CN107017709A - 电机定子、永磁电机以及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电机定子、永磁电机以及压缩机，电机定子包括：定子铁芯，定子铁芯具有多个沿其周向间隔设置的定子齿，相邻两个定子齿限定出定子槽；定子绕组，定子绕组绕设在定子齿且包括多个线圈组，每个线圈组具有至少两个接头；用于连接外电路和定子绕组的引出线，引出线包括多根且每根引出线与至少两个不同线圈组的接头连接，其中，搭载电机的端子间的额定电压为Un，定子铁芯的最大外径为Dmax，定子铁芯的轴向长度为L，Un/(Dmax²×L)≤0.3V/cm³。根据本发明实施例的电机定子，可以改善定子绕组的制造性，有效地提高电机的槽满率，同时可以降低定子绕组的交流电阻，从而减小集肤效应，提升电机效率。

Description

电机定子、永磁电机以及压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，更具体地，涉及一种电机定子、永磁电机以及压缩机。

背景技术

压缩机电机一般按具有中性点的星形接法连接各相，而不采用不具有中性点的多边形接法。然而，随着压缩机技术的发展及压缩机应用领域的推广，在一些电压/电机体积较小的应用场合，电机具有较大的电流，因此在相关技术中，需要设置较大的导体面积来保证电流密度处于可靠范围内，即定子绕组通常采用直径较粗的导体或多根导体并绕。而粗导体绕制或多根导体并绕工艺难度大，无法在保证可靠性的同时批量化生产。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种电机定子，所述电机定子的加工、制造容易。

本发明还提出一种具有上述电机定子的永磁电机。

本发明还提出一种具有上述永磁电机的压缩机。

根据本发明第一方面实施例电机定子，包括：定子铁芯，所述定子铁芯具有多个沿其周向间隔设置的定子齿，相邻两个所述定子齿限定出定子槽；定子绕组，所述定子绕组绕设在所述定子齿且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头；用于连接外电路和所述定子绕组的引出线，所述引出线包括多根且每根所述引出线与至少两个不同线圈组的接头连接，其中，搭载所述电机的端子间的额定电压为Un，所述定子铁芯的最大外径为Dmax，所述定子铁芯的轴向长度为L，Un/(Dmax²×L)≤0.3V/cm³。

根据本发明实施例的电机定子，在电机的端子电压、定子铁芯最大外径以及轴向长度满足本发明应用范围的场合内，通过将每根引出线与至少两个来自不同线圈组的接头连接，可以减小定子绕组的线圈直径，从而改善了定子绕组的制造性，有效地提高电机的槽满率，同时可以降低定子绕组的交流电阻，从而减小集肤效应，提升电机效率。

根据本发明的一个实施例，所述线圈组的数量与所述引出线的数量相等。

根据本发明的一个实施例，所述定子绕组包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，所述引出线包括三根。

可选地，每个所述线圈组具有2n个所述接头，其中，n是正整数，第一个引出线与所述第一线圈组的n个接头、所述第二线圈组的n个接头连接，第二个引出线与所述第一线圈组的另n个接头、所述第三线圈组的n个接头连接，第三个引出线与所述第二线圈组的另n个接头、所述第三线圈组的另n个接头连接。

根据本发明的一个实施例，所述定子绕组为集中式绕组或分布式绕组。

根据本发明的一个实施例，所述定子绕组采用无中性点的连接方式，简化了定子绕组与引出线的连接工序。在保证电机相同电压电流特性的情况下，可以适当减小定子绕组的线圈直径，从而改善定子绕组的制造性，降低定子绕组的直材成本与制造成本，同时还可以减小集肤效应，降低定子绕组的交流电阻，提升电机效率。

根据本发明的一个实施例，所述引出线通过接线盒或导电插片与外电路连接。

可选地，所述定子槽的数量为3的倍数。

根据本发明第二方面实施例的电机，包括：转子和根据上述实施例所述的电机定子。

根据本发明实施例的电机，通过采用上述实施例所述的电机定子，加工制造容易，合格率高，有利于降低电机的直材成本与制造成本低，提升电机的工作效率。

根据本发明的一个实施例，所述转子包括：转子铁芯，所述转子铁芯具有多个磁铁槽；多个永磁体，所述多个永磁体分别设在多个所述磁铁槽内，所述转子的极对数为P，所述定子槽的数量为Z，且满足关系式：Z/P＝3/2^k,其中，k为正整数。

可选地，所述永磁电机由变频器供电。

根据本发明第三方面实施例的压缩机，包括根据上述实施例所述的永磁电机。

根据本发明实施例的压缩机，通过采用上述实施例所述的永磁电机，有利于提升压缩机的性价比。

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是根据本发明一个实施例的电机定子的主视图；

图2是图1中所示的电机定子的俯视图；

图3是图1中所示的电机定子的立体图；

图4是根据本发明实施例的电机定子与相关技术中定子的绕线合格率对比图；

图5是根据本发明另一个实施例的电机定子的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的永磁电机的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的永磁电机与相关技术电机的效率-体积对比图；

图8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9是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图。

附图标记：

压缩机A，

永磁电机10，

定子11，

定子铁芯111，通道1111，定子齿1112，定子槽1113，

定子绕组112，第一线圈组1121，第二线圈组1122，第三线圈组1123，接头1124，

引出线113，

转子铁芯12，磁体槽121，永磁体13，

变频器20，外壳30，曲轴40，气缸50，活塞60，主轴承71，副轴承72。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图5描述根据本发明第一方面实施例的电机定子11。

如图1-图5所示，根据本发明一个实施例的电机定子11包括：定子铁芯111、定子绕组112和用于连接外电路和定子绕组112的引出线113。

定子铁芯111具有多个沿其周向间隔设置的定子齿1112，任意相邻两个定子齿1112 限定出定子槽1113。定子绕组112绕设在多个定子齿1112上。定子绕组112包括多个线圈组，每个线圈组具有至少两个接头1124。引出线113包括多根。每根引出线113 与多个线圈组中的至少两个接头1124连接，且每根引出线113连接的至少两个接头1124 来自不同线圈组的接头1124。

其中，所述电机的应用条件为：搭载所述电机的端子间的额定电压为Un，定子铁芯111的最大外径为Dmax，定子铁芯111的轴向长度为L，Un/(Dmax²×L)≤0.3V/cm³。

根据本发明实施例的电机定子11，在电机的端子电压、定子铁芯111最大外径以及轴向长度满足本发明应用范围的场合内，通过将每根引出线113与至少两个来自不同线圈组的接头1124连接，可以减小定子绕组112的线圈直径，从而改善了定子绕组112 的制造性，有效地提高电机的槽满率，同时可以降低定子绕组112的交流电阻，从而减小集肤效应，提升电机效率。

可选地，线圈组的数量与引出线113的数量相等，例如若定子绕组包括三个线圈组，则引出线包括三根。

在一些示例中，定子绕组112采用无中性点的连接方式，例如定子绕组112可以采用三角形接法，简化了定子绕组112与引出线113的连接工序。在保证电机相同电压电流特性的情况下，可以适当减小定子绕组112的线圈直径，从而改善定子绕组112的制造性，降低定子绕组112的直材成本与制造成本，同时还可以减小集肤效应，降低定子绕组的交流电阻，提升电机效率。

根据本发明一些可选的实施例，定子绕组112为集中式绕组。

具体地，如图1-图3所示，在本实施例中，定子绕组112包括第一线圈组1121、第二线圈组1122和第三线圈组1123，引出线113包括三根。

在一些示例中，每个线圈组具有两个接头1124，其中，第一个引出线113与第一线圈组1121的一个接头1124、第二线圈组1122的一个接头1124连接。第二个引出线113 与第一线圈组1121的另一个接头1124、第三线圈组1123的一个接头1124连接。第三个引出线113与第二线圈组1122的另一个接头1124、第三线圈组1123的另一个接头 1124连接。

也就是说，定子绕组112包括三个线圈组，每个线圈组包含两个接头1124，即定子绕组112共有六个接头1124。六个接头1124与三根引出线113连接，每根引出线113 连接两个接头1124，且每根引出线113连接的接头1124来自不同线圈组。

在本实施例中，电机的应用条件为：电机端子间额定工作电压Un、定子的最大外径Dmax、所述定子的轴向长度L满足：Un/(Dmax²×L)≤0.3V/cm³。在前述的应用条件的场合，使用本发明的电机定子11，可以有效地降低定子绕组112的导体直径，从而改善定子绕组112制造性。另外，由于定子绕组112的导体直径减小，有利于减小导体的集肤效应，从而减小电机的交流电阻，提升电机的性能。

在一些示例中，定子槽1113的数量为3的倍数。

在一些具体示例中，电机定子11的定子铁芯111具有九个定子槽1113和九个定子齿1112。定子绕组112分为三个线圈组，每个线圈组有两个接头1124，不同线圈组的接头1124两两组合以与引出线113相连接

当然，本发明的每个线圈组的接头1124的数量不限于两个。

在一些具体示例中，每个线圈组的接头1124的数量可以是偶数(2n，n＝1，2，3……)，若定子绕组112具有m个线圈组，则定子绕组112的接头1124总数为2mn。

其中，第一个引出线113可以与第一线圈组1121的n个接头、第二线圈组1122的 n个接头连接，第二个引出线113可以与第一线圈组1121的另n个接头、第三线圈组 1123的n个接头连接，第三个引出线113可以与第二线圈组1122的另n个接头、第三线圈组1123的另n个接头连接。

如图3所示，在一些示例中，电机定子11还包括绝缘材料以将定子绕组112与定子铁芯111、不同相定子绕组112之间进行电气绝缘。

图4是上述实施例的电机定子11与相关技术中的电机定子的绕线合格率对比图。

可见，相关技术中，在定子绕组的导体截面尺寸较粗的场合下，定子绕组较难实现较高的槽满率，且槽满率若超过某个临界点，制造合格率会随槽满率的升高而急剧下降，甚至无法制造。

相比而言，采用本发明实施例提供的电机定子11结构，一方面，可以有效降低定子绕组112的导体直径，从而较容易实现定子绕组112较高的槽满率。另一方面，随着导体线径的增大，受集肤效应影响，导体的交流电阻/直流电阻随之增大，从而影响电机的性能。

根据本发明另一些可选的实施例，定子绕组112为分布式绕组。

如图5所示，在一些示例中，定子铁芯111具有十八个定子槽1113和十八个定子齿1112。在电机的端子电压、定子铁芯111的最大外径以及轴向长度在本发明应用范围的场合内，采用本发明的定子绕组112的接头1124与引出线113的连接方法，具有类似的优良效果。

在一些可选的示例中，引出线113的一端连有接线盒，引出线113通过接线盒与外电路连接。在另一些可选的示例中，引出线113的一端连有导电插片，引出线113通过导电插片与外电路连接，连接方便，操作容易。

根据本发明实施例的电机定子11，定子绕组112的线圈与引出线113连接简单，且在保证电机相同电压电流特性的情况下，改善电机的制造性。另外，由于定子绕组112 的导体截面尺寸较大容易产生集肤效应，会使电机效率下降，而本发明实施例的电机定子11，可以减小定子绕组112的导体截面尺寸，从而减小导体的集肤效应，提升电机效率。

如图6-图8所示，根据本发明第二方面实施例的永磁电机10包括：转子和根据上述实施例的电机定子11。

由于根据本发明实施例的电机定子11具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的永磁电机10也具有上述技术效果，即所述永磁电机10的结构简单，直材成本与制造成本低，加工制造容易，合格率高，电机工作效率高，性能好。

如图6所示，在一些示例中，定子铁芯111的中部具有通道1111，转子可转动地设在通道1111内。

转子包括：转子铁芯12和多个永磁体13。转子铁芯12具有多个沿其周向间隔设置的磁铁槽121。多个永磁体13分别设在多个磁铁槽121内，转子的极对数为P，定子槽 1113的数量为Z，且满足关系式：Z/P＝3/2^k,其中，k为正整数。例如，若定子槽1113 的数量Z为9时，则转子的极对数P可以为6。

图7是本发明实施例的永磁电机10与相关技术中的电机的效率-体积对比图。

可见，本发明实施例的永磁电机10的定子具有较高的槽满率，同时因定子绕组112的导体截面积较小而降低了集肤效应，因此在不同体积下、与相关技术中的电机结构相比，具有更高的性能。

如图8所示，根据本发明的一个实施例，永磁电机10由变频器20供电。变频器20 的输入侧可以是直流电，也可以是交流电。变频器20的输出侧与永磁电机10相连以向永磁电机10供电，从而实现永磁电机10的变频控制。

根据本发明第三方面实施例的压缩机A包括根据上述实施例所述的永磁电机10。由于根据本发明实施例的永磁电机10具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的压缩机A也具有上述技术效果，即所述压缩机A的加工、制造容易，工作效率高。

如图9所示，根据本发明的一个实施例，压缩机A包括外壳30、曲轴40、气缸50、活塞60、主轴承71、副轴承72以及上述实施例的电机。

外壳30沿竖直方向(如图9所示的上下方向)延伸，外壳30内限定有沿其轴向延伸的容纳腔。曲轴40设在容纳腔内且沿外壳30的轴向布置。曲轴40的下端穿过气缸 50，主轴承71和副轴承72分别设在气缸50的上下两端以与气缸50限定出密封的压缩腔。曲轴40伸入气缸50的部分形成偏心部且其上套装有活塞60。曲轴40的上端与电机的转子铁芯12连接。

根据本发明实施例的电机、压缩机A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。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种电机定子，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有多个沿其周向间隔设置的定子齿，相邻两个所述定子齿限定出定子槽；

定子绕组，所述定子绕组绕设在所述定子齿且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头；

用于连接外电路和所述定子绕组的引出线，所述引出线包括多根且每根所述引出线与至少两个不同线圈组的接头连接，

其中，搭载所述电机的端子间的额定电压为Un，所述定子铁芯的最大外径为Dmax，所述定子铁芯的轴向长度为L，Un/(Dmax²×L)≤0.3V/cm³。

2.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述线圈组的数量与所述引出线的数量相等。

3.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组包括第一线圈组、第二线圈组和第三线圈组，所述引出线包括三根。

4.根据权利要求3所述的电机定子，其特征在于，每个所述线圈组具有2n个所述接头，其中，n是正整数，

第一个引出线与所述第一线圈组的n个接头、所述第二线圈组的n个接头连接，

第二个引出线与所述第一线圈组的另n个接头、所述第三线圈组的n个接头连接，

第三个引出线与所述第二线圈组的另n个接头、所述第三线圈组的另n个接头连接。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组为集中式绕组或分布式绕组。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组采用无中性点的连接方式。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述引出线通过接线盒或导电插片与外电路连接。

8.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述定子槽的数量为3的倍数。

9.一种永磁电机，其特征在于，包括：转子和根据权利要求1-7中任一项所述的电机定子。

10.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述转子包括：

转子铁芯，所述转子铁芯具有多个磁铁槽；

多个永磁体，所述多个永磁体分别设在多个所述磁铁槽内，所述转子的极对数为P，所述定子槽的数量为Z，且满足关系式：Z/P＝3/2^k,其中，k为正整数。

11.根据权利要求9所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁电机由变频器供电。

12.一种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求9-11中任一项所述的永磁电机。