本發(fā)明涉及永磁電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子及變頻電機(jī)。

背景技術(shù)：

IPM6S4P集中繞組的變頻電機(jī)設(shè)計(jì)已經(jīng)較為成熟，相比較其他的槽極配合，比如IPM9S6P、IPm12S8P，IPM6S4P的槽極配合的電機(jī)性能略好，但是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、附加損耗都偏大，導(dǎo)致其在實(shí)際應(yīng)用的數(shù)量減少很多。

如圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的一種電機(jī)轉(zhuǎn)子和具有該轉(zhuǎn)子的電機(jī)。其雖然在降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)方面有改善作用，適用于釹鐵硼磁材的高飽和度電機(jī)轉(zhuǎn)子，但同時(shí)存在漏磁較大，磁鋼的利用率較低的情況，漏磁大的話可以達(dá)到30％。針對鐵氧體或者剩磁較小的磁材場合，電機(jī)轉(zhuǎn)矩電流比偏小，出力能力有所不足。

如圖2所示，集中卷設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)的槽極配合是導(dǎo)致電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的一個(gè)很大因素，尤其是IPM6S4P類型的電機(jī)，一直存在齒槽轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)較大的難題。其同心弧段105’為圓形的設(shè)計(jì)，可以降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，但是會(huì)較大的犧牲轉(zhuǎn)矩電流比，也就失去了發(fā)揮該電機(jī)性能、材料利用率的優(yōu)勢。集中卷設(shè)計(jì)的電機(jī)氣隙磁場正弦度較低，導(dǎo)致的轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生附加的交變鐵損和硅鋼片間的渦流損耗，不利于電機(jī)性能的開發(fā)。

變頻壓縮機(jī)實(shí)際應(yīng)用中，越來越走低頻路線，空調(diào)壓縮機(jī)甚至做到了1Hz運(yùn)行，接近伺服電機(jī)水平。這對電機(jī)的設(shè)計(jì)也是極大的挑戰(zhàn)，為了能夠降低控制器的驅(qū)動(dòng)難度和提高驅(qū)動(dòng)效率，減小脈動(dòng)，增大出力能力和均勻性勢在必行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，通過在轉(zhuǎn)子本體的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角和轉(zhuǎn)子切邊，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低至小于輸出轉(zhuǎn)矩的10％，提升了磁鋼的利用率。

本發(fā)明的另外一個(gè)目的還提供了一種變頻電機(jī)，通過所述切邊的設(shè)置降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的阻力，降低雜散能耗，提升了電機(jī)的性能，并與在轉(zhuǎn)子本體的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角和轉(zhuǎn)子切邊的結(jié)構(gòu)，以及弧形磁鋼槽和磁鋼的相互配合作用，結(jié)合永磁同步電機(jī)內(nèi)插式的磁路特點(diǎn)優(yōu)化，達(dá)到最大限度的降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩保證了轉(zhuǎn)矩電流比不下降。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，包括：轉(zhuǎn)子本體，所述轉(zhuǎn)子本體上分布有轉(zhuǎn)子安裝孔和多個(gè)磁鋼槽，所述轉(zhuǎn)子本體的外輪廓包括與磁鋼槽在徑向方向上一一對應(yīng)的同心弧段和連接在相鄰?fù)幕《沃g的連接弧段，所述連接弧段至少包括一條直線線段和連接在直線線段兩端的隔磁橋切角弧線段，所述隔磁橋切角弧線段包括與磁鋼槽端部拐角相一致的隔磁橋切角和與同心弧段相平滑連接的轉(zhuǎn)子切邊。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽內(nèi)設(shè)置有磁鋼，所述磁鋼槽和磁鋼的數(shù)量均為P，則同心弧段的圓心角J＝360/P×(55％～60％)，所述連接弧段的圓心角H＝360/P～J，磁鋼的圓心角G＝為360/P×(70～80％)。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽兩側(cè)和與其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子本體的直線線段之間形成主隔磁橋；所述同心弧段的切線與主隔磁橋之間形成夾角K，所述主隔磁橋與磁鋼側(cè)片線的夾角為L，2L＞K＞L，所述連接弧段的圓心角H＞K。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽的磁瓦側(cè)片線與主隔磁橋平行，所述磁瓦側(cè)片線與對應(yīng)的磁鋼槽之間形成空氣隙。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽外側(cè)和與其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子本體的隔磁橋切角形成切角隔磁橋。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述相鄰的磁鋼槽內(nèi)側(cè)之間形成極間隔磁橋。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述直線線段中部還沿徑向設(shè)置有向內(nèi)側(cè)延伸的伸入缺口，所述伸入缺口位于相鄰的兩個(gè)磁鋼槽中間。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽外側(cè)拐角和與其對應(yīng)的伸入缺口之間形成缺口隔磁橋。

作為本技術(shù)方案的優(yōu)選方案之一，所述磁鋼槽為弧形槽，所述磁鋼槽內(nèi)放置有與弧形槽相適配的弧形磁鋼，所述弧形槽為四個(gè)，所述轉(zhuǎn)子安裝孔設(shè)置在相鄰的兩個(gè)磁鋼槽之間，所述轉(zhuǎn)子安裝孔的數(shù)量為四個(gè)。

一種變頻電機(jī)，包括所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子外部沿徑向均勻設(shè)置有定子極靴，所述定子極靴包括與轉(zhuǎn)子主體的外輪廓相貼合的定子齒部極靴和居中連接在定子齒部極靴的定子齒部；所述定子齒部極靴的內(nèi)側(cè)面上左右對稱設(shè)置有切邊，所述兩個(gè)切邊中間連接有非切邊，所述切邊與齒中線形成夾角C，所述非切邊兩端與轉(zhuǎn)子圓心形成圓心角B，所述定子齒部極靴的兩端連線與轉(zhuǎn)子本體圓心形成圓心角A，其中B＝(1/3～1/2)×A，夾角C為95°～102°。

有益效果：通過在轉(zhuǎn)子本體的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角和轉(zhuǎn)子切邊，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低至小于輸出轉(zhuǎn)矩的10％，提升了磁鋼的利用率。通過所述切角隔磁橋、極間隔磁橋、缺口隔磁橋的機(jī)構(gòu)，其增長了隔磁橋的長度，在有限的空間內(nèi)增大隔磁橋的有效長度，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，使之控制在20％以內(nèi)，提升了磁鋼的利用率。通過所述切邊的設(shè)置降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的阻力，降低雜散能耗，提升了電機(jī)的性能，并與在轉(zhuǎn)子本體的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角和轉(zhuǎn)子切邊的結(jié)構(gòu)，以及弧形磁鋼槽和磁鋼的相互配合作用，結(jié)合永磁同步電機(jī)內(nèi)插式的磁路特點(diǎn)優(yōu)化，達(dá)到最大限度的降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩保證了轉(zhuǎn)矩電流比不下降。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是現(xiàn)有技術(shù)的集中卷設(shè)計(jì)的永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1提供的變頻電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例2提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明實(shí)施例2提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子與現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子在同等電流下轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)矩輸出的對比表格；

圖7是本發(fā)明實(shí)施例2提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子與現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子其轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生附加的交變鐵損的對比表格。

圖中：

100、主隔磁橋；101、隔磁橋切角；102、切角隔磁橋；103、極間磁橋；104、缺口隔磁橋；105、同心弧段；106、伸入缺口；200、轉(zhuǎn)子切邊；300、磁鋼槽；400、轉(zhuǎn)子本體；500、轉(zhuǎn)子安裝孔；600、沉孔；700、轉(zhuǎn)子原外緣輪廓線；800、磁鋼；900、擋板；1000、定子齒部；1001、定子齒部極靴；1002、切邊；1003、非切邊；105’、同心弧段。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

實(shí)施例1

本發(fā)明提供了一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，如圖3所示，包括：轉(zhuǎn)子本體400，所述轉(zhuǎn)子本體400上分布有4個(gè)轉(zhuǎn)子安裝孔500和4個(gè)磁鋼槽300，所述磁鋼槽300為弧形槽，所述磁鋼槽300內(nèi)放置有與弧形槽相適配的弧形磁鋼800，所述磁鋼800 為鐵氧體磁鋼。所述轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓包括與磁鋼槽300在徑向方向上一一對應(yīng)的同心弧段105和連接在相鄰?fù)幕《?05之間的連接弧段，所述連接弧段至少包括一條直線線段和連接在直線線段兩端的隔磁橋切角弧線段，所述隔磁橋切角弧線段包括與磁鋼槽300端部拐角相一致的隔磁橋切角101和與同心弧段105相平滑連接的轉(zhuǎn)子切邊200。所述磁鋼槽300兩側(cè)和與其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子本體400的直線線段之間形成主隔磁橋100。所述磁鋼槽300和磁鋼800的數(shù)量均為P，則同心弧段105的圓心角J＝360/P×(55％～60％)，所述連接弧段的圓心角H＝360/P～J，磁鋼800的圓心角G＝為360/P×(70～80％)。

通過在轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角101和轉(zhuǎn)子切邊，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低至小于輸出轉(zhuǎn)矩的10％，提升了磁鋼800的利用率。通過對同心弧段105的圓心角J、連接弧段的圓心角H、磁鋼800的圓心角G的設(shè)定，進(jìn)一步的明確了轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓設(shè)置及磁鋼槽300、磁鋼800的布局和設(shè)置，通過改善電機(jī)的磁橋設(shè)計(jì)，有限的空間內(nèi)增大磁橋的有效長度，降低轉(zhuǎn)子漏磁，漏磁控制在20％以內(nèi)，提升磁鋼800利用率。具體實(shí)施時(shí)，所述磁鋼槽300和磁鋼800的數(shù)量包含但不限于四個(gè)，也可以是任何偶數(shù)。所述轉(zhuǎn)子安裝孔500的數(shù)量包含但不限于四個(gè)，可以不少于一個(gè)的任意個(gè)，具體取決于變頻電機(jī)的具體安裝結(jié)構(gòu)。且轉(zhuǎn)子安裝孔500可以安裝在轉(zhuǎn)子本體400的中心位置，也可以安裝在轉(zhuǎn)子本體400的任意對稱位置。所述轉(zhuǎn)子本體400的中心還可以直接開設(shè)有容納其他連接部件的沉孔600。

所述磁鋼槽300外側(cè)和與其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子本體400的隔磁橋切角101形成切角隔磁橋102。所述隔磁橋切角101與磁鋼槽300的上側(cè)線拐角的曲線相一致，由磁鋼槽300外側(cè)和與其對應(yīng)的轉(zhuǎn)子本體400的隔磁橋切角101形成切角隔磁橋102，其增長了隔磁橋的長度，在磁極處很好的降低了漏磁，提升了磁鋼的利用率。

所述相鄰的磁鋼槽300內(nèi)側(cè)之間形成極間隔磁橋103。所述磁鋼槽300和磁鋼800均為弧形結(jié)構(gòu)，這就使得相鄰的磁鋼槽300之間的間隙加長加大，以形成極間隔磁橋103，進(jìn)一步的降低了轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)的漏磁，在有限的空間內(nèi)增大了隔磁橋的有限長度。

本發(fā)明還提供了一種變頻電機(jī)，如圖4所示，包括所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子的上方還設(shè)置有擋板900，所述轉(zhuǎn)子本體外部沿徑向均勻設(shè)置有定子極靴，所述定子極靴包括與轉(zhuǎn)子本體的外輪廓相貼合的定子齒部極靴1001和居中連接在定子齒部極靴1001的定子齒部1000；所述定子齒部極靴1001的內(nèi)側(cè)面上左右對稱設(shè)置有切邊1002，所述兩個(gè)切邊1002中間連接有非切邊1003，所述切邊1002與齒中線形成夾角C，所述非切邊1003兩端與轉(zhuǎn)子圓心形成圓心角B，所述定子齒部極靴1001的兩端連線與轉(zhuǎn)子本體圓心形成圓心角A，其中B＝(1/3～1/2)×A，夾角C為95°～102°。

所述切邊1002的設(shè)置降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的阻力，降低雜散能耗，提升了電機(jī)的性能，并與在轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角101和轉(zhuǎn)子切邊的結(jié)構(gòu)，以及弧形磁鋼槽300和磁鋼的相互配合作用，結(jié)合永磁同步電機(jī)內(nèi)插式的磁路特點(diǎn)優(yōu)化，達(dá)到最大限度的降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩保證了轉(zhuǎn)矩電流比不下降。

實(shí)施例2

與實(shí)施例1不同的是，如圖5所示，所述同心弧段105的切線與主隔磁橋100之間形成夾角K，所述主隔磁橋100與磁鋼側(cè)片線的夾角L，2L＞K＞L，所述連接弧段的圓心角H＞K。所述夾角K和夾角L的角度設(shè)定，通過改變磁鋼800 的布局，且與轉(zhuǎn)子本體的外輪廓線相配合，降低了控制驅(qū)動(dòng)的難度，改善了驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)效果和能效。

所述設(shè)置在磁鋼槽300內(nèi)的磁鋼800的內(nèi)側(cè)線和外側(cè)線與磁鋼槽300相貼合，所述磁鋼槽300的端面?zhèn)冗吅痛配?00的端面?zhèn)冗叢⒉毁N合，磁鋼槽300的磁瓦側(cè)片線與主隔磁橋100平行，所述磁鋼800的端面?zhèn)冗吪c磁鋼槽300的端面?zhèn)冗呏g間隔有設(shè)定形狀的間隙，使得所述磁瓦側(cè)片線與對應(yīng)的磁鋼槽300之間對應(yīng)的間隙形成空氣隙。所述空氣隙的設(shè)置，進(jìn)一步降低了磁鋼800的漏磁，提升了磁鋼800的利用率。

所述直線線段中部還沿徑向設(shè)置有向內(nèi)側(cè)延伸的伸入缺口106，所述伸入缺口106位于相鄰的兩個(gè)磁鋼槽300中間。所述伸入缺口106可以是直線型、U型結(jié)構(gòu)等，且其開口與直線線段平滑過渡，所述磁鋼槽300外側(cè)拐角和與其對應(yīng)的伸入缺口106之間形成缺口隔磁橋104。

所述伸入缺口106改善了轉(zhuǎn)子外輪廓線，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩脈沖，降低控制驅(qū)動(dòng)難度，改善驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)效果、能效，降低雜散損耗；所述伸入缺口106與磁鋼槽300外側(cè)拐角處形成的缺口隔磁橋104，在有限的空間內(nèi)增大隔磁橋的有效長度，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，使之控制在20％以內(nèi)，提升了磁鋼的利用率。

以實(shí)施例2為例與圖2中的現(xiàn)有電機(jī)進(jìn)行比對：

通過仿真軟件對比分析同等電流驅(qū)動(dòng)，同等疊高、繞線等情況下，如圖6 所示，相對于圖2中的現(xiàn)有電機(jī)，實(shí)施例2中的變頻電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)由42.9％降低到9.14％。其中磁鋼用量下降2.26％，轉(zhuǎn)矩輸出下降1.28％，即實(shí)際轉(zhuǎn)矩輸出能力未下降，磁鋼利用率提高。

圖7為圖2中的現(xiàn)有電機(jī)與實(shí)施例2中的電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生附加的交變鐵損的數(shù)據(jù)記錄。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，實(shí)施例2中的電機(jī)其轉(zhuǎn)子表面產(chǎn)生附加的交變鐵損和硅鋼片間的渦流損耗下降，雜散損耗下降。

綜上所述，通過在轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角101和轉(zhuǎn)子切邊，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)降低至小于輸出轉(zhuǎn)矩的10％，提升了磁鋼800的利用率。所述切邊1002的設(shè)置降低了電機(jī)運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的阻力，降低雜散能耗，提升了電機(jī)的性能，并與在轉(zhuǎn)子本體400的外輪廓上設(shè)置隔磁橋切角101和轉(zhuǎn)子切邊的結(jié)構(gòu)，以及弧形磁鋼槽300和磁鋼的相互配合作用，結(jié)合永磁同步電機(jī)內(nèi)插式的磁路特點(diǎn)優(yōu)化，達(dá)到最大限度的降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)轉(zhuǎn)矩保證了轉(zhuǎn)矩電流比不下降。通過所述切角隔磁橋、極間隔磁橋、缺口隔磁橋的機(jī)構(gòu)，其增長了隔磁橋的長度，在有限的空間內(nèi)增大隔磁橋的有效長度，降低了轉(zhuǎn)子的漏磁，使之控制在20％以內(nèi)，提升了磁鋼的利用率。

以上結(jié)合具體實(shí)施例描述了本發(fā)明的技術(shù)原理。這些描述只是為了解釋本發(fā)明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。基于此處的解釋，本領(lǐng)域的技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性的勞動(dòng)即可聯(lián)想到本發(fā)明的其它具體實(shí)施方式，這些方式都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。