本發明涉及電動機領域，具體是一種具有自起動能力和工變頻優秀運行性能的高性價比永磁電機轉子沖片結構。

背景技術：

永磁電機按起動和運行方式不同，通常分為異步起動永磁同步電動機（具有自起動能力）和變頻調速永磁同步電動機。目前這兩種電機采用不同的轉子沖片結構，需要兩套模具，制造成本高，生產周期長，相應的人工成本也高，不利于企業的降本增效。

高性能異步起動永磁同步電動機必須同時滿足高起動品質因數和高效率、高功率因數，因此轉子鼠籠槽和永磁體都需要有足夠的設計空間，如圖3所示，傳統的沖片結構往往無法滿足這樣的設計要求，只能加長鐵心來滿足設計要求，這樣就造成電機成本增加，導致市場推廣受到價格過高的限制。

傳統的異步起動永磁同步電動機如果直接當做變頻調速電機應用，由于其轉子結構往往導致磁通經過極靴形成閉合磁路，致使電機過于飽和，從而降低電機的過載能力。

技術實現要素：

發明目的

本發明的目的在于提供一種具有自起動能力兼顧工變頻性能的永磁電機轉子沖片，以解決上述背景技術中提出的問題。

技術方案

本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種具有自起動能力兼顧工變頻性能的永磁電機轉子沖片，該沖片結構包括轉子磁極、永磁體槽、永磁體、極間開槽以及設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽；沖片極數大于等于2，每磁極永磁體槽和永磁體個數大于等于1；磁極角度a為360/2p的0.75~0.8倍，p為電機的極對數；轉子磁極外圓為與轉子沖片不同心的一段圓弧，其半徑為（0.89~0.93）×R，R為轉子沖片外圓半徑；永磁體嵌入永磁體槽中，相鄰轉子磁極之間具有極間開槽。

設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽的數量為極數的整數倍；槽上部最寬處是槽下部最窄出寬度的3~4倍。

永磁體槽下部的均勻分布的槽做為自起動電機轉子時，該槽鑄鋁后形成閉合的起動籠結構，使電機具有自起動能力。

永磁體槽下部的均勻分布的槽做為變頻電機轉子時，該槽不鑄鋁，做為電機的通風孔和減重孔。

每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體設置為1個時，永磁體槽的兩側均設置圓弧；每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體設置為2個時，靠近極間開槽的一側設置有圓弧，靠近磁極中央的一側設置有凸臺；每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體個數大于3時，靠近極間開槽的兩個永磁體槽在靠近磁極中央的一側設置有凸臺，在靠近極間開槽的一側設有圓弧，其余永磁體槽的兩側均設置有凸臺；凸臺寬度在1.0~3.0mm，與轉子沖片外徑距離在0.8~1.5mm。

極間開槽的凹槽深度為永磁體厚度的2~2.5倍。

優點及效果

本發明具有如下優點及有益效果：

1、本發明轉子結構，可以一套沖片異步起動永磁電機和變頻調速電機共用，既節省模具材料成本和人力成本，又縮短了開發周期，減少了系列化沖片規格數量，可有效降低企業各項成本。

2、永磁體槽下部的均勻分布的槽，用處更多也更為靈活，做為自起動電機轉子時，該槽為鼠籠槽，鑄鋁后形成閉合的起動籠結構，形成電機的自起動能力。做為變頻電機轉子時，該槽不鑄鋁，做為電機的通風孔和減重孔。

3、永磁體槽下部的均勻分布的槽，與傳統結構相比，其設計空間更大，可也通過優化設計槽型尺寸，提高電機的起動性能，不必再采用加長鐵心方式兼顧起動與運行性能，可有效降低電機的重量和成本。

4、磁極外圓為與轉子沖片不同心的一段圓弧，其半徑為（0.89~0.93）×R，R為轉子沖片外圓半徑。永磁體槽靠近極間的兩個槽在靠近磁極中央的一側設置有凸臺結構，靠近磁極中央的永磁體槽在槽的兩側均設置有凸臺結構。凸臺寬度在1.0~3.0mm，其距離磁極沖片外徑距離在0.8~1.5mm。極間設置凹槽結構，凹槽深度為永磁體厚度的2~2.5倍。可有效保證電機磁場的正弦性，降低電機諧波損耗，增大電機的過載能力，提高電機的運行性能。

附圖說明

圖1為本發明轉子沖片圖。

圖2為本發明沖片局部放大圖。

圖3 為傳統異步起動電機轉子沖片圖。

附圖標記說明：

1-轉子磁極，2-永磁體槽，3-極間開槽，4-永磁體槽下部的均勻分布的槽，a-磁極角度，5-凸臺，6-傳統電機永磁體槽，7-鼠籠槽，8-圓弧。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步的說明：

本發明提出了一種具有自起動能力兼顧工變頻性能的永磁電機轉子沖片，如圖1所示，該沖片結構包括轉子磁極1、永磁體槽2、永磁體、極間開槽3以及設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽4；沖片極數大于等于2，每磁極永磁體槽和永磁體個數大于等于1；磁極角度a為360/2p的0.75~0.8倍，p為電機的極對數；轉子磁極1外圓為與轉子沖片不同心的一段圓弧，其半徑為（0.89~0.93）×R，R為轉子沖片外圓半徑；永磁體嵌入永磁體槽2中，相鄰轉子磁極1之間具有極間開槽3。這樣使電機的極弧系數和氣隙磁場更為優化，有效降低氣隙磁場諧波含量，減小電機諧波損耗和振動噪聲。

設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽4的數量為極數的整數倍；槽上部最寬處是槽下部最窄出寬度的3~4倍。這樣可使電機轉子磁場對稱分布，且保持轉子磁密在合理范圍之內，避免由于磁場不對稱在定子繞組中產生環流。

永磁體槽下部的均勻分布的槽4做為自起動電機轉子時，該槽鑄鋁后形成閉合的起動籠結構，使電機具有自起動能力。

永磁體槽下部的均勻分布的槽4做為變頻電機轉子時，該槽不鑄鋁，做為電機的通風孔和減重孔。

如圖2所示，每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體設置為1個時，永磁體槽的兩側均設置圓弧8；每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體設置為2個時，靠近極間開槽的一側設置有圓弧8，靠近磁極中央的一側設置有凸臺5；每個轉子磁極內永磁體槽和永磁體個數大于3時，靠近極間開槽的兩個永磁體槽2在靠近磁極中央的一側設置有凸臺5，在靠近極間開槽的一側設有圓弧8，其余永磁體槽的兩側均設置有凸臺5。

凸臺寬度在1.0~3.0mm，與轉子沖片外徑距離在0.8~1.5mm。這樣可在有限轉子磁極空間內放置更多永磁體，提高電機性能，同時保證電機漏磁較小，永磁體產生更多的有效磁通。

極間開槽3的凹槽深度為永磁體厚度的2~2.5倍。這樣可有效調整電機交軸電抗，增大電機的過載能力。

實施例1：

一種具有自起動能力兼顧工變頻性能的永磁電機轉子沖片，如圖1和圖2所示，該沖片結構包括轉子磁極、永磁體槽、永磁體、極間開槽以及設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽。沖片極數為4極，每磁極永磁體槽和永磁體個數為3塊，磁極角度為360/2p的0.75~0.8倍，p為電機的極對數，磁極外圓為與轉子沖片不同心的一段圓弧，其半徑為（0.89~0.93）×R，R為轉子沖片外圓半徑，設置在永磁體槽下部的均勻分布的槽。

如圖1所示，針對負載對電機起動性能的要求，優化設計永磁體槽下部的均勻分布的槽形，本實施例槽數采用28槽，槽型采用凸形槽，以滿足起動性能，同時使電機轉子磁路磁密分布合理，運行性能優異。本實例與傳統結構相比，電機鐵心長縮短8%，永磁體用量減少28.7%，電機有效材料成本降低15%。

磁極外圓為與轉子沖片不同心的一段圓弧，其半徑為（0.89~0.93）×R，如圖2所示，極間設置凹槽結構，凹槽深度為永磁體厚度的2~2.5倍，可有效降低做為變頻調速電機的諧波含量，降低諧波損耗，提高電機的過載能力，減小電機運行電流。與傳統異步起動沖片直接應用于變頻調速電機相比，性能更加優異。

綜上所述，本發明的永磁電機轉子沖片結構，可以一套沖片異步起動永磁電機和變頻調速電機共用，既節省模具材料成本和人力成本，又縮短了開發周期，減少了系列化沖片規格數量，可有效降低企業各項成本。與傳統結構異步起動永磁電機相比材料成本可節省15%以上，與傳統異步起動電機沖片應用到性能更優異。

本發明的實施例僅僅是示意性的采用4極轉子結構進行說明，并非對本發明的限制，本發明可以運用在所有極數和轉子結構情況下。