電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)、壓縮機(jī)及電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子。本發(fā)明還涉及電機(jī)和壓縮機(jī)。本發(fā)明另外還涉及電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中常見的轉(zhuǎn)子鐵芯及電機(jī)轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。例如，轉(zhuǎn)子鐵芯100包括轉(zhuǎn)子內(nèi)孔1I和磁體槽102，電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸110裝配于轉(zhuǎn)子內(nèi)孔1I中。特別是在壓縮機(jī)的應(yīng)用中，轉(zhuǎn)子軸(例如同時(shí)也是壓縮機(jī)的曲軸)上可能套設(shè)有法蘭(例如氣缸上法蘭)111，為減少整機(jī)的高度尺寸，往往會在轉(zhuǎn)子鐵芯中設(shè)置沉孔，以容納法蘭111?，F(xiàn)有技術(shù)中，對這一類電機(jī)轉(zhuǎn)子而言，磁體槽102的深度尺寸(即沿轉(zhuǎn)子徑向方向的尺寸)是恒定不變的，即，每一條磁體槽都以恒定的深度尺寸貫穿轉(zhuǎn)子鐵芯100的軸向兩端。
[0003]—方面，當(dāng)轉(zhuǎn)子內(nèi)孔101為階梯孔(例如存在沉孔)時(shí)，在電機(jī)的設(shè)計(jì)過程中為保證鐵芯100的強(qiáng)度要求，需要保證轉(zhuǎn)子內(nèi)孔101與磁體槽102之間的最小實(shí)體尺寸(參見圖3中的尺寸L)不小于確定值。這使得磁體槽的深度尺寸受限于轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的最大孔徑，從而使得磁體槽的深度尺寸較小，磁鋼的磁通有效面積因此也較小，電機(jī)的能效較低。與此同時(shí)，在轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的小孔徑段，磁體槽與轉(zhuǎn)子內(nèi)孔之間的實(shí)體尺寸則明顯大于該確定值，這實(shí)際上是對轉(zhuǎn)子鐵芯利用率的浪費(fèi)。
[0004]另一方面，當(dāng)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸徑較大時(shí)，為保證轉(zhuǎn)子內(nèi)孔與磁體槽之間的最小實(shí)體尺寸不小于確定值，同樣會導(dǎo)致磁體槽的深度尺寸較小，磁鋼的磁通有效面積因此也較小，電機(jī)的能效較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，其能在保證轉(zhuǎn)子鐵芯強(qiáng)度的前提下增加磁體的磁通有效面積。
[0006]上述目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括具有磁體槽的轉(zhuǎn)子鐵芯、安裝于所述磁體槽中的磁體、以及與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔相配合的電機(jī)軸，其中，所述轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一鐵芯段和第二鐵芯段，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑包括位于第一鐵芯段的第一內(nèi)徑和位于第二鐵芯段的第二內(nèi)徑，所述磁體槽包括位于第一鐵芯段中的第一磁體槽和位于第二鐵芯段中的第二磁體槽，其中，所述第一內(nèi)徑大于所述第二內(nèi)徑，所述第一磁體槽的深度小于所述第二磁體槽的深度。
[0008]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯還包括位于所述第一鐵芯段外側(cè)的第三鐵芯段，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑還包括位于第三鐵芯段的第三內(nèi)徑，所述磁體槽還包括位于第三鐵芯段中的第三磁體槽，其中，所述第三內(nèi)徑大于所述第一內(nèi)徑，所述第三磁體槽的深度小于所述第一磁體槽的深度。
[0009]優(yōu)選地，所述電機(jī)軸包括與所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的至少一個內(nèi)徑相配合的軸段。
[0010]優(yōu)選地，所述電機(jī)軸上套設(shè)有法蘭，所述法蘭容納在所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑最大的部分中。
[0011]優(yōu)選地，所述磁體為整體式磁體，其包括階梯結(jié)構(gòu)，所述階梯結(jié)構(gòu)與所述磁體槽的不同深度部分相適應(yīng)。
[0012]優(yōu)選地，所述磁體包括長度不同的磁體塊，各磁體塊的長度與所述磁體槽的不同深度相適應(yīng)。
[0013]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的相鄰鐵芯段之間具有偏轉(zhuǎn)角度。
[0014]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的不同鐵芯段中的磁體槽的形狀相同或不同。
[0015]本發(fā)明的第二方面提供了一種電機(jī)，其包括前面所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0016]優(yōu)選地，所述電機(jī)為磁阻電機(jī)或永磁同步電機(jī)。
[0017]本發(fā)明的第三方面提供了一種壓縮機(jī)，其包括前面所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子。
[0018]優(yōu)選地，所述電機(jī)軸為壓縮機(jī)的曲軸。
[0019]本發(fā)明的第四方面提供了本發(fā)明所述的電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法，其包括步驟:
[0020]提供不同規(guī)格的轉(zhuǎn)子沖片，不同規(guī)格的轉(zhuǎn)子沖片包括不同內(nèi)徑的內(nèi)孔和不同深度的磁體槽；
[0021]將同一規(guī)格的轉(zhuǎn)子沖片進(jìn)行疊壓，形成不同的鐵芯段；
[0022]向磁體槽中裝入磁體；
[0023]將裝有磁體的轉(zhuǎn)子鐵芯與電機(jī)軸進(jìn)行熱套裝配。
[0024]優(yōu)選地，所述磁體為整體式磁體，向磁體槽中裝入磁體的步驟包括:先將不同的鐵芯段組裝到一起，再將所述整體式磁體裝入磁體槽中；或者
[0025]所述磁體包括長度不同的磁體塊，向磁體槽中裝入磁體的步驟包括:先將不同長度的磁體塊分別裝入不同的鐵芯段中，再將不同的鐵芯段組裝到一起。
[0026]本發(fā)明將電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子鐵芯依照轉(zhuǎn)子內(nèi)徑進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，例如分成兩段或多段，各段的磁體槽采用不同的結(jié)構(gòu)，從而可以在保證轉(zhuǎn)子鐵芯強(qiáng)度的前提下提高電機(jī)鐵芯的利用率，增加磁體的磁通有效面積，提高電機(jī)能效。特別地，本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子在有沉孔結(jié)構(gòu)的情況下，既能有效保留轉(zhuǎn)子沉孔，又能提高轉(zhuǎn)子鐵芯利用率。本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子在分段設(shè)計(jì)的同時(shí)，可將轉(zhuǎn)子進(jìn)行分段斜極裝配，從而在電機(jī)性能不下降的情況下使電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動減小。
【附圖說明】
[0027]以下將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)、壓縮機(jī)及電機(jī)轉(zhuǎn)子的制造方法的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。圖中:
[0028]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)子鐵芯的主視示意圖；
[0029]圖2為現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主視示意圖；
[0030]圖3-6示意地示出了本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子鐵芯，其中圖3為第一轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4為第二轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5為轉(zhuǎn)子鐵芯的端面視圖，圖6為圖5的左視不意圖；
[0031]圖7-10示意地示出了本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子鐵芯，其中圖7為第一轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖8為第二轉(zhuǎn)子沖片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖9為轉(zhuǎn)子鐵芯的端面視圖，圖10為圖9的左視不意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明的一種示例性實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主視示意圖；
[0033]圖12為本發(fā)明的另一種示例性實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主視示意圖；
[0034]圖13為本發(fā)明的又另一種示例性實(shí)施方式的電機(jī)轉(zhuǎn)子的主視示意圖；
[0035]圖14和圖15為本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子中的整體式磁體的外形不意圖；
[0036]圖16為本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子的分段斜極設(shè)計(jì)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]基于現(xiàn)有技術(shù)的前述現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種電機(jī)轉(zhuǎn)子，其包括具有磁體槽的轉(zhuǎn)子鐵芯、安裝于所述磁體槽中的磁體、以及與所述轉(zhuǎn)子鐵芯的轉(zhuǎn)子內(nèi)孔相配合的電機(jī)軸。
[0038]典型地，轉(zhuǎn)子鐵芯可通過模具沖壓的轉(zhuǎn)子沖片(例如圖3的第一轉(zhuǎn)子沖片I)疊壓而成，由扣點(diǎn)扣合，扣合后磁體槽內(nèi)裝入磁體(優(yōu)選磁鋼)，裝配完成后與電機(jī)軸(或壓縮機(jī)曲軸)進(jìn)行熱套。如圖3所示，在轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)中，需要保證磁體槽7底部到轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的距離L(即實(shí)體部分的最小尺寸)，保證其在一定的尺寸以上，才能保證轉(zhuǎn)子在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的可靠性以及在熱套裝配時(shí)的強(qiáng)度。因此，在磁體槽的設(shè)計(jì)過程中，由于受轉(zhuǎn)子內(nèi)孔內(nèi)徑尺寸的限制，磁體的尺寸會受到限制。如果轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑變小，磁體槽的設(shè)計(jì)位置就會增加，從而可在設(shè)計(jì)方面增加磁體長度，以提升磁體的磁通有效面積。
[0039]參見圖3-6及圖7-10，其中示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵芯的兩種示例性實(shí)現(xiàn)方案。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵芯包括第一鐵芯段3和第二鐵芯段4，相應(yīng)地，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑包括位于第一鐵芯段3的第一內(nèi)徑5和位于第二鐵芯段4的第二內(nèi)徑6，所述磁體槽包括位于第一鐵芯段3中的第一磁體槽7和位于第二鐵芯段4中的第二磁體槽8，其中，所述第一內(nèi)徑5大于所述第二內(nèi)徑6，所述第一磁體槽7的深度小于所述第二磁體槽8的深度。其中，磁體槽的深度是指磁體槽沿轉(zhuǎn)子徑向方向的尺寸。
[0040]也即，對于存在階梯孔的轉(zhuǎn)子鐵芯，通過將轉(zhuǎn)子鐵芯按轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑進(jìn)行分段，并使各段內(nèi)的磁體槽具有不同的深度尺寸，從而可以在轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑尺寸小的鐵芯段中獲得較大深度的磁體槽，進(jìn)而可在該部分鐵芯中使用長度較大的磁體(例如磁鋼)，以增加一部分鐵芯的磁體磁通有效面積。
[0041]S卩，由于第二磁體槽8的深度尺寸不再受限于第一內(nèi)徑5的尺寸，因而可以大于第一磁體槽7的深度尺寸。對應(yīng)地，第二磁體槽8中的磁體(或磁體部分)的長度尺寸可以大于第一磁體槽7中的磁體(或磁體部分)的長度尺寸。
[0042]具體地，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵芯例如可由兩種規(guī)格的轉(zhuǎn)子沖片構(gòu)成，S卩，圖3或圖7所示的第一轉(zhuǎn)子沖片I，以及圖4或圖8所示的第二轉(zhuǎn)子沖片2，各轉(zhuǎn)子沖片均保證距離L在一定尺寸以上。其中，第一轉(zhuǎn)子沖片I具有內(nèi)徑較大的內(nèi)孔和深度尺寸較小的第一磁體槽7，多個第一轉(zhuǎn)子沖片I疊壓構(gòu)成第一鐵芯段3;第二轉(zhuǎn)子沖片2具有內(nèi)徑較小的內(nèi)孔和深度尺寸較大的第二磁體槽8，多個第二轉(zhuǎn)子沖片2疊壓構(gòu)成第二鐵芯段4。第一鐵芯段3和第二鐵芯段4疊壓構(gòu)成轉(zhuǎn)子鐵芯，疊壓后，第一磁體槽和第二磁體槽的外端對齊。
[0043]優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯還可以包括位于所述第一鐵芯段3外側(cè)(即第二鐵芯段的相反側(cè))的第三鐵芯段9(參見圖13)，所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的內(nèi)徑還包括位于第三鐵芯段9的第三內(nèi)徑，所述磁體槽還包括位于第三鐵芯段9中的第三磁體槽(未示出)，其中，所述第三內(nèi)徑大于所述第一內(nèi)徑，所述第三磁體槽的深度小于所述第一磁體槽的深度。
[0044]也即，轉(zhuǎn)子鐵芯可以包括三段，各段的內(nèi)孔內(nèi)徑依次遞減，對應(yīng)地，各段中的磁體槽的深度尺寸可以依次遞增，從而在保證鐵芯強(qiáng)度的前提下獲得盡可能大的磁體磁通有效面積。
[0045]類似地，轉(zhuǎn)子鐵芯可以包括四段、五段、……。
[0046]優(yōu)選地，本發(fā)明的轉(zhuǎn)子鐵芯的不同鐵芯段中的磁體槽的形狀可以相同或不同。例如，轉(zhuǎn)子鐵芯中的磁體槽形狀可以是V型、U型、一字型等，還可是雙層磁體槽結(jié)構(gòu)等。以圖3和圖4為例，第一鐵芯段中的磁體槽可以采用角度較大、深度較淺的V型，第二鐵芯段中的磁體槽可以采用角度較小、深度較深的V型結(jié)構(gòu)。以圖7和圖8為例，第一鐵芯段中的磁體槽可以采用深度較淺的U型結(jié)構(gòu)，第二鐵芯段中的磁體槽可以采用深度較深的V型結(jié)構(gòu)，且兩種結(jié)構(gòu)的磁體槽的主要部分角度相同。
[0047]優(yōu)選地，參見圖11-13，本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子中，電機(jī)軸10包括與所述轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的至少一個內(nèi)徑相配合的軸段。例如，圖11中，電機(jī)軸10包括與第一內(nèi)徑相配合的軸段，圖12和13中，電機(jī)軸10包括與第一內(nèi)徑和第二內(nèi)徑分別配合的兩個軸段。
[0048]本發(fā)明中，電機(jī)軸與轉(zhuǎn)子內(nèi)孔的配合情況