本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電機(jī)及其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

內(nèi)置式永磁電機(jī)因其具有較高的效率而被廣泛應(yīng)用。目前，轉(zhuǎn)子中插入的永磁體材料一般分為兩種，一種是鐵氧體，一種是稀土釹鐵硼。

在使用鐵氧體永磁材料的轉(zhuǎn)子中，由于鐵氧體永磁材料的剩磁較低，內(nèi)稟矯頑力也較小，為了產(chǎn)生足夠的轉(zhuǎn)矩，永磁提的面積和厚度較大。這樣就使得永磁提材料使用量較多，硅鋼片和銅線的用量也較大。

在使用釹鐵硼永磁材料的轉(zhuǎn)子中，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩大。但這種結(jié)構(gòu)永磁體的漏磁較多，使永磁體的利用率下降，并且轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，鐵損也大。而其轉(zhuǎn)子的沖片結(jié)構(gòu)對(duì)電機(jī)的性能及壓縮機(jī)的噪聲都有明顯的影響。

另外，現(xiàn)有轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)如圖9所示，有較大的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及反電勢(shì)諧波。然而，過多脈動(dòng)和諧波將嚴(yán)重影響到電機(jī)的性能，使永磁同步電機(jī)的效率降低，成本增加。并且，使用該種永磁同步電機(jī)的壓縮機(jī)噪聲和振動(dòng)較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種電機(jī)及其轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，能夠增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩，提高電機(jī)的效率，并能減小轉(zhuǎn)矩脈沖和反電勢(shì)諧波，降低電機(jī)的振動(dòng)及噪聲。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵芯和多個(gè)永磁體；轉(zhuǎn)子鐵芯上沿圓周均勻設(shè)置多個(gè)永磁體槽，所述永磁體嵌入到該永磁體槽中；其中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的邊緣輪廓包括交替分布的第一圓弧或者由兩條以上線段構(gòu)成的折線，和第二圓?。坏谝粓A弧或者所述折線相對(duì)于電機(jī)的Q軸軸對(duì)稱，第二圓弧相對(duì)于電機(jī)的D軸為軸對(duì)稱，其中，設(shè)所述 第一圓弧的圓心角或所述折線的兩端與中心軸孔的圓心的連線的夾角為θ1，第一圓弧的半徑或所述折線與所述圓心的最大距離為R1，第二圓弧的圓心角為θ2，半徑為R2，有θ1<θ2，R1>R2。

進(jìn)一步地，在轉(zhuǎn)子鐵芯外周均勻分布四個(gè)永磁體槽，在每個(gè)所述永磁體槽內(nèi)嵌入一片永磁體。

進(jìn)一步地，設(shè)P為極對(duì)數(shù)，則180°/4P<θ1<180°/2P，0.65<R1/R2<0.85。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯上還設(shè)置有第一隔磁孔，設(shè)置在靠近Q軸與第一圓弧或所述折線與第二圓弧的交點(diǎn)處的區(qū)域。

進(jìn)一步地，設(shè)a為第一圓弧或所述折線與第二圓弧的交點(diǎn)，與所述第一隔磁孔之間的距離所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯的圓心角，則0°<a<5°。

進(jìn)一步地，所述第一隔磁孔與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外緣之間形成隔磁橋。

進(jìn)一步，該隔磁橋的厚度大于一片硅鋼片的厚度。

進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯還包括分別設(shè)置在所述永磁體槽兩側(cè)的流通孔和沿垂直于永磁體槽的方向延伸的第二隔磁孔。

進(jìn)一步地，所述流通孔為下底靠近轉(zhuǎn)子鐵芯的中心軸孔的梯形。

進(jìn)一步地，梯形流通孔到所述中心軸孔的邊緣的距離為W，則W>2mm。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種電機(jī)，包括上述任一項(xiàng)的所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

通過按照上述結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)本發(fā)明的上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁路，改善定子齒靴部飽和程度，使磁通盡可能的流入到定子齒中，提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低了因交直軸磁阻的差異而引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)從而降低噪聲。具體地，通過不等氣隙轉(zhuǎn)子外圓及對(duì)隔磁孔尺寸位置的限制，優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁路，提升電效率，降低電機(jī)噪聲及振動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)矩提高10％，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)下降43％，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5次諧波降低50％。

上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例 并配合附圖詳細(xì)說明如后。

附圖說明

構(gòu)成本發(fā)明的一部分的附圖用來提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的半徑及角度的示意圖；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的第一隔磁孔的相關(guān)尺寸的示意圖；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的流通孔和第二隔磁孔的示意圖；

圖5示出了根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方案的電機(jī)轉(zhuǎn)矩對(duì)比圖；

圖7為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方案的反電勢(shì)及反電勢(shì)FFT波形；

圖8(a)、8(b)分別示出了現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)諧波含量和本發(fā)明方案的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)諧波含量；

圖9為現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明具體實(shí)施例及相應(yīng)的附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

首先，已知的是，在電機(jī)轉(zhuǎn)子上建立的一個(gè)坐標(biāo)系，此坐標(biāo)系與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，取轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向(轉(zhuǎn)子磁極的中心線上)為所述D軸，垂直于轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)方向(即兩相鄰磁極之間的垂直平分線上)為Q軸，D軸和Q軸構(gòu) 成電機(jī)的直軸和交軸。

根據(jù)本發(fā)明的所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子鐵芯和多個(gè)永磁體。轉(zhuǎn)子鐵芯上沿圓周均勻形成多個(gè)永磁體槽，所述永磁體嵌入到該永磁體槽中。進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的外圓采用非整圓結(jié)構(gòu)，即所述轉(zhuǎn)子鐵芯的邊緣輪廓包括交替分布的第一圓弧或者由兩條以上線段構(gòu)成的折線，和第二圓弧，第一圓弧或者所述折線相對(duì)于電機(jī)的Q軸軸對(duì)稱，第二圓弧相對(duì)于電機(jī)的D軸為軸對(duì)稱，其中，設(shè)所述第一圓弧(即相對(duì)于Q軸中心對(duì)稱的圓弧)的圓心角或所述折線的兩端與中心軸孔10的圓心的連線的夾角為θ1，第一圓弧的半徑或所述折線與所述圓心的最大距離為R1，第二圓弧(即相對(duì)于D軸中心對(duì)稱的圓弧)的圓心角θ2，半徑為R2，有θ1<θ2，R1>R2。

在現(xiàn)有技術(shù)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，雖然由于使用釹鐵硼材料的永磁體可以增加磁通，提高電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出能力，但也同時(shí)造成漏磁多，定子齒靴部飽和程度增加，導(dǎo)致電機(jī)鐵損增大。并且，交直軸磁路磁阻差異較大，造成電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大，噪音增大。而采用本發(fā)明的上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁路，改善定子齒靴部飽和程度，使磁通盡可能的流入到定子齒中，提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低了因交直軸磁阻的差異而引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)從而降低噪聲。

以下參照?qǐng)D1、圖2說明根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。如圖1所示，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R包括轉(zhuǎn)子鐵芯1和多個(gè)永磁體2。轉(zhuǎn)子鐵芯1上沿圓周均勻形成多個(gè)永磁體槽11，所述永磁體2嵌入到該永磁體槽11中。進(jìn)一步地，如圖2所示，所述轉(zhuǎn)子鐵芯采用非整圓而構(gòu)成不等氣隙，即所述轉(zhuǎn)子鐵芯1的邊緣輪廓包括交替分布的兩種不同半徑的第一圓弧A和第二圓弧B，第一、第二圓弧A和B分別相對(duì)于電機(jī)的Q軸和D軸為軸對(duì)稱，其中，設(shè)所述第一圓弧A(即相對(duì)于Q軸中心對(duì)稱的圓弧)的圓心角為θ1，半徑為R1，第二圓弧B(即相對(duì)于D軸中心對(duì)稱的圓弧)的圓心角θ2，半徑為R2，有θ1<θ2，R1>R2。

在圖1、圖2所示的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，在轉(zhuǎn)子鐵芯外周均勻分布四個(gè)永磁體槽11，在每個(gè)所述永磁體槽11內(nèi)嵌入一片永磁體2。各組永磁體2在轉(zhuǎn)子鐵芯圓周方向呈N、S交替排列。然而，此處永磁體槽及相應(yīng)永磁體數(shù)量的 設(shè)置僅為示例性的，本發(fā)明并不限于此。且根據(jù)以上描述可知，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)采用不等氣隙，即，轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)1的外圓上述兩種不同外徑的第一圓弧A和第二圓弧B交替構(gòu)成。

由此，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)具有優(yōu)化的轉(zhuǎn)子此路，改善了定子齒靴部飽和程度，使磁通盡可能的流入到定子齒中，提升了電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低了因交直軸磁阻的差異而引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)從而降低噪聲。下文將結(jié)合附圖說明本發(fā)明的有益效果。

優(yōu)選地，設(shè)180°/4P<θ1<180°/2P，0.65<R1/R2<0.85，其中，P為極對(duì)數(shù)。通過如此設(shè)計(jì)所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化了所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的磁路效果，從而提升電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩及其降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提升電機(jī)的效率。

進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖3所示，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的轉(zhuǎn)子鐵芯1上還設(shè)置有第一隔磁孔12，設(shè)置在靠近Q軸與第一圓弧A和第二圓弧B的交點(diǎn)M處的區(qū)域。通過設(shè)置該第一隔磁孔12可以進(jìn)一步影響磁路走向。并且進(jìn)一步地，設(shè)0°<a<5°，其中，a為第一圓弧A和第二圓弧B的交點(diǎn)M與所述第一隔磁孔12之間的距離所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子鐵芯圓心角。設(shè)置該第一隔磁孔12可以影響磁場(chǎng)使其按一定規(guī)律分布，進(jìn)一步地優(yōu)化磁路，從而有效的降低感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的高次諧波。

并且，在圖3所示的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R中，所述第一隔磁孔12與所述轉(zhuǎn)子鐵芯1的外緣之間形成隔磁橋13。并優(yōu)選地，隔磁橋13的厚度L在大于一片硅鋼片的厚度情況下，隔磁橋13的厚度應(yīng)盡可能小。其中，所采用的硅鋼片的厚度通常大于0.3mm。此時(shí)，既能滿足轉(zhuǎn)子的機(jī)械強(qiáng)度，又可以減小端部漏磁。

進(jìn)一步優(yōu)選地，如圖4所示，所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的轉(zhuǎn)子鐵芯1還包括分別設(shè)置在永磁體槽11兩側(cè)的流通孔14和沿垂直于永磁體槽的方向延伸的第二隔磁孔15。如此，增加了所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的散熱空間，提高了散熱能力，從而降低轉(zhuǎn)子內(nèi)部溫度；并且，開孔處磁導(dǎo)率相對(duì)于硅鋼片很小，引導(dǎo)磁路走向，減小漏磁，進(jìn)一步提高了電機(jī)的效率。優(yōu)選地，所述流通孔14為下底靠近轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的中心軸孔10的梯形。并且更優(yōu)選地，梯形流通孔14到中心軸孔10的距離最近的邊緣的距離為W，則W>2mm。如此設(shè)計(jì)， 能夠保證轉(zhuǎn)子沖片的機(jī)械強(qiáng)度。

下面結(jié)合圖5說明本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R的另一優(yōu)選實(shí)施例。如圖5所示，相比圖1所示的實(shí)施例，本實(shí)施例中，利用兩端以上線段構(gòu)成的折線C代替上述第一圓弧A。其余與前述實(shí)施例相同，在此不再重復(fù)。根據(jù)該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，同上述實(shí)施例類似，也可以優(yōu)化磁路，降低電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，提高電機(jī)效率。

此外，本發(fā)明還提供一種電機(jī)，包括上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

以下參照?qǐng)D6至8(a)和8(b)說明本發(fā)明的所述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)R所取得有益效果。

圖6為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方案的轉(zhuǎn)矩對(duì)比圖，由圖6可以看出，采用本發(fā)明轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩明顯提升，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大幅下降。相比于現(xiàn)有技術(shù)，轉(zhuǎn)矩提升10％，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)下降43％。

圖7為現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明方案的反電勢(shì)及反電勢(shì)FFT波形，由圖7可以看出，采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，電機(jī)的反電勢(shì)波形明顯趨于正弦化。

圖8(a)、8(b)分別示出了現(xiàn)有技術(shù)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)諧波含量和本發(fā)明方案的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)諧波含量。由圖8(a)、8(b)可以看出，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5次諧波降低50％。

以上對(duì)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)及電機(jī)進(jìn)行了描述。通過按照上述結(jié)構(gòu)描述設(shè)計(jì)本發(fā)明的上述轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可以優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁路，改善定子齒靴部飽和程度，使磁通盡可能的流入到定子齒中，提升電機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)降低了因交直軸磁阻的差異而引起的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，通過降低轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)從而降低噪聲。具體地，通過不等氣隙轉(zhuǎn)子外圓及對(duì)隔磁孔尺寸位置的限制，優(yōu)化轉(zhuǎn)子磁路，提升電效率，降低電機(jī)噪聲及振動(dòng)。電機(jī)轉(zhuǎn)矩提高10％，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)下降43％，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)5次諧波降低50％。

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等 同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。