CN109510349A - 冲片、转子、电机及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种冲片、转子、电机及空调系统。其中，冲片包括本体，本体具有多个隔磁槽和多个磁钢槽，不同磁性的两种磁钢对应设置在多个磁钢槽内，且不同磁性的两种磁钢对应的磁钢槽之间设置有至少一个隔磁槽，隔磁槽的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽。本发明解决了现有技术中转子表面涡流大的问题。

Description

冲片、转子、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，涉及一种冲片、转子、电机及空调系统。

背景技术

目前，高速永磁同步电机发展迅速，并广泛用于暖通设备的离心机等，由于电机转速高(一般都有10000rpm以上)，转子的转动惯量大，因此转子结构一般都采用冲片外径小，迭厚大的细长型铁芯(内嵌磁钢)。而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’的冲片的本体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。

此外，现有的隔磁槽11’是闭口槽，这使得转子的表面涡流大，容易产生转子温度过高的问题。

因此，现有技术中存在转子表面涡流大的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种冲片、转子、电机及空调系统，以解决现有技术中转子表面涡流大的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种冲片，包括本体，本体具有多个隔磁槽和多个磁钢槽，不同磁性的两种磁钢对应设置在多个磁钢槽内，且不同磁性的两种磁钢对应的磁钢槽之间设置有至少一个隔磁槽，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，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，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，转子的极数等于隔磁槽的个数；或者隔磁槽的个数等于转子的极数的两倍。

进一步地，转子的每极的磁钢槽的个数不多于三个。

进一步地，冲片还具有冷却孔，冷却孔与隔磁槽、磁钢槽间隔设置。

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，提供了一种转子，包括上述的冲片。

进一步地，转子还包括：槽楔，槽楔为多个，且多个槽楔一一对应设置在冲片的多个隔磁槽内，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，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。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电机，包括上述的转子。

根据本发明的另一个方面，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，本申请中的冲片包括本体，本体具有多个隔磁槽和多个磁钢槽，不同磁性的两种磁钢对应设置在多个磁钢槽内，且不同磁性的两种磁钢对应的磁钢槽之间设置有至少一个隔磁槽，隔磁槽的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽。

使用上述结构的冲片时，隔磁槽不仅能够起到隔磁的作用，而且由于隔磁槽的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽，所以降低了漏磁系数，即开口槽轴向隔断了转子表面磁路的连续性，因此能够消除磁钢沿转子表面的漏磁。并且设置成开口槽还能够方便槽楔的装卸。此外，通过将隔磁槽设置成开口槽的形式，可以有效降低转子表面涡流，并降低转子发热烧毁的风险。

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的径向剖视图；

图11示出了图10的折线K-K的剖视图；

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、本体；11、隔磁槽；12、磁钢槽；20、槽楔；30、端部压板；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表面涡流大的问题，本申请提供一种冲片、转子、电机及空调系统。

如图3至图5，本申请中的冲片包括本体10，本体10具有多个隔磁槽11和多个磁钢槽12，不同磁性的两种磁钢50对应设置在多个磁钢槽12内，且不同磁性的两种磁钢50对应的磁钢槽12之间设置有至少一个隔磁槽11，隔磁槽11的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽。

使用上述结构的冲片时，隔磁槽11不仅能够起到隔磁的作用，而且由于隔磁槽11的至少一部分连通至冲片的边缘处以形成开口槽，所以降低了漏磁系数，即开口槽轴向隔断了转子表面磁路的连续性，因此能够消除磁钢50沿转子表面的漏磁。并且设置成开口槽还能够方便槽楔20的装卸。此外，通过将隔磁槽11设置成开口槽的形式，可以有效降低转子表面涡流，并降低转子发热烧毁的风险。

在一个未图示的可选实施方式中，隔磁槽11与其相邻的磁钢槽12连通。这样设置，能够减少冲片的开口，从而增加冲片的强度，增加冲片的耐用性。

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冲片叠压以减少转子涡流，但0.35mm冲片叠压系数也比较低。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3、图5以及图10所示隔磁槽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。

在图10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。

可选地，转子的极数等于隔磁槽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10所示。

在另一个具体实施例中，隔磁槽11的个数等于转子的极数的两倍。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容易受损。

可选地，冲片还具有冷却孔，冷却孔与隔磁槽11、磁钢槽12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，所以在冲片上设置冷却孔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，冲片沿其周向具有多个磁钢槽12，冷却孔位于多个磁钢槽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、有无冷却孔以及冷却孔的位置等，进行不同的排列组合，从而选择合适的冲片结构进行使用。

本申请中的转子，包括上述的冲片。用上述冲片叠置成的转子铁芯，用导电性好的金属非磁性材料(如铜，铝等)填满凹槽，并和端部压板30连接成一个整体，不仅可以使转子铁芯的机械强度比现有结构好，同时还能在电机运行异常时起到保护作用。

如图6至图10所示，转子还包括槽楔20和至少一个端部压板30；槽楔20为多个，且多个槽楔20一一对应设置在冲片的多个隔磁槽11内，槽楔20是金属非导磁性材料的；端部压板30设置在冲片的端部，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。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。

在现有的技术方案中，需要由电机主轴、冲片、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，如图6至图8、图11所示，能够在装配前先使冲片、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。

并且当电机出现非对称短路，或者负载不平衡的异常运行时，转子会出现短时的、轴向流动的、频率为2倍逆变电流频率的很大的感应电流，这个电流会使转子发热，可能造成磁钢50的不可逆退磁。采用鼠笼结构以后，则可以让这个2倍频率的感应电流主要从槽楔20流过，并在两端形成闭合回路，且相互抵消。这样就减少了高速永磁同步电机的转子发热，降低磁钢50的不可逆退磁风险。

具体的，本申请中的电机包括上述的转子。

在本申请中的空调系统，包括上述的电机。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，上述的转子铁芯适用于所用内嵌式径向磁钢50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。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了采用半开口槽并使用金属非磁性材料代替现有技术中转子的非金属槽楔20，不仅能够起到隔磁和加强转子铁芯机械强度的作用，而且消除了沿转子表面的漏磁和减少电机正常运行过程中产生的转子表面的涡流；而且在出现负载不平衡，或者非对称短路时，还能够吸收转子异常电流，减少转子发热，降低磁钢50退磁风险，并保护转子免于烧坏。

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 (11)

1.一种冲片，其特征在于，包括本体(10)，所述本体(10)具有多个隔磁槽(11)和多个磁钢槽(12)，不同磁性的两种磁钢(50)对应设置在多个所述磁钢槽(12)内，且不同磁性的两种磁钢(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)，所述隔磁槽(11)的至少一部分连通至所述冲片的边缘处以形成开口槽。

2.根据权利要求1所述的冲片，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。

3.根据权利要求1所述的冲片，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)沿所述冲片的中垂面M对称设置。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的冲片，其特征在于，

转子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的极数的两倍。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的冲片，其特征在于，转子的每极的所述磁钢槽(12)的个数不多于三个。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的冲片，其特征在于，所述冲片还具有冷却孔，所述冷却孔与所述隔磁槽(11)、所述磁钢槽(12)间隔设置。

7.根据权利要求6所述的冲片，其特征在于，所述冲片沿其周向具有多个磁钢槽(12)，所述冷却孔位于多个所述磁钢槽(12)围成的区域内。

8.一种转子，其特征在于，包括权利要求1至7中任一项所述的冲片。

9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述转子还包括：

槽楔(20)，所述槽楔(20)为多个，且多个所述槽楔(20)一一对应设置在所述冲片的多个隔磁槽(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)设置在所述冲片的端部，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。

10.一种电机，其特征在于，包括权利要求8或9中所述的转子。

11.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求10中所述的电机。