CN113726051A - 转子组件、电机、压缩机、空调器 - Google Patents

转子组件、电机、压缩机、空调器 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种转子组件、电机、压缩机、空调器，其中的转子组件包括转子铁芯，转子铁芯上装设有呈一字型的第一磁钢以及处于第一磁钢的两端的V字型磁钢组，第一磁钢的矫顽力低于V字型磁钢组内的磁钢的矫顽力，磁极的d轴与第一磁钢的对称轴重合，且V字型磁钢组关于d轴对称，第一磁钢的端部与V字型磁钢组之间具有第一隔磁结构，第一隔磁结构包括隔磁孔主体，隔磁孔主体具有沿转子铁芯的周向背离d轴延伸的第一隔磁槽。根据本发明，使得低矫顽力磁钢在处于充退磁情况下均能够改善电机反电动势非正弦情况，进而改善电流谐波以及电流谐波引起的转矩脉动和谐波损耗，增加电机运行稳定性和效率；同时能够降低低矫顽力磁钢的充退磁难度。

Description

转子组件、电机、压缩机、空调器
技术领域
本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种转子组件、电机、压缩机、空调器。
背景技术
变磁通永磁电机利用低矫顽力磁钢可以在线调磁特性，在电动汽车、高速机床和飞轮储能等领域有广阔的应用前景。但与常规永磁电机相同的是，其同样存在反电动势非正弦和转矩脉动大等问题。特别的，变磁通电机为了提高输出转矩通常采用混合永磁结构设计，包括低矫顽力和高矫顽力磁钢。同时由于变磁通电机在不同工况下运行需要低矫顽力磁钢充磁与退磁，这使得变磁通电机的内部磁路结构远比常规永磁电机复杂，其反电动势非正弦和转矩脉动等问题更加严重。
发明内容
因此，本发明提供一种转子组件、电机、压缩机、空调器，能够克服相关技术中变磁通永磁电机的反电动势非正弦和转矩脉动问题较严重的不足。
为了解决上述问题，本发明提供一种转子组件，包括转子铁芯，所述转子铁芯上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯上装设有呈一字型的第一磁钢以及处于所述第一磁钢的两端的V字型磁钢组，所述第一磁钢的矫顽力低于所述V字型磁钢组内的磁钢的矫顽力，所述磁极的d轴与所述第一磁钢的对称轴重合，且所述V字型磁钢组关于所述d轴对称，所述第一磁钢的端部与所述V字型磁钢组之间具有第一隔磁结构，所述第一隔磁结构包括隔磁孔主体，所述隔磁孔主体具有沿所述转子铁芯的周向背离所述d轴延伸的第一隔磁槽。
在一些实施方式中，所述隔磁孔主体还具有沿所述转子铁芯的周向背离所述d轴延伸的第二隔磁槽，所述第一隔磁槽处于所述第二隔磁槽的径向外侧。
在一些实施方式中，所述V字型磁钢组包括靠近所述d轴的处于第二磁钢槽中的第二磁钢以及远离所述d轴的处于第三磁钢槽中的第三磁钢，与所述第三磁钢槽相对应的设置有第三隔磁槽，所述第三隔磁槽处于所述第三磁钢槽靠近所述第二磁钢槽的一侧，且所述第三隔磁槽沿所述转子铁芯的轴向朝向所述d轴延伸。
在一些实施方式中，所述第一隔磁槽、第二隔磁槽以及第三隔磁槽皆呈扇环形状且同心设置；和/或，所述隔磁孔主体与所述第一磁钢所处的第一磁钢槽、所述第二磁钢槽连通，所述第三隔磁槽与所述第三磁钢槽连通。
在一些实施方式中，所述转子铁芯的外圆周壁半径为R，所述第一隔磁槽的径向外壁与所述转子铁芯的外圆周壁之间的径向距离为R2，所述第一隔磁槽的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r2，0＜R2＜R/40，和/或，R/30≤r2＜R/20；和/或，所述第二隔磁槽的径向外壁与所述转子铁芯的外圆周壁之间的径向距离为R3，所述第二隔磁槽的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r3，R/10＜R3＜R/12，和/或，R/30＜r3≤R/20；和/或，所述第三隔磁槽的径向外壁与所述转子铁芯的外圆周壁之间的径向距离为R1，所述第三隔磁槽的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r1，R/10＜R1＜R/12，和/或，R/30＜r1≤R/20。
在一些实施方式中，处于所述第一隔磁槽的圆周延伸方向上且与所述d轴相邻的q轴为基准q轴，所述转子铁芯上具有的磁极对数为P，所述第一隔磁槽朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α2，所述第二隔磁槽朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α3，所述第三隔磁槽朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α1，360°/18/P＜α1＜360°/10/P＜α2＜α3＜360°/6/P。
在一些实施方式中，360/15/P＜α3-α1＜360°/9/P，0≤α3-α2＜360°/60/P。
在一些实施方式中，R/30≤r2＜r3≤r1≤R/20。
本发明还提供一种电机，包括上述的转子组件。
本发明还提供一种压缩机，包括上述的转子组件。
本发明还提供一种空调器，包括上述的电机，或者上述的压缩机。
本发明提供的一种转子组件、电机、压缩机、空调器，在所述第一磁钢的端部与所述V字型磁钢组之间的区域设置所述第一隔磁结构，并使所述第一隔磁槽设计为朝向所述V字型磁钢组的V字内部延伸，能够改变相应的电机内部磁路和气隙磁场，使得低矫顽力磁钢在处于充退磁情况下均能够改善电机反电动势非正弦情况，进而改善电流谐波以及电流谐波引起的转矩脉动和谐波损耗，增加电机运行稳定性和效率；同时该结构能够进一步降低高矫顽力磁钢对低矫顽力磁钢的影响，降低低矫顽力磁钢的充退磁难度，即可以用较小的电流进行充退磁，保证电机能够稳定可靠运行。
附图说明
图1为本发明实施例的转子组件的结构示意图(轴向局部视图，同一磁极下)；
图2为低矫顽力磁钢(第一磁钢)在退磁情况下本发明技术与现有技术空载线反电动势对比图；
图3为低矫顽力磁钢(第一磁钢)在充磁情况下本发明技术与现有技术空载线反电动势对比图。
附图标记表示为：
1、转子铁芯；21、第一磁钢；22、第二磁钢；23、第三磁钢；31、第一隔磁槽；32、第二隔磁槽；33、第三隔磁槽。
具体实施方式
结合参见图1至图3所示，根据本发明的实施例，提供一种转子组件，包括转子铁芯1，所述转子铁芯1上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯1上装设有呈一字型的第一磁钢21以及处于所述第一磁钢21的两端的V字型磁钢组，所述第一磁钢21的矫顽力低于所述V字型磁钢组内的磁钢的矫顽力，所述磁极的d轴与所述第一磁钢21的对称轴重合，且所述V字型磁钢组关于所述d轴对称，所述第一磁钢21的端部与所述V字型磁钢组之间具有第一隔磁结构，所述第一隔磁结构包括隔磁孔主体，所述隔磁孔主体具有沿所述转子铁芯1的周向背离所述d轴延伸的第一隔磁槽31，也即朝向所述V字型磁钢组的V字内部延伸的第一隔磁槽31。该技术方案中，在所述第一磁钢21的端部与所述V字型磁钢组之间的区域设置所述第一隔磁结构，并使所述第一隔磁槽21设计为朝向所述V字型磁钢组的V字内部延伸，能够改变相应的电机内部磁路和气隙磁场，使得低矫顽力磁钢在处于充退磁情况下均能够改善电机反电动势非正弦情况，进而改善电流谐波以及电流谐波引起的转矩脉动和谐波损耗，增加电机运行稳定性和效率；同时该结构能够进一步降低高矫顽力磁钢对低矫顽力磁钢的影响，降低低矫顽力磁钢的充退磁难度，即可以用较小的电流进行充退磁，保证电机能够稳定可靠运行。
在一些实施方式中，所述隔磁孔主体还具有沿所述转子铁芯1的周向背离所述d轴延伸的第二隔磁槽32，所述第一隔磁槽31处于所述第二隔磁槽32的径向外侧，通过在所述第一隔磁槽31的径向内侧位置上设置所述第二隔磁槽32能够进一步使对应的所述V字型磁钢组的磁路集中于V字型区域，进一步降低高矫顽力的磁钢(也即所述V字型磁钢组内的磁钢)对低矫顽力的磁钢(也即所述第一磁钢31)的影响，降低低矫顽力磁钢的充退磁难度。
在一些实施方式中，所述V字型磁钢组包括靠近所述d轴的处于第二磁钢槽中的第二磁钢22以及远离所述d轴的处于第三磁钢槽中的第三磁钢23，与所述第三磁钢槽相对应的设置有第三隔磁槽33，所述第三隔磁槽33处于所述第三磁钢槽靠近所述第二磁钢槽的一侧，且所述第三隔磁槽33沿所述转子铁芯1的轴向朝向所述d轴延伸，所述第三隔磁槽33能够将所述V字型磁钢组的磁路进一步聚拢于V字型区域内，使得低矫顽力磁钢在处于充退磁情况下能够进一步改善电机反电动势非正弦情况。
所述第一隔磁槽31、第二隔磁槽32以及第三隔磁槽33可以为矩形槽，在一些实施方式中，所述第一隔磁槽31、第二隔磁槽32以及第三隔磁槽33皆呈扇环形状且同心设置，采用扇环形状和同心设置便于统一设置各隔磁槽的尺寸和相对位置，简化参数关系；和/或，所述隔磁孔主体与所述第一磁钢21所处的第一磁钢槽、所述第二磁钢槽连通，所述第三隔磁槽33与所述第三磁钢槽连通，能够使所述隔磁孔主体、第三隔磁槽33的构造更加简单。
在一些实施方式中，所述转子铁芯1的外圆周壁半径为R，所述第一隔磁槽31的径向外壁与所述转子铁芯1的外圆周壁之间的径向距离为R2，所述第一隔磁槽31的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r2，0＜R2＜R/40，和/或，R/30≤r2＜R/20；和/或，所述第二隔磁槽32的径向外壁与所述转子铁芯1的外圆周壁之间的径向距离为R3，所述第二隔磁槽32的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r3，R/10＜R3＜R/12，和/或，R/30＜r3≤R/20；和/或，所述第三隔磁槽33的径向外壁与所述转子铁芯1的外圆周壁之间的径向距离为R1，所述第三隔磁槽33的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r1，R/10＜R1＜R/12，和/或，R/30＜r1≤R/20。在一些实施方式中，R/30≤r2＜r3≤r1≤R/20。
在一些实施方式中，处于所述第一隔磁槽31的圆周延伸方向上且与所述d轴相邻的q轴为基准q轴，所述转子铁芯1上具有的磁极对数为P，所述第一隔磁槽31朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α2，所述第二隔磁槽32朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α3，所述第三隔磁槽33朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α1，360°/18/P＜α1＜360°/10/P＜α2＜α3＜360°/6/P，对于所述第一隔磁孔31，通过合理设置其对应的圆心角α2的尺寸大小，可以减少高矫顽力磁钢第二磁钢22和第三磁钢23对低矫顽力磁钢第一磁钢21的影响降低低矫顽力磁钢的充退磁难度，即可以用较小的电流进行充退磁，保证电机能够稳定可靠运行。进一步地，360/15/P＜α3-α1＜360°/9/P，0≤α3-α2＜360°/60/P。
本发明技术方案通过合理地设置第一隔磁槽31、第二隔磁槽32、第三隔磁槽33的空间相对位置和扇环尺寸大小，共同改变相应的电机内部磁路和气隙磁场，使得低矫顽力磁钢在处于充退磁情况下均能够改善电机反电动势非正弦情况。同时反电动势正弦可以改善电流谐波以及电流谐波引起的转矩脉动和谐波损耗，增加电机运行稳定性和效率。
如图2和图3所示，本发明低矫顽力磁钢处于充退磁情况下电机的空载反电动势非正弦情况均明显改善。
根据本发明的实施例，还提供一种电机，尤其是一种变磁通永磁同步电机，包括上述的转子组件。
根据本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括上述的转子组件。
根据本发明的实施例，还提供一种空调器，包括上述的电机，或者上述的压缩机。
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 (11)

1.一种转子组件，包括转子铁芯(1)，所述转子铁芯(1)上具有多个磁极，在同一磁极下，所述转子铁芯(1)上装设有呈一字型的第一磁钢(21)以及处于所述第一磁钢(21)的两端的V字型磁钢组，所述第一磁钢(21)的矫顽力低于所述V字型磁钢组内的磁钢的矫顽力，所述磁极的d轴与所述第一磁钢(21)的对称轴重合，且所述V字型磁钢组关于所述d轴对称，其特征在于，所述第一磁钢(21)的端部与所述V字型磁钢组之间具有第一隔磁结构，所述第一隔磁结构包括隔磁孔主体，所述隔磁孔主体具有沿所述转子铁芯(1)的周向背离所述d轴延伸的第一隔磁槽(31)。
2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述隔磁孔主体还具有沿所述转子铁芯(1)的周向背离所述d轴延伸的第二隔磁槽(32)，所述第一隔磁槽(31)处于所述第二隔磁槽(32)的径向外侧。
3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述V字型磁钢组包括靠近所述d轴的处于第二磁钢槽中的第二磁钢(22)以及远离所述d轴的处于第三磁钢槽中的第三磁钢(23)，与所述第三磁钢槽相对应的设置有第三隔磁槽(33)，所述第三隔磁槽(33)处于所述第三磁钢槽靠近所述第二磁钢槽的一侧，且所述第三隔磁槽(33)沿所述转子铁芯(1)的轴向朝向所述d轴延伸。
4.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，所述第一隔磁槽(31)、第二隔磁槽(32)以及第三隔磁槽(33)皆呈扇环形状且同心设置；和/或，所述隔磁孔主体与所述第一磁钢(21)所处的第一磁钢槽、所述第二磁钢槽连通，所述第三隔磁槽(33)与所述第三磁钢槽连通。
5.根据权利要求3所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(1)的外圆周壁半径为R，所述第一隔磁槽(31)的径向外壁与所述转子铁芯(1)的外圆周壁之间的径向距离为R2，所述第一隔磁槽(31)的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r2，0＜R2＜R/40，和/或，R/30≤r2＜R/20；和/或，所述第二隔磁槽(32)的径向外壁与所述转子铁芯(1)的外圆周壁之间的径向距离为R3，所述第二隔磁槽(32)的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r3，R/10＜R3＜R/12，和/或，R/30＜r3≤R/20；和/或，所述第三隔磁槽(33)的径向外壁与所述转子铁芯(1)的外圆周壁之间的径向距离为R1，所述第三隔磁槽(33)的所述径向外壁与径向内壁之间的径向距离为r1，R/10＜R1＜R/12，和/或，R/30＜r1≤R/20。
6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，处于所述第一隔磁槽(31)的圆周延伸方向上且与所述d轴相邻的q轴为基准q轴，所述转子铁芯(1)上具有的磁极对数为P，所述第一隔磁槽(31)朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α2，所述第二隔磁槽(32)朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α3，所述第三隔磁槽(33)朝向所述基准q轴的槽壁与所述基准q轴之间具有的圆心角为α1，360°/18/P＜α1＜360°/10/P＜α2＜α3＜360°/6/P。
7.根据权利要求6所述的转子组件，其特征在于，360/15/P＜α3-α1＜360°/9/P，0≤α3-α2＜360°/60/P。
8.根据权利要求5或6所述的转子组件，其特征在于，R/30≤r2＜r3≤r1≤R/20。
9.一种电机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的转子组件。
10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的转子组件。
11.一种空调器，其特征在于，包括权利要求9所述的电机，或者权利要求10所述的压缩机。
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