一種電機(jī)轉(zhuǎn)子及具有其的電機(jī)和壓縮機(jī)的制作方法

本實(shí)用新型涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子及具有其的電機(jī)和壓縮機(jī)。

背景技術(shù)：

目前永磁電機(jī)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，要求電機(jī)效率高，降低能耗；電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，便于進(jìn)行系統(tǒng)控制，能夠可靠穩(wěn)定運(yùn)行；電機(jī)振動(dòng)噪聲小，滿(mǎn)足用戶(hù)舒適性要求。

專(zhuān)利CN104600938B通過(guò)在磁鋼槽端部設(shè)置倒角減小電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但效果有限，而且位置沒(méi)有限定，如果位置改變不一定有效果；同樣，專(zhuān)利CN105846558A中對(duì)磁鋼槽切角角度有限定，該專(zhuān)利文獻(xiàn)所述9槽6極電機(jī)，切角角度范圍太大，且切角大小沒(méi)有限定，影響使用效果。以上各專(zhuān)利對(duì)磁鋼槽切角沒(méi)有進(jìn)行有效限定，不能達(dá)到所需使用效果。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實(shí)用新型的目的是提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子及具有該電機(jī)轉(zhuǎn)子的電機(jī)和壓縮機(jī)，可以有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低電機(jī)電磁力，降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性。

本實(shí)用新型的一個(gè)方面提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，采用以下方案：

一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括轉(zhuǎn)子鐵芯，所述轉(zhuǎn)子鐵芯中設(shè)有用于放置磁體的磁體槽，其中，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子每一極的磁體槽均包括第一磁體槽，所述第一磁體槽具有第一槽壁和第二槽壁，所述第一槽壁相對(duì)于所述第二槽壁位于徑向外側(cè)，其中，所述第一槽壁的兩端設(shè)置有第一切角，所述第一切角的內(nèi)頂點(diǎn)到所述轉(zhuǎn)子鐵芯外圓的徑向距離d滿(mǎn)足：3*δ≤d≤7*δ，其中，δ為所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和與其配合的定子之間的氣隙寬度。

優(yōu)選地，每個(gè)第一磁體槽的兩個(gè)第一切角的外頂點(diǎn)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵芯圓心的夾角α滿(mǎn)足：nθ≤α≤(n+0.5)θ，其中n為正整數(shù)，θ為與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子配合的定子的一個(gè)定子齒距。

優(yōu)選地，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子每一極的磁體槽均包括第二磁體槽，所述第二磁體槽位于所述第一磁體槽的徑向內(nèi)側(cè)，所述第二磁體槽具有第三槽壁和第四槽壁，所述第三槽壁相對(duì)于所述第四槽壁位于徑向外側(cè)。

優(yōu)選地，所述第三槽壁的兩端頂點(diǎn)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵芯的圓心的夾角β滿(mǎn)足：(m+0.5)θ≤β≤(m+1)θ，其中n為正整數(shù)，θ為與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子配合的定子的一個(gè)定子齒距。

優(yōu)選地，所述第三槽壁的兩端設(shè)置有第二切角，兩個(gè)第二切角的外頂點(diǎn)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵芯的圓心的夾角β滿(mǎn)足：(m+0.5)θ≤β≤(m+1)θ，其中n為正整數(shù)，θ為與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子配合的定子的一個(gè)定子齒距。

優(yōu)選地，所述磁體槽的橫截面形狀整體上為弧形、倒置的︹形、或U形。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯由多層轉(zhuǎn)子沖片疊置而成。

優(yōu)選地，所述磁體槽在所述轉(zhuǎn)子鐵芯中沿圓周方向均勻分布。

優(yōu)選地，每一個(gè)磁體槽中放置有磁體，所述磁體由多塊磁體單元拼接而成，或者為一整塊磁體。

本實(shí)用新型的另一方面提供一種電機(jī)，采用以下方案：

一種電機(jī)，包括轉(zhuǎn)子和與所述轉(zhuǎn)子配合的定子，其中，所述轉(zhuǎn)子為前面任一項(xiàng)所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子。

優(yōu)選地，所述電機(jī)為分布繞組電機(jī)。

本實(shí)用新型的又一方面提供一種壓縮機(jī)，采用以下方案：

一種壓縮機(jī)，其包括前面所述的電機(jī)。

本實(shí)用新型提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子可以使得磁極端部與定子齒槽作用力矩分散，有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性，而且電機(jī)效率不降低；同時(shí)，還可以有效降低電機(jī)電磁力，降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，特別是對(duì)降低由齒槽效應(yīng)引起的諧波及電磁力效果明顯。

附圖說(shuō)明

通過(guò)以下參照附圖對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例的描述，本實(shí)用新型的上述以及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中：

圖1是本實(shí)用新型的一種實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子和與之配合的定子的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的另一種實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的又另一種實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的局部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩曲線對(duì)比圖；

圖5是不具有切角的電機(jī)轉(zhuǎn)子與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩曲線對(duì)比圖；

圖6是現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要低階倍頻電磁力對(duì)比圖。

其中，1為定子鐵芯、2為轉(zhuǎn)子鐵芯、3為磁體、4為磁體槽、41為第一磁體槽、42為第二磁體槽、410為第一切角、420為第二切角、411為第一槽壁、412為第二槽壁、421為第三槽壁、422為第四槽壁、5為軸孔、6為連接孔。

具體實(shí)施方式

以下基于實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行描述，但是本實(shí)用新型并不僅僅限于這些實(shí)施例。

如圖1-3所示，本實(shí)用新型第一方面提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，優(yōu)選為永磁同步磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括轉(zhuǎn)子鐵芯2和轉(zhuǎn)軸(未示出)等，轉(zhuǎn)子鐵芯2中設(shè)有用于放置磁體3(優(yōu)選永磁體，例如磁鋼)的磁體槽4。圖中示出的優(yōu)選實(shí)施方式中，轉(zhuǎn)子鐵芯2中還設(shè)有連接孔6以及用于與轉(zhuǎn)軸配合的軸孔5。

圖1中還示出了與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子配合的定子的鐵芯1的一部分，其中，定子與轉(zhuǎn)子之間形成有氣隙，氣隙寬度記為δ；同時(shí)，定子包括沿圓周方向均勻布置的齒槽(即繞組槽)，相鄰兩個(gè)齒槽之間的圓心角稱(chēng)為一個(gè)齒距，記為θ，即θ＝360°/Z，Z為定子的齒槽數(shù)。

具體可參見(jiàn)圖2，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子的每一極的磁體槽4都包括第一磁體槽41，所述第一磁體槽41具有第一槽壁411和第二槽壁412，所述第一槽壁411相對(duì)于所述第二槽壁412位于徑向外側(cè)，所述第一磁體槽41還具有位于兩端的槽端壁，其中，所述第一槽壁411的兩端設(shè)置有第一切角410，如圖1-3所示。所述第一切角410可以看作是第一槽壁411與相鄰的槽端壁處的內(nèi)倒角結(jié)構(gòu)，所述第一切角410相應(yīng)地具有兩個(gè)頂點(diǎn)，分別是第一切角410與第一槽壁411的交點(diǎn)，以及第一切角410與相應(yīng)的槽端壁的交點(diǎn)。如圖所示，分別屬于這兩處第一切角410的四個(gè)頂點(diǎn)中，兩個(gè)相對(duì)靠近的頂點(diǎn)可稱(chēng)為內(nèi)頂點(diǎn)，兩個(gè)相對(duì)遠(yuǎn)離的頂點(diǎn)可稱(chēng)為外頂點(diǎn)。本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，內(nèi)頂點(diǎn)是第一切角410與第一槽壁411的交點(diǎn)，外頂點(diǎn)則是第一切角410與槽端壁的交點(diǎn)。

本實(shí)用新型中，所述第一切角410的內(nèi)頂點(diǎn)到所述轉(zhuǎn)子鐵芯1外圓的徑向距離d滿(mǎn)足：3*δ≤d≤7*δ，其中，δ為所述電機(jī)轉(zhuǎn)子和與其配合的定子之間的氣隙寬度。

通過(guò)限定第一切角410的內(nèi)頂點(diǎn)的位置，可以確定第一切角的大小，并且，實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)?shù)谝磺薪?10滿(mǎn)足上述關(guān)系時(shí)，能夠有效削弱相應(yīng)的電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，降低電機(jī)電磁力，并降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，從而提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性。

優(yōu)選地，電機(jī)轉(zhuǎn)子的每一級(jí)的磁體槽均包括至少兩層磁體槽，例如如圖1-3所示，還包括第二磁體槽42，其中第一磁體槽41位于徑向外側(cè)，為外層磁體槽，第二磁體槽42位于徑向內(nèi)側(cè)，為內(nèi)層磁體槽。同樣，仍參見(jiàn)圖2，第二磁體槽42具有第三槽壁421和第四槽壁422，所述第三槽壁421相對(duì)于所述第四槽壁422位于徑向外側(cè)，所述第二磁體槽42還具有位于兩端的槽端壁。相應(yīng)地，在完成組裝后，電機(jī)轉(zhuǎn)子的每一極中將至少包括兩層磁體，例如，第一磁體槽中為第一層磁體，第二磁體槽中為第二層磁體，等等。

進(jìn)一步地，每個(gè)第一磁體槽41兩端的兩個(gè)第一切角410的外頂點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓心的夾角α滿(mǎn)足：nθ≤α≤(n+0.5)θ，其中n＝1、2、3等，為正整數(shù)，θ為一個(gè)定子齒距，即θ＝360°/Z，Z為定子的齒槽數(shù)。

通過(guò)進(jìn)行一步限定第一切角410的外頂點(diǎn)的夾角，使得第一切角410的大小和位置進(jìn)一步明確。實(shí)驗(yàn)證明，當(dāng)?shù)谝磺薪峭瑫r(shí)滿(mǎn)足上述條件時(shí)，可進(jìn)一步削弱磁體槽中的磁體端部處的磁阻突變，分散該處磁阻力矩，使得在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中電感趨向于線性變化，進(jìn)而減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，減小齒槽效應(yīng)引起的諧波含量。

進(jìn)一步地，如圖1和圖3所示，第二磁體槽42中，第三槽壁421的兩端頂點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯2圓心的夾角β滿(mǎn)足：(m+0.5)θ≤β≤(m+1)θ，其中m為正整數(shù)，m≥n，θ為一個(gè)定子齒距。這種設(shè)置使得第二層磁體端部對(duì)應(yīng)定子齒槽的位置與第一層磁體端部對(duì)應(yīng)定子齒槽的位置不同，使得兩層磁體端部與定子齒產(chǎn)生的電磁力矩錯(cuò)開(kāi)或抵消，進(jìn)一步減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。

例如，當(dāng)?shù)诙哟朋w端部與定子產(chǎn)生最大切向力矩時(shí)，由于位置不同，此時(shí)第一層磁體端部與定子產(chǎn)生切向力矩將較小或?yàn)樨?fù)值，使得總力矩較小。

替代地，如果第二磁體槽42無(wú)法滿(mǎn)足上述條件，即，第三槽壁421兩端頂點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子圓心的夾角滿(mǎn)足不了上述要求時(shí)，同樣可以采用磁體槽兩端切角的方式來(lái)增大β，從而可以達(dá)到相同的效果。具體地，如圖2所示，第二磁體槽42中，第三槽壁421的兩端設(shè)置有第二切角420，此時(shí)，兩個(gè)第二切角420的外頂點(diǎn)相對(duì)于所述轉(zhuǎn)子鐵芯2的圓心的夾角為β，并使其滿(mǎn)足：(m+0.5)θ≤β≤(m+1)θ，其中m為正整數(shù)，m≥n，θ為一個(gè)定子齒距。

與第一切角410類(lèi)似地，所述第二切角420可以看作是第三槽壁421與相鄰的槽端壁處的內(nèi)倒角結(jié)構(gòu)，所述第二切角420相應(yīng)地具有兩個(gè)頂點(diǎn)，分別是第二切角420與第三槽壁421的交點(diǎn)，以及第二切角420與相應(yīng)的槽端壁的交點(diǎn)。如圖2所示，分別屬于這兩處第二切角420的四個(gè)頂點(diǎn)中，兩個(gè)相對(duì)靠近的頂點(diǎn)為內(nèi)頂點(diǎn)，兩個(gè)相對(duì)遠(yuǎn)離的頂點(diǎn)為外頂點(diǎn)。本實(shí)用新型的實(shí)施方式中，內(nèi)頂點(diǎn)是第二切角420與第三槽壁421的交點(diǎn)，外頂點(diǎn)則是第二切角420與槽端壁的交點(diǎn)。

優(yōu)選地，如圖1和圖2所示，每個(gè)磁體槽的橫截面形狀整體上為倒置的︹形，例如，包括三段側(cè)壁為平面的槽段(可稱(chēng)為矩形槽段)；或者如圖3所示，每個(gè)磁體槽的橫截面形狀整體上為弧形，例如，磁體槽的兩個(gè)側(cè)壁均為圓弧形。

優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯2由多層轉(zhuǎn)子沖片疊置而成，例如，可由硅鋼片層疊而成，并通過(guò)鉚釘穿過(guò)連接孔6來(lái)進(jìn)行固定。硅鋼片的固定不限于采用鉚接方式，還可以采用螺栓連接等方式。

進(jìn)一步地，如圖1-3所示，轉(zhuǎn)子各極的磁體槽4在轉(zhuǎn)子鐵芯中沿圓周方向均勻分布。

優(yōu)選地，每一層磁體槽4中的一層磁體3可以由多塊磁體單元拼接而成，例如如圖1所示的三塊矩形磁鋼單元；也可以是一整塊磁體，例如如圖3所示的一整塊圓弧磁鋼，都可以達(dá)到本實(shí)用新型的目的。

盡管上述實(shí)施例是以36槽6極電機(jī)為例進(jìn)行描述，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠明了，上述結(jié)構(gòu)同樣適合于其他結(jié)構(gòu)的電機(jī)。

本實(shí)用新型另一方面還提供了一種電機(jī)，優(yōu)選永磁同步磁阻電機(jī)，其包括轉(zhuǎn)子和與所述轉(zhuǎn)子配合的定子，其中，所述轉(zhuǎn)子為本實(shí)用新型前面所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子。優(yōu)選地，本實(shí)用新型的電機(jī)為分別繞組電機(jī)。

本實(shí)用新型的電機(jī)由于采用本實(shí)用新型的提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子，因而能有效削弱電機(jī)齒槽轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性，而且電機(jī)效率不降低；同時(shí)，還可以有效降低電機(jī)電磁力，降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，特別是對(duì)降低由齒槽效應(yīng)引起的諧波及電磁力效果明顯。

如圖4所示，其中示出的是當(dāng)電機(jī)中分別采用現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，其轉(zhuǎn)矩曲線的對(duì)比情況。其中，現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子不具有切角，同時(shí)，其第一磁體槽、第二磁體槽兩端頂點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯圓心的夾角的值也不同于本實(shí)用新型的電機(jī)轉(zhuǎn)子中的α和β的值。對(duì)比可以看出，采用本實(shí)用新型的技術(shù)方案后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大幅減小，但電機(jī)出力沒(méi)有下降，由此證明本實(shí)用新型的電機(jī)轉(zhuǎn)子有助于提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性，降低振動(dòng)噪聲。

如圖5所示，其中示出的當(dāng)電機(jī)中分別采用不具有切角的電機(jī)轉(zhuǎn)子與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，其轉(zhuǎn)矩曲線的對(duì)比情況。其中，本對(duì)比例中所指的不具有切角的電機(jī)轉(zhuǎn)子，與本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要區(qū)別僅在于第一磁體槽兩端不具有切角，而其第一磁體槽、第二磁體槽兩端頂點(diǎn)相對(duì)于轉(zhuǎn)子鐵芯圓心的夾角的值則等于本實(shí)用新型的電機(jī)轉(zhuǎn)子中的α和β的值。也即，本對(duì)比例可清楚地反映第一磁體槽41兩邊端部進(jìn)行切角對(duì)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的影響。對(duì)比可以看出，設(shè)置切角后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)下降一半以上，進(jìn)一步說(shuō)明切角的效果。

如圖6所示，現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)與本實(shí)用新型的電機(jī)主要低階倍頻電磁力對(duì)比，其中f為轉(zhuǎn)子機(jī)械頻率，對(duì)比可以看出，采用本實(shí)用新型的電機(jī)轉(zhuǎn)子時(shí)，36倍頻電磁力大幅下降，因而可以大幅降低電機(jī)振動(dòng)噪聲，提升電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性及可靠性。

本實(shí)用新型的第三方面還提供了一種壓縮機(jī)，包括本實(shí)用新型前面所述的電機(jī)。本實(shí)用新型的壓縮機(jī)由于電機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定和可靠性高、并且電磁力和振動(dòng)噪聲小，因而整機(jī)的性能優(yōu)越。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本實(shí)用新型可以有各種改動(dòng)和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。