一种永磁同步电机的转子组件、永磁同步电机和压缩机的制作方法

本发明涉及电机，具体涉及一种永磁同步电机的转子组件、永磁同步电机和压缩机。

背景技术：

1、专利cn202444344u提出了一种新型磁阻电机结构，该结构相较于传统压缩机电机结构，提升了抗退磁能力与转速调制范围，但电机励磁能力不足，制造成本上升。传统电机结构，磁钢用量大，励磁能力低，能效受到限制，大负载低频能效不足。

2、专利cn112994290a提出了一种新的转子结构及其电机，通过对隔磁结构的优化，减少极间漏磁。但永磁体用量过多，造成材料的浪费，同时结构设计未针对活塞压缩机的运行特性进行设计，能效不佳。

3、在传统活塞压缩机行业中，通过改用单位容积制冷量更大的冷媒实现制冷量的提升，以满足更大的工况需求与制冷标准。在原有压缩机的工艺基础上，单位容积制冷量增大后，其内部的驱动电机所承担的负载变大，此时电机输入电流增大，铜耗显著提升，电机效率降低，带载能力不足，对电机、控制器、压缩机等均会产生可靠性隐患。

4、目前行业内均采用铁氧体电机作为活塞压缩机中的驱动核心，针对单位容积制冷量增大这一现状的技术改进，主要为增大电机高度或采用大裂比设计思路，虽然能在一定程度上提升电机能效，降低输入电流，减少热量增加。但提效效果有限，无法达到超高能效标准，实现绿色低碳节能目标。并且电机成本大幅上升，压缩机内部散热空间减小，整机性价比低，市场竞争力不足。

5、由于现有技术中的永磁同步电机存在励磁能力较低，铜耗较高，电机低频能效低等技术问题，因此本发明研究设计出一种永磁同步电机的转子组件、永磁同步电机和压缩机。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的永磁同步电机存在励磁能力较低，铜耗较高，电机低频能效低的缺陷，从而提供一种永磁同步电机的转子组件、永磁同步电机和压缩机。

2、为了解决上述问题，本发明提供一种永磁同步电机的转子组件，其包括：

3、转子和磁钢，所述转子上设置有磁钢槽，所述磁钢设置于所述磁钢槽中，所述磁钢为永磁体，且所述永磁体的剩磁感应强度br满足1.14t<br<1.5t，在所述转子的轴向端面的投影面内，所述磁钢为矩形结构，包括矩形长边和矩形宽边，所述矩形长边的长度为所述磁钢的长度，为h1，所述矩形宽边的长度为所述磁钢的厚度，为hm，并有0.013<hm/hl<0.27，以及0.5mm≤hm≤1.6mm。

4、在一些实施方式中，

5、在所述转子的轴向端面的投影面内，所述转子的外径为r，磁钢位置角为a1，所述磁钢位置角为磁钢位置线与转子轴线之间的夹角，矩形结构的所述磁钢包括四个角点，所述转子具有转子圆心o，所述磁钢的四个角点中最远离所述转子圆心o的角点与所述转子圆心o的连线为所述磁钢位置线，矩形结构的所述磁钢的长边的垂直平分线经过所述转子圆心o，该垂直平分线为所述转子轴线，并有19.44*r<hm/1000*tan(a1)<66.88*r。

6、在一些实施方式中，

7、所述转子上位于相邻两磁钢槽之间具有隔磁槽，所述隔磁槽为从所述转子的外周壁朝径向内侧切除部分实体结构后形成的槽结构，所述磁钢槽为在周向方向间隔设置的多个，所述隔磁槽也为在周向方向间隔设置的多个；

8、在所述转子的轴向端面的投影面内，所述隔磁槽具有隔磁圆心o'，且所述隔磁圆心o'位于其中一个磁钢的中轴线上，所述磁钢的中轴线为矩形结构的所述磁钢的长边的垂直平分线，所述转子具有转子圆心o，所述隔磁圆心o'与所述转子圆心o之间具有偏心距go，以经过上述转子圆心o和所述隔磁圆心o'的磁钢中轴线为y轴，垂直于y轴且经过所述转子圆心o的直线为x轴，若隔磁圆心o'位于x轴上方则go为正，位于x轴下方则go为负，并有-2<go/hm<2。

9、在一些实施方式中，

10、所述隔磁槽的位于所述转子的径向最内侧的边为第五直边，经过所述隔磁圆心o'做平行于所述第五直边的平行线，该平行线与所述第五直边之间的距离为隔磁圆心o'到隔磁槽底部的最小距离gd，并有：-84<gd*go*hm<163，该公式中只考虑数值，不考虑单位。

11、在一些实施方式中，

12、在所述转子的轴向端面的投影面内，所述磁钢槽包括位于所述磁钢的径向外侧且与所述磁钢的矩形长边相对的第一直边，该第一直边的一端端点与该磁钢槽内所述磁钢的中轴线之间的距离为磁钢槽孔距fw，所述磁钢的中轴线为矩形结构的所述磁钢的长边的垂直平分线，并有0.3<fw/hl<0.45。

13、在一些实施方式中，

14、所述磁钢槽还包括位于所述磁钢的矩形宽边的周向一侧且与所述矩形宽边相对的第二直边，该第二直边与所述矩形宽边平行且二者之间的间距为磁钢槽宽度fd，并有0.01mm<fd<0.2mm。

15、在一些实施方式中，

16、所述磁钢槽包括位于所述磁钢的径向外侧且与所述磁钢的矩形长边相对的第一直边，所述磁钢槽还包括位于所述磁钢的径向内侧且与所述磁钢的矩形长边相对的第三直边，所述第一直边和所述第三直边平行，二者均与所述矩形长边平行，所述第一直边与所述第三直边之间的间距为磁钢槽高度hf，并有0.01mm<hf-hm<0.2mm。

17、在一些实施方式中，

18、所述隔磁槽与所述磁钢的矩形宽边之间的最小间距为隔磁孔距fdg，并有0.15<fdg*hm<0.96，该公式中只考虑数值，不考虑单位。

19、在一些实施方式中，

20、在所述转子的轴向端面的投影面内，所述磁钢槽包括位于所述磁钢的径向外侧且与所述磁钢的矩形长边相对的第一直边，所述磁钢槽还包括位于所述磁钢的矩形宽边的周向一侧且与所述矩形宽边相对的第二直边，所述磁钢槽还包括连接在第二直边和第一直边之间的弧边，所述弧边与所述转子的径向外周相对，所述弧边为以所述隔磁圆心o'为圆心的弧段，且该弧段的半径为gr，并有0.487<(gr+go)/r<0.496。

21、在一些实施方式中，

22、所述磁钢槽还包括连接在所述弧边与所述第一直边之间的第四直边，所述第二直边的径向外周端与所述弧边的一端连接，所述弧边的另一端与所述第四直边的一端连接，所述第四直边的另一端与所述第一直边的一端连接，使得形成所述第二直边、所述弧边、第四直边和所述第一直边依次连接的结构，且所述第四直边与所述第一直边之间的夹角为ga，并有30°≤ga≤70°。

23、在一些实施方式中，

24、所述转子圆心o与所述隔磁槽的所述第五直边的中点之间的连线为转子等分线，矩形结构的所述磁钢的长边的垂直平分线经过所述转子圆心o，该垂直平分线为转子轴线，所述转子等分线与所述转子轴线之间的夹角为转子对称角a，并有a＝360°/4p，且磁钢位置角为a1，所述磁钢位置角为磁钢位置线与转子轴线之间的夹角，并有0.7<a1/a<0.91，其中p为转子极对数。

25、在一些实施方式中，

26、所述转子的极对数p满足：2≤2p≤10；和/或，

27、所述磁钢为稀土材料的永磁体。

28、本发明还提供一种压缩机，其包括前述的永磁同步电机。

29、本发明提供的一种永磁同步电机的转子组件、永磁同步电机和压缩机具有如下有益效果：

30、1.本发明通过将永磁同步电机的磁钢槽内的永磁体磁钢的剩磁感应强度br设置为满足1.14t<br<1.5t，以及将磁钢设置为长宽比满足0.013<hm/hl<0.27，和宽度hm满足0.5mm≤hm≤1.6mm，能够提升励磁能力，降低铜耗，大幅提升电机低频能效，实现电机铜耗降低，低频能效显著提升的效果，能发挥的能效最佳，成本最低，可达到的效果最佳。

31、2.本发明还通过将磁钢位置角a1、磁钢宽度hm和转子外径r之间满足关系19.44*r<hm/1000*tan(a1)<66.88*r，以及r满足50mm<r<64mm，能够有效保证磁场的均匀分布，提高励磁能力的同时，降低转矩脉动，有利于电机平稳运行，保证压缩机整机的驱动稳定性。

32、3.本发明还通过将隔磁槽的隔磁圆心o'与转子圆心o之间的偏心距go与磁钢宽度hm设置为满足-2<go/hm<2，以及隔磁圆心o'到隔磁槽底部的最小距离gd与go和磁钢宽度hm满足关系-84<gd*go*hm<163，通过优选隔磁中心距go的长度与新型磁钢的厚度hm的组合范围，在上述范围内，有利于提升电机的隔磁效果，显著减小极间漏磁，有效降低电机的转矩脉动。

33、4.本发明还通过将磁钢槽孔距fw与磁钢长度hl之间设置为满足关系0.3<fw/hl<0.45，有利于放置新型磁钢，减少永磁体极间漏磁，提升励磁材料利用率，有益于提升电机功率密度，提升整机性价比。本发明还通过将磁钢槽宽度fd设置为满足0.01mm<fd<0.2mm，在此范围内，有利于新型磁钢的放置与定位，为新型磁钢励磁提供通路，同时保证了磁钢放置孔和转子的结构强度，提升电机的可靠性。本发明还通过将磁钢槽高度hf与磁钢宽度hm设置为满足关系0.01mm<hf-hm<0.2mm，在该优选范围内，可提高新型磁钢的可靠性与磁性能，降低工艺加工难度，提高材料利用率。保证新型磁钢上端面与下端面均与磁钢放置孔具备一定安装距离，方便新型磁钢放置，提高转子整体的安装质量。同时，新型磁钢的各端面角与磁钢放置孔具备安全距离，提高了转子加工过程中，新型磁钢的成品率。

34、5.本发明还通过将隔磁槽与磁钢的矩形宽边之间的最小间距即隔磁孔距fdg于磁钢宽度hm设置为满足关系0.15<fdg*hm<0.96，在此范围内，可显著减小极间漏磁，便于工艺加工，同时保证了转子与新型磁钢的配合强度，有利于提高转子的可靠性，适用于不同运行转速，消除应力形变对电机运行可靠性的影响。进一步优选0.65<fdg*hm<0.9，在此范围内，隔磁效果与可靠性强度的综合效果达到最佳。优选0.15<fdg*hm<0.6，在此范围内，电机聚磁能力得到大幅提升，可显著减小极间漏磁。

35、6.本发明还通过将磁钢槽的弧边的半径gr与隔磁槽中心偏心距go和转子外径r设置为满足0.487<(gr+go)/r<0.496，在此范围内可有效降低电机的谐波含量与转矩脉动，提高电机的整机驱动稳定性，有助于压缩机低频运行，扩展压缩机运行转速范围。本发明还通过将磁钢槽的第四直边与第一直边之间的夹角ga设置为满足30°≤ga≤70°，在此范围内，可提升电机的隔磁性能，降低漏磁系数，规划、改善新型磁钢的磁路，提高新型磁钢电机的聚磁能力，减少电机输入电流，提升电机能效，并减少电机反电势的谐波含量。

36、7.本发明还通过将转子等分线与所述转子轴线之间的夹角即转子对称角a设置为满足a＝360°/4p，并且与磁钢位置角a1之间满足关系0.7<a1/a<0.91，能够保证磁钢的安放位置，改善磁路，提升电机效率。优选的，优选稀土材料永磁体厚度0.5mm≤hm≤1.6mm，优选转子的极数为2≤2p≤10，在该优选范围内，结合新型磁钢厚度、磁钢放置孔、隔磁孔之间的函数关系，可以使新型稀土电机中低频电机效率提升，低频性能远高于常规电机。