CN111313640A - 转子组件及具有其的永磁电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种转子组件及具有其的永磁电机。转子组件包括多个转子，转子包括：转子铁芯，转子铁芯的外周面上设有多个安装槽；永磁体，嵌入安装槽内；其中，相邻两个转子的永磁体错位设置。应用本发明的技术方案，可以解决现有技术中永磁电机的性能不高的技术问题。

Description

转子组件及具有其的永磁电机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子组件及具有其的永磁电机。

背景技术

相对于普通感应电动机，永磁电动机具有体积小、重量轻、功率密度高、易控制等优点。永磁电动机的高性能、高效率、高可靠性等特点，使得其应用在各种场合，尤其在家电行业。随着人们生活水平的提高，空调、冰箱等家用产品已很普及，压缩机作为制冷装置的核心部件，其能效、可靠性、自动化是实现高效、节能、安全的重要指标，而压缩机电机的各性能指标直接决定着压缩机的各项指标。

因此，如何设置转子组件以提高永磁电机的性能是本领域技术人员需要考虑的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种转子组件及具有其的永磁电机，以解决现有技术中永磁电机的性能不高的技术问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种转子组件，包括多个转子，转子包括：转子铁芯，转子铁芯的外周面上设有多个安装槽；永磁体，嵌入安装槽内；其中，相邻两个转子的永磁体错位设置。

进一步地，转子组件还包括用于连接多个转子的第一连接件和第二连接件；转子铁芯的端面上设有多个安装孔，多个安装孔包括第一安装孔、第二安装孔和第三安装孔，当连接相邻两个转子时，第一连接件依次穿过其中一个转子铁芯的第一安装孔和另一个转子铁芯的第二安装孔，第二连接件依次穿过其中一个转子铁芯的第二安装孔和另一个转子铁芯的第三安装孔，以使相邻两个转子的永磁体错位设置。

进一步地，安装孔的中心轴线与靠近安装孔的安装槽的槽体的中心线之间的夹角为θ2，相邻两个转子上的永磁体错位形成的夹角为θ，其中，θ＜θ2＜2θ。

进一步地，多个安装槽在转子铁芯的外周面上间隔设置，相邻两个安装槽之间的夹角为θ1，第一安装孔与第二安装孔之间的夹角为θ3，和/或，第二安装孔与第三安装孔之间的夹角为θ3，其中，θ1＝θ3+θ。

进一步地，安装槽为燕尾槽，永磁体的外表面与燕尾槽的内表面相适配。

进一步地，转子铁芯由多个冲压后的钢板卡接形成。

进一步地，安装孔为铆接孔，第一连接件和/或第二连接件为铆钉。

进一步地，转子组件还包括第一平衡压板和第二平衡压板，沿转子组件的轴线方向，第一平衡压板盖设在转子组件的第一端，第二平衡压板盖设在转子组件的第二端，以在转子组件的轴线方向上压紧永磁体。

进一步地，第一平衡压板包括第一压板和第一平衡块，第一平衡块设置在第一压板上，其中，第一压板和第一平衡块为一体成型结构。

进一步地，第一平衡压板的外径小于永磁体的外径，第二平衡压板的外径小于永磁体的外径。

根据本发明的另一方面，提供了一种永磁电机，包括转子组件和定子组件，转子组件为上述的转子组件。

应用本发明的技术方案，由于相邻两个转子的永磁体错位设置，从而使相邻两个转子形成斜极结构，进而有效削弱齿谐波，降低了电机的齿槽转矩和转矩脉动，改善了电机的低速平稳性能，降低了电机运行时的噪音。

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示出了根据本发明的转子组件的实施例的结构示意图；

图2示出了图1的转子组件的主视图；

图3示出了图1的转子组件的分解结构示意图；

图4示出了图1的转子组件的转子铁芯的结构示意图；

图5示出了图4的转子铁芯的主视图；

图6示出了图1的转子组件的第一平衡压板的结构示意图；

图7示出了图6的第一平衡压板的主视图；

图8示出了图1的转子组件的永磁体的结构示意图；以及

图9示出了图8的永磁体的主视图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子；11、转子铁芯；12、安装孔；121、第一安装孔；122、第二安装孔；123、第三安装孔；13、安装槽；14、永磁体；20、第一连接件；30、第二连接件；40、第一平衡压板；41、第一压板；42、第一平衡块；50、第二平衡压板。

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。

如图1和图2所示，本实施例提供了一种转子组件，包括多个转子10。转子10包括转子铁芯11和永磁体14。转子铁芯11的外周面上设有多个安装槽13；永磁体14嵌入安装槽13内；其中，相邻两个转子10的永磁体14错位设置。

在本实施例中，由于相邻两个转子10的永磁体14错位设置，从而使相邻两个转子10形成斜极结构，进而有效削弱齿谐波，降低了电机的齿槽转矩和转矩脉动，改善了电机的低速平稳性能，降低了电机运行时的噪音。

如图2至图5所示，在本实施例中，转子组件还包括用于连接多个转子10的第一连接件20和第二连接件30；转子铁芯11的端面上设有多个安装孔12，多个安装孔12包括第一安装孔121、第二安装孔122和第三安装孔123，当连接相邻两个转子10时，第一连接件20依次穿过其中一个转子铁芯11的第一安装孔121和另一个转子铁芯11的第二安装孔122，第二连接件30依次穿过其中一个转子铁芯11的第二安装孔122和另一个转子铁芯11的第三安装孔123，以使相邻两个转子10的永磁体14错位设置。

具体地，本实施例中的多个安装孔12贯穿转子铁芯11的轴向。转子铁芯11上设有两组安装孔12，每组安装孔12均包括第一安装孔121、第二安装孔122和第三安装孔123。当连接相邻的两个转子10时，第一连接件20穿过前一个转子铁芯11的第一安装孔121和后一个转子铁芯11的第二安装孔122，第二连接件30穿过前一个转子铁芯11的第二安装孔122和后一个转子铁芯11的第三安装孔123，从而使连在一起的两个转子10的永磁体14之间形成错位角，实现转子组件的斜极结构的设置。上述设置方式结构简单，简化了加工工艺，便于实现。

如图5所示，在本实施例中，安装孔12的中心轴线与靠近安装孔12的安装槽13的槽体的中心线之间的夹角为θ2，相邻两个转子10上的永磁体14错位形成的夹角为θ，其中，θ＜θ2＜2θ。

具体地，安装孔12的位置根据安装槽13的位置进行设置。根据所需的错位夹角θ合理设置θ2的大小，从而保证组装形成的转子组件的相邻两个转子10的永磁体14错位夹角θ，进而降低电机的齿槽转矩和转矩脉动，提高电机性能。

如图4和图5所示，在本实施例中，多个安装槽13在转子铁芯11的外周面上间隔设置，相邻两个安装槽13之间的夹角为θ1，第一安装孔121与第二安装孔122之间的夹角为θ3，第二安装孔122与第三安装孔123之间的夹角为θ3，其中，θ1＝θ3+θ。

在本实施例中，组装相邻两个转子10时，将第一连接件20依次穿过前一个转子10的第一安装孔121和后一个转子10的第二安装孔122，从而使前一个转子10的永磁体14和后一个转子10的永磁体14不重合，相互错位形成夹角θ。在这种连接方式下，前一个转子10相对于后一个转子10转过θ3的角度，由于同一个转子10上的相邻两个永磁体14之间夹角为θ1，从而相邻两个转子10之间错位安装后形成的斜极夹角θ＝θ1-θ3。

通过上述设置，当转子组件的级数确定时，可以根据所需要的斜极夹角θ，在加工转子铁芯11时，算出第一安装孔121与第二安装孔122之间的夹角为θ3，从而在安装转子组件时形成斜极夹角θ，以满足电机需要。

优选地，如图3至图5所示，在本实施例中，安装槽13为燕尾槽，永磁体14的外表面与燕尾槽的内表面相适配。

具体的，如图5所示，安装槽13的槽体与转子铁芯11之间形成夹角α，如图8和图9所示，永磁体14的朝向转子铁芯11的一边与沿转子径向方向的一边之间具有与安装槽13匹配的夹角α。

现有技术中的电机通常采用胶黏剂将永磁体粘贴在转子铁芯的表面，在电机的高速运行过程中的可靠性和稳定性均依赖于永磁体与转子铁芯的粘结力。而粘结生产中的操作工艺。胶黏剂的使用量及质量等因素，都会影响粘结强度。并且，粘结后需要高温烘烤，生产工艺复杂，生产效率低。随着电机的长期运行工作，胶黏剂会出现老化现象，粘结力逐渐减弱，在电机的离心力作用线，永磁体容易脱落，具有卡住转子使电机无法运行的安全隐患，容易造成事故。

而本实施例的永磁体14通过安装槽13进行安装，安装后的永磁体14嵌入到转子铁芯11的安装槽13内，安装简单且强度较高，无需使用粘结剂或其他连接结构，降低了成本，提高了安装效率，避免了安全隐患。

在进行转子组件安装时，将永磁体14经安装槽13安装至转子铁芯11上，使永磁体14嵌入转子铁芯11的安装槽13内，以形成转子10，进而在组装转子组件时，通过第一连接件20和第二连接件30将相邻的转子10连接起来，并通过选择两个转子10上的不同安装孔12以实现相邻两个转子10的永磁体14在转子10的中心轴线方向上不共线，形成转子组件的斜极结构。

优选地，在本实施例中，转子铁芯11由多个冲压后的钢板卡接形成。

具体地，转子铁芯11采用0.35mm或0.5mm厚的电工钢板冲压后卡接形成，冲压后的钢板上具有冲压出的凸起和凹槽，多个钢板通过凸起和凹槽的配合叠压成型。凸起和凹槽的数量可根据需要进行布置。

进一步地，安装孔12为铆接孔，第一连接件20和第二连接件30为铆钉。

上述设置工艺简单，成本较低，且便于安装和拆卸。

如图3、图6和图7所示，在本实施例中，转子组件还包括第一平衡压板40和第二平衡压板50，沿转子组件的轴线方向，第一平衡压板40盖设在转子组件的第一端，第二平衡压板50盖设在转子组件的第二端，以在转子组件的轴线方向上压紧永磁体14。

通过上述设置，保证了永磁体14在转子组件的轴线方向上的安装强度，进而保证了转子组件在电机使用过程中的稳定性。

如图6和图7所示，在实施例中，第一平衡压板40包括第一压板41和第一平衡块42，第一平衡块42设置在第一压板41上，其中，第一压板41和第一平衡块42为一体成型结构。

为了保证转子组件的正常工作，需要对转子组件增加配重块，以保证转子组件转动过程中的平稳性。现有技术中，用于配重的平衡块和压板分体设置，零部件较多，安装繁琐，不便于装配。本申请中将第一压板41和第一平衡块42一体成型，形成第一平衡压板40，以减少转子组件的零部件，简化了转子组件的装配和安装，结构更为简单。

优选地，本实施例中的第二平衡压板50包括第二压板和第二平衡块，第二平衡块设置在第二压板上，第二压板和第二平衡块为一体成型结构。

进一步地，第一平衡压板40和第二平衡压板50上均设有两个安装通孔，两个安装通孔之间的夹角为θ3。

如图1所示，在本实施例中，第一平衡压板40的外径小于永磁体14的外径，第二平衡压板50的外径小于永磁体14的外径。

通过上述设置，避免转子组件旋转过程中，因第一平衡压板40或者第二平衡压板50的外径过大与定子组件发生干涉，杜绝安全事故的发生。优选地，第一平衡压板40和第二平衡压板50的外径大于转子铁芯11的外径设置，以在转子铁芯11的轴线方向上对永磁体14进行压制，保证转子组件的正常工作。

本实施例还提供了一种永磁电机，包括转子组件和定子组件，转子组件为上述的转子组件。

在本实施例中，由于相邻两个转子10的永磁体14错位设置，从而使相邻两个转子10形成斜极结构，进而有效削弱齿谐波，降低了电机的齿槽转矩和转矩脉动，改善了电机的低速平稳性能，降低了电机运行时的噪音。因此，具有上述转子组件的永磁电机也具有上述优点。

以8级均布永磁体的转子为例，相邻两个永磁体14的夹角θ1＝360°/8＝45°，若需要设置的斜极夹角θ为5°，则需要将相邻两个安装孔12之间的夹角θ3设置为40°。由于安装孔12的定位夹角θ2需要满足以下关系：θ＜θ2＜2θ，所以在设置安装孔12时，将安装孔12的中心轴线与靠近安装孔12的安装槽13的槽体的中心线之间的夹角为θ2设置在5°到10°之间即可。

当然了，在未示出的替代实施例中，磁极数不局限于8级，可以为6级、10级、12级等，根据生产需要进行设置，只需相应更改θ1的角度值即可。

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：

由于相邻两个转子的永磁体错位设置，从而使相邻两个转子形成斜极结构，进而有效削弱齿谐波，降低了电机的齿槽转矩和转矩脉动，改善了电机的低速平稳性能，降低了电机运行时的噪音。

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)

1.一种转子组件，包括多个转子(10)，其特征在于，所述转子(10)包括：

转子铁芯(11)，所述转子铁芯(11)的外周面上设有多个安装槽(13)；

永磁体(14)，嵌入所述安装槽(13)内；

其中，相邻两个所述转子(10)的所述永磁体(14)错位设置。

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转子组件还包括用于连接所述多个转子(10)的第一连接件(20)和第二连接件(30)；所述转子铁芯(11)的端面上设有多个安装孔(12)，所述多个安装孔(12)包括第一安装孔(121)、第二安装孔(122)和第三安装孔(123)，当连接相邻两个所述转子(10)时，所述第一连接件(20)依次穿过其中一个所述转子铁芯(11)的所述第一安装孔(121)和另一个所述转子铁芯(11)的所述第二安装孔(122)，所述第二连接件(30)依次穿过其中一个所述转子铁芯(11)的所述第二安装孔(122)和另一个所述转子铁芯(11)的所述第三安装孔(123)，以使相邻两个所述转子(10)的所述永磁体(14)错位设置。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述安装孔(12)的中心轴线与靠近所述安装孔(12)的所述安装槽(13)的槽体的中心线之间的夹角为θ2，相邻两个所述转子(10)上的所述永磁体(14)错位形成的夹角为θ，其中，θ＜θ2＜2θ。

4.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，所述多个安装槽(13)在所述转子铁芯(11)的外周面上间隔设置，相邻两个所述安装槽(13)之间的夹角为θ1，所述第一安装孔(121)与所述第二安装孔(122)之间的夹角为θ3，和/或，所述第二安装孔(122)与所述第三安装孔(123)之间的夹角为θ3，其中，θ1＝θ3+θ。

5.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述安装槽(13)为燕尾槽，所述永磁体(14)的外表面与所述燕尾槽的内表面相适配。

6.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(11)由多个冲压后的钢板卡接形成。

7.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述安装孔(12)为铆接孔，所述第一连接件(20)和/或所述第二连接件(30)为铆钉。

8.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转子组件还包括第一平衡压板(40)和第二平衡压板(50)，沿所述转子组件的轴线方向，所述第一平衡压板(40)盖设在所述转子组件的第一端，所述第二平衡压板(50)盖设在所述转子组件的第二端，以在所述转子组件的轴线方向上压紧所述永磁体(14)。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述第一平衡压板(40)包括第一压板(41)和第一平衡块(42)，所述第一平衡块(42)设置在所述第一压板(41)上，其中，所述第一压板(41)和所述第一平衡块(42)为一体成型结构。

10.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述第一平衡压板(40)的外径小于所述永磁体(14)的外径，所述第二平衡压板(50)的外径小于所述永磁体(14)的外径。

11.一种永磁电机，包括转子组件和定子组件，其特征在于，所述转子组件为权利要求1至10中任一项所述的转子组件。

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