[发明专利]一种混合鼠笼转子的异步起动永磁同步电机及其起动方法

说明书

本发明公开了一种混合鼠笼转子的异步起动永磁同步电机及其起动方法，所述电机包括电机转子、电机定子，电机转子包括转子永磁体、转子铁心、转子槽、鼠笼型绕组；转子铁心表面开有多组平底U型双层永磁体槽，以转轴为中心沿圆周均匀分布，所述槽体为平底U型结构；转子永磁体设置于U型槽体的底边；鼠笼导条设置于U型槽体的两条侧边，与转子永磁体之间设有隔磁桥，各鼠笼导条连接形成鼠笼绕组；转子铁心表面沿圆周均匀设置有若干转子槽，且转子槽位于U型槽体的两条侧边之间，内部嵌有导条。本发明提供的电机起动方法，采用上述电机，起动时采用三角形连接方式，可以获得较大的起动转矩，进一步提升起动性能。

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种混合鼠笼转子的异步起动永磁同步电机及其起动方法。

背景技术

目前异步起动永磁同步电机常采用两种转子结构：实心式永磁转子电机和叠片带鼠笼绕组的转子结构，但实心式永磁转子电机的转子铁心采用整块钢加工而成，转子铁心存在较大的涡流损耗，永磁体产生退磁的风险较高；而转子叠片式的结构虽然减小了转子的涡流损耗，但为了提高电机的起动性能，转子上存在鼠笼导条，在起动过程中会产生较大的电流，产生一定的转子铜耗，影响电机的效率，使得永磁体产生退磁的风险。

异步起动永磁同步电机的电磁转矩可表示为：

电机的起动转矩与电磁转矩呈线性关系，相同前提条件下，当电机的电磁转矩增大时，其起动转矩呈线性关系增大，起动性能会产生一定的改变。而异步起动永磁同步电机由于其交直轴磁路不对称会产生磁阻转矩，当交直轴电感相差较大时，会产生较大的磁阻转矩，进而会产生较大的电磁转矩，且该转矩不受磁路饱和的影响，可有效提升电机的转矩输出能力，进而提升其起动性能。

为了进一步提升异步起动永磁同步电机的起动性能，CN102111052A提出了一种定子绕组“变极”进行起动的方案，起动时定子绕组连接为少极数，与永磁体无耦合，不会产生制动转矩，增加了电机的起动性能，但该结构的控制电路负责，需要多个开关器件。CN106374652A中提供了另一种方案，将鼠笼导条分为第一端和第二端，第一端相对于转子铁心进行周向偏移，大大减小了气隙磁场的谐波含量，减小了此类电机的振动和噪声，提升了其起动性能大，但电机稳态性能受到一定的影响。

发明内容

发明目的：本发明针对上述技术方案中的不足之处，提供了一种新型的异步起动永磁同步电机及其起动方法，本装置采用混合鼠笼转子的方法，在提高电机的起动性能和同步运行效率的同时，进一步减小了永磁体退磁风险。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种混合鼠笼转子的异步起动永磁同步电机，其特征在于：包括电机转子、电机定子，所述电机转子包括：转子永磁体、转子铁心、转子槽、鼠笼型绕组；所述转子铁心表面开有多组沿转子轴向设置的双层永磁体槽，所述双层永磁体槽以转轴为中心沿圆周均匀分布，每组双层永磁体槽包括平行设置的两条槽体，所述槽体为平底U型结构；所述转子永磁体设置于U型槽体的底边，，所述鼠笼导条设置于U型槽体的两条侧边，且与转子永磁体之间设有隔磁桥，各鼠笼导条连接形成鼠笼绕组；所述转子铁心表面沿圆周均匀设置有若干转子槽，所述转子槽位于U型槽体的两条侧边之间，内部嵌有导条。

其优势在于：

(1)采用双层永磁体结构可以有效提升电机磁阻转矩，进而提升电机起动性能；

(2)设置鼠笼导条，可以有效减少转子绕组的损耗，有效提高电机起动性能；

进一步地，所述转子永磁体厚度与所述槽体厚度一致，两侧边为对称的半圆弧，且半圆弧直径与转子永磁体厚度相等。

其优点在于：双层永磁体均采用矩形，边缘为圆弧状的对称结构，减小了边缘漏磁现象，即可以有效减小永磁体与隔磁桥的漏磁现象，减小了永磁体的退磁风险；