电动机及其转子 技术领域 本发明涉及电动机领域， 更具体地， 涉及一种电动机转子及具有其的电动机。 背景技术 永磁同步电动机（IPM)是一种在转子内侧放置� �层永磁体、 主要利用永磁转矩、 磁阻转矩为辅助的电动机。 磁阻转矩与永磁转矩的合成公式如下： T = mp (L _q - L _d ) _d i _q + mp ψ _PM i _q 。 其中， T为电动机输出转矩， 提高 Τ的值， 可以提高电动机性能； Τ后等式中的 第一项为磁阻转矩， 第二项为永磁转矩； Ψ _ΡΜ 为电动机永磁体产生的定转子耦合磁通 的最大值， m为定子导体的相数， L _d 、 L _q 分别为 d轴和 q轴电感， 其中 d轴指与主磁 极轴线重合的轴， q轴指与主磁极轴线垂直的轴， 其中的垂直指的是电角度； i _d 、 i _q 分 别是电枢电流在 d轴、 q轴方向上的分量。 由上述合成公式可知， 通过增加第二项的 永磁转矩以及通过提高电动机 d轴和 q轴的电感差值都可以实现电动机输出转矩 T的 提高。 现有技术中主要通过提高永磁体的性能来提高 电动机性能， 即通过提高永磁转矩 的做法来提高合成转矩的值， 进而提高电动机效率， 常见的做法就是内置稀土类永磁 体。 但是， 由于稀土是不可再生资源， 且价格昂贵， 因此该种电动机更广泛的应用受 到了限制。 另外， 由于受转子体积的限制， 转子每极下的永磁体的占有率存在极限值， 很难通过增加永磁体使用量的方式提高电动机 输出转矩， 这同样限制了电动机效率的 提高。 发明内容 本发明目的在于提供一种能够提高永磁体利用 率、 从而提高电动机转子性能的 电动机转子及具有其的电动机。 根据本发明的一个方面， 提供了一种电动机转子， 包括铁心和设于铁心内部的 永磁体， 铁心上沿铁心的周向方向上设置有多组安装槽 ， 每组安装槽包括两个或者 两个以上在铁心的径向方向上间断设置的安装 槽； 永磁体为多组， 每组永磁体中的 各个永磁体对应地嵌入每组安装槽的各个安装 槽中； 在与铁心的轴向方向垂直的永 磁体的截面上， 以永磁体远离铁心的中心的一侧的两端点之间 的距离为永磁体长度 L， 以永磁体远离铁心的中心的一侧的两端点之间 的连线与永磁体靠近铁心的中心 的一侧的中点之间的距离为永磁体宽度 H， 贝 ij : ≥丄。

L 10

进一步地， 每组安装槽中包括第一安装槽和第二安装槽， 第一安装槽和第二安 装槽中嵌入的永磁体分别为第一永磁体和第二 永磁体， 第一永磁体的永磁体长度和 永磁体宽度分别为 Lai和 Hal， 则丄≤ ί≥1≤丄。

10 Lai 10

进一步地， 第二永磁体的永磁体长度和永磁体宽度分别为 La2 和 Ha2， 则 3 z Ha2 z 7

10― La2― 10 。

进一步地， 每组安装槽中包括第一安装槽、 第二安装槽和第三安装槽， 第一安 装槽、 第二安装槽和第三安装槽中嵌入的永磁体分别 为第一永磁体、 第二永磁体和 第三永磁体， 第一永磁体的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lbl 和 Hbl， 则 丄< <丄。

10 Lbl 2

进一步地， 第二永磁体的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lb2 和 Hb2， 则 J_ _< Hb2 _< j_

10 Lb2— 2 °

进一步地， 第三永磁体的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lb3 和 Hb3， 则

J_ _< Hb3 _< J_

10— Lb3— 2 ° 根据本发明的一个方面， 还提供了一种电动机， 包括前述的电动机转子。 采用本发明的电动机转子及具有其的电动机， 以永磁体远离铁心的中心的一侧的 两端点之间的距离为永磁体长度 L， 以永磁体远离铁心的中心的一侧的两端点之间 的 连线与永磁体靠近铁心的中心的一侧的中点之 间的距离为永磁体宽度 H， 根据实验结 果发现， 通过调整永磁体长度 L和 H之间的关系， 可以有效地增加永磁体周围空气中 的磁场强度， 增加永磁体的气隙磁密， 即有效地增加转子的 d轴和 q轴方向的永磁磁 通， 从而在不增加永磁体用量的前提下提高永磁体 利用率和提高电动机转子性能。 附图说明 构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明 的进一步理解， 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是根据本发明的电动机转子的一个实施例的� �构示意图； 图 2是根据本发明的电动机转子的一个实施例的� �磁体长度 L和永磁体宽度 H的 示意图； 图 3是根据本发明的电动机转子的一个实施例的 H/L与电机效率的关系示意图； 图 4是根据本发明的电动机转子的另一个实施例� �结构以及永磁体长度 L和永磁 体宽度 H的示意图； 图 5 是根据本发明的电动机转子的另一个实施例的 H 与电机效率的关系示意 图； 以及 图 6是根据本发明的电动机转子的 H/L与气隙磁密的关系示意图。 具体实施方式 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发 明。 本发明从电机转子安装槽 20中放置的永磁体 20的内弧所延伸至安装槽的两端点 之间的距离与同一永磁体 20外弧面中点沿 d轴方向至内弧两端点连线中点的距离关系 进行了探讨，提出了在永磁体 20使用量一定的情况下提高永磁转矩利用的方� ��， 即永 磁体尺寸的最优设计， 从而实现电动机合成转矩 T的最大化， 提高了电动机效率。 如图 1所示， 本发明提供了一种电动机转子， 包括铁心 10和设于铁心 10内部的 永磁体 20， 铁心 10上沿铁心 10的周向方向上设置有多组安装槽 30， 每组安装槽 30 包括两个或者两个以上在铁心 10的径向方向上间断设置的安装槽 30; 永磁体 20为多 组，每组永磁体 20中的各个永磁体 20对应地嵌入每组安装槽 30的各个安装槽 30中； 在与铁心 10的轴向方向垂直的永磁体 20的截面上， 以永磁体 20远离铁心 10的中心 的一侧的两端点之间的距离为永磁体长度 L， 以永磁体 20远离铁心 10的中心的一侧 的两端点之间的连线与永磁体 20靠近铁心 10的中心的一侧的中点之间的距离为永磁 体宽度 H， 贝 lj: ≥丄。

L 10 如图 1所示， 本发明的电动机转子至少包括由硅钢片叠成的 铁心 10、 嵌入在铁心 10中的永磁体 20。 电动机转子铁心 10中包含多组贯穿铁心 10的安装槽 30， 每组安 装槽 30包含两层以上中间被铁心隔开的安装槽 30。 永磁体 20嵌入安装槽 30中， 放 置时要求同一组内的永磁体 20朝电动机转子的外周方向呈同一极性，例如� �� 1中所示， d轴方向上两层永磁体全部显示 S极； 同时要求相邻的两组永磁体 20的磁性相反， 各 组永磁体 20对外沿圆周方向按照 NS极交替分布。 在永磁体 30放入安装槽 30后， 安 装槽 30两端可以留有一定的空隙，其中可以填充空� ��或者非导磁性介质。 电动机转子 的同一组永磁体 20中相邻两片永磁体间由具有一定宽度的由硅� ��片构成的磁通路径， 电动机转子相邻两组安装槽 30之间有宽度不恒定由硅钢片构成的连接筋。 在安装槽 30中放入永磁体 20， 该转子能够提供磁阻转矩。 由于 d轴方向上放置 了多层永磁体 20， 而永磁体 20本身的磁阻很大， 与空气磁导率相当， 因此在 d轴方 向上的电感 L _d 较小， 而 q轴方向因为铁心 10本身具有较高的磁导率， 所以 q轴方向 上的电感 L _q 较大， 因此提高了电动机转子的磁阻转矩， 从而提高了电机输出转矩， 也 就提高了电动机效率。 有了这种途径提高电动机效率， 可以替代通过增加稀土类永磁 体提高电动机效率的方法， 从而减少了稀土用量， 一方面节约了能源， 减轻了环境负 担， 另一方面降低了成本， 提升了产品竞争力。 另外， 由于插入了永磁体 20， 该转子也能提供永磁转矩。 以永磁体 20远离铁心 10的中心的一侧的两端点之间的距离为永磁体� ��度 L， 以永磁体 20远离铁心 10的中 心的一侧的两端点之间的连线与永磁体 20靠近铁心 10的中心的一侧的中点之间的距 离为永磁体宽度 H， 根据实验结果发现， 通过调整永磁体长度 L和 H之间的长度， 可 以有效地增加永磁体气隙磁密 （气隙磁密指空气中磁强的强度， 气隙磁密越大， 表示 磁场强度越大，永磁体的转矩越大），即有效 地增加转子的 d轴和 q轴方向的永磁磁通， 从而在不增加永磁体用量的前提下提高永磁体 利用率和提高电动机转子性能。 如图 5 所示， 当 ϋ _≥ 丄时， 气隙磁密开始进入一个平缓的增加阶段。

L 10 根据本发明的第一实施例， 如图 2所示， 每组安装槽 30 中包括第一安装槽 31a 和第二安装槽 32 a, 第一安装槽 31 a和第二安装槽 32 a中嵌入的永磁体 20分别为第 一永磁体 21 a和第二永磁体 22 a，第一永磁体 21 a的永磁体长度和永磁体宽度分别为

Lai和 Hal， 则丄 丄。 优选地， 第二永磁体 22 a的永磁体长度和永磁体宽度

10 Lai 10

分别为 La2和 Ha2， 则丄≤ _≤ 丄。

10 La2 10 如图 2所示， 21和 22分别为插入第一安装槽 31 a和第二安装槽 32 a的第一层永 磁体和第二层永磁体。 由于转子的每个极都占有一定的扇形面积， 所以插入的弧形永 磁体的曲率和弧形深度从结构上来看可以是任 意的。 但是， 根据实验结果发现， 通过 调整永磁体内弧 21al 向两侧延伸至安装槽 31 a的相交的两端点之间的距离与永磁体 外弧 21a2中点沿 d轴方向至内弧 21al两端点连线所构成虚拟直线的距离 H满足如下 的关系时丄 _≤ ί≥1 _≤ 丄， 在永磁体 20体积一定的情况下， 会增加永磁磁通。 如图 3所

10 Lai 10 示的 H 与电机效率曲线， 其为区间内多组试验数据的平均值， 当 H 满足关系式 丄 _≤ ί≥1 _≤ 丄时， 电动机效率比不满足关系式的情况要高， 该关系式所产生的效果在 10 Lai 10

电动机低速下运行时尤为显著。优选地， 当第二安装槽 32 a中的第二永磁体 22 a的永 磁体长度 La2和永磁体宽度 Ha2的关系满足丄≤ _≤ 丄时， 能够进一步提高电动机

10 La2 10

效率。 根据本发明的第二实施例，如图 4所示，当每组安装槽 30中包括第一安装槽 31b、 第二安装槽 32b和第三安装槽 33b， 第一安装槽 31b、 第二安装槽 32b和第三安装槽 33b中嵌入的永磁体 20分别为第一永磁体 21b、 第二永磁体 22b和第三永磁体 23b， 第一永磁体 21b的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lbl和 Hbl， 则丄≤i^ _≤ i。 优

10 Lbl 2 选地，第二永磁体 22b的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lb2和 Hb2，则丄≤ ≤丄。

10 Lb2 2 优选地， 第三永磁体 23b 的永磁体长度和永磁体宽度分别为 Lb3 和 Hb3， 则

J_ _< Hb3 _< J_

10— Lb3— 2 ° 以上的关系式优选地适用于两层永磁体 20的转子方案， 其永磁体 20的组数并不 限制为如附图 2所示的 6极， 对于 4极、 8极的转子均适用。 如图 4所示， 在本实施例中， 每组安装槽 30包括三层安装槽， 分别为第一安装槽

31b、 第二安装槽 32b和第三安装槽 33b。 根据实验结果发现， 通过调整永磁体 21b内 弧向两侧延伸至安装槽 31b的相交的两端点之间的距离与永磁体 21b外弧中点沿 d轴 方向至内弧两端点连线所构成虚拟直线的距离 H满足如下的关系丄≤ί^ _≤ 丄时， 在

10 Lbl 2 永磁体体积一定的情况下， 会增加永磁磁通， 从而提高电机永磁转矩， 最终达到提高 电机效率的目的。 如图 5所示的 H/L与电机效率曲线， 其为区间内多组试验数据的平 均值， 当 H 满足关系式丄≤ί^≤丄时， 电动机效率比不满足关系式的情况要高，

10 Lbl 2

该关系式所产生的效果在电动机低速下运行 时尤为显著。 优选地， 当第二安装槽 32b 中的第二永磁体 22b的永磁体长度 Lb2和永磁体宽度 Hb2的关系满足丄≤ ≤丄时，

10 Lb2 2 能够进一步提高电动机效率。 优选地， 当第三安装槽 33b中的第二永磁体 23b的永磁 体长度 Lb3和永磁体宽度 Hb3的关系满足丄≤ί _≤ 丄时， 能够进一步提高电动机效

10 Lb3 2

率。 本实施例中的关系式优选地适用于三层永磁体 20的转子方案， 其永磁体 20的组 数并不限制为如附图 4所示的 4极， 对于 6极、 8极的转子均适用。 本发明的电动机转子中所嵌入的永磁体与通槽 的形式可以设计成等厚度的弧形， 也可以是中间厚两边薄的不等厚度弧形。 本发明还提供了一种电动机， 包括前述的电动机转子。 本发明的电动机， 通过限定永磁体长度与其宽度之间的关系， 在永磁体体积一定 的情况下提高了永磁体磁通利用率和电机永磁 转矩， 最终达到提高电机效率的目的。 本发明的电动机可以应用在空调压缩机、 电动车以及风扇系统中。 从以上的描述中， 可以看出， 本发明上述的实施例实现了如下技术效果： 本发明的电动机转子及具有其的电动机， 在永磁体使用量一定的情况下， 能够提 高电机转子永磁转矩的利用率， 达到提高电机效率的目的； 或者在保持电机效率不变 的情况下， 能够减少永磁体的使用量， 达到节约材料降低电机成本的目的。 以上所述仅为本发明的优选实施例而已， 并不用于限制本发明， 对于本领域的技 术人员来说， 本发明可以有各种更改和变化。 凡在本发明的精神和原则之内， 所作的 任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。