转子、永磁电机及压缩机的制作方法

文档序号:32392532发布日期:2022-11-30 08:53阅读:34来源:国知局
转子、永磁电机及压缩机的制作方法

1.本技术属于电机技术领域,更具体地说,是涉及一种转子、永磁电机及压缩机。


背景技术:

2.永磁电机为了在宽的转速范围产生高转矩,往往会利用永磁转矩与磁阻转矩合成输出转矩。当前永磁电机的转子一般是在转子铁芯中沿径向设置多层磁铁安装孔,并在磁铁安装孔中填充永磁铁。然而,这种转子结构,气液流通面积小,使用磁铁用量较大,装配过程复杂。


技术实现要素:

3.本技术实施例的目的在于提供一种转子、永磁电机及压缩机,以解决现有技术中利用永磁转矩与磁阻转矩合成输出转矩的电机的转子,气液流通面积小,使用磁铁用量较大,装配过程复杂的问题。
4.为实现上述目的,本技术实施例采用的技术方案是:提供一种转子,包括采用转子冲片层叠形成的转子铁芯,所述转子铁芯设有多个磁极单元,多个所述磁极单元沿所述转子铁芯的周向均匀分布,各所述磁极单元包括第一安装孔、通流孔和两个第二安装孔,所述第一安装孔的两端朝向所述转子铁芯的外周面弯曲设置,所述第一安装孔关于所述转子铁芯的一个径向面对称设置,两个所述第二安装孔位于所述第一安装孔的两侧,所述通流孔位于两个所述第二安装孔之间,所述通流孔位于所述第一安装孔靠近所述转子铁芯的中心轴的一侧,所述第一安装孔中安装有第一永磁体,各所述第二安装孔中安装有第二永磁体。
5.在一个可选实施例中,所述通流孔的两端分别与相邻两个所述第二安装孔连通。
6.在一个可选实施例中,所述转子铁芯设有中心孔,所述中心孔的直径为d1,所述转子铁芯的外径为d2,所述通流孔至所述中心孔之间的最小距离为r1,则r1≤(d2-d1)/2。
7.在一个可选实施例中,所述第一安装孔至所述中心孔之间的最小距离为r2,所述第二永磁体至所述中心孔之间的最小距离为r3,则r1≤r3≤r2。
8.在一个可选实施例中,任一所述磁极单元中:所述转子铁芯中设有分隔所述通流孔的分隔部,所述分隔部沿所述转子铁芯的径向延伸设置。
9.在一个可选实施例中,所述转子铁芯上于相邻两个所述通流孔靠近所述转子铁芯的中心轴的一侧的区域设有通孔。
10.在一个可选实施例中,各所述通流孔与相邻两个所述第二安装孔均间隔设置,各所述通流孔位于相邻两个所述第二安装孔靠近所述第一安装孔的一侧。
11.在一个可选实施例中,所述通流孔的面积小于或等于邻近所述第一安装孔与相邻两个所述第二安装孔之间围成区域面积的二分之一。
12.在一个可选实施例中,至少部分所述第二安装孔靠近所述转子铁芯的中心轴的一端设有内磁障孔。
13.在一个可选实施例中,所述第一安装孔的两端分别朝向所述转子铁芯的外周面的
方向延伸有第一外磁障孔;和/或,所述第二安装孔靠近所述转子铁芯的外周面的一端朝向所述转子铁芯的外周面的方向延伸设有第二外磁障孔。
14.在一个可选实施例中,所述第一安装孔与所述第二安装孔之间的最小距离小于或等于所述第二安装孔的宽度;和/或,所述第一安装孔设置呈弧形,所述第二安装孔设置呈矩形。
15.本技术实施例的另一目的在于提供一种永磁电机,包括定子和如上述实施例所述的转子,所述转子安装于所述定子中。
16.本技术实施例的又一目的在于提供一种压缩机,包括机壳,机壳中安装有如上述实施例所述的永磁电机。
17.本技术实施例提供的转子的有益效果在于:与现有技术相比,本技术实施例的转子,通过在转子铁芯上设置多个磁极单元,而各磁极单元包括第一安装孔、两个第二安装孔和通流孔,通流孔位于第一安装孔靠近转子铁芯的中心轴的一侧,以在使用时,与电机的定子配合产生磁阻转矩,并在第一安装孔和第二安装孔中分别设置第一永磁体和第二永磁体,以在使用时,与电机的定子配合产生永磁转矩,以提升输出转矩;另外,设置通流孔,可以提升气液流通面积,相比在磁极单元的各孔中设置永磁体的结构,磁铁用量更小,成本更低,装配也更为方便。
18.本技术实施例提供的永磁电机的有益效果在于:与现有技术相比,本技术实施例的永磁电机,使用了上述实施例的转子,具有上述转子的有益效果,在此不再赘述。
19.本技术实施例提供的压缩机的有益效果在于:与现有技术相比,本技术实施例的压缩机,使用了上述实施例的永磁电机,具有上述永磁电机的有益效果,在此不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案,下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1为本技术实施例一提供的永磁电机的剖视结构示意图;
22.图2为图1中转子的剖视结构示意图;
23.图3为图2中部分区域的放大图;
24.图4为本技术实施例二提供的转子的剖视结构示意图;
25.图5为本技术实施例三提供的转子的剖视结构示意图;
26.图6为本技术实施例四提供的转子的剖视结构示意图;
27.图7为本技术实施例五提供的转子的剖视结构示意图;
28.图8为本技术实施例六提供的转子的剖视结构示意图;
29.图9为本技术实施例提供的永磁电机的对比效果示意图;
30.图10为本技术实施例七提供的永磁电机的剖视结构示意图;
31.图11为图10中转子的剖视结构示意图;
32.图12为图11中部分区域的放大图;
33.图13为本技术实施例八提供的转子的剖视结构示意图;
34.图14为本技术实施例九提供的转子的剖视结构示意图。
35.其中,图中各附图主要标记:
36.100-永磁电机;
37.10-定子;11-定子铁芯;111-定子轭;112-定子齿;113-定子槽;
38.20-转子;21-转子铁芯;211-通孔;22-磁极单元;220-对称面;221-第一安装孔;2211-第一外磁障孔;2212-第一薄壁结构;222-第二安装孔;2221-第二外磁障孔;2222-第二薄壁结构;2223-内磁障孔;223-通流孔;2231-分隔部;23-永磁结构;231-第一永磁体;232-第二永磁体;24-中心孔。
具体实施方式
39.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本技术进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术,并不用于限定本技术。
40.需要说明的是,当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件,它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件,它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
41.在本技术的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上,除非另有明确具体的限定。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本技术和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本技术的限制。
42.在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”、“一些实施例”或“实施例”意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此,在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例,而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”,除非是以其他方式另外特别强调。此外,在一个或多个实施例中,可以以任何合适的方式组合特定的特征、结构或特性。
44.请参阅图1至图3,现对本技术提供的永磁电机100进行说明。所述永磁电机100,包括定子10和转子20,转子20安装于定子10中,通过定子10来驱动转子20转动。
45.定子10包括定子铁芯11,定子铁芯11包括多个定子齿112和支撑多个定子齿112的定子轭111,多个定子齿112围成定子内孔,以将转子20安装在定子内孔中。相邻两个定子齿
112之间形成定子槽113,定子齿112上绕制绕组,而绕组位于定子槽113中。本实施例中,定子槽113数为三十六槽,可以理解地,定子槽113数也可以设为其他数量。
46.可选地,定子10可以嵌套在铁、铝等材料制造的壳体中,以固定住定子10。当然,壳体也可以使用塑料等材料制作。可以理解地,壳体也可以与定子10注塑成一体结构。转子20可以通过轴承与壳体固定,以使转子20与定子10同轴设置,便于定子10驱动转子20平稳转动。可以理解地,在使用时,也可以不设置壳体,而将定子10和转子20直接安装在应用设备中。
47.定子铁芯11可以采用定子冲片层叠形成,以减少定子铁芯11的铁损,提升输出转矩与效率。定子冲片可以使用硅钢片制作,以降低成本。
48.转子20包括转子铁芯21,转子铁芯21可以采用转子冲片层叠形成,以减少转子铁芯21的铁损,提升输出转矩与效率。转子冲片可以使用硅钢片制作,以降低成本。
49.转子铁芯21上设有中心孔24,在使用时,可以将转轴插入中心孔24中,以将转子铁芯21安装在转轴上,以便转子20带动转轴转动。
50.转子铁芯21设有多个磁极单元22,多个磁极单元22沿转子铁芯21的周向均匀分布。如本实施例中,转子铁芯21中设有六组磁极单元22。可以理解地,磁极单元22也可以设置呈其他数量。
51.各磁极单元22包括第一安装孔221、通流孔223和两个第二安装孔222。在使用时,转子铁芯21上的第一安装孔221、两个第二安装孔222和通流孔223处的磁导率非常小,而转子铁芯21上其他位置处的磁导率相对非常大,这就使得第一安装孔221、两个第二安装孔222和通流孔223限定了转子铁芯21中磁通的流向,以在转子铁芯21中形成磁极,并且在定子10磁场驱动转子20转动时,形成磁阻转矩。
52.另外,考虑硅钢片的冲压加工、使用时的机械强度,第一安装孔221、第二安装孔222及通流孔223加工制作时,棱角处可以进行必要的倒角。
53.第一安装孔221弯曲设置,并且第一安装孔221的两端朝向转子铁芯21的外周面弯曲,则第一安装孔221的中部朝向转子铁芯21的中心孔24处弯曲,则第一安装孔221可以弯曲呈u型、弧形等形状。两个第二安装孔222位于第一安装孔221的两侧,由于第一安装孔221弯曲呈u型、弧形等形状,则两个第二安装孔222位于第一安装孔221的相对两侧,并且两个第二安装孔222位于第一安装孔221的相对外侧。第一安装孔221关于转子铁芯21的一个径向面对称设置,也就是说,第一安装孔221为对称结构,并且其对称面220为转子铁芯21的一个径向面,可以使磁极单元22的q轴(即直轴)处于该第一安装孔221的对称面220上,另外,可以使磁极单元22的磁场对称,以方便设计与控制,降低谐波,使q轴磁通路径大致呈正弦波状。
54.通流孔223的设置,可以提升气液流通面积,减少磁铁用量,以降低成本,并且降低电机装配过程的繁琐复杂度。
55.第一安装孔221中安装有第一永磁体231,各第二安装孔222中安装有第二永磁体232。可以通过第一永磁体231和第二永磁体232提供永磁磁场,进而在与定子10配合使用时,可以产生永磁转矩,提升制作的永磁电机100的输出转矩。从而第一安装孔221、两个第二安装孔222、通流孔223、第一永磁体231及第二永磁体232共同作用,在转子铁芯21中形成磁极单元22。
56.可以理解地,第一永磁体231可以使用稀土类烧结磁铁、稀土类粘结磁铁、铁氧体烧结磁铁、铁氧体粘结磁铁等。第二永磁体232可以使用稀土类烧结磁铁、稀土类粘结磁铁、铁氧体烧结磁铁、铁氧体粘结磁铁等。
57.永磁电机100使用的永磁铁,如第一永磁体231和第二永磁体232,可以是稀土类烧结磁铁、稀土类粘结磁铁、铁氧体烧结磁铁、铁氧体粘结磁铁等磁铁。然而,稀土类磁铁价格较高,相对来说,铁氧体磁铁成本更优。但铁氧体材料因材料剩磁较小,目前已知材料未超过0.5t,铁氧体永磁电机100单纯依靠永磁转矩输出,电机输出转矩较小。本实施例中采用永磁转矩与磁阻转矩相互结合的永磁电机100,可以提升输出转矩,其可以在相同电流条件下,提高性能,并且在与纯同步磁阻电机对比时,因为使用了永磁铁,可以提高制作永磁电机100单位电流输出力能的使用率,同时可以使制作的永磁电机100的功率因数不低于同功率的感应电机。
58.其次,增大永磁电机100磁阻转矩输出占比,需要相电流超过转子20的感应电势,d轴(即直轴)与q轴(即交轴)电流在电角度上有90
°
相位差,并且id(即直轴电流)与iq(即交轴电流)的乘积在电角度相差45
°
时,影响因素最大,其次是q轴与d轴的电感差值越大越有助于输出磁阻转矩。
59.一般来说,d轴方向对应于永磁铁(如第一永磁体231及第二永磁体232组合的永磁结构23)及磁极单元22产生磁通的方向,则d轴方向贯穿了与永磁结构23以及磁极单元22,磁极单元22的第一安装孔221、第二安装孔222及通流孔223形成空气磁障,而第一永磁体231与第二永磁体232安装在第一安装孔221和第二安装孔222时,其磁导率与空气磁导率近似,也就是说,d轴方向贯穿了与空气磁导率近似相同的永磁结构23以及磁极单元22的空气磁障。从而使得d轴的磁阻增大,而磁阻的增加,会使得d轴的电感减小。
60.q轴方向的磁通走向是永磁结构23的侧位,也就是说,q轴方向的磁通主要通过磁极单元22之间与永磁铁之间的导磁位;磁极单元22之间也简称极间,也是指第二安装孔222与相邻磁极单元22的第二安装孔222之间;永磁铁之间是指第一永磁体231与第二永磁体232之间,以及弯曲设置的第一永磁体231的弯曲内侧,第一永磁体231的弯曲内侧也是指第一永磁体231靠近转子铁芯21外周面的一侧。由于q轴方向的磁通通过极间与永磁铁之间的导磁位,因而,q轴方向的磁阻较小,相应地电感较大。
61.由上可知,本实施例中,可以使q轴与d轴的电感差增大,进而提升制作永磁电机100的磁阻转矩,进而使该永磁电机100的永磁转矩与磁阻转矩组合输出更大的转矩。
62.另外,本实施例中,在弯曲设置的第一安装孔221的相对两侧设置第二安装孔222,可以使第一安装孔221及第二安装孔222形成的磁铁孔的形状沿磁通线等同q轴磁通路径是大致正弦波状,则与该磁铁孔的形状正交的朝向取向,则永磁结构23的磁通接近正弦波。第一永磁体231是配合安装在第一安装孔221中,则第一永磁体231也弯曲设置,与第二安装孔222中的第二永磁体232组合,可以提高单位面积的磁通正弦饱和度,有助于提高制作的永磁电机100的输出转矩。另外,通流孔223的设置,还可以减小磁通经过第一永磁体231与第二永磁体232,也就是说,可以减小磁通短路,进而提升抗退磁能力。
63.本技术实施例提供的转子20,与现有技术相比,本技术实施例的转子20,通过在转子铁芯21上设置多个磁极单元22,而各磁极单元22包括第一安装孔221、两个第二安装孔222和通流孔223,通流孔223位于第一安装孔221靠近转子铁芯21的中心轴的一侧,以在使
用时,与电机的定子10配合产生磁阻转矩,并在第一安装孔221和第二安装孔222中分别设置第一永磁体231和第二永磁体232,以在使用时,与电机的定子10配合产生永磁转矩,以提升输出转矩;另外,设置通流孔223,可以提升气液流通面积,相比在磁极单元22的各孔中设置永磁体的结构,磁铁用量更小,成本更低,装配也更为方便。
64.本技术实施例提供的永磁电机100,与现有技术相比,本技术实施例的永磁电机100,使用了上述转子20,也具有上述转子20的有益效果。
65.在一个实施例中,第二安装孔222中的第二永磁体232可以设置呈矩形磁铁,以方便加工制作与安装,并且可以与第一永磁体231组合,更好地提高单位面积的磁通正弦饱和度。可以理解地,第二永磁体232也可以设置呈其他形状,在此不作唯一限定。
66.在一个实施例中,第一安装孔221中的第一永磁体231可以设置呈弧形磁瓦,以方便加工制作与安装,并且可以与第二永磁体232组合,更好地提高单位面积的磁通正弦饱和度。可以理解地,第一永磁体231也可以弯曲呈其他形状,在此不作唯一限定。
67.在一个实施例中,第二安装孔222设置呈矩形,以方便设计制作。
68.在一个实施例中,第一安装孔221与第二安装孔222之间的距离由沿转子铁芯21的径向朝向转子铁芯21的外周面的方向呈渐缩设置,也就是说,第一安装孔221与第二安装孔222之间的距离为渐变设置,并且越靠近转子铁芯21的外周,第一安装孔221与第二安装孔222之间的距离越短,以提升通过第一安装孔221与第二安装孔222之间的磁通密度,进而提升磁阻转矩。
69.使用铁氧体永磁体的永磁电机100,其磁通密度值较稀土材料制作的永磁体的磁通密度值低,本实施例中,越靠近转子铁芯21的外周,第一安装孔221与第二安装孔222之间的距离越短,可以将第一安装孔221与第二安装孔222之间的饱和磁通密度提升到2.0t,提高转子铁芯21的利用率,提升永磁电机100的效率,而且可以避免转子铁芯21部分的磁通密度过饱和,避免磁通变形,避免出现因磁通变形导致的转矩减小或出现脉动。
70.在一个实施例中,第一安装孔221可以设置呈弧形,以方便设计与制作。可以理解地,第一安装孔221靠近转子铁芯21的外周面一侧的轮廓线可以设置呈近似q轴磁路通道的对称的曲线结构,该曲线结构的对称面220为第一安装孔221的对称面220,该曲线结构的一侧可以设置为半双曲线、半指数函数曲线、半对数函数曲线、半正切曲线等形状。半双曲线为双曲线对称轴一侧的曲线。半指数函数曲线为指数函数曲线一半的曲线。半对数函数曲线为对数函数曲线一半的曲线。半正切曲线为正切曲线一半的曲线。
71.在一个实施例中,请参阅图1至图3,通流孔223的两端与相邻两个第二安装孔222连通,也就是说,同一个磁极单元22中:通流孔223的两端与该磁极单元22的两个第二安装孔222连通,使得两个第二安装孔222经通流孔223连通,可以更好的限定转子铁芯21中磁力线的流通,使转子铁芯21中磁力线流通更顺畅,减小脉动转矩。另外,该结构可以使第一安装孔221、第二安装孔222及通流孔223限定路径作为q轴磁路的磁通线,通流孔223不安装磁铁对该永磁电机100的永磁转矩的影响小,从而形成空气磁障,有助于气液流通,同时节约永磁体用量,降低永磁电机100装配过程的繁琐复杂度。
72.在一个实施例中,转子铁芯21的中心孔24的直径为d1,转子铁芯21的外径为d2,通流孔223至中心孔24之间的最小距离为r1,则r1≤(d2-d1)/2。可以保证转子铁芯21良好的结构强度,而且可以将通流孔223的面积制作更大,提升气液流通能力。
73.在一个实施例中,第一安装孔221至中心孔24之间的最小距离为r2,第二永磁体232至中心孔24之间的最小距离为r3,则r1≤r3≤r2。也就是说,通流孔223至中心孔24之间的最小距离r1小于或等于第二永磁体232至中心孔24之间的最小距离r3,第二永磁体232至中心孔24之间的最小距离r3小于或等于第一安装孔221至中心孔24之间的最小距离r2,以保证转子铁芯21良好的结构强度,而且可以将通流孔223的面积制作更大,提升气液流通能力。
74.在一个实施例中,通流孔223靠近转子铁芯21的中心轴的一侧呈圆弧形,并且该圆弧的中部朝向转子铁芯21的中心轴的一侧凸出,这样可以将通流孔223面积制作更大,以进一步降低漏磁,提升磁场利用率,并且提升气液流通能力。
75.由于穿过永磁体的反向磁场达到某个阈值的大小之前保持原本的磁特性,但是如果超过阈值则磁通密度降低,发生无法恢复原本磁特性的不可逆退磁。如果发生不可逆退磁,则永磁铁的剩余磁通密度降低,用于产生转矩的电流增加,使电动机的效率恶化,控制恶化,可靠性降低。
76.在一个实施例中,第一安装孔221的两端分别设有第一外磁障孔2211,第一外磁障孔2211由第一安装孔221的对应端朝向转子铁芯21的外周面的方向延伸设置,由于第一外磁障孔2211的磁导率低于转子铁芯21的磁导率,其磁阻也较大,则从而第一外磁障孔2211构成在磁极单元22的转子20的磁回路中作为磁通难以通过的磁性屏蔽壁,即第一外磁障孔2211处形成漏磁通抑制结构。而第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间的距离较小,即第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间形成第一薄壁结构2212,而磁通容易集中在第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间的第一薄壁结构2212处,并且在永磁电机100工作时,为了减少漏磁,往往需要将该第一薄壁结构2212设置较薄,使得该第一薄壁结构2212处磁通通常处于饱和状态,这会使得电枢反应退磁磁场穿过第一永磁体231的末端。则设置第一外磁障孔2211,由于磁通难以通过第一外磁障孔2211,进而降低穿过第一永磁体231的磁通量,以提升抗退磁能力。
77.在一个实施例中,第二安装孔222靠近转子铁芯21的外周面的一端设有第二外磁障孔2221,第二外磁障孔2221由第二安装孔222朝向转子铁芯21的外周面的方向延伸设置,由于第二外磁障孔2221的磁导率低于转子铁芯21的磁导率,其磁阻也较大,则从而第二外磁障孔2221构成在磁极单元22的转子20的磁回路中作为磁通难以通过的磁性屏蔽壁,即第二外磁障孔2221处形成漏磁通抑制结构。而第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间的距离较小,即第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间形成第二薄壁结构2222,而磁通容易集中在第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间的第二薄壁结构2222处,并且在永磁电机100工作时,为了减少漏磁,往往需要将该第二薄壁结构2222设置较薄,使得该第二薄壁结构2222处磁通通常处于饱和状态,这会使得电枢反应退磁磁场穿过第二永磁体232的末端。则设置第二外磁障孔2221,由于磁通难以通过第二外磁障孔2221,进而降低穿过第二永磁体232的磁通量,以提升抗退磁能力。
78.另外,设置第二外磁障孔2221,还可以使定子10产生的磁通更容易交链到转子20上,提升定子10磁场利用率,提升效率。
79.为尽可能的增强第一永磁体231的永磁转矩输出,将第一安装孔221的端部尽可能靠近邻近的第二安装孔222,可以将第一安装孔221与第二安装孔222之间的最小距离w4设
置小于或等于第二安装孔222宽度为w2。
80.在一个实施例中,考虑漏磁影响,同时减小永磁电机100输出磁阻转矩时的去磁电流对永磁铁消磁影响,可以将第一永磁体231与第一安装孔221间预留一宽度,第二永磁体232与第二安装孔222间预留一宽度,也就是说,第一永磁体231与第一安装孔221间具有间隙,第二永磁体232与第二安装孔222间具有间隙。
81.在一个实施例中,可以在第一安装孔221中设置凸台,以定位第一永磁体231。可以理解地,也可以使用树脂填充作为第一安装孔221的空隙的部分、插入非磁性的销等方式来将第一永磁体231定位安装在第一安装孔221中。
82.在一个实施例中,可以在第二安装孔222中设置凸台,以定位第二永磁体232。可以理解地,也可以使用树脂填充作为第二安装孔222的空隙的部分、插入非磁性的销等方式来将第二永磁体232定位安装在第二安装孔222中。
83.请参阅图1和图9,图9中条形柱a为第一安装孔221、第二安装孔222及通流孔223中填充磁铁的磁铁用量,条形柱b为本实施例中磁铁用量,本实施例中,磁铁用量可以减少19.5%,以降低成本。图9中三角标记c为抗退磁保护电流的阈值,从图9可以看出,本实施例中,永磁电机100的抗退磁保护电流的阈值得到提升,抗退磁能力得到增强。图9中圆形标记e为相同电流的输出转矩,从图9中可以看出,本实施例中,永磁电机100在电流相同时,输出的转矩仅小幅降低。
84.请参阅图4,本实施例的转子20与图2所示实施例的转子的区别为:本实施例中,任一磁极单元22中:转子铁芯21中设有分隔通流孔223的分隔部2231,分隔部2231沿转子铁芯21的径向延伸设置。在通流孔223中设置分隔部2231,以将通流孔223分隔为两个部分,可以增强转子铁芯21的结构强度。
85.在一个实施例中,请参阅图4,分隔部2231的宽度w5大于或等于转子冲片的厚度,以增加转子铁芯21的结构强度,并且可以减小分隔部2231对永磁电机100性能的影响。
86.请参阅图5,本实施例的转子20与图4所示实施例的转子的区别为:本实施例中,通流孔223靠近转子铁芯21的中心轴的一侧呈平面状,这样可以增强转子铁芯的结构强度。
87.请参阅图6,本实施例的转子20与图5所示实施例的转子的区别为:本实施例中,转子铁芯21上于相邻两个通流孔223靠近转子铁芯21的中心轴的一侧的区域设有通孔211。也就是说,转子铁芯21上开设有多个通孔211,通孔211的数量与磁极单元22数量相同,并且各通孔211位于相邻两个磁极单元22之间对应的位置,即各通孔211位于邻近两个通流孔223之间对应的位置,而且各通孔211位于邻近两个通流孔223靠近转子铁芯21的中心轴的一侧的位置。设置通孔211可以气液流通面积,减少磁铁用量,以降低成本,而且通孔211的设置,可以更好的减少漏磁,提升磁场利用率。
88.在一个实施例中,通孔211设置呈类三角形,而该通孔211的一个角部朝向邻近两个通流孔223之间的位置,这样可以将通孔211面积设置更大,并保证转子铁芯21良好地结构强度。可以理解地,通孔211也可以设置为圆形、椭圆形、多边形等形状。
89.请参阅图7,本实施例的转子20与图6所示实施例的转子的区别为:本实施例中,通流孔223连通对应磁极单元22中的两个第二安装孔222,且通流孔223中不设置分隔部2231,这样可以减少漏磁,提升磁场利用率。
90.请参阅图8,本实施例的转子20与图2所示实施例的转子的区别为:本实施例中,磁
极单元22的两个第二安装孔222间隔设置,通流孔223位于两个第二安装孔222与第一安装孔221之间的区域内。第二永磁体232与第二安装孔222的两端均设有间隙,通流孔223与第二安装孔222分开设置,以降低第二永磁体232的漏磁。
91.在一个实施例中,请参阅图8,通流孔223的截面积小于或等于或等于两个第二安装孔222与第一安装孔221之间区域面积的二分之一,以进一步减少漏磁,提升磁场利用率,提升效率。通流孔223的形状可以呈具有倒圆角的矩形。当然,通流孔223也可以设置呈椭圆形、梯形等形状。
92.在一个实施例中,请参阅图8,各第二安装孔222靠近转子铁芯21的中心轴的一端设有内磁障孔2223,各内磁障孔2223由对应第二安装孔222朝向转子铁芯21的中心轴凸出延伸设置。通过设置内磁障孔2223,可以减小漏磁,特别是减小第二永磁体232的漏磁,提升磁场利用率。另外,内磁障孔2223的设置,可以更靠近转子铁芯21的中心孔24,以减小转子铁芯21的中心孔24边缘部分的漏磁,提升磁场利用率。
93.在一个实施例中,请参阅图10、图11和图12,第一安装孔221的两端分别设有第一外磁障孔2211,第一外磁障孔2211由第一安装孔221的对应端朝向转子铁芯21的外周面的方向延伸设置,并且任一第一外磁障孔2211的宽度由第一安装孔221的端部至转子铁芯21的外周面的方向逐渐缩小,由于第一外磁障孔2211的磁导率低于转子铁芯21的磁导率,其磁阻也较大,则从而第一外磁障孔2211构成在磁极单元22的转子20的磁回路中作为磁通难以通过的磁性屏蔽壁,即第一外磁障孔2211处形成漏磁通抑制结构。而第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间的距离较小,即第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间形成第一薄壁结构2212,而磁通容易集中在第一外磁障孔2211与转子铁芯21的外周面之间的第一薄壁结构2212处,并且在永磁电机100工作时,为了减少漏磁,往往需要将该第一薄壁结构2212设置较薄,使得该第一薄壁结构2212处磁通通常处于饱和状态,这会使得电枢反应退磁磁场穿过第一永磁体231的末端。则设置第一外磁障孔2211,由于磁通难以通过第一外磁障孔2211,进而降低穿过第一永磁体231的磁通量,以提升抗退磁能力。
94.在一个实施例中,第二安装孔222靠近转子铁芯21的外周面的一端设有第二外磁障孔2221,第二外磁障孔2221由第二安装孔222朝向转子铁芯21的外周面的方向延伸设置,第二外磁障孔2221的宽度小于或等于第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度,使第二外磁障孔2221与对应第二安装孔222连接处呈阶梯状,由于第二外磁障孔2221的磁导率低于转子铁芯21的磁导率,其磁阻也较大,则从而第二外磁障孔2221构成在磁极单元22的转子20的磁回路中作为磁通难以通过的磁性屏蔽壁,即第二外磁障孔2221处形成漏磁通抑制结构。而第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间的距离较小,即第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间形成第二薄壁结构2222,而磁通容易集中在第二外磁障孔2221与转子铁芯21的外周面之间的第二薄壁结构2222处,并且在永磁电机100工作时,为了减少漏磁,往往需要将该第二薄壁结构2222设置较薄,使得该第二薄壁结构2222处磁通通常处于饱和状态,这会使得电枢反应退磁磁场穿过第二永磁体232的末端。则设置第二外磁障孔2221,由于磁通难以通过第二外磁障孔2221,进而降低穿过第二永磁体232的磁通量,以提升抗退磁能力。
95.另外,设置第二外磁障孔2221,还可以使定子10产生的磁通更容易交链到转子20上,提升定子10磁场利用率,提升效率。
96.第二外磁障孔2221的宽度为w3,第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度为w2,可以通过减小w3,以增加来自定子10的磁通量,增加w3也可以抑制永磁体的短路泄漏磁通,也就是说,w3与w2的关系直接影响磁通量、抗退磁能力和漏磁。
97.在一个实施例中,第二外磁障孔2221的宽度w3大于或等于第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度w2的一半,也就是说,w3≥0.5*w2,可以增加来自定子10的磁通量,提升结构强度,保证较好的抗退磁能力。
98.在一个实施例中,第二外磁障孔2221的宽度w3大于或等于第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度w2的一半,第二外磁障孔2221的宽度w3小于或等于第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度w2的0.9倍,即0.5*w2≤w3≤0.9*w2,可以使,w3与w2的关系直接影响磁通量、抗退磁能力和漏磁折中平衡,以保证定子10的磁通量,良好的结构强度,较高的抗退磁能力和较小的漏磁。
99.在一个实施例中,请参阅图10、图11和图12,第二外磁障孔2221至转子铁芯21的外周面的最小距离为l1,也就是说第二薄壁结构2222的宽度为l1,第二安装孔222靠近转子铁芯21的外周面的一端至转子铁芯21的外周面的最小距离为l2,则l2≥2*l1,一方面可以保证第二薄壁结构2222处的结构强度,另一方面可以更好的降低漏磁,增加来自定子10的磁通量,进而提升转矩。
100.在一个实施例中,第二薄壁结构2222的宽度l1大于或等于转子冲片的厚度为t,即l1≥t,可以保证第二薄壁结构2222处的结构强度。
101.在一个实施例中,第二薄壁结构2222的宽度为l1,第二安装孔222靠近转子铁芯21的外周面的一端至转子铁芯21的外周面的距离为l2时,第二外磁障孔2221沿转子铁芯21径向的宽度则为l2-l1,第二外磁障孔2221影响永磁电机100的输出转矩与转矩脉动,l2-l1=0.3*w2,即第二外磁障孔2221沿转子铁芯21径向的宽度等于第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度w2的0.3倍时,永磁电机100的输出转矩标幺值最大,且转矩脉动标幺值最小。
102.在一个实施例中,第一安装孔221与第二安装孔222之间的最小距离w1小于或等于定子槽113的口部的宽度t1,第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面一端的宽度w2小于或等于相邻两个定子齿112间距离t2,两个定子齿112间距离t2是指两个定子齿112的中心线1121之间的最小距离,以保证转子铁芯21良好的结构强度,增加来自定子10的磁通量,进而提升转矩。
103.本实施例中,定子10产生的磁力线接近为在q轴方向上的椭圆线型,单独由定子10产生的磁通密度在气隙上分布是接近正弦波。转子铁芯21中第一安装孔221和第二安装孔222中分别安装第一永磁体231和第二永磁体232,第一安装孔221和第二安装孔222的排布会影响q轴磁路,为尽量的减小第一安装孔221和第二安装孔222对q轴磁路的影响,将第一安装孔221和第二安装孔222的排布设计成图2的结构,第一安装孔221为弧形或者近似弧形结构,弧形结构有助于内侧磁力线的顺畅流通,第一安装孔221的端部和第二安装孔222靠近转子铁芯21外周面的端部近似垂直于转子铁芯21的外周面。第二安装孔222靠近相邻磁极单元22的位置,为了更好的垂直于转子铁芯21外周面设计为矩形结构,同时为了减小q轴磁路在转子20外周的饱和分布,在第二安装孔222的端部结合第二永磁体232的安装固定位置设计呈阶梯状的第二外磁障孔2221,使永磁电机100的气隙处的磁密分布接近正弦波状,
减少磁密分布中的高次谐波,因为高次谐波分量对转矩输出没有贡献。另外,还可以抑制第一永磁体231和第二永磁体232沿d轴产生的磁通变形,以及抑制定子10产生的磁通(q轴磁通)的变形。
104.请参阅图13,本实施例的转子20与图11所示实施例的转子的区别为:本实施例中,任一磁极单元中22:转子铁芯21中设有分隔通流孔223的分隔部2231,分隔部2231沿转子铁芯21的径向延伸设置。在通流孔223中设置分隔部2231,以将通流孔223分隔为两个部分,可以增强转子铁芯21的结构强度。
105.在一个实施例中,请参阅图13,分隔部2231的宽度w5大于或等于转子冲片的厚度,以增加转子铁芯21的结构强度,并且可以减小分隔部2231对永磁电机100性能的影响。
106.请参阅图14,本实施例的转子20与图11所示实施例的转子的区别为:本实施例中,通流孔223与相邻两个第二安装孔222均间隔设置,通流孔223位于两个第二安装孔222靠近邻近第一安装孔221的一侧,也就是说,通流孔223位于两个第二安装孔222与第一安装孔221之间的围成区域内。第二永磁体232与第二安装孔222的两端均设有间隙,通流孔223与第二安装孔222分开设置,以降低第二永磁体232的漏磁。
107.在一个实施例中,请参阅图14,通流孔223的截面积小于或等于两个第二安装孔222与第一安装孔221之间围成区域面积的二分之一,以进一步减少漏磁,提升磁场利用率,提升效率。通流孔223的形状可以呈具有倒圆角的矩形。当然,通流孔223也可以设置呈椭圆形、梯形等形状。
108.在一个实施例中,请参阅图14,至少部分第二安装孔222靠近转子铁芯21的中心轴的一端设有内磁障孔2223,内磁障孔2223由对应第二安装孔222朝向转子铁芯21的中心轴凸出延伸设置。通过设置内磁障孔2223,可以减小漏磁,特别是减小第二永磁体232的漏磁,提升磁场利用率。另外,内磁障孔2223的设置,可以更靠近转子铁芯21的中心孔24,以减小转子铁芯21的中心孔24边缘部分的漏磁,提升磁场利用率。
109.本技术实施例的永磁电机100,可以更好地组合磁阻转矩与永磁转矩,以输出更大的转矩,抑制转矩脉动,更高的抗退磁能力,减少磁铁的用量,实现性能与价格的兼顾,以及高效率输出与高频高输出扭矩。
110.本技术实施例还提供一种压缩机,包括机壳,机壳中安装有如上述实施例所述的永磁电机。该压缩机,使用了上述实施例的永磁电机,具有上述永磁电机的有益效果,在此不再赘述。该压缩机,可以是空调压缩、冰箱压缩机等。
111.以上所述仅为本技术的可选实施例而已,并不用以限制本技术,凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本技术的保护范围之内。
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