一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机的制作方法

本发明属于驱动装置，具体涉及一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机。

背景技术：

1、现阶段国内外空调压缩机基本采用变频电机，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磁铁励磁，由于现在永磁电机高功率密度的特点及降成本的需求，导致转子磁铁的抗退磁能力减弱，当磁铁发生不可逆退磁，将影响电机及压缩机的运行性能及可靠性，从而严重影响产品的使用寿命。

2、同时，随着稀土材料价格的增长，稀土磁铁材料价格和电机成本直线上升。在保证电机可靠运行的前提下，磁铁和电机的降成本迫在眉睫。磁铁价格上涨的根本原因是稀土元素价格的上涨，而稀土元素的含量影响磁铁的剩磁和矫顽力，其中矫顽力的直接表现是抗退磁能力。当磁铁尺寸相同，搭载相同电机时，矫顽力低的磁铁，转子抗退磁能力差，转子失磁风险更高，且失磁更明显。

3、因此，亟需设计出一种可有效解决上述技术缺陷的转子，在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低生产成本。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种能够加强抗退磁性的转子、电机和压缩机和制冷机。本发明通过控制转子中隔磁桥的厚度和永磁体中稀土元素的扩散尺寸等相关参数间的特定运算关系，在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，可提高永磁体局部抗退磁的能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。

2、为克服上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种转子。

3、具体地，一种转子，包括：

4、转子铁芯，所述转子铁芯上设置有磁铁槽；

5、多组永磁体，所述永磁体设置于所述磁铁槽内，两个所述永磁体为一组呈v字型分布，多组所述永磁体围设于所述转子铁芯上；

6、第一隔磁桥，设置于同组两个所述永磁体所在的所述磁铁槽之间；

7、第二隔磁桥，设置于相邻组所述永磁体所在的所述磁铁槽之间；

8、在所述永磁体的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区，所述扩散区包括：

9、第一扩散区，设置于所述永磁体宽度中心线的一侧；和/或

10、第二扩散区，设置于所述永磁体宽度中心线的另一侧；

11、所述第一扩散区和所述第二扩散区中均含有稀土元素；

12、其中：所述第一隔磁桥的厚度y1、所述第二隔磁桥的厚度y2、所述第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度l1max、所述第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度w1max满足以下公式(1)和公式(2)：

13、公式(1)：y1·y2·l1max＝k1、公式(2)：y1·y2·w1max＝k3；

14、上述公式中：0.2≤k1≤7.7，0.16≤k3≤2。

15、本发明的转子包括转子铁芯、多组永磁体、第一隔磁桥和第二隔磁桥，所述转子铁芯上设置有磁铁槽；所述永磁体设置于所述磁铁槽内，且一个永磁体对应设置于一个磁铁槽内，两个所述永磁体为一组呈v字型分布，每组永磁体围设于所述转子铁芯上，永磁体的组数由转子铁芯的尺寸而定；第一隔磁桥设置于同组两个所述永磁体所在的所述磁铁槽之间，在同组的两个永磁体间设置第一隔磁桥，在一定程度上能起到隔磁作用，可以避免同组的两个永磁体之间的区域出现漏磁现象，优化转子结构，提升转子的可靠性；第二隔磁桥设置于相邻组所述永磁体所在的所述磁铁槽之间，通过设置第二隔磁桥可有效降低转子内部各组磁路错乱以及漏磁问题的发生，以进一步优化转子结构，提升转子的可靠性。

16、在所述永磁体的宽度和厚度所在的平面上设置有扩散区，所述扩散区包括第一扩散区和/或第二扩散区，其中：第一扩散区设置于所述永磁体宽度中心线的一侧，第二扩散区设置于所述永磁体宽度中心线的另一侧。所述第一扩散区和所述第二扩散区中均含有稀土元素。由于稀土元素具有优异的能量密度、矫顽力和剩磁特性，将其制备成浆料并涂覆于永磁体基体表面后，将渗透并扩散至永磁体基体内部形成扩散区，且浆料中稀土元素的含量越高，则永磁体的抗退磁能力越强。同时，在永磁体基体的表面涂覆含有稀土元素的浆料后，还需进行高温处理(约800-950℃，10-18小时)，以进一步提高稀土元素与永磁体基体间的结合力，形成稳定的晶界状态，改进永磁体的矫顽力及其对温度的稳定性，从而提高永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。

17、研究发现，转子的退磁性能与第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度以及扩散区的尺寸有关，其中：第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度增加时，转子抗退磁性能提升，在实现相同抗退磁性能的前提下，需要扩散区的面积减少；即第一隔磁桥厚度和第二隔磁桥厚度的乘积与扩散区的l1max或w1max成反比。因此，通过合理设置第一隔磁桥的厚度y1、第二隔磁桥的厚度y2、第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度l1max、第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度w1max间的关系，并使之满足上述公式(1)和(2)的运算关系，可实现在保证退磁可靠性及不增永磁体体积的前提下，可提高永磁体局部抗退磁的能力，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。

18、优选的，公式(1)和公式(2)中，1.2≤k1≤1.8，0.38≤k3≤0.57。

19、作为上述技术方案的进一步改进，第二扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度l2max、第二扩散区沿所述永磁体厚度方向的最大长度w2max满足以下公式(3)和公式(4)：

20、公式(3)：y1·y2·l2max＝k2、公式(4)：y1·y2·w2max＝k4；

21、上述公式中：0.2≤k2≤7.7，0.16≤k4≤2。

22、具体地，当第二扩散区中沿永磁体的宽度和厚度方向的最大长度满足公式(3)和公式(4)时，可实现对第一扩散区的补充，实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，进一步提高永磁体局部抗退磁的能力。

23、优选的，公式(3)和公式(4)中，1.2≤k1≤1.8，0.38≤k3≤0.57。

24、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一隔磁桥的厚度y1的取值范围为0.2-2mm。

25、具体地，通过控制第一隔磁桥的厚度，以满足同组永磁体间隔磁的需求。第一隔磁桥的厚度需大于0.2mm，以保证第一隔磁桥可满足转子高速旋转产生的离心力对转子结构的破坏，从而确保单组永磁体的机械强度，提高转子的可靠性；同时限定第一隔磁桥的厚度需小于2mm，以降低同组永磁体漏磁的风险及制造成本。

26、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二隔磁桥的厚度y2的取值范围为0.2-2mm。

27、具体地，通过控制第二隔磁桥的厚度，以满足不同组的永磁体之间隔磁的需求。第二隔磁桥的厚度需大于0.2mm，以保证第二隔磁桥可满足转子高速旋转产生的离心力对转子结构的破坏，从而确保每组永磁体的机械强度，提高转子的整体可靠性；同时限定第二隔磁桥的厚度需小于2mm，以降低组间永磁体漏磁的风险及制造成本。

28、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1mm≤l1max≤25mm；1mm≤w1max≤5mm。

29、优选的，所述第一扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1.4mm≤l1max≤1.7mm；1.5mm≤w1max≤2.3mm。

30、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1mm≤l2max≤25mm；1mm≤w2max≤5mm。

31、优选的，所述第二扩散区中各参数的取值范围满足以下任意之一或之二：1.4mm≤l2max≤1.7mm；1.5mm≤w2max≤2.3mm。

32、具体地，在限定y1和y2的取值范围的基础上，进一步限定扩散区中各参数第一扩散区沿永磁体宽度方向的最大长度l1max、第一扩散区沿永磁体厚度方向的最大长度w1max、第二扩散区沿所述永磁体宽度方向的最大长度l2max、第二扩散区沿所述永磁体厚度方向的最大长度w2max的范围值，以使其满足各公式中0.2≤k1≤7.7，0.2≤k2≤7.7，0.16≤k3≤2，0.16≤k4≤2，从而实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高永磁体局部抗退磁的能力，提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力，以降低电机的生产成本。

33、作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素包括镝、铽、镨、钕、铈中的至少一种。

34、具体地，这些稀土元素渗透并扩散至永磁体内，在高温处理的过程中，可与永磁体内的过渡金属元素形成金属间化合物，过渡金属元素之间的强交换作用使得化合物具有较高的居里温度，过渡金属原子具有较大的磁矩保证化合物拥有较高的饱和磁化强度，而稀土元素局域的4f电子能够提供较强的各向异性，两类元素的综合效应，有利于提高永磁体的矫顽力，从而增强永磁体的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁能力。

35、优选的，所述稀土元素包括镝、铽、钕中的至少一种。

36、作为上述技术方案的进一步改进，所述稀土元素均匀分布或者非均匀分布于所述扩散区中。

37、具体地，稀土元素在永磁体中的分布是指扩散区域中稀土元素的分布情况，扩散区域中稀土元素可以均匀分布也可以不均匀分布，主要取决于扩散工艺。

38、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g1为1.05％-2.0％。

39、具体地，通过控制第一扩散区中稀土元素的质量占比范围，以满足电机的低成本需求。第一扩散区的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第一扩散区具备可满足永磁体矫顽力的最低需求，从而确保第一扩散区可以提升整个永磁体的抗退磁能力；同时限定第一扩散区的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第一扩散区具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体的成本，从而满足电机的低成本需求。

40、作为上述技术方案的进一步改进，所述第二扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g2为1.05％-2.0％。

41、具体地，第二扩散区中的稀土元素的质量占比与第一扩散区中的稀土元素的质量占相同，可作为第一扩散区的补充或独立作为扩散区。同时，第二扩散区的稀土元素的重量百分比需大于1.05％，以保证第二扩散区具备可满足永磁体矫顽力的最低需求，从而确保第二扩散区可以提升整个永磁体的抗退磁能力；同时限定第二扩散区的稀土元素的重量百分比需小于2.0％，可以在保证第二扩散区具备较强抗退磁能力的基础上，减少永磁体的成本，从而满足电机的低成本需求。

42、作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体还包括非扩散区，所述非扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为g3，且g3<g1，g3<g2。

43、具体地，非扩散区是指永磁体中含稀土元素的浆料未渗透或扩散至的区域，即未采用3d扩散技术的区域，非扩散区中稀土元素的质量占比小于第一扩散区和第二扩散中的稀土元素的质量占比，即两个扩散区的矫顽力均大于非扩散区的矫顽力。因此，第一扩散区和第二扩散区所能抵御的矫顽磁场的强度大于非扩散区所能抵御的矫顽磁场的强度，从而在非扩散区面临退磁风险时，可保持自身的磁感应强度，进而阻止非扩散区发生不可逆退磁，以实现提升永磁体抗退磁能力，在延长永磁体使用寿命的同时，提高其可靠性。

44、作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体还包括若干个第三扩散区，所述第三扩散区设置于所述第一扩散区和第二扩散区之间，每个所述第三扩散区中稀土元素的含量占所述永磁体的质量百分比为gi，gi>g3。

45、具体地，永磁体除可包括第一扩散区和/或第二扩散区外，还可包括若干个第三扩散区，可作为第一扩散区和第二扩散区的补充。同时，每个扩散区中稀土元素的质量占比均大于非扩散区，即第三扩散区的矫顽力大于非扩散区的矫顽力。通过设置质量占比不同的第三扩散区和非扩散区，可以在每个永磁体上形成退磁能力不同的第三扩散区和非扩散区，以通过梯度抗退磁区域强化永磁体的抗退磁性能，进而降低永磁体出现不可逆退磁问题的发生。

46、优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区、所述第二扩散区和所述第三扩散区，且所述第三扩散区设置于所述第一扩散区和所述第二扩散区之间，所述第一扩散区、所述第二扩散区和所述第三扩散区围合成回字型。

47、优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区和所述第二扩散区，且所述第一扩散区和所述第二扩散区分别设置于永磁体的四个角部。

48、优选的，所述永磁体包括所述第一扩散区、所述第二扩散区和第所述三扩散区，且第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区分别平行设置于永磁体的两侧和中部，呈三条型。

49、具体地，第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区可同时设置于永磁体中，也可单独设置于永磁体中，对于永磁电机来说，在永磁体宽度和厚度所在平面上，永磁体容易在宽度两端退磁，以及宽度中间位置退磁；此外，永磁体还容易在长度方向两端退磁。因此，在永磁体容易退磁的位置设置扩散区既可以提高抗退磁性，同时保证降低成本。

50、作为上述技术方案的进一步改进，所述第一扩散区和所述第二扩散区沿所述永磁体轴向方向全区域分布或局部分布。

51、具体地，第一扩散区和第二扩散区可沿永磁体轴向方向全区域分布或局部分布是指：第一扩散区和第二扩散区沿永磁体长度方向的分布情况，其沿长度方向分布可以全区域分布，也可以部分区域分布，主要取决于永磁体对于抗退磁性能的要求，部分区域分布主要是为了减小扩散区，从而降低成本。

52、作为上述技术方案的进一步改进，在所述永磁体不同宽度和厚度所在截面上的所述扩散区相同或不同。

53、具体地，通过在转子组件上设置多个永磁体，可以强化转子组件的抗退磁能力，从而进一步降低转子组件出现不可逆退磁的可能性。对于一片永磁体，在不同的永磁体长度上的宽度和厚度所在平面上，扩散区可以相同，也可以不相同，只需保证永磁体的整体抗退磁能力即可。

54、作为上述技术方案的进一步改进，所述永磁体采用径向充磁或平行充磁。

55、具体地，永磁体的充磁方向可以为径向充磁，也可以为平行充磁，只需保证转子上的每个永磁体的充磁方向一致，且每个永磁体中的第一扩散区、第二扩散区、第三扩散区和非扩散区的充磁方向一致即可。在非扩散区因外部磁场产生退磁现象时，抗退磁能力较强的第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区可保证自身的磁性，从而通过第一扩散区、第二扩散区和第三扩散区对非扩散区进行充磁，以避免永磁体出现不可逆退磁的情况发生。

56、作为上述技术方案的进一步改进，所述转子铁芯由多个硅钢片层叠而成。

57、具体地，转子铁芯由多个硅钢片层叠而成，采用层叠的方式加工转子铁芯，有利于减小涡流损耗。转子铁芯在工作时，处于变化的磁场中，其内部感生的电流将导致能量损耗，该能量损耗称为涡流损耗。转子铁芯由硅钢片叠压而成，可有效减少铁耗，提高转子的可靠性。

58、本发明的第二方面提供了一种电机。

59、具体地，一种电机，包括：

60、如本发明第一方面任一技术方案所述的转子。

61、本发明提供的电机，包括定子和上述第一方面任一技术方案所述的转子，其中：定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯设置有用于固定所述绕组的凸起部，所述绕组由线圈环绕所述凸起部而形成，所述定子铁芯围设于所述转子铁芯的外侧并形成间隙。由于电机包括上述任一技术方案的转子，因此具有该转子所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。

62、本发明的第三方面提供了一种压缩机。

63、具体地，一种压缩机，包括：

64、如本发明第一方面任一技术方案所述的转子；或

65、如本发明第二方面所述的电机。

66、本发明提供的压缩机，包括上述第一方面任一技术方案所述的转子或上述第二方面所述任一技术方案所述的电机，由于压缩机包括上述任一技术方案的转子或电机，因此具有该转子或电机所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。

67、本发明的第四方面提供了一种制冷机。

68、具体地，一种制冷机，包括：

69、如本发明第二方面所述的电机；或

70、如本发明第三方面所述的压缩机。

71、本发明提供的制冷机，包括上述第二方面所述的电机或上述第三方面所述的压缩机，由于制冷机包括上述技术方案的电机或压缩机，因此具有该电机或压缩机所能实现的全部有益效果。为避免重复，此处不再赘述。

72、本发明的上述技术方案相对于现有技术，至少具有如下技术效果或优点：

73、(1)本发明依据转子的退磁性能与第一隔磁桥和第二隔磁桥的厚度以及扩散区的尺寸有关，且第一隔磁桥的厚度和第二隔磁桥的厚度的乘积与扩散区的l1max或w1max成反比，推导并验证了通过合理设置第一隔磁桥厚度y1、第二隔磁桥厚度y2、第一扩散区沿所述永磁铁宽度方向的最大长度l1max、第一扩散区沿磁铁厚度方向的最大长度w1max间的关系，并使之满足上述公式(1)和公式(2)，可实现在保证退磁可靠性及不增加永磁体体积的前提下，提高永磁体局部抗退磁能力，从而提高转子的抗退磁能力，进而提高电机的抗退磁的能力，降低电机的生产成本。

74、(2)本发明提供的转子，其永磁体在50a/130℃下的退磁率可达2.50％。