CN206962564U - 电动机转子、电动机及直流变频压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种电动机转子、电动机及直流变频压缩机，在电动机转子的转子铁心上增加磁束整理槽，使得磁束整理槽与隔磁槽之间形成磁桥，且磁束整理槽与隔磁槽之间的间距使得磁桥形成磁饱和，继而使得该处磁阻显著增大，近似于空气磁阻，依据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，磁力线将被限制从磁桥通过，此时磁束整理槽、磁桥、隔磁槽磁阻相当，共同决定极弧系数，从而在保证隔磁槽与转子铁心边缘之间的隔磁磁桥的机械强度的基础上，使得极弧系数能够在更大的范围内进行设定，有利于设计最优极弧系数，进而获得最优极弧系数，能够降低其空载反电动势谐波畸变率、齿槽转矩以及转矩脉动，提高电动机控制能力，降低电动机噪音振动。

Description

电动机转子、电动机及直流变频压缩机

技术领域

本实用新型涉及电动机和直流变频压缩机技术领域，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，使用偏心轴的设计来驱动活塞等零件进行冷媒的压缩过程。现有的直流变频压缩机用永磁同步电动机一般采用嵌入式转子，其转子铁心100的结构如图1所示，通过在转子铁心100上设计合适的隔磁槽101的长度L来优化极弧系数，可以降低电动机空载反电动势谐波、齿槽转矩以及转矩脉动，从而改善电动机控制性和噪音振动，隔磁槽101与转子铁心100边缘之间的间隔形成隔磁磁桥，W为隔磁磁桥的宽度，但对于外径较大、磁铁用量较多的转子，极弧系数的设定范围容易受到隔磁磁桥机械强度的限制，使得设计最优极弧系数较为困难。

实用新型内容

本实用新型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，能够在保证隔磁槽与转子铁心边缘之间的隔磁磁桥的机械强度的基础上设计最优极弧系数，进而提高电动机和采用该电动机的直流变频压缩机的性能。

为解决上述问题，本实用新型提出一种电动机转子，所述电动机转子的转子铁心上布置有磁铁槽、隔磁槽、磁束整理槽，所述磁铁槽用于嵌入式固定安装永磁体，所述隔磁槽连接于所述磁铁槽靠近所述转子铁心边缘处的端部，所述隔磁槽与所述转子铁心的边缘之间为隔磁磁桥，所述磁束整理槽位于所述隔磁槽的一侧，且所述磁束整理槽与所述隔磁槽之间相间隔并形成磁桥，所述磁束整理槽与所述隔磁槽的间距使得所述磁桥形成磁饱和。

进一步的，所述磁束整理槽靠近所述转子铁心边缘的形状是半圆形、圆弧段或者直线。

进一步的，所述磁桥的最小宽度b与所述隔磁磁桥的宽度W的关系为：0.5W≤b≤2W。

进一步的，所述磁束整理槽的宽度a与所述磁桥的最小宽度b关系为：0.5b≤a≤2b。

进一步的，所述磁束整理槽与所述转子铁心边缘的最短距离c与所述隔磁磁桥的宽度W的关系为0.5W≤c≤2W。

进一步的，所述磁束整理槽与所述隔磁槽平行设置，或者所述磁束整理槽与所述隔磁槽的夹角为锐角。

进一步的，所述转子的转子铁心上设有多个沿所述转子铁心的周向排布的冷媒通孔，且至少有一个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，所述回油通孔在所述转子铁心周向上的长度d1满足d1≤d/2，在所述转子铁心径向上的长度d2满足d2≥d/16，其中d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。

本实用新型还提供一种电动机，包括定子和上述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴安装在所述定子中转动。

本实用新型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，本实用新型的电动机转子，在其转子铁心上增加磁束整理槽，使得磁束整理槽与隔磁槽之间形成磁桥，且磁束整理槽与隔磁槽之间的间距使得磁桥形成磁饱和，继而使得该处磁阻显著增大，近似于空气磁阻，依据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，磁力线将被限制从磁桥通过，此时磁束整理槽、磁桥、隔磁槽磁阻相当，将共同决定极弧系数，从而在保证隔磁槽与转子铁心边缘之间的隔磁磁桥的机械强度的基础上，使得极弧系数能够在更大的范围内进行设定，有利于设计最优极弧系数，进而获得最优极弧系数；本实用新型的电动机，由于采用本实用新型的电动机转子，因而能够降低其空载反电动势谐波畸变率、齿槽转矩以及转矩脉动，提高电动机控制能力，降低电动机噪音振动；本实用新型的直流变频压缩机，由于采用所述电动机，性能大大提高。

附图说明

图1是现有的直流变频压缩机用永磁同步电动机的转子铁心的结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的电动机转子的转子铁心结构示意图；

图3是本实用新型实施例二的电动机转子的转子铁心结构示意图。

具体实施方式

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

实施例一

本实施例提供一种电动机转子，所述电动机转子的转子铁心1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如图2所示的结构，其中，所述转子铁心1上布置有磁铁槽2、隔磁槽3和磁束整理槽4，所述磁铁槽2用于嵌入式固定安装永磁体，所述隔磁槽3连接于所述磁铁槽2靠近所述转子铁心1边缘处的端部，所述隔磁槽3与所述转子铁心1的边缘之间为隔磁磁桥5，所述磁束整理槽4平行设置于所述隔磁槽3的一侧并靠近所述转子铁心的边缘，且所述磁束整理槽4与所述隔磁槽3之间相间隔并形成磁桥6，所述磁束整理槽4与所述隔磁槽3的间距使得所述磁桥6形成磁饱和。磁束整理槽4靠近转子铁心1边缘的形状可以是半圆形或者圆弧段或者直线。

定义隔磁磁桥5的宽度为W，磁束整理槽4的宽度为a，磁桥6最小宽度为b，磁束整理槽4与转子铁心1边缘的最短距离为c，a、b、c、W满足以下关系条件：

1)0.5w≤b≤2w，2)0.5b≤a≤2b，3)0.5w≤c≤2w。

此外，所述转子铁心1一般通过铆钉等紧固件与电动机转子的其他零部件连接形成所述电动机转子。

采用本实施例的电动机转子，磁束整理槽4与隔磁槽3间距较小，两者之间的磁桥6形成磁饱和，使得该处磁阻显著增大，近似于空气磁阻，依据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，将限制磁力线从磁桥6通过。此时，磁束整理槽4、磁桥6、隔磁槽3磁阻相当，将共同决定极弧系数，从而在保证隔磁磁桥5机械强度的基础上，使得极弧系数能够在更大的范围内进行设定，有利于设计最优极弧系数来降低电动机的空载反电动势谐波畸变率THD、齿槽转矩T0以及转矩脉动Tk，提高电动机控制能力，降低电动机噪音振动。同时，磁束整理槽4的设置还能够平衡电动机的d、q轴电感，减小电动机的磁阻转矩，进一步降低电动机的转矩脉动。

需要说明的是，磁铁槽2可以是直线槽，并使得永磁体正交于转子铁心1直径方向放置；磁铁槽2也可以是V型槽，以提高嵌入的永磁体的用量，从而提高电动机转矩密度，满足电动机高效化、小型化要求。

此外，所述转子铁心1的中心设有用于安装转轴的转轴孔7，且所述转子铁心1上靠近转轴孔7处设有n个沿转子铁心1周向排布的冷媒通孔8，所有冷媒通孔8的规格(包括形状、大小)可以不完全一致，冷媒通孔8的形状可以是圆形、椭圆、弧形、带线段的弧形或矩形，进一步地，在其中的k(k≤n)个冷媒通孔8沿转子铁心1的径向方向的外侧分别设置与所述冷媒通孔8连通的回油通孔9，回油通孔9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9在转子铁心1周向上的长度d1满足d1≤d/2，回油通孔9在转子铁心1径向上的长度d2满足d2≥d/16，其中d为回油通孔9连通的冷媒通孔8在转子铁心1周向上的长度。例如图2中，冷媒通孔8包括半径相对较小的冷媒通孔81和半径相对较大的冷媒通孔82，在半径相对较大的冷媒通孔82沿转子铁心1的径向方向的外侧设置与所述半径相对较大的冷媒通孔82连通的回油通孔9。由于转子铁心1上设置了连通冷媒通孔8的回油通孔9，可以使得转子旋转时冷媒通孔8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9处并沿回油通孔9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。

本实施例还提供一种电动机，包括定子和上述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴安装在所述定子中转动。

本实施例还提供一种直流变频压缩机，包括上述的电动机。

在一个实际应用中，如图1所示的无磁束整理槽的电动机转子的转子铁心上的隔磁磁桥5的宽度W＝0.9mm，采用该电动机转子的电动机的空载反电动势谐波畸变率THD＝3.60％，齿槽转矩T0＝0.86N·m，转矩脉动Tk＝10.51％。而采用相同定子但采用本实施例的永磁同步电动机转子方案的电动机，即在图1所示的转子铁心的基础上增加磁束整理槽4，如图2所示，磁束整理槽4与隔磁槽3平行设置，磁束整理槽4的宽度a＝1.4mm；磁束整理槽4与隔磁槽3之间的磁桥6的宽度b＝1.0mm；磁束整理槽4靠近转子铁心1边缘的形状是圆弧段，且所述圆弧段与对应的转子铁心1边缘同心，磁束整理槽4与对应的转子铁心1边缘的最短距离c＝0.5mm。此时，所述电动机的空载反电动势谐波畸变率THD＝3.19％，降低11.4％；齿槽转矩T0＝0.45N·m，降低47.7％；转矩脉动Tk＝5.14％，降低51.1％，显然，当该电动机应用于直流变频压缩机时，可以大大改善直流变频压缩机的性能。

实施例二

本实施例提供一种电动机转子，所述电动机转子的转子铁心1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如图3所示的结构，其中，所述转子铁心1上布置有磁铁槽2、隔磁槽3和磁束整理槽4，所述磁铁槽2用于嵌入式固定安装永磁体，所述隔磁槽3连接于所述磁铁槽2靠近所述转子铁心1边缘处的端部，所述隔磁槽3与所述转子铁心1的边缘之间为隔磁磁桥5，所述磁束整理槽4设置于所述隔磁槽3的一侧并靠近所述转子铁心的边缘，且所述磁束整理槽4与所述隔磁槽3之间呈锐角，所述磁束整理槽4与所述隔磁槽3之间的间隔形成磁桥6，所述磁束整理槽4与所述隔磁槽3的间距使得所述磁桥6形成磁饱和。磁束整理槽4靠近转子铁心1边缘的形状可以是半圆形或者圆弧段或者直线。

定义隔磁磁桥5的宽度为W，磁束整理槽4的宽度为a，磁桥6最小宽度为b，磁束整理槽4与转子铁心1边缘的最短距离为c，a、b、c、W满足以下关系条件：

1)0.5w≤b≤2w，2)0.5b≤a≤2b，3)0.5w≤c≤2w。

此外，所述转子铁心1一般通过铆钉等紧固件与电动机转子的其他零部件连接形成所述电动机转子。

采用本实施例的电动机转子，磁束整理槽4与隔磁槽3间距较小，两者之间的磁桥6形成磁饱和，使得该处磁阻显著增大，近似于空气磁阻，依据磁阻最小原理，即磁通总是沿磁阻最小的路径闭合，将限制磁力线从磁桥6通过。此时，磁束整理槽4、磁桥6、隔磁槽3磁阻相当，将共同决定极弧系数，从而在保证隔磁磁桥5机械强度的基础上，使得极弧系数能够在更大的范围内进行设定，有利于设计最优极弧系数来降低电动机的空载反电动势谐波畸变率THD、齿槽转矩T0以及转矩脉动Tk，提高电动机控制能力，降低电动机噪音振动。同时，磁束整理槽4的设置还能够平衡电动机的d、q轴电感，减小电动机的磁阻转矩，进一步降低电动机的转矩脉动。

此外，本实施例的转子铁心1的中心设有用于安装转轴的转轴孔7，且所述转子铁心1上靠近转轴孔7处设有n个沿转子铁心1周向排布的冷媒通孔8，用于流通冷媒。

本实施例还提供一种电动机，包括定子和上述的电动机转子，所述电动机转子通过转轴安装在所述定子中转动。

本实施例还提供一种直流变频压缩机，包括上述的电动机。

在一个实际应用中，如图1所示的无磁束整理槽的电动机转子的转子铁心上的隔磁磁桥5的宽度W＝0.9mm，采用该电动机转子的电动机的空载反电动势谐波畸变率THD＝3.60％，齿槽转矩T0＝0.86N·m，转矩脉动Tk＝10.51％。而采用相同定子但采用本实施例的永磁同步电动机转子方案的电动机，即在图1所示的转子铁心的基础上增加磁束整理槽4，如图3所示，磁束整理槽4与隔磁槽3之间的夹角为30°。磁束整理槽4的宽度a＝1.6mm；磁束整理槽4与隔磁槽3之间的磁桥6的最小宽度b＝0.9mm；磁束整理槽4靠近转子铁心1边缘的形状是半圆形，与该转子铁心1边缘的最短距离c＝0.5mm。此时，所述电动机的空载反电动势谐波畸变率THD＝3.22％，降低10.6％；齿槽转矩T0＝0.72N·m，降低16.3％；转矩脉动Tk＝3.98％，降低62.1％，显然，当该电动机应用于直流变频压缩机时，可以大大改善直流变频压缩机的性能。

显然，本领域的技术人员可以对实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

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上布置有磁铁槽、隔磁槽、磁束整理槽，所述磁铁槽用于嵌入式固定安装永磁体，所述隔磁槽连接于所述磁铁槽靠近所述转子铁心边缘处的端部，所述隔磁槽与所述转子铁心的边缘之间为隔磁磁桥，所述磁束整理槽位于所述隔磁槽的一侧，且所述磁束整理槽与所述隔磁槽之间相间隔并形成磁桥，所述磁束整理槽与所述隔磁槽的间距使得所述磁桥形成磁饱和。

2.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁束整理槽靠近所述转子铁心边缘的形状是半圆形、圆弧段或者直线。

3.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁桥的最小宽度b与所述隔磁磁桥的宽度W的关系为：0.5W≤b≤2W。

4.如权利要求1或3所述的电动机转子，其特征在于，所述磁束整理槽的宽度a与所述磁桥的最小宽度b关系为：0.5b≤a≤2b。

5.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁束整理槽与所述转子铁心边缘的最短距离c与所述隔磁磁桥的宽度W的关系为0.5W≤c≤2W。

6.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述磁束整理槽与所述隔磁槽平行设置，或者所述磁束整理槽与所述隔磁槽的夹角为锐角。

7.如权利要求1所述的电动机转子，其特征在于，所述转子的转子铁心上设有多个沿所述转子铁心的周向排布的冷媒通孔，且至少有一个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。

8.如权利要求7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≤d/2，在所述转子铁心径向上的长度d2满足d2≥d/16，其中d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。

9.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。

10.一种电动机，其特征在于，包括定子和权利要求1至9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。

11.一种直流变频压缩机，其特征在于，包括权利要求10所述的电动机。