[發明專利]無刷式電機以及電機轉子

在審

• 申請號: 201710675069.8
• 申請日: 2017-08-09
• 公開（公告）號: CN107707048A
• 公開（公告）日: 2018-02-16
• 發明（設計）人: M·G·施瓦茨;F·J·H·卡魯夫
• 申請（專利權）人: 黃石東貝電器股份有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K1/02
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司11006
• 代理人: 陳紅,鄭焱

技術領域

本發明涉及一種在用于制冷的可變容量封閉式壓縮機中使用的具有設計用于無刷式電機的轉子的電機。其他類型的電機，舉例來說諸如磁阻電機或者任何其他不需要轉子籠的電機，可從本發明受益。

背景技術

可變容量封閉式壓縮機通常使用機械連接的桿和活塞類型的系統，所述系統通過偏心銷連接到軸上。為了移動這種機構，通常使用無刷式電機，所述無刷式電機通常由定子和轉子組成，后者由層壓的電工鋼芯以及表面磁體組成(盡管也可能發現具有內部插入磁體的轉子版本)。定子通常用螺釘固定到曲軸箱，并且也固定到懸掛彈簧。另一方面，在組裝過程中，轉子通過機械干涉固定到偏心軸。

無刷電機，與有刷電機不同，具有固定到轉子的永磁體。其通常圍繞外周具有4個磁體并且電機定子由線圈組成，通常是6個線圈，在它們之間形成60°的角。確信的是，無刷電機的主要優點在于，由于轉子包含永磁體的這一事實，因此其不需要供電，以及因此不需要轉子連接。這種特征提供了優于有刷電機的優點，其中突出的是由于不存在刷磨損而具有更高的可靠性、降低的噪音、延長的使用壽命，并且消除了開關電離。此外，無刷電機在能耗方面更有效率。

在冰柜、冰箱、飲水器、空調以及其他應用使用用于制冷的封閉式壓縮機。壓縮機的一個重要特征是其尺寸，由于壓縮機將要應用的系統內存在有限的空間，因此壓縮機越小，其可以應用的制冷系統的范圍越大。

這樣，壓縮機的尺寸并且特別是其高度需要盡可能最小，以便使產品在制冷系統中的利用最大化。

壓縮機的高度主要由曲軸箱的頂部和懸掛彈簧的下部部分之間的距離所確定。因此，感興趣的是減少這種距離以便也減少壓縮機的整體高度。

然而，為了減少在曲軸箱和懸架彈簧底部之間的距離，還需要減小徑向軸承(在軸和曲軸箱之間的軸承)的總高度。然而，這個高度的減少也減少了總的軸承表面并且以及加劇了軸磨損問題。

與這種類型的電機有關的另一個問題是轉子和軸組件的減少的轉動慣量。由于磁體密度明顯低于電工鋼密度，無刷式電機的轉子可出現與其在高負載和/或低旋轉下運行相關的問題。也就是說，負載的任何峰值都可導致速度的大幅下降，導致壓縮機停止工作。

與這種類型的電機有關的再一個問題是在轉子組裝時磁體的軸向定位。磁體的正確的軸向定位對于避免壓縮機的運行過程中關于磨損和噪音的問題是必要的，因為磁體的不良對準導致磁失衡并且產生高頻軸向力，這會導致不期望的振動。

這種類型電機的期望的特征是磁體所產生磁通量的最大化，因為所產生的流量越大，產生扭矩所需要的電流就越小，并且電機的效率就越大。因此，為了使電機效率最大化，需要一種低磁阻路徑。

現有技術文獻已經建議了用于將轉子固定到壓縮機軸的方法，舉例來說如在文獻US 9,188,370中，其中轉子通過干涉被固定到型鋼結構。所引用專利的結構對于這樣的電機是有用的，在所述電機中不需要通過層壓的包裹(package)來產生轉子。由于在高效發動機的情況下，使用層壓的包裹是強制性的，因此不能使用這種方法。與這種方法有關的另一個問題是插入高度，特別是在其中該高度應該很小的情況下。在這種情況下，用于固定的總區域不可能足夠以確保轉子支撐，并且可能導致壓縮機的可靠性問題。這種方法的再一個缺點是組件的減少的慣量。由于大部分型鋼結構靠近軸，因此轉子慣性非常低，并且在壓縮機起動時以及在高負載情況下都可導致不期望的效果。

發明目的

本發明的一個目的是解決期望減少壓縮機高度而不損失軸承高度的問題。

本發明的另一個目的是增加轉子和軸組件的轉動慣量。

本發明的又一個目的是在磁體的組裝過程中促進磁體的正確定位。

本發明的一個目的是使磁體所產生的通量最大化。

如將在下面更好地描述的，本發明旨在解決這些以及其他缺點。

發明內容

本發明涉及一種無刷式電機以及一種轉子。所述電機包括表面磁體，并且轉子包括軸向延伸部，該軸向延伸部朝向與軸的耦接部分相反的端部延伸。該軸向延伸部具有比定子的界限更大的高度，該軸向延伸部進一步具有與磁體的下基部相鄰地突出的徑向延伸部，所述徑向延伸部具有外部半徑，所述外部半徑大于與磁體的內表面相鄰的轉子表面的半徑，但小于或等于磁體的外表面的半徑。需要注意的是，轉子的軸向延伸部延伸超過磁體的下基部，并且徑向延伸部延伸為與磁體的下基部相鄰，從而在組裝過程中形成用于磁體軸向對準的參考基準。