CN118017732A - 一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机 - Google Patents
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Abstract
本发明属于驱动装置技术领域，具体公开了一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机。转子包括：转子铁芯，设置有磁铁槽；多组永磁体，设置于磁铁槽内，两个永磁体为一组呈V字型分布，多组永磁体围设于转子铁芯上；第一隔磁桥，设置于同组两个永磁体所在的磁铁槽之间；第二隔磁桥，设置于相邻组永磁体所在的磁铁槽之间；在永磁体的宽度和厚度所在的平面上设置有第一扩散区和/或第二扩散区。转子的退磁性能与第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度以及扩散区尺寸有关，本发明推导并验证了各参数间的运算关系，据此设计的电机实现了在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高永磁体局部抗退磁的能力，降低了电机的生产成本。
Description
技术领域
本发明属于驱动装置技术领域，具体涉及一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机。
背景技术
现阶段国内外空调压缩机基本采用变频电机，变频电机一般采用永磁电机，永磁电机转子的励磁方式是由磁铁励磁，由于现在永磁电机高功率密度的特点及降成本的需求，导致转子磁铁的抗退磁能力减弱，当磁铁发生不可逆退磁，将影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，从而严重影响产品的使用寿命。
同时，随着稀土材料价格的增长，稀土磁铁材料价格和电机成本直线上升。在保证电机可靠运行的前提下，磁铁和电机的降成本迫在眉睫。磁铁价格上涨的根本原因是稀土元素价格的上涨，而稀土元素的含量影响磁铁的剩磁和矫顽力，其中矫顽力的直接表现是抗退磁能力。当磁铁尺寸相同，搭载相同电机时，矫顽力低的磁铁，转子抗退磁能力差，转子失磁风险更高，且失磁更明显。
因此，亟需设计出一种可有效解决上述技术缺陷的转子，在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低生产成本。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机。本发明通过控制转子中隔磁桥的厚度和永磁体中稀土元素的扩散尺寸等相关参数间的特定运算关系，在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，可提高永磁体局部抗退磁的能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。
为克服上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种转子。
具体地，一种转子，包括：
转子铁芯，所述转子铁芯上设置有磁铁槽；
多组永磁体，所述永磁体设置于所述磁铁槽内，两个所述永磁体为一组呈V字型分布，多组所述永磁体围设于所述转子铁芯上；
第一隔磁桥，设置于同组两个所述永磁体所在的所述磁铁槽之间；
第二隔磁桥，设置于相邻组所述永磁体所在的所述磁铁槽之间；
在所述永磁体的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区，所述扩散区包括：
第一扩散区，设置于所述永磁体宽度中心线的一侧；和/或
第二扩散区，设置于所述永磁体宽度中心线的另一侧；
所述第一扩散区和所述第二扩散区中均含有稀土元素；
其中：所述第一隔磁桥的厚度y1、所述第二隔磁桥的厚度y2、所述第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度L1max、所述第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度W1max满足以下公式(1)和公式(2)：
公式(1)：y1·y2·L1max＝k1、公式(2)：y1·y2·W1max＝k3；
上述公式中：0.2≤k1≤7.7，0.16≤k3≤2。
本发明的转子包括转子铁芯、多组永磁体、第一隔磁桥和第二隔磁桥，所述转子铁芯上设置有磁铁槽；所述永磁体设置于所述磁铁槽内，且一个永磁体对应设置于一个磁铁槽内，两个所述永磁体为一组呈V字型分布，每组永磁体围设于所述转子铁芯上，永磁体的组数由转子铁芯的尺寸而定；第一隔磁桥设置于同组两个所述永磁体所在的所述磁铁槽之间，在同组的两个永磁体间设置第一隔磁桥，在一定程度上能起到隔磁作用，可以避免同组的两个永磁体之间的区域出现漏磁现象，优化转子结构，提升转子的可靠性；第二隔磁桥设置于相邻组所述永磁体所在的所述磁铁槽之间，通过设置第二隔磁桥可有效降低转子内部各组磁路错乱以及漏磁问题的发生，以进一步优化转子结构，提升转子的可靠性。
在所述永磁体的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区，所述扩散区包括第一扩散区和/或第二扩散区，其中：第一扩散区设置于所述永磁体宽度中心线的一侧，第二扩散区设置于所述永磁体宽度中心线的另一侧。所述第一扩散区和所述第二扩散区中均含有稀土元素。由于稀土元素具有优异的能量密度、矫顽力和剩磁特性，将其制备成浆料并涂覆于永磁体基体表面后，将渗透并扩散至永磁体基体内部形成扩散区，且浆料中稀土元素的含量越高，则永磁体的抗退磁能力越强。同时，在永磁体基体的表面涂覆含有稀土元素的浆料后，还需进行高温处理(约800-950℃，10-18小时)，以进一步提高稀土元素与永磁体基体间的结合力，形成稳定的晶界状态，改进永磁体的矫顽力及其对温度的稳定性，从而提高永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。
研究发现，转子的退磁性能与第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度以及扩散区的尺寸有关，其中：第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度增加时，转子抗退磁性能提升，在实现相同抗退磁性能的前提下，需要扩散区的面积减少；即第一隔磁桥厚度和第二隔磁桥厚度的乘积与扩散区的L1max或W1max成反比。因此，通过合理设置第一隔磁桥的厚度y1、第二隔磁桥的厚度y2、第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度W1max间的关系，并使之满足上述公式(1)和(2)的运算关系，可实现在保证退磁可靠性及不增永磁体体积的前提下，可提高永磁体局部抗退磁的能力，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。
优选的，公式(1)和公式(2)中，1.2≤k1≤1.8，0.38≤k3≤0.57。
作为上述技术方案的进一步改进，第二扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度L2max、第二扩散区沿所述永磁体厚度方向的最大长度W2max满足以下公式(3)和公式(4)：
公式(3)：y1·y2·L2max＝k2、公式(4)：y1·y2·W2max＝k4；
上述公式中：0.2≤k2≤7.7，0.16≤k4≤2。
具体地，当第二扩散区中沿永磁体的宽度和厚度方向的最大长度满足公式(3)和公式(4)时，可实现对第一扩散区的补充，实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，进一步提高永磁体局部抗退磁的能力。
优选的，公式(3)和公式(4)中，1.2≤k1≤1.8，0.38≤k3≤0.57。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一隔磁桥的厚度y1的取值范围为0.2-2mm。
具体地，通过控制第一隔磁桥的厚度，以满足同组永磁体间隔磁的需求。第一隔磁桥的厚度需大于0.2mm，以保证第一隔磁桥可满足转子高速旋转产生的离心力对转子结构的破坏，从而确保单组永磁体的机械强度，提高转子的可靠性；同时限定第一隔磁桥的厚度需小于2mm，以降低同组永磁体漏磁的风险及制造成本。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二隔磁桥的厚度y2的取值范围为0.2-2mm。
具体地，通过控制第二隔磁桥的厚度，以满足不同组的永磁体之间隔磁的需求。第二隔磁桥的厚度需大于0.2mm，以保证第二隔磁桥可满足转子高速旋转产生的离心力对转子结构的破坏，从而确保每组永磁体的机械强度，提高转子的整体可靠性；同时限定第二隔磁桥的厚度需小于2mm，以降低组间永磁体漏磁的风险及制造成本。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1mm≤L1max≤25mm；1mm≤W1max≤5mm。
优选的，所述第一扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1.4mm≤L1max≤1.7mm；1.5mm≤W1max≤2.3mm。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1mm≤L2max≤25mm；1mm≤W2max≤5mm。
优选的，所述第二扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1.4mm≤L2max≤1.7mm；1.5mm≤W2max≤2.3mm。
具体地，在限定y1和y2的取值范围的基础上，进一步限定扩散区中各参数第一扩散区沿永磁体宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区沿永磁体厚度方向的最大长度W1max、第二扩散区沿所述永磁体宽度方向的最大长度L2max、第二扩散区沿所述永磁体厚度方向的最大长度W2max的范围值，以使其满足各公式中0.2≤k1≤7.7，0.2≤k2≤7.7，0.16≤k3≤2，0.16≤k4≤2，从而实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高永磁体局部抗退磁的能力，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。
作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素包括镝、铽、镨、钕、铈中的至少一种。
具体地，这些稀土元素渗透并扩散至永磁体内，在高温处理的过程中，可与永磁体内的过渡金属元素形成金属间化合物，过渡金属元素之间的强交换作用使得化合物具有较高的居里温度，过渡金属原子具有较大的磁矩保证化合物拥有较高的饱和磁化强度，而稀土元素局域的4f电子能够提供较强的各向异性，两类元素的综合效应，有利于提高永磁体的矫顽力，从而增强永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。
优选的，所述稀土元素包括镝、铽、钕中的至少一种。
作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素均匀分布或者非均匀分布于所述扩散区中。
具体地，稀土元素在永磁体中的分布是指扩散区域中稀土元素的分布情况，扩散区域中稀土元素可以均匀分布也可以不均匀分布，主要取决于扩散工艺。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g1为1.05％-2.0％。
具体地，通过控制第一扩散区中稀土元素的质量占比范围，以满足电机的低成本需求。第一扩散区的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第一扩散区具备可满足永磁体矫顽力的最低需求，从而确保第一扩散区可以提升整个永磁体的抗退磁能力；同时限定第一扩散区的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第一扩散区具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体的成本，从而满足电机的低成本需求。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g2为1.05％-2.0％。
具体地，第二扩散区中的稀土元素的质量占比与第一扩散区中的稀土元素的质量占相同，可作为第一扩散区的补充或独立作为扩散区。同时，第二扩散区的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第二扩散区具备可满足永磁体矫顽力的最低需求，从而确保第二扩散区可以提升整个永磁体的抗退磁能力；同时限定第二扩散区的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第二扩散区具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体的成本，从而满足电机的低成本需求。
作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体还包括非扩散区，所述非扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g3，且g3<g1，g3<g2。
具体地，非扩散区是指永磁体中含稀土元素的浆料未渗透或扩散至的区域，即未采用3D扩散技术的区域，非扩散区中稀土元素的质量占比小于第一扩散区和第二扩散中的稀土元素的质量占比，即两个扩散区的矫顽力均大于非扩散区的矫顽力。因此，第一扩散区和第二扩散区所能抵御的矫顽磁场的强度大于非扩散区所能抵御的矫顽磁场的强度，从而在非扩散区面临退磁风险时，可保持自身的磁感应强度，进而阻止非扩散区发生不可逆退磁，以实现提升永磁体抗退磁能力，在延长永磁体使用寿命的同时，提高其可靠性。
作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体还包括若干个第三扩散区，所述第三扩散区设置于所述第一扩散区和第二扩散区之间，每个所述第三扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为gi，gi>g3。
具体地，永磁体除可包括第一扩散区和/或第二扩散区外，还可包括若干个第三扩散区，可作为第一扩散区和第二扩散区的补充。同时，每个扩散区中稀土元素的质量占比均大于非扩散区，即第三扩散区的矫顽力大于非扩散区的矫顽力。通过设置质量占比不同的第三扩散区和非扩散区，可以在每个永磁体上形成退磁能力不同的第三扩散区和非扩散区，以通过梯度抗退磁区域强化永磁体的抗退磁性能，进而降低永磁体出现不可逆退磁问题的发生。
优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区、所述第二扩散区和所述第三扩散区，且所述第三扩散区设置于所述第一扩散区和所述第二扩散区之间，所述第一扩散区、所述第二扩散区和所述第三扩散区围合成回字型。
优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区和所述第二扩散区，且所述第一扩散区和所述第二扩散区分别设置于永磁体的四个角部。
优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区、所述第二扩散区和第所述三扩散区，且第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区分别平行设置于永磁体的两侧和中部，呈三条型。
具体地，第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区可同时设置于永磁体中，也可单独设置于永磁体中，对于永磁电机来说，在永磁体宽度和厚度所在平面上，永磁体容易在宽度两端退磁，以及宽度中间位置退磁；此外，永磁体还容易在长度方向两端退磁。因此，在永磁体容易退磁的位置设置扩散区既可以提高抗退磁性，同时保证降低成本。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区和所述第二扩散区沿所述永磁体轴向方向全区域分布或局部分布。
具体地，第一扩散区和第二扩散区可沿永磁体轴向方向全区域分布或局部分布是指：第一扩散区和第二扩散区沿永磁体长度方向的分布情况，其沿长度方向分布可以全区域分布，也可以部分区域分布，主要取决于永磁体对于抗退磁性能的要求，部分区域分布主要是为了减小扩散区，从而降低成本。
作为上述技术方案的进一步改进，在所述永磁体不同宽度和厚度所在截面上的所述扩散区相同或不同。
具体地，通过在转子组件上设置多个永磁体，可以强化转子组件的抗退磁能力，从而进一步降低转子组件出现不可逆退磁的可能性。对于一片永磁体，在不同的永磁体长度上的宽度和厚度所在平面上，扩散区可以相同，也可以不相同，只需保证永磁体的整体抗退磁能力即可。
作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体采用径向充磁或平行充磁。
具体地，永磁体的充磁方向可以为径向充磁，也可以为平行充磁，只需保证转子上的每个永磁体的充磁方向一致，且每个永磁体中的第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区和非扩散区的充磁方向一致即可。在非扩散区因外部磁场产生退磁现象时，抗退磁能力较强的第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区可保证自身的磁性，从而通过第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区对非扩散区进行充磁，以避免永磁体出现不可逆退磁的情况发生。
作为上述技术方案的进一步改进，所述转子铁芯由多个硅钢片层叠而成。
具体地，转子铁芯由多个硅钢片层叠而成，采用层叠的方式加工转子铁芯，有利于减小涡流损耗。转子铁芯在工作时，处于变化的磁场中，其内部感生的电流将导致能量损耗，该能量损耗称为涡流损耗。转子铁芯由硅钢片叠压而成，可有效减少铁耗，提高转子的可靠性。
本发明的第二方面提供了一种电机。
具体地，一种电机，包括：
如本发明第一方面任一技术方案所述的转子。
本发明提供的电机，包括定子和上述第一方面任一技术方案所述的转子，其中：定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯设置有用于固定所述绕组的凸起部，所述绕组由线圈环绕所述凸起部而形成，所述定子铁芯围设于所述转子铁芯的外侧并形成间隙。由于电机包括上述任一技术方案的转子，因此具有该转子所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。
本发明的第三方面提供了一种压缩机。
具体地，一种压缩机，包括：
如本发明第一方面任一技术方案所述的转子；或
如本发明第二方面所述的电机。
本发明提供的压缩机，包括上述第一方面任一技术方案所述的转子或上述第二方面所述任一技术方案所述的电机，由于压缩机包括上述任一技术方案的转子或电机，因此具有该转子或电机所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。
本发明的第四方面提供了一种制冷机。
具体地，一种制冷机，包括：
如本发明第二方面所述的电机；或
如本发明第三方面所述的压缩机。
本发明提供的制冷机，包括上述第二方面所述的电机或上述第三方面所述的压缩机，由于制冷机包括上述技术方案的电机或压缩机，因此具有该电机或压缩机所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。
本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：
(1)本发明依据转子的退磁性能与第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度以及扩散区的尺寸有关，且第一隔磁桥的厚度和第二隔磁桥的厚度的乘积与扩散区的L1max或W1max成反比，推导并验证了通过合理设置第一隔磁桥厚度y1、第二隔磁桥厚度y2、第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度W1max间的关系，并使之满足上述公式(1)和公式(2)，可实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高永磁体局部抗退磁能力，从而提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁的能力，降低电机的生产成本。
(2)本发明提供的转子，其永磁体在50A/130℃下的退磁率可达2.50％。
附图说明
图1为本发明一种实施例的转子的结构示意图；
图2为本发明一种实施例的转子的尺寸示意图；
图3为为本发明一种实施例的V字型转子的结构及方向示意图；
图4为本发明一种实施例的转子中永磁体扩散区的结构示意图；
图5为本发明一种实施例的永磁体的回字型扩散区的结构示意图；
图6为本发明一种实施例的永磁体的四角型扩散区的结构示意图；
图7为本发明一种实施例的永磁体的三条型扩散区的结构示意图；
图8为本发明一种实施例的永磁体的单一扩散区的结构示意图；
图9为本发明一种实施例的电机的结构示意图。
附图中：100-电机，110-转子，111-转子铁芯，112-永磁体，113-第一隔磁桥，114-第二隔磁桥，1111-磁铁槽，120-定子，121-定子铁芯，122-绕组，1211-凸起部，1121-扩散区，11211-第一扩散区，11212-第二扩散区，11213-第三扩散区，11214-非扩散区。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行具体描述，以便于所属技术领域的人员对本发明的理解。有必要在此特别指出的是，实施例只是用于对本发明做进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，所属领域技术熟练人员，根据上述发明内容对本发明作出的非本质性的改进和调整，应仍属于本发明的保护范围。
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。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
下面参照图1-9描述根据本发明一些实施例的转子、电机和压缩机。
实施例1
如图1所示，根据本发明的第一方面，实施例提出了一种转子110，包括转子铁芯111、多组永磁体112、第一隔磁桥113和第二隔磁桥114，转子铁芯111上设置有永磁体112槽1111；永磁体112设置于永磁体112槽1111内，且一个永磁体112对应设置于一个永磁体112槽1111内，两个永磁体112为一组呈V字型分布，多组永磁体112围设于转子铁芯111上，永磁体112的组数由转子铁芯111的尺寸而定；第一隔磁桥113设置于同组两个永磁体112所在的永磁体112槽1111之间，在同组的两个永磁体112间设置第一隔磁桥113，在一定程度上能起到隔磁作用，可以避免同组的两个永磁体112之间的区域出现漏磁现象，优化转子110结构，提升转子110的可靠性；第二隔磁桥114设置于相邻组永磁体112所在的永磁体112槽1111之间，通过设置第二隔磁桥114可有效降低转子110内部各组磁路错乱以及漏磁问题的发生，以进一步优化转子110结构，提升转子110的可靠性。
如图3所示，在永磁体112的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区1121，扩散区1121包括第一扩散区11211和/或第二扩散区11212，其中：第一扩散区11211设置于永磁体112宽度中心线的一侧，第二扩散区11212设置于永磁体112宽度中心线的另一侧。第一扩散区11211和第二扩散区11212是指在永磁体112的制造过程中，通过在永磁体112基体的表面涂覆一层含有稀土元素的浆料，以增强永磁体112的抗退磁性能。为满足不同抗磁性能的要求，可在永磁体112的宽度中心线的一侧涂覆稀土元素的浆料，形成第一扩散区11211；也可在永磁体112的宽度中心线的另一侧涂覆含有稀土元素的浆料，形成第二扩散区11212；或者在永磁体112的永磁体112宽度中心线的两侧同时涂覆含有稀土元素的浆料，形成第一扩散区11211和第二扩散区11212。此外，还可通过控制浆料中稀土元素的含量，以适应不同抗退磁性能的要求。
进一步地，第一扩散区11211和第二扩散区11212中都含有稀土元素，由于稀土元素具有优异的能量密度、矫顽力和剩磁特性，将其制备成浆料并涂覆于永磁体112基体表面后，将渗透并扩散至永磁体112基体内部形成扩散区(1121)，以提高永磁体112的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。
如图2所示，转子110的退磁性能与第一隔磁桥113和第二隔磁桥114的厚度以及扩散区1121尺寸有关，其中：第一隔磁桥113和第二隔磁桥114的厚度增加时，转子110抗退磁性能提升，在实现相同抗退磁性能的前提下，需要扩散区1121的面积减少；同时，第一隔磁桥113的厚度和第二隔磁桥114的厚度的乘积与扩散区1121的L1max、W1max、L2max或W2max成反比。因此，通过合理设置第一隔磁桥113厚度y1、第二隔磁桥114厚度y2、第一扩散区11211沿永磁体112宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区11211沿永磁体112厚度方向的最大长度W1max、第二扩散区11212沿永磁体112宽度方向的最大长度L2max、第二扩散区11212沿永磁体112厚度方向的最大长度W2max间的关系，并使之满足以下公式(1)-(2)或公式(1)-(4)的运算关系，可实现在保证退磁可靠性及不增永磁体112体积的前提下，可提高永磁体112局部抗退磁的能力，提高转子110的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。
公式(1)：y1·y2·L1max＝k1、公式(2)：y1·y2·W1max＝k3
公式(3)：y1·y2·L2max＝k2、公式(4)：y1·y2·W2max＝k4
上述公式中：0.2≤k1≤7.7，0.2≤k2≤7.7，0.16≤k3≤2，0.16≤k4≤2。
实施例2
如图1-2所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1的基础上，进一步地，第一隔磁桥113的厚度y1的取值范围为0.2-2mm；第二隔磁桥114的厚度y2的取值范围为0.2-2mm。
在该实施例中，通过控制第一隔磁桥113的厚度，以满足同组永磁体112间隔磁的需求。第一隔磁桥113的厚度需大于0.2mm，以保证第一隔磁桥113可满足转子110高速旋转产生的离心力对转子110结构的破坏，从而确保单组永磁体112的机械强度，提高转子110的可靠性；同时限定第一隔磁桥113的厚度需小于1mm，以降低同组永磁体112漏磁的风险及制造成本。
通过控制第二隔磁桥114的厚度，以满足不同组的永磁体112之间隔磁的需求。第二隔磁桥114的厚度需大于0.2mm，以保证第二隔磁桥114可满足转子110高速旋转产生的离心力对转子110结构的破坏，从而确保每组永磁体112的机械强度，提高转子110的整体可靠性；同时限定第二隔磁桥114的厚度需小于2mm，以降低组间永磁体112漏磁的风险及制造成本。
进一步地，扩散区1121中各参数的取值范围任意满足以下一个或几个：1mm≤L1max≤25mm；1mm≤L2max≤25mm；1mm≤W1max≤5mm；1mm≤W2max≤5mm。在限定y1和y2的取值范围的基础上，进一步限定扩散区1121中各参数第一扩散区11211沿永磁体112宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区11211沿永磁体112厚度方向的最大长度W1max、第二扩散区1122沿永磁体112宽度方向的最大长度L2max、第二扩散区1122沿永磁体112厚度方向的最大长度W2max的范围值，以使其满足各公式中0.2≤k1≤7.7，0.2≤k2≤7.7，0.16≤k3≤2，0.16≤k4≤2，从而实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体112体积的前提下，提高永磁体112局部抗退磁的能力，提高转子110的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。
实施例3
如图1所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1或2的基础上，进一步地，稀土元素包括镝、铽、镨、钕、铈中的至少一种，且稀土元素均匀分布或者非均匀分布于所述永磁体112中。
在该实施例中，这些稀土元素渗透并扩散至永磁体112内，在高温处理的过程中，可与永磁体112内的过渡金属元素形成金属间化合物，过渡金属元素之间的强交换作用使得化合物具有较高的居里温度，过渡金属原子具有较大的磁矩保证化合物拥有较高的饱和磁化强度，而稀土元素局域的4f电子能够提供较强的各向异性，两类元素的综合效应，有利于提高永磁体112的矫顽力，从而增强永磁体112的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。
稀土元素在永磁体112中的分布是指扩散区域中稀土元素的分布情况，扩散区域中稀土元素可以均匀分布也可以不均匀分布，主要取决于扩散工艺及永磁体112对于抗退磁性能的要求。当永磁体112对抗退磁性能的要求较高时，则需对永磁体112涂覆稀土元素含量较高的浆料，此时浆料的浓度高，渗透及扩散性不佳，易形成稀土元素的非均匀分布，从而在部分区域形成相对抗退磁能力更强的扩散区，进而提升电机100的整体抗退磁能力；当永磁体112对抗退磁性能的要求不高时，则可对永磁体112涂覆稀土元素含量较低的浆料，此时浆料的浓度低，渗透及扩散性良好，易形成稀土元素的均匀分布，从而在扩散区形成均衡的抗退磁区域，亦可有效提升电机100的整体抗退磁能力。
实施例4
如图1所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1至3任意一个的基础上，进一步地，控制第一扩散区11211中稀土元素在永磁体112中的质量百分比g1为1.05％-2.0％。
在该实施例中，通过控制第一扩散区11211中稀土元素的重量占比范围，以满足电机的低成本需求。第一扩散区11211的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第一扩散区11211具备可满足永磁体112矫顽力的最低需求，从而确保第一扩散区11211可以提升整个永磁体112的抗退磁能力；同时限定第一扩散区11211的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第一扩散区11211具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体112的成本，从而满足电机的低成本需求。
进一步地，控制第二扩散区11212中稀土元素在永磁体112中的质量百分比g2为1.05％-2.0％。第二扩散区11212中的稀土元素的重量占比与第一扩散区11211中的稀土元素的重量占比相同，可作为第一扩散区11211的补充或独立作为扩散区。同时，第二扩散区11212的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第二扩散区11212具备可满足永磁体112矫顽力的最低需求，从而确保第二扩散区11212可以提升整个永磁体112的抗退磁能力；同时限定第二扩散区11212的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第二扩散区11212具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体112的成本，从而满足电机的低成本需求。
进一步地，永磁体112还可以包括非扩散区11214，并控制非扩散区11214中稀土元素在永磁体112中的重量百分比为g3，且g3<g1，g3<g2。非扩散区11214是指永磁体112中含稀土元素的浆料未渗透或扩散至的区域，非扩散区11214中稀土元素的重量占比小于第一扩散区11211和第二扩散中的稀土元素的重量占比，也即两个扩散区的矫顽力均大于非扩散区11214的矫顽力。因此，第一扩散区11211和第二扩散区11212所能抵御的矫顽磁场的强度大于非扩散区11214所能抵御的矫顽磁场的强度，从而在非扩散区11214面临退磁风险时，可保持自身的磁感应强度，进而阻止非扩散区11214发生不可逆退磁，以实现提升永磁体112抗退磁能力，在延长永磁体112使用寿命的同时，提高其可靠性。
如图4所示，进一步地，永磁体112中还可以包括若干个第三扩散区11213，每个第三扩散区11213中稀土元素的重量占永磁体112重量的百分比gi>g3。永磁体112除可包括第一扩散区11211和/或第二扩散区11212以外，还可以包括若干个第三扩散区11213，以可作为第一扩散区11211和第二扩散区11212的补充。同时，每个扩散区中稀土元素的质量占比均大于非扩散区11214，即第三扩散区11213的矫顽力大于非扩散区11214的矫顽力。通过设置质量占比不同的第三扩散区11213和非扩散区11214，可以在每个永磁体112上形成退磁能力不同的第三扩散区11213和非扩散区11214，以通过梯度抗退磁区域强化永磁体112的抗退磁性能，进而降低永磁体112出现不可逆退磁问题的发生。
如图5-8所示，进一步地，第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213可同时设置于永磁体112中，也可单独设置于永磁体112中，对于永磁电机来说，在永磁体112宽度和厚度所在平面上，永磁体112容易在宽度两端退磁，以及宽度中间位置退磁；此外，永磁体112还容易在长度方向两端退磁。因此，在永磁体112容易退磁的位置设置扩散区既可以提高抗退磁性，同时保证降低成本。
如图5所示，永磁体112包括第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213，且第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213围合成回字型。
如图6所示，永磁体112包括第一扩散区11211和第二扩散区11212，且第一扩散区11211和第二扩散区11212分别设置于永磁体112的四个角部。
如图7所示，永磁体112包括第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213，且第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213分别平行设置于永磁体112的两侧和中部，呈三条型。
如图8所示，永磁体112中仅包括第二扩散区11212。
实施例5
如图1所示，本发明的一个实施例中，在上述实施例1至4任意一个的基础上，进一步地，第一扩散区11211和第二扩散区11212沿永磁体112的轴向方向全区域分布或局部分布。
在该实施例中，第一扩散区11211和第二扩散区11212可以沿永磁体112轴向方向全区域分布，也可以局部分布，具体是指：第一扩散区11211和第二扩散区11212沿永磁体112的长度方向的分布情况，其沿长度方向分布可以全区域分布，也可以部分区域分布，主要取决于永磁体112对于抗退磁性能的要求，部分区域分布主要是为了减小扩散区，从而降低成本。
进一步地，转子110包括多个永磁体112，永磁体112在宽度和厚度所在截面上的扩散区1121域相同或不同。通过在转子组件110上设置多个永磁体112，可以强化转子组件110的抗退磁能力，以进一步降低转子组件110出现不可逆退磁的可能性。同时，对于一片永磁体112，在不同的永磁体112长度上的宽度和厚度所在平面上，扩散区1121可以相同，也可以不相同，只需保证永磁体122的整体抗退磁能力即可。
进一步地，永磁体112采用径向充磁或永磁体112采用平行充磁。永磁体112的充磁方向可以为径向充磁，也可以为平行充磁，只需保证转子110上的每个永磁体112的充磁方向一致，且每个永磁体112中的第一扩散区11211、第二扩散区11212、第三扩散区11213和非扩散区11214的充磁方向一致即可。在非扩散区11214因外部磁场产生退磁现象时，抗退磁能力较强的第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213可保证自身的磁性，从而通过第一扩散区11211、第二扩散区11212和第三扩散区11213对非扩散区11214进行充磁，以避免永磁体112出现不可逆退磁的情况发生。
进一步地，转子铁芯111由多个硅钢片层叠而成。转子铁芯111采用多个硅钢片层叠而成，层叠的方式加工转子铁芯111，有利于减小涡流损耗。转子铁芯111在工作时，处于变化的磁场中，其内部感生的电流将导致能量损耗，该能量损耗称为涡流损耗。转子铁芯111由硅钢片叠压而成，可有效减少铁耗，提高转子110的可靠性。
实施例6
如图9所示，根据本发明的第二个方面，实施例提出了一种电机100，包括定子120和第一方面任一技术方案的转子110，其中：定子120由定子铁芯121和绕组122组成，定子铁芯121设置有用于固定绕组122的凸起部1211，绕组122由线圈环绕凸起部1211而形成，定子铁芯121围设于转子铁芯111的外侧并形成间隙。由于电机100包括上述任一技术方案的转子110，因此具有该转子110所能实现的全部有益效果。
实施例7
如图9所示，根据本发明的第三个方面，实施例提出了一种压缩机，包括上述第一方面任一技术方案的转子110或上述第二方面任一技术方案的电机100，由于压缩机包括上述任一技术方案的转子110或电机100，因此具有该转子110或电机100所能实现的全部有益效果。
实施例8
如图9所示，根据本发明的第四个方面，实施例提出了一种制冷机，包括上述第二方面任一技术方案电机100或上述第三方面任一技术方案的压缩机，由于制冷机包括上述任一技术方案的电机100或压缩机，因此具有该电机100或压缩机所能实现的全部有益效果。
进一步地，制冷机还包括管路，管路与压缩机相连通，冷媒经管路、压缩机构循环回路以实现换热制冷。具体地，制冷机为空调。
下面根据上述实施例1-5的转子，描述本发明一些实施例和对比例转子的具体应用。
应用例1
一种转子110，包括转子铁芯111、永磁体112、第一隔磁桥113和第二隔磁桥114，其中：转子铁芯111上设置有磁铁槽1111，永磁体112安装于磁铁槽1111内，两个永磁体112为一组呈V字型分布，每组永磁体112首尾相连围设于转子铁芯111上；第一隔磁桥113设置于同组两个永磁体112所在的永磁体112槽1111之间，第二隔磁桥114设置于相邻组永磁体112所在的永磁体112槽1111之间。在永磁体112的宽度和厚度所在的平面上设有扩散区1121，扩散区1121包括第一扩散区11211和第二扩散区11212，其中：第一扩散区11211设于永磁体112宽度中心线的一侧，第二扩散区11212设于永磁体112宽度中心线的另一侧。转子铁芯111采用多个硅钢片层叠而成，永磁体112为径向充磁。
选用尺寸/牌号为1.9×13×40/42SH的永磁体，在其沿长度方向的两端涂覆含稀土元素钕的浆料并进行高温处理，形成第一扩散区11211和第二扩散区11212并沿永磁体112的轴向方向全区域均匀分布，得本应用例的永磁体112。且第一扩散区11211中稀土元素钕的重量占比为1.5％，第二扩散区11212中稀土元素钕的重量占比为1.5％，非扩散区中不含稀土元素钕。
将第一隔磁桥113厚度y1为0.5mm、第二隔磁桥114厚度y2为0.5mm、第一扩散区11211沿永磁体112宽度方向的最大长度L1max为3mm、第一扩散区11211沿永磁体112厚度方向的最大长度W1max为1.9mm、第二扩散区11212沿永磁体112宽度方向的最大长度L2max为3mm、第二扩散区11212沿永磁体112厚度方向的最大长度W2max为1.9mm代入上述公式(1)-(4)中计算得出：k1＝k2＝3mm3、k3＝k4＝0.475mm3。
对比例1
一种转子110，包括转子铁芯111、永磁体112、第一隔磁桥113和第二隔磁桥114，其中：转子铁芯111上设置有磁铁槽1111，永磁体112安装于磁铁槽1111内，两个永磁体112为一组呈V字型分布，每组永磁体112首尾相连围设于转子铁芯111上；第一隔磁桥113设置于同组两个永磁体112所在的永磁体112槽1111之间，第二隔磁桥114设置于相邻组永磁体112所在的永磁体112槽1111之间。在永磁体112的宽度和厚度所在的平面上设有扩散区1121，扩散区1121包括第一扩散区11211和第二扩散区11212，其中：第一扩散区11211设于永磁体112宽度中心线的一侧，第二扩散区11212设于永磁体112宽度中心线的另一侧。转子铁芯111采用多个硅钢片层叠而成，永磁体112为径向充磁。
对比例1与应用例1的区别仅在于，对比例1选用尺寸/牌号为1.9×13×40/42SH的永磁体，该永磁体未涂覆含稀土元素钕的浆料，不含扩散区，且电机参数不满足本发明的公式(1)-(4)的运算关系。
性能测试
测试应用例1和对比例1的电机100的退磁率以及永磁体的内禀矫顽力，其中退磁率的具体的测试过程如下：
首先将充磁饱和的转子110放置室温，测量转子110磁通量；接着测试完初始磁通量的转子110放到恒温箱内放置4个小时以上，恒温箱温度按规定温度(130℃)设定；然后将试验用DC电机与直流电源连接，按预先设定的退磁电流值设定退磁电流(43A、50A等)，准备就绪后从恒温箱内取出转子110，安装退磁测试工装，在直流退磁电流下，转子旋转一周；完成后，将转子110放置在常温下4小时以上，然后测定转子110的温度和退磁后的磁通量/>。
计算退磁率，计算公式如下：(计算时需采用到与/>相同的温度)：
其中：为退磁试验初始时的转子110的磁通量；/>为第i个退磁电流值下退磁试验后转子110的磁通量。测试结果如表1所示：
表1：应用例1和对比例1的性能对比表
| 退磁率(％) | 130℃/50A条件下 | 内禀矫顽力 |
| 应用例1 | 2.50 | 1920KA/m |
| 对比例1 | 3.81 | 2070KA/m |
由表1可知，本发明提供的具体扩散区的永磁体，相对无扩散的永磁体，其内禀矫顽力提高了150KA/m；同时本发明提供的电机在50A/130℃下的退磁率可达2.50％，相较普通电机，退磁率下降34.38％，大大降低了电机的生产成本。
此外，经大量实验发现，当电机的参数第一隔磁桥113的厚度和第二隔磁桥114的厚度的乘积与扩散区1121的L1max、W1max、L2max或W2max成反比。因此，通过合理设置第一隔磁桥113厚度y1、第二隔磁桥114厚度y2、第一扩散区11211沿永磁体112宽度方向的最大长度L1max、第一扩散区11211沿永磁体112厚度方向的最大长度W1max、第二扩散区11212沿永磁体112宽度方向的最大长度L2max、第二扩散区11212沿永磁体112厚度方向的最大长度W2max不满足上述公式(1)-(4)的运算关系时，均不利于电机成本的降低。具本地，当k1小于0.2mm3，k2小于0.2mm3，k3小于0.16mm3，k4小于0.16mm3，电机的退磁效果均不佳；当k1大于7.7mm3，k2大于7.7mm3，k3大于2mm3，k4大于2mm3，电机的退磁效果与实施例1相近，但成本却远远高于实施例1，因此电机的性价比不高，成本反而升高。
在本发明中，术语“多组”则指两组或两组以上，除非另有明确的限定。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。
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下还可以做出若干简单推演或替换，而不必经过创造性的劳动。因此，本领域技术人员根据本发明的揭示，对本发明做出的简单改进都应该在本发明的保护范围之内。上述实施例为本发明的优选实施例，凡与本发明类似的结构及所作的等效变化，均应属于本发明的保护范畴。
Claims (17)
1.一种转子，其特征在于，包括：
转子铁芯(111)，所述转子铁芯(111)上设置有磁铁槽(1111)；
多组永磁体(112)，所述永磁体(112)设置于所述磁铁槽(1111)内，两个所述永磁体(112)为一组呈V字型分布，多组所述永磁体(112)围设于所述转子铁芯(111)上；
第一隔磁桥(113)，设置于同组两个所述永磁体(112)所在的所述磁铁槽(1111)之间；
第二隔磁桥(114)，设置于相邻组所述永磁体(112)所在的所述磁铁槽(1111)之间；
在所述永磁体(112)的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区(1121)，所述扩散区(1121)包括：
第一扩散区(11211)，设置于所述永磁体(112)宽度中心线的一侧；和/或
第二扩散区(11212)，设置于所述永磁体(112)宽度中心线的另一侧；
所述第一扩散区(11211)和所述第二扩散区(11212)中均含有稀土元素；
其中：所述第一隔磁桥(113)的厚度y1、所述第二隔磁桥(114)的厚度y2、所述第一扩散区(11211)沿所述永磁体(112)宽度方向的最大长度L1max、所述第一扩散区(11211)沿所述永磁体(112)厚度方向的最大长度W1max满足以下公式(1)和公式(2)：
公式(1):y1·y2·L1max＝k1、公式(2):y1·y2·W1max＝k3；
上述公式中：0.2≤k1≤7.7，0.16≤k3≤2。
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第二扩散区(11212)沿所述永磁体(112)宽度方向的最大长度L2max、所述第二扩散区(11212)沿所述永磁体(112)厚度方向的最大长度W2max满足以下公式(3)和公式(4)：
公式(3):y1·y2·L2max＝k2、公式(4):y1·y2·W2max＝k4；
上述公式中：0.2≤k2≤7.7，0.16≤k4≤2。
3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述第一隔磁桥(113)的厚度y1的取值范围为0.2-2mm。
4.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述第二隔磁桥(114)的厚度y2的取值范围为0.2-2mm。
5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述稀土元素包括镝、铽、镨、钕、铈中的至少一种。
6.根据权利要求1或5所述的转子，其特征在于，所述稀土元素均匀分布或者非均匀分布于所述扩散区(1121)中。
7.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，所述第一扩散区(11211)中稀土元素的含量占所述永磁体(112)的质量百分比g1为1.05％-2.0％。
8.根据权利要求7所述的转子，其特征在于，所述第二扩散区(11212)中稀土元素的含量占所述永磁体(112)的质量百分比为g2为1.05％-2.0％。
9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，所述永磁体(112)还包括非扩散区(11214)，所述非扩散区(11214)中稀土元素的含量占所述永磁体(112)的质量百分比为g3，且g3<g1，g3<g2。
10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述永磁体(112)还包括若干个第三扩散区(11213)，所述第三扩散区设置于所述第一扩散区(11211)和所述第二扩散区(11212)之间，每个所述第三扩散区(11213)中稀土元素的含量占所述永磁体(112)的质量百分比为gi，gi>g3。
11.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述第一扩散区(11211)和所述第二扩散区(11212)沿所述永磁体(112)轴向方向全区域分布或局部分布。
12.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述永磁体(112)不同宽度和厚度所在截面上的所述扩散区(1121)相同或不同。
13.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述永磁体(112)采用径向充磁或平行充磁。
14.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述转子铁芯(111)由多个硅钢片层叠而成。
15.一种电机，其特征在于，包括：
如权利要求1至14任意一项所述的转子。
16.一种压缩机，其特征在于，包括：
如权利要求1至14任意一项所述的转子；或
如权利要求15所述的电机。
17.一种制冷机，其特征在于，包括：
如权利要求15所述的电机；或
如权利要求16所述的压缩机。
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