專利名稱：一種電動機轉子及包括該電動機轉子的電動機和壓縮機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機轉子，以及包括該電動機轉子的電動機和壓縮機。
背景技術：
鐵氧體磁鐵是一種廣泛應用的低成本磁鐵。相對于釹鐵硼磁鐵來說，鐵氧體磁鐵本身的剩磁和矯頑力較低，因此通常在永磁電機轉子的設計中需要使用的體積較大。但是在目前電機小型化、高功率密度化的趨勢下，鐵氧體磁鐵使用體積較大的要求往往無法滿足電機轉子的有限空間。目前，通常能夠滿足轉子有限空間的鐵氧體磁鐵設計，轉子空間利用率較低，如圖1 (a)、圖1(b)以及圖1(c)所示，其在電機氣隙中建立的磁場有時無法滿足電機的要求，例如電機性能、抗退磁性等。限于現有的加工技術，長方形和弧形磁體生產技術成熟，已經大量應用，但是這些簡單的規則形狀在利用轉子空間上具有不可避免的局限性。某些現有其他技術的磁體并不易實現，實用性較低，不能滿足實際工業大規模電機生產和使用需要。如圖1(d)所示，該磁體由兩個長方形磁體和一個橫截面為梯形的梯形磁體組成。雖然該磁體的轉子空間利用率較高，但其中梯形磁體的形狀較為復雜，生產技術還不成熟，加工成本較高，且成品率低。現有技術中公開了一種U形磁鐵，但并未公開有關其結構和尺寸的其他技術特征，如圖1 (e)所示。
實用新型內容本實用新型提供了一種電動機轉子，以解決上述存在的不易于大批量生產的問題。一方面，本實用新型提供一種電動機轉子，包括鐵芯以及設置在上述鐵芯內部的多個永磁體，上述永磁體具有弧形橫截面，上述弧形橫截面包括兩個長方形直臂以及兩端分別接于兩個所述長方形直臂的弧形底部；上述永磁體為一組三段式結構的永磁體，由兩個橫截面為上述長方形直臂的長方磁體以及一個橫截面為上述弧形底部的瓦片狀磁體組成；上述永磁體是一體式結構；上述弧形橫截面的寬度大于或等于上述弧形橫截面的高度的2倍；上述永磁體是徑向充磁，上述永磁體的內表面和外表面的磁極相反；相鄰的兩個上述永磁體的磁極分布為相反；上述弧形橫截面的弧形底部呈軸對稱；上述永磁體沿上述鐵芯的外圓周均勻分布，上述弧形橫截面的弧形底部朝向上述鐵芯外圓周凹進。本實用新型提供的電動機轉子，鐵芯內部嵌入多個永磁體，上述永磁體具有弧形橫截面，使得永磁體提高轉子空間的利用率，在電機氣隙中建立的磁場可滿足電機性能的要求。現有技術中，長方體或者弧形體磁體(其橫截面為弧形，也稱瓦片狀磁體)生產技術成熟，適用于工業大規模生產。上述永磁體的生產易實現，成本降低。上述三段式結構的永磁體，其各部分的磁體均適用于工業大規模加工和生產，在滿足電機性能的同時節約成本。上述一體式結構的永磁體，其弧形橫截面的寬度大于或等于上述弧形橫截面的高度的2倍，在加工上述永磁體時不易碎，提高成品率。上述永磁體的充磁方向為徑向充磁方向，充磁后上述永磁體的表面磁密均勻,滿足電機性能要求且較平行充磁易實現。另一方面，本實用新型還提供了一種永磁電動機，包括上述任一的電動機轉子；其中，上述鐵芯的周向方向上設置有安裝槽以容納上述永磁體，上述安裝槽的形狀和數量與上述永磁體一致。再一方面，本實用新型還提供了 一種壓縮機，包括上述任一的電動機轉子。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:圖1(a)是現有技術的一種電動機轉子的剖面圖；圖1(b)是現有技術的一種電動機轉子的剖面圖；圖1(c)是現有技術的一種電動機轉子的剖面圖；圖1(d)是現有技術的一種電動機轉子的剖面圖；圖1(e)是現有技術的一種電動機轉子的剖面圖；圖2是本實用新型第一實施例提供的電動機轉子的剖面圖；圖3是本實用新型第一實施例提供的電動機轉子的永磁體的剖面圖；圖4是本實用新型第一實施例提供的電動機轉子的永磁體磁感線方向示意圖；圖5是本實用新型第二實施例提供的電動機轉子的剖面圖；圖6是本實用新型第二實施例提供的電動機轉子的永磁體的剖面圖；圖7是本實用新型第一實施例提供的電動機轉子的永磁體磁感線方向示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖以及具體實施例對本實用新型的技術方案做進一步說明。下面對優選實施方式的描述僅僅是示范性的，而絕不是對本發明及其應用或用法的限制。實施例一圖2是所述電動機轉子2橫截面的示意圖。電動機轉子2包括鐵芯210以及設置在所述鐵芯210內部的多個永磁體220，所述永磁體220為一組三段式結構的永磁體。所述鐵芯210上沿所述鐵芯210的周向方向上設置有六組安裝槽230。每組安裝槽230大致呈弧形，由兩個長方形安裝槽231、233以及一個弧形安裝槽232三部分組成。六組所述永磁體220分別對應地嵌入在每組安裝槽230中。所述電動機轉子2以所述鐵芯210的軸心240為圓心沿其圓周方向均勻分布了六組永磁體220。圖3是所述永磁體220橫截面的示意圖。每一組的所述永磁體220為三段式結構，分別由兩個長方磁體221、223和一個瓦片狀磁體222組成。所述長方磁體221、223的橫截面及縱剖面均呈長方形；所述瓦片狀磁體222的縱剖面呈長方形，其橫截面呈弧形。其中，所述的弧形為軸對稱圖形，包括外弧和內弧，所述外弧與所述內弧的曲率半徑差是恒定的或者由對稱軸向兩邊逐漸減小。所述永磁體220的橫截面大致呈弧形，所述弧形橫截面包括長方形部分及弧形部分，兩個所述長方磁體221、223的橫截面分別構成了所述弧形橫截面的長方形部分，所述瓦片狀磁體222的橫截面構成了所述弧形橫截面的弧形部分。所述瓦片狀磁體222的兩端分別與兩個所述長方磁體221、223相接。如圖2所示，所述永磁體220沿所述鐵芯210的外圓周均勻分布，所述弧形橫截面的弧形部分，即所述瓦片狀磁體222，其朝向所述鐵芯210的外圓周凹進。由于現有的加工技術有限，鐵氧體在大批量工業生產中只能使用長方體或者弧形體。本實用新型第一實施例提供的電動機轉子2，所述永磁體220由兩塊長方磁體221、223和一塊瓦片狀磁體222 (即弧形體)組成，有利于大批量工業加工，降低生產成本。該技術領域的技術人員應該理解，各部分磁體的尺寸可根據需要適當調整。每組所述永磁體220為徑向充磁，充磁后其磁感線的大致方向如圖4所示。所述永磁體220包括由線A分為內弧部分224和外弧部分225。所述內弧部分224的磁極為S極，所述外弧部分225的磁極與所述內弧部分224的磁極相反，為N極。與所述永磁體220相鄰的一組為永磁體220-1,所述永磁體220-1的磁極分布與所述永磁體220相反，即其內弧部分224-1磁極為N，外弧部分225-1磁極為S。以此類推，相鄰兩組所述永磁體的磁極分布是相反的。即磁極分布如所述永磁體220的永磁體，與即磁極分布如所述永磁體220-1的永磁體，沿所述鐵芯210外圓周呈交替分布。徑向充磁比較容易實現，在電機氣隙中建立的磁場可滿足電機性能的要求。總體地，所述永磁體的弧形橫截面使得永磁體提高轉子空間的利用率，在電機氣隙中建立的磁場可滿足電機性能的要求；所述永磁體為三段式結構，各部分都可應用于工業上大批量生產，所述弧形橫截面的寬度大于或等于所述弧形橫截面的高度的2倍，使所述永磁體在燒結后不易開裂，提高成品率。實施例二圖5是所述電動機轉子5橫截面的示意圖。電動機轉子5包括鐵芯510以及設置在所述鐵芯510內部的多個永磁體520，所述永磁體520為一體式結構的永磁體。所述鐵芯510上沿所述鐵芯510的周向方向上設置有六個安裝槽530。每個安裝槽530大致呈弧形。六個所述永磁體520分別對應地嵌入在每個安裝槽530中。所述電動機轉子5以所述鐵芯510的軸心540為圓心沿其圓周方向均勻分布了六個永磁體520。圖6是所述永磁體520橫截面的不意圖。每個所述永磁體520為一體式結構。所述永磁體520的橫截面大致呈弧形，所述弧形橫截面包括兩個長方形部分521、523及一個弧形部分522。其中，所述的弧形為軸對稱圖形，包括外弧和內弧，所述外弧與所述內弧的曲率半徑差是恒定的或者由對稱軸向兩邊逐漸減小。所述弧形橫截面的兩個所述長方形部分521、523分別與所述弧形部分522的兩端相連接。如圖5所示，所述永磁體520沿所述鐵芯510的外圓周均勻分布，所述弧形橫截面的弧形部分522，其朝向所述鐵芯510的外圓周凹進。由于現有的加工技術有限，鐵氧體在大批量工業生產中只能使用長方體(橫截面為長方形)或者弧形體(橫截面為弧形)。本實用新型第二實施例提供的電動機轉子5，所述永磁體520分別由橫截面為的所述長方形部分521、523以及橫截面為弧形的所述弧形部分522組成，有利于大批量工業加工，降低生產成本。目前永磁體主要是采用粉末冶金壓制而成，需經過熔煉、粉碎、加磁場壓制、高溫燒結和熱處理等。尤其在高溫燒結的過程中，若永磁體的尺寸不合適，其在燒結后常易開裂。經過發明人大量的實驗和總結，假設所述永磁體520的高度為H，其寬度為W，則兩者滿足:2H〈W。符合該尺寸范圍的永磁體，由于各部位的磁場強度較為均勻，其相應的取向度相差較小，因此相差較小的收縮率減小了磁體燒結后產生的應力，磁體不易開裂，成品率大大提聞。每組所述永磁體520為徑向充磁，充磁后其磁感線的大致方向如圖7所示。所述永磁體520包括由線B分為內弧部分524和外弧部分525。所述內弧部分524的磁極為S極，所述外弧部分525的磁極與所述內弧部分524的磁極相反，為N極。與所述永磁體520相鄰的一組為永磁體520-1,所述永磁體520-1的磁極分布與所述永磁體520相反，即其內弧部分524-1磁極為N，外弧部分525-1磁極為S。以此類推，相鄰兩組所述永磁體的磁極分布是相反的。即磁極分布如所述永磁體520的永磁體，與即磁極分布如所述永磁體520-1的永磁體，沿所述鐵芯510外圓周呈交替分布。徑向充磁比較容易實現，在電機氣隙中建立的磁場可滿足電機性能的要求。總體地，所述永磁體的弧形橫截面使得永磁體提高轉子空間的利用率，在電機氣隙中建立的磁場可滿足電機性能的要求；所述永磁體為一體式結構，由長方形部分和弧形部分組成，可應用于工業上大批量生產，所述弧形橫截面的寬度大于或等于所述弧形橫截面的高度的2倍，使所述永磁體在燒結后不易開裂，提高成品率。本實用新型還提供了一種電動機和壓縮機，均包括前述的電動機轉子。電動機為壓縮機提供原動力，帶動壓縮機構運轉，實現對介質的壓縮，是壓縮機的重要部件之一。電動機主要包括用以產生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組以及可旋轉的轉子。轉子切割定子旋轉磁場并產生感應電動勢及電流，并形成電磁轉矩而使電動機旋轉。通過所述電動機轉子增大了所述電動機中的氣隙磁通密度，均提高了所述電動機和所述壓縮機的工作效率；同時可用于工業上大批量生產，降低所述電動機和壓縮機的成產成本。本實用新型提供的所述永磁體的數量(六組)僅起示例性作用。本技術領域的技術人員應該理解，所述永磁體的數量可根據需要為任意的雙數組。本實用新型提供的示例性實施例以使本公開更加完整，并向本領域技術人員全面傳達其保護范圍。闡述許多細節，比如特定部件、裝置和方法的例子，以提供對本公開的全面的實施例的理解。對本領域技術人員來說很明顯的，不必提供細節，示例性實施例可以許多不同形式實施，且不應該解釋為限制本公開的范圍。在某些示例性實施例中，眾所周知的過程、眾所周知的裝置結構和眾所周知的技術不作詳細說明。盡管在此可以使用術語第一、第二、第三等等以描述各種元件、部件或部分，但這些元件、部件或部分不應被這些術語限制；這些術語可僅用于區別一個元件、部件或部分。當在此使用術語如“第一”、“第二”及其他數值術語時，其并不包含順序或次序，除非上下文中明確指出。因此，在不脫離示例性實施例的說明的情況下，以下所述第一元件、部件、部分可以解釋為術語第一元件、部件、部分。盡管在此已詳細描述本實用新型的各種實施方式，但是應該理解本實用新型并不局限于這里詳細描述和示出的具體實施方式
，在不偏離本實用新型的實質和范圍的情況下可由本領域的技術人員實現其它的變型和變體。所有這些變型和變體都落入本實用新型的范圍內。而且，所有在此描述的構件都可以由其他技術性上等同的構件來代替。
權利要求1.一種電動機轉子，包括鐵芯以及嵌入在所述鐵芯內部的多個永磁體，所述永磁體具有弧形橫截面，其特征在于，所述弧形橫截面包括兩個長方形直臂以及兩端分別接于兩個所述長方形直臂的弧形底部。
2.根據權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體為一組三段式結構的永磁體，由兩個橫截面為所述長方形直臂的長方磁體以及一個橫截面為所述弧形底部的瓦片狀磁體組成。
3.根據權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體是一體式結構。
4.根據權利要求3所述的電動機轉子，其特征在于，所述弧形橫截面的寬度大于或等于所述弧形橫截面的高度的2倍。
5.根據權利要求1-4任一所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體是徑向充磁，所述永磁體的內表面和外表面的磁極相反。
6.根據權利要求5所述的電動機轉子，其特征在于，相鄰的兩個所述永磁體的磁極分布為相反。
7.根據權利要求1-4任一所述的電動機轉子，其特征在于，所述弧形橫截面的弧形底部呈軸對稱。
8.根據權利要求1-4任一所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體沿所述鐵芯的外圓周均勻分布，所述弧形橫截面的弧形底部朝向所述鐵芯外圓周凹進。
9.一種永磁電動機,其特征在于,包括權利要求1-8任一所述的電動機轉子；其中，所述鐵芯的周向方向上設置有安裝槽以容納所述永磁體，所述安裝槽的形狀和數量與所述永磁體一致。
10.一種壓縮機，其特征在于，包括權利要求1-8任一所述的電動機轉子。
專利摘要本實用新型提供了一種電動機轉子及包括該電動機轉子的電動機和壓縮機，該電動機轉子包括鐵芯以及嵌入在該鐵芯內部的多個永磁體，永磁體具有弧形橫截面，其中，該弧形橫截面包括兩個長方形直臂以及兩端分別接于兩個長方形直臂的弧形底部。該電動機轉子在滿足電動機性能的同時，適用于工業大規模加工和生產，降低生產成本。
文檔編號H02K1/27GK202978479SQ20122057737
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月5日 優先權日2012年11月5日
發明者曹平山, 李欣, 李鑫, 莊艷 申請人:艾默生環境優化技術(蘇州)有限公司