CN107425625A - 一种电机及压缩机 - Google Patents

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乔正忠
邱小华
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Abstract

本发明公开了一种电机及压缩机。该电机包括定子和转子，所述定子包括：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凸齿，相邻两个所述定子凸齿之间形成定子槽隙；线圈组，所述线圈组绕制于所述定子凸齿上且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头；两个电机引线组，每个所述电机引线组具有多根用于连接所述线圈组的接头和电机控制电路的电机引线；其中，所述定子槽隙的数量为Z个，所述转子极数的一半为P个，当所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿时，Z/P＝3或2.4；当所述线圈组的线圈跨过至少三个定子凸齿时，Z/P＝6或12。本发明在兼顾高低频下的效率的同时，还可满足高频下电机的转矩输出能力。

Description

一种电机及压缩机
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种电机及压缩机。
背景技术
由于旋转式直流变频压缩机用永磁电动机的励磁磁场不可调节，因此其调速范围较小，通常为30rps-90rps，继续提升转速，永磁同步电动机会进入弱磁区，线圈组电流迅速升高，导线电密易超标，线圈组温升、压缩机排气温度均会大幅升高，这会影响电机可靠性和电机性能，严重时会导致绝缘老化。提升压缩机用永磁同步电动机调速范围的常规方案是采用在电机绕组中注入负的直轴电流，对永磁体磁场进行去磁，以降低永磁磁链，达到降低反电势，提高弱磁区域下的电机出力。
一般情况下，对于直流变频压缩机电机，应首先确保低频能效满足要求的前提下，才会考虑兼顾高频能效。而电机进入弱磁区后，高频能效较低。所以，为了平衡电机在高低频下的能效，必须进行折衷设计，存在高低频下的电机效率均不能达到最佳的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电机，旨在解决现有技术中的电机不能兼顾高低频效率的缺陷。
为实现上述目的，本发明提出的电机，包括定子和转子，所述定子包括：
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凸齿，相邻两个所述定子凸齿之间形成定子槽隙；
线圈组，所述线圈组绕制于所述定子凸齿上且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头；
两个电机引线组，每个所述电机引线组具有多根用于连接所述线圈组的接头和电机控制电路的电机引线；
其中，所述定子槽隙的数量为Z个，所述转子极数的一半为P个，当所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿时，Z/P＝3或2.4；当所述线圈组的线圈跨过至少三个定子凸齿时，Z/P＝6或12。
优选地，所述定子还包括插接件，多根所述电机引线通过所述插接件与电机控制电路插接。
优选地，所述插接件的数量为两个，所述线圈组共包括n个进线接头和n个出线接头，两个所述插接件中的一个与连接n个所述进线接头的电机引线连接，另一个与连接n个所述出线接头的电机引线连接。
优选地，所述电机引线的总根数为六根，所述线圈组的数量为三个。
优选地，所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为6个或9个，所述转子极数的一半对应地分别为2个或3个。
优选地，所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为12个，所述转子极数的一半为4个或5个。
优选地，所述线圈组的线圈跨过三个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为18个，所述转子极数的一半为3个；或者所述线圈组的线圈跨过五个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为24个，所述转子极数的一半为2个。
优选地，所述电机的额定转速大于或者等于6000转/分钟。
优选地，所述电机的最大转速大于或者等于9000转/分钟。
本发明还提供一种压缩机，包括壳体和设置于壳体内的气缸及曲轴，所述曲轴一端与前述任一项的电机的转子连接，所述曲轴另一端与所述气缸内的活塞连接。
本发明的技术方案中，电机的定子包括定子铁芯、线圈组及多根电机引线，该电机引线用于连接电机控制电路和线圈组，且每根电机引线与一个线圈组的一个接头连接，能有效地拓展电机的运行转速范围，并同时提升电机弱磁能力，在高频下显著降低铜线电流密度，减少电机发热量。本发明的电机额定转速及最大转速高，具有调速范围宽，高速小型化及电机效率高的优点。同时，定子线圈组参数可以改变，进而在兼顾高低频下的效率的同时，满足高频下电机的转矩输出能力。
进一步地，本发明能有效减小电机端部长度，减小成本，并能消除三次谐波相反电势或削弱由于相反电势的谐波所产生的附加环流损耗，从而提升电机性能。
此外，本发明的线圈组采用无中性点的连接方式，简化了线圈组与电机引线的连接工序。在保证电机相同电压电流特性的情况下，可适当减小线圈组的线圈直径，从而改善线圈组的制造性，降低线圈组的直材成本与制造成本，同时还可以减小集肤效应，降低线圈组的交流电阻，提升电机效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明一实施例的电机的结构示意图；
图2为本发明另一实施例的电机的结构示意图；
图3为本发明又一实施例的电机的结构示意图；
图4为本发明再一实施例的电机的结构示意图；
图5为本发明一实施例的定子部分的结构示意图；
图6为本发明实施例的压缩机的结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 定子 101 定子铁芯
20 转子 101a 定子槽隙
30 壳体 101b 定子凸齿
31 容纳腔 102 线圈组
40 曲轴 102a 接头
50 气缸 103 电机引线
60 活塞 104 插接件
70 主轴承 80 副轴承
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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；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。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提供一种电机，更具体地为永磁电机。
请参照图1至图4，本发明实施例提供的电机，包括定子10和转子20，定子10包括定子铁芯101和线圈组102，其中，定子铁芯101具有多个沿其周向间隔设置的定子凸齿101b，相邻两个定子凸齿101b之间形成定子槽隙101a；线圈组102绕制于定子凸齿101b，每个线圈组102具有至少两个接头102a。
应当清楚，每个线圈组102具有多个线圈，根据各线圈的连接方式，每个线圈组102可具有两个接头102a，或者多于两个接头102a的情况(如四个接头102a等)。
该定子10还包括两个电机引线组，每个电机引线组具有多根用于连接线圈组102的接头102a和电机控制电路的电机引线103，每根电机引线103与一个线圈组102的一个接头102a连接。
由于每根电机引线103与一个线圈组102的一个接头102a连接，因此，每个线圈组102的每个接头102a均与电机控制电路连接，从而使电机控制电路能够根据电机的工作情况对电机中多个线圈组102的接线方式进行切换。例如：电机控制电路根据电机的不同工作频率，控制线圈组102在Y型接线方式与三角形接线方式之间进行切换，从而兼顾电机在高频和低频下的工作能效。
本发明还进一步定义定子槽隙101a的数量为Z个，定义转子极数的一半为P个，当线圈组102的线圈仅跨过一个定子凸齿101b时，Z/P＝3或2.4；当线圈组102的线圈跨过至少三个定子凸齿101b时，Z/P＝6或12。
当Z/P＝3或2.4时，平均每对转子极下的槽数大为减少，可以减少槽绝缘所占据的空间，有利于槽满率的提高，减小线圈组电阻，进而提高电动机性能，降低电机温升；还可以采用较少数目的元件数，简化嵌线工艺和接线，有助于降低成本。每个线圈绕在一个定子凸齿上，缩短了线圈周长和绕组端部伸出长度，减低用铜量；各个线圈端部没有重叠，不必设相间绝缘。此外，这种Z和P配合，还有利于电机小型化、轻量化，节省生产工时，实现生产自动化。当Z/P＝6或12时，定子侧电枢磁场具有正弦度更好的磁场波形，各次谐波磁场的幅值均较小，有利于减小电枢铁损，提升电动机效率，改善电动机振动噪音。
在图1-图3所示的实施例中，线圈组102的线圈仅跨过一个定子凸齿101b，即线圈组102的进线端与出线端之间间隔一个定子凸齿101b的距离。在图1所示的实施例中，定子槽隙101a的数量Z为6个，转子极数为4个，转子极数的一半P为2个；在图2所示的实施例中，定子槽隙101a的数量Z为9个，转子极数为6个，转子极数的一半P为3个；在图3所示的实施例中，定子槽隙101a的数量Z为12个，转子极数为8个，转子极数的一半P为4个。此外，还可以使得定子槽隙101a的数量Z为12个，转子极数为10个，转子极数的一半P为5个，此时Z/P＝2.4。
在图4所示的实施例中，线圈组102的线圈跨过三个定子凸齿101b，即线圈组102的进线端与出线端之间间隔一个定子凸齿101b的距离，此外优选定子槽隙101a的数量Z为18个，转子极数为6个，转子极数的一半P为3个。此外，还可以使得线圈组102的线圈跨过五个定子凸齿101b，定子槽隙101a的数量Z为24个，转子极数为4个，转子极数的一半P为2个，此时Z/P＝12。
前述实施例能有效地拓展电机的运行转速范围，并同时提升电机弱磁能力，在高频下显著降低铜线电流密度，减少电机发热量。本发明的电机额定转速及最大转速高，具有调速范围宽，高速小型化及电机效率高的优点。同时，定子线圈组参数可以通过控制电路进行切换，进而在兼顾高低频下效率的同时，满足高频下电机的转矩输出能力。
进一步地，本发明能有效减小电机端部长度，减小成本，并能消除三次谐波相反电势或削弱由于相反电势的谐波所产生的附加环流损耗，从而提升电机性能。
此外，本发明的线圈组102采用无中性点的连接方式，简化了线圈组102与电机引线103的连接工序。在保证电机相同电压电流特性的情况下，可适当减小线圈组102的线圈直径，从而改善线圈组102的制造性，降低线圈组102的直材成本与制造成本，同时还可以减小集肤效应，降低线圈组102的交流电阻，提升电机效率。
为了快速方便的将多个电机引线103与电机控制电路的连接，本实施例中，定子10还可以包括插接件104，多根电机引线103通过一插接件104与电机控制电路插接。其中，该插接件104可以采用如图1-图4所示的结构，也可以采用如图5所示的结构。
在图1-图4所示的实施例中，插接件104的数量为两个，线圈组102共包括n个进线接头和n个出线接头，两个插接件104中的一个与连接n个进线接头的电机引线103连接，另一个与连接n个出线接头的电机引线103连接。该插接件104为接线盒结构，与多根电机引线103的连接更加方便。
在图5所示的实施例中，该插接件104为导电插片结构，成本较低。此外，在图5中还将电机引线103分为两组，与线圈组102的进线接头102a连接的分为一组，与线圈组102的出线接头102a连接的分为另一组。
线圈组102的数量根据电机的型号而定，例如：可以使电机引线103的总根数为六根，线圈组102的数量为三个，每个线圈组102具有两个接头102a，两个接头102a分别为进线接头102a和出线接头102a，从而使电机控制电路对电机的控制效果更好。
本实施例中，当电机的额定运行转速大于或等于6000转/分钟时，或者，当电机的最大运行转速大于或等于9000转/分钟时，采用每根电机引线103与一个线圈组102的一个接头102a连接方案对电机的效率提升更高。
此外，请参阅图6，本发明还提供一种压缩机，该压缩机包括壳体30和设置于壳体30内的气缸50及曲轴40，曲轴40一端与前述实施例的电机的转子20连接，曲轴40另一端与气缸50内的活塞60连接。通过转子20带动曲轴40转动，进而能带动活塞60伸缩移动。该压缩机还包括主轴承70和副轴承80，主轴承70和副轴承80分别自曲轴40的上端和下端套设在曲轴40上，并与气缸50的上下两端固定连接以对气缸50的压缩腔进行密封。
电机设置在壳体30的容纳腔31内，并可在容纳腔31的内壁上设置与电机的电机控制电路连接的接线端子，该接线端子与电机的插接件104对应插接，从而将电机引线103与电机控制电路电连接。通过采用上述实施例的电机，有利于显著提高压缩机运行在低频下的能效，提升压缩机的性价比。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括定子和转子，所述定子包括：
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凸齿，相邻两个所述定子凸齿之间形成定子槽隙；
线圈组，所述线圈组绕制于所述定子凸齿上且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头；
两个电机引线组，每个所述电机引线组具有多根用于连接所述线圈组的接头和电机控制电路的电机引线；
其中，所述定子槽隙的数量为Z个，所述转子极数的一半为P个，当所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿时，Z/P＝3或2.4；当所述线圈组的线圈跨过至少三个定子凸齿时，Z/P＝6或12。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子还包括插接件，所述电机引线通过所述插接件与电机控制电路插接。
3.根据权利要求2所述的电机，其特征在于，所述插接件的数量为两个，所述线圈组共包括n个进线接头和n个出线接头，两个所述插接件中的一个与连接n个所述进线接头的电机引线连接，另一个与连接n个所述出线接头的电机引线连接。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述电机引线的总根数为六根，所述线圈组的数量为三个。
5.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为6个或9个，所述转子极数的一半对应地分别为2个或3个。
6.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，所述线圈组的线圈仅跨过一个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为12个，所述转子极数的一半为4个或5个。
7.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，所述线圈组的线圈跨过三个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为18个，所述转子极数的一半为3个；或者所述线圈组的线圈跨过五个定子凸齿，所述定子槽隙的数量为24个，所述转子极数的一半为2个。
8.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，所述电机的额定转速大于或者等于6000转/分钟。
9.根据权利要求1-4任一项所述的电机，其特征在于，所述电机的最大转速大于或者等于9000转/分钟。
10.一种压缩机，其特征在于，包括壳体和设置于壳体内的气缸及曲轴，所述曲轴一端与权利要求1-9任一项所述的电机的转子连接，所述曲轴另一端与所述气缸内的活塞连接。
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