CN109256924A - 转子铁芯、电机及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子铁芯、电机及空调系统。其中，转子铁芯包括：多个相叠置的冲片，冲片具有多个隔磁槽；槽楔，槽楔为多个，且多个槽楔一一对应设置在多个隔磁槽内，槽楔是金属非导磁性材料的；至少一个端部压板，端部压板设置在冲片的端部。本发明解决了现有技术中的转子铁芯结构强度差的问题。

Description

转子铁芯、电机及空调系统

技术领域

本发明涉及永磁同步电机领域，具体而言，涉及一种转子铁芯、电机及空调系统。

背景技术

永磁同步电机转子相邻二极之间需要隔磁，这样可以减少转子漏磁，目前采用开隔磁槽来解决。大功率高速永磁同步电机，由于转子尺寸大，转动惯量和转子离心力也大，容易造成隔磁槽位置变形损坏，因此需要使用非磁性材料来填充隔磁槽。

由现有的带有冷却孔40’的冲片10’组成的转子铁芯如图1和图2所示，由于磁钢槽12’与隔磁槽11’相连，并且隔磁槽11’有隔磁作用，在插入非金属绝缘槽楔20’以后，还能够增加转子的机械强度。目前一般采用非金属绝缘材料做成的槽楔20’来填充隔磁槽11’，端部压板30’采用不锈钢，槽楔20’是非金属材料，端部压板30’是金属材料，二者很难连接成整体，只有套上电机轴、端部压板30’、转子铁芯、磁钢50’以及槽楔20’等才能连接成一个整体。而且在转子制作工艺上，也只能分别安装到轴上。转子的结构整体性和结构强度相对差一些。而高速永磁同步电机的转子需要承受很大的离心力和旋转惯性，结构整体性越好，则结构强度越大，也可以承受更大的离心力，电机运行转速也越高。

因此，目前存在的转子铁芯结构强度差的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子铁芯、电机及空调系统，以解决现有技术中的转子铁芯结构强度差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子铁芯，包括：多个相叠置的冲片，冲片具有多个隔磁槽；槽楔，槽楔为多个，且多个槽楔一一对应设置在多个隔磁槽内，槽楔是金属非导磁性材料的；至少一个端部压板，端部压板设置在冲片的端部。

进一步地，槽楔与端部压板是同一种材料制成的。

进一步地，槽楔是铝或铜材料制成的。

进一步地，冲片沿其周向具有多个磁钢槽，转子铁芯还包括两种磁性的多个磁钢，多个磁钢一一对应设置在多个磁钢槽内，且不同磁性的两个磁钢对应的磁钢槽之间设置有至少一个隔磁槽。

进一步地，不同磁性的两个磁钢对应的磁钢槽之间设置有两个隔磁槽，且两个隔磁槽沿冲片的中垂面M对称设置。

进一步地，隔磁槽与其相邻的磁钢槽连通；或者隔磁槽与其相邻的磁钢槽间隔设置。

进一步地，转子铁芯的极数等于隔磁槽的个数；或者隔磁槽的个数等于转子铁芯的极数的两倍。

进一步地，转子铁芯的每极的磁钢槽的个数不多于三个。

进一步地，隔磁槽的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽。

进一步地，端部压板和槽楔通过铸造或焊接或铆接的方式固定以构成鼠笼结构。

进一步地，冲片还具有冷却孔，冷却孔与隔磁槽间隔设置。

进一步地，冲片沿其周向具有多个磁钢槽，冷却孔位于多个磁钢槽围成的区域内。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括上述的转子铁芯。

根据本发明的另一方面，提供了一种空调系统，包括上述的电机。

应用本发明的技术方案，本申请中的转子铁芯包括多个相叠置的冲片、槽楔及至少一个端部压板。冲片具有多个隔磁槽；槽楔为多个，且多个槽楔一一对应设置在多个隔磁槽内，槽楔是金属非导磁性材料的；端部压板设置在冲片的端部。

使用上述结构的转子铁芯时，当槽楔填充在多个相叠置的冲片的隔磁槽内时，由于槽楔由金属非导磁性材料制成的，所以槽楔能够与端部盖板连接成一个整体，这样既保持了现有结构中的相邻两极之间的隔磁效果和机械强度，同时由于槽楔与端部压板连接成一个整体，相当于增加了一个框架式抱箍，能够紧紧抱住转子铁芯冲片，因此增加了转子整体的机械强度和结构强度，从而达到提高电机转速的效果。另外，还可以先磨削转子铁芯装配体的内孔，再装电机轴，这样在转子总成的装配工艺上，比目前的方法更简单合理，效果更好。

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示出了现有的转子铁芯的结构示意图；

图2示出了图1的A-A向视图；

图3示出了本发明中的一个可选实施例中多个冲片叠置后的结构示意图；

图4示出了图3的主视图；

图5示出了图4的侧视图；

图6示出了本发明的一个可选实施例中槽楔和端部压板形成的鼠笼结构的结构示意图；

图7示出了图6的主视图；

图8示出了图7的B-B向视图；

图9示出了图3和图6中的冲片、槽楔和端部压板连接后的转子铁芯的结构示意图；

图10示出了图9的主视图；

图11示出了图10的C-C向视图；

图12示出了图11中的折线K-K的剖面图；

图13示出了本发明的另一个实施例中冲片的结构示意图，其中，隔磁槽的个数等于转子极数的2倍；以及

图14示出了多个图11中的冲片叠置后的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、冲片；11、隔磁槽；12、磁钢槽；20、槽楔；30、端部压板；40、冷却孔；50、磁钢。

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。

需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本发明。

为了解决现有技术中转子铁芯结构强度差的问题，本申请提供一种转子铁芯、电机及空调系统。

在本申请中的空调系统，包括下述的电机。这样设置能够提高空调系统的整体效率。从理论和结构上说，下述的转子铁芯适用于所用内嵌式径向磁钢的永磁同步电机转子铁芯，但从实际效果来看，比较适合于转子细长型的高速永磁同步电机，例如磁悬浮离心机。从转子极数看，也比较适用于2/4/6/8极。

具体的，本申请中的电机包括下述的转子铁芯。

如图3至图14所示，本申请中的转子铁芯包括多个相叠置的冲片10、槽楔20及至少一个端部压板30。冲片10具有多个隔磁槽11；槽楔20为多个，且多个槽楔20一一对应设置在多个隔磁槽11内，槽楔20是金属非导磁性材料的；端部压板30设置在冲片10的端部。

使用上述结构的转子铁芯时，当槽楔20填充在多个相叠置的冲片10的隔磁槽11内时，由于槽楔20由金属非导磁性材料制成的，所以槽楔20能够与端部盖板连接成一个整体，这样既保持了现有结构中的相邻两极之间的隔磁效果和机械强度，同时由于槽楔20与端部压板30连接成一个整体，相当于增加了一个框架式抱箍，能够紧紧抱住转子铁芯冲片10，因此增加了转子整体的机械强度和结构强度，从而达到提高电机转速的效果。另外，还可以先磨削转子铁芯装配体的内孔，再装电机轴，这样在转子总成的装配工艺上，比目前的方法更简单合理，效果更好。

具体地，槽楔20与端部压板30是同一种材料制成的。设置槽楔20与端部压板30由同一种材料制成，这样能够更加容易地将槽楔20与端部压板30连接成一个整体。从而增加槽楔20与端部压板30连接的稳定性，保证整个转子铁芯能够承受更大的离心力，从而可以将电机的额定转速设计的更高。

可选地，槽楔20是铝或铜材料制成的。选择槽楔20是由铝或者铜支撑的，这样可以通过采用铸造、焊接或者铆接的工艺方法，更加容易地将槽楔20与端部压板30连接成一个整体。

如图3和图4所示，冲片10沿其周向具有多个磁钢槽12，转子铁芯还包括两种磁性的多个磁钢50，多个磁钢50一一对应设置在多个磁钢槽12内，且不同磁性的两个磁钢50对应的磁钢槽12之间设置有至少一个隔磁槽11。这样设置在使隔磁槽11可以起到隔磁作用的同时，还能够在向隔磁槽11内插入槽楔20后，通过槽楔20与端部压板30连接成一个整体，不仅可以增加整个转子铁芯的稳定性，而且还可以使转子铁芯在装配到电机主轴前便可成为一个整体。

在图11所示的具体实施例中，不同磁性的两个磁钢50对应的磁钢槽12之间设置有两个隔磁槽11，且两个隔磁槽11沿冲片10的中垂面M对称设置。这样在将槽楔20插入到隔磁槽11内部后，由于两个隔磁槽11沿冲片10的中垂面M对称设置，从而可以保证每个槽楔20的受力均匀，进而防止整个转子铁芯由于内部受力不均而产生形变，并且槽楔在圆周上成对称分布，不会影响电机转子的不平衡量。

在图11所示的具体实施例中，隔磁槽11与其相邻的磁钢槽12间隔设置。将隔磁槽11与其相邻的磁钢槽12间隔设置，这样能够将磁钢50与槽楔20分隔开来，从而能够增强冲片10对磁钢50和槽楔20的固定强度，减少磁钢50在磁钢槽12内的晃动和槽楔20在隔磁槽11内的晃动，进而增强转子铁芯的稳定性。

当然，也可以使隔磁槽11与其相邻的磁钢槽12连通。这样，能够减少冲片10的开口，从而增加冲片10的强度，增加冲片10的耐用性。

可选地，转子铁芯的极数等于隔磁槽11的个数。当转子铁芯的极数等于隔磁槽11的个数时，可将隔磁槽11设置在相邻两极之间的中轴线上。具体如图5所示。

在另一个具体实施例中，隔磁槽11的个数等于转子铁芯的极数的两倍，请参考图13。而当隔磁槽11的个数等于转子铁芯的极数的两倍时，则将隔磁槽11设置在相邻两极之间中轴线的两边对称分布。具体情况可以根据转子铁芯的长度以及其他需求条件进行选择。

可选地，转子铁芯的每极的磁钢槽12的个数不多于三个。当设置的磁钢槽12的个数过多时，冲片10的强度将会减弱，变得容易损坏。所以，应该根据实际的使用情况来选择每极的磁钢槽12个数，避免因磁钢槽12的个数过多而使冲片10容易受损。

如图5所示，隔磁槽11的至少一部分连通至冲片10的边缘处以形成开口槽。当转子铁芯采用隐极结构时，即隔磁槽11与磁钢槽12连在一起，这时形成的为闭口槽，在这种情况下，高速运行时转子表面有成较大的涡流。而目前转子铁芯采用0.35mm冲片10叠压以减少转子涡流，但0.35mm冲片10叠压系数也比较低。所以，采用开口槽作为相邻磁极之间的隔磁槽11，可以隔断转子磁钢50(主磁场)沿转子表面的漏磁，降低转子铁耗。

如图6和图7所示，端部压板30和槽楔20通过铸造或焊接或铆接的方式固定以构成鼠笼结构。在现有的技术方案中，需要由电机主轴、冲片10、磁钢50、端部压板30以及槽楔20五种不同物料才能组成转子装配体，才能构成一个整体。而通过将端部压板30和槽楔20通过铸造或焊接或铆接的方式固定以构成鼠笼结构，能够在装配前先使冲片10、磁钢50、端部压板30以及槽楔20组成铁芯装配体，构成一个整体，并且增强转子铁芯的整体结构强度，使转子能够承受更大的离心力，增加电机效率。并且形成的鼠笼结构的槽楔20可以吸收电机正常运行时产生的沿转子表面的涡流，并通过端部压板30短路归零，从而在相同的情况下可以使用更厚的硅钢片作为转子铁芯，承受同样的涡流影响，进而增加转子铁芯有效长度，提高电机效率。

可选地，在图5所示的具体实施例中，冲片10还具有冷却孔40，冷却孔40与隔磁槽11间隔设置。由于转子在正常运行的过程中会产生大量的热量，所以在冲片10上设置冷却孔40能够在转子运行的过程中对转子进行冷却散热，并防止电机轴过热，从而对整个转子铁芯进行保护。

可选地，冲片10沿其周向具有多个磁钢槽12，冷却孔40位于多个磁钢槽12围成的区域内。当然，也可以根据实际的使用情况对冷却孔40的位置进行合理的设置。在本申请中，可以根据磁钢槽12的个数、磁钢槽12的设置排列方式、有无冷却孔40以及冷却孔40的位置等，进行不同的排列组合，从而选择合适的冲片10结构进行使用。

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、增加转子整体的机械强度，可达到提高电机转速的效果相当于增加了一个框架式抱箍，紧紧抱住转子铁芯冲片10；

2、降低了转子表面涡流和涡流引起的转子发热，防止磁钢50退磁；

3、降低转子磁场沿转子表面的漏磁,提高电机效率；

4、当电机出现负载不平衡状态或三相非对称短路时，可以减弱沿转子轴向的2倍逆变频率的瞬态电流，并减少转子发热，以免磁钢50发生不可逆退磁，并可以避免中央空调出现性能波动。

显然，上述所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、工作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

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 (14)

1.一种转子铁芯，其特征在于，包括：

多个相叠置的冲片(10)，所述冲片(10)具有多个隔磁槽(11)；

槽楔(20)，所述槽楔(20)为多个，且多个所述槽楔(20)一一对应设置在多个所述隔磁槽(11)内，所述槽楔(20)是金属非导磁性材料的；

至少一个端部压板(30)，所述端部压板(30)设置在所述冲片(10)的端部。

2.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述槽楔(20)与所述端部压板(30)是同一种材料制成的。

3.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述槽楔(20)是铝或铜材料制成的。

4.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述冲片(10)沿其周向具有多个磁钢槽(12)，所述转子铁芯还包括两种磁性的多个磁钢(50)，多个所述磁钢(50)一一对应设置在多个所述磁钢槽(12)内，且不同磁性的两个所述磁钢(50)对应的所述磁钢槽(12)之间设置有至少一个所述隔磁槽(11)。

5.根据权利要求4所述的转子铁芯，其特征在于，不同磁性的两个所述磁钢(50)对应的所述磁钢槽(12)之间设置有两个所述隔磁槽(11)，且两个所述隔磁槽(11)沿所述冲片(10)的中垂面M对称设置。

6.根据权利要求4所述的转子铁芯，其特征在于，

所述隔磁槽(11)与其相邻的所述磁钢槽(12)连通；或者

所述隔磁槽(11)与其相邻的所述磁钢槽(12)间隔设置。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的转子铁芯，其特征在于，

所述转子铁芯的极数等于所述隔磁槽(11)的个数；或者

所述隔磁槽(11)的个数等于所述转子铁芯的极数的两倍。

8.根据权利要求4至6中任一项所述的转子铁芯，其特征在于，所述转子铁芯的每极的所述磁钢槽(12)的个数不多于三个。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的转子铁芯，其特征在于，所述隔磁槽(11)的至少一部分连通至所述冲片(10)的边缘处以形成开口槽。

10.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述端部压板(30)和所述槽楔(20)通过铸造或焊接或铆接的方式固定以构成鼠笼结构。

11.根据权利要求1所述的转子铁芯，其特征在于，所述冲片(10)还具有冷却孔(40)，所述冷却孔(40)与所述隔磁槽(11)间隔设置。

12.根据权利要求11所述的转子铁芯，其特征在于，所述冲片(10)沿其周向具有多个磁钢槽(12)，所述冷却孔(40)位于多个所述磁钢槽(12)围成的区域内。

13.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的转子铁芯。

14.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求13中所述的电机。