一种转子及其应用的制作方法

本发明涉及有永久磁体的转子和电机，尤其是涉及一种转子及其应用。

背景技术：

1、随着人们对生活品质的提升，空调等温度调控仪器的普及范围越来越广。现阶段空调压缩机基本采用变频电机，变频电机一般采用永磁电机，永磁电机转子的励磁方式是由磁铁励磁，由于现在永磁电机高功率密度的特点及降本需求，导致转子磁铁的抗退磁能力减弱，当磁铁发生不可逆退磁，影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，严重影响产品的使用寿命。

2、目前市场上常用的永磁体中多包括稀土元素，例如钕、镨等，稀土元素的含量会影响磁铁的矫顽力，其中矫顽力直接表现是抗退磁能力，当磁铁尺寸相同，搭载相同电机时，矫顽力低的磁铁，转子抗退磁能力差，转子失磁风险更高且失磁更明显。但是，钕、谱等常用稀土元素储量较少，价格逐年增长，因此稀土等磁铁材料的原料来源少且成本上升，进一步的，包括上述永磁体的电机成本也随之直线上升。为降低磁铁或电机的成本，解决原料来源问题，也有技术选择降低永磁体中的稀土元素含量或者选用便宜的稀土元素，但是均会大幅度导致电机中永磁体的抗退磁性能变差，电机的寿命下降。

3、综上，在保证电机可靠运行的前提下，磁铁和电机的降本迫在眉睫。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种转子，能够在保证上述转子性能和寿命的前提下，显著降低其成本，并进一步降低包括上述转子的电机的成本。

2、本发明还提供了包括上述转子的电机。

3、本发明还提供了包括上述转子或上述电机的压缩机。

4、本发明还提供了包括上述压缩机的温度调节设备。

5、根据本发明第一方面的实施例，提出了一种转子，所述转子包括：

6、铁芯；

7、若干对不对称v形磁极，所述不对称v形磁极设于所述铁芯上；

8、所述不对称v形磁极包括呈v字形设置的第一永磁体和第二永磁体；

9、所述第一永磁体为钕铁硼磁铁，所述第一永磁体距所述转子边缘的最近距离d1；

10、所述第二永磁体为掺铈钕铁硼磁铁，所述第二永磁体距所述转子边缘的最近距离d2；

11、其中d1＜d2。

12、根据本发明实施例的转子，至少具有如下有益效果：

13、(1)在相同条件下，掺杂铈元素会使得永磁体内禀矫顽力下降，也就是在相同条件下，更容易退磁；本发明还发现，在包括永磁体的电机运行过程中，相同的永磁体，距离转子外边缘距离越近，则越容易退磁。

14、本发明通过调整第一永磁体和第二永磁体距离转子外边缘的距离；由此，使第二永磁体尽可能远离转子外缘，躲开了永磁体易退磁区域，以此保证转子以及包括对应转子的永磁电机的可靠性和寿命。

15、(2)传统磁铁中，稀土元素多含有价格昂贵的镨和钕，而铈的价格约是镨和钕价格的1/40；本发明通过使用掺杂有铈的第二永磁体，显著降低了本发明中转子的制造成本，进一步降低了包括上述转子的电机的制备成本。

16、根据本发明的一些实施例，所述铁芯上设有与所述不对称v形磁极匹配的磁铁槽。

17、由此，所述不对称v形磁极放置于所述磁铁槽中，后者对前者形成了位置约束。避免所述转子使用过程中所述不对称v形磁极的位置偏移。

18、根据本发明的一些实施例，所述不对称v形磁极呈圆形阵列分布于所述铁芯上；所述圆形阵列的中心和所述转子的几何中心重合。

19、根据本发明的一些实施例，所述不对称v形磁极的对数为4～10对。

20、根据本发明的一些优选的实施例，所述不对称v形磁极的对数为偶数对，例如具体可以是4对、6对、8对或10对。

21、由此，一对不对称v形磁极形成一个磁极，虽然每个不对称v形磁极内部的磁力可能存在不对称的问题，但是由于不对称v形磁极对数和对称关系的限制，从整个转子看，转子的磁力是轴对称的，最终可一定程度上克服转子轴向不平衡力的问题。

22、根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体的宽度为w1，所述第二永磁体的宽度为w2，其中w2<w1。

23、由此，当所述第一永磁体和第二永磁体和参考线之间的夹角相同时，可满足d1＜d2；的条件。

24、根据本发明的一些优选的实施例，w2和w1比例为93-96:100。

25、在上述范围内，可确保包括上述转子的电机具有较优异的效率和抗退磁性能，若w2过小，则电机效率会存在一定程度的下降，若w2过大，则抗退磁效果不好。

26、根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体和参考线的夹角为θ1，所述第二永磁体和参考线的夹角为θ2；其中θ2＞θ1。

27、所述参考线为所述第一永磁体和第二永磁体中轴线交点，与所述铁芯几何中心的连线。

28、根据本发明的一些实施例，在所述转子使用前，所述第一永磁体和第二永磁体的剩磁性能基本一致。例如剩磁可以是1.3～1.4t；优选地，具体剩磁可以是约1.33t。

29、由此，结合所述第一永磁体和第二永磁体的相对尺寸和位置的控制，可尽量保证所述转子使用过程中，第一永磁体和第二永磁体的剩磁量基本一致。

30、根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体由多片钕铁硼磁片组成。

31、当所述第一永磁体由多个钕铁硼磁片组成时，多个钕铁硼磁片的叠加方式为沿所述第一永磁体宽度方向叠加。

32、当所述第一永磁体由多个钕铁硼磁片组成时，多个钕铁硼磁片的叠加方式为沿垂直所述第一永磁体宽度方向叠加。

33、根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体的宽度w1为8～9mm。例如可以是约8.4mm。

34、优选地，所述第一永磁体的长度为28～32mm；例如可以是约30mm。

35、优选地，所述第一永磁体的高度为1～2mm；例如可以是约1.6mm。

36、优选地，所述第一永磁体磁能积典型值为42(40～43)mgoe。

37、优选地，所述第一永磁体的内禀矫顽力大于20koe。

38、优选地，所述第一永磁体为耐温150℃的烧结永磁材料。

39、优选地，所述第一永磁体的内禀矫顽力≥1900ka/m，例如具体可以是约1920ka/m。

40、根据本发明的一些实施例，所述第一永磁体和参考线的夹角θ1在50～65°之间。

41、根据本发明的一些优选的实施例，所述第一永磁体和参考线的夹角为53°～64°，例如具体可以是约53°、56°、59°、63°、64°。

42、需要说明的是，实际生产设计中，夹角θ1和转子的极数以及转子的外径存在一定的相关性，在满足所述电机性能的基础上，可根据合理性原则进行调整。

43、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体中铈的质量含量为3％～10％。

44、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体中铈的质量含量为5％～6％。

45、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体中铈的分布方式为均匀分布和梯度分布中的一种。

46、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体由多片永磁片组成。优选地，组成所述第二永磁体的永磁片包括掺铈钕铁硼磁片；优选地，还可以包括铈钕铁硼磁片。

47、根据本发明的一些实施例，当所述第二永磁体由多片永磁片组成时，多片永磁片的叠加方式为，沿所述第二永磁体宽度方向逐片叠加，其中靠近所述转子边缘位置的永磁片为钕铁硼磁片，远离所述转子边缘位置的永磁片为掺铈钕铁硼磁片。

48、由此，第二永磁体中铈称梯度分布，即所述第二永磁体靠近所述转子边缘部位不含铈，这进一步提升了所得转子的抗退磁性能。

49、其中，上述靠近所述转子边缘位置的永磁片为钕铁硼磁片，是指叠加形成所述第二永磁体的永磁片中，有1/3～2/3的永磁片为钕铁硼磁片，且所有的钕铁硼磁片自所述第二永磁体距离所述转子边缘最近的位置向所述转子的轴线位置逐片排列，未被所述钕铁硼磁片占据的位置排列所述掺铈钕铁硼磁片。

50、优选地，所述钕铁硼磁片和掺铈钕铁硼磁片分别占组成所述第二永磁体永磁片的1/2。

51、根据本发明的一些实施例，当所述第二永磁体由多片永磁片组成时，多片永磁片的叠加方式为，掺铈钕铁硼磁片沿所述第二永磁体宽度方向逐片叠加。

52、根据本发明的一些实施例，当所述第二永磁体由多片永磁片组成时，多片永磁片的叠加方式为，掺铈钕铁硼磁片沿垂直所述第二永磁体宽度方向逐片叠加。

53、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体的宽度w2为8～9mm。

54、优选地，所述第二永磁体的长度为28～32mm；例如可以是约30mm。

55、优选地，所述第二永磁体的高度为1～2mm；例如可以是约1.6mm。

56、优选地，所述第二永磁体的牌号为42sh。

57、优选地，所述第二永磁体的内禀矫顽力≥1700ka/m，例如具体可以是约1710ka/m。

58、根据本发明的一些实施例，所述第二永磁体考线的夹角θ2与夹角θ1之差在3°～5°之间。例如具体可以是大约3°、4°或5°。

59、根据本发明的一些实施例，所述转子还包括设于所述第一永磁体和第二永磁体两端的隔磁桥。由此可尽可能缓解漏磁问题。

60、根据本发明的一些实施例，所述转子还包括若干对称v形磁极。

61、根据本发明的一些实施例，所述对称v形磁极设于所述铁芯上。

62、优选地，所述铁芯上设有与所述对称v形磁极匹配的磁铁槽。

63、优选地，所述对称v形磁极由两个第一永磁体呈v字形排列而成。

64、优选地，所述对称v形磁极中，两个第一永磁体相对位置，与所述不对称v形磁极中第一永磁体和第二永磁体的相对位置相同，例如相同的宽度关系，以及与参考线的夹角关系。

65、优选地，所述对称v形磁极中，两个第一永磁体的尺寸相同，且关于所述参考线对称分布。

66、优选地，所述对称v形磁极关于所述转子的几何中心，呈中心对称分布。

67、在所述不对称v形磁极存在的条件下，本发明提供的转子已经降低了成本，通过所述对称v形磁极的设置，本发明所得转子的可靠性以及寿命均有所提升，包括上述转子的电机也可有效提效。

68、根据本发明第二方面的实施例，提出了一种电机，所述电机包括所述的转子。

69、由于所述电机采用了上述实施例的转子的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。即保证性能的基础上，显著节约成本。

70、根据本发明的一些实施例，所述电机还包括设于所述转子外围的定子。

71、根据本发明第四方面的实施例，提出了一种压缩机，所述压缩机包括所述的转子，或所述的电机。

72、由于所述压缩机采用了上述实施例中，所述转子或所述电机的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

73、根据本发明的一些实施例，所述电机为单向轴电机。

74、根据本发明的一些实施例，所述电机中还包括转子平衡块。

75、由于单向轴电机本身存在转子不平衡的问题，一方面本发明采用不对称v形磁极产生的不平衡问题非常微小，可以忽略，另一方面，和所述转子平衡块结合后，可有效缓解上述不平衡的问题。

76、根据本发明的一些实施例，所述电机为压缩机电机。

77、根据本发明的一些实施例，所述电机在1800rps转速条件下的效率≥89％。

78、根据本发明的一些实施例，所述电机在1800rps转速条件下的效率≥89.8％。

79、根据本发明的一些实施例，所述电机在1800rps转速条件下的效率≥90％。

80、根据本发明的一些实施例，所述电机在3600rps转速条件下的效率≥91％。

81、根据本发明的一些实施例，所述电机在3600rps转速条件下的效率≥91.9％。

82、根据本发明的一些实施例，所述电机在3600rps转速条件下的效率≥92.2％。

83、根据本发明的一些实施例，所述电机在130°/24a条件下的退磁率≤3％。

84、根据本发明的一些实施例，所述电机在130°/24a条件下的退磁率≤2％。

85、根据本发明的一些实施例，所述电机在130°/24a条件下的退磁率约为1.96％、1.56％、1.41％或1.36％。

86、根据本发明第五方面的实施例，提出了一种温度调节设备，所述温度调节设备包括所述的压缩机。

87、由于所述温度调节设备采用了上述实施例中所述压缩机或的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果。

88、根据本发明的一些实施例，所述温度调节设备包括冰箱和空调中的至少一种。

89、根据本发明的一些实施例，所述温度调节设备中的电机包括压缩机电机。

90、若无特殊说明，本发明的“约”实际表示的含义是允许误差在±2％的范围内，例如约100实际是100±2％×100。

91、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。