高速永磁电机转子结构、电机和压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种高速永磁电机转子结构、电机和压缩机。

背景技术：

离心式制冷压缩机属于高速度型压缩机，压缩机转子在工作中高速旋转，需要可靠的轴承对转子进行支撑。常规转子使用的轴承主要有滚动轴承、油膜轴承、磁悬浮轴承。对于滚动轴承和油膜轴承，压缩机需要额外的油润滑系统以及复杂的供油油路系统，同时由于制冷剂与润滑油具有兼容性，需要在系统里面增加分离系统，这会导致整个系统过于复杂和庞大。

滚动轴承与滑动轴承由于摩擦较大，不适合高转速压缩机。采用气悬浮轴承作为高转速压缩机的轴承，能够减小轴承摩擦损失，降低轴承温度，从而提升压缩机可靠性。因此气悬浮离心压缩机是解决离心压缩机高速、小型化的重要技术途径。

在气悬浮离心压缩机中，相比定频电机，采用高速永磁电机能够大大提升离心压缩机的能效，然而在高转速下，离心压缩机的电机结构强度是电机的设计难点之一。转子上各零件的结构强度越低，电机结构安全性越差。

需要说明的是，公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种电机转子、电机和压缩机，在满足电磁高效设计的同时，保证永磁体的结构强度，提高电机安全性。

为实现上述目的，本发明提供了一种电机转子，包括：

第一轴；

第二轴；

永磁体，设置在第一轴和第二轴之间；

护套，套设在第一轴、永磁体和第二轴的外周，并用于连接第一轴、永磁体和第二轴；和

限位结构，用于限制护套沿轴向运动，且由一个限位凸台组成，限位凸台设置在第一轴或第二轴上。

可选地，永磁体为实心的柱体。

可选地，护套与第一轴、永磁体和第二轴之间为过盈配合。

可选地，限位凸台设置在第一轴上，且与第一轴一体成型；或者，限位凸台设置在第二轴上，且与第二轴一体成型。

可选地，第一轴包括靠近永磁体的第一轴段，第二轴包括靠近永磁体的第二轴段，第一轴段的直径和第二轴段的直径均与永磁体的直径相同。

可选地，永磁体的长度大于第一轴段的长度和第二轴段的长度。

可选地，第一轴段的长度和第二轴段的长度相等。

可选地，第一轴和/或第二轴上设有减重孔。

可选地，减重孔设置在第一轴和/或第二轴的内部；或者，减重孔为盲孔，且自靠近永磁体的端面向远离永磁体的方向延伸；或者，减重孔为盲孔，且自远离永磁体的端面向靠近永磁体的方向延伸；或者，减重孔为通孔。

可选地，第一轴和/或第二轴上设有排气孔。

可选地，第一轴和/或第二轴上设有冷却孔，冷却孔内通入用于冷却第一轴和/或第二轴的冷却介质。

可选地，冷却孔相对于第一轴或第二轴的轴线倾斜设置。

可选地，冷却孔设置在第一轴上，冷却孔为通孔，且自第一轴的周向侧面相对于第一轴的轴线倾斜地延伸至第一轴的靠近永磁体的端面；和/或，冷却孔设置在第二轴上，冷却孔为通孔，且自第二轴的周向侧面相对于第二轴的轴线倾斜地延伸至第二轴的靠近永磁体的端面。

可选地，冷却孔沿径向延伸，且第一轴和/或第二轴上设有沿轴向延伸的冷却通道，冷却孔与冷却通道连通。

为实现上述目的，本发明还提供了一种电机，包括上述的电机转子。

为实现上述目的，本发明还提供了一种压缩机，包括上述的电机。

可选地，压缩机还包括气体轴承，电机转子支撑于气体轴承上。

基于上述技术方案，本发明电机转子实施例采用护套连接第一轴、永磁体和第二轴，可以有效保护永磁体，并实现各组件的可靠连接，提高电机转子的整体结构强度；限位结构由一个限位凸台组成，可以对护套进行轴向限位，相比于在护套的两侧分别设置一个限位凸台的技术方案来说，本发明可以使第一轴、永磁体和第二轴彼此之间紧密接触，避免由于制造误差或装配误差等原因造成第一轴、永磁体和第二轴之间存在间隙，降低电机转子的结构强度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明电机转子一个实施例的结构示意图。

图2为本发明电机转子一个实施例中减重孔的一种设置方式示意图。

图3为本发明电机转子一个实施例中减重孔的另一种设置方式示意图。

图4为本发明电机转子一个实施例中减重孔的再一种设置方式示意图。

图5为本发明电机转子一个实施例中冷却孔的一种设置方式示意图。

图6为本发明电机转子一个实施例中冷却孔的另一种设置方式示意图。

图7为本发明压缩机一个实施例的内部结构示意图。

图中：

1、第一轴；2、第二轴；3、永磁体；4、护套；5、限位凸台；6、减重孔；7、排气孔；8、冷却孔；9、冷却通道；

10、电机转子；20、电机定子；30、第一气体轴承；40、电机壳体；50、第二气体轴承；60、第一壳体；70、轴承座；80、第二壳体；90、叶轮；100、连接件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1所示，在本发明提供的电机转子的一个实施例中，该电机转子包括第一轴1、第二轴2、永磁体3和护套4，永磁体3设置在第一轴1和第二轴2之间，护套4套设在第一轴1、永磁体3和第二轴2的外周，护套4用于连接第一轴1、永磁体3和第二轴2。

在该实施例中，采用护套4连接第一轴1、永磁体3和第二轴2，可以有效保护永磁体3，实现各组件的可靠连接，有效提高电机转子的整体结构强度。

电机转子还包括限位结构，限位结构用于限制护套4沿轴向运动，限位结构由一个限位凸台5组成，限位凸台5设置在第一轴1或第二轴2上。

限位结构由一个限位凸台组成，这样设置的好处是，相比于在护套的两侧分别设置一个限位凸台的技术方案来说，可以使第一轴、永磁体和第二轴彼此之间紧密接触，避免由于制造误差或装配误差等原因造成第一轴、永磁体和第二轴之间存在间隙，降低电机转子的结构强度。

永磁体3为实心的柱体，可以增大电机转子的电磁强度，缩小永磁体的体积，有利于压缩机的小型化；同时降低永磁体外表面的线速度，减小永磁体及护套所受到的离心力，增强电机转子的整体结构强度。

护套4与第一轴1、永磁体3和第二轴2之间可以采用过盈配合。这样可以在电机转子运行过程中保证护套4与第一轴1、永磁体3和第二轴2之间结合紧密，不会出现相对移动，增强护套4与第一轴1、永磁体3和第二轴2之间的连接强度，保证电机转子在高速旋转时的结构稳定性。

限位凸台5可以设置在第一轴1上，且与第一轴1一体成型。限位凸台5也可以设置在第二轴2上，且与第二轴2一体成型。

第一轴1包括靠近永磁体3的第一轴段，第二轴2包括靠近永磁体3的第二轴段，第一轴段的直径和第二轴段的直径均与永磁体3的直径相同。这样设置可以便于实现通过护套4与第一轴1、永磁体3和第二轴2之间采用过盈配合。

永磁体3的长度大于第一轴段的长度和第二轴段的长度，尽可能地增大永磁体3的长度，增大电磁强度。

第一轴段的长度和第二轴段的长度相等，有利于保证电机转子的受力均匀。

如图2所示，第一轴1和/或第二轴2上设有减重孔6。通过设置减重孔6，可以降低电机转子的整体重量。

减重孔6的数量可以根据实际需要灵活设置。可选地，在第一轴1上所设置的减重孔6和在第二轴2中所设置的减重孔6的数量相同，且关于永磁体3对称设置。

减重孔6的设置形式可以有多种选择。比如，在一个实施例中，减重孔6设置在第一轴1和/或第二轴2的内部，即减重孔6的周向是封闭的。在另一个实施例中，如图2所示，减重孔6为盲孔，且自靠近永磁体3的端面向远离永磁体3的方向延伸。在又一个实施例中，如图3所示，减重孔6为盲孔，且自远离永磁体3的端面向靠近永磁体3的方向延伸。在再一个实施例中，如图4所示，减重孔6为通孔。

第一轴1和/或第二轴2上还可以设有排气孔7。通过设置排气孔7，可以在电机转子装配时防止第一轴1和永磁体3之间以及永磁体3和第二轴2之间由于混入气体而出现间隙无法贴紧，降低电机转子的整体结构强度。排气孔7也可以起到减重作用。

排气孔7可以单独设置，使第一轴1和/或第二轴2的靠近永磁体3的端面与外界环境相通，实现排气作用。

排气孔7也可以与减重孔6配合设置，如图3所示，第一轴1和第二轴2上设有自远离永磁体3的端面向靠近永磁体3的方向延伸的减重孔6，排气孔7与减重孔6连通，排气孔7延伸至第一轴1和第二轴2的靠近永磁体3的端面。

第一轴1和/或第二轴2上设有冷却孔8，冷却孔8内通入用于冷却第一轴1和/或第二轴2的冷却介质。通过设置冷却孔8，可以对电机转子进行冷却，防止电机转子在工作过程中温度过高，有效保护电机转子。

如图5所示，冷却孔8相对于第一轴1或第二轴2的轴线倾斜设置。

冷却孔8设置在第一轴1上，冷却孔8为通孔，且自第一轴1的周向侧面相对于第一轴1的轴线倾斜地延伸至第一轴1的靠近永磁体3的端面。冷却孔8也可以设置在第二轴2上，冷却孔8为通孔，且自第二轴2的周向侧面相对于第二轴2的轴线倾斜地延伸至第二轴2的靠近永磁体3的端面。

这样设置的好处是，可以将来自电机转子周向侧面的冷却介质集中通向永磁体3，实现对永磁体3的高效冷却。

如图6所示，冷却孔8沿径向延伸，且第一轴1和/或第二轴2上设有沿轴向延伸的冷却通道9，冷却孔8与冷却通道9连通。

第一轴1上的冷却通道9沿轴向贯穿第一轴1，冷却孔8沿径向贯穿第一轴1，在第一轴1的轴向方向上，冷却孔8的数量为多个，且在第一轴1的周向不同位置也设有多个冷却孔8。第二轴2上的冷却通道9沿轴向贯穿第二轴2，冷却孔8沿径向贯穿第二轴2，在第二轴2的轴向方向上，冷却孔8的数量为多个，且在第二轴2的周向不同位置也设有多个冷却孔8。

在本发明提供的电机转子的其他实施例中，减重孔6、排气孔7、冷却孔8和冷却通道9可以自由组合，而且，排气孔7、冷却孔8和冷却通道9都可以作为减重孔6的一种形式，也都能起到减重的作用。

通过对本发明电机转子的多个实施例的说明，可以看到本发明电机转子实施例采用实心的永磁体，可以增大电磁强度，在需要达到相同电磁强度的前提下，可以有效降低电机转子的尺寸；通过设置由一个限位凸台组成的限位结构，可以实现轴向限位，同时不会因制造误差而导致第一轴与永磁体之间以及永磁体与第二轴之间出现间隙；通过护套连接第一轴、永磁体和第二轴，可以有效保护永磁体，同时提升电机转子的结构强度，保证电机转子在高转速下运行安全可靠；还设有减重孔、排气孔和冷却孔，进一步提升电机转子的综合性能。

基于上述的电机转子，本发明还提供一种电机，该电机包括上述的电机转子。

本发明还提供了一种压缩机。该压缩机包括上述的电机。

压缩机还包括气体轴承，电机转子支撑于气体轴承上。

如图7所示，气体轴承包括第一气体轴承30和第二气体轴承50，第一气体轴承30沿径向布置，对电机转子10进行支撑；第二气体轴承50沿轴向布置，对电机转子10进行轴向定位。

电机还包括电机定子20和电机壳体40。压缩机还包括第一壳体60、轴承座70、第二壳体80、叶轮90和连接件100，第一壳体60和第二壳体80均与电机壳体40固定连接。第一气体轴承30和第二气体轴承50均安装在轴承座70上。两级叶轮90分别通过连接件100连接在电机转子10的两端。两级叶轮90背靠背布置，有利于降低压缩机运行过程中的轴向力。两个径向设置的第一气体轴承30分别设置在电机转子10的两端，同时位于两个叶轮90之间，这样有利于轴承受力均匀，同时保证电机转子10的刚度均匀，减少电机转子10的悬臂过长引起振动较大的问题。轴向设置的第二气体轴承50位于一级叶轮90的外侧，保证电机转子10轴向运行平稳。

上述各个实施例中电机转子所具有的积极技术效果同样适用于电机和压缩机，这里不再赘述。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。