转子结构、电机结构、压缩机结构和制冷设备的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体而言，涉及一种转子结构、一种电机结构、一种压缩机结构和一种制冷设备。


背景技术：

2.当前电机的磁钢通常选用稀土材料进行制造生产，然而随着稀土资源产量的限制，一些电机选用铁氧体进行替代，然而铁氧体的磁性能相比于稀土材料制成的磁钢而言弱，无法满足电机的使用需求。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
4.有鉴于此，本实用新型第一方面的实施例提供了一种转子结构。
5.本实用新型第二方面的实施例提供了一种电机结构。
6.本实用新型第三方面的实施例提供了一种压缩机结构。
7.本实用新型第四方面的实施例提供了一种制冷设备。
8.为了实现上述目的，本实用新型第一方面的实施例提供了一种转子结构，包括：转子铁芯，转子铁芯上设有多个磁钢槽，每个磁钢槽贯穿转子铁芯沿轴向的两个端面；磁性件，设于磁钢槽内，磁性件沿转子铁芯的周向两侧的侧壁不平行；其中，磁性件为铁氧体，在转子铁芯的横截面上，磁性件在转子铁芯的径向内侧的第一径向轮廓线大于位于径向外侧的第二径向轮廓线。
9.根据本实用新型第一方面的实施例提供的转子结构，主要包括转子铁芯和磁性件，其中，转子铁芯上设置有磁钢槽，以供磁性件设置在转子铁芯上，进而便于实现在对应位置上定子的作用下可使得转子结构整体发生转动。具体地，磁钢槽沿轴向贯穿转子铁芯的两端，以便于在磁钢槽内的磁性件会受到切向磁场的作用发生转动，需要强调的是，本方案中的磁性件的材质为铁氧体，可在稀土资源稀缺的情况下进行替代，节省材料成本，此外，由于选择了铁氧体，在高温运行时不易发生退磁，铁氧体磁性偏弱，高速弱磁需要的弱磁电流较低，有利于电机高速效率改善。需要说明的是，铁氧体自身的磁性能相比于传统的稀土而言会有所下降，故而需要对磁性件的形状进行调整，具体为，在径向方向上，磁性件的外侧宽度小于内侧宽度，也即整体呈外小内大的形状，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁，提高抗去磁能力和聚磁效果，从而提高磁钢利用率。
10.一般地，转子铁芯的横截面为圆形，也即转子铁芯整体呈圆柱状，多个磁钢槽均匀设置在转子铁芯上，以使得在转动过程中的转速较为平稳，圆形转子外轮廓可以减小转子旋转过程中的风磨损耗。
11.其中，第一径向轮廓线可以为直线，也可以为曲线。同样的，第二径向轮廓线可以为直线，也可以为曲线。
12.上述技术方案中，第一径向轮廓线与第二径向轮廓线相平行，第二径向轮廓线与
第一径向轮廓线之间的比值范围为0.75～1。
13.在该技术方案中，通过限制第一径向轮廓线和第二径向轮廓线平行，一方面便于加工，另一方面在转动时，平行设置的内外轮廓线可使得电机运转更平稳。
14.需要强调的是，虽然径向外侧的第二径向轮廓线的长度要小于第一径向轮廓线的长度，但不能过小，以保证必要的磁性能，所以对第二径向轮廓线和第一径向轮廓线的比值的下限进行限定，即0.75。
15.上述技术方案中，磁性件沿转子铁芯的周向两侧的侧壁对应的第一周向轮廓线和第二周向轮廓线，分别与第一径向轮廓线的两端相连。
16.在该技术方案中，对于磁性件而言，其在周向方向上存在两个侧壁，每个侧壁均与径向靠内的内壁相连，在横截面的投影上，两个侧壁分别投影呈第一周向轮廓线和第二周向轮廓线，这两个周向轮廓线是从第一径向轮廓线的两端引出的，需要强调的是，由于侧壁在投影面上的形状为线型，故而侧壁是与转子铁芯处于垂直关系，也即侧壁的延伸方向是沿轴向延伸的，以便于在转动时整个磁性件会更好的受磁场力发生转动。
17.上述技术方案中，第一周向轮廓线与第二周向轮廓线之间的夹角小于20
°
。
18.在该技术方案中，通过限制磁性件周向上两个侧壁相对于转动轴的夹角，也即在投影面上，两个周向轮廓线所呈的夹角大小，沿切向充磁有利于聚磁，弥补铁氧体磁性弱的缺点。
19.上述技术方案中，在转子铁芯的周向方向上，磁钢槽的侧壁与磁性件沿转子铁芯的周向两侧的侧壁相贴合。
20.在该技术方案中，在将磁性件安装至磁钢槽时，通过限制在周向方向上，磁钢槽和磁性件的周向两侧均相贴合，以使得磁钢槽为磁性件进行周向限位，固定磁性件在磁钢槽内的位置，减少转动时的周向移动。
21.上述技术方案中，还包括：外径倒角，沿转子铁芯的周向设于磁性件的径向外侧的两端。
22.在该技术方案中，通过在磁性件的外侧的周向两端分别设置外径倒角，可有效增加漏磁通的磁路磁阻，可有效减少漏磁。
23.可以理解，磁性件的磁路是由磁性件在径向方向上的内侧和外侧形成的，对于径向外侧的磁性件，将其周向的两侧进行挖孔处理，从而可减少漏磁。
24.上述技术方案中，在转子铁芯的横截面上，两个外径倒角的投影分别为第一连接轮廓线和第二连接轮廓线；其中，第一连接轮廓线和第二连接轮廓线分别与第二径向轮廓线相连。
25.在该技术方案中，通过将两个外径倒角在横截面上的投影限定为线型，分别为第一连接轮廓线和第二连接轮廓线，并将两个连接轮廓线分别与第二径向轮廓线的两端相连，使得整个磁性件的形状较为规整，同时线型的投影也说明倒角是平行于轴线延伸切除的，在便于加工的基础上，减少漏磁。
26.上述技术方案中，第一连接轮廓线与第二径向轮廓线之间的夹角小于30
°
；或第二连接轮廓线与第二径向轮廓线之间的夹角小于30
°
。
27.在该技术方案中，通过分别限制第一连接轮廓线和第二连接轮廓线分别与第二径向轮廓线之间的夹角小于30
°
，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁。
28.进一步地，第一连接轮廓线和第二连接轮廓线与第二径向轮廓线之间的夹角相同，且均小于30
°
。
29.上述技术方案中，磁性件在转子铁芯的横截面上的投影呈对称状。
30.在该技术方案中，通过限制磁性件为对称结构，具体为在转子铁芯的横截面上，磁性件的投影呈对称状，使得转子结构在转动时更加平稳。
31.上述技术方案中，转子铁芯包括多个转子冲片，多个转子冲片沿转子铁芯的轴向层叠设置。
32.在该技术方案中，转子铁芯主要是通过多个转子冲片叠层设置形成的，一方面可减少涡流损耗，另一方面也便于加工。
33.根据本实用新型第二方面实施例提供的电机结构，包括定子结构；上述任一实施例中的转子结构，与定子结构同轴设置，且转子结构能够相对于定子结构转动。
34.根据本实用新型提供的电机结构，包括定子结构和转子结构两个部分，其中，对于定子铁芯而言，在将定子齿上绕线以在绕线槽内设置定子绕组时，可对转子结构起到正常的磁场驱动作用，进而实现转子结构的旋转。具体地，转子结构与定子结构同轴设置，主要包括转子铁芯以及永磁体两个部分，在定子结构通电产生矢量磁场时，磁性件会在磁作用下发生转动，从而实现转子结构的移动。
35.需要说明的是，定子铁芯的轴线与转子铁芯的轴线共线，定子齿和永磁体均为绕该轴线布置的，一般来说都是均匀设置。
36.进一步地，对于定子结构而言，其内径和外径的比值在0.5和0.65之间，裂比选取在该范围的电机具有较高的性价比，有利于转子侧有更大的空间放置磁钢，提高磁通量和磁钢抗去磁能力。更进一步地，定子外径d1取101.15mm，定子内径di1取62.7mm。
37.上述技术方案中，定子结构具体包括：定子铁芯和定子绕组，定子铁芯包括定子轭以及由定子轭沿径向向内延伸的多个定子凸齿，多个定子凸齿围绕定子铁芯的轴线周向分布，定子绕组绕设在定子凸齿上；其中，定子凸齿的宽度与定子轭的厚度之间的比值范围为1～1.5。
38.在该技术方案中，定子结构主要包括定子铁芯和定子绕组两个部分，定子铁芯又包括定子轭和定子凸齿，通过限制定子凸齿是沿周向布置，同时限制定子绕组绕在定子凸齿上，以便于形成驱动转子结构转动的磁场。
39.需要强调的是，通过限制定子凸齿的宽度和定子轭的厚度的比值，有利于保证齿部和轭部磁通设计，使得在提供通畅的磁路的同时，也存在一定的余量，也即不饱和状态。
40.上述技术方案中，定子凸齿的数量与转子结构的磁钢槽的数量之间的比值为3：2；或定子凸齿的数量与转子结构的磁钢槽的数量之间的比值为6：5。
41.在该技术方案中，对于电机结构的类型而言，通过限定比值选择为3：2或6：5，可极大的弥补铁氧体作为磁性件的磁性较弱，铁耗小，铜耗较大的问题，选用多槽极结构更利于降低绕组铜耗。
42.本实用新型第三方面的实施例提供了一种压缩机结构，包括：第一壳体；如上述第二方面的电机结构，设于第一壳体内。
43.根据本实用新型第三方面实施例提供的压缩机结构，包括第一壳体以及设于第一壳体内的电机结构，压缩机结构内设有上述第二方面实施例中的电机结构，故而具有上述
电机结构的有益效果，在此不再赘述。
44.本实用新型第四方面的实施例提供了一种制冷设备，包括：第二壳体；如上述第三方面的压缩机，设于第二壳体内。
45.根据本实用新型第四方面实施例提供的制冷设备，包括第二壳体以及设于第二壳体内的压缩机结构，制冷设备内设有上述第三方面实施例中的压缩机结构，故而具有上述压缩机结构的有益效果，在此不再赘述。
46.其中，制冷设备包括但不限于冰箱、冰柜、空调等具有制冷功能的设备。
47.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
48.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的转子结构的结构示意图；
49.图2示出了根据本实用新型的一个实施例的磁性件的结构示意图；
50.图3示出了根据本实用新型的一个实施例中反电动势系数与第一周向轮廓线和第二周向轮廓线之间的夹角的曲线示意图；
51.图4示出了根据本实用新型的一个实施例的定子铁芯的结构示意图；
52.图5示出了根据本实用新型的一个实施例的转子铁芯的结构示意图；
53.图6示出了根据本实用新型的一个实施例的定子结构的结构示意图；
54.图7示出了根据本实用新型的一个实施例的电机结构的结构示意图；
55.图8示出了根据本实用新型的一个实施例的压缩机结构的结构示意图；
56.图9示出了根据本实用新型的一个实施例的制冷设备的结构示意图。
57.其中，图1至图9中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
58.100：电机结构；102：定子结构；1022：定子铁芯；1023：定子轭；1024：定子凸齿；1034：定子冲片；104：转子结构；1042：转子铁芯；1044：磁性件；1046：转子冲片；1048：磁钢槽；1050：第一径向轮廓线；1052：第二径向轮廓线；1054：第一周向轮廓线；1056：第二周向轮廓线；1058：第一连接轮廓线；1060：第二连接轮廓线；200：压缩机结构；202：第一壳体；300：制冷设备；302：第二壳体。
具体实施方式
59.为了能够更清楚地理解本实用新型的实施例的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型的实施例进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
60.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是，本实用新型的实施例还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本技术的保护范围并不限于下面公开的具体实施例的限制。
61.下面参照图1至图9描述根据本实用新型的一些实施例。
62.实施例一
63.如图1和图2所示，本实施例提出的一种转子结构104，主要包括转子铁芯1042和磁性件1044，其中，转子铁芯1042上设置有磁钢槽1048，以供磁性件1044设置在转子铁芯1042
上，进而便于实现在对应位置上定子的作用下可使得转子结构104整体发生转动。具体地，磁钢槽1048沿轴向贯穿转子铁芯1042的两端，以便于在磁钢槽1048内的磁性件1044会受到切向磁场的作用发生转动，需要强调的是，本方案中的磁性件1044的材质为铁氧体，可在稀土资源稀缺的情况下进行替代，节省材料成本，此外，由于选择了铁氧体，在高温运行时不易发生退磁，铁氧体磁性偏弱，高速弱磁需要的弱磁电流较低，有利于电机高速效率改善。需要说明的是，铁氧体自身的磁性能相比于传统的稀土而言会有所下降，故而需要对磁性件1044的形状进行调整，具体为，在径向方向上，如图2所示，磁性件1044的外侧宽度a小于内侧宽度b，也即整体呈外小内大的形状，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁，提高抗去磁能力和聚磁效果，从而提高磁钢利用率。
64.一般地，转子铁芯1042的横截面为圆形，也即转子铁芯1042整体呈圆柱状，多个磁钢槽1048均匀设置在转子铁芯1042上，以使得在转动过程中的转速较为平稳，圆形转子外轮廓可以减小转子旋转过程中的风磨损耗。
65.其中，如图2所示，第一径向轮廓线1050可以为直线，也可以为曲线。同样的，第二径向轮廓线1052可以为直线，也可以为曲线。
66.在一个具体的实施例中，对于磁性件1044而言，其在周向方向上存在两个侧壁，每个侧壁均与径向靠内的内壁相连，在横截面的投影上，两个侧壁分别投影呈第一周向轮廓线1054和第二周向轮廓线1056，这两个周向轮廓线是从第一径向轮廓线1050的两端引出的，需要强调的是，由于侧壁在投影面上的形状为线型，故而侧壁是与转子铁芯1042处于垂直关系，也即侧壁的延伸方向是沿轴向延伸的，以便于在转动时整个磁性件1044会更好的受磁场力发生转动。
67.进一步地，对于两个周向轮廓线而言，磁性件1044周向上两个侧壁相对于转动轴的夹角，也即在投影面上，两个周向轮廓线所呈的夹角大小θ需小于20
°
，沿切向充磁有利于聚磁，弥补铁氧体磁性弱的缺点。
68.其中，夹角θ与反电动势系数ke的关系如图3所示。
69.更进一步地，在将磁性件1044安装至磁钢槽1048时，通过限制在周向方向上，磁钢槽1048和磁性件1044的周向两侧均相贴合，以使得磁钢槽1048为磁性件1044进行周向限位，固定磁性件1044在磁钢槽1048内的位置，减少转动时的周向移动。
70.其中，磁性件1044为对称结构，具体为在转子铁芯1042的横截面上，磁性件1044的投影呈对称状，使得转子结构104在转动时更加平稳。
71.在一个具体的实施例中，如图5所示，转子铁芯1042主要是通过多个转子冲片1046叠层设置形成的，一方面可减少涡流损耗，另一方面也便于加工。
72.实施例二
73.如图1所示，本实施例提出的一种转子结构104，主要包括转子铁芯1042和磁性件1044，其中，转子铁芯1042上设置有磁钢槽1048，以供磁性件1044设置在转子铁芯1042上，进而便于实现在对应位置上定子的作用下可使得转子结构104整体发生转动。具体地，磁钢槽1048沿轴向贯穿转子铁芯1042的两端，以便于在磁钢槽1048内的磁性件1044会受到切向磁场的作用发生转动，需要强调的是，本方案中的磁性件1044的材质为铁氧体，可在稀土资源稀缺的情况下进行替代，节省材料成本，此外，由于选择了铁氧体，可利用其特性，满足高温抗去磁的需求，在高温运行时不易发生退磁，铁氧体磁性偏弱，高速弱磁需要的弱磁电流
较低，有利于电机高速效率改善。需要说明的是，铁氧体自身的磁性能相比于传统的稀土而言会有所下降，故而需要对磁性件1044的形状进行调整，具体为，在径向方向上，磁性件1044的外侧宽度小于内侧宽度，也即整体呈外小内大的形状，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁，提高抗去磁能力和聚磁效果，从而提高磁钢利用率。
74.进一步地，第一径向轮廓线1050和第二径向轮廓线1052平行，一方面便于加工，另一方面在转动时，平行设置的内外轮廓线可使得电机运转更平稳。
75.此外，虽然径向外侧的第二径向轮廓线1052的长度要小于第一径向轮廓线1050的长度，但不能过小，以保证必要的磁性能，所以对第二径向轮廓线1052和第一径向轮廓线1050的比值的下限进行限定，即0.75。
76.在一个具体的实施例中，第二径向轮廓线1052与第一径向轮廓线1050之间的比值为0.8。
77.在另一个具体的实施例中，第二径向轮廓线1052与第一径向轮廓线1050之间的比值为0.9。
78.实施例三
79.如图1和图2所示，本实施例提出的一种转子结构104，主要包括转子铁芯1042和磁性件1044，其中，转子铁芯1042上设置有磁钢槽1048，以供磁性件1044设置在转子铁芯1042上，进而便于实现在对应位置上定子的作用下可使得转子结构104整体发生转动。具体地，磁钢槽1048沿轴向贯穿转子铁芯1042的两端，以便于在磁钢槽1048内的磁性件1044会受到切向磁场的作用发生转动，需要强调的是，本方案中的磁性件1044的材质为铁氧体，可在稀土资源稀缺的情况下进行替代，节省材料成本，此外，由于选择了铁氧体，可利用其特性，在高温运行时不易发生退磁，铁氧体磁性偏弱，高速弱磁需要的弱磁电流较低，有利于电机高速效率改善。需要说明的是，铁氧体自身的磁性能相比于传统的稀土而言会有所下降，故而需要对磁性件1044的形状进行调整，具体为，在径向方向上，磁性件1044的外侧宽度小于内侧宽度，也即整体呈外小内大的形状，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁，从而在保证抗去磁能力的基础上，弥补铁氧体自身的磁性弱的缺点，提高聚磁效果。
80.此外，在上述实施例的基础上，还可在磁性件1044的外侧的周向两端分别设置外径倒角，可有效增加漏磁通的磁路磁阻，可有效减少漏磁。
81.可以理解，磁性件1044的磁路是由磁性件1044在径向方向上的内侧和外侧形成的，对于径向外侧的磁性件1044，将其周向的两侧进行挖孔处理，从而可减少漏磁。
82.进一步地，将两个外径倒角在横截面上的投影限定为线型，分别为第一连接轮廓线1058和第二连接轮廓线1060，并将两个连接轮廓线分别与第二径向轮廓线1052的两端相连，使得整个磁性件1044的形状较为规整，同时线型的投影也说明倒角是平行于轴线延伸切除的，在便于加工的基础上，减少漏磁。
83.更进一步地，限制第一连接轮廓线1058和第二连接轮廓线1060分别与第二径向轮廓线1052之间的夹角小于30
°
，有利于增加漏磁通磁路磁阻，减小漏磁。
84.进一步地，第一连接轮廓线1058和第二连接轮廓线1060与第二径向轮廓线1052之间的夹角相同，且均小于30
°
。
85.实施例四
86.如图7所示，本实施例提出的一种电机结构100，包括定子结构102和转子结构104
两个部分，其中，对于定子铁芯1022而言，在将定子齿上绕线以在绕线槽内设置定子绕组时，可对转子结构104起到正常的磁场驱动作用，进而实现转子结构104的旋转。具体地，转子结构104与定子结构102同轴设置，主要包括转子铁芯1042以及永磁体两个部分，在定子结构102通电产生矢量磁场时，磁性件1044会在磁作用下发生转动，从而实现转子结构104的移动。
87.需要说明的是，定子铁芯1022的轴线与转子铁芯1042的轴线共线，定子齿和永磁体均为绕该轴线布置的，一般来说都是均匀设置。
88.进一步地，对于定子结构102而言，其内径和外径的比值在0.5和0.65之间，裂比选取在该范围的电机具有较高的性价比，有利于转子侧有更大的空间放置磁钢，提高磁通量和磁钢抗去磁能力。更进一步地，定子外径取101.15mm，定子内径取62.7mm。
89.进一步地，如图6所示，定子结构102主要包括定子铁芯1022和定子绕组两个部分，定子铁芯1022又包括定子轭1023和定子凸齿1024，通过限制定子凸齿1024是沿周向布置，同时限制定子绕组绕在定子凸齿1024上，以便于形成驱动转子结构104转动的磁场。
90.其中，如图4所示，定子铁芯1022是由多个轴向层叠的定子冲片1034组合而成。
91.需要强调的是，通过限制定子凸齿1024的宽度和定子轭1023的厚度的比值在1至1.5之间，有利于保证齿部和轭部磁通设计，使得在提供通畅的磁路的同时，也存在一定的余量，也即不饱和状态。
92.在一个具体的实施例中，定子凸齿1024的数量与转子结构104的磁钢槽1048的数量之间的比值为3：2。
93.在另一个具体的实施例中，定子凸齿1024的数量与转子结构104的磁钢槽1048的数量之间的比值为6：5。
94.其中，电机的额定转矩为t，定子本体的内径为di，转子的单位体积转矩为tpv，且满足：
95.5.18
×
10-7
≤t
×
di-3
×
tpv-1
≤1.17
×
10-6
；
96.5kn
·m·
m-3
≤tpv≤45kn
·m·
m-3
。
97.其中，电机的额定转矩t的单位为n
·
m，定子铁芯的内径di的单位为mm，转子的单位体积转矩tpv的单位为kn
·m·
m-3
。
98.实施例五
99.如图8所示，本实施例提出的一种压缩机结构200，包括第一壳体202以及设于第一壳体202内的电机结构100，第一壳体202内设有上述任一实施例中的电机结构100，故而具有上述电机结构100的有益效果，在此不再赘述。
100.实施例六
101.如图9所示，本实施例提出的一种制冷设备300，包括第二壳体302以及设于第二壳体302内的压缩机结构200，制冷设备300内设有上述实施例五的压缩机结构200，故而具有上述压缩机结构200的有益效果，在此不再赘述。
102.其中，制冷设备300包括但不限于冰箱、冰柜、空调等具有制冷功能的设备。
103.根据本实用新型提供的转子结构、电机结构、压缩机结构和制冷设备，可增强铁氧体磁钢的利用效果，提高聚磁能力和抗去磁能力，进而提高压缩机能效，降低电机成本。
104.在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为
指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实用新型中的具体含义。
105.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
106.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型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一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
107.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。