【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电机，尤其是涉及一种具有3d扩散磁体的转子及其应用。
技术介绍
1、现阶段空调等温度调节设备采用的压缩机基本是变频电机，变频电机一般采用永磁电机，永磁电机转子的励磁方式是由永磁体励磁，其中常用的永磁体是稀土永磁体，具体的永磁体中含有一定含量的镨、钕等重稀土元素。上述永磁体虽然具有优异的抗退磁性能，但是重稀土元素的储量有限，且价格高昂。进一步的，包含上述传统永磁体的转子、电机、压缩机等产品的价格也价高。
2、为了缓解原料来源问题和成本较高的问题，有技术选择降低永磁体中的重稀土含量，但是对应的所得永磁体的抗退磁能力减弱，且抗退磁能力随永磁电机功率密度的提升，下降愈加明显，当永磁体发生不可逆退磁，影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，严重影响产品的使用寿命。
3、综上，在保证电机可靠运行的前提下，尽可能降低永磁电机所用部件的成本，是急需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有3d扩散磁体的转子，在成本相同的基础上，能够有效提高所得转子的抗退磁等方面的性能。
2、本专利技术还提供了包括上述转子的电机、压缩机和温度调节设备。
3、根据本专利技术第一方面的实施例，提出了一种具有3d扩散磁体的转子，所述转子的极弧系数为β；所述转子具有：
4、铁芯，所述铁芯上设有磁铁槽；
5、3d扩散磁体，所述3d扩散磁体设于所述磁铁槽内；
6
7、所述3d扩散磁体由非扩散区和若干个扩散区组成，所述扩散区中的重稀土含量大于所述非扩散区中的重稀土含量；垂直所述铁芯的轴线形成截面，在所述截面上，任一所述扩散区的面积为s mm2；
8、隔磁桥，所述隔磁桥设于所述磁铁槽远离所述铁芯的轴线的一侧，所述隔磁桥距离所述转子的轴线的最远距离为d1 mm；
9、并且：
10、
11、其中a为0或1，0.03≤ki≤9.1。
12、根据本专利技术实施例的转子，至少具有如下有益效果：
13、永磁体和包括永磁体的电机价格上涨的根本原因是重稀土元素价格上涨，重稀土元素的含量会影响永磁体的剩磁和矫顽力(正相关)，其中矫顽力直接表现是抗退磁能力，当永磁体尺寸相同，搭载相同电机(转子)时，矫顽力低的永磁体，转子抗退磁能力差，转子失磁风险更高且失磁更明显。
14、本专利技术的专利技术人通过大量的试验发现：在电机中，关键尺寸的设计，会影响所得转子，甚至包括所述转子的电极的整体抗退磁能力。例如，如果永磁体质地相同的条件下，永磁体的宽度w和厚度h越小，抗退磁能力越差；隔磁桥的厚度越大(d1、d2和w之间的数值关系)，漏磁系数越低，抗退磁的能力越好，反向磁场的强度相对弱一些。同样极弧系数是电机设计的关键参数，直接影响气隙磁密波形，当极弧系数增大时，气隙磁密分布会由正弦波逐渐变为方波，电机反电势方波特性会越好，转矩脉动会减小，电机运行也越平稳，但在设计过程中若一味追求大的极弧系数，会导致转子隔磁桥部分变小，使得无刷直流电机漏磁增大。此外，若转子结构设计整体抗退磁能力较差，则要求扩散区的面积较大，以保证可靠性；相反，若转子结构设计整体抗退磁能力较好，则可以将扩散区的面积设计小一点。
15、进一步的，专利技术人发现若将转子结构设计、扩散区的面积以及3d扩散磁体的尺寸等参数限制在式(i)中的关系中，并限定ki的取值范围，可通过在扩散区中添加较少含量的重稀土元素，进而提升3d扩散磁体的局部抗退磁性能，最终实现转子抗退磁性能的大幅提升，即在节约成本的基础上，最大程度的提升所得转子的综合性能；或者降低非扩散区中的重稀土含量后，仍能基本维持所得转子的抗退磁性能，即在保证转子性能的基础上，尽可能降低了其制备成本。
16、根据本专利技术的一些实施例，所述转子的极对数p≥2，例如可以是3、4或5。
17、即所述转子共有4、6、8或10个磁极。
18、根据本专利技术的一些实施例，所述极弧系数β，为每一个磁极中3d扩散磁体所对应的圆心角a，以及b＝360/2p之间的比例(β＝a/b)。
19、所述圆心角的顶点为所述铁芯的轴心。
20、根据本专利技术的一些实施例，所述极弧系数β的取值范围为0.8-0.95。
21、根据本专利技术的一些实施例，β的取值范围为0.84～0.88；例如具体可以是约0.8417。
22、根据本专利技术的一些实施例，所述铁芯由多个硅钢片层叠而成。
23、根据本专利技术的一些实施例，所述3d扩散磁体的宽度，w mm的取值范围为15mm～30mm。
24、根据本专利技术的一些实施例，w mm的取值范围为16mm～20mm。例如具体可以是约18mm。
25、根据本专利技术的一些实施例，所述3d扩散磁体的厚度，h mm的取值范围为2.1mm～3.5mm。
26、根据本专利技术的一些实施例，h mm的取值范围为2.2mm～3.0mm。例如具体可以是约2.5mm。
27、根据本专利技术的一些实施例，所述3d扩散磁体距离所述转子的轴线的最近距离，d2mm的取值范围为15mm～35mm。
28、根据本专利技术的一些实施例，d2 mm的取值范围为25mm～30mm；例如具体可以是约39.8mm。
29、根据本专利技术的一些实施例，所述隔磁桥距离所述转子的轴线的最远距离，d1 mm的取值范围为30mm～44mm。
30、根据本专利技术的一些实施例，d1 mm的取值范围为38～42mm，例如具体可以是约41.8mm。
31、根据本专利技术的一些实施例，在所述截面上，任一所述扩散区的面积在1～45mm2之间。
32、根据本专利技术的一些实施例，在所述截面上，任一所述扩散区的面积在5～15mm2之间。
33、根据本专利技术的一些实施例，在所述截面上，任一所述扩散区的面积在10～11mm2之间。
34、通常，扩散区的面积越大，则抗退磁能力越强，对应的内禀矫顽力和所需的重稀土的含量也越高，对应成本也越高；但是若扩散区的面积太小，则不能满足抗退磁性能。因此，将扩散区的面积约束在上述范围内，可兼顾成本和抗退磁性能。
35、根据本专利技术的一些实施例，所述3d扩散磁体为径向充磁。
36、根据本专利技术的一些实施例，所述3d扩散磁体为平行充磁。
37、根据本专利技术的一些实施例，所述扩散区和非扩散区中磁力方向是一致的，沿所述3d扩散磁体长度方向。
38、根据本专利技术的一些实施例，所述重稀土包括dy和tb中的至少一种。
39、3d扩散磁体中重金属含量越高，则矫顽力越高，抗退磁性能越好。由此，可通过提升扩散区的重稀土的含量，提升所得转子的抗退磁性能。
40、根据本专利技术的一些实施例本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有3D扩散磁体的转子，其特征在于，所述转子的极弧系数为β；所述转子具有：
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述3D扩散磁体呈V字型排列，且a＝1。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述3D扩散磁体呈一字型排列，且a＝0。
4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述重稀土包括Dy和Tb中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述扩散区和非扩散区的内禀矫顽力之差为90～150KA/m。
6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，任一所述扩散区沿所述3D扩散磁体宽度方向的最大长度为Lmaxmm；并且，
7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述扩散区沿所述3D扩散磁体厚度方向的最大长度为Wmaxmm；并且，
8.根据权利要求1～7任一项所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述扩散区的个数为1～5个。
9.根据权利要求8所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述扩散区包括第一扩散区
10.根据权利要求9所述的转子，其特征在于，所述第一扩散区和第二扩散区分布于所述3D扩散磁体宽度方向的两端。
11.根据权利要求1～7任一项所述的转子，其特征在于，所述扩散区沿所述3D扩散磁体长度方向的最大长度为所述3D扩散磁体长度的25％～100％。
12.一种电机，其特征在于，所述电机包括如权利要求1～11任一项所述的转子。
13.一种压缩机，其特征在于，所述电机包括如权利要求12所述的电机。
14.一种温度调节设备，其特征在于，所述温度调节设备包括如权利要求12所述的电机或权利要求13所述的压缩机。
15.根据权利要求14所述的温度调节设备，其特征在于，所述温度调节设备包括冰箱和空调中的至少一种。
...【技术特征摘要】
1.一种具有3d扩散磁体的转子，其特征在于，所述转子的极弧系数为β；所述转子具有：
2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述3d扩散磁体呈v字型排列，且a＝1。
3.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述3d扩散磁体呈一字型排列，且a＝0。
4.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述重稀土包括dy和tb中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，所述扩散区和非扩散区的内禀矫顽力之差为90～150ka/m。
6.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，任一所述扩散区沿所述3d扩散磁体宽度方向的最大长度为lmaxmm；并且，
7.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，在所述截面上，所述扩散区沿所述3d扩散磁体厚度方向的最大长度为wmaxmm；并且，
8.根据权利要求1～7任一项所述的转子，...
【专利技术属性】
技术研发人员：姚俊，谷念，盖蕊，
申请(专利权)人：广东美芝制冷设备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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