(19)國家知識產(chǎn)權(quán)局(71)申請人冰山松洋壓縮機(jī)(大連)有限公司地址116600遼寧省大連市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)松嵐街8號劉震(74)專利代理機(jī)構(gòu)大連東方專利代理有限責(zé)任公司21212專利代理師修睿HO2KF04CHO2K21/14(2006.01)(54)發(fā)明名稱永磁電機(jī)及變頻渦旋壓縮機(jī)本發(fā)明提供永磁電機(jī)及變頻渦旋壓縮機(jī)，涉及渦旋壓縮機(jī)設(shè)計及制造技術(shù)領(lǐng)域，永磁電機(jī)包括定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯；定子鐵芯包括沿圓周均勻分布的定子槽，槽中嵌入有銅繞組，每個槽底外部設(shè)有均布的定子軛，每個定子軛上開有弧形長槽，相鄰兩個定子槽之間設(shè)有定子齒，定子齒頂部均進(jìn)行凹陷處理形成通流槽；轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)設(shè)有均勻分布的磁鋼槽，相鄰兩磁鋼槽之間設(shè)有兩個相同的第一隔磁槽，磁鋼槽中設(shè)有磁鋼，每個磁鋼頂部設(shè)有對稱分布的兩個第二隔磁槽。本發(fā)明中的定子鐵芯外側(cè)半徑Rs1、定子鐵芯內(nèi)側(cè)半徑Rs2及定子鐵芯沿軸向的長度Lis滿足：1.282≤Lis/(Rs1-Rs2)≤2.778,且34≤率、減小諧波含量從而抑制轉(zhuǎn)矩脈動。CN120200439A權(quán)利要求書2所述定子鐵芯包括沿圓周均勻分布的定子槽，所述定子槽中嵌入圓形漆包線的銅繞所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)設(shè)有均勻分布的磁鋼槽，相鄰兩所述磁鋼槽之間設(shè)有兩個相同的第一定子鐵芯外側(cè)半徑為Rs1,定子鐵芯內(nèi)側(cè)半徑為Rs2,定子鐵芯沿軸向的長度為Lis;其轉(zhuǎn)子鐵芯沿軸向長度為Lir,且滿足：0≤Lis-Lir≤2(Rs2-Rr1),其中50mm≤Lis≤5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的永磁電機(jī)，其特征在于，所述通流槽深度為hs1,且滿足，0<所述定子齒寬度為ws1,滿足12.2mm≤ws1≤17.槽底圓心角為θ2,其中θ1≤02;所述弧形長槽內(nèi)側(cè)半徑為Rs4,所述弧形長槽外側(cè)半徑為Rs5,且滿足Rs1-hs1<Rs4<方向垂直于磁鋼的長邊，磁鋼的長邊長度為hpm;所述第一隔磁槽寬度為wg1,滿足1.2mm≤wg1≤2.5mm;所述第一隔磁槽距所述磁鋼槽距離為wb1,兩第一隔磁槽距離為wb2,wb1與wb2之間滿足：0.45mm≤wb1≤wb2≤1.5mm。3為t0,第一磁橋厚度為t1,第二磁橋厚度為t2,且滿足：0.5mm≤tO≤t1≤1.5mm,其中，t1=9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁電機(jī)，其特征在于，所述第二隔磁槽寬度為wg2,滿足所述第二隔磁槽最長邊長度為hg2,滿足wg2≤hg2≤2.2mm;所述第二隔磁槽距磁鋼槽距離為wb3,滿足0.45mm≤wb3≤1.5mm。10.一種變頻渦旋壓縮機(jī)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1-9中任意一項權(quán)利要求所述的永磁電機(jī)。4技術(shù)領(lǐng)域[0001]本發(fā)明涉及壓縮機(jī)設(shè)計及制造領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，尤其涉及永磁電機(jī)及變頻渦旋壓縮機(jī)。背景技術(shù)[0002]變頻渦旋壓縮機(jī)搭載永磁電機(jī)和高性能變頻器，可根據(jù)不同環(huán)境溫度和負(fù)載需求在寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，以減少頻繁啟停造成的能量損失；此外由于其運(yùn)動部件少，結(jié)構(gòu)[0003]隨著我國能效標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級、熱泵領(lǐng)域需求激增、新能源汽車的快速發(fā)展、數(shù)據(jù)中心與冷鏈的擴(kuò)張等，變頻渦旋壓縮機(jī)逐漸占據(jù)了較高市場份額，變頻化成為了渦旋壓縮機(jī)發(fā)展的一大趨勢。[0004]盡管永磁電機(jī)自身具備高效率、高過載能力、寬轉(zhuǎn)速范圍等優(yōu)勢，但是相較于傳統(tǒng)搭載異步電機(jī)的定頻渦旋壓縮機(jī)成本高、轉(zhuǎn)矩密度低、電機(jī)自身存在的大量諧波造成電磁振動噪音大等諸多不足，給永磁電機(jī)的設(shè)計帶來了技術(shù)挑戰(zhàn)，需采用相關(guān)技術(shù)對上述不足進(jìn)行攻關(guān)。[0005]本發(fā)明提供一種永磁電機(jī)及變頻渦旋壓縮機(jī)技術(shù)，以達(dá)到增大永磁電機(jī)的功率密發(fā)明內(nèi)容[0006]根據(jù)上述提出的搭載永磁電機(jī)的變頻渦旋壓縮機(jī)相較于傳統(tǒng)搭載異步電機(jī)的定頻渦旋壓縮機(jī)成本高、轉(zhuǎn)矩密度低、電機(jī)自身存在的大量諧波造成振動噪音大等諸多不足，而提供一種永磁電機(jī)及變頻渦旋壓縮機(jī)。本發(fā)明通過限定定子內(nèi)外側(cè)半徑與鐵芯長度的關(guān)系可增大電機(jī)的功率密度、降低成本、提高效率；通過在定子鐵芯上設(shè)置弧形長槽、轉(zhuǎn)子鐵芯上設(shè)置第一隔磁槽、第二隔磁槽等可改善空載反電勢波形進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)矩脈動，減少振動噪音。[0007]本發(fā)明采用的技術(shù)手段如下：一種永磁電機(jī)，包括在外的定子鐵芯和設(shè)置于定子鐵芯內(nèi)部的轉(zhuǎn)子鐵芯；所述定子鐵芯包括沿圓周均勻分布的定子槽，所述定子槽中嵌入圓形漆包線的銅繞組，每個定子槽底外部設(shè)有均布的定子軛，每個所述定子軛上開有弧形長槽，相鄰兩個所述定子槽之間設(shè)有定子齒，所述定子齒頂部均進(jìn)行凹陷處理，形成通流槽；所述轉(zhuǎn)子鐵芯內(nèi)設(shè)有均勻分布的磁鋼槽，相鄰兩所述磁鋼槽之間設(shè)有兩個相同的第一隔磁槽，所述磁鋼槽中設(shè)有南北極交替的磁鋼，每個所述磁鋼頂部設(shè)有對稱分布的兩個第二隔磁槽；所述磁鋼槽和所述第二隔磁槽頂部與所述轉(zhuǎn)子鐵芯外圓間設(shè)有第一磁橋和第二磁橋；定子鐵芯外側(cè)半徑為Rs1,定子鐵芯內(nèi)側(cè)半徑為Rs2,定子鐵芯沿軸向的長度為5[0008]進(jìn)一步地，所述定子槽數(shù)量為Q,所述定子槽中嵌入的圓形漆包線的銅繞組構(gòu)成三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子鐵芯分布的磁鋼槽數(shù)量為p,其中Q和p之間滿足：p/Q=2/3。[0009]進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)子鐵芯外圓為一整圓，其圓心處在轉(zhuǎn)軸中心；轉(zhuǎn)子鐵芯外側(cè)半徑為Rr1,且滿足：0.45mm≤Rs2-Rr1≤1mm;轉(zhuǎn)子鐵芯沿軸向長度為Lir,且滿足：0≤Lis-Lir≤2(Rs2-Rr1),其中50mm≤Lis≤ws1,滿足12.2mm≤ws1≤17.4mm;所述通流槽述弧形長槽內(nèi)側(cè)半徑為Rs4,所述弧形長槽外側(cè)半徑為Rs5,且滿足Rs1-hs1<Rs4<Rs5<長邊長度為hpm;所述磁鋼短邊長度為wpm,滿足1.8mm≤wpm≤3.5mm;所述第一隔磁槽寬度為wg1,滿足1.2mm≤wg1≤2.5mm;所述第一隔磁槽長度為hg1,滿足wg1<hg1≤wpm;所述第[0014]進(jìn)一步地，所述第一隔磁槽距轉(zhuǎn)子外圓垂直距離為t0,第一磁橋厚度為t1,第二磁橋厚度為t2,且滿足：0.5mm≤t0≤t1≤1.5mm,其中，t1=t2。最長邊長度為hg2,滿足wg2≤hg2≤2.2mm;所述第二隔磁槽距磁鋼槽距離為wb3,滿足[0016]本發(fā)明還提供了一種變頻渦旋壓縮機(jī)，包括所述的永磁電機(jī)。[0017]較現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：1、通過限定定子鐵芯外側(cè)半徑Rs1、定子鐵芯內(nèi)側(cè)半徑Rs2、定子鐵芯沿軸向的長度Lis之間滿足，1.282≤Lis/(Rs1-Rs2)≤2.778,可增加電機(jī)的功率密度，從而降低電磁材料成本，此外可以使得電機(jī)的銅鐵損合理分配，提高電機(jī)的效率。[0018]2、通過對轉(zhuǎn)子鐵芯第一隔磁槽、第二隔磁槽及弧形長槽的引入與合理布置，可以保證不減小功率密度的同時，減小某些特定次諧波，從而提高反電勢波形正弦度，進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)矩脈動，減小振動噪音的影響。此外弧形長槽的引入可以增大壓縮機(jī)內(nèi)部冷媒流通面積，達(dá)到減小定子鐵芯溫升，增加效率的目的。[0019]3、根據(jù)定子槽數(shù)量Q和轉(zhuǎn)子鐵芯分布的磁鋼槽數(shù)量p之間滿足p/Q=2/3的關(guān)系構(gòu)成的磁路特點，在定子鐵芯特定位置開有通流槽為冷媒流通提供了路徑，進(jìn)一步減小電機(jī)的溫升，增加電機(jī)的效率。6附圖說明[0020]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做以簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0021]圖1為本發(fā)明永磁電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖。[0022]圖2為本發(fā)明中定子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。[0023]圖3為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子鐵芯結(jié)構(gòu)示意圖。[0024]圖4為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)示意圖的局部放大圖。[0025]圖5為采用本發(fā)明永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的功率密度對比。[0026]圖6為采用本發(fā)明永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的成本對比。[0027]圖7為不同工況下采用本發(fā)明永磁電機(jī)效率圖。[0028]圖8為采用本發(fā)明永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的空載反電勢各次諧波對比圖。[0029]圖9為采用本發(fā)明永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的空載反電勢諧波畸變率對比圖。[0030]圖10為采用本發(fā)明永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的電磁轉(zhuǎn)矩波形對比圖。具體實施方式[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。[0033]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。[0034]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述具體實施方式，而非意圖限制根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包[0035]除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。同時，應(yīng)當(dāng)清楚，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員己知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。在這里示出和討論的所有示例中，任向具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中7不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。[0036]如圖1-4所示，本發(fā)明提供了一種永磁電機(jī)，該永磁電機(jī)1包括在外的定子鐵芯2和設(shè)置于定子鐵芯2內(nèi)部的轉(zhuǎn)子鐵芯9;定子鐵芯2包括沿圓周均勻分布的定子槽3,定子槽3中嵌入圓形漆包線的銅繞組4,每個定子槽3底外部設(shè)有均布的定子軛5,每個定子軛5上開有弧形長槽6,相鄰兩個定子槽3之間設(shè)有定子齒7,定子齒7頂部均進(jìn)行凹陷處理形成通流槽8;轉(zhuǎn)子鐵芯9內(nèi)設(shè)有均勻分布的磁鋼槽10,相鄰兩磁鋼槽10之間設(shè)有兩個相同的第一隔磁槽11,磁鋼槽10中設(shè)有南北極交替的磁鋼12,每個磁鋼12頂部設(shè)有對稱分布的兩個第二隔磁槽13;所述磁鋼槽10和所述第二隔磁槽13頂部與所述轉(zhuǎn)子鐵芯9外圓間設(shè)有第一磁橋14和第二磁橋15;其中定子鐵芯2外側(cè)半徑為Rs1、定子鐵芯2內(nèi)側(cè)半徑為Rs2及定子鐵芯2沿軸向的長度為Lis,Rs1、Rs2以及Lis之間滿足：1.282≤Lis/(Rs1-Rs2)≤2.778,且34≤Rs1-Rs2≤39mm,三者之間關(guān)系的約束條件根據(jù)壓縮機(jī)排量對于電機(jī)的要求、電負(fù)荷和磁負(fù)荷的合理設(shè)計、壓縮機(jī)殼體體積的限制、成本等綜合因素獲取?？稍龃箅姍C(jī)的功率密度、降低成[0037]優(yōu)選地，定子槽3為數(shù)量Q,其中定子槽3中嵌入的圓形漆包線構(gòu)成三相對稱繞組4,轉(zhuǎn)子鐵芯9分布的磁鋼12數(shù)量p之間滿足p/Q=2/3,以構(gòu)成集中繞組，三相對稱繞組4可利用機(jī)械卷繞而成也可集中嵌入，以達(dá)到減小繞組4的端部長度，增加效率的目的。如本實施例中定子槽3的數(shù)量為9,磁鋼12的數(shù)量為6,構(gòu)成了p/Q=2/3的條件。[0038]優(yōu)選地，為避免因削弱諧波造成磁鋼12利用率低、功率密度下降等問題，轉(zhuǎn)子鐵芯9的外圓為一整圓。轉(zhuǎn)子鐵芯9外側(cè)半徑為Rr1,定子鐵芯2內(nèi)側(cè)半徑為Rs2,Rr1與Rs2之間滿芯2內(nèi)側(cè)半徑Rs2=41mm,轉(zhuǎn)子鐵芯9外側(cè)半徑Rr1=40.9mm,即Rs2-Rr1=0.6mm。[0039]優(yōu)選地，所述定子鐵芯2沿軸向長度為Lis、轉(zhuǎn)子鐵芯9沿軸向長度為Lir,且滿足：0≤Lis-Lir≤2(Rs2-Rr1),其中50mm≤Lis≤100mm,減小轉(zhuǎn)子鐵芯9端部漏磁的同時，以實現(xiàn)在同樣壓縮機(jī)殼徑的基礎(chǔ)上進(jìn)行系列化設(shè)計與分配。[0040]優(yōu)選地，所述定子槽3底半徑為Rs3,所述定子鐵芯2外側(cè)半徑為Rs1,且滿足8.3mm≤Rs1-Rs3≤14.6mm,以保證一定的槽面積同時，形成合理磁場配分，保證一定的剛度以減小振動噪音。[0041]優(yōu)選地，弧形長槽6圓心角為θ1,所述定子槽3底圓心角為θ2,滿足θ1≤02,以磁場特定次諧波的流通。[0042]優(yōu)選地，定子齒7頂部進(jìn)行凹陷處理形成通流槽8深度為hs1,滿足0<hs1≤Rs1-Rs3,在保證較大冷媒流通面積的同時，考慮定子機(jī)械強(qiáng)度，磁場分布的合理性。[0043]優(yōu)選地，弧形長槽6內(nèi)側(cè)半徑為Rs4,弧形長槽6外側(cè)半徑為Rs5,且滿足Rs1-hsl<Rs4<Rs5<Rs1,弧形長槽6寬度為hs2,滿足1.2mm≤hs2≤2mm,其中hs2=Rs5-Rs4。按照此限定可以在充分考慮工藝可行性的前提下，準(zhǔn)確定位弧形長槽6的位置，以優(yōu)化磁場分布。[0044]優(yōu)選地，定子齒7寬度為ws1,滿足12.2mm≤ws1≤17.4mm。以保證一定的齒寬軛厚8以保證在磁路合理性的前提下，盡可能增大冷媒流通面積，進(jìn)而減小溫升，提高電機(jī)效率。[0046]優(yōu)選地，沿圓周均布的磁鋼12插入到磁鋼槽10中后進(jìn)行充磁處理，經(jīng)充磁后磁場方向需垂直于磁鋼12的長邊，磁鋼12的長邊的長度為hpm;磁鋼12短邊長度為wpm,滿足1.8mm≤wpm≤3.5mm;以保證在有限的轉(zhuǎn)子空間內(nèi)提供所需磁場、磁鋼12不會因所處運(yùn)行環(huán)境發(fā)生退磁[0047]優(yōu)選地，第一隔磁槽11寬度為wg1,滿足1.2mm≤wg1≤2.5mm;第一隔磁槽11長度為hg1,滿足wg1<hg1≤wpm;第一隔磁槽11距磁鋼槽10距離為wb1,兩個第一隔磁槽11距離為wb2,wb1與wb2之[0048]按上述限定設(shè)置第一隔磁槽11的位置和相關(guān)尺寸，可以減小極間漏磁的同時，優(yōu)[0049]優(yōu)選地，第一隔磁槽11距轉(zhuǎn)子外圓垂直距離為t0,第一磁橋14厚度為t1,第二磁橋15厚度為t2,且滿足：0.5mm≤tO≤t1,t2≤1.5mm,其中t1=t2。在滿足機(jī)械強(qiáng)度的前提下，[0050]優(yōu)選地，第二隔磁槽13寬度為wg2,滿足0.8mm≤wg2≤1.8mm;第二隔磁槽13最長邊長度為hg2,滿足wg2≤hg2≤2.2mm;第二隔磁槽13距磁鋼槽10距離為wb3,滿足0.45mm≤wb3≤1.5mm。[0051]在有限空間內(nèi)，按上述限定合理放置第二隔磁槽13且合理給定尺寸后，可以進(jìn)一步減小漏磁增加反電勢有效值，且可進(jìn)一步減小反電勢諧波進(jìn)而抑制轉(zhuǎn)矩脈動，減小振動[0052]需要說明的是，下文出現(xiàn)的“現(xiàn)有技術(shù)”特指未使得定子鐵芯2外側(cè)半徑Rs1、定子鐵芯2內(nèi)側(cè)半徑Rs2及定子鐵芯2沿軸向的長度Lis滿足：1.282≤Lis/(Rs1-Rs2)≤2.778,未對定子鐵芯2開設(shè)弧形長槽6,未對轉(zhuǎn)子鐵芯9開設(shè)第一隔磁槽11和第二隔磁槽13。[0053]現(xiàn)有技術(shù)的Lis為70mm,Rs1為85mm,Rs2為43.5mm,在本發(fā)明限定外；本發(fā)明的Lis為80mm,Rs1為75mm,Rs2為41mm在本發(fā)明限定范圍內(nèi)。定義功率密度為電機(jī)輸出功率與Lis×π×Rs12的比值。則在ARI標(biāo)準(zhǔn)工況下，即對應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3600rpm,轉(zhuǎn)矩為9.4Nm,功率為3540W,采用本發(fā)明永磁電機(jī)1與現(xiàn)有技術(shù)的功率密度對比如圖5所示。此外，對于現(xiàn)有方案和本發(fā)明方案的電磁材料成本進(jìn)行統(tǒng)計，采用本發(fā)明永磁電機(jī)1與現(xiàn)有技術(shù)的成本對比如圖6所示。[0054]從圖5中可以看出，采用本發(fā)明的永磁電機(jī)1相對于現(xiàn)有技術(shù)的永磁電機(jī)功率密度增加了11.06%,更小的體積能夠產(chǎn)生更大的出力；從圖6中可以看出，采用本發(fā)明的永磁電機(jī)1相對于現(xiàn)有技術(shù)的永磁電機(jī)電磁成本節(jié)省了16.51%,降低了壓縮機(jī)的制造成本。[0055]電機(jī)的效率會直接影響到壓縮機(jī)的能效，如圖7所示為壓縮機(jī)典型工況下電機(jī)效率圖，從圖7中可以看出，在寬運(yùn)轉(zhuǎn)范圍下，效率都保持了較高水工況下的平均效率高達(dá)95.26%,相較與傳統(tǒng)的搭配異步電機(jī)的壓縮機(jī)，效率提升明顯。9[0056]如圖8-9所示分別為在轉(zhuǎn)速1000rpm下采用本發(fā)明實施例的永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的空載反電勢各次諧波對比圖、采用本發(fā)明實施例的永磁電機(jī)與現(xiàn)有技術(shù)的空載反電勢諧波畸變率對比圖。[0057]從圖8和圖9可以看出，通過轉(zhuǎn)子引入第一隔磁槽11、第二隔磁槽13和定子的弧形長槽6后，空載反電勢的基波幅值有所增加，且多數(shù)尤其是低次諧波均有不同程度的降低，反電勢諧波畸變率大幅度減小，充分證明基于上述的具體實施方式，可使得空載反電勢正[0058]如圖