一种转子结构、电机、电机的控制方法及压缩机与流程

本发明涉及电机，尤其涉及一种转子结构、电机、电机的控制方法及压缩机。

背景技术：

1、永磁同步电机因具有功率密度高、效率高等优点，在家用电器、新能源汽车的驱动系统等领域均有广泛应用。在永磁同步电机的设计过程当中，反电势系数是一个极其重要的参数。现有的永磁同步电机的反电势系数通常是固定，而低反电势的电机在低频运转时性能不佳，高反电势的电机在高频运转时弱磁严重，效率急剧降低，且弱磁扩速的频率上限受限更严重，影响电机的输出特性。因此如何平衡电机的反电势系数是永磁同步电机设计中的一个难点。另外，电机的转矩脉动是影响永磁同步电机性能、噪声的一个重要因素；转矩脉动过大将导致电机扭力不稳，附加损耗增大，同时将导致电机的电磁噪声等增加从而影响压缩机及空调系统的振动噪声。而齿槽转矩的大小和电机的转矩脉动息息相关，齿槽转矩是转子永磁体和定子齿靠近或离开时，永磁体附近的磁场发生变化从而产生的转矩。降低电机齿槽转矩能够减小电机的转矩脉动。

2、现有技术的永磁同步电机不能够有效控制控制电机的低反电势和齿槽转矩，导致电机的噪音过大、稳定性受限，具有值得改进的空间。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种转子结构，该转子结构应用在电机中，能够动态调节电机的反电势系数，有助于提升电机的运行效率，而且电机的齿槽转矩低，运行噪声低。

2、一种转子结构，包括转子主体，所述转子主体中设有多个磁极，多个所述磁极沿所述转子主体的圆周方向布置在所述转子主体上；

3、每个所述磁极均包括n片可移动的磁钢，移动的所述磁钢的一端能够沿所述转子主体的轴向伸出所述转子主体的端面；n为大于等于2的自然数。

4、该转子结构通过对磁极的结构进行改进，设置成包括多片可以移动的磁钢的磁极，使得在电机运转过程中，可以根据电机的工况调整磁钢的位置，以改变转子的磁通，从而实现电机的反电势系数的调整。在电机高速转动时，降低电机的反电势系数，减少电机的高频弱磁损耗，提高电机的效率；在电机低速转动时，提高电机的反电势系数，从而提高电机低频效率。

5、在本发明较佳的技术方案中，所述转子主体的一端设有多个控制装置，多个所述控制装置用于分别控制所述磁钢移动，以改变各片所述磁钢伸出所述转子主体的端面的长度。

6、本技术通过多个控制装置控制多片磁钢的运动，使得每片磁钢均能够通过一个控制装置进行所在位置的调整，实现磁钢的多点分控，可以更为精细的调整电机气隙磁密的分布，提高气隙磁密的正弦度，减小谐波含量，从而减少谐波带来的附加损耗，提升电机效率，同时可以改善电机的振动噪声。

7、在本发明较佳的技术方案中，所述控制装置包括底座、推头、导管以及气动调节件，所述底座固定在转子主体的端面上，所述推头、所述导管均设置在所述底座上，所述推头的一端与所述磁钢连接、相对的另一端与伸入所述导管中；所述气动调节件的输出端与所述导管连通，所述气动调节件驱动所述推头沿所述导管的轴向移动。

8、在本发明较佳的技术方案中，所述底座沿所述磁钢的宽度方向横跨在所述磁钢的一端，所述底座与所述磁钢端部相对的一侧壁形成限位面，所述限位面用于限制所述磁钢的移动。

9、在一种实施方式中，通过设置气动调节件、导管、推头来驱动磁钢运动。通过气动调节磁钢位置，可以改变磁钢伸出转子端面的长度，从而可以调节转子的每极磁通的大小，进而使电机呈现高低不同的反电势系数。

10、在本发明较佳的技术方案中，所述控制装置包括安装座与推杆电机，所述安装座固定在转子主体的端面上，所述推杆电机固定在所述安装座上，所述推杆电机的推杆与所述磁钢端部固定连接。

11、在另一种实施方式中，通过推杆电机来对磁钢进行驱动，推杆电机的结构简单、稳定可靠，能够保证使用过程中磁钢运动的可靠性，同时节省转子的生产制造时间。

12、在本发明较佳的技术方案中，各片所述磁钢伸出所述转子主体的端面的最大长度为hmax，所述转子主体沿轴线方向的长度为l，其中hmax/l≤0.5。

13、为了保证本技术的转子结构有较大的磁通的变化范围，转子结构的整体高度也较好控制不易和其他部件发生干涉，本技术对转子主体和磁钢的运动长度进行限制，使得hmax/l≤0.5。

14、在本发明较佳的技术方案中，每个所述磁极均包括2片可移动的磁钢，两片所述磁钢伸出所述转子主体的端面的长度分别为h1、h2，其中|h1-h2|/((h1+h2)/2)≤0.3。本实施例中，对不同的磁钢的运动进行限制，例如使得两片不同的磁钢伸出转子主体的端面的长度h1、h2，具有|h1-h2|/((h1+h2)/2)≤0.3的关系，该设计能够保证磁极偏移的效果，有效降低电机的齿槽转矩，改善电机的振动噪声。

15、在本发明较佳的技术方案中，所述转子主体中设有磁体槽，所述磁体槽沿所述转子主体的轴线方向贯穿所述转子主体，每个所述磁极均设置在一个所述磁体槽，所述转子主体的一端固定有对磁极进行限位的挡板。

16、磁体槽用于容纳各个磁极，而挡板可以通过铆钉固定在转子主体的一端，挡板用于密封磁体槽的一端，使得磁极设置在磁体槽后不会脱落，保证转子结构的运行稳定。

17、本发明的目的之二是提供一种电机，包括定子结构，所述定子结构中设置有如上所述的转子结构。

18、本发明的目的之三是提供一种电机的控制方法，基于如上所述的电机来实施，所述方法包括以下步骤：

19、控制所述磁钢运动，使得每个所述磁极中的各片所述磁钢的所在位置不同；

20、根据所述电机的转速，控制所述磁钢运动，以使得所述磁钢的一端伸出所述转子主体的端面或位于所述转子主体中。

21、本发明的目的之四是提供一种压缩机，该压缩机包括如上所述的电机。

22、本发明的有益效果为：

23、本发明提供的一种转子结构，该转子结构的转子主体中设有多个磁极，多个磁极沿转子主体的圆周方向布置在转子主体上。每个磁极均包括n片可移动的磁钢，移动的磁钢的一端能够沿转子主体的轴向伸出转子主体的端面。该转子结构应用在电机中，能够通过控制磁钢的位置，来调节电机的反电势系数。当电机处于高频转速时，控制磁钢运动使得磁钢的一端伸出转子主体的端面，此时磁钢和转子主体错位，而且磁钢周围的导磁介质由转子主体变为空气，导磁性能急剧下降，磁通下降，电机的反电势系数下降，有利于减少电机的高频运转的弱磁损耗。当电机处于低频转速时，控制磁钢位于转子主体中，转子主体产生的磁通大，电机的反电势系数高，有利于提升电机的低频能效。而且由于各片磁钢都是可以运动的，控制各片磁钢错位，能够使得每个磁极的磁场发生偏移，这能够有效降低电机的齿槽转矩，从而降低电机转矩脉动，改善电机的振动噪声。

24、本技术还提供包括上述转子结构的电机以及电机的控制方法，该电机能够根据转速来调整反电势系数，运行过程控制的灵活性高，具有较高的运行效率可靠性。

25、本技术还提供包括上述电机的压缩机，该压缩机的电机能够根据运行频率动态调节电机的反电势系数。有利于减少高频运转时的弱磁损耗，提升电机及压缩机效率，同时有利于弱磁扩速，可以进一步提升压缩机的最大运行频率。