CN110611386B - 电机转子、电机、压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电机转子、电机、压缩机。其中一种电机转子，包括转子铁芯，M个沿转子铁芯周向间隔设置的切向永磁体，切向永磁体沿转子铁芯的径向方向延伸，任意相邻的两个切向永磁体之间的转子铁芯上构造有第一隔磁槽，在垂直于转子铁芯的轴线的任一断面上，第一隔磁槽的延伸方向与d轴之间形成夹角θ1，0°＜θ1＜90°，任意相邻的两个切向永磁体相对的一侧极性相同，且第一隔磁槽具有靠近转子铁芯的轴线的第一端及远离转子铁芯的轴线的第二端，沿转子铁芯的旋转方向，第一端处于第二端之前。本发明能够充分利用磁阻转矩提升电机的输出转矩、有利于降低永磁体的用量，提升永磁体的利用率，降低转子乃至电机的制造成本。

Description

电机转子、电机、压缩机

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种电机转子、电机、压缩机。

背景技术

内嵌式永磁电机，按照磁通方向分为径向磁通和切向磁通两种结构。切向磁通结构永磁电机，转子中永磁体沿转子径向延伸设置，能够产生“聚磁效果”，因此，相较于径向磁通结构，磁通利用率更高，进而使电机具有体积小、重量轻、转矩大、功率密度大、电机效率高以及动态性能好等优点。

现有技术中的切向磁通永磁电机永磁体布局方式如图1所示，该结构为了提供较大的电机输出转矩，永磁体的用量较高(尤其是宽度进行加宽处理)、利用率较低，导致转子乃至电机制造成本偏高。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种电机转子、电机、压缩机，能够充分利用磁阻转矩提升电机的输出转矩、有利于降低永磁体的用量，提升永磁体的利用率，降低转子乃至电机的制造成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种电机转子，包括转子铁芯，M个沿所述转子铁芯周向间隔设置的切向永磁体，所述切向永磁体沿所述转子铁芯的径向方向延伸，任意相邻的两个所述切向永磁体之间的转子铁芯上构造有第一隔磁槽，在垂直于所述转子铁芯的轴线的任一断面上，所述第一隔磁槽的延伸方向与d轴之间形成夹角θ1，0°＜θ1＜90°，任意相邻的两个所述切向永磁体相对的一侧极性相同，且所述第一隔磁槽具有靠近所述转子铁芯的轴线的第一端及远离所述转子铁芯的轴线的第二端，沿所述转子铁芯的旋转方向，所述第一端处于所述第二端之前。

优选地，任意相邻的两个所述切向永磁体包括第一永磁体、第二永磁体，沿所述转子铁芯的旋转方向，所述第一永磁体处于所述第二永磁体之前，所述第一隔磁槽处于所述d轴与所述第一永磁体之间的区域。

优选地，任意相邻的两个所述切向永磁体之间的转子铁芯上还构造有第二隔磁槽，所述第二隔磁槽处于所述d轴与所述第二永磁体之间的区域。

优选地，在垂直于所述转子铁芯的轴线的任一断面上，所述第二隔磁槽的延伸方向与d轴之间形成夹角θ2，0°＜θ2＜90°，且所述第二隔磁槽具有靠近所述转子铁芯的轴线的第三端及远离所述转子铁芯的轴线的第四端，沿所述转子铁芯的旋转方向，所述第三端处于所述第四端之前。

优选地，0.855≤p*θ2/80°≤0.945，p为极对数且p＝M/2。

优选地，所述第二隔磁槽中嵌装有第二辅助永磁体，所述第二辅助永磁体朝向所述转子铁芯的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体的朝向所述第二辅助永磁体的一侧极性相同。

优选地，0.396≤p*θ1/80°≤0.438，p为极对数且p＝M/2。

优选地，所述第一隔磁槽中嵌装有第一辅助永磁体，所述第一辅助永磁体朝向所述转子铁芯的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体的朝向所述第一辅助永磁体的一侧极性相同。

优选地，任意相邻的两个所述切向永磁体之间的转子铁芯上构造有第三隔磁槽，且所述第三隔磁槽邻近所述转子铁芯的轴线位置设置。

优选地，所述第三隔磁槽中嵌装有第三辅助永磁体，所述第三辅助永磁体朝向所述转子铁芯的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体相对侧的极性相同。

本发明还提供一种电机，包括上述的电机转子。

本发明还提供一种压缩机，包括上述的电机。

本发明提供的一种电机转子、电机、压缩机，所述第一隔磁槽不与所述d轴垂直设置，且处于所述转子铁芯的旋转方向的下游一侧，能够提升所述电机转子的磁阻转矩，能够进一步提升切向电机的转矩-电流比及转矩-体积比，在电机选用较低槽极数时能够在保持电机输出转矩能力不降低的同时，减少永磁体的用量、提升永磁体的利用率，进而降低转子乃至电机的制造成本。

附图说明

图1为现有技术中切向永磁电机转子的永磁体布局结构示意图；

图2为本发明实施例的电机转子的结构示意图(断面结构)；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本发明另一实施例的电机转子中第三辅助永磁体的结构示意图；

图5为本发明的电机转子结构与现有技术中的电机转子结构对应的转矩-电流比的仿真结果对比。

附图标记表示为：

1、转子铁芯；11、第一隔磁槽；12、第二隔磁槽；13、第三隔磁槽；2、切向永磁体；21、第一永磁体；22、第二永磁体；31、第一辅助永磁体；32、第二辅助永磁体；33、第三辅助永磁体。

具体实施方式

结合参见图2至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种电机转子，包括转子铁芯1，M个沿所述转子铁芯1周向间隔设置的切向永磁体2，所述切向永磁体2沿所述转子铁芯1的径向方向延伸，任意相邻的两个所述切向永磁体2之间的转子铁芯1上构造有第一隔磁槽11，在垂直于所述转子铁芯1的轴线的任一断面上，所述第一隔磁槽11的延伸方向与d轴之间形成夹角θ1，0°＜θ1＜90°，任意相邻的两个所述切向永磁体2相对的一侧极性相同，且所述第一隔磁槽11具有靠近所述转子铁芯1的轴线的第一端及远离所述转子铁芯1的轴线的第二端，沿所述转子铁芯1的旋转方向，所述第一端处于所述第二端之前，可以理解的是，M为大于等于4的偶数。该技术方案中，所述第一隔磁槽11不与所述d轴垂直设置，且处于所述转子铁芯1的旋转方向的下游一侧，能够提升所述电机转子的磁阻转矩，能够进一步提升切向电机的转矩-电流比及转矩-体积比，在电机选用较低槽极数时能够在保持电机输出转矩能力不降低的同时，减少永磁体的用量、提升永磁体的利用率，进而降低转子乃至电机的制造成本。

优选地，所述电机转子的极对数p与所述第一隔磁槽11与所述d轴的倾斜角度θ1满足：0.396≤p*θ1/180°≤0.438，其中可以理解的是p＝M/2，此时，所述第一隔磁槽11的倾斜角度与与之相邻的第一永磁体21的磁感线在所述转子旋转后的扭斜方向最大程度的形成垂直，从而能够保证最大程度的利用所述磁阻转矩。进一步的，所述第一隔磁槽11中嵌装有第一辅助永磁体31，所述第一辅助永磁体31朝向所述转子铁芯1的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体2的朝向所述第一辅助永磁体31的一侧极性相同，通过在所述第一辅助永磁体31的设置，使所述电机转子的转矩密度进一步提升。

如图2及3所示，任意相邻的两个所述切向永磁体2包括第一永磁体21、第二永磁体22，沿所述转子铁芯1的旋转方向，所述第一永磁体21处于所述第二永磁体22之前，所述第一隔磁槽11处于所述d轴与所述第一永磁体21之间的区域，此技术方案中将相邻的两个所述切向永磁体2之间的区域进行合理划分，从而能够保证所述第一隔磁槽11的设置能够最大程度的利用所述第一永磁体21产生的磁阻转矩；而进一步地，此时，任意相邻的两个所述切向永磁体2之间的转子铁芯1上还可以构造第二隔磁槽12，所述第二隔磁槽12处于所述d轴与所述第二永磁体22之间的区域，而所述第二隔磁槽12的设置则能够最大程度的利用所述第二永磁体22产生的磁阻转矩。进一步地，基于与所述第一隔磁槽11同样的设置道理，在垂直于所述转子铁芯1的轴线的任一断面上，所述第二隔磁槽12的延伸方向与d轴之间形成夹角θ2，0°＜θ2＜90°，且所述第二隔磁槽12具有靠近所述转子铁芯1的轴线的第三端及远离所述转子铁芯1的轴线的第四端，沿所述转子铁芯1的旋转方向，所述第三端处于所述第四端之前，进一步的，所述电机转子的极对数p与所述第二隔磁槽12与所述d轴的倾斜角度θ2满足：0.855≤p*θ2/180°≤0.945，所述第二隔磁槽12的倾斜角度与与之相邻的第二永磁体22的磁感线在所述转子旋转后的扭斜方向最大程度的形成垂直，从而能够保证最大程度的利用所述磁阻转矩。可以理解的是，所述第一隔磁槽11与所述第二隔磁槽12关于所述d轴不对称。同样道理，所述第二隔磁槽12中嵌装有第二辅助永磁体32，所述第二辅助永磁体32朝向所述转子铁芯1的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体2的朝向所述第二辅助永磁体32的一侧极性相同。

更进一步的，任意相邻的两个所述切向永磁体2之间的转子铁芯1上构造有第三隔磁槽13，且所述第三隔磁槽13邻近所述转子铁芯1的轴线位置设置，此时，所述第一永磁体21、第三隔磁槽13之间形成第一磁桥，所述第二永磁体22与所述第三隔磁槽13之间形成第二磁桥，作为一种更为具体的实施方式，所述第三隔磁槽13关于所述d轴对称，所述第三隔磁槽13能够减少所述切向永磁体2在朝向所述转子铁芯1方向的漏磁量。可以进一步优化的是，在所述第三隔磁槽13中嵌装第三辅助永磁体33，所述第三辅助永磁体33朝向所述转子铁芯1的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体2相对侧的极性相同，所述第三辅助永磁体33一方面对所述电机转子的转矩提供一定的正向作用，而更为重要的则是，其设置能够使所述第一磁桥、第二磁桥中的磁通更易处于饱和状态，极大程度的减少了所述切向永磁体2在电机转子轴线处的漏磁，进而迫使作为电机转矩的主要作用施加部件即所述切向永磁体2的磁感线朝向定子所在一侧，进一步提升所述切向永磁体2的利用率。所述第三辅助永磁体33的形状可以是多样的，例如可以为图3中矩形结构，或者图4中的等腰梯形结构，而其具体的形状则可以与所述第三隔磁槽13相匹配设计。

为了对本申请的电机转子(图2所示)的设计效果进行验证，发明人对其进行了仿真设计，并得到如图5所示的结果，可以看出，采用了本申请技术方案中的电机转子的单位电流输出转矩也即转矩-电流比为647mN·m，而采用传统结构也即图1所示的电机转子的单位电流输出转矩为591mN·m，可见转矩-电流比(也即单位电流输出转矩)提升9.5％，也即转矩-电流比得到明显提升，而这也有利于采用更少用量的永磁体实现相同需求的电机输出转矩；在永磁体用量方面，本申请中永磁体用量(包括所有切向永磁体2及第一辅助永磁体31、第二辅助永磁体32、第三辅助永磁体33)能够节省23％，极大程度的降低了电机的制造成本。

根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的电机转子。

根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括上述的电机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种电机转子，其特征在于，包括转子铁芯(1)，M个沿所述转子铁芯(1)周向间隔设置的切向永磁体(2)，所述切向永磁体(2)沿所述转子铁芯(1)的径向方向延伸，任意相邻的两个所述切向永磁体(2)之间的转子铁芯(1)上构造有第一隔磁槽(11)，在垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的任一断面上，所述第一隔磁槽(11)的延伸方向与d轴之间形成夹角θ1，0°＜θ1＜90°，任意相邻的两个所述切向永磁体(2)相对的一侧极性相同，且所述第一隔磁槽(11)具有靠近所述转子铁芯(1)的轴线的第一端及远离所述转子铁芯(1)的轴线的第二端，沿所述转子铁芯(1)的旋转方向，所述第一端处于所述第二端之前；任意相邻的两个所述切向永磁体(2)包括第一永磁体(21)、第二永磁体(22)，沿所述转子铁芯(1)的旋转方向，所述第一永磁体(21)处于所述第二永磁体(22)之前，所述第一隔磁槽(11)处于所述d轴与所述第一永磁体(21)之间的区域；任意相邻的两个所述切向永磁体(2)之间的转子铁芯(1)上还构造有第二隔磁槽(12)，所述第二隔磁槽(12)处于所述d轴与所述第二永磁体(22)之间的区域；在垂直于所述转子铁芯(1)的轴线的任一断面上，所述第二隔磁槽(12)的延伸方向与d轴之间形成夹角θ2，0°＜θ2＜90°，且所述第二隔磁槽(12)具有靠近所述转子铁芯(1)的轴线的第三端及远离所述转子铁芯(1)的轴线的第四端，沿所述转子铁芯(1)的旋转方向，所述第三端处于所述第四端之前。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，0.855≤p*θ2/180°≤0.945，p为极对数且p＝M/2。

3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第二隔磁槽(12)中嵌装有第二辅助永磁体(32)，所述第二辅助永磁体(32)朝向所述转子铁芯(1)的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体(2)的朝向所述第二辅助永磁体(32)的一侧极性相同。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，0.396≤p*θ1/180°≤0.438，p为极对数且p＝M/2。

5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一隔磁槽(11)中嵌装有第一辅助永磁体(31)，所述第一辅助永磁体(31)朝向所述转子铁芯(1)的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体(2)的朝向所述第一辅助永磁体(31)的一侧极性相同。

6.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，任意相邻的两个所述切向永磁体(2)之间的转子铁芯(1)上构造有第三隔磁槽(13)，且所述第三隔磁槽(13)邻近所述转子铁芯(1)的轴线位置设置。

7.根据权利要求6所述的电机转子，其特征在于，所述第三隔磁槽(13)中嵌装有第三辅助永磁体(33)，所述第三辅助永磁体(33)朝向所述转子铁芯(1)的外侧一侧的极性与与其相邻的切向永磁体(2)相对侧的极性相同。

8.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至7中任一项所述的电机转子。

9.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求8所述的电机。

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