CN110299772B - 转子、切向电机和压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子、切向电机和压缩机。其中，转子包括：转子本体；永磁体，永磁体设置在转子本体上；其中，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体的延伸方向与转子本体的径向呈夹角设置。本发明的技术方案解决了相关技术中的转子中的永磁体的总利用效率较低的问题。

Description

转子、切向电机和压缩机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子、切向电机和压缩机。

背景技术

切向永磁同步电机具有体积小、重量轻、转矩大和功率密度大等优点，被广泛应用于伺服系统和家电行业。

相关技术中，如图1所示，永磁体20’沿转子本体10’的径向延伸，这样的永磁体20’的布局导致切向电机只具有永磁转矩而无法产生磁阻转矩，从而导致相关技术中的转子中的永磁体20’的总利用率相对较低。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种转子、切向电机和压缩机，以解决相关技术中的转子中的永磁体的总利用效率较低的问题。

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，包括：转子本体；永磁体，永磁体设置在转子本体上；其中，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体的延伸方向与转子本体的径向呈夹角设置。

进一步地，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体的沿其延伸方向延伸的中心线与转子本体的过永磁体的几何中心的径向线之间形成切向夹角θ，其中，切向夹角θ在5.6°至9.4°的范围内。

进一步地，永磁体为多个，多个永磁体绕转子本体的周向间隔设置；各个永磁体对应的切向夹角θ均相等。

进一步地，在转子的垂直于其轴线的截面上，转子本体的圆心O与永磁体的几何中心之间的距离S和转子本体的半径R之间的比值为长径比，长径比在0.635至0.675的范围内。

进一步地，永磁体为多个，多个永磁体绕转子本体的周向间隔设置；各个永磁体对应的长径比均相等。

进一步地，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体的截面形状为矩形。

进一步地，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体的截面形状为梯形。

进一步地，沿转子本体的延伸方向，梯形具有相对设置的第一边和第二边，第一边靠近转子本体的圆心O设置，第一边的长度小于第二边的长度。

进一步地，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体具有沿转子本体的周向相对设置的第三边和第四边，第三边和第四边均呈弧形设置。

进一步地，第三边和第四边均朝向永磁体宽度方向的中线的一侧凸出设置。

进一步地，转子本体的周向表面上设有朝向转子本体的轴线延伸的安装槽；安装槽在转子本体的周向表面上的槽口的尺寸小于永磁体的第二边的尺寸；安装槽贯穿转子本体的两个轴向端面；永磁体安装在安装槽内。

进一步地，转子还包括挡板，两个挡板分别通过连接件与转子本体的两个轴向端面连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种切向电机，包括转子和定子，转子为上述的转子。

根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，包括切向电机，切向电机为上述的切向电机。

应用本发明的技术方案，永磁体的延伸方向与永磁体的径向呈夹角设置，在不明显降低切向电机的永磁转矩的前提下，增强了切向电机的磁阻转矩，从而提升了转子中的永磁体的总利用率。

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示出了相关技术中的转子的结构示意图；

图2示出了根据本发明的实施例一的转子的结构示意图；

图3示出了根据本发明的实施例二的转子的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子本体；11、安装槽；12、支脚；20、永磁体；21、第一边；22、第二边。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决相关技术中的转子中的永磁体的总利用效率较低的问题，本发明提供了一种转子、切向电机和压缩机。

实施例一

如图2所示，转子包括转子本体10和永磁体20，永磁体20设置在转子本体10上；其中，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体20的延伸方向与转子本体10的径向呈夹角设置。

在本实施例中，永磁体20的延伸方向与永磁体20的径向呈夹角设置，在不明显降低切向电机的永磁转矩的前提下，增强了切向电机的磁阻转矩，从而提升了转子中的永磁体20的总利用率。

此外，在本申请中，调整了相邻两个永磁体20靠近转子本体10的轴线的第一端的相对位置，减小了相邻两个永磁体20的第一端之间的距离，使永磁体20的第一端能够更多地在定转子之间产生永磁转矩的有效回路，从而增加永磁体20的利用率。

如图2所示，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体20的沿其延伸方向延伸的中心线与转子本体10的过永磁体20的几何中心的径向线之间形成切向夹角θ，其中，切向夹角θ在5.6°至9.4°的范围内。经试验表明，当切向夹角θ在上述在数值范围内时，切向电机的总利用率较高。

需要说明的是，本申请涉及的永磁体20的延伸方向为永磁体20的长度方向。

需要说明的是，在转子的垂直于其轴线的截面上，转子本体10具有圆心O，本申请涉及的永磁体20的几何中心的径向线为永磁体20的几何中心与转子本体10的圆心O之间的连线。

如图2所示，永磁体20为多个，多个永磁体20绕转子本体10的周向间隔设置。

可选地，各个永磁体20对应的切向夹角θ均相等。

可选地，各个永磁体20对应的切向夹角θ均不相等。

可选地，多个永磁体20分为多组，各组中的一个永磁体20或多个永磁体20对应的切向夹角θ相等，各组中的永磁体20对应的切向夹角θ均不相等。

如图2所示，在转子的垂直于其轴线的截面上，转子本体10的圆心O与永磁体20的几何中心之间的距离S和转子本体10的半径R之间的比值为长径比，长径比在0.635至0.675的范围内。经试验表明，当长径比在上述在数值范围内时，切向电机的总利用率较高。

可选地，各个永磁体20对应的长径比均相等。

可选地，各个永磁体20对应的长径比均不相等。

可选地，多个永磁体20分为多组，各组中的一个永磁体20或多个永磁体20对应的长径比相等，各组中的永磁体20对应的长径比均不相等。

如图2所示，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体20的截面形状为矩形，上述结构简单、方便加工。

如图2所示，转子本体10的周向表面上设有朝向转子本体10的轴线延伸的安装槽11；安装槽11在转子本体10的周向表面上的槽口的尺寸小于永磁体20的第二边22的尺寸，以在安装槽11的槽口处形成用于阻止永磁体20脱出的支脚12；安装槽11贯穿转子本体10的两个轴向端面；永磁体20安装在安装槽11内。这样，通过减小安装槽11在转子本体10的周向表面上的槽口的尺寸来防止永磁体20沿转子本体10的径向脱出安装槽11。

此外，如图1所示，在相关技术中，转子本体10’的安装槽11’的槽口处形成两个支脚12’，永磁体20’由于转子旋转产生的离心力全部作用于支脚12’上，导致支脚12’容易损坏，从而导致转子的结构强度较低，进而影响转子的运行安全和可靠性。

而在本实施例中，永磁体20由于转子旋转产生的离心力部分作用于支脚12上，这样，支脚12不容易损坏，从而有利于提升了转子的结构强度，进而影响转子的运行安全和可靠性。

具体来说，上述的放置方式能够使永磁体产生的径向离心力分解为沿永磁体长度方向的分力和沿永磁体宽度方向的分力。其中，仅沿长度方向的分力作用于支脚12，该分力相对于相关技术中永磁体20’产生的离心力要小很多，因此能够有效减轻支脚12的作用力压力，从而提升了该部分的转子的结构强度。

需要说明的是，本申请涉及的周向表面是指绕转子本体10的轴线连续设置的表面。

可选地，转子还包括挡板，两个挡板分别通过连接件与转子本体10的两个轴向端面连接。这样，通过两个挡板的设置，防止永磁体20沿转子本体10的轴向脱出安装槽11。

可选地，连接件为铆钉，上述结构简单、安装方便。

如图2所示，转子本体10具有用于安装转轴的轴孔，多个永磁体20绕轴孔的外周侧间隔设置。

经试验表明，本申请提供的转子还能够优化切向电机的气隙磁密波形形状，从而改善切向电机的噪声水平。

实施例二

如图3所示，实施例二与实施例一的区别在于，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体20的截面形状为梯形，上述结构简单、方便加工。

如图3所示，沿转子本体10的延伸方向，梯形具有相对设置的第一边21和第二边22，第一边21靠近转子本体10的圆心O设置，第一边21的长度小于第二边22的长度。这样，有利于多个永磁体20绕转子本体10的周向间隔布置，同时有利于防止永磁体20由安装槽11内脱出。

实施例三

在本申请的一个未图示的实施例三中，在转子的垂直于其轴线的截面上，永磁体20具有沿转子本体10的周向相对设置的第三边和第四边，第三边和第四边均呈弧形设置。

可选地，第三边和第四边均朝向永磁体20宽度方向的中线的一侧凸出设置。

需要说明的是，永磁体20的高度方向为转子本体10的轴向，永磁体20的宽度方向为转子本体10的周向方向。

根据本申请的另一方面，本申请还提供了一种切向电机，包括转子和定子，转子为上述的转子。由于本申请提供的切向电机包括本申请提供的转子，从而提升了切向电机的永磁体20的总利用率，本申请提供的切向电机。

本发明提供的切向电机为切向式磁通结构的电机。

根据本申请的另一方面，本申请还提供了一种压缩机，包括切向电机，其中，切向电机为上述的切向电机。由于本申请提供的切向电机的永磁体20的利用率较高，从而能够提升压缩机的性能。

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：

本申请通过优化转子的结构，通过设置永磁体20按角度摆放，调整相邻极永磁体20靠近转子本体内径侧部分的相对位置，使内径侧永磁体20的磁路能够更多地形成定转子之间产生永磁转矩的有效回路，从而增加永磁体20的利用率，从而能够避免相关技术中的切向电机中存在的磁阻转矩几乎为零的弊端，同时还能够改善永磁体利用率偏低的缺点，在不明显降低永磁转矩的前提下，增强了切向磁通结构电机的磁阻转矩，提升了切向电机的输出能力，提升了切向结构电机转子沿径向靠近圆心侧永磁体的利用率，提升切向结构电机转子整体结构强度，还优化了切向磁通结构电机气隙磁密波形，减少了气隙磁密波形的谐波含量，降低了电机噪声水平，此外，本发明的转子中设置的永磁体布局方式还能提升转子中永磁体的支撑部件的结构强度，从而提升整个转子的运行安全可靠性。

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、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

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 (12)

1.一种转子，其特征在于，包括：

转子本体(10)；

永磁体(20)，所述永磁体(20)设置在所述转子本体(10)上；

其中，在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述永磁体(20)的延伸方向与所述转子本体(10)的径向呈夹角设置；

在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述转子本体(10)的圆心O与所述永磁体(20)的几何中心之间的距离S和所述转子本体(10)的半径R之间的比值为长径比，所述长径比在0.635至0.675的范围内；

所述永磁体(20)为多个，多个所述永磁体(20)绕所述转子本体(10)的周向间隔设置；各个所述永磁体(20)对应的长径比均相等。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述永磁体(20)的沿其延伸方向延伸的中心线与所述转子本体(10)的过所述永磁体(20)的几何中心的径向线之间形成切向夹角θ，其中，切向夹角θ在5.6°至9.4°的范围内。

3.根据权利要求2所述的转子，其特征在于，所述永磁体(20)为多个，多个所述永磁体(20)绕所述转子本体(10)的周向间隔设置；各个所述永磁体(20)对应的切向夹角θ均相等。

4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述永磁体(20)的截面形状为矩形。

5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述永磁体(20)的截面形状为梯形。

6.根据权利要求5所述的转子，其特征在于，沿所述转子本体(10)的延伸方向，所述梯形具有相对设置的第一边(21)和第二边(22)，所述第一边(21)靠近所述转子本体(10)的圆心O设置，所述第一边(21)的长度小于所述第二边(22)的长度。

7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述转子的垂直于其轴线的截面上，所述永磁体(20)具有沿所述转子本体(10)的周向相对设置的第三边和第四边，所述第三边和所述第四边均呈弧形设置。

8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述第三边和所述第四边均朝向所述永磁体(20)宽度方向的中线的一侧凸出设置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的转子，其特征在于，

所述转子本体(10)的周向表面上设有朝向所述转子本体(10)的轴线延伸的安装槽(11)；所述安装槽(11)在所述转子本体(10)的周向表面上的槽口的尺寸小于所述永磁体(20)的第二边(22)的尺寸；所述安装槽(11)贯穿所述转子本体(10)的两个轴向端面；所述永磁体(20)安装在所述安装槽(11)内。

10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述转子还包括挡板，两个所述挡板分别通过连接件与所述转子本体(10)的两个轴向端面连接。

11.一种切向电机，包括转子和定子，其特征在于，所述转子为权利要求1至10中任一项所述的转子。

12.一种压缩机，包括切向电机，其特征在于，所述切向电机为权利要求11所述的切向电机。

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