CN112886738A - 转子组件、切向式电机、压缩机、空调器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转子组件、切向式电机、压缩机、空调器，其中的转子组件，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，所述稀土永磁体处于所述铁氧体永磁体的径向外侧，在任一磁极下，所述转子铁芯上还构造有通流结构，所述通流结构的通流面积为S，所述稀土永磁体具有径向厚度a、周向宽度b、轴向长度L，

根据本发明，能够提高压缩机的排气流量进而保证压缩机的冷量，同时，使高压气体中含有的润滑油通过压缩机排气管流出的量大幅减小。

Description

转子组件、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，具体涉及一种转子组件、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。

现有空调压缩机主要包含压缩泵体、驱动电机和油路部分，众所周知，部分润滑油会随泵体排气口排出的高压气体，一起通过电机定子及转子流通通道，流经压缩机上腔，再从压缩机上排气管流出。为了减小这种润滑油的流失，这就要求定转子流通通道面积必须要足够大，特别是转子上的流通通道面积，同时转子上需要设置必要的挡油结构。而在切向式永磁同步电机具体应用在压缩机上时，由于其通常采用铁氧体永磁，以此减少成本，但其磁能积低，导致永磁体体积较大，占据了转子较大空间，再加上挡板或挡油帽的安装，需要设置铆钉孔，可设计的转子流通面积非常小，直接影响了转子通油效果，排油率高企，制冷能力(冷量)下降，回油不及时，甚至会影响压缩机可靠性。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种转子组件、切向式电机、压缩机、空调器，以克服现有技术中混合永磁体切向式电机的通流面积不足导致应用其的压缩机排油率高、冷量小的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种转子组件，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，所述稀土永磁体处于所述铁氧体永磁体的径向外侧，在任一磁极下，所述转子铁芯上还构造有通流结构，所述通流结构的通流面积为S，所述稀土永磁体具有径向厚度a、周向宽度b、轴向长度L，

优选地，所述通流结构包括第一通流孔，所述第一通流孔的具有邻近所述磁钢槽的第一端，以及邻近所述转子铁芯的外周壁的第二端，所述第一通流孔的第一端与所述磁钢槽之间的最小间距为d1，d1≥1.1mm；和/或，所述第二端与所述转子铁芯的外周壁之间的最小间距为d2，d2≥0.6mm。

优选地，所述磁钢槽包括对应所述铁氧体永磁体的铁氧体磁钢槽，所述铁氧体磁钢槽具有邻近所述第一端的槽体拐角点，与所述第一通流孔对应的磁极下的转子铁芯的外周壁具有圆弧中点，所述槽体拐角点a与所述圆弧中点b之间形成第一连线，所述第一通流孔为腰形孔，所述第一通流孔的中心线处于所述第一连线上。

优选地，所述通流结构还包括第二通流孔，所述第二通流孔与所述第一通流孔关于与之相应的磁极的磁极中心线对称。

优选地，所述通流结构还包括第三通流孔，所述第三通流孔处于与之相应的磁极的磁极中心线上，且所述第三通流孔关于与之相应的磁极的磁极中心线对称。

优选地，所述第三通流孔与与之相邻的所述磁钢槽之间的最小间距为d3，d3≥1.5mm；和/或，所述第三通流孔为圆孔。

优选地，所述转子铁芯包括多个转子铁芯分体、转轴筒，任意相邻的两个所述转子铁芯分体之间夹设形成所述磁钢槽，多个所述转子铁芯分体与所述转轴筒之间可拆卸连接，且多个所述转子铁芯分体沿所述转轴筒的周向均匀间隔的设置。

优选地，所述转轴筒的外周壁上设有多个卡槽，多个所述转子铁芯分体分别一一对应地卡接于多个卡槽中；和/或，所述转轴筒采用非导磁材料制作。

优选地，所述转子铁芯的轴向两端设有挡板，所述挡板上与所述转子铁芯上具有的通流结构对应的位置设有与所述通流结构面积相适应的通孔结构，且所述挡板套接于所述转轴筒上。

优选地，所述挡板与所述转轴筒的外侧周壁之间过盈配合连接；和/或，所述转子铁芯的一侧设有挡油帽，所述挡油帽与所述转轴筒连接。

优选地，所述挡油帽包括连接套筒以及连接于所述连接套筒一侧的挡油罩体，所述连接套筒过盈配合地连接于所述转轴筒的一端。

优选地，所述挡油罩体的外径为d，所述转子铁芯的外径为D，D–d≥1.5mm；和/或，所述挡油罩体具有轴向高度h，h≥7mm。

本发明还提供一种切向式电机，包括上述的转子组件。

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。

本发明提供的一种转子组件、切向式电机、压缩机、空调器，给出了通流面积S与所述稀土永磁体的规格尺寸之间的关联性，能够使所述通流面积S在保证电机性能的前提下实现最大化，通流面积S与稀土永磁体的规格尺寸更加匹配，能够提高压缩机的排气流量进而保证压缩机的冷量，同时，能够使流通所述流通结构的高压气体流速下降，进而使高压气体中含有的润滑油通过压缩机排气管流出的量大幅减小。

附图说明

图1为本发明一种实施例的转子组件的结构示意图(径向断面)；

图2为本发明另一种实施例的转子组件的结构示意图(仅示出转轴筒与转子铁芯分体的装配)；

图3为图2中的转轴筒的立体结构示意图；

图4为本发明再一种实施例的转子组件的拆解结构示意图；

图5为图4中的挡板的俯视结构示意图；

图6为图4中的挡油帽的立体结构示意图；

图7为本发明一种实施例的压缩机的内部结构示意图，图中箭头示出了冷媒与润滑油混合气流的流动方向；

图8为采用本发明的技术方案的压缩机与现有技术中的压缩机在冷量方面的测试对比；

图9为采用本发明的技术方案的压缩机与现有技术中的压缩机在排油率方面的测试对比。

附图标记表示为：

11、转子铁芯；111、轴孔；112、转子铁芯分体；113、转轴筒；1131、卡槽；121、稀土永磁体；122、铁氧体永磁体；21、第一通流孔；22、第二通流孔；23、第三通流孔；3、挡板；4、挡油帽；41、连接套筒；42、挡油罩体；a、槽体拐角点；b、圆弧中点。

具体实施方式

结合参见图1至图9所示，根据本发明的实施例，提供一种转子组件，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(图中未标引)，所述磁钢槽内装设有稀土永磁体121(具体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为等腰梯形，所述铁氧体永磁体122的长底面朝向轴孔111一侧，所述稀土永磁体121与所述铁氧体永磁体122的短底面接触连接，且所述稀土永磁体121处于所述铁氧体永磁体122的径向外侧，在任一磁极下，所述转子铁芯11上还构造有通流结构，所述通流结构的通流面积为S，所述稀土永磁体121具有径向厚度a、周向宽度b、轴向长度L，

可以理解的是，所述通流结构可以包括多个或者多种形状的通流孔，而所述通流面积S则为对应于同一磁极下的所有通流孔的通流面积的总和。该技术方案中，基于现有的混合永磁体(也即同一磁极上同时设置有所述的稀土永磁体121、铁氧体永磁体122)的转子铁芯在通流面积方面相对较小导致应用其的压缩机的排气流量(也即压缩机的冷量)不足的现状，经研究发现，作为磁势源的永磁体，其尺寸大小决定了磁路上磁动势大小，也就决定了磁力线的走向和疏密，而在混合永磁体的切向式永磁电机中，稀土永磁体相比铁氧体永磁体影响因子要大很多，因此，本发明的技术方案给出了通流面积S与所述稀土永磁体121的规格尺寸之间的关联性，能够使所述通流面积S在保证电机性能的前提下实现最大化，通流面积S与稀土永磁体121的规格尺寸更加匹配，能够提高压缩机的排气流量进而保证压缩机的冷量，同时，能够使流通所述流通结构的高压气体流速下降，进而使高压气体中含有的润滑油通过压缩机排气管流出的量大幅减小。

在一些实施方式中，所述通流结构包括第一通流孔21，所述第一通流孔21的具有邻近所述磁钢槽的第一端，以及邻近所述转子铁芯11的外周壁的第二端，所述第一通流孔21的第一端与所述磁钢槽之间的最小间距为d1，d1≥1.1mm；和/或，所述第二端与所述转子铁芯11的外周壁之间的最小间距为d2，d2≥0.6mm。如此一方面能够保证所述转子铁芯的结构强度，保证整个转子铁芯高速运行时的完整性，降低其断裂的风险，另一方面则能够保证转子铁芯上的磁路不受开流通孔的影响，保证转矩大小不变。

优选地，所述磁钢槽包括对应所述铁氧体永磁体122的铁氧体磁钢槽(图中未标引)，所述铁氧体磁钢槽具有邻近所述第一端的槽体拐角点a，与所述第一通流孔21对应的磁极下的转子铁芯11的外周壁具有圆弧中点b，所述槽体拐角点a与所述圆弧中点b之间形成第一连线，所述第一通流孔21为腰形孔，此时所述第一端为所述腰形孔的第一圆弧端，所述第二端为所述腰形孔的第二圆弧端，所述第一通流孔21的中心线处于所述第一连线上，保证转子铁芯上的磁路总体来讲不受开流通孔的影响，保证转矩大小不变。

在一些实施方式中，所述通流结构还包括第二通流孔22，所述第二通流孔22与所述第一通流孔21关于与之相应的磁极的磁极中心线对称，也即此时所述第一通流孔21与所述第二通流孔22共同构成了所述通流结构，通过设置多个通流孔的方式能够使每个通流孔的尺寸设计的相对较小，进而能够防止过大的通流孔对转子铁芯11在结构强度上的不利影响，同时还利于气流的分散通流。进一步地，所述通流结构还包括第三通流孔23，所述第三通流孔23处于与之相应的磁极的磁极中心线上，且所述第三通流孔23关于与之相应的磁极的磁极中心线对称，所述第三通流孔23最好为圆孔，以使所述第三通流孔23的加工更加方便。当然，所述第一通流孔21、第二通流孔22以及第三通流孔23的形状还可以依据具体的情况被设计为三角形、梯形等。

最好的，所述第三通流孔23与与之相邻的所述磁钢槽之间的最小间距为d3，d3≥1.5mm。如此一方面能够保证所述转子铁芯的结构强度，保证整个转子铁芯高速运行时的完整性，降低其断裂的风险，另一方面则能够保证转子铁芯上的磁路不受开流通孔的影响，保证转矩大小不变。

优选地，所述转子铁芯11包括多个转子铁芯分体112、转轴筒113，任意相邻的两个所述转子铁芯分体112之间夹设形成所述磁钢槽，多个所述转子铁芯分体112与所述转轴筒113之间可拆卸连接，且多个所述转子铁芯分体112沿所述转轴筒113的周向均匀间隔的设置。采用转子铁芯分体112拼接在一起之后在客观上会有缝隙存在，不会完全贴合在一起，这样磁路的磁阻就会增加，磁通不会在此处经过，就可以减小漏磁，替代了传统的内外隔磁孔。

作为所述转子铁芯分体112与所述转轴筒113的一种具体组装方式，优选地，所述转轴筒113的外周壁上设有多个卡槽1131，多个所述转子铁芯分体112分别一一对应地卡接于多个卡槽1131中，所述转子铁芯分体112与所述转轴筒113之间采用卡接的方式能够极大程度地简化两者的组装，此时，对于卡接于一体的所述转子铁芯分体112以及转轴筒113可以进一步通过其他方式予以固定连接，例如采用注塑的方式或者铆钉连接的方式，而作为一种更优的固定连接方式，所述转子铁芯11的轴向两端设有挡板3，所述挡板3上与所述转子铁芯11上具有的通流结构对应的位置设有与所述通流结构面积相适应的通孔结构，且所述挡板3套接于所述转轴筒113上，所述转子铁芯11的轴向两端的挡板3分别能够对处于两者之间的多个所述转子铁芯分体112实现轴向力使多个所述转子铁芯分体112可靠地形成一个整体，同时，所述挡板3还能够对所述稀土永磁体121、铁氧体永磁体122的轴向位移实现可靠限定。最好的，所述挡板3与所述转轴筒113的外侧周壁之间过盈配合连接。

在一些实施方式中，所述转轴筒113采用非导磁材料制作，所述非导磁材料例如可以铜、铝等不导磁的金属，从而无需在所述转子铁芯11上构造隔磁孔或者隔磁桥也能够有效减小漏磁。

在一些实施方式中，所述转子铁芯11的一侧(具体为压缩机的排气一侧)设有挡油帽4，所述挡油帽4与所述转轴筒113连接。此时，所述挡油帽4能够对所述通流结构中的冷媒含有的润滑油液运用有底终端速度机理，实现高压气体中的润滑油在挡油帽端面滑落，最终实现流出压缩机的润滑油大幅下降。

作为一种具体的实施方式，所述挡油帽4包括连接套筒41以及连接于所述连接套筒41一侧的挡油罩体42，所述连接套筒41过盈配合地连接于所述转轴筒113的一端，从而使所述挡油帽4的组装更加可靠且结构更加合理、简化。

优选地，所述挡油罩体42的外径为d，所述转子铁芯11的外径为D，D–d≥1.5mm，从而使所述挡油罩体42与所述定子铁芯的端部的间距减小；和/或，所述挡油罩体42具有轴向高度h，h≥7mm，能够保证冷媒与润滑油被引导至压缩机壳体外周侧而不往压缩机壳体的中心位置集中。

根据本发明的实施例，还提供一种切向式电机，包括上述的转子组件。

根据本发明的实施例，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。结合参见图7及图8所示出，经测试验证，采用本发明技术方案的压缩机，排油率可以下降3％以上，同运行频率段冷量可大幅提升10％以上。

根据本发明的实施例，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 (15)

1.一种转子组件，其特征在于，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，所述稀土永磁体(121)处于所述铁氧体永磁体(122)的径向外侧，在任一磁极下，所述转子铁芯(11)上还构造有通流结构，所述通流结构的通流面积为S，所述稀土永磁体(121)具有径向厚度a、周向宽度b、轴向长度L，

2.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述通流结构包括第一通流孔(21)，所述第一通流孔(21)的具有邻近所述磁钢槽的第一端，以及邻近所述转子铁芯(11)的外周壁的第二端，所述第一通流孔(21)的第一端与所述磁钢槽之间的最小间距为d1，d1≥1.1mm；和/或，所述第二端与所述转子铁芯(11)的外周壁之间的最小间距为d2，d2≥0.6mm。

3.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述磁钢槽包括对应所述铁氧体永磁体(122)的铁氧体磁钢槽，所述铁氧体磁钢槽具有邻近所述第一端的槽体拐角点(a)，与所述第一通流孔(21)对应的磁极下的转子铁芯(11)的外周壁具有圆弧中点(b)，所述槽体拐角点(a)与所述圆弧中点(b)之间形成第一连线，所述第一通流孔(21)为腰形孔，所述第一通流孔(21)的中心线处于所述第一连线上。

4.根据权利要求2所述的转子组件，其特征在于，所述通流结构还包括第二通流孔(22)，所述第二通流孔(22)与所述第一通流孔(21)关于与之相应的磁极的磁极中心线对称。

5.根据权利要求4所述的转子组件，其特征在于，所述通流结构还包括第三通流孔(23)，所述第三通流孔(23)处于与之相应的磁极的磁极中心线上，且所述第三通流孔(23)关于与之相应的磁极的磁极中心线对称。

6.根据权利要求5所述的转子组件，其特征在于，所述第三通流孔(23)与与之相邻的所述磁钢槽之间的最小间距为d3，d3≥1.5mm；和/或，所述第三通流孔(23)为圆孔。

7.根据权利要求1所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(11)包括多个转子铁芯分体(112)、转轴筒(113)，任意相邻的两个所述转子铁芯分体(112)之间夹设形成所述磁钢槽，多个所述转子铁芯分体(112)与所述转轴筒(113)之间可拆卸连接，且多个所述转子铁芯分体(112)沿所述转轴筒(113)的周向均匀间隔的设置。

8.根据权利要求7所述的转子组件，其特征在于，所述转轴筒(113)的外周壁上设有多个卡槽(1131)，多个所述转子铁芯分体(112)分别一一对应地卡接于多个卡槽(1131)中；和/或，所述转轴筒(113)采用非导磁材料制作。

9.根据权利要求8所述的转子组件，其特征在于，所述转子铁芯(11)的轴向两端设有挡板(3)，所述挡板(3)上与所述转子铁芯(11)上具有的通流结构对应的位置设有与所述通流结构面积相适应的通孔结构，且所述挡板(3)套接于所述转轴筒(113)上。

10.根据权利要求9所述的转子组件，其特征在于，所述挡板(3)与所述转轴筒(113)的外侧周壁之间过盈配合连接；和/或，所述转子铁芯(11)的一侧设有挡油帽(4)，所述挡油帽(4)与所述转轴筒(113)连接。

11.根据权利要求10所述的转子组件，其特征在于，所述挡油帽(4)包括连接套筒(41)以及连接于所述连接套筒(41)一侧的挡油罩体(42)，所述连接套筒(41)过盈配合地连接于所述转轴筒(113)的一端。

12.根据权利要求11所述的转子组件，其特征在于，所述挡油罩体(42)的外径为d，所述转子铁芯(11)的外径为D，D–d≥1.5mm；和/或，所述挡油罩体(42)具有轴向高度h，h≥7mm。

13.一种切向式电机，包括转子组件，其特征在于，所述转子组件为权利要求1至12中任一项所述的转子组件。

14.一种压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为权利要求13中所述的切向式电机。

15.一种空调器，包括压缩机，其特征在于，所述压缩机为权利要求14所述的压缩机。

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