CN107181341B - 压缩机用永磁电机和具有其的压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了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：转子组件包括永磁体和转子铁芯，转子铁芯的外周面在横截面m上的正投影为外轮廓线w，外轮廓线w包括至少一组线段a，线段a包括相连的第一线段、第二线段和第三线段，第一线段具有点A，过点A和点0的直线为d轴，d轴平分对应的永磁体，第二线段具有点B，过点B和点O的直线为q轴，q轴平分相邻永磁体槽，其中，第一线段到点O的最大距离为L1，第二线段到点O的最大距离为L2，第三线段到点O的最小距离为L3，L1、L2和L3满足：L1＞L2＞L3。由此根据本发明实施例的压缩机用永磁电机，能够提高运行效率和整体性能。

Description

压缩机用永磁电机和具有其的压缩机

技术领域

本发明涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种压缩机用永磁电机和具有其的压缩机。

背景技术

现有技术中，压缩机的定子绕组多采用星形接法，星形接法中多采用多股漆包线并联并绕，一方面，由于其总的并联根数多，实现设备自动化绕线困难，同时多股线并饶对电机布线、引出线接线产生很大的难度；正常情况下，多股线通过绕线嘴在设备上绕线的过程中，会出现线间交叉的情况，导致线圈间空隙大，槽满率极低，严重影响性能，而且设备运转过程中，多股铜线并饶易出现线伤点，从而影响产品品质，同时绕线完成后线头太多，线包处理复杂。相关技术中通过三角形绕组以解决上述问题，但因为可能存在环流的原因而在大多场合不被推荐使用，而环流是由相反电势的3次谐波引起的。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种压缩机用永磁电机，所述永磁电机能够有效减弱或消除相反电势的三次谐波，使得电机具有效率高、制造性好等优点。

本发明还提出了一种具有所述永磁电机的压缩机。

根据本发明第一方面实施例的压缩机用永磁电机，包括：定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组分为三相，三相绕组采用三角形接法；

转子组件，所述转子组件包括：永磁体；转子铁芯，所述转子铁芯设有多个所述永磁体槽，所述永磁体设在所述永磁体槽内，多个所述永磁体槽沿所述转子铁芯的周向间隔开设置，在所述转子组件的横截面m上，所述转子铁芯的中心轴线在所述横截面m上的正投影为点O，所述转子铁芯的外周面在所述横截面上的正投影为外轮廓线w，所述外轮廓线w包括至少一组线段a，所述线段a与所述永磁体槽对应设置，所述线段a包括相连的第一线段、第二线段和第三线段，所述第一线段具有点A，过所述点A和所述点0的直线为d轴，所述d轴平分对应的所述永磁体，所述第二线段具有点B，过所述点B和所述点O的直线为q轴，所述q轴平分相邻所述永磁体槽，其中，所述第一线段到所述点O的最大距离为L1，所述第二线段到所述点O的最大距离为L2，所述第三线段到点O的最小距离为L3，L1、L2和L3满足：L1＞L2＞L3。

由此根据本发明实施例的压缩机用永磁电机，通过定子绕组采用三角形接法，使得定子绕组可采用相对较小的线径，以实现高槽满率，实现电机的高效化，有效降低定子绕组在高速下的集肤效应，减小交流电阻，提升电机效率。而且通过限定L1＞L2＞L3。从而可有效消除或减弱气隙磁密及相反电势的3次谐波，使得三角形绕组的应用可能性大幅提升，进而可提高永磁电机的效率，保证电机的有效运行，使得电机制造性良好。

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：

根据本发明的一些实施例，在所述转子组件的横截面m上，所述外轮廓线m为封闭的曲线且包括多组相连的线段a。

根据本发明的一些实施例，L2≥0.8L1。

根据本发明的一些实施例，L3≥0.8L2。

根据本发明的一些实施例，所述第一线段为圆弧形。

根据本发明的一些实施例，所述第二线段为圆弧形。

根据本发明的一些实施例，所述定子槽数和所述转子极数的比值为3:2或3:1或6:1。

根据本发明的一些实施例，所述永磁体为稀土永磁体。

根据本发明第二方面实施例的压缩机具有上述实施例的永磁电机。

由于根据本发明上述实施例的永磁电机具有上述技术效果，因此，本发明实施例的压缩机也具有上述技术效果，即根据本发明实施例的压缩机，通过设置上述实施例的压缩机用永磁电机，从而可使得压缩机具有高效率、高性能等优点。

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

图1是本发明施例的永磁电机的结构示意图；

图2是本发明施例的永磁电机的转子组件的结构示意图

图3是图2中的转子组件的局部结构示意图；

图4是应用本发明的永磁电机对比相关技术的磁密3次谐波占比图；

图5是应用本发明的永磁电机对比相关技术的反电势波形图；

图6是本发明实施例的压缩机的结构示意图。

附图标记：

1000：压缩机；

100：压缩机用永磁电机；

10：定子铁芯，11：定子齿，12：定子槽；

20：定子绕组；

30：引出线；

200：转子组件，201：转子铁芯，202：永磁体，203：永磁体槽，204第一线段，205第二线段，206第三线段；

300：曲轴；

400：主轴承；

500：气缸；

600：活塞；

700：副轴承。

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。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。

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”、“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，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至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

下面参考附图描述根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100。

如图1所示，根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100包括转子组件200和定子组件。

具体地，定子组件包括定子铁芯10和定子绕组20，定子绕组20分为三相，三相绕组采用三角形接法。从而使得定子绕组20可采用相对较小的线径，以实现高槽满率，实现电机的高效化，有效降低定子绕组20在高速下的集肤效应，减小交流电阻，提升电机效率。

对于三角形接法，具体地，定子绕组20为三相，每相绕组具有两组线圈抽头，每相绕组的每组线圈抽头组均与其它相绕组的一组线圈抽头连接在同一根引出线30上，三相绕组的线圈抽头两两相连可形成为三角形，三相绕组线圈抽头连接后可分别与三根引出线30相连。

例如，每相绕组可以包括第一组线圈抽头和第二组线圈抽头，三相可分别为A相、B相和C相，其中A相绕组的线圈抽头可以为第一组线圈抽头a和第二组线圈抽头a，B相绕组的线圈抽头可以为第一组线圈抽头b和第二组线圈抽头b，由此，第一组线圈抽头a与第二组线圈抽头b相连并连接至同一个引出线30，第一组线圈抽头b与第二组线圈抽头c相连并连接至另一根引出线30上，第一组线圈抽头c与第二组线圈抽头a相连并连接在同一根引出线30上。

转子组件200设在定子组件内且转子组件200为内嵌式转子，转子组件200包括永磁体202和转子铁芯201，转子铁芯201设有多个永磁体槽203，永磁体202设在永磁体槽203内，多个永磁体槽203沿转子铁芯201的周向间隔开设置。在转子组件200的横截面m上，转子铁芯201的中心轴线在横截面m上的正投影为点O，转子铁芯201的外周面在横截面上的正投影为外轮廓线w，外轮廓线w包括至少一组线段a，线段a与永磁体槽203对应设置，线段a包括相连的第一线段204、第三线段206和第二线段205，第一线段204具有点A，过点A和点0的直线为d轴，d轴平分对应的永磁体202，第二线段205具有点B，过点B和点O的直线为q轴，q轴平分相邻永磁体槽203，其中，第一线段204到点O的最大距离为L1，第二线段205到点O的最大距离为L2，第三线段206到点O的最小距离为L3，L1、L2和L3满足：L1＞L2＞L3。

需要说明的是，这里的线段并不是数学定义的线段，而是指一条线，对于线段a的形状并不作特殊限定，例如，线段a可以为曲线、直线或者曲线与直线的组合。

具体地，线段a与永磁体槽203对应设置，永磁体槽203内设有永磁体202，永磁体202的中心线为d轴，相邻永磁体槽203之间的平分线为q轴，第一线段204与d轴相交且与永磁体202相对设置，第二线段205与q轴相交且与永磁体槽203端部相对设置，其中永磁体槽203的端部邻近永磁体槽203设置。

如图1-图3所示，永磁体202设在永磁体槽203内，永磁体槽203的两端部形成有间隙，第二线段205与永磁体槽203的间隙相对应设置，第三线段206连接在第一线段204和第二线段205之间，其中第一线段204对应的转子铁芯201的外周面最邻近定子铁芯10的内周面设置，第二线段205对应的转子铁芯201的外周面与定子铁芯10的内周之间的间隙大于第一线段204对应的转子铁芯201的外面与定子铁芯10之间的间隙，第三线段206对应的转子铁芯201的外周面与定子铁芯10之间的间隙最大，由此，从而可有效改善气隙磁密的3次谐波，进一步改善反电势的3次谐波。

现有技术中的压缩机多采用星形接法，星形接法具有消除反电势谐波的作用，无需改善结构以消除或减弱反电势谐波，但是星形接法多是要求多股漆包线并联并绕的产品，一方面，由于其总的并联根数多，实现设备自动化绕线困难，同时多股线并饶对电机布线、引出线30接线产生很大的难度；而且会出现线间交叉的情况，导致线圈间空隙大，槽满率极低，严重影响性能。

由此根据本发明实施例的压缩机用永磁电机100，通过定子绕组20采用三角形接法，使得定子绕组20可采用相对较小的线径，以实现高槽满率，实现电机的高效化，有效降低定子绕组20在高速下的集肤效应，减小交流电阻，提升电机效率。而且通过限定L1＞L2＞L3。从而可有效消除或减弱气隙磁密及相反电势的3次谐波，使得三角形绕组的应用可能性大幅提升，进而可提高永磁电机100的效率，保证电机的有效运行，使得电机制造性良好。

在本发明的一些实施例中，在转子组件200的横截面m上，外轮廓线m为封闭的曲线，外轮廓线w包括多组相连的线段a。由此，从而可进一步地消除或减弱反电势的谐波，以提高电机的整体性能和效率。

如图3所示，外轮廓线w可以包括多个相连的第一线段204、第二线段205和第三线段206，其中每个第一线段204通过第三线段206和第二线段205相连，如图2和图3所示，任一第一线段204两端分别与第三线段206相连，任一第三线段206的两端分别与第一线段204和第二线段205相连，即第一线段204、第三线段206、第二线段205、第三线段206、第一线段204依次排布相连，并以此顺序循环相连以形成封闭的外轮廓线w，相连的第一线段204、第二线段205和第三线段206满足：第一线段204到点O的最大距离L1＞第二线段205到所述点O的最大距离L2＞第三线段206到点O的最小距离为L3，即L1、L2和L3满足：L1＞L2＞L3。

在如图3所示的示例中，第一线段204的中点为点A，第二线段205的中点为点B，过点A和点O的直线为d轴，过点B和点O的直线为q轴，其中d轴为对应的永磁体202的中心线，q轴为相邻两个永磁体槽203的中心线，相邻两个永磁体槽203的端部邻近q轴设置。

可选地，L2≥0.8L1。由此，从而可进一步地改善气隙磁密的反电势3次和其他次谐波，以进一步地保证压缩机用永磁电机100的效率和性能。同时在优选尺寸范围内，可保证转子铁芯201上能够设置足够的永磁体202，从而保证较高的的电机效率。

进一步地，L3≥0.8L2。从而可更进一步地改善气隙磁密的反电势3次和其他次谐波，以进一步地保证压缩机用永磁电机100的效率和性能。同时可保证转子铁芯201上能够设置足够的永磁体202，从而保证较高的运行效率。

可选地，第一线段204可以为圆弧形。进一步地，所述第二线段205可以为圆弧形状。从而可更进一步地改善气隙磁密的反电势3次和其他次谐波，以进一步地保证压缩机用永磁电机100的效率和性能。可以理解的是，第一线段204和第二线段205也可形成为大体圆弧形状。例如，第一线段204可以包括多个直线段和/或多个弧形线段，多个弧形线段和或多个直线段形成为大体圆弧形。第二线段205可以包括多个直线段和/或多个弧形线段，多个弧形线段和/或多个直线段形成为大体圆弧形。

在如图2和图3所示的示例中，第一线段204形成为圆弧形状且关于d轴中心对称，第二线段205关于q轴中心对称，第三线段206形成为向下凹入的凹陷部，第三线段206与永磁体202的两端的端部位置对应，从而以进一步地减弱或消除反电势谐波，保证永磁电机100的效率和整体性能。

发明人通过对现有技术的永磁电机和本发明的永磁电机的实验得出如图4和图5所示的结论，图4是应用本发明的永磁电机100对比相关技术的磁密3次谐波占比图。对比应用本发明的永磁电机100和采用相关技术的永磁电机100，相关技术的转子结构的永磁电机，气隙磁密的3次谐波畸变率(3次谐波幅值/基波幅值)是18.2％；而采用本发明的永磁电机100，气隙磁密的3次谐波畸变率是3.2％，由此，本发明实施例的永磁电机100能够有效改善反电势产生的谐波，以提高整体性能和效率。

如图5所示是应用本发明的永磁电机100对比相关技术的反电势波形图。其中，粗实线表示的是本发明实施例的永磁电机的反电势波形图，虚实线表示的是相关技术的永磁电机的反电势波形图。从图中可以看出相关技术的永磁电机100的相反电势波形，正弦度差，3次谐波及其他次谐波含量高，严重影响了永磁电机100效率和噪音，而本发明实施例的永磁电机100的相反电势3次谐波及其他次谐波均有了明显改善，反电势波形正弦度良好，使得永磁电机100具有良好制造性和高效率，可实现永磁电机100的高性能化。

在本发明的一些实施例中，定子槽12数和转子极数的比值可以为3:2或3:1或6:1。从而可进一步地保证永磁电机100的效率和性能。

可选地，所述永磁体202可以为稀土永磁体202。稀土永磁体202的磁性能优异，相对体积小、质量轻，从而使得电机结构简单、运行可靠，而且可提高电机的效率和永磁电机100的整体性能。

本发明还提出了一种压缩机100具有上述实施例的永磁电机100。

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，本发明实施例的压缩机也具有上述技术效果，即根据本发明实施例的压缩机，通过设置上述实施例的压缩机用永磁电机100，从而可使得压缩机具有高效率、高性能等优点。

如图6所示，根据本发明实施例的压缩机1000的其他构成例如气缸500、主轴承400、副轴承700、活塞600以及曲轴300等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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

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 (9)

1.一种压缩机用永磁电机，其特征在于，包括：

定子组件，所述定子组件包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组分为三相，三相绕组采用三角形接法；

转子组件，所述转子组件包括：

永磁体；

转子铁芯，所述转子铁芯设有多个永磁体槽，所述永磁体设在所述永磁体槽内，多个所述永磁体槽沿所述转子铁芯的周向间隔开设置，在所述转子组件的横截面m上，所述转子铁芯的中心轴线在所述横截面m上的正投影为点O，所述转子铁芯的外周面在所述横截面上的正投影为外轮廓线w，所述外轮廓线w包括至少一组线段a，所述线段a与所述永磁体槽对应设置，所述线段a包括相连的第一线段、第二线段和第三线段，所述第一线段具有点A，过所述点A和所述点0的直线为d轴，所述d轴平分对应的所述永磁体，所述第二线段具有点B，过所述点B和所述点O的直线为q轴，所述q轴平分相邻所述永磁体槽，其中，所述第一线段到所述点O的最大距离为L1，所述第二线段到所述点O的最大距离为L2，所述第三线段到点O的最小距离为L3，L1、L2和L3满足：L1＞L2＞L3。

2.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，在所述转子组件的横截面m上，所述外轮廓线w为封闭的曲线且包括多组相连的线段a。

3.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，L2≥0.8L1。

4.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，L3≥0.8L2。

5.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述第一线段为圆弧形。

6.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述第二线段为圆弧形。

7.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，定子槽数和转子极数的比值为3:2或3:1或6:1。

8.根据权利要求1所述的压缩机用永磁电机，其特征在于，所述永磁体为稀土永磁体。

9.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的压缩机用永磁电机。

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