CN112769264A - 切向式电机、压缩机、空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种切向式电机、压缩机、空调器，其中的切向式电机，包括转子组件，转子组件包括转子铁芯，转子铁芯的每个磁极内构造有磁钢槽，磁钢槽内装设有稀土永磁体、铁氧体永磁体，稀土永磁体为矩形，稀土永磁体为四边形，铁氧体永磁体具有邻近轴孔的径向内侧，稀土永磁体处于铁氧体永磁体的径向外侧且与径向外侧接触连接，稀土永磁体、铁氧体永磁体皆关于相应的磁钢槽中心线对称。根据本发明，有效防止单独采用稀土永磁体导致的成本高、单独采用铁氧体永磁体导致电机性能相对较低的不足产生，从而使本发明的切向式电机在保证电机性能较优的同时制造成本较低。

Description

切向式电机、压缩机、空调器

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种切向式电机、压缩机、空调器。

背景技术

目前家用空调器已越来越普及，是家庭或建筑耗能的主要贡献者，为了有效节能减排，我国及时推出新标准《(GB21455-2019)房间空气调节器能效限定值及能效等级》，目标淘汰市场上60-70％的产品(2019基数)，同时进一步提高变频空调占比，实现90％以上，而中国生产的空调占全球的80％以上，我国政府规划到2022年节能目标提高30％以上，新标准的一级能效值将达到国际领先水平。

为了应对这种高能效要求，空调压缩机行业通常做法是优化设计传统的径向式永磁同步电机，比如调整定转子裂比、采用高性能永磁体和硅钢片、优化转子永磁体排布等等，但这种方法电机效率提升幅度有限，成本上升却较多(具体例如采用成本更高、性能更好的稀土汝铁硼永磁体)，给企业经营带来了很大压力。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种切向式电机、压缩机、空调器，以克服现有技术中电机效率较低、成本较高的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种切向式电机，包括转子组件，所述转子组件包括转子铁芯，所述转子铁芯具有多个磁极，每个所述磁极内构造有磁钢槽，所述磁钢槽内装设有稀土永磁体、铁氧体永磁体，在所述转子铁芯的任一径向平面上投影，所述稀土永磁体为矩形，所述稀土永磁体为四边形，所述铁氧体永磁体具有邻近轴孔的径向内侧，所述稀土永磁体处于所述铁氧体永磁体的径向外侧且与所述径向外侧接触连接，所述稀土永磁体、铁氧体永磁体皆关于相应的磁钢槽中心线对称。

优选地，所述稀土永磁体的周向宽度为La，所述铁氧体永磁体的径向内侧的周向宽度为Lbs，所述铁氧体永磁体的径向外侧的周向宽度为Lbl，0.25≤La/((Lbs+Lbl)/2)≤0.55。

优选地，所述稀土永磁体的径向厚度为Ka，所述铁氧体永磁体的径向厚度为Kb，0.3≤Ka/Kb≤0.7；和/或，所述铁氧体永磁体的径向厚度为Kb，所述转子铁芯的半径为R，0.6≤Kb/R≤0.8。

优选地，所述切向式电机还包括定子组件，所述转子组件与定子组件在组装后形成的定转子气隙径向厚度为g，所述磁钢槽为半闭口槽，所述磁钢槽的槽口宽度为Lc，Lc＞6g。

优选地，所述定子组件中的定子铁芯具有多个定子齿，所述定子齿的周向宽度为Bt，任意相邻的两个所述铁氧体永磁体之间形成的张角为θ，3Kb×π×sinθ＝10Bt。

优选地，所述定子组件包括绕组，所述绕组为铝漆包线；和/或，所述定子铁芯具有12个定子槽，所述磁极的数量为10个或者8个。

优选地，所述定子铁芯为分块结构、薄桥连接结构、链式连接结构中的一种。

优选地，所述转子铁芯包括多个转子铁芯分体。

优选地，多个所述转子铁芯分体通过注塑形成一体，或者多个所述转子铁芯分体通过处于所述转子铁芯的轴向端部的连接端板形成一体。

本发明还提供一种压缩机，包括电机，所述电机为上述的切向式电机。

本发明还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本发明提供的一种切向式电机、压缩机、空调器，采用所述稀土永磁体、铁氧体永磁体共同形成电机磁场，有效防止单独采用稀土永磁体导致的成本高、单独采用铁氧体永磁体导致电机性能相对较低的不足产生，从而使本发明的切向式电机在保证电机性能较优的同时制造成本较低，另一方面，本发明中将稀土永磁体设置于所述铁氧体永磁体的外侧能够有效利用稀土永磁体的高矫顽力特性，保障永磁电机抗退磁能力，同时采用一块整体式的铁氧体永磁体靠近轴孔一侧设置则使充磁容易饱和、能够降低漏磁现象，从而提升电机效率。

附图说明

图1为本发明一种实施例的切向式电机的内部结构示意图(径向断面)；

图2为图1的局部结构放大示意图；

图3为图1中的切向式电机的结构拆解示意图；

图4为采用本发明的技术方案的电机与现有技术中的电机在电机效率方面的对比；

图5为采用本发明的技术方案的电机与现有技术中的电机在输出转矩方面的对比。

附图标记表示为：

1、转子组件；11、转子铁芯；111、轴孔；112、转子铁芯分体；113、连接端板；121、稀土永磁体；122、铁氧体永磁体；2、定子组件；21、定子齿；22、绕组；23、定子铁芯分体。

具体实施方式

结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种切向式电机，包括转子组件1及定子组件2，所述定子组件2套装于所述转子组件1的外周且在两者之间形成定转子气隙，所述转子组件1包括转子铁芯11，所述转子铁芯11具有多个磁极，每个所述磁极内构造有磁钢槽，所述磁钢槽内装设有稀土永磁体121(例如稀土钕铁硼永磁体)、铁氧体永磁体122，在所述转子铁芯11的任一径向平面上投影，所述稀土永磁体121为矩形，所述铁氧体永磁体122为四边形，所述铁氧体永磁体122具有邻近轴孔111的径向内侧，所述稀土永磁体121处于所述铁氧体永磁体122的径向外侧且与所述径向外侧接触连接，所述稀土永磁体121、铁氧体永磁体122皆关于相应的磁钢槽中心线对称。该技术方案中，采用所述稀土永磁体121、铁氧体永磁体122共同形成电机磁场，有效防止单独采用稀土永磁体121导致的成本高、单独采用铁氧体永磁体122导致电机性能相对较低的不足产生，从而使本发明的切向式电机在保证电机性能较优的同时制造成本较低，另一方面，本发明中将稀土永磁体121设置于所述铁氧体永磁体122的外侧能够有效利用稀土永磁体121的高矫顽力特性，保障永磁电机抗退磁能力，同时采用一块整体式的铁氧体永磁体122靠近轴孔111一侧设置则使充磁容易饱和、能够降低漏磁现象，从而提升电机效率。

在一些实施方式中，所述稀土永磁体121的周向宽度为La，所述铁氧体永磁体122的径向内侧的周向宽度为Lbs，所述铁氧体永磁体122的径向外侧的周向宽度为Lbl，0.25≤La/((Lbs+Lbl)/2)≤0.55。该技术方案中，对所述稀土永磁体121与铁氧体永磁体122的周向宽度尺寸进行限定，即可以保证电机性能，又可以保证稀土永磁体121不对铁氧体永磁体122退磁，具体的，如果比值小于0.25，铁氧体永磁体122磁化方向平均厚度将会更大，在保证性能的前提下，电机的电磁力就会增大，噪音差，而且铁氧体永磁体122的布局就达不到预设极数(例如10极)的要求；如果比值大于0.55，稀土永磁体121的磁化方向厚度过大就会导致稀土永磁体121使铁氧体永磁体122退磁，电机性能大幅下降。例如，在一个具体实施方式中，所述铁氧体永磁体122为等腰梯形，且所述等腰梯形的长底面为所述铁氧体永磁体122的径向外侧，所述等腰梯形的短底面为所述铁氧体永磁体122的径向内侧，如此，所述铁氧体永磁体122呈外大内小的结构，有效提升了所述稀土永磁体122对所述铁氧体永磁体122的产生的退磁不利。

进一步地，所述稀土永磁体121的径向厚度为Ka，所述铁氧体永磁体122的径向厚度为Kb，0.3≤Ka/Kb≤0.7，如果比值超过0.7，Ka偏大，在保证性能噪音不受影响的前提下，稀土永磁体121使用量增加，成本增加，如果比值超过0.3，Ka偏小，则电机磁链小、性能下降。基于同样的道理，优选地，所述转子铁芯11的半径为R，0.6≤Kb/R≤0.8。从而使所述稀土永磁体121与所述铁氧体永磁体122的用量占比更加合理，在保证磁性能的同时保证成本的最低。

优选地，所述切向式电机还包括定子组件2，所述转子组件1与定子组件2在组装后形成的定转子气隙径向厚度为g，所述磁钢槽为半闭口槽，所述磁钢槽的槽口宽度为Lc，Lc＞6g，防止电机齿槽转矩过大，启动电流过大，影响电机启动性能。

优选地，所述定子组件2中的定子铁芯具有多个定子齿21，所述定子齿21的周向宽度为Bt，任意相邻的两个所述铁氧体永磁体122之间形成的张角为θ，3Kb×π×sinθ＝10Bt。该技术方案中，θ、Bt以及Kb三个变量会直接影响电机气隙磁密，以θ为例，如果θ大就会导致气隙磁密为一个矮胖的类似正弦波，如果θ过小就会导致气隙磁密为一个瘦长的类似正弦波，而当前述三者满足该技术方案中的关系时，气隙磁密最好，最接近正弦波。

在一些实施方式中，所述定子组件2包括绕组22，所述绕组为铝漆包线，事实证明，采用铝漆包线替代现有技术中的铜漆包线，能够节省成料成本20％以上。

所述定子铁芯具有12个定子槽，所述磁极的数量为10个或者8个，也即该技术方案尤其适用于12槽10极或者12槽8极电机。

结合参见图4及图5所示出，采用本发明技术方案的电机，通过混合永磁体配比，优化设计永磁体长宽比列，能够有效增大切向结构永磁电机的聚磁效果，气隙磁密提升达30％，本发明的切向式压缩机电机效率相比传统径向式永磁同步电机提升1％以上、输出转矩提升4.6％以上。

在一些实施方式中，所述定子铁芯为分块结构、薄桥连接结构、链式连接结构中的一种，例如图1所示的定子铁芯为分块结构，其包括多个定子铁芯分体23，这种结构能够便利所述绕组22的绕设。进一步地，所述转子铁芯11包括多个转子铁芯分体112，多个所述转子铁芯分体112通过注塑形成一体或者通过处于所述转子铁芯11的轴向端部的连接端板113形成一体。具体的，如图1所示出，所述转子铁芯分体112为10个，每个所述转子铁芯分体112上设有铆钉孔，在组装时，通过定位夹具固定好10个转子铁芯分体112的位置，同时插入稀土永磁体121和铁氧体永磁体122，转子铁芯11的两端安装永磁体挡板(也即连接端板113)，再通过铆钉铆接两头，如有平衡块等附件时同时铆接，一起组装成型；或者采用注塑成型工艺，把10个转子铁芯分体112及稀土永磁体121和铁氧体永磁体122包塑成型，再铆接永磁体挡板和平衡块等附件。

本发明的实施例，还提供一种压缩机，包括电机，所述电机为上述的切向式电机。

本发明的实施例，还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种切向式电机，其特征在于，包括转子组件(1)，所述转子组件(1)包括转子铁芯(11)，所述转子铁芯(11)具有多个磁极，每个所述磁极内构造有磁钢槽，所述磁钢槽内装设有稀土永磁体(121)、铁氧体永磁体(122)，在所述转子铁芯(11)的任一径向平面上投影，所述稀土永磁体(121)为矩形，所述铁氧体永磁体(122)为四边形，所述铁氧体永磁体(122)具有邻近轴孔(111)的径向内侧，所述稀土永磁体(121)处于所述铁氧体永磁体(122)的径向外侧且与所述径向外侧接触连接，所述稀土永磁体(121)、铁氧体永磁体(122)皆关于相应的磁钢槽中心线对称。

2.根据权利要求1所述的切向式电机，其特征在于，所述稀土永磁体(121)的周向宽度为La，所述铁氧体永磁体(122)的径向内侧的周向宽度为Lbs，所述铁氧体永磁体(122)的径向外侧的周向宽度为Lbl，0.25≤La/((Lbs+Lbl)/2)≤0.55。

3.根据权利要求2所述的切向式电机，其特征在于，所述稀土永磁体(121)的径向厚度为Ka，所述铁氧体永磁体(122)的径向厚度为Kb，0.3≤Ka/Kb≤0.7；和/或，所述铁氧体永磁体(122)的径向厚度为Kb，所述转子铁芯(11)的半径为R，0.6≤Kb/R≤0.8。

4.根据权利要求3所述的切向式电机，其特征在于，还包括定子组件(2)，所述转子组件(1)与定子组件(2)在组装后形成的定转子气隙径向厚度为g，所述磁钢槽为半闭口槽，所述磁钢槽的槽口宽度为Lc，Lc＞6g。

5.根据权利要求4所述的切向式电机，其特征在于，所述定子组件(2)中的定子铁芯具有多个定子齿(21)，所述定子齿(21)的周向宽度为Bt，任意相邻的两个所述铁氧体永磁体(122)之间形成的张角为θ，3Kb×π×sinθ＝10Bt。

6.根据权利要求4或5所述的切向式电机，其特征在于，所述定子组件(2)包括绕组(22)，所述绕组为铝漆包线；和/或，所述定子铁芯具有12个定子槽，所述磁极的数量为10个或者8个。

7.根据权利要求4或5所述的切向式电机，其特征在于，所述定子铁芯为分块结构、薄桥连接结构、链式连接结构中的一种。

8.根据权利要求1所述的切向式电机，其特征在于，所述转子铁芯(11)包括多个转子铁芯分体(112)。

9.根据权利要求8所述的切向式电机，其特征在于，多个所述转子铁芯分体(112)通过注塑形成一体，或者多个所述转子铁芯分体(112)通过处于所述转子铁芯(11)的轴向端部的连接端板(113)形成一体。

10.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求1至10中任一项所述的切向式电机。

11.一种空调器，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求10所述的压缩机。

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