[发明专利]无刷式电机以及电机转子

说明书

技术领域

本发明涉及一种在用于制冷的可变容量封闭式压缩机中使用的具有设计用于无刷式电机的转子的电机。其他类型的电机，举例来说诸如磁阻电机或者任何其他不需要转子笼的电机，可从本发明受益。

背景技术

可变容量封闭式压缩机通常使用机械连接的杆和活塞类型的系统，所述系统通过偏心销连接到轴上。为了移动这种机构，通常使用无刷式电机，所述无刷式电机通常由定子和转子组成，后者由层压的电工钢芯以及表面磁体组成(尽管也可能发现具有内部插入磁体的转子版本)。定子通常用螺钉固定到曲轴箱，并且也固定到悬挂弹簧。另一方面，在组装过程中，转子通过机械干涉固定到偏心轴。

无刷电机，与有刷电机不同，具有固定到转子的永磁体。其通常围绕外周具有4个磁体并且电机定子由线圈组成，通常是6个线圈，在它们之间形成60°的角。确信的是，无刷电机的主要优点在于，由于转子包含永磁体的这一事实，因此其不需要供电，以及因此不需要转子连接。这种特征提供了优于有刷电机的优点，其中突出的是由于不存在刷磨损而具有更高的可靠性、降低的噪音、延长的使用寿命，并且消除了开关电离。此外，无刷电机在能耗方面更有效率。

在冰柜、冰箱、饮水器、空调以及其他应用使用用于制冷的封闭式压缩机。压缩机的一个重要特征是其尺寸，由于压缩机将要应用的系统内存在有限的空间，因此压缩机越小，其可以应用的制冷系统的范围越大。

这样，压缩机的尺寸并且特别是其高度需要尽可能最小，以便使产品在制冷系统中的利用最大化。

压缩机的高度主要由曲轴箱的顶部和悬挂弹簧的下部部分之间的距离所确定。因此，感兴趣的是减少这种距离以便也减少压缩机的整体高度。

然而，为了减少在曲轴箱和悬架弹簧底部之间的距离，还需要减小径向轴承(在轴和曲轴箱之间的轴承)的总高度。然而，这个高度的减少也减少了总的轴承表面并且以及加剧了轴磨损问题。

与这种类型的电机有关的另一个问题是转子和轴组件的减少的转动惯量。由于磁体密度明显低于电工钢密度，无刷式电机的转子可出现与其在高负载和/或低旋转下运行相关的问题。也就是说，负载的任何峰值都可导致速度的大幅下降，导致压缩机停止工作。

与这种类型的电机有关的再一个问题是在转子组装时磁体的轴向定位。磁体的正确的轴向定位对于避免压缩机的运行过程中关于磨损和噪音的问题是必要的，因为磁体的不良对准导致磁失衡并且产生高频轴向力，这会导致不期望的振动。

这种类型电机的期望的特征是磁体所产生磁通量的最大化，因为所产生的流量越大，产生扭矩所需要的电流就越小，并且电机的效率就越大。因此，为了使电机效率最大化，需要一种低磁阻路径。

现有技术文献已经建议了用于将转子固定到压缩机轴的方法，举例来说如在文献US 9,188,370中，其中转子通过干涉被固定到型钢结构。所引用专利的结构对于这样的电机是有用的，在所述电机中不需要通过层压的包裹(package)来产生转子。由于在高效发动机的情况下，使用层压的包裹是强制性的，因此不能使用这种方法。与这种方法有关的另一个问题是插入高度，特别是在其中该高度应该很小的情况下。在这种情况下，用于固定的总区域不可能足够以确保转子支撑，并且可能导致压缩机的可靠性问题。这种方法的再一个缺点是组件的减少的惯量。由于大部分型钢结构靠近轴，因此转子惯性非常低，并且在压缩机起动时以及在高负载情况下都可导致不期望的效果。

发明目的

本发明的一个目的是解决期望减少压缩机高度而不损失轴承高度的问题。

本发明的另一个目的是增加转子和轴组件的转动惯量。

本发明的又一个目的是在磁体的组装过程中促进磁体的正确定位。

本发明的一个目的是使磁体所产生的通量最大化。

如将在下面更好地描述的，本发明旨在解决这些以及其他缺点。

发明内容

本发明涉及一种无刷式电机以及一种转子。所述电机包括表面磁体，并且转子包括轴向延伸部，该轴向延伸部朝向与轴的耦接部分相反的端部延伸。该轴向延伸部具有比定子的界限更大的高度，该轴向延伸部进一步具有与磁体的下基部相邻地突出的径向延伸部，所述径向延伸部具有外部半径，所述外部半径大于与磁体的内表面相邻的转子表面的半径，但小于或等于磁体的外表面的半径。需要注意的是，转子的轴向延伸部延伸超过磁体的下基部，并且径向延伸部延伸为与磁体的下基部相邻，从而在组装过程中形成用于磁体轴向对准的参考基准。