電機轉子、電機、壓縮機及電機轉子的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電機技術領域，具體涉及一種電機轉子。本發(fā)明還涉及電機和壓縮機。本發(fā)明另外還涉及電機轉子的制造方法。
【背景技術】
[0002]圖1和圖2示出了現(xiàn)有技術中常見的轉子鐵芯及電機轉子的結構示意圖。例如，轉子鐵芯100包括轉子內孔1I和磁體槽102，電機的轉子軸110裝配于轉子內孔1I中。特別是在壓縮機的應用中，轉子軸(例如同時也是壓縮機的曲軸)上可能套設有法蘭(例如氣缸上法蘭)111，為減少整機的高度尺寸，往往會在轉子鐵芯中設置沉孔，以容納法蘭111?，F(xiàn)有技術中，對這一類電機轉子而言，磁體槽102的深度尺寸(即沿轉子徑向方向的尺寸)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子鐵芯100的軸向兩端。
[0003]—方面，當轉子內孔101為階梯孔(例如存在沉孔)時，在電機的設計過程中為保證鐵芯100的強度要求，需要保證轉子內孔101與磁體槽102之間的最小實體尺寸(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子內孔的最大孔徑，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，電機的能效較低。與此同時，在轉子內孔的小孔徑段，磁體槽與轉子內孔之間的實體尺寸則明顯大于該確定值，這實際上是對轉子鐵芯利用率的浪費。
[0004]另一方面，當電機的轉子軸徑較大時，為保證轉子內孔與磁體槽之間的最小實體尺寸不小于確定值，同樣會導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，電機的能效較低。

【發(fā)明內容】

[0005]鑒于現(xiàn)有技術的上述現(xiàn)狀，本發(fā)明的主要目的在于提供一種電機轉子，其能在保證轉子鐵芯強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方案實現(xiàn):
[0007]—種電機轉子，其包括具有磁體槽的轉子鐵芯、安裝于所述磁體槽中的磁體、以及與所述轉子鐵芯的轉子內孔相配合的電機軸，其中，所述轉子鐵芯包括第一鐵芯段和第二鐵芯段，所述轉子內孔的內徑包括位于第一鐵芯段的第一內徑和位于第二鐵芯段的第二內徑，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，所述第一內徑大于所述第二內徑，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，所述轉子鐵芯還包括位于所述第一鐵芯段外側的第三鐵芯段，所述轉子內孔的內徑還包括位于第三鐵芯段的第三內徑，所述磁體槽還包括位于第三鐵芯段中的第三磁體槽，其中，所述第三內徑大于所述第一內徑，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，所述電機軸包括與所述轉子內孔的至少一個內徑相配合的軸段。
[0010]優(yōu)選地，所述電機軸上套設有法蘭，所述法蘭容納在所述轉子內孔的內徑最大的部分中。
[0011]優(yōu)選地，所述磁體為整體式磁體，其包括階梯結構，所述階梯結構與所述磁體槽的不同深度部分相適應。
[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。
[0013]優(yōu)選地，所述轉子鐵芯的相鄰鐵芯段之間具有偏轉角度。
[0014]優(yōu)選地，所述轉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，其包括前面所述的電機轉子。
[0016]優(yōu)選地，所述電機為磁阻電機或永磁同步電機。
[0017]本發(fā)明的第三方面提供了一種壓縮機，其包括前面所述的電機轉子。
[0018]優(yōu)選地，所述電機軸為壓縮機的曲軸。
[0019]本發(fā)明的第四方面提供了本發(fā)明所述的電機轉子的制造方法，其包括步驟:
[0020]提供不同規(guī)格的轉子沖片，不同規(guī)格的轉子沖片包括不同內徑的內孔和不同深度的磁體槽；
[0021]將同一規(guī)格的轉子沖片進行疊壓，形成不同的鐵芯段；
[0022]向磁體槽中裝入磁體；
[0023]將裝有磁體的轉子鐵芯與電機軸進行熱套裝配。
[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)明將電機轉子的轉子鐵芯依照轉子內徑進行分段設計，例如分成兩段或多段，各段的磁體槽采用不同的結構，從而可以在保證轉子鐵芯強度的前提下提高電機鐵芯的利用率，增加磁體的磁通有效面積，提高電機能效。特別地，本發(fā)明的電機轉子在有沉孔結構的情況下，既能有效保留轉子沉孔，又能提高轉子鐵芯利用率。本發(fā)明的電機轉子在分段設計的同時，可將轉子進行分段斜極裝配，從而在電機性能不下降的情況下使電機轉矩脈動減小。
【附圖說明】
[0027]以下將參照附圖對根據(jù)本發(fā)明的電機轉子、電機、壓縮機及電機轉子的制造方法的優(yōu)選實施方式進行描述。圖中:
[0028]圖1為現(xiàn)有技術的轉子鐵芯的主視示意圖；
[0029]圖2為現(xiàn)有技術的電機轉子的主視示意圖；
[0030]圖3-6示意地示出了本發(fā)明的一種示例性實施方式的轉子鐵芯，其中圖3為第一轉子沖片的結構示意圖，圖4為第二轉子沖片的結構示意圖，圖5為轉子鐵芯的端面視圖，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施方式的轉子鐵芯，其中圖7為第一轉子沖片的結構示意圖，圖8為第二轉子沖片的結構示意圖，圖9為轉子鐵芯的端面視圖，圖10為圖9的左視不意圖；
[0032]圖11為本發(fā)明的一種示例性實施方式的電機轉子的主視示意圖；
[0033]圖12為本發(fā)明的另一種示例性實施方式的電機轉子的主視示意圖；
[0034]圖13為本發(fā)明的又另一種示例性實施方式的電機轉子的主視示意圖；
[0035]圖14和圖15為本發(fā)明的電機轉子中的整體式磁體的外形不意圖；
[0036]圖16為本發(fā)明的電機轉子的分段斜極設計示意圖。
【具體實施方式】
[0037]基于現(xiàn)有技術的前述現(xiàn)狀，本發(fā)明提供了一種電機轉子，其包括具有磁體槽的轉子鐵芯、安裝于所述磁體槽中的磁體、以及與所述轉子鐵芯的轉子內孔相配合的電機軸。
[0038]典型地，轉子鐵芯可通過模具沖壓的轉子沖片(例如圖3的第一轉子沖片I)疊壓而成，由扣點扣合，扣合后磁體槽內裝入磁體(優(yōu)選磁鋼)，裝配完成后與電機軸(或壓縮機曲軸)進行熱套。如圖3所示，在轉子設計中，需要保證磁體槽7底部到轉子內孔的距離L(即實體部分的最小尺寸)，保證其在一定的尺寸以上，才能保證轉子在高速運轉過程中的可靠性以及在熱套裝配時的強度。因此，在磁體槽的設計過程中，由于受轉子內孔內徑尺寸的限制，磁體的尺寸會受到限制。如果轉子內孔的內徑變小，磁體槽的設計位置就會增加，從而可在設計方面增加磁體長度，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)明的轉子鐵芯的兩種示例性實現(xiàn)方案。本發(fā)明的轉子鐵芯包括第一鐵芯段3和第二鐵芯段4，相應地，所述轉子內孔的內徑包括位于第一鐵芯段3的第一內徑5和位于第二鐵芯段4的第二內徑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，所述第一內徑5大于所述第二內徑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子徑向方向的尺寸。
[0040]也即，對于存在階梯孔的轉子鐵芯，通過將轉子鐵芯按轉子內孔的內徑進行分段，并使各段內的磁體槽具有不同的深度尺寸，從而可以在轉子內孔的內徑尺寸小的鐵芯段中獲得較大深度的磁體槽，進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徑5的尺寸，因而可以大于第一磁體槽7的深度尺寸。對應地，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)明的轉子鐵芯例如可由兩種規(guī)格的轉子沖片構成，S卩，圖3或圖7所示的第一轉子沖片I，以及圖4或圖8所示的第二轉子沖片2，各轉子沖片均保證距離L在一定尺寸以上。其中，第一轉子沖片I具有內徑較大的內孔和深度尺寸較小的第一磁體槽7，多個第一轉子沖片I疊壓構成第一鐵芯段3;第二轉子沖片2具有內徑較小的內孔和深度尺寸較大的第二磁體槽8，多個第二轉子沖片2疊壓構成第二鐵芯段4。第一鐵芯段3和第二鐵芯段4疊壓構成轉子鐵芯，疊壓后，第一磁體槽和第二磁體槽的外端對齊。
[0043]優(yōu)選地，所述轉子鐵芯還可以包括位于所述第一鐵芯段3外側(即第二鐵芯段的相反側)的第三鐵芯段9(參見圖13)，所述轉子內孔的內徑還包括位于第三鐵芯段9的第三內徑，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，所述第三內徑大于所述第一內徑，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，轉子鐵芯可以包括三段，各段的內孔內徑依次遞減，對應地，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，轉子鐵芯可以包括四段、五段、……。
[0046]優(yōu)選地，本發(fā)明的轉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構等。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型結構。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型結構，第二鐵芯段中的磁體槽可以采用深度較深的V型結構，且兩種結構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)明的電機轉子中，電機軸10包括與所述轉子內孔的至少一個內徑相配合的軸段。例如，圖11中，電機軸10包括與第一內徑相配合的軸段，圖12和13中，電機軸10包括與第一內徑和第二內徑分別配合的兩個軸段。
[0048]本發(fā)明中，電機軸與轉子內孔的配合情況