壓縮機轉子和具有其的永磁電機、壓縮機的製作方法

2023-10-25 18:21:32

本實用新型屬於永磁電機技術領域，具體地，涉及一種壓縮機轉子和具有其的永磁電機、壓縮機。

背景技術：

現有技術中，永磁電機中採用磁環的轉子結構，一般地，轉子鐵芯與轉子磁環採用間隙配合，在間隙中通過粘膠的方式來裝配，裝配間隙一般比較小，且裝配面完全是圓柱形，實際粘入膠水量少，因此在電機高速運轉或者重負載情況下，易出現打滑現象，直接導致電機報廢，影響了電機可靠性。

技術實現要素：

本實用新型旨在至少在一定程度上解決上述技術問題之一。

為此，本實用新型提出一種壓縮機轉子，該壓縮機轉子能夠防止轉子磁環與轉子鐵芯之間發生打滑現象，優化了壓縮機轉子的結構設計，提升了工作性能。

本實用新型還提出一種具有上述壓縮機轉子的永磁電機。

本實用新型還提出一種具有上述永磁電機的壓縮機。

根據本實用新型第一方面的壓縮機轉子包括：轉子磁環和轉子鐵芯，所述轉子磁環的截面大致形成為環形，所述轉子磁環的內周半徑為R1，所述轉子磁環的外周半徑為R2，所述轉子磁環的極對數為P，P為大於0的自然數，所述轉子磁環的內壁面設有位於相鄰兩個磁極中心位置的第一止擋部，所述轉子鐵芯的截面大致形成為環形且設在所述轉子磁環內，所述轉子鐵芯的外壁面設有與所述第一止擋部位置相對應的第二止擋部，所述第一止擋部形成為大致沿所述轉子鐵芯的徑向延伸的凹槽和/或與所述凹槽結構相對應的凸臺，所述第二止擋部形成為與所述凹槽或所述凸臺結構相對應的凸臺或凹槽，所述轉子鐵芯與所述轉子磁環之間的最大間隙值為J，0<J≤1.5(R2-R1)。

根據本實用新型的壓縮機轉子，通過在轉子磁環與轉子鐵芯之間設置第一止擋部與第二止擋部，用凹槽與凸臺之間的卡接配合限制轉子磁環與轉子鐵芯之間的相互移動，從而防止壓縮機轉子在旋轉工作過程中出現打滑的現象，提高了轉子鐵芯與轉子磁環之間的連接穩定性和裝配牢固度，而且凹槽或凸臺均設置在相鄰磁極的中心位置，能夠保證轉子磁環表磁波的對稱性，降低了壓縮機的工作噪音，提高了壓縮機轉子的穩定性和可靠性，優化了壓縮機的結構設計，提升了壓縮機的工作性能。

另外，根據本實用新型的壓縮機轉子，還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本實用新型的一個實施例，所述第一止擋部與所述第二止擋部的總個數為n，n＝1、2、3···2P。

根據本實用新型的一個實施例，所述凹槽或所述凸臺的截面由直線、圓弧或曲線中的一種或多種組合而成。

根據本實用新型的一個實施例，所述轉子鐵芯與所述轉子磁環之間的最大間隙值位於所述第一止擋部與所述第二止擋部之間。

根據本實用新型的一個實施例，所述轉子鐵芯與所述轉子磁環之間的間隙內填充有使所述轉子鐵芯與所述轉子磁環粘合的粘結劑。

根據本實用新型的一個實施例，所述第一止擋部形成為所述凸臺，所述第二止擋部形成為所述凹槽，所述凸臺和所述凹槽的總個數為n，n＝1、2、3···2P，多個所述凸臺在所述轉子磁環上對稱分布。

根據本實用新型的一個實施例，所述第一止擋部形成為所述凸臺和所述凹槽，所述凸臺和所述凹槽的總個數為n，n＝2、4、6···2P，多個所述凸臺和所述凹槽在所述轉子磁環上的位置相互對稱。

根據本實用新型的一個實施例，所述轉子磁環為粘接釹鐵硼材料件。

根據本實用新型第二方面的永磁電機，包括根據上述實施例的壓縮機轉子。

根據本實用新型第三方面的壓縮機，包括根據上述實施例的永磁電機。

本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。

附圖說明

本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本實用新型實施例一的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖2是根據本實用新型實施例二的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖3是根據本實用新型實施例三的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖4是根據本實用新型實施例四的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖5是根據本實用新型實施例五的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖6是根據本實用新型實施例六的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖7是根據本實用新型實施例七的壓縮機轉子的軸向截面圖；

圖8是根據本實用新型實施例的永磁電機的軸向截面圖；

圖9是根據本實用新型實施例的壓縮機轉子的凸臺設置在磁極上的表磁波形數據；

圖10是根據本實用新型實施例的壓縮機轉子的無凸臺磁環表磁數波形據；

圖11是根據本實用新型實施例的壓縮機轉子的凸臺設置在磁極之間表磁波形數據；

圖12是根據本實用新型實施例的壓縮機的結構示意圖。

附圖標記：

100：壓縮機；

10：永磁電機；

11：壓縮機轉子；

111：轉子磁環；1111：第一止擋部；

112：轉子鐵芯；1121：第二止擋部；

12：定子；121：定子鐵芯；122：定子繞組；

20：機殼；30：曲軸；40：主軸承；50：氣缸；

60：活塞；70：副軸承。

具體實施方式

下面詳細描述本實用新型的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，旨在用於解釋本實用新型，而不能理解為對本實用新型的限制。

下面結合附圖1至附圖11具體描述根據本實用新型第一方面實施例的壓縮機轉子11。

根據本實用新型實施例的壓縮機轉子11包括轉子磁環111和轉子鐵芯112，轉子磁環111的截面大致形成為環形，轉子磁環111的內周半徑為R1，轉子磁環111的外周半徑為R2，轉子磁環111的極對數為P，P為大於0的自然數，轉子磁環111的內壁面設有位於相鄰兩個磁極中心位置的第一止擋部1111，轉子鐵芯112的截面大致形成為環形且設在轉子磁環111內，轉子鐵芯112的外壁面設有與第一止擋部1111位置相對應的第二止擋部1121，第一止擋部1111形成為大致沿轉子鐵芯112的徑向延伸的凹槽和/或與凹槽結構相對應的凸臺，第二止擋部1121形成為與凹槽或凸臺結構相對應的凸臺或凹槽，轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的最大間隙值為J，0<J≤1.5(R2-R1)。

換言之，壓縮機轉子11主要由轉子磁環111和轉子鐵芯112組成，轉子磁環111的橫截面大致形成為環形結構，其中，內圈半徑為R1，外圈半徑為R2，轉子磁環111的極對數大於零，在這裡，極對數的數量用P表示，也就是說，P是大於0的整數，轉子磁環111的相鄰磁極之間設有第一止擋部1111，且第一止擋部1111設在轉子磁環111的內壁面上。

其中，轉子磁環111的內側設有轉子鐵芯112，轉子鐵芯112大致與轉子磁環111適配的環形，轉子鐵芯112外壁面與轉子磁環111的內壁面配合，且轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的間隙小於轉子磁環111沿其徑向的寬度的1.5倍。

進一步地，轉子鐵芯112上設有與轉子磁環111的第一止擋部1111適配的第二止擋部1121，即第一止擋部1111與第二止擋部1121的位置對應，如圖1所示，第一止擋部1111形成為沿轉子鐵芯112徑向延伸的凹槽或凸臺，第二止擋部1121與第一止擋部1111對應形成沿轉子鐵芯112徑向延伸的凸臺或凹槽，也就是說，第一止擋部1111與第二止擋部1121分別為凹槽或凸臺，且若第一止擋部1111為凹槽，則第二止擋部1121形成為凹槽，相反，若第一止擋部1111為凸臺，則第二止擋部1121形成為與凸臺對應的凹槽。

由此，根據本實用新型實施例的壓縮機轉子11，通過在轉子磁環111與轉子鐵芯112之間設置第一止擋部1111與第二止擋部1121，用凹槽與凸臺之間的卡接配合限制轉子磁環111與轉子鐵芯112之間的相互移動，從而防止壓縮機轉子11在旋轉工作過程中出現打滑的現象，提高了轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的連接穩定性和裝配牢固度，而且凹槽或凸臺均設置在相鄰磁極的中心位置，能夠保證轉子磁環111表磁波的對稱性，降低了壓縮機100的工作噪音，提高了壓縮機轉子11的穩定性和可靠性，優化了壓縮機100的結構設計，提升了壓縮機100的工作性能。

優選地，第一止擋部1111與第二止擋部1121的總個數為n，n＝1、2、3···2P，也就是說，第一止擋部1111的數量之和加上第二止擋部1121的數量之和小於或等於磁極對數的兩倍。

由於第一止擋部1111設置在相鄰磁極的中心位置，第二止擋部1121對應於第一止擋部1111設置，因此第一止擋部1111和第二止擋部1121的數量受到磁極對數的影響限制，在每兩個相鄰磁極之間設置一個第一止擋部1111，並在對應位置設置第二止擋部1121時，第一止擋部1111的數量之和加上第二止擋部1121的數量之和達到最大值情況，此時第一止擋部1111的數量之和加上第二止擋部1121的數量之和等於磁極對數的兩倍，即n＝2P，當然第一止擋部1111的數量之和加上第二止擋部1121的數量和也可以小於2P，可以是2個，即只設置一個第一止擋部1111和一個第二止擋部1121，也可以是4個、6個或是小於2P的其他值。

將第一止擋部1111和第二止擋部1121的總個數限制在2P之內，不僅能夠滿足轉子鐵芯112和轉子磁環111之間的限制作用，防止轉子打滑，還能優化壓縮機轉子11的結構設計，防止因第一止擋部1111與第二止擋部1121數量過多影響磁環表磁波對稱性。

可選地，凹槽或凸臺的截面由直線、圓弧或曲線中的一種或多種組合而成。也就是說，凹槽或凸臺的橫截面的輪廓線可以是多條直線組成的折線，也可以是圓弧，也可以由曲線組成，同時可也以是由其中的多種線型組合，例如，部分曲線和直線配合，或者是圓弧與曲線配合。

如圖2和3所示，在本實施例中，轉子磁環111的凸臺的橫截面輪廓線由折線構成形成為梯形或矩形，截面輪廓線由直線構成的壓縮機轉子11的加工工藝較為簡單，而且壓縮機轉子11裝配工藝簡單順暢，提高了壓縮機轉子11的裝配效率，降低了生產成本。

如圖4和5所示，在本實施例中，轉子磁環111的凸臺的截面有圓弧構成，這樣可以進一步提高轉子磁環111與轉子鐵芯112的連接牢固度，不影響電機的正常性能，而且減少了壓縮機轉子11在周向不平衡量，減小電機工作過程中的顫動，降低了電機的工作噪聲。

由此，可以根據轉子鐵芯112和轉子磁環111的需要合理地設定凹槽與凸臺的形狀，增加了凹槽與凸臺的可選擇性，有利於優化轉子鐵芯112和轉子磁環111的結構設計，降低凸臺與磁環對壓縮機轉子11的影響。

可選地，轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的最大間隙值位於第一止擋部1111與第二止擋部1121之間。

如圖5所示，轉子鐵芯112與轉子磁環111之間相配合，且轉子鐵芯112的外壁面與轉子磁環111的內壁面在至少一部分位置存在間隙，例如在第一止擋部1111與第二止擋部1121之外的位置，轉子鐵芯112的外壁面與轉子磁環111的內壁面緊密貼合，而第一止擋部1111與第二止擋部1121之間設有間隙，且該間隙大於轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的其他連接處的間隙，也就是說，第一止擋部1111與第二止擋部1121之間的間隙為轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的最大間隙。

由此，將轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的最大間隙設置在第一止擋部1111與第二止擋部1121之間，能夠提高轉子鐵芯112與轉子磁環111的連接穩定性和可靠性，防止因轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的間隙過大造成壓縮機轉子11的震動或滑動，且進一步保證了轉子磁環111表磁波的對稱性。

其中，轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的間隙內填充有使轉子鐵芯112與轉子磁環111粘合的粘結劑。

具體而言，轉子鐵芯112的外壁面與轉子磁環111的內壁面之間的間隙內充填粘結劑，例如，在凹槽與凸臺之間的空隙中充填粘結劑，粘結劑能夠將轉子鐵芯112與轉子磁環111粘接，從而增加了轉子鐵芯112與轉子磁環111之間的連接穩定性，防止壓縮機轉子11在旋轉過程中發生震動。

如圖4和圖5所示，在本實用新型的一個實施例中，第一止擋部1111形成為凸臺，第二止擋部1121形成為凹槽，所述凸臺和所述凹槽的總個數為n，n＝1、2、3···2P，多個凸臺在轉子磁環111上對稱分布。

具體而言，轉子磁環111的內壁面設有沿轉子磁環111徑向向內延伸的凸臺，該凸臺凸出於轉子磁環111的內壁面，轉子鐵芯112的外壁面上設有沿轉子鐵芯112徑向向內延伸的凹槽，該凹槽相對於轉子鐵芯112的外壁面向內凹陷，轉子鐵芯112的凹槽與轉子磁環111的凸臺的位置對應，且凸臺的數量小於磁極對數，可以是1個、2個或是多個，凹槽的個數與凸臺相等，其中，多個凸臺沿轉子磁環111的周向分布，且相對於轉子磁環111的中心軸呈中心對稱，同時相對於轉子磁環111的一條直徑所在的直線軸對稱布置。

由此，根據本實用新型實施例的壓縮機轉子11的第一止擋部1111與第二止擋部1121均對稱布置，從而保證壓縮機轉子11的質量均勻，不僅保證了轉子磁環111表磁波的對稱性，保障壓縮機100正常工作，還能防止因凸臺處質量增加造成的轉子重心偏離，降低了壓縮機轉子11旋轉過程中的震動，其中，為了進一步保證壓縮機轉子11的工作性能與穩定性，需要嚴格控制凹槽的尺寸與數量，防止因凹槽尺寸過大或數量過多影響轉子磁環1111的結構穩定性。

可選地，第一止擋部1111形成為凸臺和凹槽，凸臺和凹槽的總個數為n，n＝2、4、6···2P，多個凸臺和凹槽在轉子磁環111上的位置相互對稱。

換言之，轉子磁環111內的多個第一止擋部1111中的一部分形成凸臺，另一部分形成凹槽，且凸臺與凹槽分別對稱設置，其中，凸臺與凹槽的數量之和小於磁極對數的兩倍，且凸臺與凹槽的數量之和為偶數個。

如圖6所示，在本實施例中，轉子磁環111的內側壁設有兩個凸臺和兩個凹槽，且兩個凸臺與兩個凹槽依次錯開且間隔布置；如圖7所示，在本實施例中，轉子磁環111的內側壁設有四個凹槽兩個凸臺，四個凹槽與兩個凸臺相對於轉子磁環111的一條直徑所在的直線對稱布置，位於對稱軸的一側的兩個凹槽與一個凸臺間隔開布置，且凸臺位於兩個凹槽之間，且凸臺與兩個凹槽之間的距離相等。

由此，通過在轉子磁環111的內側組合設置凸臺與凹槽，且凸臺與凹槽在圓周上實現對稱分布，轉子鐵芯112上設置與之對應的凹槽與凸臺，從利用凹槽處挖槽質量降低消除凸臺處質量增加對壓縮機轉子11的影響，在壓縮機轉子11永磁材料不增加的情況下，保證壓縮機轉子11運轉過程中轉子磁環111與轉子鐵芯112之間轉配的牢固性，保證壓縮機轉子11在質量上達到平衡，從而降低了壓縮機100旋轉過程中產生的噪聲與震動，為了進一步保證壓縮機轉子11的工作性能與穩定性，需要嚴格控制凹槽的尺寸與數量，防止因凹槽尺寸過大或數量過多影響轉子磁環1111的結構穩定性。

需要說明的是，轉子磁環111為粘接釹鐵硼材料件，採用釹鐵硼材料製作轉子磁環111，增強了轉子磁環111的磁場強度，從而增強了壓縮機100的工作性能，而且釹鐵硼材料的硬度較大，能夠提高轉子磁環111的結構穩定性，防止壓縮機轉子11損壞，延長了壓縮機100的使用壽命。

附圖9至附圖11為本實用新型實施例的壓縮機轉子11的表磁測試數據，其中，從圖9可以看出，當第一止擋部1111的凸臺或凹槽設置在轉子磁環111的磁極上時，N極最大值與最小值相差17mT，S極最大值最小值相差16mT，表磁波強度的變化較大，從圖10可以看出，若轉子磁環111與轉子鐵芯112之間不設置第一止擋部1111與第二止擋部1121時，N極最大值與最小值相差3mT，S極最大值與最小值相差7mT，從圖11可以看出，當第一止擋部1111的凸臺與凹槽設置在磁極極間的中心處時，N極最大值與最小值相差1mT，S極最大值與最小值相差4mT，能夠保證轉子磁環111的性能不受影響。

若凸臺的設置位置不在相鄰磁極之間，則會影響表磁幅值的部分變大，影響壓縮機轉子11的正常工作，凸臺設置在轉子磁環11磁極之間的中心處時，能夠保證磁環磁性能不受凸臺的影響，保障永磁電機10正常工作。

下面具體描述根據本實用新型第二方面實施例的永磁電機10。

如圖8所示，根據本實用新型實施例的永磁電機10包括根據上述實施例的壓縮機轉子11。具體地，永磁電機10包括電機殼20、定子12和壓縮機轉子11，其中，電機殼20內限定出容納腔，容納腔內設有定子12，定子12固定連接在電機殼20的內壁面上，定子12主要由定子鐵芯121和定子繞組122構成，定子12內側設有壓縮機轉子11，壓縮機轉子11可旋轉地設置在定子12內。

由於根據本實用新型的壓縮機轉子11具有上述技術效果，因此，根據本申請實施例的永磁電機10也具有上述技術效果，即該永磁電機10各部件連接可靠，在保證轉子磁環111表磁波對稱的前提下，提高了永磁電機10的工作效率，提升了永磁電機10工作性能，而且增強了永磁電機10的穩定性和可靠性，降低了永磁電機10工作過程中的震動與噪聲。

下面具體描述根據本實用新型第三方面實施例的壓縮機100。

如圖12所示，根據本實用新型實施例的壓縮機100包括根據上述實施例的永磁電機10。如圖12所示，壓縮機100包括機殼20、曲軸30、主軸承40、氣缸50、活塞60、副軸承70和永磁電機10，機殼20內限定出腔體，腔體內設有永磁電機10，永磁電機10通過曲軸30連接活塞60，活塞60可活動的設置在氣缸50內。

由於根據本實用新型的永磁電機10具有上述技術效果，因此，根據本申請實施例的壓縮機100也具有上述技術效果，即該壓縮機100的各部件連接穩定，可靠性強，提升了壓縮機100的工作性能和工作效率，優化了壓縮機100的結構設計，而且降低了壓縮機100工作過程中的噪聲，降低了壓縮機100對用戶生活環境的影響。

根據本實用新型實施例的壓縮機100的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本實用新型的描述中，「多個」的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。

在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」、「固定」等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在不脫離本實用新型的原理和宗旨的情況下在本實用新型的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。