[实用新型]采用永磁辅助笼障转子的同步电机

说明书

采用永磁辅助笼障转子的同步电机，包括转轴，转轴外侧的永磁辅助笼障转子，永磁辅助笼障转子外侧的定子和机壳，其特征在于：定子上嵌放三相对称绕组；转轴与永磁辅助笼障转子之间通过钢套连接，永磁辅助笼障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；转子采用沿轴向叠压而成的永磁辅助笼障转子，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。该种新型永磁辅助笼障转子利用永磁体磁场引起磁障磁路饱和程度的变化，进而改善转子耦合能力，提升电机转矩密度，具有性能优异、结构新颖、工艺简单、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。

技术领域

本实用新型涉及一种转子采用永磁辅助笼障结构的同步电机。属于电机领域问题。

背景技术

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困难是一个突出问题。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转子进行优化改良进而推进该类型电机的应用与推广。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型提供采用永磁辅助笼障转子的同步电机，其目的在于提出了一种既便于加工制造，又可以增大转子凸极率，从而提高电机转矩密度并改善稳态与动态性能的新型永磁辅助笼障转子结构。

技术方案：本实用新型采用以下技术方案：

永磁辅助笼障转子同步电机，包括转轴，转轴外侧的永磁辅助笼障转子，永磁辅助笼障转子外侧的定子和机壳，其特征在于：定子上嵌放三相对称绕组；转轴与永磁辅助笼障转子之间通过钢套连接，永磁辅助笼障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；转子采用沿轴向叠压而成的永磁辅助笼障转子，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。

所述永磁辅助笼障转子共有N_r个凸极，每个凸极都是由用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端部长度的短路笼条。

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。

本实用新型的有益效果是：