CN111130239B - 同步电机转子、同步电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种同步电机转子、同步电机及压缩机，同步电机转子包括至少两个永磁体及转子铁芯，转子铁芯包括铁芯本体、至少两个磁铁插槽和至少一个隔离孔，铁芯本体呈柱状；一个永磁体适配容纳于一个磁铁插槽内，每个磁铁插槽均位于铁芯本体的内部并沿铁芯本体的轴向延伸，每个磁铁插槽均朝向铁芯本体的外侧凸出；每个隔离孔均位于铁芯本体的内部并沿铁芯本体的轴向延伸，一个隔离孔在铁芯本体的周向上位于相邻两个磁铁插槽之间，一个隔离孔在铁芯本体的径向上位于磁铁插槽与铁芯本体的外轮廓之间，每个隔离孔和与之相邻的两个磁铁插槽在铁芯本体的外轮廓上的投影部分重叠。本发明有利于大幅降低电机的振动噪音，进而改善压缩机噪音和听感。

Description

同步电机转子、同步电机及压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及一种同步电机转子、一种同步电机和一种压缩机。

背景技术

现有的旋转式直流变频压缩机中，为了保证电机的高效，通常采用永磁体内置式电机，定子绕组的各个线圈缠绕在定子齿上，转子铁芯上配合的磁铁的磁极数量与定子槽的数量一般情况下为2：3，且定子齿、转子磁极在圆周上等间距分布。这种电机结构的缺点是线圈短距而使得绕组系数偏低，这是由于永磁体产生的磁通与定子绕组之间存在较多无效交链的磁链所造成的。当采用近极槽配合时，由于绕组系数的进一步提升，电机的铜耗可有效降低，电机效率可获得提升。但同时带来的问题是，近极槽配合结构的电机会产生较大的噪音，尤其是电机2倍电频率振动噪音的影响非常严重，使得这种优越的极槽配合结构无法应用在压缩机电机领域中。

相关技术中提出了内置式一字型转子，但具有谐波大的问题；还提出了表贴式压缩机，但需要人工粘磁铁，制造节拍慢，量产化难度大，具有应用困难的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个方面提出了一种同步电机转子。

本发明的另一个方面提出了一种同步电机。

本发明的再一个方面提出了一种压缩机。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种同步电机转子，用于同步电机，包括至少两个永磁体及转子铁芯，转子铁芯包括铁芯本体、至少两个磁铁插槽和至少一个隔离孔，铁芯本体呈柱状；一个永磁体适配容纳于一个磁铁插槽内，每个磁铁插槽均位于铁芯本体的内部并沿铁芯本体的轴向延伸，每个磁铁插槽均朝向铁芯本体的外侧凸出；每个隔离孔均位于铁芯本体的内部并沿铁芯本体的轴向延伸，一个隔离孔在铁芯本体的周向上位于相邻两个磁铁插槽之间，一个隔离孔在铁芯本体的径向上位于磁铁插槽与铁芯本体的外轮廓之间，每个隔离孔和与之相邻的两个磁铁插槽在铁芯本体的外轮廓上的投影部分重叠。

本发明提供的同步电机转子，容纳永磁体的磁铁插槽朝向铁芯本体的外侧凸出，该形状有利于大幅降低同步电机的振动噪音，进而改善压缩机噪音和听感，且不会产生大的谐波，从而解决近极槽配合的同步电机噪音较大的问题，拓宽了近极槽配合的同步电机的适用范围。磁铁插槽内置于铁芯本体中，只需将永磁体插入相应的磁铁插槽并固定即可，生产效率高，易于实现量产。此外，采用该磁铁插槽后，同步电机的能效会下降，本发明通过在相邻两个磁铁插槽之间朝向铁芯本体外部的一侧设置隔离孔，且保证隔离孔和与之相邻的两个磁铁插槽在铁芯本体的外轮廓上的投影部分重叠，可有效阻挡同步电机定子通电后产生的电枢磁场经两个磁铁插槽之间的间隙进入转子铁芯内部，从而削弱磁场谐波，有助于弥补同步电机降低的能效。至此，本发明提供的同步电机转子可在降低同步电机噪音的同时，确保同步电机高能效。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的同步电机转子，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，每个磁铁插槽的两端朝向铁芯本体外侧的部位构造为削角状，以令磁铁插槽的宽度在两端最窄；每个隔离孔均为三角形孔，或每个隔离孔均为菱形孔。

在该技术方案中，具体限定了磁铁插槽与隔离孔相配合的一种设置方案。通过在磁铁插槽的两端外侧构造削角，可腾出适当的周向空间以设置隔离孔，三角形或菱形的隔离孔与削角配合，可充分利用该周向空间，扩大隔离孔与磁铁插槽在铁芯本体外轮廓上的投影重叠面积，即提高隔离孔与磁铁插槽的周向重叠率，有助于增强对同步电机定子电枢磁场的隔离，提高了对电枢反应的抑制效果，使同步电机能效高。此外，削角状的磁铁插槽和三角形或菱形的隔离孔都便于加工，是一种优选的设置方案，可以想到地，其他相配合的形状，只要令隔离孔和磁铁插槽在周向上重叠，能够隔离电枢磁场，则均属于本发明保护的方案。

在上述任一技术方案中，优选地，相邻两个磁铁插槽的外轮廓周向间距d1满足0.3mm≤d1≤3mm；和/或隔离孔与相邻的磁铁插槽的外轮廓最小间距d2满足0.3mm≤d2≤2mm；和/或隔离孔的外轮廓与铁芯本体的外轮廓之间的最小间距d3满足d3≥0.3mm；和/或铁芯本体在磁铁插槽外侧的部分的最大厚度δ满足δ≥0.3mm。

在该技术方案中，具体限定了几个数值的取值范围，这几个取值范围可同时满足，也可仅满足其中的任一项或多项。对于相邻两个磁铁插槽的外轮廓周向间距d1，其下限值可确保铁芯本体在相邻两个磁铁插槽之间的结构强度，其上限值可避免间隙过大时隔离孔不便遮挡，同时确保永磁体的周向覆盖率以满足磁通量需求。对于隔离孔与相邻的磁铁插槽的外轮廓最小间距d2，其下限值可满足强度需求，其上限值可确保隔离孔对电枢磁场的有效遮挡。对于隔离孔的外轮廓与铁芯本体的外轮廓之间的最小间距d3，其下限值可避免该部位脆弱，满足强度需求，同时避免局部应力大造成的易变形、气隙减小、性能和噪音恶化。对于铁芯本体在磁铁插槽外侧的部分的最大厚度δ，其下限值可保证同步电机转子的强度。

在上述任一技术方案中，优选地，磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形、倒V形或倒U形。

在该技术方案中，具体限定了磁铁插槽的几种可用形状。磁铁插槽两端的削角结构会破坏整体结构的规则性，不便于文字描述，因此此处限定了在不考虑削角时的磁铁插槽横截面形状，在实际加工时将磁铁插槽加工为该形状在两端外侧设置削角后的形状即可，即最终的磁铁插槽为近似圆弧形、近似倒V形或近似倒U形，当然，对于本身就倾斜的倒V形磁铁插槽，也可不设置削角状结构，即可为隔离孔提供一定的设置空间。圆弧形、倒V形或倒U形都可形成整体向铁芯本体外侧凸出的结构，满足了降噪需求。在上述任一技术方案中，优选地，当磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，磁铁插槽朝向铁芯本体外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角α、磁铁插槽朝向铁芯本体内侧的圆弧轮廓线对应的圆心角β满足0.5≤α/β≤0.98。

在该技术方案中，具体限定了近似圆弧形磁铁插槽的内外圆弧轮廓线的圆心角关系。由于圆心角α和圆心角β的差异主要来源于削角状结构的设置，故而通过限定比值α/β的取值范围，可以限定出合理的削角状斜边的周向跨度。

在上述任一技术方案中，优选地，当磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，永磁体朝向铁芯本体外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角γ、同步电机转子的极对数p满足2/3≤pγ/π≤5/6，其中，圆心角γ的单位为弧度。

在该技术方案中，具体限定了与近似圆弧形磁铁插槽相适配的近似圆弧形永磁体的外侧圆弧轮廓线对应的圆心角γ的取值范围，该下限值是为保证同步电机出力而应满足的角度，该上限值可避免周向占用空间过大，便于设置削角状斜边。可选地，近似圆弧形永磁体的外侧圆弧轮廓线与内侧圆弧轮廓线为同心圆弧，可以实现多块永磁体同时加工，降低加工难度，提升加工效率，可以大幅降低永磁体加工成本；进一步地，当转子铁芯的外轮廓为圆形时，转子铁芯的外轮廓、近似圆弧形磁铁插槽的外侧圆弧轮廓线、近似圆弧形永磁体的同心圆弧轮廓线同心，可令铁芯本体在磁铁插槽外侧的部分厚度均匀。

在上述任一技术方案中，优选地，永磁体的外轮廓包括与磁铁插槽两端的削角适配的斜边，斜边的长度lm满足

其中，R为永磁体朝向铁芯本体外侧的圆弧轮廓线的半径。

在该技术方案中，具体限定了近似圆弧形永磁体的削角状斜边的长度取值范围。根据圆弧长度等于对应的圆心角与半径的乘积可知，

代表永磁体外侧圆弧轮廓线所在圆上的一端圆弧的长度，这段圆弧的一个端点是永磁体外侧圆弧轮廓线与削角状斜边的交点，另一个端点是该圆与最近的q轴的交点，当削角状斜边的长度lm大于该圆弧的长度时，可以使设置的隔离孔对电枢磁场的隔离效果更可靠，有助于提高同步电机能效。

在上述任一技术方案中，优选地，永磁体在其周向两端的厚度hml、永磁体在其中心处的厚度hm满足1/6≤hml/hm≤5/6，且hml≥1mm。

在该技术方案中，具体限定了永磁体在两端和中心处的厚度，依次限定永磁体的形态。比值hml/hm的下限值可避免永磁体的厚度变化过大时，过小的hml取值使得加工困难，成品率低。比值hml/hm的上限值可避免过大的hml取值使得气隙磁场波形差，谐波大，损耗大，效率低，噪音也大。在此基础上，进一步要求hml≥1mm，可确保达到足够的成品率。

在上述任一技术方案中，优选地，永磁体在其中心处最厚，同步电机的定转子间隙g满足1≤hm/g≤10。

在该技术方案中，具体限定了永磁体最大厚度与定转子间隙的合理关系，在定转子间隙g一定的情况下，限制了永磁体最大厚度的取值范围，其下限值确保了足够的磁通量和永磁体强度，其上限值避免了材料浪费，并确保了转子铁芯的强度。

在上述任一技术方案中，优选地，磁铁插槽的数量m与隔离孔的数量n满足0≤m-n≤3。

在该技术方案中，具体限定了磁铁插槽和隔离孔的数量关系。磁铁插槽的数量需大于等于隔离孔的数量，一方面，当二者数量相等时，可以沿转子铁芯的整个周向隔离电枢磁场，另一方面，经验证确定，当隔离孔的数量较磁铁插槽的数量少3个以内时，仍然可以起到足够的隔离电枢磁场、提高能效的作用，同时可以减少隔离孔的设置数量，减少生产过程中的工作量，并减小对铁芯本体的强度破坏。

在上述任一技术方案中，优选地，磁铁插槽的截面积As与永磁体的截面积Am的比值满足1≤As/Am≤1.2。

在该技术方案中，具体限定了磁铁插槽的截面积As与永磁体的截面积Am的比值的取值范围为1至1.2，即磁铁插槽的截面积As应当等于或略大于永磁体的截面积Am，即保证了二者的适配，也确保了永磁体可插入磁铁插槽中。

在上述任一技术方案中，优选地，永磁体的剩磁大于等于1.3T。

在该技术方案中，永磁体所采用的永磁材料的剩磁不低于1.3T，可产生较强的磁通，有利于同步电机小型化，提升功率密度，有效减小成本上升。

在上述任一技术方案中，优选地，转子铁芯还包括加强筋，设置在铁芯本体上并位于相邻两个磁铁插槽之间。

在该技术方案中，铁芯本体上相邻两个转子磁极对应的磁铁插槽之间由加强筋隔断，可保证同步电机转子的机械强度，使其适用于高速旋转，扩大了应用范围。

在上述任一技术方案中，优选地，永磁体的数量大于等于6极，且小于等于18极。

在该技术方案中，永磁体的数量即同步电机转子的极数，当其处于上述范围内时，同步电机可以得到最好的振动抑制效果以及制造效果。

根据本发明的另一个方面，提供了一种同步电机，包括：如上述任一技术方案所述的同步电机转子。

本发明提供的同步电机，由于具有上述任一技术方案所述的同步电机转子，进而具有该同步电机转子的全部有益效果，在此不一一赘述。

根据本发明的再一个方面，提供了一种压缩机，包括：如上述任一技术方案所述的同步电机转子；或如上述技术方案所述的同步电机。

本发明提供的压缩机，由于具有上述任一技术方案所述的同步电机转子或如上述技术方案所述的同步电机，进而具有该同步电机转子或该同步电机的全部有益效果，在此不一一赘述。

在本发明的一个实施例中，优选地，转子铁芯的外轮廓为圆形或近似呈圆形的形状，可与压缩机的圆形轮廓相配合，进而减小同步电机转子转动时的空气阻力，有助于降低同步电机的风摩损耗。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明一个实施例中同步电机转子的俯视图；

图2示出了本发明一个实施例中图1在A部的局部放大图；

图3示出了本发明一个实施例中同步电机转子在相邻两条q轴之间的磁铁插槽结构示意图；

图4示出了本发明一个实施例中同步电机转子在相邻两条q轴之间的永磁体结构示意图；

图5示出了本发明一个实施例中采用内置式弧形磁极转子的同步电机与其他同步电机的效率成本对比图；

图6示出了本发明一个实施例中采用内置式弧形磁极转子的同步电机与其他同步电机的10阶2倍电频率的径向力波幅值对比图；

图7示出了本发明一个实施例中采用内置式弧形磁极转子的同步电机与其他同步电机的2阶2倍电频率的径向力波幅值对比图；

图8示出了本发明另一个实施例中磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时的示意图；

图9示出了本发明再一个实施例中磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时的示意图；

图10示出了本发明再一个实施例中磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时的示意图；

图11示出了本发明再一个实施例中磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时的示意图；

图12示出了本发明一个实施例中压缩机的结构示意图。

其中，图1至图4、图8至图12中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1同步电机，10同步电机转子，12永磁体，14转子铁芯，142铁芯本体，144磁铁插槽，146隔离孔，20同步电机定子，2气缸，3活塞，4主轴承，5副轴承，6曲轴，7接线端子，8引出线，9排气管，11接线柱。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图12描述根据本发明一些实施例所述同步电机转子10、同步电机1和压缩机。

如图1所示，本发明一个方面的实施例提供了一种同步电机转子10，用于同步电机1，包括至少两个永磁体12及转子铁芯14，转子铁芯14包括铁芯本体142、至少两个磁铁插槽144和至少一个隔离孔146，铁芯本体142呈柱状；一个永磁体12适配容纳于一个磁铁插槽144内，每个磁铁插槽144均位于铁芯本体142的内部并沿铁芯本体142的轴向延伸，每个磁铁插槽144均朝向铁芯本体142的外侧凸出；每个隔离孔146均位于铁芯本体142的内部并沿铁芯本体142的轴向延伸，一个隔离孔146在铁芯本体142的周向上位于相邻两个磁铁插槽144之间，一个隔离孔146在铁芯本体142的径向上位于磁铁插槽144与铁芯本体142的外轮廓之间，每个隔离孔146和与之相邻的两个磁铁插槽144在铁芯本体142的外轮廓上的投影部分重叠。

本发明提供的同步电机转子10，容纳永磁体12的磁铁插槽144朝向铁芯本体142的外侧凸出，该形状有利于大幅降低同步电机1的振动噪音，进而改善压缩机噪音和听感，且不会产生大的谐波，从而解决近极槽配合的同步电机1噪音较大的问题，拓宽了近极槽配合的同步电机1的适用范围。具体而言，同步电机转子10的永磁体基波产生的力波会产生最大的振动噪音，采用上述结构的永磁体12可以产生与该力波相位相反的力波，对其具有抵消的效果，使得振动噪音得到一定程度的抑制。磁铁插槽144内置于铁芯本体142中，只需将永磁体12插入相应的磁铁插槽144并固定即可，生产效率高，易于实现量产。此外，采用该磁铁插槽144后，同步电机1的能效会下降，具体而言，同步电机定子20通电后产生的电枢磁场经两个磁铁插槽144之间的空隙进入转子铁芯14内部后，会造成电机的主机磁场畸变，产生低次谐波，进而降低能效，本发明通过在相邻两个磁铁插槽144之间朝向铁芯本体142外部的一侧设置隔离孔146，且保证隔离孔146和与之相邻的两个磁铁插槽144在铁芯本体142的外轮廓上的投影部分重叠，可有效阻挡电枢磁场经两个磁铁插槽144之间的间隙进入转子铁芯14内部，从而削弱磁场谐波，有助于弥补同步电机1降低的能效。至此，本发明提供的同步电机转子10可在降低同步电机1噪音的同时，确保同步电机1高能效。具体地，转子铁芯14由多个转子冲片叠加形成，每个转子冲片上加工出磁铁插槽144开口和隔离孔146开口，经重叠即分别构成磁铁插槽144和隔离孔146。可选地，转子冲片的紧固采用紧固孔，可将层叠的多个转子冲片紧固；也可采用铆扣片的方式，将层叠的多个转子冲片紧固。进一步地，可限定合理的极弧系数αi范围，如0.5≤αi≤0.98，以保证同步电机1在高转矩工况下的出力。

如图1至图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，每个磁铁插槽144的两端朝向铁芯本体142外侧的部位构造为削角状，以令磁铁插槽144的宽度在两端最窄；每个隔离孔146均为三角形孔，或每个隔离孔146均为菱形孔。

在该实施例中，具体限定了磁铁插槽144与隔离孔146相配合的一种设置方案。通过在磁铁插槽144的两端外侧构造削角，可腾出适当的周向空间以设置隔离孔146，三角形或菱形的隔离孔146与削角配合，可充分利用该周向空间，扩大隔离孔146与磁铁插槽144在铁芯本体142外轮廓上的投影重叠面积，即提高隔离孔146与磁铁插槽144的周向重叠率，有助于增强对同步电机定子20电枢磁场的隔离，提高了对电枢反应的抑制效果，使同步电机1能效高。如图1所示，具体地，为充分利用设置空间，隔离孔146的一个尖角沿同步电机转子10的q轴指向内侧。此外，削角状的磁铁插槽144和三角形或菱形的隔离孔146都便于加工，是一种优选的设置方案，可以想到地，其他相配合的形状，只要令隔离孔146和磁铁插槽144在周向上重叠，能够隔离电枢磁场，则均属于本发明保护的方案。进一步地，由于三角形或菱形的隔离孔146具有尖角，在冲压加工转子冲片时模具也需设置对应的尖角，并在尖角处产生应力集中，经过上万次冲压容易对模具造成损坏，故而可在尖角处设置半径为0.1mm至0.5mm的倒角(图中未示出)。

如图2所示，在本发明的一个实施例中，优选地，相邻两个磁铁插槽144的外轮廓周向间距d1满足0.3mm≤d1≤3mm；和/或隔离孔146与相邻的磁铁插槽144的外轮廓最小间距d2满足0.3mm≤d2≤2mm；和/或隔离孔146的外轮廓与铁芯本体142的外轮廓之间的最小间距d3满足d3≥0.3mm；和/或铁芯本体142在磁铁插槽144外侧的部分的最大厚度δ满足δ≥0.3mm。

在该实施例中，具体限定了几个数值的取值范围，这几个取值范围可同时满足，也可仅满足其中的任一项或多项。对于相邻两个磁铁插槽144的外轮廓周向间距d1，其下限值可确保铁芯本体142在相邻两个磁铁插槽144之间的结构强度，其上限值可避免间隙过大时隔离孔146不便遮挡，同时确保永磁体12的周向覆盖率以满足磁通量需求。对于隔离孔146与相邻的磁铁插槽144的外轮廓最小间距d2，其下限值可满足强度需求，其上限值可确保隔离孔146对电枢磁场的有效遮挡。对于隔离孔146的外轮廓与铁芯本体142的外轮廓之间的最小间距d3，其下限值可避免该部位脆弱，满足强度需求，同时避免局部应力大造成的易变形、气隙减小、性能和噪音恶化。对于铁芯本体142在磁铁插槽144外侧的部分的最大厚度δ，其下限值可保证同步电机转子10的强度。

在本发明的一个实施例中，优选地，磁铁插槽144的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形、如图8所示的倒V形或倒U形。

在该实施例中，具体限定了磁铁插槽144的几种可用形状。磁铁插槽144两端的削角结构会破坏整体结构的规则性，不便于文字描述，因此此处限定了在不考虑削角时的磁铁插槽144横截面形状，在实际加工时将磁铁插槽144加工为该形状在两端外侧设置削角后的形状即可，即最终的磁铁插槽144为如图1所示的近似圆弧形、近似倒V形或近似倒U形，当然，对于本身就倾斜的倒V形磁铁插槽144，也可不设置削角状结构，即可为隔离孔146提供一定的设置空间。圆弧形、倒V形或倒U形都可形成整体向铁芯本体142外侧凸出的结构，满足了降噪需求。相应地，容纳其中的永磁体12也为相适配的形状。其中，当采用内置式弧形磁极时，如图5所示，同步电机的效率较高效6极9槽电机在30rps下提升0.52％，成本降低13元/台，比采用表贴式转子的电机更有成本优势；如图6所示，对于10阶2倍电频率力波，内置式弧形磁极对于其的削减效果，比表贴式电机效果都好，较V形磁极减小41％；如图7所示，对于2阶2倍电频率力波，内置式弧形磁极对于其的削减效果，比表贴式电机效果都好，较V形磁极减小49％。

可选地，容纳于一个磁铁插槽144中的永磁体12至少由一段组成，由于本方案中的磁铁插槽144均为对称的形状，故永磁体12可加工为对称的两段，如对于倒V形可加工为两段平板状的永磁体12，便于加工，再将这两段永磁体12分别放入磁铁插槽144对称的两个部分内。进一步地，对于圆弧形和倒U形，如图9所示，还可将一个磁铁插槽144设置为隔离且对称分布的两个槽段，以便于装入永磁体12。对于圆弧形磁铁插槽144，永磁体12也可为一段圆弧形永磁体12。此外，如图10所示，可在V形磁铁插槽144的基础上，令朝向铁芯本体142外侧的壁面设置为圆弧壁面；还可如图11所示，将V形结构和U形结构相结合，形成三段直槽围成的开口逐渐增大的磁铁插槽144，以便于加工，此时一个磁铁插槽144内可容纳三段(两短一长)平板状的永磁体12。

如图3所示，在本发明的一个实施例中，优选地，当磁铁插槽144的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，磁铁插槽144朝向铁芯本体142外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角α、磁铁插槽144朝向铁芯本体142内侧的圆弧轮廓线对应的圆心角β满足0.5≤α/β≤0.98。

在该实施例中，具体限定了近似圆弧形磁铁插槽144的内外圆弧轮廓线的圆心角关系。由于圆心角α和圆心角β的差异主要来源于削角状结构的设置，故而通过限定比值α/β的取值范围，可以限定出合理的削角状斜边的周向跨度。

如图1所示，在本发明的一个实施例中，优选地，当磁铁插槽144的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，永磁体12朝向铁芯本体142外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角γ、同步电机转子10的极对数p满足2/3≤pγ/π≤5/6，其中，圆心角γ的单位为弧度。

在该实施例中，具体限定了与近似圆弧形磁铁插槽144相适配的近似圆弧形永磁体12的外侧圆弧轮廓线对应的圆心角γ的取值范围，该下限值是为保证同步电机1出力而应满足的角度，该上限值可避免周向占用空间过大，便于设置削角状斜边。可选地，近似圆弧形永磁体12的外侧圆弧轮廓线与内侧圆弧轮廓线为同心圆弧，可以实现多块永磁体12同时加工，降低加工难度，提升加工效率，可以大幅降低永磁体12加工成本；进一步地，当转子铁芯14的外轮廓为圆形时，转子铁芯14的外轮廓、近似圆弧形磁铁插槽144的外侧圆弧轮廓线、近似圆弧形永磁体12的同心圆弧轮廓线同心，可令铁芯本体142在磁铁插槽144外侧的部分厚度均匀。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，永磁体12的外轮廓包括与磁铁插槽144两端的削角适配的斜边，斜边的长度lm满足

其中，R为永磁体12朝向铁芯本体142外侧的圆弧轮廓线的半径。

在该实施例中，具体限定了近似圆弧形永磁体12的削角状斜边的长度取值范围。根据圆弧长度等于对应的圆心角与半径的乘积可知，

代表永磁体12外侧圆弧轮廓线所在圆上的一端圆弧(图中未示出)的长度，这段圆弧的一个端点是如图4所示的永磁体12外侧圆弧轮廓线与削角状斜边的交点X，另一个端点是该圆与最近的q轴的交点，当削角状斜边的长度lm大于该圆弧的长度时，可以使设置的隔离孔146对电枢磁场的隔离效果更可靠，有助于提高同步电机1能效。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，永磁体12在其周向两端的厚度hml、永磁体12在其中心处的厚度hm满足1/6≤hml/hm≤5/6，且hml≥1mm。

在该实施例中，具体限定了永磁体12在两端和中心处的厚度，依次限定永磁体12的形态。比值hml/hm的下限值可避免永磁体12的厚度变化过大时，过小的hml取值使得加工困难，成品率低。比值hml/hm的上限值可避免过大的hml取值使得气隙磁场波形差，谐波大，损耗大，效率低，噪音也大。在此基础上，进一步要求hml≥1mm，可确保达到足够的成品率。

如图4所示，在本发明的一个实施例中，优选地，永磁体12在其中心处最厚，同步电机1的定转子间隙g(图中未示出)满足1≤hm/g≤10。

在该实施例中，具体限定了永磁体12最大厚度与定转子间隙的合理关系，在定转子间隙g一定的情况下，限制了永磁体12最大厚度的取值范围，其下限值确保了足够的磁通量和永磁体12强度，其上限值避免了材料浪费，并确保了转子铁芯14的强度。

在本发明的一个实施例中，优选地，磁铁插槽144的数量m与隔离孔146的数量n满足0≤m-n≤3。

在该实施例中，具体限定了磁铁插槽144和隔离孔146的数量关系。磁铁插槽144的数量需大于等于隔离孔146的数量，一方面，如图1所示，当二者数量相等时，可以沿转子铁芯14的整个周向隔离电枢磁场，另一方面，经验证确定，当隔离孔146的数量较磁铁插槽144的数量少3个以内时，仍然可以起到足够的隔离电枢磁场、提高能效的作用，同时可以减少隔离孔146的设置数量，减少生产过程中的工作量，并减小对铁芯本体142的强度破坏。

在本发明的一个实施例中，优选地，磁铁插槽144的截面积As与永磁体12的截面积Am的比值满足1≤As/Am≤1.2。

在该实施例中，具体限定了磁铁插槽144的截面积As与永磁体12的截面积Am的比值的取值范围为1至1.2，即磁铁插槽144的截面积As应当等于或略大于永磁体12的截面积Am，即保证了二者的适配，也确保了永磁体12可插入磁铁插槽144中。

在本发明的一个实施例中，优选地，永磁体12的剩磁大于等于1.3T。

在该实施例中，永磁体12所采用的永磁材料的剩磁不低于1.3T，可产生较强的磁通，有利于同步电机1小型化，提升功率密度，有效减小成本上升。

在本发明的一个实施例中，优选地，转子铁芯14还包括加强筋，设置在铁芯本体142上并位于相邻两个磁铁插槽144之间。

在该实施例中，铁芯本体142上相邻两个转子磁极对应的磁铁插槽144之间由加强筋隔断，可保证同步电机转子10的机械强度，使其适用于高速旋转，扩大了应用范围。

在本发明的一个实施例中，优选地，永磁体12的数量大于等于6极，且小于等于18极。

在该实施例中，永磁体12的数量即同步电机转子10的极数，当其处于上述范围内时，同步电机1可以得到最好的振动抑制效果以及制造效果。

本发明另一个方面的实施例提供了一种同步电机1，包括：如上述任一实施例所述的同步电机转子10。

本发明提供的同步电机1，由于具有上述任一实施例所述的同步电机转子10，进而具有该同步电机转子10的全部有益效果，在此不一一赘述。

如图12所示，本发明再一个方面的实施例提供了一种压缩机，包括：如上述任一实施例所述的同步电机转子10；或如上述实施例所述的同步电机1。

本发明提供的压缩机，由于具有上述任一实施例所述的同步电机转子10或如上述实施例所述的同步电机1，进而具有该同步电机转子10或该同步电机1的全部有益效果，在此不一一赘述。

在本发明的一个实施例中，优选地，转子铁芯14的外轮廓为圆形或近似呈圆形的形状，可与压缩机的圆形轮廓相配合，进而减小同步电机转子10转动时的空气阻力，有助于降低同步电机1的风摩损耗。

如图12所示，在本发明的一个实施例中，优选地，压缩机还包括：气缸2、活塞3、位于气缸2两端的主轴承4和副轴承5、与气缸2相连接的曲轴6、位于压缩机壳体上的接线端子7，与同步电机1相连接的引出线8及设置在压缩机壳体上排气管9，接线端子7上设有接线柱11，同步电机1套设在曲轴6上。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (15)

1.一种同步电机转子，用于同步电机，其特征在于，包括：

至少两个永磁体；及

转子铁芯，其包括：

铁芯本体，所述铁芯本体呈柱状；

至少两个磁铁插槽，一个所述永磁体适配容纳于一个所述磁铁插槽内，每个所述磁铁插槽均位于所述铁芯本体的内部并沿所述铁芯本体的轴向延伸，每个所述磁铁插槽均朝向所述铁芯本体的外侧凸出；和

至少一个隔离孔，每个所述隔离孔均位于所述铁芯本体的内部并沿所述铁芯本体的轴向延伸，一个所述隔离孔在所述铁芯本体的周向上位于相邻两个所述磁铁插槽之间，且在所述铁芯本体的径向上位于所述磁铁插槽与所述铁芯本体的外轮廓之间，每个所述隔离孔和与之相邻的两个所述磁铁插槽在所述铁芯本体的外轮廓上的投影部分重叠；

每个所述磁铁插槽的两端朝向所述铁芯本体外侧的部位构造为削角状，以令所述磁铁插槽的宽度在两端最窄；

每个所述隔离孔均为三角形孔，或每个所述隔离孔均为菱形孔，所述隔离孔的一个尖角沿所述同步电机转子的q轴指向内侧。

2.根据权利要求1所述的同步电机转子，其特征在于，

相邻两个所述磁铁插槽的外轮廓周向间距d1满足0.3mm≤d1≤3mm；和/或

所述隔离孔与相邻的所述磁铁插槽的外轮廓最小间距d2满足0.3mm≤d2≤2mm；和/或

所述隔离孔的外轮廓与所述铁芯本体的外轮廓之间的最小间距d3满足d3≥0.3mm；和/或

所述铁芯本体在所述磁铁插槽外侧的部分的最大厚度δ满足δ≥0.3mm。

3.根据权利要求1所述的同步电机转子，其特征在于，

所述磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形、倒V形或倒U形。

4.根据权利要求3所述的同步电机转子，其特征在于，

当所述磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，所述磁铁插槽朝向所述铁芯本体外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角α、所述磁铁插槽朝向所述铁芯本体内侧的圆弧轮廓线对应的圆心角β满足0.5≤α/β≤0.98。

5.根据权利要求3所述的同步电机转子，其特征在于，

当所述磁铁插槽的横截面在两端未构造为削角状时呈圆弧形时，所述永磁体朝向所述铁芯本体外侧的圆弧轮廓线对应的圆心角γ、所述同步电机转子的极对数p满足2/3≤pγ/π≤5/6，其中，圆心角γ的单位为弧度。

6.根据权利要求5所述的同步电机转子，其特征在于，

所述永磁体的外轮廓包括与所述磁铁插槽两端的削角适配的斜边，所述斜边的长度lm满足

其中，R为所述永磁体朝向所述铁芯本体外侧的圆弧轮廓线的半径。

7.根据权利要求3所述的同步电机转子，其特征在于，

所述永磁体在其周向两端的厚度hml、所述永磁体在其中心处的厚度hm满足1/6≤hml/hm≤5/6，且hml≥1mm。

8.根据权利要求7所述的同步电机转子，其特征在于，

所述永磁体在其中心处最厚，所述同步电机的定转子间隙g满足1≤hm/g≤10。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的同步电机转子，其特征在于，

所述磁铁插槽的数量m与所述隔离孔的数量n满足0≤m-n≤3。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的同步电机转子，其特征在于，

所述磁铁插槽的截面积As与所述永磁体的截面积Am的比值满足1≤As/Am≤1.2。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的同步电机转子，其特征在于，

所述永磁体的剩磁大于等于1.3T。

12.根据权利要求1至8中任一项所述的同步电机转子，其特征在于，

所述转子铁芯还包括加强筋，设置在所述铁芯本体上并位于相邻两个所述磁铁插槽之间。

13.根据权利要求1至8中任一项所述的同步电机转子，其特征在于，

所述永磁体的数量大于等于6极，且小于等于18极。

14.一种同步电机，其特征在于，包括：

如权利要求1至13中任一项所述的同步电机转子。

15.一种压缩机，其特征在于，包括：

如权利要求1至13中任一项所述的同步电机转子；或

如权利要求14所述的同步电机。

Images