转子冲片、转子、永磁电机及压缩机的制作方法

1.本发明涉及压缩机领域，具体地说，涉及一种转子冲片、转子、永磁电机及压缩机。


背景技术：

2.近年来，电机技术尤其是永磁同步电动机技术迅速发展，电机本体结构设计日趋新颖，电机转矩密度、功率密度设计越来越大，如何提升电机转矩密度成为降低电机成本、提升电机竞争力的重要课题。
3.对于内嵌式永磁同步电机，提升转矩密度主要的一条途径是配合控制系统采用单位电流最大转矩(mtpa)控制充分利用其磁阻转矩，但是对于分数槽电机来讲，其dq轴磁路交叉影响极易饱和，磁阻转矩不易利用。其中，三菱电机等对每一磁极设计了非对称式结构，加入一隔磁狭缝定向引导磁场方向，使得永磁转矩及磁阻转矩达到峰值时对应的电流角度接近，从而达到增大转矩密度的效果。
4.然而，上述设计方案使得其谐波畸变率变大，转矩脉动及敏感阶次电磁力谐波变大，导致其噪音性能恶化。
5.需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种转子冲片、转子、永磁电机及压缩机，通过磁钢槽的非对称设置，使的永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值尽可能靠近，提高电机转矩密度。
7.本发明的一些实施例提供了一种转子冲片包括：
8.冲片本体；
9.多个磁钢槽组，沿所述冲片本体的周向方向均匀分布，每个所述磁钢槽组包括第一磁钢槽和第二磁钢槽，所述第一磁钢槽和所述第二磁钢槽相交呈l形；
10.所述第一磁钢槽对应的磁钢m1的有效长度为l7；
11.所述第二磁钢槽对应的磁钢m2的有效长度为l8，满足
12.3≤l7/l8≤6。
13.根据本发明的一些示例，所述第一磁钢槽与对应的极间中心线的距离为l3；
14.所述第二磁钢槽与对应的极间中心线的距离为l4，满足
15.1≤l4/l3≤3。
16.根据本发明的一些示例，所述第一磁钢槽与所述第二磁钢槽靠近转子中心的相交点与转子中心的连线与磁极中心线形成的夹角为d，满足
17.0.2≤d/c≤0.4；
18.其中，c为每个磁极对应的圆心角。
19.根据本发明的一些示例，所述的转子冲片还包括多个隔磁狭缝，每个所述隔磁狭
缝与一所述第一磁钢槽和一所述第二磁钢槽相通。
20.根据本发明的一些示例，第一磁钢槽与所述隔磁狭缝围成的区域所对应所述冲片本体的外圆弧长为l1；
21.第二磁钢槽与所述隔磁狭缝围成的区域所对应所述冲片本体的外圆弧长为l2，满足
22.1≤l1/l2≤3。
23.根据本发明的一些示例，所述的转子冲片还包括多个气隙凹槽组，设置于所述冲片本体的外边缘，每个气隙凹槽组对应于一所述磁钢槽组，包括第一气隙凹槽和第二气隙凹槽。
24.根据本发明的一些示例，所述第一气隙凹槽的宽度为l5；
25.所述第二气隙凹槽的宽度为l6，满足
26.1≤l6/l5≤3。
27.根据本发明的一些示例，所述第一气隙凹槽和第二气隙凹槽分别为设置于所述冲片本体的外边缘的弧形槽。
28.根据本发明的一些示例，所述第一气隙凹槽的中心与转子中心的连线与磁极中心线形成的夹角为a；
29.所述第二气隙凹槽的中心与转子中心的连线与磁极中心线形成的夹角为b，满足
30.a≤b。
31.10.根据权利要求6所述的转子冲片，其特征在于：
32.满足0.2≤a/c≤0.4；
33.其中，c为每个磁极对应的圆心角，a为所述第一气隙凹槽的中心与转子中心的连线与磁极中心线形成的夹角。
34.本发明的又一些实施例提供了一种转子，包括转子冲片，所述转子冲片为上述所述的转子冲片。
35.本发明的再一些实施例提供了一种永磁电机，包括转子，所述转子为上述所述的转子。
36.本发明的另一些实施例提供了一种压缩机，包括永磁电机，所述永磁电机为上述所述的永磁电机。
37.本发明的转子冲片通过磁钢槽组的非对称设置，使的永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值尽可能靠近，通过这种设计方式的压缩机的永磁电机在同样材料用量的前提下，电机输出转矩能提高10％，从而提高了电机的转矩密度；同时，通过磁钢槽组和气隙凹槽组的尺寸和位置的合理设置，减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低压缩机的噪音。
附图说明
38.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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获得其他的附图。
39.图1为本发明一实施例的转子冲片的结构示意图；
40.图2为图1中椭圆虚线框放大的结构示意图；
41.图3为本发明一实施例的电机的输出转矩随磁钢m1有效长度l7与磁钢m2有效长度l8之间的比值的变化关系图；
42.图4为本发明一实施例的电机的转矩脉动随距离l3与距离l4之间的比值的变化关系图；
43.图5为本发明一实施例的电机的输出转矩随弧长l1与弧长l2之间的比值的变化关系图；
44.图6为本发明一实施例的电机的转矩脉动随夹角d与每个磁极对应的圆心角c之间的比值的变化关系图；
45.图7为本发明一实施例的电机的转矩脉动随第一气隙凹槽的宽度l5 与第二气隙凹槽的宽度l6之间的比值的变化关系图；
46.图8为本发明一实施例的电机的转矩脉动随夹角a与每个磁极对应的圆心角c之间的比值的变化关系图。
47.附图标记
48.100
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转子冲片
49.110
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冲片本体
50.121
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第一磁钢槽
51.122
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第二磁钢槽
52.130
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隔磁狭缝
53.141
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第一气隙凹槽
54.142
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第二气隙凹槽
55.180
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紧固孔
56.190
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轴孔
具体实施方式
57.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。
58.此外，附图仅为本公开的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。
59.图1为本发明一实施例的转子冲片的结构示意图，具体地，转子冲片 100包括：
60.冲片本体110；所述冲片本体110设置有轴向贯通的轴孔190以及多个紧固孔180；
61.多个磁钢槽组，沿所述冲片本体110的周向方向均匀分布，每个所述磁钢槽组包括第一磁钢槽121和第二磁钢槽122，所述第一磁钢槽121和所述第二磁钢槽122相交呈l形；所述第一磁钢槽121和所述第二磁钢槽 122相交点靠近转子冲片的中心。即l形的开口朝向冲
片本体110的外边缘。本发明的磁钢槽组的数量不限，数量可以为2至6个，图1的实施例中的转子冲片设置有6个磁钢槽组。
62.现有技术中永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值之间的差值为45度，为了提升电机的转矩密度和功率密度，永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值之间的差值应尽可能地靠近，本发明的磁钢槽组具有l形的第一磁钢槽121和第二磁钢槽122，实现了磁极非对称，减小了永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值之间的差值，有效地提高了电机的转矩密度。
63.一磁钢槽组构成一磁极，如图1所示，oo＇为磁极中心线，oc为两个磁极间的中心线，即极间中心线。相邻的两条极间中心线之间的夹角为每个磁极对应的圆心c。
64.图2为图1中椭圆虚线框放大的结构示意图，所述第一磁钢槽121 对应的磁钢m1的有效长度为l7；所述第二磁钢槽122对应的磁钢m2 的有效长度为l8，测试显示，电机的输出转矩随磁钢m1有效长度l7与磁钢m2有效长度l8之间的比值的变化而变化，具体的输出转矩随比值 l7/l8的变化关系图如图3；可以看出，当比值l7/l8在2.5至4.5的区间时，电机的输出转矩比值l7/l8单调上升，当比值l7/l8在4.5至6.5的区间时，电机的输出转矩比值l7/l8单调下降，即当比值l7/l8约在4.5 时，电机的输出转矩最大，也即电机的转矩密度最大。因此，优选地，满足3≤l7/l8≤6，更优选地，满足4≤l7/l8≤5。
65.同时，定义第一磁钢槽121与所述隔磁狭缝130围成的区域所对应所述冲片本体110的外圆弧长hi为l1；第二磁钢槽122与所述隔磁狭缝 130围成的区域所对应所述冲片本体110的外圆弧长ij为l2。测试发现， l1/l2之间的比值也会影响电机的输出转矩，电机的输出转矩随l1/l2之间的比值的变化图如图5，相应地，为了提高电机的转矩密度，本发明的一些实施例中，满足1≤l1/l2≤3。
66.压缩机的电机在运行过程中，电机的转矩时大时小，可用电机的转矩脉动描述电机的转矩的变化情况。电机的转矩脉动越大，稳定性就越低，同时，电机的振动以及由于振动引起的噪音也大，此外，转矩脉动也影响了电机转动速度的稳定性，电机的能耗增加。
67.第一磁钢槽121与对应的极间中心线的距离为l3，所述第二磁钢槽 122与对应的极间中心线的距离为l4，测试发现，电机的转矩脉动随l4/l3 之间的比值的变化而变化，具体的变化图如图4。为了减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低噪音，本发明的另一实施例中，满足，1≤l4/l3≤3。
68.定义所述第一磁钢槽121与所述第二磁钢槽122靠近转子中心o的相交点d与转子中心的连线od与磁极中心线oo＇形成的夹角为d。测试发现，夹角d与每个磁极对应的圆心角c之间的比值影响电机的转矩脉动，两者之间的关系图如图6。为了减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低噪音，本发明的一些实施例中，满足0.2≤d/c≤0.4。
69.在本发明的一些实施例中，所述的转子冲片还包括多个隔磁狭缝130，每个所述隔磁狭缝130与一所述第一磁钢槽121和一所述第二磁钢槽122 相通。狭缝的尺寸越大，则磁路漏磁越大，电机的电磁性能越差；尺寸越小，则电机运行时产生的离心应力越大，转子的机械强度越差，即隔磁狭缝的尺寸和位置对电极的性能产生至关重要的影响。图1的实施例中，隔磁狭缝130设置于所述第一磁钢槽121和所述第二磁钢槽122呈l形的开口内，更进一步的来说，隔磁狭缝130、第一磁钢槽121和所述第二磁钢槽122相交。隔磁狭缝的尺寸可以根据实际的转子冲片、第一磁钢槽和第二磁钢槽等的尺寸设置，以达到尽可能减少漏磁的同时提高转子的机械强度，从而提高电机的电磁和机械性能。
70.在本发明的另一些实施例中，转子冲片100还包括多个气隙凹槽组，设置于所述冲片本体110的外边缘，每个气隙凹槽组对应于一所述磁钢槽组，包括第一气隙凹槽141和第二气隙凹槽142。包括了第一气隙凹槽141 和第二气隙凹槽142的气隙凹槽组可有效地降低噪音，同时实现了电机的转矩脉动的降低。
71.测试显示，第一气隙凹槽141和第二气隙凹槽142的宽度以及位置对电机的转矩脉动产生影响。
72.图1的实施例中，所述第一气隙凹槽141和第二气隙凹槽142分别为设置于所述冲片本体110的外边缘的弧形槽。所述第一气隙凹槽141的宽度为l5；所述第二气隙凹槽142的宽度为l6，电机的转矩脉动随l6/l5 之间的比值的变化关系如图7所示，为了减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低噪音，本发明的一些实施例中，在一些实施例中，满足1≤l6/l5≤3。
73.同样地，对于第一气隙凹槽141和第二气隙凹槽142的位置也可进行设定，所述第一气隙凹槽141的中心a与转子中心o的连线oa与磁极中心线oo＇形成的夹角为a；所述第二气隙凹槽141的中心b与转子中心o的连线ob与磁极中心线oo＇形成的夹角为b。电机的转矩脉动随随夹角a与每个磁极对应的圆心角c之间的比值的变化关系如图8所示，为了减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低噪音，优选地，0.2≤a/c≤0.4，且满足夹角a≤夹角b。
74.实际的测试结果显示，具有上述设计结构的转子冲片的压缩机永磁电机，在同样材料用量的前提下，电机的输出转矩提高10％，实现了电机效率的提高，同时，磁钢槽组的尺寸和位置的设置，也能确保电机噪音与传统电机保持同一水平。
75.本发明的又一些实施例提供了一种转子，包括转子冲片，所述转子冲片为上述所述的转子冲片。具体地，还包括多个磁性件，转子冲片制成的转子铁芯，多个磁性件分别设置于转子铁芯的磁钢槽组中。
76.本发明的再一些实施例提供了一种永磁电机，包括转子，所述转子为上述所述的转子，永磁电机还可以包括定子铁芯、定子绕组和多根电机引线。本发明的永磁电机的磁极为非对称的，永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值之间的差值减小，电机的转矩密度得到了有效地提高。
77.本发明的另一些实施例提供了一种压缩机，包括永磁电机，所述永磁电机为上述所述的永磁电机。
78.综上所述，本发明提供了一种转子冲片、具有该转子冲片的转子、具有该转子的永磁电机以及具有该永磁电机的压缩机。本发明的转子冲片通过磁钢槽的非对称设置，使的永磁转矩峰值和磁阻转矩峰值尽可能靠近，通过这种设计方式的压缩机的永磁电机在同样材料用量的前提下，输出转矩提高10％，从而提高了电机的效率；同时，通过磁钢槽组和气隙凹槽组的尺寸和位置的合理设置，可减小电机的转矩脉动，提高电机以及压缩机的稳定性，降低压缩机的噪音。
79.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限
制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。应当理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴向”、“周向”等指示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位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对申请的限制；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一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“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。