CN110034623B - 电机转子、电机及机械结构 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电机转子、电机及机械结构。电机转子包括转子本体，所述转子本体上设置有第一永磁极和第二永磁极，所述第一永磁极和所述第二永磁极沿所述转子本体的周向交替布置，所述第一永磁极包括至少两种矫顽力不同的磁钢，所述第一永磁极的中部设置串联排布的第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢，所述第一永磁极的两侧设置第二低矫顽力磁钢。本发明采用第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢串联后，第一低矫顽力磁钢的抗退磁能力提升，因此在调磁退磁过程，可以施加比较大的退磁电流，使第二低矫顽力磁钢实现反向充磁，降低整个电机磁链，提升电机的调磁范围。

Description

电机转子、电机及机械结构

技术领域

本发明涉及驱动装置技术领域，具体而言，涉及一种电机转子、电机及机械结构。

背景技术

传统永磁电机依靠永磁体提供磁通，但永磁体提供磁场固定，电机内部磁场难以调节，使永磁电机难以兼顾高频和低频时的效率。且在供电电源电压固定的情况下，限制了电机的最高运行频率。

目前，大多永磁电机都存在磁场难以调节的缺点，导致了电机最高转速受输入直流母线电压等因素限制，电机低速、高速运行区域效率难以兼顾等问题，在电机运行过程中，低矫顽力磁钢受高矫顽力磁钢影响，充退磁电流较大，会增加低矫顽力磁钢的充退磁难度，降低电机效率。

此外，现有的部分永磁电机解决了充磁电流偏大的问题，但同样存在退磁电流偏小、正常运行存在退磁风险的问题。还有一些永磁电机，解决了退磁电流偏小的问题，但此类串联结构的调磁范围偏小。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种电机转子、电机及机械结构，以解决现有技术中的永磁电机的调磁范围小的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种电机转子，包括转子本体，所述转子本体上设置有第一永磁极和第二永磁极，所述第一永磁极和所述第二永磁极沿所述转子本体的周向交替布置，所述第一永磁极包括至少两种矫顽力不同的磁钢，所述第一永磁极的中部设置串联排布的第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢，所述第一永磁极的两侧设置第二低矫顽力磁钢。

进一步地，所述第二永磁极的磁钢为第二高矫顽力磁钢。

进一步地，所述第一高矫顽力磁钢和所述第二高矫顽力磁钢的矫顽力相同或不同，当所述第一高矫顽力磁钢和所述第二高矫顽力磁钢的矫顽力不同时，所述第一高矫顽力磁钢和所述第二高矫顽力磁钢的矫顽力的差异在20％以内。

进一步地，所述第一低矫顽力磁钢和所述第二低矫顽力磁钢的矫顽力相同或不同，当所述第一低矫顽力磁钢和所述第二低矫顽力磁钢的矫顽力不同时，所述第一低矫顽力磁钢和所述第二低矫顽力磁钢的矫顽力的差异在20％以内。

进一步地，所述第一永磁极呈一字形布置，并关于所述第一永磁极的磁极中心线对称布置；所述第二永磁极呈一字形或V形或W形布置，并关于第二永磁极的磁极中心线对称设置。

进一步地，所述第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢相贴靠设置或者间隔预定间隙设置。

进一步地，在所述第一永磁极中，所述第一低矫顽力磁钢和所述第二低矫顽力磁钢在所述电机转子径向上的错位距离为H，所述第二低矫顽力磁钢在所述电机转子径向上的宽度为H2，所述第一低矫顽力磁钢在所述电机转子径向上的宽度为H3，所述第一高矫顽力磁钢在所述电机转子径向上的宽度为H4，所述第二高矫顽力磁钢在所述电机转子径向上的宽度为H1，其中，-0.5H2≤H≤H3，1.5H2≥H3≥H2；0.5H2≥H4≥0.2H2，H2≥1.2H1。

进一步地，所述第二低矫顽力磁钢的长度为L2，所述第一高矫顽力磁钢的长度为L4，所述第一低矫顽力磁钢的长度为L3，所述第二高矫顽力磁钢的长度为L1，其中，1.1L4≥L3≥L4；3.3L3≥2L2≥3L3，L1≤2L2+L3。

进一步地，所述第一低矫顽力磁钢为铝镍钴磁钢。

根据本发明的另一方面，提供了一种电机，包括电机转子，所述电机转子为上述的电机转子。

根据本发明的再一方面，提供了一种机械结构，包括电机，所述电机为上述的电机。

应用本发明的技术方案，本申请中采用局部串联第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢的结构，第一高矫顽力磁钢对第一低矫顽力磁钢有助磁作用，对外显示矫顽力提升，保证第一低矫顽力磁钢的抗退磁能力提升，使第一低矫顽力磁钢变磁通过程中不受到退磁电流的影响，剩磁不变，因此在变磁通过程中第二低矫顽力磁钢起调磁作用时，第二低矫顽力磁钢磁性方向变化，第一低矫顽力磁钢磁性不变，不起到调磁的作用。

可见，本发明采用第一低矫顽力磁钢和第一高矫顽力磁钢串联后，第一低矫顽力磁钢的抗退磁能力提升，因此在调磁退磁过程，可以施加比较大的退磁电流，使第二低矫顽力磁钢实现反向充磁，降低整个电机磁链。而在常规结构中，没有设置第一高矫顽力磁钢助磁，不能施加太大的退磁电流的结构，因此第二低矫顽力磁钢的退磁有限，调磁范围也有限，而本发明中的电机转子的结构可以有效提高调磁范围。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性示出了本发明的电机转子的主视图；

图2示意性示出了本发明的电机转子的各结构的尺寸标注图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、转子本体；11、第一永磁极；111、第一低矫顽力磁钢；112、第二低矫顽力磁钢；113、第一高矫顽力磁钢；12、第二永磁极；121、第二高矫顽力磁钢。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

参见图1至图2所示，根据本发明的实施例，提供了一种电机，本实施例中的电机尤其指可变磁通电机。

然而，现有的可变磁通电机的调磁范围较小，为此，本申请中对电机的电机转子的结构进行了改进。

具体来说，本实施例中的电机转子包括转子本体10，该转子本体10上设置有第一永磁极11和第二永磁极12，第一永磁极11和第二永磁极12沿转子本体10的周向交替布置，第一永磁极11包括至少两种矫顽力不同的磁钢，其中，第一永磁极11的中部设置串联排布的第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113，第一永磁极11的两侧设置第二低矫顽力磁钢112。需要说明的是，本实施例中的第一高矫顽力磁钢113和第一低矫顽力磁钢111串联排布的意思是指磁力线从第一低矫顽力磁钢111流向第一高矫顽力磁钢113的布置方式，即电机的等效电路图为第一高矫顽力磁钢113和第一低矫顽力磁钢111串联的布置方式。

本申请中采用局部串联第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113的结构，第一高矫顽力磁钢113对第一低矫顽力磁钢111有助磁作用，对外显示矫顽力提升，保证第一低矫顽力磁钢111的抗退磁能力提升，使第一低矫顽力磁钢111变磁通过程中不受到退磁电流的影响，剩磁不变，因此在变磁通过程中第二低矫顽力磁钢112起调磁作用时，第二低矫顽力磁钢112磁性方向变化，第一低矫顽力磁钢111磁性不变，不起到调磁的作用。

可见，本实施例采用第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113串联后，第一低矫顽力磁钢111的抗退磁能力提升，因此在调磁退磁过程，可以施加比较大的退磁电流，使第二低矫顽力磁钢112实现反向充磁，降低整个电机磁链。而在常规结构中，没有设置第一高矫顽力磁钢113助磁，不能施加太大的退磁电流的结构，因此第二低矫顽力磁钢112的退磁有限，调磁范围也有限，而本实施例中的电机转子的结构可以有效提高调磁范围。

本实施例中的第二永磁极12的磁钢为第二高矫顽力磁钢121，实际设计时，第一永磁极11和第二永磁极12均呈一字形布置，并关于对应的磁极中心线对称设置，可以增加调磁极磁钢的有效磁通面积。当然，在本发明的其他实施例中，还可以将第二永磁极12设置为V形或W形，只要是在本发明的构思下的其他变形方式，均在本发明的保护范围之内。

实际设计时，本实施例中的第一高矫顽力磁钢113和第二高矫顽力磁钢121的矫顽力可以相同，也可以不同。当第一高矫顽力磁钢113和第二高矫顽力磁钢121矫顽力不同时，第二高矫顽力磁钢121的矫顽力高于第一高矫顽力磁钢113的矫顽力，但矫顽力差异在20％以内。

同样地，本实施例中的第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112的矫顽力可以相同，也可以不同。第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112的矫顽力不同时，第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112的矫顽力差异在20％以内，可以有效提升磁钢3的抗退磁能力。

相对比于第一高矫顽力磁钢113和第二高矫顽力磁钢121而言，本实施例中的第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112比较低。例如将第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112的矫顽力设置为100A/m左右，则对应的第一高矫顽力磁钢113和第二高矫顽力磁钢121的矫顽力为1000A/m左右，实际根据电机的具体需求进行设计。

本实施例中的电机在进行退磁过程中，可以施加足够大的电流改变第二低矫顽力磁钢112的磁性，使其达到反向，第一低矫顽力磁钢111的抗退磁能力提升，在变磁通过程中第二低矫顽力磁钢112不受到退磁电流的影响，剩磁不变；因此在整个调磁过程中仅第二低矫顽力磁钢112起调磁作用，第二低矫顽力磁钢112磁性方向变化；而第一低矫顽力磁钢111由于与第一高矫顽力磁钢113串联排布，第一高矫顽力磁钢113对第一低矫顽力磁钢111有助磁作用，对外显示矫顽力提升，因此调磁过程磁性不变，整个过程中不起到调磁的作用，进而达到提高电机的调磁范围、提升电机调磁倍数的作用。

再次参见图1和图2所示，在第一永磁极11中，第一低矫顽力磁钢111和第二低矫顽力磁钢112在电机转子径向上的错位距离为H，第二低矫顽力磁钢112在电机转子径向上的宽度为H2，第一低矫顽力磁钢111在电机转子径向上的宽度为H3，第一高矫顽力磁钢113在电机转子径向上的宽度为H4，第二高矫顽力磁钢121在电机转子径向上的宽度为H1，其中，-0.5H2≤H≤H3，1.5H2≥H3≥H2；0.5H2≥H4≥0.2H2，H2≥1.2H1。优选地，第二低矫顽力磁钢112的长度为L2，第一高矫顽力磁钢113的长度为L4，第一低矫顽力磁钢111的长度为L3，第二高矫顽力磁钢121的长度为L1，其中，1.1L4≥L3≥L4；3.3L3≥2L2≥3L3，L1≤2L2+L3。在该尺寸布置下，本实施例中电机调磁范围最大、充退磁电流得到优化。

优选地，本实施例中的第一低矫顽力磁钢111、第二低矫顽力磁钢112、第一高矫顽力磁钢113和第二高矫顽力磁钢121均可以采用铝镍钴磁钢。

优选地，本实施例中的第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113可以相贴靠设置，也可以间隔预定间隙设置。需要说明的是，本实施例中的间隔预定间隙设置的意思是可以放到一个磁钢槽内。也可以将第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113分别放置在两个磁钢槽内，第一低矫顽力磁钢111和第一高矫顽力磁钢113中间存在铁芯，该铁芯结构可与转子分离也可一体。

根据本发明的另一方面，提供了一种机械结构，该机械结构尤其指压缩机、洗衣机等适合宽频运行产品。机械结构包括上述实施例中的电机。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：电机在进行退磁过程中，可以施加足够大的电流改变第二低矫顽力磁钢112的磁性，使其达到反向，第一低矫顽力磁钢111的抗退磁能力提升，在变磁通过程中第二低矫顽力磁钢112不受到退磁电流的影响，剩磁不变；因此在整个调磁过程中仅第二低矫顽力磁钢112起调磁作用，第二低矫顽力磁钢112磁性方向变化；而第一低矫顽力磁钢111由于与第一高矫顽力磁钢113串联排布，第一高矫顽力磁钢113对第一低矫顽力磁钢111有助磁作用，对外显示矫顽力提升，因此调磁过程磁性不变，整个过程中不起到调磁的作用，进而达到提高电机的调磁范围、提升电机调磁倍数的作用。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种电机转子，其特征在于，包括转子本体(10)，所述转子本体(10)上设置有第一永磁极(11)和第二永磁极(12)，所述第一永磁极(11)和所述第二永磁极(12)沿所述转子本体(10)的周向交替布置，所述第一永磁极(11)包括至少两种矫顽力不同的磁钢，所述第一永磁极(11)的中部设置串联排布的第一低矫顽力磁钢(111)和第一高矫顽力磁钢(113)，所述第一永磁极(11)的两侧设置第二低矫顽力磁钢(112)；

所述第二永磁极(12)的磁钢为第二高矫顽力磁钢(121)；

所述第二低矫顽力磁钢(112)的长度为L2，所述第一高矫顽力磁钢(113)的长度为L4，所述第一低矫顽力磁钢(111)的长度为L3，所述第二高矫顽力磁钢(121)的长度为L1，其中，1.1L4≥L3≥L4；3.3L3≥2L2≥3L3，L1≤(2L2+L3)。

2.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一高矫顽力磁钢(113)和所述第二高矫顽力磁钢(121)的矫顽力相同或不同，当所述第一高矫顽力磁钢(113)和所述第二高矫顽力磁钢(121)的矫顽力不同时，所述第一高矫顽力磁钢(113)和所述第二高矫顽力磁钢(121)的矫顽力的差异在20％以内。

3.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一低矫顽力磁钢(111)和所述第二低矫顽力磁钢(112)的矫顽力相同或不同，当所述第一低矫顽力磁钢(111)和所述第二低矫顽力磁钢(112)的矫顽力不同时，所述第一低矫顽力磁钢(111)和所述第二低矫顽力磁钢(112)的矫顽力的差异在20％以内。

4.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一永磁极(11)呈一字形布置，并关于所述第一永磁极(11)的磁极中心线对称布置；所述第二永磁极(12)呈一字形或V形或W形布置，并关于第二永磁极(12)的磁极中心线对称设置。

5.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，所述第一低矫顽力磁钢(111)和第一高矫顽力磁钢(113)相贴靠设置或者间隔预定间隙设置。

6.根据权利要求1所述的电机转子，其特征在于，在所述第一永磁极(11)中，所述第一低矫顽力磁钢(111)和所述第二低矫顽力磁钢(112)在所述电机转子径向上的错位距离为H，所述第二低矫顽力磁钢(112)在所述电机转子径向上的宽度为H2，所述第一低矫顽力磁钢(111)在所述电机转子径向上的宽度为H3，所述第一高矫顽力磁钢(113)在所述电机转子径向上的宽度为H4，所述第二高矫顽力磁钢(121)在所述电机转子径向上的宽度为H1，其中，-0.5H2≤H≤H3，1.5H2≥H3≥H2；0.5H2≥H4≥0.2H2，H2≥1.2H1。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机转子，其特征在于，所述第一低矫顽力磁钢(111)为铝镍钴磁钢。

8.一种电机，包括电机转子，其特征在于，所述电机转子为权利要求1至7中任一项所述的电机转子。

9.一种机械结构，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求8所述的电机。