一種同步磁阻電機的ala轉子結構的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及同步磁阻電機，特別涉及一種同步磁阻電機的ALA轉子結構。
【背景技術】
[0002] 同步磁阻電機結構簡單，具有高功率密度、寬調速范圍、高效率、高功率因數(shù)以及 體積小、重量輕等顯著優(yōu)點，特別適合于做機車、飛機、船艇、礦井開采等方面的動力電機。
[0003] -般ALA(軸向疊片各向異性）轉子的同步磁阻電機結構如圖1所示，電機殼內部 設置定子1、ALA轉子2、轉子肋部3、電機軸4,雙層繞組5,轉子柵格6。定子1是由硅鋼片 疊壓而成，ALA轉子2由具有特定形狀的高導磁材料（如變壓器冷軋硅鋼片）和非導磁絕緣 材料（如玻璃纖維、塑料和電工紙等）沿軸向疊壓而成，無繞組無永磁體，ALA轉子2上設有 等間距分布的等寬度轉子柵格6,定子1在ALA轉子2的外圍，雙層繞組5采用雙層、等距分 布繞在定子1上，與同槽數(shù)的三相異步電動機定子雙層繞組分布形式相同。以三相四極ALA 轉子的同步磁阻電機為例，其氣隙中磁場的磁感應強度B xt由雙層繞組磁動勢產(chǎn)生，是關于 空間和時間的復雜函數(shù)。應用傅里葉級數(shù)，可以將氣隙中磁場的磁感應強度Bxt進行分解， 分解后含有1、3、5……奇次諧波，由奇次諧波可以產(chǎn)生的繞氣隙一周的旋轉諧波磁動勢，旋 轉諧波磁動勢對定、轉子產(chǎn)生的磁拉力會導致電機轉矩波動增大、電機噪聲增大，降低了電 機的運行性能。因此，同步磁阻電機ALA轉子結構的等間距分布的等寬度轉子柵格和氣隙 中磁場的磁感應強度B xt產(chǎn)生的旋轉諧波磁動勢的存在，在電機運行過程中存在嚴重的漏 磁現(xiàn)象和較大的轉矩波動，漏磁和轉矩波動是同步磁阻電機存在的兩個主要問題。文獻報 道了 [陳蘭，王真，徐謙，戴亮，張東寧，"同步磁阻電動機設計分析"，微特電機，2012年， 第40卷，第2期]了一種新的電機結構，通過改變ALA轉子中氣隙寬度與硅鋼片寬度的比 值，降低了電磁振動，并與相同功率的三相異步電動機的轉矩脈動進行比較，在相同的定子 結構和相同的輸入電流的情況下，新的ALA轉子結構的電磁振動更小，其不足之處在于該 電機結構并沒有考慮到在改變轉子結構的同時，會影響到ALA轉子的轉子肋部的磁飽和程 度的變化，從而會降低電機的運行性能。 【實用新型內容】
[0004] 針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型擬解決的技術問題是，提供一種同步磁阻電機 的ALA轉子結構。該轉子結構易于加工，可有效降低由于電機運轉過程中轉矩突變導致的 轉矩的大幅波動，同時能降振減噪、降低或避免漏磁現(xiàn)象，適用于三相四極和六極的同步磁 阻電機應用的所有場合。
[0005] 本實用新型解決所述技術問題所采用的技術方案是，提供一種同步磁阻電機的 ALA轉子結構，該轉子結構由娃鋼片沿軸向疊壓而成，包括多個磁極，多個磁極繞電機軸 設置在相鄰區(qū)段中，每個磁極包括在徑向上間隔分布的多層轉子柵格，其特征在于所述轉 子柵格為漸變型凸極結構，以遠離電機軸至靠近電機軸的方向，依次定義為第1層轉子柵 格、……、第k層轉子柵格、第k+1層轉子柵格、……;第1^層轉子柵格與第k+1層轉子柵 格寬度的比值為a，第k+1層轉子柵格的寬度wins與第k層和第k+1層轉子柵格之間的硅 鋼片的寬度wiMn的比值為kw，a與<之間的關系滿足公式（6):
[0006]
[0007] 式中，n取自然整數(shù)；N為定子槽數(shù)；R為電機軸的中心點到雙層繞組中心線的距 離；wst為定子齒寬度，一個定子槽與相鄰的一個定子齒為單元組合，njl轉子柵格所跨過 U個單元組合，且U為半個單元組合的整數(shù)倍。
[0008] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型是在針對常用的設有等寬度轉子柵格的同步磁阻電 機的ALA轉子結構進行優(yōu)化改進，采用優(yōu)化設置的漸變型凸極結構，該結構只需要通過改 變第k層轉子柵格與第k+1層轉子柵格寬度的比值a、第k+1層轉子柵格的寬度w ins與第k 層和第k+1層轉子柵格之間的硅鋼片的寬度wiMn的比值kw的大小，就可以實現(xiàn)在增大氣隙 中磁場的磁感應強度B xt的基波含量的同時，使其它諧波分量含量相對減少，極大地減少了 v多3的諧波產(chǎn)生的旋轉諧波磁動勢，最終顯著降低了定子和轉子所產(chǎn)生的磁拉力對電機 所引起的轉矩波動，同時由于轉子柵格結構的改變，可以顯著增大了 ALA轉子的轉子肋部 的磁飽和程度，避免了漏磁，從而使空載漏磁系數(shù)有效降低，保證了電機轉矩平穩(wěn)地運行， 同時使ALA轉子的轉子肋部的磁飽和程度提高，進而保障了電機良好的運行性能。
【附圖說明】
[0009] 圖1是現(xiàn)有技術中常用同步磁阻電機的截面圖。
[0010] 圖2是同步磁阻電機ALA四層轉子柵格的轉子結構參數(shù)示意圖。
[0011] 圖3是本實用新型同步磁阻電機的ALA轉子結構的一種實施例的轉子結構示意 圖。
[0012] 圖4是采用本實用新型ALA轉子結構的電機輸出轉矩波形與采用常用轉子的電機 輸出轉矩波形的對比圖。
[0013] 圖5是采用本實用新型ALA轉子結構的電機的氣隙中磁場的磁感應強度諧波與采 用常用轉子的電機的氣隙中磁場的磁感應強度諧波的對比圖。
[0014] 圖6是采用本實用新型的轉子柵格的三相六極同步磁阻電機的ALA轉子結構。
[0015] 圖中，1.定子、2.ALA轉子、3.轉子肋部、4.電機軸、5.雙層繞組、6.轉子柵格。
【具體實施方式】
[0016] 下面結合實施例及其附圖詳細敘述本實用新型，但并不以此作為對本實用新型權 利要求保護范圍的限定。
[0017] 本實用新型同步磁阻電機的ALA轉子結構（簡稱轉子結構，參見圖3)同步磁阻電 機的ALA轉子結構，該轉子結構由娃鋼片沿軸向疊壓而成，包括多個磁極，多個磁極繞電機 軸4設置在相鄰區(qū)段中，每個磁極包括在徑向上間隔分布的多層轉子柵格6,其特征在于所 述轉子柵格6為漸變型凸極結構，以遠離電機軸4至靠近電機軸的方向，依次定義為第1層 轉子柵格、……、第k層轉子柵格、第k+1層轉子柵格、……；第1^層轉子柵格與第k+1層 轉子柵格寬度的比值為a，第k+1層轉子柵格的寬度w ins與第k層和第k+1層轉子柵格之 間的硅鋼片的寬度wiMn的比值為kw，a與<之間的關系滿足公式（6):
[0018]
[0019] 式中，n取自然整數(shù)；N為定子槽數(shù)；R為電機軸4的中心點到雙層繞組5中心線的 距離；w st為定子齒寬度，一個定子槽與相鄰的一個定子齒為單元組合，njl柵格所跨過U 個單元組合，且U為半個單元組合的整數(shù)倍，即U = 0. 5m，m為單元組合的個數(shù)。
[0020] 本實用新型的進一步特征在于所述第k+1層轉子柵格的寬度wins與第k層和第 k+1層轉子柵格之間的硅鋼片的寬度w iron的比值為kw取值為0. 4~0. 55, n為1或2。
[0021] 本實用新型的進一步特征在于所述磁極的數(shù)量為4-6。
[0022] 本實用新型的進一步特征在于所述多層轉子柵格的轉子柵格層數(shù)為4。
[0023] 在圖2中，同步磁阻電機的ALA轉子涉及到四個重要參數(shù)，即相鄰轉子柵格6之間 硅鋼片的寬度w iron、轉子柵格6的寬度wins、徑向加強筋艮和切向加強筋，圖2中R為電 機軸4的中心點到雙層繞組5中心線的距離，w st為定子齒寬度。其中w _+wins與定子齒寬 度wst滿足公式（1)
[0024] (wiron+wins)Xn=wst (1)
[0025] 于是令第一層轉子柵格wins(l)、w_(l)滿足式（1)，得到公式⑵和⑶：
[