主要包括机壳1，外转子2，定子3，内转子4和转轴5，其特征在于：外转子2与机壳1通过燕尾槽相接，外转子2和内转子4之间放置两侧均开有定子槽的定子3，定子槽内均嵌放三相对称定子绕组6，内转子4与转轴5之间通过钢套7连接，内转子4与钢套7之间通过燕尾槽相连，钢套7与转轴5通过定位销13固定在一起；内、外转子均采用沿轴向叠压而成的磁障式磁阻转子结构，内、外转子叠片上设有导磁层11，相邻两导磁层11之间留有宽度相等的均匀非导磁层10，并在非导磁层10切向，即U形结构底部添加采用宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁永磁体8，在两侧的非导磁层10中嵌放短路笼条9。电机采用双转子结构，外转子2和内转子4与定子3之间均有气隙。所述内转子4和外转子2均采用由硅钢片材料沿轴向叠压而制成的叠片；根据对磁场调制能力的影响选择合适的导磁层11与非导磁层10之间的宽度比，导磁层11之间通过连接筋相连而形成一个整体。所述内、外转子均采用U型结构的笼障转子；非导磁层10为U型结构，各U形非导磁层10的两侧嵌放不同端部长度的短路笼条9。根据权利要求1所述的双永磁辅助笼障转子同步电机，其特征在于：所述短路笼条9采用不等宽结构，就是每层上的短路笼条7不等宽，即靠近气隙宽、靠近转轴窄的不等宽结构，短路笼条9放置在转子轴线两侧的梯形非导磁层中，短路笼条9的端部以永磁辅助笼障转子轴线两侧对称的导体连接，形成多组同心环形回路。如图6和7所示，例如，将嵌在同一非导磁层中的短路笼条9的上端之间连接且下端之间也连接之后，形成环形回路，内外相邻的非导磁层上的环形回路之间为同心的环形回路。图1为本技术电机的截面示意图，如图所示，本技术双永磁辅助笼障转子同步电机沿径向方向依次是机壳1，外转本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.双永磁辅助笼障转子同步电机，主要包括机壳(1)，外转子(2)，定子(3)，内转子(4)和转轴(5)，其特征在于：外转子(2)与机壳(1)通过燕尾槽相接，外转子(2)和内转子(4)之间放置两侧均开有定子槽的定子(3)，定子槽内均嵌放三相对称定子绕组(6)，内转子(4)与转轴(5)之间通过钢套(7)连接，内转子(4)与钢套(7)之间通过燕尾槽相连，钢套(7)与转轴(5)通过定位销(13)固定在一起；内、外转子均采用沿轴向叠压而成的磁障式磁阻转子结构，内、外转子叠片上设有导磁层(11)，相邻两导磁层(11)之间留有宽度相等的均匀非导磁层(10)，并在非导磁层(10)切向，即U形结构底部添加分块异向充磁永磁体(8)，在两侧的非导磁层(10)中嵌放短路笼条(9)。/n

【技术特征摘要】
1.双永磁辅助笼障转子同步电机，主要包括机壳(1)，外转子(2)，定子(3)，内转子(4)和转轴(5)，其特征在于：外转子(2)与机壳(1)通过燕尾槽相接，外转子(2)和内转子(4)之间放置两侧均开有定子槽的定子(3)，定子槽内均嵌放三相对称定子绕组(6)，内转子(4)与转轴(5)之间通过钢套(7)连接，内转子(4)与钢套(7)之间通过燕尾槽相连，钢套(7)与转轴(5)通过定位销(13)固定在一起；内、外转子均采用沿轴向叠压而成的磁障式磁阻转子结构，内、外转子叠片上设有导磁层(11)，相邻两导磁层(11)之间留有宽度相等的均匀非导磁层(10)，并在非导磁层(10)切向，即U形结构底部添加分块异向充磁永磁体(8)，在两侧的非导磁层(10)中嵌放短路笼条(9)。


2.根据权利要求1所述的双永磁辅助笼障转子同步电机，其特征在于：分块异向充磁永磁体(8)采用宽度和充磁方向呈正弦变化的分块异向充磁永磁体(8)。


3.根据权利要求1所述的双永磁辅助笼障...

【专利技术属性】
技术研发人员：金石，于思洋，刘光伟，张凤阁，施隆，刘豪，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：新型
国别省市：辽宁;21