CN105099113A - 压缩机用永磁电机和具有其的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种压缩机用永磁电机和具有其的压缩机，压缩机用永磁电机包括：定子铁芯，定子铁芯具有沿其轴向贯通的中间孔，定子铁芯上设有多个沿中间孔的周向间隔开布置的定子齿，相邻两个定子齿之间限定出定子槽；绕组，绕组绕设在定子铁芯上；转子，转子与定子铁芯同轴且绕其轴线可转动地设在中间孔内；磁性件，磁性件设在转子上，其中，永磁电机的额定功率为P，永磁电机的体积为V，P/V≥2W/cm³。根据本发明实施例的压缩机用永磁电机，其功率密度较常规电机具有质的提升，进一步提升了电机效率，同时，永磁电机的体积减小，可以实现永磁电机的小型化，提升永磁电机的性价比。

Description

压缩机用永磁电机和具有其的压缩机

技术领域

本发明涉及制冷设备技术领域，更具体地，涉及一种压缩机用永磁电机和具有其的压缩机。

背景技术

近年来，随着国家政策和市场对空调的能效提出了更高的要求，空调的核心部件压缩机的性能提升成为重要课题，压缩机的驱动电机的性能及功率密度的进一步提升尤为关键。同时，小型化与高频化也是当下的行业趋势。

现有压缩机驱动电机的功率密度一般在2W/cm³以下，很难进一步提升功率密度；同时，相关技术中驱动电机一般随压缩机运行在中低频(4000rpm以下)。在现有功率密度的限制下，小型化与高频化也难于实现。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种压缩机用永磁电机，该永磁电机体积小，功率密度大，并且性价比高。

本发明还提出一种具有上述压缩机用永磁电机的压缩机。

根据本发明第一方面实施例的压缩机用永磁电机，包括：定子铁芯，所述定子铁芯具有沿其轴向贯通的中间孔，所述定子铁芯上设有多个沿所述中间孔的周向间隔开布置的定子齿，相邻两个所述定子齿之间限定出定子槽；绕组，所述绕组绕设在所述定子铁芯上；转子，所述转子与所述定子铁芯同轴且绕其轴线可转动地设在所述中间孔内；磁性件，所述磁性件设在所述转子上，其中，所述永磁电机的额定功率为P，所述永磁电机的体积为V，P/V≥2W/cm³。

根据本发明实施例的压缩机用永磁电机，通过将永磁电机的额定功率P与体积V的比值，即功率密度设置成大于2W/cm³，其功率密度较常规电机具有质的提升，进一步提升了电机效率，同时，永磁电机的体积减小，可以实现永磁电机的小型化，提升永磁电机的性价比。

另外，根据本发明实施例的压缩机用永磁电机，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述定子铁芯形成为柱状，所述定子铁芯的半径为R，轴向高度为L，V＝πR²L。

根据本发明的一个实施例，所述永磁电机与变频器相连且由所述变频器供电。

根据本发明的一个实施例，所述永磁电机在转速为1000rpm时，端子之间的反电势有效值设定为E，所述变频器提供给所述永磁电机的端子的最大电压有效值设定为Um，Um/E≥6。

根据本发明的一个实施例，所述永磁电机的额定转速在4500rpm以上。

根据本发明的一个实施例，所述永磁电机的最大运行转速大于9000rpm。

根据本发明的一个实施例，所述转子具有沿其轴向贯通且在周向上间隔开布置的多个磁铁槽，所述磁性件包括多个且分别设在所述磁铁槽内。

根据本发明的一个实施例，所述磁性件包括多个，多个所述磁性件沿所述转子的周向间隔开设在所述转子的外壁面上且分别与所述转子的外壁面贴合。

根据本发明的一个实施例，所述磁性件为一个且形成为环形，所述磁性件套设在所述转子上。

根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括根据上述实施例所述的压缩机用永磁电机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的永磁电机的剖视图；

图2是根据本发明实施例的永磁电机的定子在轴向上的投影图；

图3是根据本发明实施例的永磁电机的功率与体积关系的对比图；

图4是根据本发明实施例的永磁电机与变频器的连接示意图；

图5是根据本发明一个实施例的永磁电机的转子与磁性件的结构示意图；

图6是根据本发明另一个实施例的永磁电机的转子与磁性件的结构示意图；

图7是根据本发明又一个实施例的永磁电机的转子与磁性件的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图。

附图标记：

永磁电机100；端子101；压缩机200；外壳201；

定子铁芯10；中间孔11；定子齿12；定子槽13；

绕组20；

转子30；磁铁槽31；

磁性件40；变频器50；一次输入51。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100。

如图1至图7所示，根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100包括定子铁芯10、绕组20、转子30和磁性件40。

具体而言，定子铁芯10具有沿其轴向贯通的中间孔11，定子铁芯10上设有多个沿中间孔11的周向间隔开布置的定子齿12，相邻两个定子齿12之间限定出定子槽13，绕组20绕设在定子铁芯10上，转子30与定子铁芯10同轴且绕其轴线可转动地设在中间孔11内，磁性件40设在转子30上，其中，永磁电机的额定功率为P，永磁电机的体积为V，P/V≥2W/cm³。

换言之，根据本发明实施例的永磁电机100主要由定子铁芯10、绕组20、转子30和磁性件40构成，其中，定子铁芯10上设有中间孔11，中间孔11沿定子铁芯10的轴向贯通，定子铁芯10上还设有多个沿中间孔11的周向间隔开布置的定子齿12，相邻两个定子齿12之间限定出与中间孔11导通的定子槽13，绕组20绕设在定子槽13内。中间孔11内还设有转子30，转子30与定子铁芯10同轴，并且转子30绕转子30的轴线可转动，磁性件40设在转子30上。

其中，永磁电机100的额定功率为P，永磁电机100的体积为V，P/V≥2W/cm³。也就是说，在本申请中，永磁电机100的额定功率表示为P，永磁电机100的体积则为V，永磁电机100的额定功率与体积的比值即功率密度，根据本发明实施例的永磁电机100的功率密度大于2W/cm³。

由此，根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100，通过将永磁电机100的额定功率P与体积V的比值，即功率密度设置成大于2W/cm³，其功率密度较常规电机具有质的提升，进一步提升了电机效率，同时，永磁电机100的体积减小，可以实现永磁电机100的小型化，提升永磁电机100的性价比。

根据本发明的一个实施例，定子铁芯10形成为柱状，定子铁芯10的半径为R，轴向高度为L，V＝πR²L。

也就是说，在本申请中，转子30设在定子铁芯10的中心孔11内，永磁电机100的体积即可以用定子铁芯10的外轮廓的体积来表示。定子铁芯10的截面的外轮廓形成为圆形，定子铁芯10的外轮廓的半径为R，定子铁芯10的截面积S则为πR²，定子铁芯10在轴向上的高度为L，定子铁芯100的体积V＝SL＝πR²L。

如图3所示，图3示出了根据本发明一个实施例的电机功率与体积关系的对比图，其中，线a表示现有技术中电机的功率与体积的关系曲线，线b表示根据本发明一个实施例的永磁电机100的功率与体积的关系曲线。

对比现有技术的电机结构，以等体积V＝400cm³为例，根据本发明实施例的电机功率P可达到800W以上，而现有技术中电机功率P约为600W及其以下。由此可见，在等体积条件下，根据本发明实施例的永磁电机100可大幅提升输出功率。

进一步，以等功率P＝800W为例，根据本发明实施例的永磁电机100的体积V只需要400cm³即可满足要求，而现有技术的电机体积需要达到600cm³及其以上才能满足要求。可见，在等输出功率下，本发明可大幅减小电机体积，利于实现小型化。

由此，根据本发明实施例的永磁电机100的结构简单，不仅可以提高功率，而且成型方便，便于小型化设计。

在本发明的一些具体实施方式中，永磁电机100与变频器50相连且由变频器50供电。进一步地，永磁电机100在转速为1000rpm时，端子101之间的反电势有效值设定为E，变频器50提供给永磁电机100的端子101的最大电压有效值设定为Um，Um/E≥6。

具体地，如图4所示，图4是根据本发明实施例的变频器50与永磁电机100的搭接示意图，根据本发明实施例的永磁电机100由变频器50供电，从而按需要可以实现运行频率的实时控制，控制和使用更方便。

根据本发明实施例的永磁电机100由变频器供电，由电网或初级变频器向变频器50供电，即提供一次输入51，变频器50的输出作为永磁电机100的输入。变频器50输出端子间电压有效值U与最大能提供的端子间电压有效值Um的关系为：U≤Um。电压U随永磁电机100的参数、运行频率和运行负荷等变化。

以转速为1000rpm下的永磁电机100的端子101间反电势有效值设定为E，E与Um的关系设定为：Um/E≥6。由此，保证永磁电机的运行转速可以达到较高的水品，从而实现电机的高频化和高功率密度化，设置变频器母线电压与永磁电机100反电势的关系，保证永磁电机100在高频下稳定运行。

根据本发明的一个实施例，永磁电机100的额定转速在4500rpm以上。优选地，永磁电机100的最大运行转速大于9000rpm。由此，设置永磁电机100的额定运行范围与最大运行范围，即永磁电机100优选在高频下运行。

图5至图7示出了根据本发明不同实施例的永磁电机100的转子30与磁性件40的结构示意图。

具体地，如图5所示，在图5中，转子30具有沿其轴向贯通且在周向上间隔开布置的多个磁铁槽31，磁性件40包括多个且分别设在磁铁31槽内。其中，磁性件40优选为永磁体。

也就是说，在本申请中，转子30采用永磁体内嵌式结构。内嵌式转子结构的永磁电机100凸极比大于1，高频扩速范围广，有利于实现高频化。

如图6所示，在图6中，磁性件40包括多个，多个磁性件40沿转子30的周向间隔开设在转子30的外壁面上且分别与转子30的外壁面贴合。

换言之，根据本申请实施例的转子30采用永磁体表贴式结构，多个磁性件40沿转子40外周的周向，按N极与S极交替配置的方式布置在转子30的外周。

在本发明的另一些具体实施方式中，磁性件40为一个且形成为环形，磁性件40套设在转子30上。

如图7所示，在本申请中，转子30采用永磁体表贴式结构，并且永磁体设置成磁环结构。永磁体磁环结构具有更高的机械可靠性，有利于永磁电机100在较高转速下运转，提高永磁电机100的稳定性。其中，可选地，表贴式永磁体可采用径向充磁、HALBACH充磁或平行充磁等方式。

如图8所示，根据本发明实施例的压缩机200包括根据上述实施例的永磁电机100，永磁电机100安装在压缩机200的外壳201内，压缩机200还包括气缸、轴承等压缩部件，这些结构对于本领域技术人员来说都是可以理解并且容易实现的，因此不再详细描述。由于根据本发明上述实施例的永磁电机100具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的压缩机200也具有相应的技术效果，即永磁电机100的体积减小，性价比高。

根据本发明实施例的压缩机200的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种压缩机用永磁电机，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有沿其轴向贯通的中间孔，所述定子铁芯上设有多个沿所述中间孔的周向间隔开布置的定子齿，相邻两个所述定子齿之间限定出定子槽；

绕组，所述绕组绕设在所述定子铁芯上；

转子，所述转子与所述定子铁芯同轴且绕其轴线可转动地设在所述中间孔内；

磁性件，所述磁性件设在所述转子上，

其中，所述永磁电机的额定功率为P，所述永磁电机的体积为V，P/V≥2W/cm³。

2.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述定子铁芯形成为柱状，所述定子铁芯的半径为R，轴向高度为L，V＝πR²L。

3.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述永磁电机与变频器相连且由所述变频器供电。

4.根据权利要求3所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述永磁电机在转速为1000rpm时，端子之间的反电势有效值设定为E，所述变频器提供给所述永磁电机的端子的最大电压有效值设定为Um，Um/E≥6。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述永磁电机的额定转速在4500rpm以上。

6.根据权利要求5所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述永磁电机的最大运行转速大于9000rpm。

7.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述转子具有沿其轴向贯通且在周向上间隔开布置的多个磁铁槽，所述磁性件包括多个且分别设在所述磁铁槽内。

8.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述磁性件包括多个，多个所述磁性件沿所述转子的周向间隔开设在所述转子的外壁面上且分别与所述转子的外壁面贴合。

9.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述磁性件为一个且形成为环形，所述磁性件套设在所述转子上。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的压缩机用永磁电机。