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CN104600939A - 永磁同步电机及具有其的压缩机 - Google Patents

永磁同步电机及具有其的压缩机 Download PDF

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CN104600939A
CN104600939A CN201510059225.9A CN201510059225A CN104600939A CN 104600939 A CN104600939 A CN 104600939A CN 201510059225 A CN201510059225 A CN 201510059225A CN 104600939 A CN104600939 A CN 104600939A
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permagnetic synchronous
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张尊睦
杨泾涛
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Guangdong Midea Toshiba Compressor Corp
Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Anhui Meizhi Precision Manufacturing Co Ltd
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Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Anhui Meizhi Precision Manufacturing Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机及具有其的压缩机。其中，永磁同步电机包括：定子；以及设在定子内部的转子，转子具有沿周向分布的多组磁铁槽，每组磁铁槽包括外层槽和内层槽，在转子的横截面上，外层槽沿转子的周向延伸，内层槽位于外层槽的径向内侧且内层槽呈V型。根据本发明的永磁同步电机，通过在转子上设置沿转子的周向延伸的外层槽和位于外层槽的径向内侧且呈V型的内层槽，可以有效地增大电机的q轴电感，进而增大交轴电感和直轴电感的差值，从而可以增大永磁同步电机的磁阻转矩。

Description

永磁同步电机及具有其的压缩机
技术领域
本发明涉及制冷设备技术领域，具体而言，尤其涉及一种永磁同步电机及具有其的压缩机。
背景技术
永磁同步电机根据永久磁铁在转子上安装位置的差异通常可分为表贴式永磁同步电机(SMPM)和内置式永磁同步电机(IPM)。内置永磁同步电机因为永久磁铁埋在转子铁芯内，转子的牢固性增强并且可减小永磁体内部的涡流。此外，永久磁铁内置式永磁同步电机d轴(直轴)、q轴(交轴)之间电感存在差异，除了可利用电机的永磁转矩之外还可以利用电机的磁阻转矩，得以提高电机的效率。因此其应用越来越广泛，内置永磁同步电机电磁转矩由永磁转矩和磁阻转矩构成，其电磁转矩公式如下：
T＝p×ΨPM×iq+p×(Ld-Lq)×id×iq
式中第一项为永磁转矩，第二项为磁阻转矩；
其中，p为电机极对数，ΨPM为转子永磁体在定子绕组上产生的磁链，Ld、Lq分别为d轴和q轴电感，id、iq是定子电流空间向量在d、q轴方向上的分量。
因此，通过增加第一项中间的ΨPM以及通过提高电机d轴电感与q轴电感的差值(提高q轴电感或减小d轴电感)都可以实现电机输出转矩的提高。
永磁辅助型同步磁阻电机作为永磁同步电机和同步磁阻电机的结合体，最大限度的利用了电机的磁阻转矩，并采用永磁转矩进行辅助，综合了两种电机的优点，其电机效率和功率因数都较高，因此越来越受到重视。相关技术中，单层磁铁槽结构的永磁同步电机，其交轴电感与直轴电感的差值不大，导致磁阻转矩不够理想。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种永磁同步电机，所述永磁同步电机具有输出转矩高、输出功率高的优点。
本发明还提出一种压缩机，所述压缩机具有如上所述的永磁同步电机。
根据本发明的一个方面提供了一种永磁同步电机，包括：定子；以及设在所述定子内部的转子，所述转子具有沿周向分布的多组磁铁槽，每组所述磁铁槽包括外层槽和内层槽，在所述转子的横截面上，所述外层槽沿所述转子的周向延伸，所述内层槽位于所述外层槽的径向内侧且所述内层槽呈V型。
根据本发明的永磁同步电机，通过在转子上设置沿转子的周向延伸的外层槽和位于外层槽的径向内侧且呈V型的内层槽，可以有效地增大电机的q轴电感，进而增大交轴电感和直轴电感的差值，从而可以增大永磁同步电机的磁阻转矩。
在本发明的一个实施例中，所述外层槽包括：用于盛放永磁体的外层盛放空间；以及两个外层侧边槽，所述两个外层侧边槽设在所述外层盛放空间的相对的两个侧壁上，每个所述外层侧边槽的开口朝向所述外层盛放空间内部，每个所述外层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上。
优选地，所述外层侧边槽设在所述外层槽的宽度方向上的侧壁上。
可选地，所述外层侧边槽的靠近所述转子径向内侧的侧壁抵在所述永磁体的外周壁上。
优选地，所述两个外层侧边槽内填充有非导磁层。
优选地，所述磁铁槽关于所述磁铁槽的中心与所述转子中心的连线对称。
在本发明的一些实施例中，所述内层槽包括第一支槽和与所述第一支槽连通的第二支槽，在所述转子的横截面上，所述第一支槽和所述第二支槽均沿直线延伸，所述第一支槽与所述第二支槽的夹角为钝角。
进一步地，所述第一支槽包括用于盛放永磁体的第一内层盛放空间、位于所述第一内层盛放空间的一端的第一内层侧边槽和位于所述第一内层盛放空间的另一端的第一内层侧边半槽，所述第一内层侧边槽的开口朝向所述第一内层盛放空间内部且所述第一内层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上；所述第二支槽包括用于盛放永磁体的第二内层盛放空间、位于所述第二内层盛放空间的一端的第二内层侧边槽和位于所述第二内层盛放空间的另一端的第二内层侧边半槽，所述第二内层侧边槽的开口朝向所述第二内层盛放空间内部，所述第二内层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上，所述第二内层侧边半槽和所述第一内层侧边半槽连通。
优选地，所述第一内层侧边槽和所述第二内层侧边槽内填充有非导磁层。
根据本发明的另一个方面提供了一种压缩机，包括如上所述的永磁同步电机。
根据本发明的压缩机，通过在转子上设置沿转子的周向延伸的外层槽和位于外层槽的径向内侧且呈V型的内层槽，可以有效地增大电机的q轴电感，进而增大交轴电感和直轴电感的差值，从而可以增大永磁同步电机的磁阻转矩。
附图说明
图1是根据本发明实施例的永磁同步电机的剖面图；
图2是根据本发明实施例的永磁同步电机的局部结构示意图；
图3是根据本发明实施例的永磁同步电机的转子的局部结构示意图；
图4是根据本发明实施例的永磁同步电机的转子的局部结构示意图。
附图标记：
永磁同步电机100，
定子110，
转子120，磁铁槽121，
外层槽122，外层盛放空间1221，外层侧边槽1222，
内层槽123，第一支槽1231，第一内层盛放空间1232，第一内层侧边槽1233，第一内层侧边半槽1234，
第二支槽1235，第二内层盛放空间1236，第二内层侧边槽1237，第二内层侧边半槽1238，
非导磁层124，
永磁体130。
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。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照图1-图4详细描述根据本发明实施例的永磁同步电机100。需要说明的是，在本发明的实施例中，仅列举了定子槽数为48槽、转子极数为8极的情况，但本发明并不局限于此。其它的定子槽数、转子极数的组合，采用与本发明的实施例的相同的实施方法，也可以达到同样的有益效果。
如图1-图4所示，根据本发明实施例的永磁同步电机100，包括：定子110和转子120。
具体而言，如图1所示，转子120设在定子110内部，且转子120具有沿周向分布的多组磁铁槽121。需要说明的是，每组磁铁槽121沿着转子120的轴线延伸且贯穿转子120。磁铁槽121可以包括外层槽122和内层槽123，在转子120的横截面上，外层槽122沿转子120的周向延伸。外层槽122可以形成为直线型外层槽，直线型外层槽所在的直线垂直于转子120的一条半径。例如，如图2所示，OL为转子120的一条半径，直线型外层槽所在的直线垂直与直线OL。换言之，直线型外层槽所在的直线与转子120上的一条切线平行。
内层槽123位于外层槽122的径向内侧(如图1-图4所示内、外侧方向)且内层槽123呈V型。优选地，V型内层槽将直线型外层槽包络在V型内层槽的内部。如图2和图3所示，内层槽123和外层槽122之间具有间隙，由此，便于形成可供q轴磁通(如图2和图3中箭头q所示)流过的良好通路，从而增大了q轴电感Lq，进而增大了q轴电感Lq与直轴电感Ld的差值，增大了永磁同步电机100的磁阻转矩(这里，磁阻转矩可表述为：p×(Lq-Ld)×id×iq)。
根据本发明实施例的永磁同步电机100，通过在转子120上设置沿转子120的周向延伸的外层槽122和位于外层槽122的径向内侧且呈V型的内层槽123，可以有效地增大电机的q轴电感，进而增大交轴电感和直轴电感的差值，从而可以增大永磁同步电机100的磁阻转矩。
如图3所示，在本发明的一个实施例中，外层槽122可以包括：外层盛放空间1221和两个外层侧边槽1222。其中，外层盛放空间1221可以用于盛放永磁体130。两个外层侧边槽1222设在外层盛放空间1221的相对的两个侧壁上，外层侧边槽1222的开口朝向外层盛放空间1221内部，外层侧边槽1222的至少一个侧壁抵在永磁体130的外周壁上。由此，可以将永磁体130限定在外层盛放空间1221内，防止转子120在旋转时永磁体130在外层盛放空间1221内晃动。优选地，如图2-图4所示，外层侧边槽1222设在外层槽122的宽度方向上的侧壁上。这里，外层槽122的宽度方向可以指图2和图4中所示的a-a方向。可选地，外层侧边槽1222的靠近转子120径向内侧的侧壁抵在永磁体130的外周壁上。由此，转子120在转动的过程中，外层侧边槽1222可以限定永磁体130的位置，从而可以将永磁体130限定在外层盛放空间1221内。
进一步地，如图2-图4所示，内层槽123可以包括：第一支槽1231和与第一支槽1231连通的第二支槽1235。其中，第一支槽1231和第二支槽1235均沿直线延伸，在转子120的横截面上，第一支槽1231的延伸方向与第二支槽1235的延伸方向之间的夹角为钝角。如图4所示，第一支槽1231与第二支槽1235共同构造成V型内层槽123，第一支槽1231与第二支槽1235之间的夹角为α且满足α＞90°。由此，可使内层槽123的第一支槽1231与第二支槽1235包络而成的区域(如图4中的带有剖面线的区域)的面积较大，从而为外层槽122的设置提供了较大的放置空间，进而可有效地增大永磁同步电机100的永磁转矩。
如图3所示，第一支槽1231包括用于盛放永磁体130的第一内层盛放空间1232、位于第一内层盛放空间1232的一端的第一内层侧边槽1233和位于第一内层盛放空间1232的另一端的第一内层侧边半槽1234。也就是说，如图2、图4所示，第一内层侧边槽1233和第一内层侧边半槽1234分别设在第一内层盛放空间1232的宽度方向上的两端。这里的“第一内层盛放空间1232的宽度方向”可以指，在如图2或图4中所示的b-b方向。第一内层侧边槽1233的开口朝向第一内层盛放空间1232内部且第一内层侧边槽1233的至少一个侧壁抵在永磁体130的外周壁上。由此，可以将永磁体130限定在第一内层盛放空间1232内，防止转子120在旋转时永磁体130在第一内层盛放空间1232内晃动。
第二支槽1235包括用于盛放永磁体130的第二内层盛放空间1236、位于第二内层盛放空间1236的一端的第二内层侧边槽1237和位于第二内层盛放空间1236的另一端的第二内层侧边半槽1238。也就是说，如图2、图4所示，第二内层侧边槽1237和第二内层侧边半槽1238分别设在第二内层盛放空间1236的宽度方向上的两端。这里的“第二内层盛放空间1236的宽度方向”可以指，在如图2或图4中所示的c-c方向。第二内层侧边槽1237的开口朝向第二内层盛放空间1236内部，第二内层侧边槽1237的至少一个侧壁抵在永磁体130的外周壁上，第二内层侧边半槽1238和第一内层侧边半槽1234连通。由此，可以将永磁体130限定在第二内层盛放空间1236内，防止转子120在旋转时永磁体130在第二内层盛放空间1236内晃动。
为减少永磁体130两端的漏磁通的作用，第一内层侧边槽1233、第二内层侧边槽1237以及两个外层侧边槽1222内均填充有非导磁层124。需要说明的是，对于构成非导磁层124的材质不做特殊限定，例如，第一内层侧边槽1233、第二内层侧边槽1237以及两个外层侧边槽1222内可以填充有空气，由此，可有效地减少永磁体130在第一支槽1231的宽度方向(如图2和图4所示的b-b方向)上的两端、第二支槽1235的宽度方向(如图2和图4所示的c-c方向)上的两端、以及在外层槽122的宽度方向(如图2和图4中所示的a-a方向)上的两端的漏磁通，进而提高由永磁体130产生的磁通量，从而增大永磁同步电机100的电磁转矩输出。
如图2-图4所示，为进一步增大永磁同步电机100的磁阻转矩，磁铁槽121关于磁铁槽121的中心与转子120中心的连线对称。也就是说，外层槽122和内层槽123关于转子120中的一条半径对称。如图2-图4所示，直线OL沿转子120的一条半径延伸，即磁铁槽121的中心和转子120的中心均位于直线OL上，该磁铁槽121关于直线OL对称，该磁铁槽121的外层槽122和内层槽123均关于直线OL对称。
根据本发明的另一个方面提供了一种压缩机(图未示出)，包括如上所述的永磁同步电机100。其中，永磁同步电机100的转子120可以与压缩机的曲轴(图未示出)相连。
根据本发明实施例的压缩机，通过在转子120上设置沿转子120的周向延伸的外层槽122和位于外层槽122的径向内侧且呈V型的内层槽123，可以有效地增大电机的q轴电感，进而增大交轴电感和直轴电感的差值，从而可以增大永磁同步电机100的磁阻转矩。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，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。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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机，其特征在于，包括：
定子；以及
设在所述定子内部的转子，所述转子具有沿周向分布的多组磁铁槽，每组所述磁铁槽包括外层槽和内层槽，在所述转子的横截面上，所述外层槽沿所述转子的周向延伸，所述内层槽位于所述外层槽的径向内侧且所述内层槽呈V型。
2.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述外层槽包括：
用于盛放永磁体的外层盛放空间；以及
两个外层侧边槽，所述两个外层侧边槽设在所述外层盛放空间的相对的两个侧壁上，每个所述外层侧边槽的开口朝向所述外层盛放空间内部，每个所述外层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上。
3.根据权利要求2所述的永磁同步电机，其特征在于，所述外层侧边槽设在所述外层槽的宽度方向上的侧壁上。
4.根据权利要求3所述的永磁同步电机，其特征在于，所述外层侧边槽的靠近所述转子径向内侧的侧壁抵在所述永磁体的外周壁上。
5.根据权利要求2所述的用于压缩机的永磁同步电机，其特征在于，所述两个外层侧边槽内填充有非导磁层。
6.根据权利要求1所述的永磁同步电机，其特征在于，所述磁铁槽关于所述磁铁槽的中心与所述转子中心的连线对称。
7.根据权利要求1-6中所述的永磁同步电机，其特征在于，所述内层槽包括第一支槽和与所述第一支槽连通的第二支槽，在所述转子的横截面上，所述第一支槽和所述第二支槽均沿直线延伸，所述第一支槽与所述第二支槽的夹角为钝角。
8.根据权利要求7所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第一支槽包括用于盛放永磁体的第一内层盛放空间、位于所述第一内层盛放空间的一端的第一内层侧边槽和位于所述第一内层盛放空间的另一端的第一内层侧边半槽，所述第一内层侧边槽的开口朝向所述第一内层盛放空间内部且所述第一内层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上；
所述第二支槽包括用于盛放永磁体的第二内层盛放空间、位于所述第二内层盛放空间的一端的第二内层侧边槽和位于所述第二内层盛放空间的另一端的第二内层侧边半槽，所述第二内层侧边槽的开口朝向所述第二内层盛放空间内部，所述第二内层侧边槽的至少一个侧壁抵在所述永磁体的外周壁上，所述第二内层侧边半槽和所述第一内层侧边半槽连通。
9.根据权利要求8所述的永磁同步电机，其特征在于，所述第一内层侧边槽和所述第二内层侧边槽内填充有非导磁层。
10.一种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求1-9中任一项所述的永磁同步电机。
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