CN219938047U - 电机、压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电机、压缩机和制冷设备，其中，电机包括定子与转子，所述定子包括多个间隔设置的定子齿，所述定子齿朝向所述定子的轴心的一端具有齿靴；所述转子内设有多个安装槽，多个所述安装槽沿所述转子的周向间隔排布，永磁体安装于所述安装槽内，所述安装槽的相对两端均设有磁障槽，且两个所述磁障槽均向d轴延伸，两个所述磁障槽相向延伸的两端各自与所述转子中心的连线之间的夹角为θ1，所述齿靴的相对两端各自与所述转子中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1‑θ2|<预设角度。本实用新型技术方案旨在提高磁铁的利用率。

Description

电机、压缩机和制冷设备

技术领域

本实用新型涉及制冷设备技术领域，特别涉及一种电机、压缩机和制冷设备。

背景技术

近些年，由于清洁能源和新能源汽车的大力发展，基于钕铁硼磁铁的永磁同步电机获得了更加广泛的应用，全球市场对稀土材料的需求大幅增长，同时稀土元素的价格也大幅增加。钕铁硼磁铁是永磁电机的三大关键材料之一，随着稀土元素价格上涨，电机材料成本上升。故而如何提高磁铁利用率，尽可能发挥磁铁的材料特性是电机设计紧迫又持续的课题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出电机，旨在提高磁铁的利用率。

为实现上述目的，本实用新型提出的电机，包括：

定子，包括多个间隔设置的定子齿，所述定子齿朝向所述定子的轴心的一端具有齿靴；

转子，所述转子内设有多个安装槽，多个所述安装槽沿所述转子的周向间隔排布，永磁体安装于所述安装槽内，所述安装槽的相对两端均设有磁障槽，且两个所述磁障槽均向d轴延伸，两个所述磁障槽相向延伸的两端各自与所述转子中心的连线之间的夹角为θ1，所述齿靴的相对两端各自与所述转子中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度。

可选地，所述预设角度小于或等于2°。

可选地，所述定子具有Q个所述定子齿，所述转子具有2P个所述安装槽，且Q＝12，2P＝8。

可选地，所述定子齿的齿宽为bt，所述定子的内径为D，所述永磁体剩余磁量为Br，则满足|bt-Br*θ1*D*π/865|<0.5。

可选地，所述永磁体的宽度为bM，所述定子的内径为D，则满足0.7<4P*bM/(D*π)<0.78。

可选地，4P*bM/(D*π)＝0.75。

可选地，所述磁障槽还朝向背离所述d轴的方向延伸。

可选地，所述安装槽包括连通且呈夹角设置的第一段与第二段，所述第一段与所述第二段所呈夹角开口背离所述转子轴心设置，所述第一段与所述第二段内均安装一块所述永磁体。

可选地，所述第一段与所述第二段之间设有退磁区，使得两块所述永磁体相对间隔设置。

可选地，所述永磁体剩余磁量为Br，且Br≥1.3T。

本实用新型还提出一种压缩机，包括如上所述的电机。

本实用新型还提出一种制冷设备，包括如上所述的压缩机。

本实用新型技术方案通过于定子的内周设置多个相互间隔的定子齿，定子齿朝向定子的轴线的一端具有齿靴，定子绕组产生的电枢磁场主要通过齿靴作用于转子，转子内设有多个安装槽，多个安装槽沿转子的周向间隔排布，永磁体安装于安装槽内，安装槽的相对两端均设有磁障槽，且两个磁障槽均向d轴延伸，从而增加隔磁桥的长度，减少漏磁。但磁障槽向d轴的延伸过长，也会侵占永磁体向定子传递主磁通的硅钢的空间，故而两个磁障槽相向延伸的两端各自与转子中心的连线之间的夹角为θ1，齿靴的相对两端各自与转子中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度，从而使得关于d轴相对的两个磁障槽之间的硅钢的面积与齿靴的面积接近预设的数值，使得转子向定子传递永磁磁场的作用面积与定子向转子传递电枢磁场的作用面积在预设的范围内，从而保证转子与定子之间的传递效率，减少漏磁，提高磁铁利用率，提高电机的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电机一实施例中的转子的结构示意图；

图2为图1中A处的局部放大图；

图3为图1中电机中的定子的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				110	定子	122	磁障槽
111	定子齿	123	隔磁桥
				112	齿靴	124	第一段
113	定子槽	125	第二段
				120	转子	126	退磁区
121	安装槽	130	永磁体

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，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作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。

需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本实用新型实施例中有涉及“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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B为例”，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

现有技术中，随着清洁能源和新能源汽车的大力发展，基于钕铁硼磁铁的永磁同步电机获得了更加广泛的应用，全球市场对稀土材料的需求大幅增长，同时稀土元素的价格也大幅增加。导致电机材料的成本上升，此时如何提高磁铁利用率，从而尽可能发挥磁铁的材料特性是电机设计紧迫又持续的课题。影响磁铁利用率的因素有很多，其中最为关键的因素之一就是如何降低转子120的漏磁。

有鉴于此，本实用新型提出一种电机，从而降低转子120的漏磁，提高磁铁利用率。

在本实用新型实施例中，如图1至图3所示，该电机包括定子110与转子120，定子110包括多个间隔设置的定子齿111，定子齿111朝向定子110轴线的一端具有齿靴112；转子120内设有多个安装槽121，多个安装槽121沿转子120的周向间隔排布，永磁体130安装于安装槽121内，安装槽121的相对两端均设有磁障槽122，且两个磁障槽122均向d轴延伸，两个磁障槽122相向延伸的两端各自与转子120中心的连线之间的夹角为θ1，齿靴112的相对两端各自与转子120中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度。

具体地，定子110的内周形成有多个间隔设置的定子齿111，相邻两个定子齿111之间形成有定子槽113，使得定子绕组穿过定子槽113绕接于定子齿111上。定子齿111朝向定子110轴线的一端具有齿靴112，当定子绕组通电时，定子绕组产生电枢磁场，电枢磁场会沿着定子110铁芯的齿靴112向转子120传递。安装槽121的相对两端均设有磁障槽122，从而形成隔磁桥123结构，从而减少漏磁，且隔磁桥123的结构越长，其减少漏磁的效果越好，故而两个磁障槽122均向d轴延伸，从而增加隔磁桥123的长度，减少漏磁。但磁障槽122向d轴的延伸距离过长，也会侵占永磁体130向定子110传递主磁通的硅钢的空间，因定子110主要通过齿靴112向转子120传递磁力，故而使得关于d轴相对的两个磁障槽122之间的硅钢的面积与齿靴112的面积接近预设的数值，即两个磁障槽122相向延伸的两端各自与转子120中心的连线之间的夹角为θ1，齿靴112的相对两端各自与转子120中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度，从而保证转子120与定子110之间的传递效率，减少漏磁，提高磁铁利用率，提高电机的性能。

其中，磁障槽122设置于安装槽121的相对两端，且本实施例中，磁障槽122与安装槽121连通设置，在其它实施例中，磁障槽122与安装槽121也可以相对间隔设置。且本实施例中，多个所述定子齿111沿所述定子110的周向均匀排列；和/或，多个所述安装槽121沿所述转子120的周向均匀排列。

进一步的，在一实施例中，预设角度小于或等于2°。为尽量保证关于d轴相对的两个磁障槽122之间的硅钢的面积与齿靴112的面积接近，又能保证较好的主磁通的传递效率，从而提高转子120转矩，提高电机的性能，故而预设角度小于或等于2°，即|θ1-θ2|<2°，也即关于d轴相对的两个磁障槽122端部各自与转子120中心的连线所呈的夹角θ1，既可以略大于齿靴112的相对两端各自与转子120中心的连线所呈的夹角为θ2，也可以略小于齿靴112的相对两端各自与转子120中心的连线所呈的夹角为θ2。

本实用新型技术方案通过于定子110的内周设置多个相互间隔的定子齿111，定子齿111朝向定子110的轴线的一端具有齿靴112，定子绕组产生的电枢磁场主要通过齿靴112作用于转子120，转子120内设有多个安装槽121，多个安装槽121沿转子120的周向间隔排布，永磁体130安装于安装槽121内，安装槽121的相对两端均设有磁障槽122，且两个磁障槽122均向d轴延伸，从而增加隔磁桥123的长度，减少漏磁。但磁障槽122向d轴的延伸过长，也会侵占永磁体130向定子110传递主磁通的硅钢的空间，故而两个磁障槽122相向延伸的两端各自与转子120中心的连线之间的夹角为θ1，齿靴112的相对两端各自与转子120中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度，从而使得关于d轴相对的两个磁障槽122之间的硅钢的面积与齿靴112的面积接近预设的数值，使得转子120向定子110传递永磁磁场的作用面积与定子110向转子120传递电枢磁场的作用面积在预设的范围内，从而保证转子120与定子110之间的传递效率，减少漏磁，提高磁铁利用率，提高电机的性能。

在一实施例中，再次参照图1至图3，定子110具有Q个定子齿111，转子120具有2P个安装槽121，且Q＝12，2P＝8。即本方案中，电机采用12槽8极设计，现有技术中，12槽8极较优的齿磁密设计在1.6T附近，若齿磁密太高可能导致永磁体130中的铁材料损失占比较大，导致永磁体130的用量增加、电机效率也没有优势；齿磁密太小，则可能导致永磁体130中的铜材料的消耗较大，电机效率损失较大，故而为保证电机效率，磁密设计在1.6T附近较优。

进一步的，在一实施例中，定子齿111的齿宽为bt，定子110内径为D，永磁体130剩余磁量为Br，则满足|bt-Br*θ1*D*π/865|<0.5。具体地，|bt-Br*θ1*D*π/865|<0.5主要用于限制定子齿111的齿宽bt、定子110内径D、永磁体130剩余磁量Br的相对大小关系，从而保证为定子110的损耗(以下简称铁损)、绕接在定子110上的定子绕组的损耗(以下简称铜损)在合适的范围内，从而保证电机的性能及工作效率。其中，865为经验常数，其具体数值取决于电机内槽极的设计，因本实施例中，主要是对于12槽8极设计的电机进行设计，故而此处取其数值为865，如下表所示，表示当电机为12槽8极设计时，定子齿111的齿宽bt、定子110内径D、永磁体130剩余磁量Br的相对关系对铁损和铜损的影响。

如上表所示，若定子齿111的齿宽bt过大，导致定子槽113面积减小，使得定子齿111的齿磁密下降，进而导致电机的铁损降低、铜损增加，但总损耗增加、电机效率下降。故而应适当降低定子齿111的齿宽、提高定子齿111的齿磁密，增加铁损，进而降低铜损以提高电机效率。其中，永磁体130剩余磁量为Br(以下简称剩磁Br)，代表永磁体130在20℃下的剩磁Br。优选地，剩磁Br在1.3T附近，若剩磁Br过大，会导致气隙磁密、定子齿111与轭部的磁密均增大，此时定子齿111由于齿磁密增加会加剧硅钢的饱和，不仅铁损会急剧增加、导致电机效率下降，而且定子齿111饱和会导致磁导和电感变化。若在过载工况下，可能引起控制失稳，导致电机无法正常运转。若定子110的内径D过大，因随着定子110的内径D增大，若定子齿111宽度bt保持不变，则定子槽113面积减小，使得定子齿111的齿磁密下降，进而导致电机的铁损降低、铜损增加，亦会导致电机效率下降。

进一步的，永磁体130的宽度为bM，定子110内径为D，则满足0.7<4P*bM/(D*π)<0.78。具体地，其中4P*bM即为转子120内永磁体130的宽度总和，D*π即为定子110的内径周长，因本实施例中，电机采用12槽8极设计，故而转子120内永磁体130的宽度总和与定子110的内径周长之比在合适的范围内，才能进一步在减小漏磁和合理的齿磁密设计的前提下，尽量减小永磁体130用量，故而0.7<4P*bM/(D*π)<0.78，从而减少永磁体130的宽度，进而减少永磁体130用量，减少材料浪费，降低电机的制造成本。

优选地，4P*bM/(D*π)＝0.75。经过设计及不断的试验表明，当4P*bM/(D*π)＝0.75时，既能达到较好的减小漏磁的效果且具有合理的齿磁密设计，又能从而减少永磁体130的宽度，进而减少永磁体130用量，减少材料浪费，降低电机的制造成本。

在一实施例中，磁障槽122还朝向背离d轴的方向延伸。具体地，磁障槽122还朝向背离d轴的方向延伸，即磁障槽122还朝向q轴的方向延伸。因磁障槽122向d轴延伸过渡可能侵占永磁体130向定子110传递主磁通的硅钢的空间，为进一步增大隔离桥的长度，减少漏磁，磁障槽122还朝向背离d轴的方向延伸。且为使隔磁桥123的宽度更加均匀，提高隔磁效果，优选地，所述磁障区靠近所述转子120边缘的一侧的轮廓与所述转子120的边缘轮廓大致平行设置，且隔磁桥123的宽度可以尽量等于定子110冲片的厚度，从而减少漏磁。

在一实施例中，安装槽121包括连通且呈夹角设置的第一段124与第二段125，第一段124与第二段125所呈夹角开口背离转子120轴心设置，第一段124与第二段125内均安装一块永磁体130。具体地，安装槽121包括连通且呈夹角设置的第一段124与第二段125，第一段124与第二段125所呈夹角开口背离转子120轴心设置，即该安装槽121的形状大致呈V形，且第一段124与第二段125内均安装一块永磁体130，从而提高永磁体130聚磁效果，提高永磁体130的利用率。

进一步的，第一段124与第二段125之间设有退磁区126，使得两块永磁体130相对间隔设置。具体地，该退磁区126能够将永磁体130间隔开，从而避免同一安装槽121内的永磁体130相互接触，相互干扰，从而提高永磁体130的耐退磁能力。结合永磁体130的形状以及安装槽121的形状，该退磁区126整体呈三角形。且本实施例中，两块永磁体130相对间隔的最小距离约0.1mm左右。

在一实施例中，永磁体130剩余磁量为Br，且Br≥1.3T。具体地，为提高电机的使用稳定性，减少永磁体130剩磁消失导致电机不能正常使用的现象，故而要求永磁体130在20℃下的剩磁为Br。优选地，Br≥1.3T，从而提高电机的使用稳定性，提高电机的性能。

本实用新型还提出一种压缩机，该压缩机包括电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本压缩机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

本实用新型还提出一种制冷设备，该制冷设备包括压缩机，该压缩机的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子，包括多个间隔设置的定子齿，所述定子齿朝向所述定子的轴心的一端具有齿靴；

转子，所述转子内设有多个安装槽，多个所述安装槽沿所述转子的周向间隔排布，永磁体安装于所述安装槽内，所述安装槽的相对两端均设有磁障槽，且两个所述磁障槽均向d轴延伸，两个所述磁障槽相向延伸的两端各自与所述转子中心的连线之间的夹角为θ1，所述齿靴的相对两端各自与所述转子中心的连线所呈的夹角为θ2，则|θ1-θ2|<预设角度。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述预设角度小于或等于2°。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子具有Q个所述定子齿，所述转子具有2P个所述安装槽，且Q＝12，2P＝8。

4.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述定子齿的齿宽为bt，所述定子的内径为D，所述永磁体剩余磁量为Br，则满足|bt-Br*θ1*D*π/865|<0.5。

5.如权利要求3所述的电机，其特征在于，所述永磁体的宽度为bM，所述定子的内径为D，则满足0.7<4P*bM/(D*π)<0.78。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，4P*bM/(D*π)＝0.75。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁障槽还朝向背离所述d轴的方向延伸。

8.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述安装槽包括连通且呈夹角设置的第一段与第二段，所述第一段与所述第二段所呈夹角开口背离所述转子轴心设置，所述第一段与所述第二段内均安装一块所述永磁体。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述第一段与所述第二段之间设有退磁区，使得两块所述永磁体相对间隔设置。

10.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述永磁体剩余磁量为Br，且Br≥1.3T。

11.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至10中任意一项所述的电机。

12.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求11所述的压缩机。