CN118054591A - 电机、压缩机及家用电器 - Google Patents

电机、压缩机及家用电器 Download PDF

Info

Publication number
CN118054591A
CN118054591A CN202211403532.0A CN202211403532A CN118054591A CN 118054591 A CN118054591 A CN 118054591A CN 202211403532 A CN202211403532 A CN 202211403532A CN 118054591 A CN118054591 A CN 118054591A
Authority
CN
China
Prior art keywords
diffusion region
stator
rotor
diffusion
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202211403532.0A
Other languages
English (en)
Inventor
姚俊
盖蕊
郭谨博
杨勤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Original Assignee
Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd filed Critical Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Priority to CN202211403532.0A priority Critical patent/CN118054591A/zh
Priority to PCT/CN2023/125961 priority patent/WO2024099057A1/zh
Publication of CN118054591A publication Critical patent/CN118054591A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/02—Details of the magnetic circuit characterised by the magnetic material
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电机、压缩机及家用电器。所述电机包括转子和定子，所述转子包括转子铁芯和若干个永磁体，永磁体上设有非扩散区和扩散区，扩散区中重稀土元素的含量大于非扩散区中重稀土元素的含量，扩散区在垂直于转子轴线方向的横截面积为Simm2；所述定子包括定子铁芯，定子铁芯上设有定子齿、定子槽和绕组，绕组每相串联的总匝数为N，定子槽的槽口宽度为b1mm，定子与转子的间隙为δmm；则：其中，0.01≤ki≤0.95；c＝0或1。本发明通过设置扩散区，并调整电机结构，提高了电机的抗退磁性，并降低成本。本发明还提供包括所述电机的压缩机及家用电器。

Description

电机、压缩机及家用电器
技术领域
本发明涉及电器领域，特别涉及一种电机、压缩机及家用电器。
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，永磁电机转子采用永磁体励磁，由于现在永磁电机高功率密度的特点及降成本需求，导致永磁体的抗退磁能力减弱，当磁铁发生不可逆退磁，影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，严重影响产品的使用寿命。
在永磁体中添加镝、铽等重稀土元素会提高剩磁和矫顽力，其中矫顽力直接体现抗退磁能力，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。随着重稀土元素价格上涨，永磁体和电机成本直线上升，为解决这一问题，较为直接的方法是降低永磁体中重稀土元素的含量，但与此同时又会影响永磁体的剩磁和矫顽力，难以保证电机效率和运行可靠性。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电机，在保证退磁可靠性的前提下，降低了电机成本。
本发明还提出采用上述电机的压缩机。
本发明还提出采用上述电机或上述压缩机的家用电器。
根据本发明第一方面实施例涉及一种电机，包括：
转子，所述转子包括转子铁芯和设于所述转子铁芯上的若干个永磁体，所述永磁体上设有非扩散区和扩散区，所述扩散区中重稀土元素的含量大于所述非扩散区中重稀土元素的含量，所述扩散区在垂直于所述转子轴线方向的横截面积为Simm2；
定子，所述定子包括围设在所述转子外侧的定子铁芯，所述定子铁芯上设有若干个定子齿，每两个相邻的所述定子齿围设形成定子槽，所述定子槽中嵌设有绕设在所述定子齿上的绕组，所述绕组每相串联的总匝数为N，所述定子槽的槽口宽度为b1mm，所述定子与所述转子的间隙为δmm；
电机满足：
其中，0.01≤ki≤0.95；
当所述绕组在所述定子齿上的连接形式为三角形连接时，c＝1，当所述绕组在所述定子齿上的连接形式为星型连接时，c＝0。
根据本发明第一方面实施例的电机，至少具有如下有益效果：
在永磁体上设重稀土元素更高的扩散区，可以提高永磁体的局部抗退磁能力。容易理解的是，扩散区的在永磁体中的占比越大，或扩散区中重稀土元素的含量越高，均有利于提高永磁体的抗退磁能力，但会导致成本增加。
本发明通过对电机进行结构设计，根据扩散区的横截面积Si，对总匝数N、槽口宽度b1、定子/转子间隙δ进行匹配设计，使其满足式(1)的关系式，能够兼顾电机的抗退磁性和成本。
上述公式中的尺寸参数对电机整体抗退磁能力具有关键影响，其中，总匝数N越大、定子/转子间隙δ越小或槽口宽度b1越小，电机抗退磁能力越差。横截面积Si越大，抗退磁能力越强，但重稀土元素用量增加，成本越高。由此，在电机结构设计整体抗退磁能力较差时，可以增加横截面积Si，提高可靠性；相反，在电机结构设计整体抗退磁能力较好时，则可以将横截面积Si设计小一点。
综合考虑上述关键参数对电机性能的影响，在满足上述关系式时，能够保证电机的退磁可靠性，降低永磁体的重稀土元素含量，或者通过设置扩散区，实现了抗退磁性能的明显提升。
根据本发明第一方面的一些实施例，ki满足：0.01≤ki≤0.5。
根据本发明第一方面的一些实施例，ki满足：0.05≤ki≤0.2。
根据本发明第一方面的一些实施例，ki满足：0.1≤ki≤0.2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区的横截面积Si满足：1mm2≤Si≤40mm2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区的横截面积Si满足：1mm2≤Si≤20mm2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区的横截面积Si：5mm2≤Si≤15mm2，例如Si、Si是选自5mm2、10mm2、15mm2的相同值或不同值。
随着横截面积的增加，永磁体抗退磁能力越强，但也会增加成本。当横截面积Si的占比为2％-90％，进一步为2％-45％，更进一步为10％-25％，整体上能实现更优的成本和抗退磁性能。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区的数量为一个或多个。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区的数量为多个，并组合形成四角型、回字型或三条型结构。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区在所述永磁体的长度方向上呈等横截面或不等横截面分布。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区在所述永磁体的长度方向的延伸距离等于所述永磁体的长度。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区在所述永磁体的长度方向的延伸距离小于所述永磁体的长度。
在扩散区的横截面积相当时，延伸距离越大，抗退磁性越好，成本越高。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区在所述永磁体的厚度方向的延伸距离等于所述永磁体的厚度。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区在所述永磁体的厚度方向的延伸距离小于所述永磁体的厚度。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区位于所述永磁体沿宽度方向的端部。
永磁体端部退磁风险更高，将扩散区设置在沿永磁体宽度方向的端部，降低了发生不可逆退磁的可能性。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区位于所述永磁体上靠近所述定子的一侧。
在电机运行过程中，永磁体产生的磁通经过气隙(定子/转子间隙)、定子齿、定子轭部再回到定子齿、气隙、永磁体形成整个闭合的磁力线，靠近定子的一侧距离转子外边缘距离近，越容易发生退磁，将扩散区设置在对应部位，有利于提高电机抗退磁能力。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.5％-2.0％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.59％-2.0％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区中重稀土元素呈均匀或不均匀分布。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述非扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.0％-0.53％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述重稀土元素包括镝和/或铽。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区和所述非扩散区的内禀矫顽力之差为50-200KA/m。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区和所述非扩散区的内禀矫顽力之差为80-160KA/m。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区包括第一扩散区和第二扩散区，所述第一扩散区的横截面积为S1mm2，所述第二扩散区的横截面积为S2mm2，且满足：
且/>
其中，0.01≤k1≤0.95；0.01≤k2≤0.95。k1、k2的进一步取值可以参考ki的相关参数取值范围，k1、k2可以相同或不同。
在永磁体上设第二扩散区，提升了转子的抗退磁能力。同时，因为设置了第二扩散区，第一扩散区的横截面积S1可以适当减少。并且，第一扩散区和第二扩散区的组成、尺寸可以相同，也可以不同，通过第一扩散区和第二扩散区之间相互配合，更利于提升转子整体的抗退磁能力，提高降成本的幅度。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-90％，和/或所述第二扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-90％。需要说明的是，当第一扩散区和第二扩散区同时满足该范围时，二者之和小于100％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-45％，和/或所述第二扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-45％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为10％-25％，和/或所述第二扩散的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为10％-25％，例如，所述百分比是约22.2％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区和第二扩散区的横截面积S1mm2、S2mm2满足：1mm2≤S1≤40mm2和/或1mm2≤S2≤40mm2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区和第二扩散区的横截面积S1mm2、S2mm2满足：1mm2≤S1≤20mm2和/或1mm2≤S2≤20mm2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区和第二扩散区的横截面积S1mm2、S2mm2满足：5mm2≤S1≤15mm2和/或5mm2≤S2≤15mm2，例如S1、S2是选自5mm2、10mm2、15mm2的相同值或不同值。
随着横截面积的增加，永磁体抗退磁能力越强，但也会增加成本。当横截面积的占比为10％-25％，整体上能实现更优的成本和抗退磁性能，此外，也可参考Si的其他取值范围进行设计。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区位于所述永磁体沿宽度方向的一端，所述第二扩散区位于所述永磁体沿宽度方向的另一端。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区中重稀土元素的质量百分数为1.0％-2.0％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区中重稀土元素的质量百分数为1.05％-2.0％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区、所述第二扩散区的横截面积相等或不等。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的横截面积大于或等于所述第二扩散区的横截面积。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区中重稀土元素的含量与所述第二扩散区中重稀土元素的含量相等或不等。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区中重稀土元素的含量大于或等于所述第二扩散区中重稀土元素的含量。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.5％-1.5％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.59％-1.25％。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的数量为两个，两个所述第一扩散区分别设置在所述永磁体上沿长度方向的两端。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区的数量为多个，沿所述永磁体的长度方向间隔设置。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二扩散区的数量为两个，分别设置在所述永磁体上沿长度方向的两端。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第二扩散区的数量为多个，沿所述永磁体的长度方向间隔设置。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述扩散区还包括第三扩散区。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第三扩散区的横截面积为S3mm2，则满足：
其中，0.01≤k3≤0.95。
可以理解，k3和S3的进一步取值范围可以参考ki和Si，此处未重复描述。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区、所述第三扩散区、所述第二扩散区沿所述永磁体的宽度方向依次间隔设置，形成三条型结构。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述第一扩散区和所述第二扩散区通过所述第三扩散区相连，形成回字型结构。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述永磁体的充磁方向为径向充磁或横向充磁。实际应用中，保持所有永磁体的充磁方向一致。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子铁芯上设有若干组转子槽，若干个所述永磁体分别设置在若干组所述转子槽内。
在一组转子槽内可以设一个或多个永磁体，位于同组转子槽内的所有永磁体构成一个磁极。通常，当单个磁极由多个永磁体构成时，更利于增强电机的抗退磁能力。
根据本发明第一方面的一些实施例，每组所述转子槽呈V字型、一字型、W字型或其组合型。
根据本发明第一方面的一些实施例，每组所述转子槽呈V字型，且V字型的开口朝向所述定子。
根据本发明第一方面的一些实施例，每组所述转子槽采用V字型和一字型的组合，所述V字型的开口朝向所述定子，所述一字型收容于所述V字型的开口内。通过这种方式，形成包围式的磁极，进一步提高抗退磁能力。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子槽的组数不小于4。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子槽的组数为4-10，例如可以是6、8或10。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子的极对数P≥2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子的极对数2≤P≤5，例如可以是3、4或5。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述转子铁芯由多个硅钢片层叠而成。
采用叠片式结构，减少裁切的边角料，提高硅钢材料的利用率，还可以降低涡流损耗，降低温升，提高电机的使用寿命。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子铁芯是整体式结构或分块式结构。
其中，采用分块式结构可以减少硅钢板浪费，还能够降低涡流损耗，降低温升，提高电机的使用寿命。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子铁芯是分块式结构，其中，分块的数量与所述定子齿的数量相等。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子槽的数量Q≥9，例如可以是9或12。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述绕组为分布绕组或集中绕组。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述绕组为集中绕组。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述绕组每相串联的总匝数N为：其中，Q为定子槽的数量，m为相数，a为所述集中绕组每相并联的支路的数量，Ns为所述定子齿上的所述集中绕组的匝数。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子齿上的所述集中绕组的匝数Ns为50-140。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述集中绕组每相并联的支路的数量a为1或2。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述绕组为单层绕组或多层绕组。其中，所述多层绕组可以是双层绕组。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子与所述转子的间隙为0.55-0.85mm。
气隙过大，磁阻增大，励磁电流增加，会影响电机的效率。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子槽的槽口宽度为2-4.5mm。
槽口宽度越小，电机整体抗退磁能力越差，槽口宽度增加，转子中涡流损耗增大，影响电机运行稳定性。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述电机为三相电机。
根据本发明第二方面实施例涉及一种压缩机，包含第一方面实施例的电机。
根据本发明第二方面实施例的压缩机，由于其使用了上述实施例的电机，因此至少具有上述电机的技术方案所带来的所有有益效果。例如，由于电机成本降低且抗退磁性好，使用该电机的压缩机也具有成本和性能上的优势。
根据本发明第三方面实施例涉及一种家用电器，包含第一方面实施例的电机或第二方面实施例的压缩机。
根据本发明第三方面实施例的家用电器，由于其使用了上述实施例的电机或压缩机，因此至少具有上述电机或压缩机的技术方案所带来的所有有益效果。例如，由于电机成本降低且抗退磁性好，使用该电机的家用电器也具有成本和性能上的优势。
根据本发明第三方面的一些实施例，所述家用电器包括空调、冰箱或冰柜。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的附加方面和优点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为本发明实施例的电机的结构示意图；
图2为本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图3为本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图4为图2和图3的A-A剖视图；
图5为本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图6为本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图7为本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图8为本发明一实施例中V字型磁极的结构示意图；
图9为本发明一实施例中W字型磁极的结构示意图；
图10为本发一实施例中组合型磁极的结构示意图；
图11本发明一实施例中永磁体的结构示意图；
图12为本发明一实施例中定子铁芯的结构示意图。
附图标记：
定子100、定子齿110、定子槽120、绕组130、轭部140；
转子200、转子铁芯210、转子槽220、永磁体230、第一扩散区231、第二扩散区232、第三扩散区233；
气隙300。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二、第三只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明第一方面的实施例提出一种电机，通过电机结构设计，降低了电机成本，并且能够保证退磁可靠性，由此，可以预见的是，电机的使用寿命和效率也能够得到保证。
如图1所示，为本实施例的电机的结构示意图，该电机包括转子200和转子200。其中，转子200包括转子铁芯210和设于转子铁芯210上的若干个永磁体230，通常若干个永磁体230相对于转子200的几何中心呈中心对称分布，以保证转子200轴向的平衡性。永磁体230由扩散区和非扩散区组成，扩散区中重稀土元素的含量大于非扩散区中重稀土元素的含量，通过设置重稀土元素含量更高的扩散区，提高永磁体230在相应区域的抗退磁能力。定子100，包括围设在转子200外侧的定子铁芯，定子铁芯上设有若干个定子齿110，每两个相邻的定子齿110围设形成定子槽120，定子槽120中嵌设有绕设在定子齿110上的绕组130。通常，绕组130设置为三角形连接或星型连接。
电机满足：其中，S1为扩散区在垂直于转子200轴线方向的横截面积，单位mm2；N为绕组130每相串联的总匝数；b1为定子槽120的槽口宽度，单位mm；δ为定子100与转子200的间隙，即气隙300，单位mm；当绕组130在定子齿110上的连接形式为三角形连接时，c＝1，当绕组130在定子齿110上的连接形式为星型连接时，c＝0。
容易理解，扩散区在永磁体230中的占比越大，或其中重稀土元素的含量越高，越利于提高抗退磁能力，但容易增加成本。此外，增加永磁体230的体积，例如增加其厚度，也可以抑制退磁，但同样会使成本上升。因此，需要解决电机成本和性能难以兼顾的矛盾。
本实施例通过对电机进行结构设计，根据扩散区的横截面积Si，对总匝数N、槽口宽度b1、定子/转子间隙δ进行匹配设计，使其满足：能够兼顾电机的抗退磁性和成本。
公式中的尺寸参数对电机整体抗退磁能力具有关键影响，其中：
(1)总匝数N越大，电机抗退磁能力越差；
(2)气隙δ小，抗退磁能力不佳，气隙δ大，磁阻大，励磁电流增加，影响电机的效率；
(3)槽口宽度b1小，电机抗退磁能力差，槽口宽度b1大，涡流损耗大，影响电机运行稳定性；
(4)扩散区的横截面积Si越大，抗退磁能力越强，但重稀土元素用量增加，成本越高。在电机结构设计整体抗退磁能力较差时，可以增加横截面积Si，提高可靠性；相反，在电机结构设计整体抗退磁能力较好时，则可以将横截面积Si设计小一点。
考虑上述参数对电机性能的影响，利用上述关系式约束定子和转子的相关结构，可以保证退磁可靠性，降低永磁体的重稀土元素含量，或者通过设置扩散区，实现抗退磁性能的明显提升。
以上公式中，相关参数参考取值进一步如下：
定子槽的槽口宽度b1：2-4.5mm。
气隙δ：0.55-0.85mm。
绕组每相串联的总匝数N：其中，Q为定子槽的数量，m为相数，a为集中绕组每相并联的支路的数量。
对于常见的三相电机，相数m＝3。
定子齿上的集中绕组的匝数Ns＝50-140。
集中绕组每相并联的支路的数a＝1或2。
定子槽的数量Q≥9，例如可以是9或12。
ki为0.01-0.5，进一步为0.05-0.2，更进一步为0.1-0.2。
容易理解，随着扩散区的横截面积Si的增加，永磁体230抗退磁能力越强，但也会增加成本。在满足上述公式时，控制所有或部分扩散区的横截面积占永磁体230的横截面积的百分比为2％-90％时，效果更优。但为了获得更优性价比，更适宜的百分比范围为2％-45％，特别是达到10％-25％时，效果最优。与之适配，对于一般家用电器用压缩机的电机而言，可设计横截面积Si的范围为1mm2-40mm2，进一步为1-20mm2，更进一步为5-15mm2，例如可以是约5mm2、10mm2、15mm2。
可以理解，扩散区通常采用常规的高温扩散法制得，相关技术为本领域公知。大概工艺过程如下：在永磁体230表面(例如本实施例永磁体230的长、宽所在面)上涂覆重稀土元素配方液，然后经过高温处理，使重稀土元素扩散渗透至永磁体230内部，从而提高涂覆部位的内禀矫顽力。通常，可以通过改变扩散温度、扩散时间等，调节涂覆区域的重稀土元素的渗透面积，同时供应商不同、配方液不同或者生产工艺参数不同也可能影响涂覆区域的重稀土元素分布均匀性。其中，在重稀土元素掺杂量及其渗透区域差别不大的情况下，重稀土元素分布是否均匀对电机性能的影响不大。也即，对应于本实施例中，扩散区的重稀土元素可以在整个扩散区内部呈均匀分布，也可以呈不均匀分布。
作为一种实施例，扩散区的重稀土元素包括镝和/或铽。本发明对重稀土元素的类型和组成没有特别限定，也可以采用除镝、铽以外的可以提高矫顽力的其他重稀土元素。掺杂方式可以是单一掺杂，也可以是混合掺杂。
更适合的方案是，通过在永磁体230上形成扩散区，使扩散区的内禀矫顽力高于非扩散区的范围达到：50-200KA/m，进一步达到70-150KA/m。为此，可以将扩散区中重稀土元素的质量百分数控制在0.59％-2.0％。
作为一种实施方式，参考图1，扩散区包括第一扩散区231和第二扩散区232，所述第一扩散区231的横截面积为S1mm2，所述第二扩散区232的横截面积为S2mm2，且满足：
且/>
其中，0.01≤k1≤0.95；0.01≤k2≤0.95。
可以理解，k1、k2的进一步取值可以参考ki的相关参数取值范围，k1、k2可以相同或不同；同样的，S1、S2的进一步取值可以参考Si的相关参数取值范围，S1、S2可以相同或不同。
在永磁体230上设两个扩散区，提升了转子的抗退磁能力。同时，因为设置了第二扩散区232，第一扩散区231的横截面积S1可以适当减少。通过第一扩散区231和第二扩散区232相配合，也更利于提升转子整体的抗退磁能力，提高降成本的幅度。
作为一种实施方式，第一扩散区231中重稀土元素的含量小于、等于或大于第二扩散区232中重稀土元素的含量。其中，当第一扩散区231中重稀土元素的含量大于或等于第二扩散区232中重稀土元素的含量时，可以控制第一扩散区231中重稀土元素的质量百分数为1.0％-2.0％，第二扩散区232中重稀土元素的质量百分数为0.5％-1.5％。进一步，可以控制第一扩散区231中重稀土元素的质量百分数为1.05％-1.5％，第二扩散区232中重稀土元素的质量百分数为0.59％-1.25％。
在一实施例中，参考图1和图2，本实施例中，第一扩散区231位于永磁体230沿宽度方向的一端，第二扩散区位于永磁体230沿宽度方向的另一端。永磁体230端部退磁风险更高，将扩散区设置在沿永磁体230宽度方向的端部，降低了发生不可逆退磁的可能性。
同时，第一扩散区231和第二扩散区232均位于永磁体230上靠近定子的一侧。在电机运行过程中，永磁体230产生的磁通经过气隙、定子齿、定子轭部再回到定子齿、气隙、永磁体230形成整个闭合的磁力线，靠近定子的一侧距离转子外边缘距离近，越容易发生退磁，将扩散区设置在对应部位，利于提高电机抗退磁能力。
作为一种实施方式，第一扩散区231的横截面积大于第二扩散区232的横截面积，此时，可以将第一扩散区231设在永磁体230上更易退磁的区域，并通过与第二扩散区232的搭配，实现永磁体230整体抗退磁性能的均衡。
在一实施例中，参考图1和图2，第一扩散区231和第二扩散区232在永磁体230的长度方向的延伸距离等于永磁体230的长度。同时，其在永磁体230的厚度方向的延伸距离小于永磁体230的厚度，也就是说，扩散区没有完全穿透永磁体230的整个厚度。
在另一实施例中，参考图2、图4，第一扩散区231和第二扩散区的长度不变，但其在永磁体230的厚度方向的延伸距离等于永磁体230的厚度，也就是说，扩散区完全穿透永磁体230。需要说明的是，扩散区可以呈等横截面或不等横截面分布，即第一扩散区231与第二扩散区在永磁体230长度、宽度、厚度上的尺寸分布可以不同，同时第一扩散区231或第二扩散区内部不同区域的横截面尺寸也可以不同。
本实施例中，第一扩散区231和第二扩散区均呈条状连续分布在永磁体230的长边上。参考图3，在另一实施例中，第一扩散区231为两个，位于永磁体230同一长边方向的两端，也即位于永磁体230宽度方向的同侧。第二扩散区两个，位于永磁体230的长、宽所在面上另一长边的两端，第一扩散区231和第二扩散区在永磁体230的长、宽所在面上构成四角型结构。对于这种方式，其A-A位置的剖视图与图4相同，但是在长度方向呈不连续分布。与成长条状连续分布的形式相比，这种方式重稀土元素用量更少，主要是对端部的矫顽力进行加强，其更适合应用于永磁体230厚度较小(更不容易暴露永磁体230中部的矫顽力的薄弱区)的情形。
尽管图1至图4均示出了扩散区为多个的情形，但扩散区也可以是一个，即只设置一个第一扩散区231或一个第二扩散区。如图5所示，一个第一扩散区231呈条状连续分布在永磁体的一侧长边。
如图6所示，在另一实施例中，在扩散区上还包括第三扩散区233，第三扩散区233中重稀土元素的含量大于非扩散区中重稀土元素的含量。本实施例中，第一扩散区231、第二扩散区232呈长条状分布在永磁体230的各一侧长边，并通过两个第三扩散区233相连接，在永磁体230的长、宽所在面方向构成回字型结构。
可以理解，第三扩散区的横截面积为S3mm2,满足：
其中，0.01≤k3≤0.95。k3和S3的进一步取值范围可以参考ki和Si，此处未重复描述。
如图7所示，在另一实施例中，第一扩散区231、第二扩散区232呈长条状分布在永磁体230的各一侧长边，第三扩散区233呈条状设于第一扩散区231、第二扩散区232之间，形成三条型结构。
根据扩散区构型的不同，永磁体230的抗退磁性能可能存在差异，所适配的应用场景可能不同。表1示出了如图2、图5至图7所示意的不同构型的扩散区的特性差异，在实际工况中，可以根据需要选择设置几个扩散区及选择扩散区的不同排布形式。
表1扩散区不同构型的特性
作为一种实施方式，转子铁芯210上设有若干组转子槽220，若干个永磁体230分别设置在若干组转子槽220内。在一组转子槽220内可以设一个或多个永磁体230，位于同组转子槽220内的所有永磁体230构成一个磁极。通常，当磁极由多个永磁体230构成时，更利于增强电机的抗退磁能力。
每组转子槽220可以是如图1所示的一字型，也可以呈V字型(图8)、W字型(图9中，第一扩散区231、第二扩散区232未示出)等不同构型。其中，V字型和W字型等多侧槽结构可以容纳更多永磁体230，利于增加永磁体230的用量，提高电机抗退磁性。需要说明的是，V字型是指转子槽220由呈V字排列的两个侧槽构成，两个侧槽的夹角为：0°＜θ＜180°，进一步为90°＜θ＜180°。W字型是指转子槽220由呈近W字样排列的四个侧槽构成，四个侧槽组成两两共边的3个V字型(两侧槽的夹角为θ，θ如前文所定义)，且相邻的两个V字型槽的开口朝向相反。
除此以外，转子槽220也可以不同构型的组合型，如图10所示意的，转子槽220为V字型(两侧槽的夹角为θ)和一字型的组合，V字型的开口朝转子200的外侧，一字型垂直于V字型的尖端(两侧槽轴线的交点)与转子200的轴心的连线，并收容于V字型的开口内。这种方式可以形成包围式的磁极，进一步提高抗退磁能力。
作为一种实施方式，转子槽220的组数不小于4，对应的，转子200的极对数(磁极数的一半)不小于2。例如，转子槽220的组数为4-10，具体可以是6、8或10，与之对应，转子200的极对数为2-5，具体可以是3、4或5。如图1所示意的，转子槽220的组数均为6，转子200的极对数为3。
作为一种实施方式，定子槽120的数量Q≥9，例如可以是9或12。如图1所示意的，定子槽120的数量为9。
作为一种实施方式，绕组130为分布绕组或集中绕组。对于集中绕组，设每个定子齿110上的集中绕组的匝数Ns，则绕组130每相串联的总匝数N为：其中，Q为定子槽120的数量，m为相数，a为集中绕组每相并联的支路的数量。进一步地，每个定子齿110上的集中绕组的匝数Ns为50-140，每相并联的支路的数量a为1或2。
此外，按另一种划分方式，绕组130还分为单层绕组或多层绕组，一般对于家用压缩机电机而言，多采用单层绕组或双层绕组。
作为一种实施方式，转子铁芯由多个硅钢片层叠而成。采用叠片式结构，减少裁切的边角料，提高硅钢材料的利用率，还可以降低涡流损耗，降低温升，提高电机的使用寿命。基于类似目的，定子铁芯可以选择分块结构取代整体式结构。定子铁芯100的分块式结构见图12，其中，每个定子齿110对应一个分块，相邻的两个分块围合成定子槽120。
根据本发明第一方面的一些实施例，所述定子铁芯是分块式结构，其中，分块的数量与所述定子齿的数量相等。
以下以具体的电机结构为例，进行说明。电机的相关参数如下，除所例举的电机参数所体现的不同以外，电机的其他结构相同。
其中，永磁体230：长*宽*厚＝54.5mm*18mm*2.5mm，型号52SH；
第一扩散区231、第二扩散区232大小：长*宽*深＝54.5mm*4mm*2.5mm，S1＝S2＝4mm*2.5mm＝10mm2，两个扩散区的形状如图10所示意；
第一扩散区231重稀土元素质量百分数(镝、铽总量)：1.05％-2.0％；
第二扩散区232重稀土元素质量百分数(镝、铽总量)：0.59％-1.25％；
非扩散区重稀土元素质量百分数(镝、铽总量)：0.0％-0.53％。
需要说明的是，第一扩散区231、第二扩散区232和非扩散区中重稀土元素的含量可以根据表2的内禀矫顽力合理选择，不存在技术难点。
绕组130为集中绕组，三角形接法，c＝1；转子槽220的组数Q＝9；相数m＝3；定子齿110上的集中绕组的匝数Ns＝88，绕组130每相串联的总匝数N＝264；气隙300＝0.6mm；定子槽120的槽口宽度b1＝4.5mm；
计算得到K1＝k2＝0.1138。
进一步，测试了电机的抗退磁性能，测试方法如下：
将转子200充磁后放置室温，测量转子200初始磁通量φ0，测试完初始磁通量的转子200放到恒温箱内放置4个小时以上，恒温箱温度设定温度13℃。
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，准备就绪后从恒温箱内取出转子200，安装退磁测试工装，在直流退磁电流下旋转转子200一周；完成后，将转子200放置在常温下4小时以上，然后测定转子200的温度和退磁后的磁通量φ1。
按以下公式计算退磁率：退磁率＝(φ0-φ1)/φ0*100％。
本实施例的电机(电机1和电机2)与未设置第一扩散区231和第二扩散区232的电机(现有电机)相比，性能比较如表2所示。
表2不同电机的抗退磁性能
/>
由表2可以看出，电机1在永磁体230中设置重稀土元素含量更高的第一扩散区231和第二扩散区232，使抗退磁性能得到显著提升。同时，在保证相当的退磁率时，可以降低现有电机的永磁体230中的重稀土元素含量，降低电机成本。
得益于本发明实施例的电机在性能和成本上的优势，将其应用于空调、冰箱、冰柜等家用电器上，同样能够实现降本增效的效果。
上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下，作出各种变化。

Claims (18)

1.电机，其特征在于，包括：
转子，所述转子包括转子铁芯和设于所述转子铁芯上的若干个永磁体，所述永磁体上设有非扩散区和扩散区，所述扩散区中重稀土元素的含量大于所述非扩散区中重稀土元素的含量，所述扩散区在垂直于所述转子轴线方向的横截面积为Simm2；
定子，所述定子包括围设在所述转子外侧的定子铁芯，所述定子铁芯上设有若干个定子齿，每两个相邻的所述定子齿围设形成定子槽，所述定子槽中嵌设有绕设在所述定子齿上的绕组，所述绕组每相串联的总匝数为N，所述定子槽的槽口宽度为b1mm，所述定子与所述转子的间隙为δmm；
电机满足：
其中，0.01≤ki≤0.95；当所述绕组在所述定子齿上的连接形式为三角形连接时，c＝1，当所述绕组在所述定子齿上的连接形式为星型连接时，c＝0。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述扩散区的数量为一个或多个。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述扩散区在所述永磁体的长度方向上呈等横截面或不等横截面分布。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述扩散区包括第一扩散区和第二扩散区，所述第一扩散区的横截面积为S1 mm2，所述第二扩散区的横截面积为S2 mm2,且满足：
且/>
其中，0.01≤k1≤0.95；0.01≤k2≤0.95。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-90％，和/或所述第二扩散区的横截面积占所述永磁体的横截面积的百分比为2％-90％。
6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一扩散区的横截面积S1 mm2、第二扩散区的横截面积S2 mm2满足：1mm2≤S1≤40mm2和/或1mm2≤S2≤40mm2。
7.根据权利要求4至6任一项所述的电机，其特征在于，所述扩散区还包括第三扩散区。
8.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述第一扩散区、所述第三扩散区、所述第二扩散区沿所述永磁体的宽度方向依次间隔设置，形成三条型结构。
9.根据权利要求7所述的电机，其特征在于，所述第一扩散区和所述第二扩散区通过所述第三扩散区相连，形成回字型结构。
10.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯上设有若干组转子槽，若干个所述永磁体分别设置在若干组所述转子槽内。
11.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每组所述转子槽呈V字型、一字型、W字型或其组合型。
12.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述扩散区中重稀土元素的质量百分数为0.59％-2.0％。
13.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子的极对数P≥2。
14.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述绕组每相串联的总匝数N为其中，Q为定子槽的数量，m为相数，a为所述集中绕组每相并联的支路的数量，Ns为所述定子齿上的所述集中绕组的匝数，Ns＝50-140。
15.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子槽的槽口宽度b1为2-4.5mm，和/或，所述定子与所述转子的间隙δ为0.55-0.85mm。
16.压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至15任一项所述的电机。
17.家用电器，其特征在于，包括如权利要求1至15任一项所述的电机或如权利要求16所述的压缩机。
18.根据权利要求17所述的家用电器，其特征在于，所述家用电器包括空调、冰箱或冰柜。
CN202211403532.0A 2022-11-10 2022-11-10 电机、压缩机及家用电器 Pending CN118054591A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211403532.0A CN118054591A (zh) 2022-11-10 2022-11-10 电机、压缩机及家用电器
PCT/CN2023/125961 WO2024099057A1 (zh) 2022-11-10 2023-10-23 电机、压缩机及家用电器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211403532.0A CN118054591A (zh) 2022-11-10 2022-11-10 电机、压缩机及家用电器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN118054591A true CN118054591A (zh) 2024-05-17

Family

ID=91031894

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211403532.0A Pending CN118054591A (zh) 2022-11-10 2022-11-10 电机、压缩机及家用电器

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN118054591A (zh)
WO (1) WO2024099057A1 (zh)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012004147A (ja) * 2010-06-14 2012-01-05 Honda Motor Co Ltd 磁石および回転機
CN208299658U (zh) * 2018-06-19 2018-12-28 安徽美芝精密制造有限公司 永磁同步电机及压缩机
WO2020174647A1 (ja) * 2019-02-28 2020-09-03 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、及び空気調和機
CN114759703A (zh) * 2022-04-28 2022-07-15 安徽美芝精密制造有限公司 转子组件、永磁电机和压缩机
CN114709952A (zh) * 2022-04-28 2022-07-05 安徽美芝精密制造有限公司 转子组件、永磁电机和压缩机

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024099057A1 (zh) 2024-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20120242182A1 (en) Rotor of permanent magnet embedded motor, blower, and compressor
CN111555478B (zh) 电机、压缩机和制冷设备
EP2741402B1 (en) Motor and rotor thereof
CN103117609A (zh) 转子和永磁体式旋转机
EP2741400A1 (en) Motor rotor and motor having same
CN111555480B (zh) 电机、压缩机和制冷设备
CN111555481A (zh) 电机、压缩机和制冷设备
CN113036965A (zh) 降低全钕铁硼永磁电机高速下磁钢涡流损耗的方法及电机结构
CN210167867U (zh) 定子、电机、压缩机和制冷设备
CN110768418A (zh) 电机、压缩机及制冷设备
CN105610253B (zh) 压缩机用电机和具有其的压缩机
CN118054591A (zh) 电机、压缩机及家用电器
CN205647059U (zh) 压缩机用电机和具有其的压缩机
CN111711292A (zh) 转子结构、电机及压缩机
CN112134385B (zh) 电机、压缩机和制冷设备
CN212435453U (zh) 转子结构、电机及压缩机
WO2021237890A1 (zh) 电机、压缩机和制冷设备
CN112003399A (zh) 转子、电机、压缩机及空调器、车辆
CN118054590A (zh) 一种具有3d扩散磁体的转子及其应用
WO2024098900A1 (zh) 一种可以提高抗退磁性的电机、压缩机和制冷机
WO2024098921A1 (zh) 一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机
CN118054592A (zh) 一种可以加强抗退磁性的转子、电机、压缩机和制冷机
CN220586044U (zh) 一种电机、压缩机和温度调节设备
CN112003401A (zh) 转子、电机、压缩机及空调器、车辆
CN118054594A (zh) 一种能提升抗退磁性的转子组件、电机、压缩机和制冷机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination