CN212462913U - 铁芯结构、转子组件、电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种铁芯结构、转子组件、电机及压缩机，铁芯结构包括：铁芯本体；多组沿铁芯本体的周向均匀分布且用于容纳永磁体的磁钢槽；多组分别设置在磁钢槽与铁芯本体外圆周之间的第一隔磁孔，磁钢槽远离D轴的一端为第一端部，第一隔磁孔与第一端部相邻；第一隔磁孔为L形，且L形的一边沿铁芯本体的径向设置。本实用新型的铁芯结构，通过在一个磁极下的远离D轴的两端分别设置L形的第一隔磁孔，在不影响电机输出转矩的大小的情况下，可以起到优化电机磁路，降低转子铁芯的电磁力幅值。还可以减少气隙磁密中的谐波含量，进一步的减小电机的铁损，提高电机振动噪声，从而降低压缩机整机噪音。

Description

铁芯结构、转子组件、电机及压缩机

技术领域

本实用新型属于电机技术领域，具体涉及一种铁芯结构、转子组件、电机及压缩机。

背景技术

作为压缩机的核心部件，电机的效率和噪声问题直接影响压缩机的整机性能。现有技术中在转子结构中采用多段弧线组成的转子铁芯，包括磁钢槽外侧设置多个倾斜的狭缝，改善电枢铁损，降低电磁噪音，其转子外边由多段弧线组成，不同的弧线半径尺寸设置容易造成定转子之间的气隙过大，电机力矩损失较大，电机出力变小，在大力矩负载下电机效率迅速衰减。同时倾斜的狭缝结构与永磁体呈一定角度，在永磁体充磁方向上的狭缝宽度对磁链具有一定的阻碍作用，造成电机磁链减少，影响效率和电磁噪音。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题是现有技术通过优化电机磁路来减小电磁力，会造成输出转矩能力的下降，降低电机效率，从而提供一种铁芯结构、转子组件、电机及压缩机。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种铁芯结构，包括：

铁芯本体；

多组沿铁芯本体的周向均匀分布且用于容纳永磁体的磁钢槽；

多组分别设置在磁钢槽与铁芯本体外圆周之间的第一隔磁孔，磁钢槽远离D轴的一端为第一端部，第一隔磁孔与第一端部相邻；

第一隔磁孔为L形，且L形的一边沿铁芯本体的径向设置。

本实用新型的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

优选地，铁芯结构还包括多组第二隔磁孔，第二隔磁孔与第一隔磁孔相邻且位于第一隔磁孔远离D轴的一侧。

优选地，第一隔磁孔包括构成L形的第一孔部、第二孔部，第一孔部沿铁芯本体的径向设置，第二孔部设置在第一孔部靠近铁芯本体的轴心孔的端部，或，第二孔部设置在第一孔部远离铁芯本体的轴心孔的端部。

优选地，第二孔部由第一孔部向远离D轴方向伸出，或，第二孔部由第一孔部向靠近D轴方向伸出。

优选地，第一孔部与第二孔部的夹角为R，满足R＝5°～155°。

优选地，第一孔部沿铁芯本体周向方向的宽度为b1，第二孔部沿铁芯本体周向方向的宽度为b2，第一隔磁孔到D轴的最小距离为G，第一隔磁孔与磁钢槽的最小间隔距离为J，永磁体与磁钢槽单边装配间隙为g，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

和/或，

优选地，第一孔部沿铁芯本体径向的高度为a1，第二孔部沿铁芯本体径向的高度a2，第一孔部与第二孔部的夹角为R，磁钢槽与D轴的夹角为S，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

0<a1<25×Ld×cosS×Hd×sinR；

和/或，

0<(a1-a2)<25×Ld×cosS×Hd×sinR。

优选地，第一隔磁孔朝向D轴的侧边为第一孔边，第一孔边与D轴与夹角为T，满足T＝0°～80°。

优选地，磁钢槽与D轴的夹角为S，满足S＝10°～90°。

优选地，第二隔磁孔与磁钢槽之间的最小距离为c1，第二隔磁孔与第一隔磁孔朝向铁芯本体轴心孔的端部的最小距离为c2，第二隔磁孔与第一隔磁孔朝向铁芯本体外周的端部的最小距离为c3，第一隔磁孔与磁钢槽的最小间隔距离为J，第一隔磁孔到D轴的最小距离为G，永磁体与磁钢槽单边装配间隙为g，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

和/或，

和/或，

优选地，第二隔磁孔为四边形。

优选地，第二隔磁孔为平行四边形，四边形中靠近D轴与铁芯本体外周的夹角为锐角。

优选地，磁钢槽的第一端部还设有第三隔磁孔。

优选地，第三隔磁孔一端与磁钢槽的第一端部连通，另一端朝向D轴，第三隔磁孔与磁钢槽的夹角为Q。

优选地，满足Q＝5°～175°。

优选地，当铁芯结构包括第二隔磁孔时，第三隔磁孔与第二隔磁孔的距离为M；

当第一隔磁孔包括构成L形的第一孔部、第二孔部，且第一孔部沿铁芯本体周向方向的宽度为b1，第二孔部沿铁芯本体周向方向的宽度为b2，第一隔磁孔与磁钢槽的最小间隔距离为J时，第三隔磁孔与第一隔磁孔朝向铁芯本体轴心孔的端部的最小距离为N，满足，

和/或，

优选地，铁芯本体Q轴对应的外周面开设有V形凹槽，V形凹槽的两边分别与所述磁钢槽平行。

优选地，铁芯本体的每一极设有至少两个第一隔磁孔。

优选地，永磁体为稀土永磁体、铁氧体永磁体、混合材料永磁体的任一种。

一种转子组件，采用上述的铁芯结构。

一种电机，采用上述的铁芯结构。

一种压缩机，采用上述的铁芯结构。

本实用新型提供的铁芯结构、转子组件、电机及压缩机至少具有下列有益效果：

本实用新型的铁芯结构，通过在一个磁极下的远离D轴的两端分别设置L形的第一隔磁孔，在不影响电机输出转矩的大小前提下，优化电机磁路，降低转子铁芯的电磁力幅值。还可以减少气隙磁密中的谐波含量，进一步的减小电机的铁损，提高电机振动噪声，从而降低压缩机整机噪音。同时L形隔磁孔还可以作为流通孔，增加转子铁芯的流通面积，提高散热能力。

附图说明

图1为本实用新型实施例的铁芯结构的结构示意图；

图2为图1中A处结构放大图；

图3为本实用新型实施例中第一隔磁孔形状一；

图4为本实用新型实施例中第一隔磁孔形状二；

图5为本实用新型实施例中第一隔磁孔形状三；

图6为本实用新型实施例中第一隔磁孔形状四；

图7为本实用新型实施例中V形凹槽结构示意图；

图8为本实用新型实施例中至少两组第一隔磁孔结构示意图；

图9为采用本申请铁芯结构的电机与现有电机电磁力对比图

图10为采用本申请铁芯结构的电机与现有电机铁损对比图；

图11为采用本申请铁芯结构的电机与现有电机电机效率对比图

图12为采用本申请铁芯结构的压缩机与现有压缩机噪声对比图。

附图标记表示为：

1、铁芯本体；2、磁钢槽；3、永磁体；4、第一隔磁孔；5、第二隔磁孔；6、第一孔部；7、第二孔部；8、第一孔边；9、轴心孔；10、第一端部；11、第三隔磁孔；12、V形凹槽。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型具体实施例及相应的附图对本实用新型技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

结合图1至图6所示，本实施例提供了一种铁芯结构，包括：铁芯本体1；多组沿铁芯本体1的周向均匀分布且用于容纳永磁体3的磁钢槽2，磁钢槽3内的永磁体3的N、S极交替排列；多组分别设置在磁钢槽2与铁芯本体1外圆周之间的第一隔磁孔4，磁钢槽2远离D轴的一端为第一端部10，第一隔磁孔4与第一端部10相邻；第一隔磁孔4为L形，且L形的一边沿铁芯本体1的径向设置，且在每一极下的第一隔磁孔4关于D轴对称。

本实施例中D轴、Q轴为电机的一种坐标轴表现形式，每一磁极的中心对称线即为D轴，也称为直轴，两相邻磁极之间的垂直平分线上就是Q轴，也成为交轴。

本实用新型实施例的铁芯结构，通过一个磁极下的远离D轴的两端分别设置L形的第一隔磁孔，可以起到优化电机磁路，但又不影响电机输出转矩的大小，降低转子铁芯的主要阶次和主要倍频的电磁力，如在九槽六级集中卷绕组电机中，加入L形隔磁孔可以减小3阶六倍频、0阶18倍频的电磁力幅值。还可以减少气隙磁密中的谐波含量，进一步的减小电机的铁损，提高电机振动噪声，从而降低压缩机整机噪音。同时L形隔磁孔还可以作为流通孔，增加转子铁芯的流通面积，提高散热能力。

优选地，结合图1-6所示，第一隔磁孔4包括构成L形的第一孔部6、第二孔部7，第一孔部6沿铁芯本体1的径向设置，第二孔部7设置在第一孔部6靠近铁芯本体1的轴心孔9的端部，或，第二孔部7设置在第一孔部6远离铁芯本体1的轴心孔9的端部。也可以是，第二孔部由第一孔部向远离D轴方向伸出，或，第二孔部由第一孔部向靠近D轴方向伸出。

这几种形状通过调节L的两边的长度、宽度和两者的夹角R都可以达到优化磁路，改善气隙磁密波形，优化电磁力幅值，从而达到降低电机负载转矩脉动、减少电机负载噪声、提高电机效率的目的。

优选地，第一孔部6与第二孔部7的夹角为R，满足R＝5°～155°。若R<5°，则隔磁孔的形状接近于三角形，为了工艺性可以改为三角形，而且对降低电磁力的幅值效果微弱；若R>155°，则隔磁孔的形状接近于一字型或长方形，为了工艺性可以改为一字型或长方形，对降低电磁力的幅值效果不佳，而且还会降低输出转矩，降低电机效率；所以R的最优取值范围为5°～155°。

优选地，第一隔磁孔4朝向D轴的侧边为第一孔边8，第一孔边8与D轴与夹角为T，满足T＝0°～80°，在此范围内第一隔磁孔4可以引导和改变磁路流经转子铁芯的位置和方向，降低定子磁链与转子磁路相互作用产生的磁势谐波，降低电磁噪声。

优选地，磁钢槽2与D轴的夹角为S，满足S＝10°～90°，在此范围内可以使得磁极中心部的气隙磁密波形和磁力线聚拢能力均达到较优的效果。

优选地，铁芯结构还包括多组第二隔磁孔5，第二隔磁孔5与第一隔磁孔4相邻且位于第一隔磁孔4远离D轴的一侧。第二隔磁孔5为四边形。

优选地，第二隔磁孔5为平行四边形，四边形中靠近D轴与铁芯本体1外周的夹角为锐角，第二隔磁孔5的这样结构能够优化电磁力和使气隙正弦化。

本实施例能够将对称的两个L形第一隔磁孔4整理聚拢的磁力线释放，交给第二隔磁孔5进一步整理，能够优化磁极两端附近的磁力线分布，降低反电势谐波，降低电机铁损。

优选地，磁钢槽2的第一端部10还设有第三隔磁孔11。优选地，第三隔磁孔11一端与磁钢槽2的第一端部10连通，另一端朝向D轴，第三隔磁孔11与磁钢槽2的夹角为Q。第三隔磁孔11的作用是减少极间漏磁，提高输出转矩。

优选地，满足第三隔磁孔11与磁钢槽2的夹角Q＝5°～175°。此范围内羊角型空气槽可以引导和改变磁路流经转子铁芯的位置和方向，降低定子磁链与转子磁路相互作用产生的磁势谐波，降低电磁噪声。

优选地，第一孔部6沿铁芯本体1周向方向的宽度为b1，第二孔部7沿铁芯本体1周向方向的宽度为b2，第一隔磁孔4到D轴的最小距离为G，第一隔磁孔4与磁钢槽2的最小间隔距离为J，永磁体3与磁钢槽2单边装配间隙为g，永磁体3的厚度为Hd，永磁体3的长度为Ld，满足，

和/或，

若b1、b2的取值超出此范围，会导致无法在永磁极下形成有效的磁密或在转子局部形成磁力线过于密集，导致永磁体利用率低和增加电机铁损；b1、b2的取值在此范围既能够在永磁极下形成有效磁密，又能够避免过多阻挡磁力线，提高永磁体利用率。

优选地，第一孔部6沿铁芯本体1径向的高度为a1，第二孔部7沿铁芯本体1径向的高度a2，第一孔部6与第二孔部7的夹角为R，磁钢槽2与D轴的夹角为S，永磁体3的厚度为Hd，永磁体3的长度为Ld，满足，

0<a1<25×Ld×cosS×Hd×sin R；

和/或，

0<(a1-a2)<25×Ld×cosS×Hd×sinR。

若a1、a2的取值超出此范围，高度过大会阻挡磁力线的流动，降低输出转矩，并且转矩波动增加。高度过小会使其调制磁力线的作用减弱，无法有效降低气隙磁密的谐波含量。a1、a2的取值在此范围既能适当减弱磁极中心部的气隙磁密，使整个磁密的波形刚好接近正弦波，谐波含量最小。

优选地，第二隔磁孔5与磁钢槽2之间的最小距离为c1，第二隔磁孔5与第一隔磁孔4朝向铁芯本体1轴心孔9的端部的最小距离为c2，第二隔磁孔5与第一隔磁孔4朝向铁芯本体1外周的端部的最小距离为c3，第一隔磁孔4与磁钢槽2的最小间隔距离为J，第一隔磁孔4到D轴的最小距离为G，永磁体3与磁钢槽2单边装配间隙为g，永磁体3的厚度为Hd，永磁体3的长度为Ld，满足，

和/或，

和/或，

通过调整四边形第二隔磁孔5与L形第一隔磁孔4和磁钢槽2的距离可以改变磁力线的走向，优化电机磁路，使得定、转子铁芯上的磁密谐波减少，有效降低电磁力谐波，减少电机负载噪音。通过上述方式还能够有效改善电机反电势谐波含量丰富引起的转矩脉动增加问题，显著降低反电势谐波含量，可降低电机铁损，提高电机效率。

优选地，当铁芯结构包括第二隔磁孔5时，第三隔磁孔11与第二隔磁孔5的距离为M；当第一隔磁孔4包括构成L形的第一孔部6、第二孔部7，且第一孔部6沿铁芯本体1周向方向的宽度为b1，第二孔部7沿铁芯本体1周向方向的宽度为b2，第一隔磁孔4与磁钢槽2的最小间隔距离为J时，第三隔磁孔11与第一隔磁孔4朝向铁芯本体1轴心孔9的端部的最小距离为N，满足，

和/或，

通过调整第二隔磁孔5与第三隔磁孔11之间的距离和位置，实现对磁极两端附近的磁力线分布进一步整理优化，降低反电势谐波，降低电机铁损。

优选地，铁芯本体Q轴对应的外周面开设有V形凹槽12，V形凹槽12的两边分别与所述磁钢槽平行，可以进一步优化气隙磁密波形，降低谐波含量。

优选地，图7所示，铁芯本体的每一极设有至少两个第一隔磁孔4。

优选地，图8所示，永磁体3为稀土永磁体3、铁氧体永磁体3、混合材料永磁体3的任一种。本实施例的铁芯结构能够兼容与集中卷绕组电机和分布卷绕组电机。

结合附图9-12所示的数据，本实施例的贴心结构在不降低输出转矩的前提下，优化20％的电磁力，降低电机转矩脉动，在低频轻载转矩脉动从33％降到21.4％，重载可以从23.2％降到11.6％，降低气隙中的谐波含量，减小电机铁损25％，提高电机效率1％，降低压缩机噪声5dB。

一种转子组件，采用上述的铁芯结构。

一种电机，采用上述的铁芯结构。

一种压缩机，采用上述的铁芯结构。

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。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (22)

1.一种铁芯结构，其特征在于，包括：

铁芯本体；

多组沿铁芯本体的周向均匀分布且用于容纳永磁体的磁钢槽；

多组分别设置在磁钢槽与铁芯本体外圆周之间的第一隔磁孔，所述磁钢槽远离D轴的一端为第一端部，所述第一隔磁孔与所述第一端部相邻；

所述第一隔磁孔为L形，且L形的一边沿所述铁芯本体的径向设置。

2.根据权利要求1所述的铁芯结构，其特征在于，所述铁芯结构还包括多组第二隔磁孔，所述第二隔磁孔与所述第一隔磁孔相邻且位于所述第一隔磁孔远离D轴的一侧。

3.根据权利要求1所述的铁芯结构，其特征在于，所述第一隔磁孔包括构成L形的第一孔部、第二孔部，所述第一孔部沿所述铁芯本体的径向设置，所述第二孔部设置在所述第一孔部靠近所述铁芯本体的轴心孔的端部，或，所述第二孔部设置在所述第一孔部远离所述铁芯本体的轴心孔的端部。

4.根据权利要求3所述的铁芯结构，其特征在于，所述第二孔部由所述第一孔部向远离D轴方向伸出，或，所述第二孔部由所述第一孔部向靠近D轴方向伸出。

5.根据权利要求3所述的铁芯结构，其特征在于，所述第一孔部与所述第二孔部的夹角为R，满足R＝5°～155°。

6.根据权利要求3所述的铁芯结构，其特征在于，所述第一孔部沿所述铁芯本体周向方向的宽度为b1，所述第二孔部沿所述铁芯本体周向方向的宽度为b2，所述第一隔磁孔到D轴的最小距离为G，所述第一隔磁孔与所述磁钢槽的最小间隔距离为J，所述永磁体与所述磁钢槽单边装配间隙为g，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

和/或，

7.根据权利要求3所述的铁芯结构，其特征在于，所述第一孔部沿所述铁芯本体径向的高度为a1，所述第二孔部沿所述铁芯本体径向的高度a2，所述第一孔部与所述第二孔部的夹角为R，所述磁钢槽与D轴的夹角为S，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

0<a1<25×Ld×cosS×Hd×sinR；

和/或，

0<(a1-a2)<25×Ld×cosS×Hd×sinR。

8.根据权利要求1所述的铁芯结构，其特征在于，所述第一隔磁孔朝向D轴的侧边为第一孔边，所述第一孔边与D轴与夹角为T，满足T＝0°～80°。

9.根据权利要求1所述的铁芯结构，其特征在于，所述磁钢槽与D轴的夹角为S，满足S＝10°～90°。

10.根据权利要求2所述的铁芯结构，其特征在于，所述第二隔磁孔与所述磁钢槽之间的最小距离为c1，所述第二隔磁孔与所述第一隔磁孔朝向所述铁芯本体轴心孔的端部的最小距离为c2，所述第二隔磁孔与所述第一隔磁孔朝向所述铁芯本体外周的端部的最小距离为c3，所述第一隔磁孔与所述磁钢槽的最小间隔距离为J，所述第一隔磁孔到D轴的最小距离为G，所述永磁体与所述磁钢槽单边装配间隙为g，永磁体的厚度为Hd，永磁体的长度为Ld，满足，

和/或，

和/或，

11.根据权利要求2所述的铁芯结构，其特征在于，所述第二隔磁孔为四边形。

12.根据权利要求11所述的铁芯结构，其特征在于，所述第二隔磁孔为平行四边形，四边形中靠近D轴与所述铁芯本体外周的夹角为锐角。

13.根据权利要求1-12任一所述的铁芯结构，其特征在于，所述磁钢槽的第一端部还设有第三隔磁孔。

14.根据权利要求13所述的铁芯结构，其特征在于，所述第三隔磁孔一端与所述磁钢槽的第一端部连通，另一端朝向D轴，所述第三隔磁孔与所述磁钢槽的夹角为Q。

15.根据权利要求14所述的铁芯结构，其特征在于，满足Q＝5°～175°。

16.根据权利要求14所述的铁芯结构，其特征在于，当所述铁芯结构包括第二隔磁孔时，所述第三隔磁孔与所述第二隔磁孔的距离为M；

当所述第一隔磁孔包括构成L形的第一孔部、第二孔部，且所述第一孔部沿所述铁芯本体周向方向的宽度为b1，所述第二孔部沿所述铁芯本体周向方向的宽度为b2，所述第一隔磁孔与所述磁钢槽的最小间隔距离为J时，所述第三隔磁孔与所述第一隔磁孔朝向所述铁芯本体轴心孔的端部的最小距离为N，满足，

和/或，

17.根据权利要求1-12、14-16任一所述的铁芯结构，其特征在于，所述铁芯本体Q轴对应的外周面开设有V形凹槽，所述V形凹槽的两边分别与所述磁钢槽平行。

18.根据权利要求1-12、14-16任一所述的铁芯结构，所述铁芯本体的每一极设有至少两个第一隔磁孔。

19.根据权利要求17所述的铁芯结构，其特征在于，所述永磁体为稀土永磁体、铁氧体永磁体、混合材料永磁体的任一种。

20.一种转子组件，其特征在于，采用权利要求1-19任一所述的铁芯结构。

21.一种电机，其特征在于，采用权利要求1-19任一所述的铁芯结构。

22.一种压缩机，其特征在于，采用权利要求1-19任一所述的铁芯结构。

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