CN106953442A - 永磁同步电机的转子、电机及其压缩机 - Google Patents

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乔正忠
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机的转子、电机及其压缩机，永磁同步电机的转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有用于曲轴穿过的中心孔、用于连接铆钉的铆钉孔和围绕在所述中心孔设置的多个磁体槽，所述多个永磁体一一对应地设在所述多个磁体槽内，多个所述永磁体朝向转子旋转的方向偏移。根据本发明实施例的永磁同步电机的转子，可以使永磁电机空载反电势偏移，并与由定子电枢反应产生的反电势偏移量相抵消，降低了负载反电势的谐波含量，减少了转子铁耗，从而达到提高电机效率的目的。此外，该转子还有效的减少了电机负载转矩脉动，减少了电机负载时产生的噪音。

Description

永磁同步电机的转子、电机及其压缩机
技术领域
本发明涉及电机领域，尤其涉及一种永磁同步电机的转子、电机及其压缩机。
背景技术
目前，常见永磁同步电机的永磁体沿中心线对称设置，当电机空载时，电机的反电势谐波含量小，但当电机负载运行时，定子电枢反应导致电机的反电势波形向右偏移，谐波含量增加。当电机负载电流增大时，负载铁损也随之增大，导致电机效率下降，同时会导致负载转矩脉动增加，使得电机噪声较大。因此，为了提高电机效率及降低噪音，厂家有必要针对如何减小负载反电势谐波含量及减少负载转矩脉动等进行研究。
发明内容
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，本发明提出一种永磁同步电机的转子，所述转子能够降低负载反电势谐波含量、降低负载转矩脉动。
本发明的另一个目的在于提出一种具有上述转子的电机。
本发明的又一个目的在于提出一种具有上述电机的压缩机。
根据本发明实施例的永磁同步电机的转子，包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有用于曲轴穿过的中心孔、用于连接铆钉的铆钉孔和围绕在所述中心孔设置的多个磁体槽，所述多个永磁体一一对应地设在所述多个磁体槽内，其中，对于每个所述永磁体而言，可与所述转子铁芯的旋转轴线相交且与该永磁体垂直的直线构成该永磁体的过心中心线，每个所述永磁体具有与所述过心中心线相平行的对称中心线，至少一个所述永磁体的所述对称中心线位于所述过心中心线的朝向所述转子的旋转方向的一侧，且该永磁体的磁体槽的朝向所述转子的旋转方向的一端设有与该磁体槽相连通的隔磁槽。
根据本发明实施例的永磁同步电机的转子，可以使永磁电机空载反电势偏移，并与由定子电枢反应产生的反电势偏移量相抵消，降低了负载反电势的谐波含量，减少了转子铁耗，从而达到提高电机效率的目的。此外，该转子还有效的减少了电机负载转矩脉动，减少了电机负载时产生的噪音。
在一些实施例中，所述转子铁芯在每个所述磁体槽的远离旋转中心的一侧设有多个隔磁孔，每个所述磁体槽的外侧的多个隔磁孔的形状各不相同，且所述多个隔磁孔相对所述磁体槽的过心中心线不对称，且距离所述过心中心线最近的所述隔磁孔的尺寸最大。通过设置不对称且形状不相同的隔磁孔，使得永磁体产生的磁场在转子表面分布更加合理，优化磁路，改善了气隙磁密波形，从而减少了转子的谐波含量，达到降低电机负载转矩脉动，减少电机负载噪音的目的。
在一些实施例中，所述多个磁体槽及所述多个永磁体分别围绕所述转子的旋转中心轴线呈中心对称式排布。
在一些实施例中，每个所述磁体槽均邻近所述转子铁芯的边缘设置，且每个所述磁体槽与所述转子铁芯的边缘之间的最小间距大于叠压所述转子铁芯的钢板的厚度。
在一些具体实施例中，在每个所述磁体槽的外侧均设有细长的形状不同的三个所述隔磁孔，且其中两个隔磁孔位于该磁体槽的过心中心线的朝向所述转子的旋转方向的一侧。
在一些实施例中，所述隔磁槽在沿所述转子的旋转方向上朝向相邻的所述磁体槽延伸设置。
在一些实施例中，每相邻的两个所述磁体槽之间且朝向所述转子的旋转轴线的一侧均设有所述铆钉孔，多个所述铆钉孔围绕所述旋转中心轴线呈中心对称式排布。
在一些实施例中，所述隔磁孔的最小宽度大于叠压所述转子铁芯的钢板的厚度。
在一些实施例中，所述转子铁芯为大体圆柱形，所述转子铁芯在相邻两个所述永磁体之间设有内凹段。
根据本发明实施例的电机，包括根据本发明上述实施例所述的永磁同步电机的转子。由此，所述电机铁耗较少，效率较高且负载运行时噪音较小。
根据本发明实施例的压缩机包括根据本发明上述实施例所述的电机，由此，所述压缩运行时噪音较小。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明实施例的转子结构图。
图2是根据本发明实施例的电机结构图。
图3是现有技术中一种电机的结构图。
图4是图2所示电机与图3所示的电机的空载线反电势波形仿真图。
图5是图2所示电机与图3所示的电机的负载线反电势波形仿真图。
图6是图2所示电机与图3所示的电机的负载转矩脉动波形仿真图。
图7是图2所示电机与图3所示电机的实测不同负载下电机效率对比图。
图8是图2所示电机图3所示电机的实测压缩机噪音改善直方图。
附图标记：
转子1、转子铁芯11、永磁体12、铆钉孔13、磁体槽14、隔磁槽14A、隔磁孔15、中心孔16、油孔17、内凹段S、过心中心线L1、对称中心线L2、磁体槽与转子铁芯的边缘之间的最小间距a、隔磁孔的最小宽度b、定子2、定子绕组21、定子铁芯22。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“厚度”“左”、“右”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发明和简化描述，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发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的永磁同步电机的转子1的结构。
根据本发明实施例的永磁同步电机的转子1，如图1所示，包括转子铁芯11和多个永磁体12，转子铁芯11上设有用于曲轴穿过的中心孔16、用于连接铆钉的铆钉孔13和围绕在中心孔16设置的多个磁体槽14，多个永磁体12一一对应地设在多个磁体槽14内。其中，对于每个永磁体12而言，与转子铁芯11的旋转轴线相交且与该永磁体12垂直的直线构成该永磁体12的过心中心线L1，每个永磁体12具有与过心中心线L1相平行的对称中心线L2，这里对称中心线L2也可以理解为永磁体12的横截面长边的对称中心线。
在本发明实施例中，如图1所示，至少一个永磁体12的对称中心线L2位于其过心中心线L1的朝向转子1的旋转方向的一侧，且该永磁体12的磁体槽14的朝向转子1的旋转方向的一端设有与该磁体槽14相连通的隔磁槽14A。
可以理解的是，永磁体12的对称中心线L2与永磁体12的过心中心线L1相平行，当永磁体12相对其过心中心线L1发生偏移时，永磁同步电机空载反电势会发生偏移，产生的偏移量与定子电枢反应导致反电势偏移量既可以相抵消也可以相叠加。
当永磁体12的对称中心线L2位于过心中心线L1的朝向转子1的旋转方向的一侧(即永磁体12向转子1的旋转方向的下游偏移)时，永磁同步电机空载时反电势的偏移量会与由定子电枢反应导致的反电势偏移量相抵消，从而降低负载反电势谐波含量。但是倘若永磁体12直接发生偏移，会增加永磁体12的漏磁，降低永磁体12的利用效率。因此在永磁体12的磁体槽14内设有朝向所述转子1的旋转方向的一端且与磁体槽14相连通的隔磁槽14A，可以有效的减少永磁体12向转子1旋转方向上偏移产生的漏磁，提高了永磁体12的利用效率
根据前文分析，根据本发明实施例的永磁同步电机的转子1，可以使永磁电机空载反电势偏移，并且在偏移量适当时可与由定子电枢反应产生的反电势偏移量相抵消，降低了负载反电势的谐波含量，减少了转子铁耗，从而达到提高电机效率的目的。此外，该转子1还有效的减少了电机负载转矩脉动，减少了电机负载时产生的噪音。
在一些实施例中，转子铁芯11在每个磁体槽14的远离旋转中心的一侧设有多个隔磁孔15，每个磁体槽14的外侧的多个隔磁孔15的形状各不相同，每个隔磁孔15可形成细长狭缝，且多个隔磁孔15相对磁体槽14的过心中心线L1不对称，且距离过心中心线L1最近的隔磁孔15的尺寸最大。通过设置不对称且形状不相同的隔磁孔15，使得永磁体12产生的磁场在转子1的表面分布更加合理，优化磁路，改善了气隙磁密波形，从而减少了转子1的谐波含量，达到降低电机负载转矩脉动、减少电机负载噪音的目的。
在一些实施例中，多个磁体槽14及多个永磁体12分别围绕转子1的旋转中心轴线呈中心对称式排布。
在一些实施例中，每个磁体槽14均邻近转子铁芯11的边缘设置，且每个磁体槽14与转子铁芯11的边缘之间的最小间距a大于叠压转子铁芯11的钢板的厚度。
在一些具体实施例中，在每个磁体槽14的外侧均设有细长的形状不同的三个隔磁孔15，且其中两个隔磁孔15位于该磁体槽14的过心中心线L1的朝向转子1的旋转方向的一侧。
在一些实施例中，隔磁槽14A在沿转子1的旋转方向上朝向相邻的磁体槽14延伸设置。
在一些实施例中，每相邻的两个磁体槽14之间且朝向转子1的旋转轴线的一侧均设有铆钉孔13，多个铆钉孔13围绕旋转中心轴线呈中心对称式排布。
在一些实施例中，隔磁孔15的最小宽度大于叠压转子铁芯11的钢板的厚度。
在一些实施例中，转子铁芯11为大体圆柱形，转子铁芯11在相邻两个永磁体12之间设有内凹段S，也就是说，相对于圆柱形而言，转子铁芯11的外周面有一部分向内凹入形成内凹面。
为便于理解，下面参照图1-图3描述本发明一个具体实施例中永磁同步电机的转子1的结构。
如图1所示，该永磁同步电机的转子1包括转子铁芯11和六个永磁体12，转子铁芯11上设有中心孔16、铆钉孔13、油孔17和六个磁体槽14，六个永磁体12一一对应地设在六个磁体槽14内。每个永磁体12均具有过心中心线L1和对称中心线L2，六个永磁体12的对称中心线L2均位于其过心中心线L1的朝向转子1的旋转方向的一侧，且六个磁体槽14的朝向转子1的旋转方向的一端均设有隔磁槽14A。转子铁芯11由多个电磁钢板叠置而成，多个钢片叠置之后通过铆钉与铆钉孔13的配合而固定成一个整体。该实施例中，转子1的极数为六个。
具体地，转子铁芯11在每个磁体槽14的远离旋转中心的一侧设有三个隔磁孔15，每个磁体槽14的外侧的多个隔磁孔15的形状各不相同，三个隔磁孔15相对磁体槽14的过心中心线L1不对称，其中两个隔磁孔15位于该磁体槽14的过心中心线L1的朝向转子1的旋转方向的一侧，且距离过心中心线L1最近的隔磁孔15在周向上的尺寸最长。
具体地，六个磁体槽14及六个永磁体12分别围绕转子1的旋转中心轴线呈中心对称式排布。
具体地，每个磁体槽14均邻近转子铁芯11的边缘设置，且每个磁体槽14与转子铁芯11的边缘之间的最小间距大于叠压转子铁芯11的钢板的厚度。
具体地，隔磁槽14A在沿转子1的旋转方向上朝向相邻的磁体槽14延伸设置。
具体地，每相邻的两个磁体槽14之间且朝向转子1的旋转轴线的一侧均设有铆钉孔13，多个铆钉孔13围绕旋转中心轴线呈中心对称式排布。
具体地，隔磁孔15的最小宽度大于叠压转子铁芯11的钢板的厚度。
具体地，转子铁芯11为大体圆柱形且转子铁芯11在相邻两个永磁体12之间设有内凹段S。
下面参照图4-图8，描述图2所示的本发明实施例中一种六极九槽电机和图3所示的现有技术公开的一种六极九槽电机在相同工况下的电机参数。
如图4所示，相比图3所示电机，图2所示电机在空载时，电机的空载线反电势向左偏移。
如图5所示，当电机负载时，定子电枢反应导致图3所示电机的负载反电势波形产生向右偏移。但是图2所示电机在负载时永磁体12单独作用时产生的反电势波形产生向左的偏移，因此当永磁体12单独做用时产生的反电势波形偏移量与定子电枢反应导致的反电势波形的偏移量相抵消。
如图6所示，相比图3所示电机，图2所示电机的负载转矩脉动要小于图3所示电机的负载转矩脉动，即图2所示的电机的转子铁耗要小于图3所示电机的转子铁耗。
如图7所示，实测图2、图3所示电机在相同转速的情况下，图2所示的电机效率要大于图3所示的电机效率，说明根据本发明实施例的转子1能够有效的降低负载时的杂散损耗，提升电机效率。
如图8所示，实测根据本发明实施例的压缩机在不同转速下的噪音改善情况，由图可以看出，压缩机在高转速10800rpm运行工况下，本发明实施例的压缩机噪音改善2.1dB，改善明显。
根据本发明实施例的电机，具有前文所述的永磁同步电机的转子1，由此，该电机铁耗较少，效率较高且负载运行时噪音较小。
根据本发明实施例的电机的其他构成如定子和转轴等结构，以及其工作原理对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
根据本发明实施例的压缩机，具有前文所述的电机，由此，该压缩机运行时噪音较小。
需要说明的是，根据本发明实施例的压缩机的其他构成，如曲轴和活塞杆等以及其工作原理，对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种永磁同步电机的转子，其特征在于，包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有用于曲轴穿过的中心孔、用于连接铆钉的铆钉孔和围绕在所述中心孔设置的多个磁体槽，所述多个永磁体一一对应地设在所述多个磁体槽内，
其中，对于每个所述永磁体而言，可与所述转子铁芯的旋转轴线相交且与该永磁体垂直的直线构成该永磁体的过心中心线，每个所述永磁体具有与所述过心中心线相平行的对称中心线，
至少一个所述永磁体的所述对称中心线位于所述过心中心线的朝向所述转子的旋转方向的一侧，且该永磁体的磁体槽的朝向所述转子的旋转方向的一端设有与该磁体槽相连通的隔磁槽。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯在每个所述磁体槽的远离旋转中心的一侧设有多个隔磁孔，每个所述磁体槽的外侧的多个隔磁孔的形状各不相同，且所述多个隔磁孔相对所述磁体槽的过心中心线不对称，且距离所述过心中心线最近的所述隔磁孔的尺寸最大。
3.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述多个磁体槽及所述多个永磁体分别围绕所述转子的旋转中心轴线呈中心对称式排布。
4.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，每个所述磁体槽均邻近所述转子铁芯的边缘设置，且每个所述磁体槽与所述转子铁芯的边缘之间的最小间距大于叠压所述转子铁芯的钢板的厚度。
5.根据权利要求2所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，在每个所述磁体槽的外侧均设有细长的形状不同的三个所述隔磁孔，且其中两个隔磁孔位于该磁体槽的过心中心线的朝向所述转子的旋转方向的一侧。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述隔磁槽在沿所述转子的旋转方向上朝向相邻的所述磁体槽延伸设置。
7.根据权利要求1所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，每相邻的两个所述磁体槽之间且朝向所述转子的旋转轴线的一侧均设有所述铆钉孔，多个所述铆钉孔围绕所述旋转中心轴线呈中心对称式排布。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述隔磁孔的最小宽度大于叠压所述转子铁芯的硅钢板的厚度。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的永磁同步电机的转子，其特征在于，所述转子铁芯为大体圆柱形，所述转子铁芯在相邻两个所述永磁体之间设有内凹段。
10.一种电机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的永磁同步电机的转子。
11.一种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求10所述的电机。
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