專利名稱：電動機轉子及具有其的電動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電動機領域，更具體地，涉及一種電動機轉子及具有其的電動機。
背景技術：
永磁同步電動機(IPM)是一種在轉子內側放置一層永磁體、主要利用永磁轉矩、 磁阻轉矩為輔助的電動機。磁阻轉矩與永磁轉矩的合成公式如下T = mp (Lq-Ld) idiq+mp ￥PMiq0其中，T為電動機輸出轉矩，提高T的值，可以提高電動機性能；T后等式中的第一項為磁阻轉矩，第二項為永磁轉矩；ΨΡΜ為電動機永磁體產生的定轉子耦合磁通的最大值， m為定子導體的相數(shù)，P為電機極對數(shù)，Ld、Lq分別為d軸和q軸電感，其中d軸指與主磁極軸線重合的軸，q軸指與主磁極軸線垂直的軸，其中的垂直指的是電角度；id、、分別是電樞電流在d軸、q軸方向上的分量。由上述合成公式可知，通過增加第二項的永磁轉矩以及通過提高電動機d軸和q軸的電感差值都可以實現(xiàn)電動機輸出轉矩T的提高?，F(xiàn)有技術中主要通過提高永磁體的性能來提高電動機性能，即通過提高永磁轉矩的做法來提高合成轉矩的值，進而提高電動機效率，常見的做法就是內置稀土類永磁體。但是，由于稀土是不可再生資源，且價格昂貴，因此該種電動機更廣泛的應用受到了限制。而采用非稀土材料的永磁體作為永磁轉矩的來源，則面臨著永磁體發(fā)生不可逆退磁的問題。另外，由于受轉子體積的限制，同時考慮到磁阻轉矩的利用，轉子每極下的永磁體的占有率存在極限值，這同樣限制了電動機效率的提高。

實用新型內容本實用新型目的在于提供一種通過優(yōu)化永磁體形狀來提高永磁體占有率，從而提高電動機轉子性能的電動機轉子及具有其的電動機。根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種電動機轉子，包括鐵心和設于鐵心內部的永磁體，鐵心上沿鐵心的周向方向上設置有多組安裝槽，每組安裝槽包括兩個或者兩個以上在鐵心的徑向方向上間斷設置的安裝槽；永磁體為多組，每組永磁體中的各個永磁體對應地嵌入每組安裝槽的各個安裝槽中；永磁體在垂直于轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度。進一步地，永磁體在沿其對稱線的方向上的厚度為T，永磁體的最末端的厚度為 A，其中Κ。。進一步地，安裝槽的邊緣與轉子外周之間形成隔磁橋，隔磁橋的寬度為0. 5mm至 1. Omm0進一步地，安裝槽的與鐵心的軸向方向垂直的截面上包括外圓弧段，安裝槽的外圓弧段的圓心都分布在轉子的對稱軸線上。進一步地，安裝槽的與鐵心的軸向方向垂直的截面上還包括內圓弧段，安裝槽的內圓弧段的圓心分布在轉子的對稱軸線上。進一步地，安裝槽的與鐵心的軸向方向垂直的截面上還包括與外圓弧段的兩端分別相連接的第一外直線段a和第二外直線段c，第一外直線段a與第二外直線段c之間的夾
4 JT
角為β，則y>">i，其中Ρ為電動機轉子的轉子極數(shù)。進一步地，安裝槽的垂直于鐵心的軸向的截面還包括與外圓弧段的一端相連接的第一外直線段a以及與內圓弧段的一端相連接的與第一外直線段a位于同一側的第一內直線段b，第一外直線段a與第一內直線段b之間的夾角為α，其中，α為銳角。進一步地，各個安裝槽的與鐵心的軸向方向垂直的截面上均包括圓弧段，每組安裝槽的沿從鐵心的軸心起到鐵心的外周方向上由近及遠依次分布的各個圓弧段的圓心在此方向上由近及遠依次分布。進一步地，各個永磁體的兩端與其嵌入的安裝槽的兩端之間具有空隙。進一步地，永磁體的兩端與安裝槽的兩端之間的空隙中填充非導磁介質。根據(jù)本實用新型的一個方面，還提供了一種電動機，包括前述的電動機轉子。采用本實用新型的電動機轉子及具有其的電動機，優(yōu)化了永磁體的形狀，永磁體在垂直于轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度，在面積一定的轉子中可以排布更多的永磁體，提高了轉子每極下的永磁體的占有率，從而提高了電動機的效率。

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是根據(jù)本實用新型的發(fā)動機轉子的結構示意圖；圖2是根據(jù)本實用新型的發(fā)動機轉子的安裝槽的形狀示意圖；圖3是根據(jù)本實用新型的發(fā)動機轉子的永磁體的厚度的示意圖；圖4是根據(jù)本實用新型的發(fā)動機轉子的退磁電流與Α/Τ值之間的關系示意圖，其中，A為永磁體的末端厚度，T為永磁體的中心厚度；圖5是根據(jù)本實用新型的發(fā)動機轉子的單層永磁體體積與Α/Τ值之間的關系示意圖，其中，A為永磁體的末端厚度，T為永磁體的中心厚度。
具體實施方式
下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。本實用新型提供了一種電動機轉子，包括鐵心10和設于鐵心10內部的永磁體20， 鐵心10上沿鐵心10的周向方向上設置有多組安裝槽30，每組安裝槽30包括兩個或者兩個以上在鐵心10的徑向方向上間斷設置的安裝槽30 ；永磁體20為多組，每組永磁體20中的各個永磁體20對應地嵌入每組安裝槽30的各個安裝槽30中；永磁體20在垂直于轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度。以如圖1所示的四極每極下三層永磁體的電動機轉子為例進行說明，圖1中10為電動機轉子的鐵心，由硅鋼片疊壓而成，以轉子軸心為圓心按照圓周方向均勻分布了四組通槽，每組通槽中又含有三層弧形的安裝槽30。在安裝槽30中放入永磁體20，放置時要求同一組內的永磁體20朝轉子外周方向呈同一極性，如圖1中沿d軸方向的三層永磁體全部顯示N極；同時要求相鄰的兩組磁性相反，四組永磁體對外沿圓周方向按照NS極交替分布。 同一組永磁體20中相鄰兩層永磁體20之間具有一定寬度的由硅鋼片構成的磁通路徑12， 相鄰兩極之間有寬度不恒定的連接筋11。由于d軸方向上放置了多層永磁體20，而永磁體20本身的磁阻很大，與空氣磁導率相當，因此在d軸方向上的電感Ld較小，而q軸方向因為鐵心10本身具有較高的磁導率， 所以q軸方向上的電感Ltl較大，因此提高了電動機轉子的磁阻轉矩，從而提高了電動機輸出轉矩，也就提高了電動機效率。另外，由于磁阻轉矩的充分利用需要保證磁通路徑12和連接筋11具有一定的寬度，所以當弧形的永磁體20的中間厚度大于其兩端厚度時，在轉子的某一個極下才可以盡可能多的排布下永磁體20，提高了轉子每極下的永磁體20的占有率。永磁體20的增加對永磁轉矩的提高具有很大貢獻，從而提高了電動機的效率。如圖1所示，各個永磁體20的兩端與其嵌入的安裝槽30的兩端之間具有空隙。永磁體20的兩端與安裝槽30的兩端之間的空隙中填充非導磁介質。每組永磁體20中包括在垂直于轉子的軸線上的橫截面為弧形的永磁體20，每組永磁體20中的各個永磁體20的沿轉子的徑向靠近轉子中心的表面為弧形表面。由于永磁體20在兩端部較薄比較容易退磁，因此永磁體20并沒有填充滿整個安裝槽30而是在端部留有一定的空間，目的是防止永磁體20的端部退磁。在本實施例中，弧形的永磁體20比安裝槽30略短，將永磁體20插入安裝槽30后在永磁體20的兩端部均留有的空隙，其中可以填充空氣或者其他非導磁性介質。優(yōu)選地，如圖2所示，安裝槽30的邊緣與轉子外周之間形成隔磁橋13，隔磁橋13 的寬度為0. 5mm至1. 0mm。安裝槽30與轉子的外周之間具有距離，即在此處形成隔磁橋13，用于進一步減少永磁體20在邊界出現(xiàn)的磁通泄漏，以提高永磁磁通的利用率。隔磁橋13的寬度應該滿足一定的范圍，隔磁橋13太寬，會影響隔磁效果；隔磁橋13太窄，會影響整個轉子的機械強度， 將隔磁橋13的寬度設置在0. 5mm至1. Omm范圍內，可以在保證轉子機械強度的前提下達到最優(yōu)的隔磁效果。如圖3所示，永磁體20在沿其對稱線的方向上的厚度為T，永磁體20的最末端的
厚度為A，其中昏^一。為解決永磁體20發(fā)生不可逆的退磁問題，尤其是解決永磁體20在其中心部產生退磁的問題，將A與T的比值限定到前述的范圍內。如圖4的電動機退磁電流與A/T的關系示意圖以及圖5的單片永磁體的體積與A/T的關系示意圖所示，當A/T比值小于2/5時， 所用的永磁體體積迅速地增加了，但是相應的退磁電流確沒有得到明顯的增加；當A/T比值大于1時，由于永磁體中間薄兩邊厚將影響永磁體在轉子極上的排布，會降低永磁體的含有率。因此，A/T在上式范圍內時，能夠提高永磁體20的抗退磁性能，使得電動機能夠在更高的電流下工作，輸出更大的轉矩。其中，為了研究和計算方便，圖4和圖5中的A值為恒定值，即永磁體20的兩端厚度預先設定。上述關于A/T的公式，適用于轉子上的任一永磁體20的端部厚度與中心厚度之間的關系。如圖2所示，以任一組的安裝槽30為例，安裝槽30的與鐵心10的軸向方向垂直的截面上包括外圓弧段33，安裝槽30的外圓弧段33的圓心都分布在轉子的對稱軸線上。 安裝槽30的與鐵心10的軸向方向垂直的截面上還包括內圓弧段34，安裝槽30的內圓弧段 34的圓心分布在轉子的對稱軸線上。優(yōu)選地，各個安裝槽30的與鐵心10的軸向方向垂直的截面上均包括圓弧段，每組安裝槽30的沿從鐵心10的軸心起到鐵心10的外周方向上由近及遠依次分布的各個圓弧段的圓心在此方向上由近及遠依次分布。圖2中的90a和90b所示的為每一層安裝槽30的內外弧形所在的虛擬的圓，可以看到所有弧線的圓心均朝d軸的方向分布，且圓心在安裝槽的對稱軸線上。具體地，從靠近轉子軸心方向起由內而外的多條弧線的圓心依次遠離轉子中心。特別的，每一層安裝槽30 的內弧在轉子以外虛擬聚集于區(qū)域％，相應的，外弧在轉子以外虛擬的聚集于區(qū)域9a，兩區(qū)域的距離與永磁體20的厚度相關。優(yōu)選地，最外一層永磁體20及安裝槽30的內弧可以是弧形，但通常設計成與d 軸方向相垂直的直線段31，以此增加外層永磁體20的使用量，從而提高轉子表面的磁場強度。如圖2所示，安裝槽30的與鐵心10的軸向方向垂直的截面上還包括與外圓弧段 33的兩端分別相連接的第一外直線段3 和第二外直線段32c，第一外直線段32a與第二
4 JT
外直線段32c之間的夾角為β，則y >/ >〒，其中P為電動機轉子的轉子極數(shù)。以圖2中最靠近轉子圓心的內層槽進行說明，第一外直線段3 和第二外直線段 32c分別與外圓弧段33的兩端相接并延伸至距離轉子外周處0. 5mm至1. Omm寬的地方結束。其中第一外直線段3 和第二外直線段32c之間互成一定角度β。β滿足關系式能夠在每極下安放較多的永磁體如圖2所示，安裝槽30的垂直于鐵心10的軸向的截面還包括與外圓弧段33的一端相連接的第一外直線段32a以及與內圓弧段34的一端相連接的與第一外直線段3 位于同一側的第一內直線段32b，第一外直線段3 與第一內直線段32b之間的夾角為α，其中，α為銳角。安裝槽30末端的第一外直線段3 與第一內直線段32b之間形成銳角α，因此安裝槽30在其末端的延伸處產生了收斂的效果，使得安裝槽30中央沿d軸軸線處的寬度大于其兩端的寬度。因為所設計的永磁體20的形狀緊密貼合安裝槽30，所以通過此種收斂可以達到不使用任何額外定位部件或粘接劑的情況下實現(xiàn)轉子旋轉時固定永磁體20并防止永磁體20滑動的目的。此種設置也同樣適用于其他槽型的內邊與外邊的邊緣的構成形式。本實用新型還提供了一種電動機，包括前述的電動機轉子。本實用新型的電動機，通過限定永磁體厚度與其間隙之間的關系，提高了磁阻轉矩的利用，提高了電動機的效率。本實用新型的電動機可以應用在空調壓縮機、電動車以及風扇系統(tǒng)中。從以上的描述中，可以看出，本實用新型上述的實施例實現(xiàn)了如下技術效果本實用新型的電動機轉子及具有其的電動機，從電動機轉子安裝槽中放置的永磁體的中心厚度與其兩端部厚度的關系以及永磁體及安裝槽的設計進行了探討，提出了在不影響磁阻轉矩利用的情況下增大永磁體含有率以及提高電動機轉子永磁體抗退磁性能的方法，優(yōu)化了永磁體形狀，最終提高了電動機效率并實現(xiàn)了電動機在更高的負載條件下工作而不容易發(fā)生退磁現(xiàn)象的效果。 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種電動機轉子，包括鐵心(10)和設于所述鐵心(10)內部的永磁體(20)，其特征在于，所述鐵心(10)上沿所述鐵心(10)的周向方向上設置有多組安裝槽(30)，每組所述安裝槽(30)包括兩個或者兩個以上在所述鐵心(10)的徑向方向上間斷設置的安裝槽(30)；所述永磁體00)為多組，每組所述永磁體00)中的各個永磁體00)對應地嵌入每組安裝槽(30)的各個所述安裝槽(30)中；所述永磁體00)在垂直于所述轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體00)在沿其對稱線的方向上的厚度為T，所述永磁體00)的最末端的厚度為A，其中5~ Τ~ °
3.根據(jù)權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，所述安裝槽(30)的邊緣與所述轉子外周之間形成隔磁橋(13)，所述隔磁橋(13)的寬度為0.5mm至1.0mm。
4.根據(jù)權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，所述安裝槽(30)的與所述鐵心 (10)的軸向方向垂直的截面上包括外圓弧段(33)，所述安裝槽(30)的所述外圓弧段(33) 的圓心都分布在所述轉子的對稱軸線上。
5.根據(jù)權利要求4所述的電動機轉子，其特征在于，所述安裝槽(30)的與所述鐵心 (10)的軸向方向垂直的截面上還包括內圓弧段(34)，所述安裝槽(30)的 所述內圓弧段 (34)的圓心分布在所述轉子的對稱軸線上。
6.根據(jù)權利要求5所述的電動機轉子，其特征在于，所述安裝槽(30)的與所述鐵心 (10)的軸向方向垂直的截面上還包括與所述外圓弧段(3 的兩端分別相連接的第一外直線段(32a)和第二外直線段(32c)，所述第一外直線段(32a)與所述第二外直線段(32c)之間的夾角為β，則:4 JTI > “ > i，其中ρ為所述電動機轉子的轉子極數(shù)。
7.根據(jù)權利要求5所述的電動機轉子，其特征在于，所述安裝槽(30)的垂直于所述鐵心(10)的軸向的截面還包括與所述外圓弧段(3 的一端相連接的第一外直線段(32a)以及與所述內圓弧段(34)的一端相連接的與所述第一外直線段(32a)位于同一側的第一內直線段(32b)，所述第一外直線段(32a)與所述第一內直線段(32b)之間的夾角為α，其中，α為銳角。
8.根據(jù)權利要求1所述的電動機轉子，其特征在于，各個所述安裝槽(30)的與所述鐵心(10)的軸向方向垂直的截面上均包括圓弧段，每組所述安裝槽(30)的沿從所述鐵心 (10)的軸心起到所述鐵心(10)的外周方向上由近及遠依次分布的各個所述圓弧段的圓心在此方向上由近及遠依次分布。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的電動機轉子，其特征在于，各個所述永磁體 (20)的兩端與其嵌入的所述安裝槽(30)的兩端之間具有空隙。
10.根據(jù)權利要求9所述的電動機轉子，其特征在于，所述永磁體00)的兩端與所述安裝槽(30)的兩端之間的空隙中填充非導磁介質。
11.一種電動機，包括權利要求1至10中任一項所述的電動機轉子。
專利摘要本實用新型提供了一種電動機轉子及具有其的電動機。根據(jù)本實用新型的電動機轉子，鐵心上沿鐵心的周向方向上設置有多組安裝槽，每組安裝槽包括兩個或者兩個以上在鐵心的徑向方向上間斷設置的安裝槽；永磁體為多組，每組永磁體中的各個永磁體對應地嵌入每組安裝槽的各個安裝槽中；永磁體在垂直于轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度。根據(jù)本實用新型的電動機，包括前述的電動機轉子。本實用新型的電動機轉子及具有其的電動機，優(yōu)化了永磁體的形狀，永磁體在垂直于轉子的軸線上的橫截面的中間厚度大于其兩端厚度，在面積一定的轉子中可以排布更多的永磁體，提高了轉子每極下的永磁體的占有率，從而提高了電動機的效率。
文檔編號H02K21/00GK202142924SQ20112028460
公開日2012年2月8日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2011年8月5日
發(fā)明者張文明, 曾學英, 肖勇, 胡余生, 陳東鎖, 陳華杰, 黃輝 申請人:珠海格力電器股份有限公司, 珠海格力節(jié)能環(huán)保制冷技術研究中心有限公司