CN110445273A - 一种转子组件、电机及压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种转子组件、电机及压缩机，涉及电机技术领域。转子组件，包括：铁芯；多个永磁体，贴合于铁芯的外周面，每一永磁体被任一垂直于铁芯轴线的平面所截得的截面的外轮廓线包括内边缘线和外边缘线，外边缘线的中部到内边缘线的距离大于外边缘线的两端点到内边缘线的距离；多个支撑体，多个支撑体的外侧面与多个永磁体的部分外侧面配合形成圆柱形支撑面；固定套，环绕设置于永磁体和支撑体的外侧。本发明提供的转子组件，永磁体呈现为中间厚两端薄的不等厚结构。能够与定子之间形成不均匀气隙，如此能有效降低气隙磁密正弦波的畸变率，从而降低齿槽转矩。而齿槽转矩的降低能够使得电机的振动和噪音减小，提升电机性能。
Description
技术领域
本发明涉及电机领域，具体而言，涉及一种转子组件、电机及压缩机。
背景技术
永磁同步电机具有体积小、重量轻、功率密度高、效率高、调速范围宽、响应快、精度高、性能好等一系列优点。随着高性能永磁材料的发展与电机制造技术的进步，永磁电机在高速永磁电机应用领域，电器产品、交通运输、工业以及国防等领域得到了广泛应用。由于永磁同步电机的开槽和变频供电，电机定转子间的气隙磁场含有大量谐波，气隙磁密的谐波效应会产生齿槽转矩，导致电机产生振动和噪音。
发明内容
本发明提供了一种转子组件、电机及压缩机，旨在改善现有电机因谐波效应产生齿槽转矩，导致电机产生振动和噪音的问题。
本发明是这样实现的：
一种转子组件，包括：
铁芯，外周面为圆柱面；
多个永磁体，贴合设置于所述铁芯的外周面，且沿所述铁芯的周向依次设置，每一所述永磁体被任一垂直于所述铁芯轴线的平面所截得的截面的外轮廓线包括内边缘线和外边缘线，在所述铁芯的径向上，所述外边缘线的中部到所述内边缘线的距离大于所述外边缘线的两端点到所述内边缘线的距离；
多个支撑体，每相邻两个所述永磁体之间均设有所述支撑体，且多个所述支撑体的外侧面与多个所述永磁体的部分外侧面配合形成支撑面，所述支撑面为完整的圆柱面；
固定套，环绕设置于所述永磁体和所述支撑体的外侧，且与所述支撑面贴合。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述外边缘线包括中间段和设置于所述中间段两侧的延伸段，所述中间段为圆弧线，且所述中间段与所述内边缘线同圆心设置，每一所述延伸段在所述铁芯的径向上到所述内边缘的距离，沿所述延伸段的延伸方向逐渐减小。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，两个所述延伸段对称设置。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述延伸段为圆弧线。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述中间段的半径大于所述延伸段的半径。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，每一所述支撑体的外侧面在任一垂直于所述铁芯轴线的平面上的正投影为外支撑线，所述外支撑线为圆弧线，且所述外支撑线的两端点位于相邻两个所述永磁体的中间段与延伸段的连接处。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，相邻两个所述永磁体间隔设置，每一所述支撑体的内侧面均与所述铁芯的外周面，以及对应所述永磁体的外侧面贴合。
进一步地，在本发明较佳的实施例中，所述支撑体由非导磁材料制成。
一种电机，所述电机包括上述任一项所述的转子组件。
一种压缩机，所述压缩机包括上述的电机。
本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的转子组件，由于在铁芯的径向上，外边缘线的中部到内边缘线的距离大于外边缘线的两端点到内边缘线的距离，使得永磁体呈现为中间厚两端薄的不等厚结构。不等厚的永磁体能够与定子之间形成不均匀气隙，如此，在进行电磁感应时，能有效降低气隙磁密正弦波的畸变率，从而降低齿槽转矩。而齿槽转矩的降低能够使得电机的振动和噪音减小，提升电机性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是本发明实施例提供的一种转子组件的爆炸图；
图2是本发明实施例提供的一种转子组件的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种转子组件中永磁体的结构示意图。
图标：铁芯1；永磁体2；外边缘线21；中间段211；延伸段212；内边缘线22；支撑体3；固定套4。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，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方式，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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设备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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
实施例1，请参照图1-图3所示，本实施例提供一种转子组件，包括：
铁芯1，外周面为圆柱面。中部设有轴向延伸的轴孔，轴孔内插有转轴，且与转轴过盈配合。铁芯1的外周面上设有若干沿轴线延伸的凸筋，若干凸筋等间距排布，相邻两个凸筋之间形成一个磁钢槽，用于对永磁体2的贴放进行定位。
铁芯1的外周面贴合设置有多个永磁体2，且多个永磁体2沿铁芯1的周向依次设置，且对应设置于磁钢槽内，贴合时，永磁铁的内弧面与铁芯1的外周面之间设有胶膜层，用于对永磁体2和铁芯1之间进行固定。
每一永磁体2被任一垂直于铁芯1轴线的平面所截得的截面的外轮廓线均相同，外轮廓线包括内边缘线22和外边缘线21，在铁芯1的径向上，外边缘线21的中部到内边缘线22的距离大于外边缘线21的两端点到内边缘线22的距离，使得永磁体2呈现为中间厚两端薄的不等厚结构。不等厚的永磁体2在安装于电机内之后，与定子之间形成不均匀的气隙。在工作时，永磁体2和定子之间形成电磁感应，而不均匀的气隙能够有效降低气隙磁密正弦波的畸变率，从而降低齿槽转矩。使得电机的振动和噪音减小。
每相邻两个永磁体2之间均设有支撑体3，且多个支撑体3的外侧面与多个永磁体2的部分外侧面配合形成支撑面，支撑面为完整的圆柱面。
永磁体2和支撑体3的外侧环绕设置有固定套4，且固定套4与支撑面贴合。具体实施时，使用碳纤维带或玻璃纤维带在永磁体2和支撑体3外缠绕形成固定套4。使用碳纤维带或玻璃纤维带缠绕前将带材预浸环氧树脂胶。
由于固定套4是使用碳纤维带或玻璃纤维带缠绕形成的，若不使用支撑体3时，由于永磁体2为不等厚结构，使得永磁体2的外表面无法形成一个完整的圆柱面，导致永磁体2无法对固定套4形成完全支撑。具体的，在不使用支撑体3时，相邻的两个永磁体2之间，只有两个中部较厚的位置才能与固定套4接触，对固定套4形成支撑，而之间的固定套4处于悬空状态。在电机高速转动时，固定套4处于悬空状态的部分相较于与永磁体2接触的部分，更容易在转动产生的离心力作用下发生弯曲变形，而碳纤维带和玻璃纤维带的抗弯曲能力差，很容易因离心力过大而导致碳纤维带或玻璃纤维带断裂，从而限制了电机的最高转速。
本实施例中，通过设置支撑体3，使得若干支撑体3的外侧面与若干永磁体2的外侧面配合形成一个完整的圆柱形的支撑面。使得碳纤维带或玻璃纤维带在缠绕形成固定套4后，能够受到完全的支撑，从而避免固定套4部分区域悬空导致限制电机最高转速的问题发生。
由上述内容可知，本实施例提供的转子组件，由于在铁芯1的径向上，外边缘线21的中部到内边缘线22的距离大于外边缘线21的两端点到内边缘线22的距离，使得永磁体2呈现为中间厚两端薄的不等厚结构。不等厚的永磁体2能够与定子之间形成不均匀气隙，如此，在进行电磁感应时，能有效降低气隙磁密正弦波的畸变率，从而降低齿槽转矩。而齿槽转矩的降低能够使得电机的振动和噪音减小，提升电机性能。
进一步地，请参照图2和图3所示，在本实施例中，外边缘线21包括中间段211和设置于中间段211两侧的延伸段212。其中，中间段211为圆弧线，具体地，中间段211与内边缘线22同圆心设置。也就是说，在内边缘线22的径向上，中间段211上的每一点与内边缘线22的距离均相等。每一延伸段212在铁芯1的径向上到内边缘的距离，沿延伸段212的延伸方向逐渐减小。具体地，延伸段212可为直线或圆弧线。本实施例中，延伸段212为圆弧线，相较于直线，延伸段212使用圆弧线，使得延伸段212与中间段211过度位置更加平缓，不会对永磁体2与定子之间的磁场造成干扰，避免了对电机性能的影响。
进一步地，请参照图2和图3所示，在本实施例中，中间段211的半径大于延伸段212的半径，使得延伸段212对应的厚度的变化率变大，从而使永磁体2中部位置与两端位置的厚度差值变大，进一步降低气隙磁密正弦波的畸变率，使齿槽转矩降低，进一步提高电机的性能。具体的，为尽可能在保证气隙磁密正弦波的畸变率降低的情况下，减小对永磁体2和定子间磁场的影响，本实施例中，每一永磁体2中，两个延伸段212对称设置，更进一步地，两个延伸段212的半径相同且同心设置，也就是说，两个延伸段212为同一个圆上的两部分。
进一步地，请参照图2和图3所示，在本实施例中，每一支撑体3的外侧面在任一垂直于铁芯1轴线的平面上的正投影为外支撑线，外支撑线为圆弧线，且外支撑线的两端点位于相邻两个永磁体2的中间段211与延伸段212的连接处。同时，外支撑线的半径与中间段211的半径相等且同心设置，也就是说，中间段211和外支撑线是同一圆上的两个部分。使得每一支撑体3的外支撑线和每一永磁体2的中间段211能够共同组成一个完整的圆，也就使得每一支撑体3的外侧面和每一永磁体2与中间段211对应的外侧面能够共同组成一个完整的圆柱形的支撑面。
进一步地，请参照图2和图3所示，在本实施例中，相邻两个永磁体2间隔设置，每一支撑体3的内侧面均与铁芯1的外周面，以及对应永磁体2的外侧面贴合。因为永磁体2是间隔设置的，故而在实际应用时，支撑体3的一部分会与铁芯1的外周面接触。本实施例中，支撑体3为实心结构，且支撑体3的内侧面与对应的永磁体2延伸段212对应的外侧面，以及铁芯1的外周面贴合，使得支撑体3在对固定套4进行支撑的同时，也能够为永磁体2提供将其压向铁芯1的力，防止在转子转动时，永磁体2与铁芯1分离。
进一步地，请参照图2和图3所示，在本实施例中，支撑体3由非导磁材料制成。避免了电机工作时，在支撑体3内部产生涡流效应，带来电机升温的问题。进一步地，支撑体3采用常用的硬质塑料制成。更进一步地，为了辅助铁芯1进行散热，本实施例中，支撑体3采用常用的导热性能良好的硬质塑料制成。具体可采用聚醚砜树脂等。
本实施例中还提供一种电机，包括电机包括上述任一项的转子组件。
本实施例中还提供一种压缩机，压缩机包括上述的电机。
以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，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 (10)
1.一种转子组件，其特征在于，包括：
铁芯，外周面为圆柱面；
多个永磁体，贴合设置于所述铁芯的外周面，且沿所述铁芯的周向依次设置，每一所述永磁体被任一垂直于所述铁芯轴线的平面所截得的截面的外轮廓线包括内边缘线和外边缘线，在所述铁芯的径向上，所述外边缘线的中部到所述内边缘线的距离大于所述外边缘线的两端点到所述内边缘线的距离；
多个支撑体，每相邻两个所述永磁体之间均设有所述支撑体，且多个所述支撑体的外侧面与多个所述永磁体的部分外侧面配合形成支撑面，所述支撑面为完整的圆柱面；
固定套，环绕设置于所述永磁体和所述支撑体的外侧，且与所述支撑面贴合。
2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述外边缘线包括中间段和设置于所述中间段两侧的延伸段，所述中间段为圆弧线，且所述中间段与所述内边缘线同圆心设置，每一所述延伸段在所述铁芯的径向上到所述内边缘的距离，沿所述延伸段的延伸方向逐渐减小。
3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，两个所述延伸段对称设置。
4.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述延伸段为圆弧线。
5.根据权利要求4所述的转子组件，其特征在于，所述中间段的半径大于所述延伸段的半径。
6.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，每一所述支撑体的外侧面在任一垂直于所述铁芯轴线的平面上的正投影为外支撑线，所述外支撑线为圆弧线，且所述外支撑线的两端点位于相邻两个所述永磁体的中间段与延伸段的连接处。
7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，相邻两个所述永磁体间隔设置，每一所述支撑体的内侧面均与所述铁芯的外周面，以及对应所述永磁体的外侧面贴合。
8.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述支撑体由非导磁材料制成。
9.一种电机，其特征在于，所述电机包括权利要求1-8任一项所述的转子组件。
10.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括权利要求9所述的电机。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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