CN104377852B - 永磁电机、制冷压缩机及空调机组 - Google Patents

永磁电机、制冷压缩机及空调机组 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种永磁电机、制冷压缩机及空调机组，所述永磁电机包括机壳、定子和转子，所述定子和所述转子安装于所述机壳内，且将所述机壳的内腔分隔成第一内腔和第二内腔，所述定子包括定子铁心，所述定子铁心的齿部上设置有连通所述第一内腔与所述第二内腔的轴向通风孔；所述轴向通风孔为沿所述齿部的高度方向延伸的锥形孔，且所述轴向通风孔靠近所述齿部头部一端的宽度大于其靠近所述齿部根部一端的宽度。由于定子铁心齿部上的轴向通风孔为锥形孔，不仅使换热流体能在电机发热最集中的齿部进行充分换热，提高了电机换热比；而且，电机浸漆过程中，残留漆在物体表面张力效应下向轴向通风孔窄端集中，使轴向通风孔宽端保持通畅。

Description

永磁电机、制冷压缩机及空调机组
技术领域
本发明涉及电机，特别是涉及一种永磁电机、具有该永磁电机的制冷压缩机及具有该压缩机的空调机组。
背景技术
永磁电机运行过程中温度最高热量主要来自定子铜耗和定子铁耗。定子齿部磁密最大，损耗耗较大，导致电机定子内表面与转子外表面温度最高。经实验和研究发现，由于转子由永磁体构成，转子发热可以忽略，因此在电机运行过程中导致转子温度升高主要原因是传热引起。对于永磁电机，转子温度过高存在高温退磁等隐患和电机绝缘热损隐患。
对于制冷压缩机用永磁电机，通常采用冷媒喷射冷却或在定子与壳体之间设置螺旋流道冷却，。在实际应用中这种冷却方式存在电机转子冷却效果差，且电机内部热场不均匀，有的地方温度偏高，有的地方偏低的问题。
发明内容
针对上述现有技术现状，本发明所要解决的技术问题在于，提供一种永磁电机，其能提高电机换热比，使冷媒等换热流体能在电机发热最集中的定子齿部换热，从而稳定控制电机温度，解决永磁电机存在的冷却不均问题。本发明所要解决的另一个技术问题在于，提供一种具有该永磁电机的制冷压缩机和具有该制冷压缩机的空调机组。
为了解决上述技术问题，本发明所提供一种永磁电机，包括机壳、定子和转子，所述定子和所述转子安装于所述机壳内，且将所述机壳的内腔分隔成第一内腔和第二内腔，所述定子包括定子铁心，所述定子铁心的齿部上设置有连通所述第一内腔与所述第二内腔的轴向通风孔；所述轴向通风孔为沿所述齿部的高度方向延伸的锥形孔，且所述轴向通风孔靠近所述齿部头部一端的宽度大于其靠近所述齿部根部一端的宽度。
在其中一个实施例中，所述轴向通风孔的横截面轮廓线包括靠近所述齿部头部一侧的圆弧状第一轮廓线、靠近所述齿部根部一侧的圆弧状第二轮廓线以及连接在该第一轮廓线两端与该第二轮廓线两端之间的直线状第三轮廓线。
在其中一个实施例中，所述第一轮廓线的半径R1不大于所述齿部宽度L2的1/3。
在其中一个实施例中，所述第一轮廓线的中心O1与所述定子的内圆表面之间的距离L大于0.5mm。
在其中一个实施例中，所述第一轮廓线的中心O1与所述第二轮廓线的中心O2之间的间距L1大于或等于所述第一轮廓线的半径R1。
在其中一个实施例中，所述第二轮廓线的半径R2不大于所述第一轮廓线的半径R1的1/3。
在其中一个实施例中，所述转子包括转子铁心和设置于该转子铁心轴向方向上的两侧的转子压圈，在至少一个所述转子压圈与所述转子铁心之间设置有隔板，且该隔板的外缘伸入所述定子的内圆表面与所述转子的外圆表面之间的气隙内。
在其中一个实施例中，所述隔板为环状结构，且该隔板的外径大于所述转子的外圆表面的直径、小于所述定子的内圆表面的直径。
在其中一个实施例中，在所述机壳上设置有流体进口和流体出口，所述流体进口与所述第一内腔连通，所述流体出口与所述第二内腔连通。
本发明所提供的一种制冷压缩机，包括电机，所述电机为上述的永磁电机。
在其中一个实施例中，所述制冷压缩机为离心式制冷压缩机或螺杆式制冷压缩机。
本发明所提供的一种空调机组，包括压缩机、冷凝器、主路节流元件及蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述主路节流元件和所述蒸发器通过管道连接组成制冷剂循环回路，所述压缩机为上述的制冷压缩机，且所述流体进口经辅路节流元件与所述冷凝器的出口连通，所述流体出口与所述压缩机的吸气口连通。
在其中一个实施例中，所述的空调机组还包括闪发器，该闪发器连接在所述冷凝器与所述蒸发器之间，或者所述流体进口经所述辅路节流元件与所述闪发器的液体出口连通。
本发明所述提供的永磁电机，由于定子铁心齿部上的轴向通风孔为沿定子铁心齿部的高度方向延伸的锥形孔，使换热流体能在电机发热最集中的齿部进行充分换热，提高了电机换热比，从而稳定控制电机温度，解决永磁电机存在的冷却不均问题，从而使电机内部保持恒温场；而且，由于轴向通风孔为锥形孔，电机浸漆过程中，残留漆在物体表面张力效应下向轴向通风孔窄端集中，使轴向通风孔宽端保持通畅，保证了电机在浸漆过程中不堵塞轴向通风孔。
本发明的附加技术特征的有益效果将在本说明书具体实施方式部分进行说明。
附图说明
图1为本发明其中一个实施例中的永磁电机的剖视结构示意图；
图2为图1中所示永磁电机的定子铁心的结构示意图；
图3为图1中所示永磁电机的定子铁心的局部放大示意图；
图4为图1中所示永磁电机的隔板的结构示意图。
以上各图中，10、机壳；10a、第一内腔；10b、第二内腔；10c、气隙；20、定子；21、定子铁心；211、轭部；212、齿部；212a、头部；212b、根部；213、轴向通风孔；213a、第一轮廓线；213b、第二轮廓线；213c、第三轮廓线；22、线圈绕组；23、定子的内圆表面；30、转子；31、转子铁心；32、转子压圈；33、隔板；33a、隔板的外缘；34、转轴；35、转子的外圆表面。
具体实施方式
下面参考附图并结合实施例对本发明进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明其中一个实施例中，提供一种永磁电机，如图1所示，永磁电机包括机壳10、定子20和转子30，所述定子20固定安装在所述机壳10内，所述定子包括定子铁心21和线圈绕组22。所述转子30安装在所述定子铁心21的内部，所述定子20和所述转子30将所述机壳10的内腔分隔成左侧的第一内腔10a和右侧的第二内腔10b，且所述定子的内圆表面23和所述转子的外圆表面35之间形成气隙10c。所述转子30包括转轴34、安装在转轴34上的转子铁心31和设置于该转子铁心31轴向方向上两侧的转子压圈32。
如图2、3所示，所述定子铁心21具有轭部211和多个径向向内伸出的齿部212，在定子铁心21的齿部212上设置有连通所述第一内腔10a与所述第二内腔10b的轴向通风孔213，该轴向通风孔213为沿所述齿部212的高度方向延伸的锥形孔，且该轴向通风孔213靠近所述齿部212头部212a一端的宽度大于其靠近所述齿部212根部212b一端的宽度。换热流体(如空气、制冷剂)通过轴向通风孔213将齿部212上的热量带走。由于轴向通风孔213为锥形孔，使得齿部212与换热流体充分接触，提高了电机换热比，从而稳定控制电机温度，解决永磁电机存在的冷却不均问题。而且，由于轴向通风孔213为锥形，这样浸漆过程的残留漆在物体表面张力效应下向轴向通风孔213的窄端集中，使轴向通风孔213的宽端保持通畅，保证了电机在浸漆过程中不堵塞轴向通风孔213。
较优地，所述轴向通风孔213的横截面轮廓线包括靠近所述齿部212头部212a一侧的圆弧状第一轮廓线213a、靠近所述齿部212根部212b一侧的圆弧状第二轮廓线213b以及连接在该第一轮廓线213a两端与该第二轮廓线213b两端之间的直线状第三轮廓线213c。这样，该轴向通风孔213各边之间圆弧过渡，一方面可以保持齿部212的强度，另一方面避免尖角导致电荷聚集。
较优地，所述第一轮廓线213a的半径R1不大于所述齿部212宽度L2的1/3，以保持定子铁心21的齿部212的强度。
较优地，所述第一轮廓线213a的中心O1与所述定子20的内圆表面23之间的距离L大于0.5mm，使轴向通风孔213尽量靠近气隙处。
较优地，所述第一轮廓线213a的中心O1与所述第二轮廓线213b的中心O2之间的间距L1大于或等于所述第一轮廓线213a的半径R1，以尽量使轴向通风孔213保持锥形。
较优地，所述第二轮廓线213b的半径R2不大于所述第一轮廓线213a的半径R1的1/3，保证电机在浸漆过程中，液体表面张力存在使油漆尽量黏附在通风孔的窄端，不至堵住轴向通风孔213。
较优地，所述转子30包括转子铁心31和设置于该转子铁心31轴向方向上的两侧的转子压圈32，在一个或两个(本实施例为两个)所述转子压圈32与所述转子铁心31之间设置有隔板33(如图1、4所示)，且该隔板33的外缘33a伸入所述气隙10c内。由于转子30高速旋转在气隙10c中形成的气阻塞，且由于隔板33的外缘33a伸入气隙10c内，增加了气阻塞效应，有利于阻止更多换热流体进入气隙，使轴向通风孔213成为整个回路唯一通道，从而节省了冷却电机的换热流体量，达到更高的冷却比；而且，还可以减小电机风磨损耗。
如图2所示，所述隔板33为环状结构，且该隔板33的外径大于所述转子30的外圆表面35的直径、小于所述定子20的内圆表面23的直径。
较优地，所述隔板33采用隔热材料制成。当换热流体(如冷媒、空气)进入第一内腔时，转子压圈32在相对低温的条件下形成冷表面，此时在转子压圈32表面会有凝结效应，由于转子30的高速旋转，凝结的冷媒直接甩向线圈绕组22端部，冷却线圈绕组22端部。较优地，所述转子压圈32背对所述隔板33的表面上设置有凹槽或突起(图中未示出)，以达到更好的凝结效果和带液效果。
较优地，所述隔板33采用绝缘材料制成，绝缘材料不导磁，不会被磁化，不会改变电机内的磁场，不会增加额外的损耗。
较优地，在所述机壳10上设置有流体进口(图中未示出)和流体出口(图中未示出)，所述流体进口与所述第一内腔10a连通，所述流体出口与所述第二内腔10b连通。使用时，液态换热流体(优选为液体制冷剂)从流体进口进入第一内腔10a内，然后通过轴向通风孔213换热，在此过程中，换热流体吸收热量发生相变，通过相变带走热量，进一步提高了电机换热比。
本发明另一个实施例中，提供一种制冷压缩机，包括电机，所述电机为上述实施例中的永磁电机，在所述机壳10上设置有与所述第一内腔10a连通的冷媒进口(图中未示出)和与所述第二内腔10b连通的冷媒出口(图中未示出)。这样，换热流体从冷媒进口进入第一内腔10a内，经过轴向通风孔213与齿部212换热后，流入第二内腔10b内，最后从冷媒出口排出，这样电机内部冷媒在压缩机作用下形成独立的循环体系。所述制冷压缩机优选为离心式制冷压缩机或螺杆式制冷压缩机。
本发明另一个实施例中，提供一种空调机组(图中未示出)，包括压缩机、冷凝器、主路节流元件、闪发器及蒸发器，压缩机、冷凝器、主路节流元件、闪发器及蒸发器通过管道连接组成制冷剂循环回路，所述压缩机为上述的制冷压缩机，且所述冷媒进口经辅路节流元件与所述冷凝器或所述闪发器的液体出口连通，所述冷媒出口与所述压缩机的吸气口连通。液态冷媒经辅路节流元件节流后形成雾态低温冷媒喷入第一内腔10a中，一部分雾态低温冷媒通过轴向通风孔213，与齿部212直接进行换热，带走定子上的热量。由于永磁电机运行过程中热量主要来自定子铜耗和定子铁耗，而转子30由永磁体构成，转子30发热可以忽略，那么在永磁电机运行过程中导致转子30温度升高主要原因是传热引起。因此本实施例中的永磁电机将定子热损直接交换，使永磁电机达到温度场均匀分布的效果，可以消除因永磁永磁电机存在高温退磁等隐患和永磁电机绝缘热损隐患。另一部分雾态低温冷媒在转子压圈32表面上凝结成液态，由于转子30的高速旋转，凝结的冷媒直接甩向线圈绕组22端部，冷却线圈绕组22端部。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种永磁电机，包括机壳、定子和转子，所述定子和所述转子安装于所述机壳内，且将所述机壳的内腔分隔成第一内腔和第二内腔，所述定子包括定子铁心，所述定子铁心的齿部上设置有连通所述第一内腔与所述第二内腔的轴向通风孔；其特征在于，所述轴向通风孔为沿所述齿部的高度方向延伸的锥形孔，且所述轴向通风孔靠近所述齿部头部一端的宽度大于其靠近所述齿部根部一端的宽度。
2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述轴向通风孔的横截面轮廓线包括靠近所述齿部头部一侧的圆弧状第一轮廓线、靠近所述齿部根部一侧的圆弧状第二轮廓线以及连接在该第一轮廓线两端与该第二轮廓线两端之间的直线状第三轮廓线。
3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述第一轮廓线的半径R1不大于所述齿部宽度L2的1/3。
4.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述第一轮廓线的中心O1与所述定子的内圆表面之间的距离L大于0.5mm。
5.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述第一轮廓线的中心O1与所述第二轮廓线的中心O2之间的间距L1大于或等于所述第一轮廓线的半径R1。
6.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述第二轮廓线的半径R2不大于所述第一轮廓线的半径R1的1/3。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的永磁电机，其特征在于，在所述机壳上设置有流体进口和流体出口，所述流体进口与所述第一内腔连通，所述流体出口与所述第二内腔连通。
8.一种制冷压缩机，包括电机，其特征在于，所述电机为根据权利要求1至7中任一项所述的永磁电机。
9.根据权利要求8所述的制冷压缩机，其特征在于，所述制冷压缩机为离心式制冷压缩机或螺杆式制冷压缩机。
10.一种空调机组，包括压缩机、冷凝器、主路节流元件及蒸发器，所述压缩机、所述冷凝器、所述主路节流元件和所述蒸发器通过管道连接组成制冷剂循环回路，其特征在于，所述压缩机为根据权利要求8或9所述的制冷压缩机，且所述压缩机的机壳上的流体进口经辅路节流元件与所述冷凝器的出口连通，所述压缩机的机壳上的流体出口与所述压缩机的吸气口连通。
11.根据权利要求10所述的空调机组，其特征在于，还包括闪发器，该闪发器连接在所述冷凝器与所述蒸发器之间，或者所述流体进口经所述辅路节流元件与所述闪发器的液体出口连通。
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