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CN112701818B - 转子结构、电机和转子加工方法 - Google Patents

转子结构、电机和转子加工方法 Download PDF

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CN112701818B
CN112701818B CN202011497456.5A CN202011497456A CN112701818B CN 112701818 B CN112701818 B CN 112701818B CN 202011497456 A CN202011497456 A CN 202011497456A CN 112701818 B CN112701818 B CN 112701818B
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李霞
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Abstract

本发明提供了一种转子结构、电机和转子加工方法，转子结构具有至少一对转子极，各个转子极上设置有多个磁障层，转子结构包括：各个磁障层包括狭缝槽，多个磁障层中的至少部分磁障层的狭缝槽的两端设置有填充槽；其中，各个狭缝槽相对于转子结构的交轴对称设置，各个磁障层的填充槽沿转子结构的直轴的方向布置。本发明的转子结构解决了现有技术中的自起动同步磁阻电机的起动能力较差的问题。

Description

转子结构、电机和转子加工方法
技术领域
本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种转子结构、电机和转子加工方法。
背景技术
自起动同步磁阻电机在同步磁阻电机的基础上，结合了异步电机的优点，通过转子导条产生的异步转矩实现自起动，通过磁阻转矩实现恒速运行。
与同步磁阻电机相比，自起动同步磁阻电机不需要使用变频器驱动，电机系统损耗降低，电机效率提升；与异步电机相比，自起动同步磁阻电机可恒速运行且转子损耗低，电机运行时的效率高；与异步起动永磁同步电机相比，不使用永磁体材料，电机成本低，且不存在永磁体退磁问题。
在现有技术中，自起动同步磁阻电机的填充槽沿转子圆周均匀间隔或非均匀间隔布置，这会导致电机起动能力差且无法保证电机效率。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种转子结构、电机和转子加工方法，以解决现有技术中的自起动同步磁阻电机的起动能力较差的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子结构，转子结构具有至少一对转子极，各个转子极上设置有多个磁障层，转子结构包括：各个磁障层包括狭缝槽，多个磁障层中的至少部分磁障层的狭缝槽的两端设置有填充槽；其中，各个狭缝槽相对于转子结构的交轴对称设置，各个磁障层的填充槽沿转子结构的直轴的方向布置。
进一步地，多个磁障层沿转子结构的交轴的方向布置。
进一步地，多个磁障层包括沿转子结构的交轴依次布置的第一磁障层和多个第二磁障层，第一磁障层位于多个第二磁障层靠近转子极的外边缘的一侧；其中，各个第二磁障层包括第一狭缝槽和设置在第一狭缝槽两端的第一填充槽；第一磁障层由第二狭缝槽构成；或者第一磁障层包括第二狭缝槽和设置在第二狭缝槽两端的第二填充槽。
进一步地，在同一个转子冲片上，多个磁障层的填充槽在转子冲片的端面上的总面积为转子冲片的转子槽总面积的30％至70％；其中，转子槽总面积为转子冲片的端面上的多个磁障层的填充槽和狭缝槽的总面积。
进一步地，多个磁障层沿转子结构的交轴的方向布置；沿转子结构的交轴并沿靠近直轴的方向，各个磁障层的填充槽在转子极的端面上的面积占相应的磁障层的总面积的百分比逐渐变大；其中，各个磁障层的总面积为相应的磁障层的狭缝槽和填充槽在转子极的端面上的面积之和。
进一步地，多个磁障层沿转子结构的交轴的方向布置；多个磁障层中的靠近转子结构的直轴的磁障层的填充槽在转子极的端面上的面积占该磁障层的总面积的百分比大于或等于 45％；其中，磁障层的总面积为磁障层的狭缝槽和填充槽在转子极的端面上的面积之和。
进一步地，多个磁障层沿转子结构的交轴的方向布置；沿转子结构的交轴并沿靠近直轴的方向，各个磁障层的填充槽的深度L4逐渐变大；其中，各个填充槽的深度L4为填充槽沿直轴方向的长度。
进一步地，多个磁障层沿转子结构的交轴的方向布置；沿转子结构的交轴并沿靠近直轴的方向，各个磁障层的填充槽在转子极的端面上的面积逐渐变大。
进一步地，多个磁障层中的最靠近直轴的填充槽在转子极的端面上的面积为最远离直轴的填充槽在转子极的端面上的面积的至少1.5倍。
进一步地，各个磁障层的填充槽的沿转子结构的交轴方向的厚度的最大值L5小于或等于该磁障层的狭缝槽的沿转子结构的交轴方向的宽度的最大值L6。
进一步地，填充槽的沿转子结构的交轴方向的厚度的最大值L5的取值范围为：0.8L6≤ L5≤L6。
进一步地，填充槽延伸至转子结构的外周面；和/或，填充槽内用于填充铝或铝合金。
进一步地，填充槽的槽口位于其端部靠近与其相邻的转子结构的直轴的一侧，或者填充槽的槽口位于其端部的中部。
进一步地，填充槽的端部远离其靠近的直轴的一侧或填充槽的端部的两侧设置有斜切面，斜切面与填充槽的槽口边连接。
进一步地，斜切面与填充槽的与该斜切面连接的槽壁面之间的夹角为θ，125°≤θ≤165°。
进一步地，填充槽的槽口宽度为L1，0.5σ≤L1≤4σ，σ为转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
进一步地，填充槽的槽口宽度L1小于该填充槽的最大厚度L5。
进一步地，0.1L5≤L1≤0.7L5。
进一步地，狭缝槽与位于其端部的填充槽之间间隔设置且间隔宽度L2的取值范围为： 0.8σ≤L2≤2σ；其中，σ为转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
进一步地，相邻两层磁障层的狭缝槽之间的最短距离L3大于1.8h，h为相邻两层磁障层中的尺寸较小的磁障层沿转子结构的交轴方向的最小宽度。
进一步地，多个磁障层为至少两层，远离转子结构的直轴的磁障层由狭缝槽构成，或者远离转子结构的直轴的磁障层包括狭缝槽和位于狭缝槽两端的填充槽。
进一步地，各个磁障层的狭缝槽的宽度由转子结构的交轴至狭缝槽的两端的方向逐渐增大。
进一步地，在同一个转子极内，多个磁障层的狭缝槽的宽度之和与转子结构的轴孔到转子极的外周边的宽度之间的比值为0.3至0.5。
根据本发明的第二个方面，提供了一种电机，包括定子和转子，转子为上述的转子结构。
根据本发明的第三个方面，提供了一种转子加工方法，用于加工上述的转子结构，转子加工方法包括：得出转子铁芯，转子铁芯的外周面大于转子结构的外周面，以使转子结构的填充槽的槽口与转子铁芯的外周面之间形成临时筋；向填充槽内填充待填充材料并安装端环；去除临时筋，以形成转子结构。
应用本发明的技术方案，本发明的转子结构为自起动同步磁阻电机的转子结构，转子结构由具有特定结构的转子冲片叠置而成，转子结构具有至少一对转子极，各个磁障层包括狭缝槽，至少部分磁障层的狭缝槽的两端设置有填充槽，狭缝槽和填充槽开设在转子冲片上，各个狭缝槽相对于转子结构的交轴对称设置，各个磁障层的填充槽的延伸方向平行于沿转子结构的直轴的方向。这样，填充槽通过其内的填充材料和位于转子结构轴向两端的端环实现自行短路连接，在电机的起动阶段，填充槽为电机提供异步转矩，实现电机的自起动。各个磁障层的填充槽沿转子结构的直轴的方向布置，可以增大直轴填充槽的面积，减小直轴电阻，以提升自起动同步磁阻电机在起动过程中的平均转矩，增强电机的起动能力，解决现有技术中的自起动同步磁阻电机的起动能力较差的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的转子结构的第一个实施例的结构示意图；
图2示出了图1所示的转子结构的转子冲片的结构示意图；
图3示出了图1所示的转子结构在去除临时筋前的部分结构示意图；
图4示出了根据本发明的转子结构的第二个实施例的转子冲片的结构示意图；以及
图5示出了具有本发明的转子结构的电机的转速和具有现有技术的转子结构的电机在起动过程中的转速随时间变化对比图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、转子冲片；10、转子极；1、磁障层；101、第一磁障层；102、第二磁障层；11、狭缝槽；111、第一狭缝槽；112、第二狭缝槽；12、填充槽；121、第一填充槽；122、第二填充槽；120、斜切面；20、轴孔；30、临时筋；2、转子中心轴线；3、直轴；4、交轴；200、端环。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至图4所示，本发明提供了一种转子结构，转子结构具有至少一对转子极10，各个转子极10上设置有多个磁障层1，转子结构包括：各个磁障层1包括狭缝槽11，多个磁障层1中的至少部分磁障层1的狭缝槽11的两端设置有填充槽12；其中，各个狭缝槽11相对于转子结构的交轴4对称设置，各个磁障层1的填充槽12沿转子结构的直轴3的方向布置。
本发明的转子结构为自起动同步磁阻电机的转子结构，转子结构由具有特定结构的转子冲片100叠置而成，转子结构具有至少一对转子极10，各个磁障层1包括狭缝槽11，至少部分磁障层1的狭缝槽11的两端设置有填充槽12，狭缝槽11和填充槽12开设在转子冲片100 上，各个狭缝槽11相对于转子结构的交轴4对称设置，各个磁障层1的填充槽12的延伸方向平行于沿转子结构的直轴3的方向。这样，填充槽12通过其内的填充材料和位于转子结构轴向两端的端环200实现自行短路连接，在电机的起动阶段，填充槽12为电机提供异步转矩，实现电机的自起动。各个磁障层的填充槽沿转子结构的直轴的方向布置，可以增大直轴填充槽的面积，减小直轴电阻，以提升自起动同步磁阻电机在起动过程中的平均转矩，增强电机的起动能力，解决现有技术中的自起动同步磁阻电机的起动能力较差的问题。
在自起动同步磁阻电机中，转子磁场方向为直轴3，也称d轴，交轴4与直轴3相差90°电角度，也称q轴。
磁障即磁通屏障，是阻碍磁力线通过的结构，同一个转子极10中相邻两个磁通屏障之间形成磁通道，磁通屏障由镂空的空气槽或其他不导磁材料填充于槽内构成。
如下电机在起动过程中的平均电磁转矩的计算公式所示：
Figure BDA0002842615440000041
式中，Te-ave为平均电磁转矩，P为电机的磁极对数，SSYNC为转差率，ω为电机电角速度， VS为输入端电压有效值，Rrd、Rrq分别为转子d轴电阻和q轴电阻，Lmd、Lmq分别为定子d轴励磁电感和q轴励磁电感，Lds、Lqs分别为定子d轴漏感和q轴漏感。
由于定子d轴漏感Lds和定子q轴漏感Lqs较接近，而定子d轴励磁电感Lmd远大于定子q 轴励磁电感Lmq，所以
Figure RE-GDA0002933735470000051
远大于
Figure RE-GDA0002933735470000052
因此，在填充槽12面积相同的情况下，减小d 轴电阻Rrd是更为有效地提升电机起动时的平均电磁转矩Te-ave的方法。将填充槽12只设置于沿转子结构的d轴的方向上，可以增大d轴处的填充槽12的面积，减小d轴电阻Rrd，从而增大电机在起动过程中的平均电磁转矩Te-ave，提升电机的起动能力。
具体地，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向布置。在同一个转子极10中，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向依次间隔布置。
如图2至图4所示，多个磁障层1包括沿转子结构的交轴4依次布置的第一磁障层101 和多个第二磁障层102，第一磁障层101位于多个第二磁障层102靠近转子极10的外边缘的一侧；其中，各个第二磁障层102包括第一狭缝槽111和设置在第一狭缝槽111两端的第一填充槽121；第一磁障层101由第二狭缝槽112构成；或者第一磁障层101包括第二狭缝槽112 和设置在第二狭缝槽112两端的第二填充槽122。
如图2和图3所示的实施例，一个转子极10的多个磁障层1中，靠近转子结构的外边缘的磁障层1只包括狭缝槽11，剩余磁障层1均包括狭缝槽11和设置在狭缝槽11两端的填充槽12组成。
如图4所示的实施例，一个转子极10的多个磁障层1均由狭缝槽11和设置在狭缝槽11 两端的填充槽12组成。
其中，每两个相邻的磁障层1之间相互间隔，各个填充槽12或狭缝槽11和与其相邻的填充槽12或狭缝槽11之间均相互间隔。
具体地，在同一个转子冲片100上，多个磁障层1的填充槽12在转子冲片100的端面上的总面积为转子冲片100的端面上的转子槽总面积的30％至70％；其中，转子槽总面积为转子冲片100的端面上的多个磁障层1的填充槽12和狭缝槽11的总面积。这样保证一定的填充槽12的面积占比，可以减小直轴电阻，提升电机在起动过程中的平均转矩，增强电机的起动能力。
如图2所示的实施例，一个转子极10包括五个磁障层1，其中四个磁障层1中均具有填充槽12，沿远离转子中心轴线2的方向，这些磁障层1中单个填充槽12的面积依次为S1、S2、S3、S4。一个转子冲片100包括p对转子极10，该转子冲片100上的填充槽12的总面积为4p×(S1+S2+S3+S4)，其占该转子冲片100上的转子槽总面积的30％至70％，优选地，该比例为35％至50％，其中p为转子极对数。
具体地，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向布置；沿转子结构的交轴4并沿靠近直轴3的方向，各个磁障层1的填充槽12在转子极10的端面上的面积占相应的磁障层1的总面积的百分比逐渐变大；其中，各个磁障层1的总面积为相应的磁障层1的狭缝槽11和填充槽12在转子极10的端面上的面积之和。
优选地，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向布置；多个磁障层1中的靠近转子结构的直轴3的磁障层1的填充槽12在转子极10的端面上的面积占该磁障层1的总面积的百分比大于或等于45％；其中，磁障层1的总面积为磁障层1的狭缝槽11和填充槽12在转子极10的端面上的面积之和。
每个磁障层1中填充槽12的面积占该磁障层1的总面积的百分比由交轴4方向至直轴3 方向逐渐增大，靠近直轴3方向的磁障层1中填充槽12的面积占磁障层1的总面积的45％及以上，这样设置的目的是合理利用转子结构的空间进行填充槽12的布置，使得靠近直轴3方向的填充槽12的面积达到最大化。
如图2所示，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向布置；沿转子结构的交轴4并沿靠近直轴3的方向，各个磁障层1的填充槽12的深度L4逐渐变大；其中，各个填充槽12的深度L4为填充槽12沿直轴3方向的长度。
填充槽12的深度L4是指填充槽12沿直轴3方向的尺寸，各个磁障层1的填充槽12的深度L4由交轴4至直轴3逐渐增大。
如图2所示，多个磁障层1沿转子结构的交轴4的方向布置；沿转子结构的交轴4并沿靠近直轴3的方向，各个磁障层1的填充槽12在转子极10的端面上的面积逐渐变大。
沿转子结构的交轴4并沿靠近直轴3的方向，即沿靠近转子中心轴线2的方向，各个磁障层1填充槽12的面积依次为S4、S3、S2、S1，其中，S1>S2>S3>S4。这样，可以增大转子空间的利用率，增大转子沿d轴方向的填充槽面积，减小直轴电阻，提升电机在起动过程中的平均转矩。
优选地，多个磁障层1中的最靠近直轴3的填充槽12在转子极10的端面上的面积为最远离直轴3的填充槽12在转子极10的端面上的面积的至少1.5倍。
各个磁障层1中最靠近直轴3的填充槽12的面积S1为最远离直轴3的填充槽12的面积 S4的至少1.5倍，即S1≥1.5S4，以增大转子空间的利用率，增大转子沿d轴方向的填充槽面积，减小d轴电阻，提升电机在起动过程中的平均转矩。
如图2所示，各个磁障层1的填充槽12的沿转子结构的交轴4方向的厚度的最大值L5 小于或等于该磁障层1的狭缝槽11的沿转子结构的交轴4方向的宽度的最大值L6。
优选地，填充槽12的沿转子结构的交轴4方向的厚度的最大值L5的取值范围为：0.8L6 ≤L5≤L6。
每个磁障层1中填充槽12的厚度的最大值L5为该填充槽12沿交轴4方向的最大尺寸，一个磁障层1中填充槽12的厚度的最大值L5应不大于与其对应的狭缝槽11沿交轴4方向的宽度的最大值L6，优选地，0.8L6≤L5≤L6，进一步优选地，0.95L6≤L5≤L6。这样，可以保证转子结构的磁路通道的顺畅性，使得转子结构上的磁力线能够顺畅的进入气隙，以提升电机的输出扭矩，提高电机的效率。
具体地，填充槽12延伸至转子结构的外周面；和/或，填充槽12内用于填充铝或铝合金。
在图2和图3所示的实施例中转子结构的多个填充槽12为开口槽，填充槽12的槽口开在转子冲片100的外周面处。
填充槽12内填充有导电但不导磁的材料，优选为铝或铝合金，填充槽12通过转子两端的端环形成自行短路的连接，并构成鼠笼结构，端环的材料与填充槽12内的填充材料相同。自行短路的填充槽12在电机起动阶段可以提供异步转矩，以实现自起动同步磁阻电机的自起动。
而在图4所示的实施例中，填充槽12位于转子冲片100的外周面和转子冲片100的轴孔 20之间，填充槽12形状为封闭结构，没有槽口，填充槽12的壁面与转子冲片100的外周面之间的最小距离并不为零。
如图2所示，填充槽12的槽口位于其端部靠近与其相邻的转子结构的直轴3的一侧，或者填充槽12的槽口位于其端部的中部。
填充槽12的槽口的宽度小于填充槽12的宽度。填充槽12的槽口位于填充槽12靠近转子冲片100的外周面的一端，且位于填充槽12靠近转子结构的直轴3的一侧；或者填充槽12 的槽口位于填充槽12靠近转子冲片100的外周面的一端，且位于该端部的中部。
如图2所示，填充槽12的端部远离其靠近的直轴3的一侧或填充槽12的端部的两侧设置有斜切面120，斜切面120与填充槽12的槽口边连接。
具体地，填充槽12的端部远离与其靠近的直轴3一侧或填充槽12端部的中部的两侧设置有斜切面120，斜切面120与填充槽12的槽口连接，形成填充槽12的半开口槽结构。通过设置斜切面120，使靠近转子结构的外周面处的填充槽12之间的磁通道变宽，直轴磁通能够通过斜切面120顺利进入定子，减小填充槽12的槽口对直轴磁通的影响，保证直轴电感；同时斜切面120还能改善磁通分布，减缓磁通变化，降低与定子齿槽相互作用产生的转矩脉动，降低电机的振动噪声。同时，设置槽口能够有效阻碍交轴磁通流动，减小交轴电感，增加直轴和交轴电感的差距，提升电机的输出扭矩及效率。
优选地，斜切面120与填充槽12的与该斜切面120连接的槽壁面之间的夹角为θ，125°≤θ≤165°。
斜切面120与对应的填充槽12的槽壁面之间的角度为θ，θ应满足125°≤θ≤165°，斜切面120的设置可以减小填充槽12开口对直轴电感的影响，使直轴磁力线能够顺利进入定子并产生转矩，而且斜切面120还可以减小电感突变，降低磁阻转矩脉动。
具体地，填充槽12的槽口宽度为L1，0.5σ≤L1≤4σ，σ为本发明的转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
填充槽12槽口宽度为L1，L1满足0.5σ≤L1≤4σ，σ为具有本发明的转子结构的电机的定子内径和转子外径之间的气隙的宽度，优选地，1.5σ≤L1≤3σ。
具体地，填充槽12的槽口宽度L1小于该填充槽12的最大厚度L5。
填充槽12的槽口宽度L1应小于该填充槽12的厚度的最大值L5，填充槽12的厚度的最大值为该填充槽12沿交轴方向的最大尺寸L5，选择合适的槽口宽度L1，有助于转子结构获得最佳的电感差，以获得更好的电机效率。
优选地，0.1L5≤L1≤0.7L5。
具体地，狭缝槽11与位于其端部的填充槽12之间间隔设置且间隔宽度L2的取值范围为： 0.8σ≤L2≤2σ；其中，σ为本发明的转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
狭缝槽11和填充槽12共同组成转子结构的多个磁障层1，其中，每个磁障层1中的填充槽12和狭缝槽11之间均相互间隔，其间隔宽度为L2，其中，0.8σ≤L2≤2σ，σ为具有本发明的转子结构的电机的定子内径和转子外径之间的气隙的宽度，填充槽12和狭缝槽11之间需顺畅衔接。这样设置，一方面可以保证转子结构的机械强度，减小填充槽12和狭缝槽11之间的漏磁，另一方面填充槽12和狭缝槽11之间的顺畅连接可使得转子结构的磁路通道顺畅，减小转子结构的磁路的磁阻。
具体地，相邻两层磁障层1的狭缝槽11之间的最短距离L3大于1.8h，h为相邻两层磁障层1中的尺寸较小的磁障层1沿转子结构的交轴4方向的最小宽度。
相邻两个磁障层1之间的最短距离为L3，相邻两层磁障层1中的尺寸较小的磁障层1沿转子结构的交轴4方向的最小宽度为h，L3应大于1.8h，这样设置既可以保证转子结构的磁路的顺畅，也可以降低转子结构的加工难度，保证转子结构的磁密分布的均匀度和不饱和度。
可选地，多个磁障层1为至少两层，远离转子结构的直轴3的磁障层1由狭缝槽11构成，或者远离转子结构的直轴3的磁障层1包括狭缝槽11和位于狭缝槽11两端的填充槽12。
一个转子极10中，磁障层1的数量可以为两个或是更多个，远离转子结构的直轴3的磁障层1可以为狭缝槽11或是狭缝槽11和填充槽12的组合。
优选地，各个磁障层1的狭缝槽11的宽度由转子结构的交轴4至狭缝槽11的两端的方向逐渐增大。
各个磁障层1中的狭缝槽11的两端沿直轴3方向延伸，各个磁障层1中的狭缝槽11的宽度由狭缝槽11中间的交轴4向狭缝槽11的两端逐渐增加。狭缝槽11的宽度是指狭缝槽11 沿垂直于狭缝槽11的延伸方向的尺寸。
优选地，在同一个转子极10内，多个磁障层1的狭缝槽11的宽度之和与转子结构的轴孔 20到转子极10的外周边的宽度之间的比值为0.3至0.5。
如图2所示，沿靠近转子中心轴线2的方向，五个磁障层1的宽度依次为m1、m2、m3、m4和m5，多个磁障层1的狭缝槽11的宽度之和是指多个磁障层1的狭缝槽11沿转子冲片 100的径向方向的最小尺寸之和(m1+m2+m3+m4+m5)，转子冲片100的轴孔20到转子冲片100的外周面之间的宽度是指转子冲片100的轴孔20到转子冲片100的外周面之间的最短距离m6，其中，(m1+m2+m3+m4+m5)/m6＝0.3至0.5。
磁障层1选择合理的占比，既能保证足够的磁障层1的宽度，有效地阻碍交轴磁通，又能保证合理的磁通通道，防止出现磁路过饱和，增加直轴磁通，增加电机的凸极比。
本发明提供了一种电机，包括定子和转子，转子为上述的转子结构。
本发明的电机为自起动同步磁阻电机，其转子结构由具有特定结构的转子冲片100叠置并在其轴向两端安装端环200构成，转子冲片100上开有狭缝槽11、填充槽12以及轴孔20，转子冲片100上设置的填充槽12沿转子结构的直轴3方向延伸，狭缝槽11关于转子结构的交轴4对称。本发明通过在转子结构上设置填充槽12，以实现自起动同步磁阻电机的自起动；通过填充槽12的特殊设置，增大了转子结构的直轴填充槽12的面积，减小了转子直轴电阻，提升了电机在起动阶段的异步转矩，增强了电机的起动能力。
本发明还提供了一种转子加工方法，用于加工上述的转子结构，转子加工方法包括：得出转子铁芯，转子铁芯的外周面大于转子结构的外周面，以使转子结构的填充槽12的槽口与转子铁芯的外周面之间形成临时筋30；向填充槽12内填充待填充材料并安装端环200；去除临时筋30，以形成转子结构。
本发明的转子加工方法具体如下：
首先，制造出如图3所示比上述转子冲片100的外周面的直径略大的转子铁芯，此时填充槽12的槽口闭合，填充槽12的槽口所对应的位置处具有将填充槽12和转子铁芯的外周面隔开的临时筋30。
然后，往填充槽12中填充材料，并将填充的材料与位于转子铁芯轴向两侧的端环200焊接，以形成鼠笼结构。
最后，通过车削等加工方法，将临时筋30去除，以形成填充槽12槽口的半开口结构，从而制造出上述的转子结构。
如图5所示，在具有本发明的转子结构的电机的转速和具有现有技术的转子结构的电机的起动过程的转速随时间变化对比图中可以看出，随着时间的增加，具有本发明的转子结构的电机的转速逐渐提高并趋于平稳，可以成功实现电机的带载起动并牵入同步，增强了电机的自起动能力，而现有技术的电机转速在低于同步速下波动，无法牵入同步。
在图1至图4所示的实施例中，填充槽12和狭缝槽11组成的磁障层1可以为两层或是更多层；靠近交轴4方向的最外层的磁障层1可以是只有狭缝槽11或是狭缝槽11和填充槽12 的组合；填充槽12可以是开口槽，也可为闭口槽；当填充槽12为开口槽时，槽口位置可以设置在填充槽12端部且靠近与其相邻的直轴3的一侧或填充槽12端部的中间位置处或两者兼具；转子结构可以为两极电机或更多极的电机。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
(1)本发明通过在转子结构上设置填充槽12，以实现同步磁阻电机的自起动；通过填充槽的特殊位置设计，能够提升自起动同步磁阻电机的在起动过程中的平均转矩，增强电机的起动能力。
(2)通过转子导条(即填充槽12内的填充材料所形成的条形结构)提供的异步转矩实现电机的自起动，解决了同步磁阻电机需要变频器驱动的问题，同时降低了电机的损耗，提升了电机的效率。
(3)通过填充槽12的特定面积及特定尺寸设置，在保证电机的效率和转子结构的机械强度的条件下，提升了电机的过载起动能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (24)

1.一种转子结构，所述转子结构具有至少一对转子极(10)，各个所述转子极(10)上设置有多个磁障层(1)，其特征在于，所述转子结构包括：
各个所述磁障层(1)包括狭缝槽(11)，所述多个磁障层(1)中的至少部分所述磁障层(1)的狭缝槽(11)的两端设置有填充槽(12)；
其中，各个所述狭缝槽(11)相对于所述转子结构的交轴(4)对称设置，各个所述磁障层(1)的填充槽(12)沿所述转子结构的直轴(3)的方向布置；
所述多个磁障层(1)包括沿所述转子结构的交轴(4)依次布置的第一磁障层(101)和多个第二磁障层(102)，所述第一磁障层(101)位于所述多个第二磁障层(102)靠近所述转子极(10)的外边缘的一侧；
其中，各个所述第二磁障层(102)包括第一狭缝槽(111)和设置在所述第一狭缝槽(111)两端的第一填充槽(121)；
所述第一磁障层(101)由第二狭缝槽(112)构成；或者所述第一磁障层(101)包括第二狭缝槽(112)和设置在所述第二狭缝槽(112)两端的第二填充槽(122)。
2.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)的方向布置。
3.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，
在同一个转子冲片(100)上，所述多个磁障层(1)的填充槽(12)在所述转子冲片(100)的端面上的总面积为所述转子冲片(100)的转子槽总面积的30％至70％；
其中，所述转子槽总面积为所述转子冲片(100)的端面上的所述多个磁障层(1)的填充槽(12)和狭缝槽(11)的总面积。
4.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)的方向布置；
沿所述转子结构的交轴(4)并沿靠近所述直轴(3)的方向，各个所述磁障层(1)的填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积占相应的所述磁障层(1)的总面积的百分比逐渐变大；
其中，各个所述磁障层(1)的总面积为相应的所述磁障层(1)的狭缝槽(11)和填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积之和。
5.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)的方向布置；
所述多个磁障层(1)中的靠近所述转子结构的直轴(3)的磁障层(1)的填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积占该磁障层(1)的总面积的百分比大于或等于45％；
其中，所述磁障层(1)的总面积为所述磁障层(1)的狭缝槽(11)和填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积之和。
6.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)的方向布置；
沿所述转子结构的交轴(4)并沿靠近所述直轴(3)的方向，各个所述磁障层(1)的填充槽(12)的深度L4逐渐变大；
其中，各个所述填充槽(12)的深度L4为所述填充槽(12)沿所述直轴(3)方向的长度。
7.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)的方向布置；
沿所述转子结构的交轴(4)并沿靠近所述直轴(3)的方向，各个所述磁障层(1)的填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积逐渐变大。
8.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)中的最靠近所述直轴(3)的填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积为最远离所述直轴(3)的填充槽(12)在所述转子极(10)的端面上的面积的至少1.5倍。
9.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，各个所述磁障层(1)的填充槽(12)的沿所述转子结构的交轴(4)方向的厚度的最大值L5小于或等于该磁障层(1)的狭缝槽(11)的沿所述转子结构的交轴(4)方向的宽度的最大值L6。
10.根据权利要求9所述转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)的沿所述转子结构的交轴(4)方向的厚度的最大值L5的取值范围为：0.8L6≤L5≤L6。
11.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)延伸至所述转子结构的外周面；和/或，所述填充槽(12)内用于填充铝或铝合金。
12.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)的槽口位于其端部靠近与其相邻的所述转子结构的直轴(3)的一侧，或者所述填充槽(12)的槽口位于其端部的中部。
13.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)的端部远离其靠近的所述直轴(3)的一侧或所述填充槽(12)的端部的两侧设置有斜切面(120)，所述斜切面(120)与所述填充槽(12)的槽口边连接。
14.根据权利要求13所述的转子结构，其特征在于，所述斜切面(120)与所述填充槽(12)的与该斜切面(120)连接的槽壁面之间的夹角为θ，125°≤θ≤165°。
15.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)的槽口宽度为L1，0.5σ≤L1≤4σ，σ为所述转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
16.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述填充槽(12)的槽口宽度L1小于该填充槽(12)的最大厚度L5，其中，所述填充槽(12)的最大厚度L5为该填充槽(12)沿交轴方向的最大尺寸。
17.根据权利要求16所述的转子结构，其特征在于，0.1L5≤L1≤0.7L5。
18.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，所述狭缝槽(11)与位于其端部的填充槽(12)之间间隔设置且间隔宽度L2的取值范围为：0.8σ≤L2≤2σ；其中，σ为所述转子结构形成的电机的定子内径与转子外径之间的气隙宽度。
19.根据权利要求1所述的转子结构，其特征在于，相邻两层所述磁障层(1)的狭缝槽(11)之间的最短距离L3大于1.8h，h为相邻两层所述磁障层(1)中的尺寸较小的磁障层(1)沿所述转子结构的交轴(4)方向的最小宽度。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述多个磁障层(1)为至少两层，远离所述转子结构的直轴(3)的磁障层(1)由狭缝槽(11)构成，或者远离所述转子结构的直轴(3)的磁障层(1)包括狭缝槽(11)和位于所述狭缝槽(11)两端的填充槽(12)。
21.根据权利要求1至19中任一项所述的转子结构，其特征在于，各个所述磁障层(1)的狭缝槽(11)的宽度由所述转子结构的交轴(4)至所述狭缝槽(11)的两端的方向逐渐增大。
22.根据权利要求1至19中任一项所述的转子结构，其特征在于，在同一个转子极(10)内，所述多个磁障层(1)的狭缝槽(11)的宽度之和与所述转子结构的轴孔(20)到所述转子极(10)的外周边的宽度之间的比值为0.3至0.5。
23.一种电机，包括定子和转子，其特征在于，所述转子为权利要求1至22中任一项所述的转子结构。
24.一种转子加工方法，用于加工权利要求1至22中任一项所述的转子结构，其特征在于，所述转子加工方法包括：
得出转子铁芯，所述转子铁芯的外周面大于所述转子结构的外周面，以使所述转子结构的填充槽(12)的槽口与所述转子铁芯的外周面之间形成临时筋(30)；
向所述填充槽(12)内填充待填充材料并安装端环(200)；
去除所述临时筋(30)，以形成所述转子结构。
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