CN109104011B - 电动机转子、电动机及直流变频压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机转子、电动机以及直流变频压缩机，由于转子铁心上设置的是V型磁铁槽，嵌入的永磁体的用量得到显著提高，从而提高了电动机转矩密度，能够满足电动机高效化、小型化要求，进而改善直流变频压缩机的性能。同时，由于转子铁心上的主、副冷媒通孔配合V型磁铁槽和转轴孔的布置方式，满足了转子机械强度的要求，还能避免由于转子主极磁场磁力线经过冷媒通孔形成闭合回路而导致转子侧磁阻明显增大的问题，从而能够在保证电动机性能和可靠性的前提下尽可能地增大转子冷媒通流面积，促进压缩机中冷媒的循环，并达到冷却转子的目的。

Description

电动机转子、电动机及直流变频压缩机

技术领域

本发明涉及电动机及压缩机技术领域，尤其涉及一种电动机转子、电动机及直流变频压缩机。

背景技术

压缩机是空调、冰箱等电器的核心器件，而压缩机多数是由电动机来驱动的，均具有较大的能耗量。随着社会的进步以及能源形势的不断严峻化，相关产业越来越多地致力于推出一些节能降耗的产品。近年来，直流变频技术已成为制冷行业的主打技术之一，同时，永磁同步电动机也成为压缩机用电动机的首选。

直流变频压缩机用永磁同步电动机由定子和转子组成，定子是固定于压缩机内，而压缩机内的转子具有永磁体，使用偏心转轴的设计来驱动活塞等零件进行冷媒的压缩过程。

如图1所示，现有的直流变频压缩机用内嵌式永磁同步电动机转子通常包括转子铁心101、内嵌式固定在转子铁心101上的永磁体102以及用于固定转子铁心101及其他零部件的铆钉103，转子铁心101的中心设置有用于穿过偏心转轴的转轴孔105，转子铁心101上还设置有沿转子铁心101周向排布的多个冷媒通孔104。其中，永磁体102通常正交于转子铁心101直径方向放置，该放置方式使得永磁体102用量少，难以做到电动机的小型化、高效化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动机转子、电动机及直流变频压缩机，能够提高电动机转矩密度，满足电动机高效化、小型化要求，进而改善直流变频压缩机的性能。

为解决上述问题，本发明提出一种电动机转子，所述电动机转子的转子铁心的中心设置有用于穿过转轴的转轴孔，所述转子铁心上在所述转轴孔的外围还设置有磁铁槽、铆钉孔、副冷媒通孔和主冷媒通孔，所述磁铁槽呈V型结构，用于嵌入式固定安装永磁体，相邻的V型磁铁槽中放置的永磁体的磁极极性相反；所述副冷媒通孔设置在所述V型磁铁槽与所述转轴孔之间；所述主冷媒通孔设置在相邻的V型磁铁槽之间。

进一步的，每个V型磁铁槽中放置一个V型永磁体，或者每个V型磁铁槽的两段直线槽中各放一段直线型永磁体，且两段直线型永磁体按照磁极极性相同的方式放置。

进一步的，所述主冷媒通孔和副冷媒通孔的形状为圆形、椭圆、弧形、带线段的弧形或者矩形。

进一步的，定义所述转轴孔中心到所述主冷媒通孔径向上的最外端的连线为L1，长度为d；定义所述转轴孔中心到所述V型磁铁槽靠近所述转轴孔的顶角的连线为L2，线段L1与线段L2的夹角为α；定义所述转轴孔中心到所述V型磁铁槽靠近所述转轴孔的两个顶角间的连线的距离为b，并且满足:

其中p为电动机的极对数。

进一步的，至少有一个主冷媒通孔沿所述转子铁心的径向方向的外侧连通有一个回油通孔。

进一步的，所述回油通孔的形状是半圆、半椭圆、弧形、带线段的弧形或者矩形。

进一步的，所述回油通孔在所述转子铁心周向上的长度d₁满足d₁≤d₃/2，所述回油通孔在转子铁心径向上的长度d₂满足d₂≥d₃/16，其中d₃为所述回油通孔连通的冷媒通孔在所述转子铁心周向上的长度。

进一步的，所述转子铁心包括相同形状的转子冲片，并由所述转子冲片叠成。

本发明还提供一种电动机，包括定子以及上述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴安装在所述定子中转动。

本发明还提供一种直流变频压缩机，包括上述的电动机。

与现有技术相比，本发明的电动机转子、电动机以及直流变频压缩机，由于转子铁心上设置的是V型磁铁槽，嵌入的永磁体的用量得到显著提高，从而提高了电动机转矩密度，能够满足电动机高效化、小型化要求，进而改善直流变频压缩机的性能。同时，由于转子铁心上的主、副冷媒通孔配合V型磁铁槽和转轴孔的布置方式，满足了转子机械强度的要求，还能避免由于转子主极磁场磁力线经过冷媒通孔形成闭合回路而导致转子侧磁阻明显增大的问题，从而能够在保证电动机性能和可靠性的前提下尽可能地增大转子冷媒通流面积，促进压缩机中冷媒的循环，并达到冷却转子的目的。

附图说明

图1是现有的直流变频压缩机用内嵌式永磁同步电动机转子的结构示意图；

图2是本发明的电动机转子的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明，然而，本发明可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。

请参考图2，本发明提供一种电动机转子，所述电动机转子的转子铁心2的中心设置有用于穿过转轴1的转轴孔，所述转子铁心2上在所述转轴孔的外围还设置有用于嵌入式固定安装永磁体4的磁铁槽3、用于放置铆钉5的铆钉孔、副冷媒通孔6和主冷媒通孔7，永磁体4可以采用钕铁硼或铁氧体材料，转子铁心2包括相同形状的转子冲片，并由所述转子冲片通过叠铆或焊接组成，并通过铆钉5与电动机转子的其他零部件连接。本发明的电动机转子通过转轴1放置在对应的定子中转动，以形成电动机组件。

其中，所述磁铁槽3为V型磁铁槽，即磁铁槽3呈V型结构，相邻的V型磁铁槽3中放置的永磁体4的磁极极性相反，每个V型磁铁槽3中可以放置一个V型永磁体4，也可以在每个V型磁铁槽3的两段直线槽中各放一段直线型永磁体4，且两段直线型永磁体4按照磁极极性相同的方式放置。本实施例中，每个V型磁铁槽3的顶角处靠近所述转轴孔中心的边缘是不连续的，而远离所述转轴孔中心的边缘是连续的，且在每个V型磁铁槽3的两段直线槽中各放一段直线型永磁体4，且两段直线型永磁体4的磁极极性相同，分别靠在V型磁铁槽3的顶角处靠近所述转轴孔中心的边缘上的突起部分，从而避免相碰，而相邻的V型磁铁槽3中放置的永磁体4的磁极极性则相反。所述副冷媒通孔6设置在相应的V型磁铁槽3与所述转轴孔之间；所述主冷媒通孔7设置在相邻的V型磁铁槽3之间。优选的，所有的V型磁铁槽3与所述转轴孔之间均设有一个副冷媒通孔6，每两个相邻的V型磁铁槽3之间均设有一个主冷媒通孔7，且所有的主冷媒通孔7和副冷媒通孔6均为圆形孔，由此所有的主冷媒通孔7和副冷媒通孔6交替地沿转子铁心2周向排列，由此增大冷媒通流面积。在本发明的其他实施例中，主冷媒通孔7和副冷媒通孔6可以为其他形状，例如弧形，可以不在所有的V型磁铁槽3与所述转轴孔之间均设有一个副冷媒通孔6，也可以不在每两个相邻的V型磁铁槽3之间均设有一个主冷媒通孔7。

定义转轴孔中心到主冷媒通孔7径向上的最外端的连线为L1，长度为d；定义转轴孔中心到所述V型磁铁槽3靠近所述转轴孔的顶角的连线(即转轴孔中心到V型磁铁槽3放置永磁体4部分靠近转轴孔处的端点的连线)为L2，线段L1与线段L2的夹角为α；定义所述转轴孔中心到所述V型磁铁槽靠近所述转轴孔的两个顶角间连线的距离(即转轴孔中心到V型磁铁槽3放置永磁体4部分靠近转轴孔处的两端点连线中心的距离)为b，并且满足:

其中p为电动机的极对数。

本发明的电动机转子，由于转子铁心上设置的是V型磁铁槽，嵌入的永磁体的用量得到显著提高，从而提高电动机转矩密度，满足电动机高效化、小型化要求。同时，其主、副冷媒通孔的布置方式，满足了转子机械强度的要求，还能避免出现转子主极磁场磁力线经过冷媒通孔形成闭合回路导致转子侧磁阻明显增大的情况，从而能够在保证电动机性能和可靠性的前提下尽可能地增大转子冷媒通流面积，促进压缩机中冷媒的循环，并达到冷却转子的目的。

此外，在转子铁心2上的至少一个主冷媒通孔7沿转子铁心2的径向方向的外侧分别设置与所述主冷媒通孔7连通的回油通孔8，回油通孔8的形状是半圆、半椭圆、弧形、带线段的弧形或者矩形，回油通孔8在转子铁心2周向上的长度d₁满足d₁≤d₃/2，回油通孔8在转子铁心2径向上的长度d₂满足d₂≥d₃/16，其中d₃为回油通孔8连通的冷媒通孔7在转子铁心2周向上的长度。

由于在转子铁心2上设置了连通冷媒通孔7的回油通孔8，可以使得转子旋转时冷媒通孔7中部分雾化的以及溶于冷媒气体的冷冻机油在径向力的作用下甩到回油通孔8处并沿回油通孔8回落，减少被带入电动机上部的冷冻机油，从而降低压缩机出油率，保证泵体的润滑性。

本发明还提供一种电动机，包括定子以及上述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴1安装在所述定子中转动。所述电动机由于采用所述电动机转子，电动机转矩密度显著提高，能够满足高效化、小型化要求。

本发明还提供一种直流变频压缩机，包括上述的电动机。所述直流变频压缩机由于采用所述电动机，因而性能大大提高。

在一个应用实施中，电动机极对数p＝3，在同样转子外径下，采用V型磁铁槽结构的电动机转子，相比现有的永磁体正交转子直径放置的电动机转子，其永磁体用量提高14.7％，从而能够降低运转电流，提高电动机效率。同时，冷媒通孔按照图2的方式进行布置，L1的长度d＝23.8mm，L1与L2的夹角α＝0.46rad，距离b＝24.8mm，且满足:

此时转子机械强度能够满足要求，同时避免了转子侧磁阻明显增大，从而在保证电动机性能和可靠性的前提下，增大了转子冷媒通流面积，当其应用到直流变频压缩机中时，能够明显促进压缩机中冷媒的循环，并达到了冷却转子的目的。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种电动机转子，其特征在于，所述电动机转子的转子铁心的中心设置有用于穿过转轴的转轴孔，所述转子铁心上在所述转轴孔的外围还设置有磁铁槽、铆钉孔、副冷媒通孔和主冷媒通孔，所述磁铁槽呈V型结构，用于嵌入式固定安装永磁体，相邻的V型磁铁槽中放置的永磁体的磁极极性相反；所述副冷媒通孔设置在所述V型磁铁槽与所述转轴孔之间；所述主冷媒通孔设置在相邻的V型磁铁槽之间；每个V型磁铁槽中放置一个V型永磁体，或者每个V型磁铁槽的两段直线槽中各放一段直线型永磁体，且两段直线型永磁体按照磁极极性相同的方式放置；

其中，定义所述转轴孔中心到所述主冷媒通孔径向上的最外端的连线为L1，长度为d；定义所述转轴孔中心到所述V型磁铁槽靠近所述转轴孔的顶角的连线为L2，线段L1与线段L2的夹角为α；定义所述转轴孔中心到所述V型磁铁槽靠近所述转轴孔的两个顶角间连线的距离为b，并且满足:

其中p为电动机的极对数。

2.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述主冷媒通孔和副冷媒通孔的形状为圆形、椭圆、弧形、带线段的弧形或者矩形。

3.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，至少有一个主冷媒通孔沿所述转子铁心的径向方向的外侧连通有一个回油通孔。

4.如权利要求3所述的电动机转子，其特征在于，所述回油通孔的形状是半圆、半椭圆、弧形、带线段的弧形或者矩形。

5.如权利要求3所述的电动机转子，其特征在于，所述回油通孔在所述转子铁心周向上的长度d₁满足d₁≤d₃/2，所述回油通孔在转子铁心径向上的长度d₂满足d₂≥d₃/16，其中d₃为所述回油通孔连通的冷媒通孔在所述转子铁心周向上的长度。

6.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述转子铁心包括相同形状的转子冲片，并由所述转子冲片叠成。

7.一种电动机，其特征在于，包括定子以及权利要求1至6中任一项所述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴安装在所述定子中转动。

8.一种直流变频压缩机，其特征在于，包括权利要求7所述的电动机。