CN107453502B - 电机转子、电机及压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机转子、电机及压缩机,电机转子包括转子铁芯及多个磁性件,转子铁芯具有转子内孔和环绕转子内孔设置的多个插槽;磁性件与插槽的数量对应,每一插槽内插入一磁性件;转子铁芯在各个插槽背离转子内孔方向的一侧设置有沿转子内孔的轴向延伸的至少两个孔隙,多个孔隙分布于所述插槽沿转子内孔周向的两侧,并且,多个孔隙朝向插槽的一侧均与插槽连通。本发明改进了电机转子的结构,降低了电机线圈组的发热量。
Description
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域,尤其涉及一种电机转子、电机及压缩机。
背景技术
现有技术中,电机定子的多个线圈组之间采用首尾相连的方式连接,会使得电机在工作过程中,其多个线圈组之间产生三次谐波反电势,该三次谐波反电势会在线圈组间形成三次谐波环流,从而使得绕组严重发热,严重影响电机性能。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种电机转子,旨在降低电机线圈组之间的三次谐波环流,以避免线圈组发热量过大的问题。
为实现上述目的,本发明提出一种电机转子,所述电机转子包括:
转子铁芯,具有转子内孔和环绕所述转子内孔设置的多个插槽;
磁性件,与所述插槽的数量对应,每一所述插槽内插入一所述磁性件;
所述转子铁芯在各个所述插槽背离所述转子内孔方向的一侧设置有沿所述转子内孔的轴向延伸的至少两个孔隙,多个所述孔隙分布于所述插槽沿所述转子内孔周向的两侧,并且,多个所述孔隙朝向所述插槽的一侧均与所述插槽连通。
优选地,位于所述插槽沿所述转子内孔的周向的两侧,并相距最近的两所述孔隙的内壁沿所述转子铁芯的周向相互靠近的两端部之间对应的圆心角为θ1;位于所述插槽沿所述转子内孔的周向的两侧,并相距最远的两所述孔隙的内壁沿所述转子铁芯的周向相互背离的两端部之间对应的圆心角为θ2,其中,P为所述电机转子极数的一半。
优选地,所述孔隙的横截面呈弓形、等腰三角形、矩形或等腰梯形设置。
优选地,所述孔隙的内壁包括沿所述转子铁芯的周向延伸的圆弧段,以及位于所述圆弧段沿所述转子铁芯的周向两端的两第一段,两所述第一段均与所述插槽背离所述转子内孔方向的侧壁垂直;
或者,两所述第一段均沿所述转子内孔的径向自所述圆弧段朝所述转子内孔方向延伸。
优选地,所述圆心角θ1的角平分线与所述圆心角θ2的角平分线不重合。
优选地,所述孔隙沿所述转子铁芯的轴向贯穿所述转子铁芯的轴向两端。
优选地,所述孔隙的数量为两个,且位于所述转子铁芯的旋转方向上游的所述孔隙的横截面面积,大于位于所述转子铁芯的旋转方向下游的所述孔隙的横截面面积。
优选地,所述孔隙的数量为三个,且三个所述孔隙中的两个所述孔隙相邻设置,并与另一个所述孔隙间隔设置。
本发明还提出一种电机,包括电机定子以及如上所述的电机转子,所述电机转子包括:
转子铁芯,具有转子内孔和环绕所述转子内孔设置的多个插槽;
磁性件,与所述插槽的数量对应,每一所述插槽内插入一所述磁性件;
所述转子铁芯在各个所述插槽背离所述转子内孔方向的一侧设置有沿所述转子内孔的轴向延伸的至少两个孔隙,多个所述孔隙分布于所述插槽沿所述转子内孔周向的两侧,并且,多个所述孔隙朝向所述插槽的一侧均与所述插槽连通。
优选地,所述电机定子包括:
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凸齿,相邻两个所述定子凸齿限定出定子槽隙;
多个线圈组,每个所述线圈组包括多个绕制于所述定子凸齿上的线圈,每个所述线圈组具有偶数个接头;
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,每个所述电机引线组中的电机引线总根数与所述线圈组的数量相等,每根所述电机引线与一个所述线圈组的一个进线端或一个出线端连接。
优选地,所述电机定子还包括多个插接件,每个电机引线组中的多根所述电机引线通过至少一个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,每个电机引线组中的多根所述电机引线通过一个所述插接件与电机控制电路插接。
本发明还提出一种压缩机,包括如上所述的电机,所述压缩机上设置有至少六个用于与所述电机引线连接的接线柱,电机的结构参照上述,此处不再赘述。
本发明通过在转子铁芯的各个插槽背离转子内孔方向的一侧设置沿转子内孔的轴向延伸的至少两个孔隙,并使多个孔隙分布于所述插槽沿转子内孔周向的两侧,从而能够减小插入在插槽内的磁性件的漏磁,进而减小线圈组之间的三次谐波环流,降低绕组的发热量。
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为本发明电机一实施例的结构示意图;
图2为本发明转子铁芯第一实施例的结构示意图;
图3为本发明转子铁芯第二实施例的结构示意图;
图4为本发明转子铁芯第三实施例的结构示意图;
图5为本发明转子铁芯第四实施例的结构示意图;
图6为本发明转子铁芯第五实施例的结构示意图;
图7为本发明转子铁芯第六实施例的结构示意图;
图8为本发明转子铁芯第七实施例的结构示意图;
图9为本发明转子铁芯第八实施例的结构示意图;
图10为本发明转子铁芯第九实施例的结构示意图;
图11为本发明线圈组中的反电势波形和现有技术的线圈组中反电势波形比较示意图;
图12为本发明线圈组中相反电势基波及3次谐波占比和现有技术的线圈组中相反电势基波及3次谐波占比的比较示意图;
图13为本发明压缩机一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
10 | 电机定子 | 202 | 磁性件 |
20 | 电机转子 | 203 | 插槽 |
30 | 外壳 | 203a | 侧壁 |
31 | 容纳腔 | 204 | 孔隙 |
40 | 曲轴 | 204a | 孔隙 |
50 | 气缸 | 204b | 孔隙 |
51 | 压缩腔 | 204c | 孔隙 |
60 | 活塞 | 204d | 孔隙 |
70 | 主轴承 | 204d1 | 圆弧段 |
80 | 副轴承 | 204d2 | 第一段 |
101 | 定子铁芯 | 204e | 孔隙 |
101a | 定子槽隙 | 204e1 | 圆弧段 |
101b | 定子凸齿 | 204e2 | 第二段 |
102 | 线圈 | 204f | 孔隙 |
102a | 进线接头 | 204f1 | 凸起 |
102b | 出线接头 | 204g | 孔隙 |
103 | 电机引线组 | 204g1 | 凹槽 |
103a | 电机引线 | 204h | 孔隙 |
104 | 插接件 | 205 | 内壁 |
201 | 转子铁芯 | 205a | 内壁 |
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付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。另外,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。
本发明提出一种压缩机,该压缩机包括电机。
参照图1及图2,该电机包括电机定子10及电机转子20。电机转子20包括转子铁芯201和多个磁性件202,转子铁芯201具有转子内孔201a和环绕转子内孔201a设置的多个插槽203;转子铁芯201上的磁性件202数量与插槽203的数量对应,且每一插槽203内插入一磁性件202。
其中,转子铁芯201在各个插槽203背离转子内孔201a方向的一侧设置有沿转子内孔201a的轴向延伸的至少两个孔隙204,多个孔隙204分布于插槽203沿转子内孔201a周向的两侧,并且,多个孔隙204朝向插槽203的一侧均与插槽203连通。
可以理解的是,通过在转子铁芯201的各个插槽203背离转子内孔201a方向的一侧设置有沿转子内孔201a的轴向延伸的多个孔隙204,使多个孔隙204分布于插槽203沿转子内孔201a周向的两侧,并使多个孔隙204朝向插槽203的一侧均与插槽203连通,能够减小插入在多个插槽203内的磁性件202的漏磁,进而减小三次谐波反电势,降低绕组的发热量。
本实施例中,多个孔隙204可以全部沿转子铁芯201的轴向贯穿转子铁芯201的轴向两端,也可以部分孔隙204沿转子铁芯201的轴向贯穿转子铁芯201的轴向两端,或者,多个孔隙204均不沿转子铁芯201的轴向贯穿转子铁芯201的轴向两端。当然,当多个孔隙204均沿转子铁芯201的轴向贯穿转子铁芯201时,转子铁芯201的加工更加方便。
如图2、图10所示,位于插槽203沿转子内孔201a周向的两侧,并相距最近的两孔隙的内壁沿转子铁芯201的周向相互靠近的两端之间对应的圆心角为θ1,位于插槽203沿转子内孔201a的周向两侧,并相距最远的两孔隙的内壁沿转子铁芯201的周向相互背离的两端部之间对应的圆心角为θ2。
可以理解的是,当孔隙的数量为两个,如图2所示,两孔隙204位于插槽203沿转子内孔201a周向的两侧,两孔隙204的内壁205沿转子铁芯201的周向相互靠近的两端之间对应的圆心角为θ1,两孔隙204的内壁205沿转子铁芯201的周向相互背离的两端部之间对应的圆心角为θ2。当孔隙的数量为三个,且三孔隙按照图10中所示的方式进行分布时,位于左侧的孔隙204h与距离左侧的空隙204h较近的孔隙204h的内壁2005a沿转子铁芯201的周向相互靠近的两端之间对应的圆心角为θ1,位于左侧的孔隙204h与距离左侧的空隙204h较远的孔隙204h的内壁205a沿转子铁芯201的周向相互背离的两端部之间对应的圆心角为θ2。当孔隙的数量超过三个时,依此类推,此处不再赘述。
为了使孔隙的尺寸更加合理,避免孔隙与定子铁芯201的轴向垂直的横截面的尺寸过大而影响定子铁芯201的强度,或者,孔隙与定子铁芯201的轴向垂直的横截面的尺寸过小而影响孔隙的效果,本实施例中,可以使圆心角θ1和圆心角为θ2满足关系式:其中,P为电机转子极数的一半。
本实施例中,孔隙沿与定子铁芯201的轴向垂直的横截面形状可以有多种。例如:可以采用图2至图9中所示的孔隙结构。
图2中,两孔隙204的横截面呈弓形设置,且弓形截面的弧线位于孔隙204背离插槽203的一侧。
图3中,两孔隙204a的横截面呈矩形设置,该矩形截面的长边位于孔隙204a背离插槽203的一侧。
图4中,两孔隙204b的横截面呈等腰三角形设置,该等腰三角形截面的顶角位于孔隙204b背离插槽203的一侧。
图5中,两孔隙204c的横截面呈梯形设置,该梯形截面的上底位于孔隙204c背离插槽203的一侧。
图6中,两孔隙204d的内壁包括与沿转子铁芯201的周向延伸的圆弧段204d1,以及,位于圆弧段204d1沿转子铁芯201的周向两端的两第一段204d2,两个第一段204d2均与插槽203背离转子内孔201a方向的侧壁203a垂直。
图7中,两孔隙204e的内壁包括与沿转子铁芯201的周向延伸的圆弧段204e1,以及,位于圆弧段204e1沿转子铁芯201的周向两端的两第二段204e2,两第二段204e2均自圆弧段204e1朝向转子内孔201a的中心线方向延伸。
图8中,两孔隙204f的内壁呈圆弧形结构,且圆弧形内壁沿转子铁芯201的周向的中部具有朝向插槽203伸出的凸起204f1。
图9中,两孔隙204g的横截面呈矩形设置,并且,该矩形截面位于孔隙204g背离插槽203一侧的长边的中部具有朝向背离插槽203的方向凹陷的凹槽204g1。
当然,孔隙的横截面还可以是其它形状,具体根据电机转子20的结构而定。
本实施例中,可以使圆心角θ1的角平分线与圆心角θ2的角平分线重合,也可以使圆心角θ1的角平分线与圆心角θ2的角平分线不重合。当然,当圆心角θ1的角平分线与圆心角θ2的角平分线不重合时,能够进一步减小磁性件202的漏磁。
本实施例中,当孔隙的数量为两个时,可以使两个孔隙沿与定子铁芯201的轴向垂直的横截面面积在转子铁芯201的旋转方向上逐渐减小,以进一步减少磁性件202的漏磁。
本实施例中,当孔隙的数量为三个时,如图10所示,可以将三个孔隙204h中的两个孔隙204h设置在插槽203沿转子内孔201a周向的一侧,另一个设置在插槽203沿转子内孔201a周向的另一侧,以进一步减小磁性件202的漏磁。
通过试验验证,如图11所示,现有技术中的线圈组反电势波形由于谐波含量丰富而导致正弦度较差,本发明实施例的线圈组中的反电势波形的谐波含量较少。如图12所示,本发明实施例的三次谐波相反电势幅值占比比现有技术要低约22.3%,而相反电势基波幅值提升占比壁现有技术提升7.3%。因此,本发明实施例中的电机转子20结构能够有效地降低采用一相线圈组与另一相的接头的首尾相连的线圈组中三次谐波环流所引起的绕组发热问题,提升电机的性能。
在本发明的一个实施例中,如图1所示,电机的电机定子10包括定子铁芯101及多个线圈组,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限定出定子槽隙101a;每个线圈组包括多个绕制于定子凸齿101b上线圈102,且每个线圈组具有由相同数量的接头组成的进线端和出线端。
可以理解的是,由于每个线圈组具有多个线圈102,当一个线圈组中的多个线圈102全部串联连接时,则该线圈组具有两个接头,此时,一个接头作为该线圈组的进线端,另一个作为出线端;当一个线圈组中的多个线圈102未全部串联连接时,则该线圈组的接头数量会大于两个,且为偶数,此时,接头总量的一般组成该线圈组的进线端,另一半组成出线端。
继续参照图1,该电机定子10还包括两个电机引线组103,每个电机引线组103具有多根用于连接电机控制电路(未示出)和线圈组的接头的电机引线103a,其中,每个电机引线组103中的电机引线103a总根数与线圈组的数量相等,并且,每根电机引线103a与一个线圈组的一个进线端或出线端连接。
可以理解的是,由于每个电机引线组103中的电机引线103a总数与线圈组的数量相等,且每根电机引线103a与一个线圈组的一个或多个接头所组成的接线端连接,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,控制多个线圈组之间在进线端连接在一起的方式或两两线圈组的进线端与出现端相连接的方式之间进行切换,从而兼顾电机在高频和低频下的工作能效。
为了快速方便的将每个电机引线组103中的电机引线103a与电机控制电路连接,本实施例中,电机定子10还可以包括多个插接件104,每个电机引线组103中的多根电机引线103a通过至少一个插接件104与电机控制电路插接。
本实施例中,如图1所示,可以使插接件104的数量可以为两个,每个电机引线组103中的多根电机引线103a通过一个插接件104与电机控制电路插接,从而提高两个电机引线组103与电机控制电路连接的效率。
本实施例中,每个线圈组具有2n个接头,其中n为正整数,2n个接头可分为n个进线接头102a和n个出线接头102b,该n个进线接头102a组成对应线圈组的进线端,该n个出线接头102b组成对应线圈组的出线端,两个插接件104中的一个与连接n个进线接头102a的一根电机引线103a连接,另一个与连接n个出线接头102b的一根电机引线103a连接,从而使线圈组的接头和电机控制电路的连接更加方便。
本实施例中,电机中的线圈组数量根据电机的型号而定,例如:可以使线圈组的数量为3个,且每个线圈组具有一个进线接头102a和一个出线接头102b,以简化线圈组的结构,提高电机控制电路对电机的控制效果。
当然,插接件104的数量可以大于或等于两个,且小于或等于电机引线103a的总数,此处不再赘述。
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,采用两个电机引线组103中的每根电机引线103a与一个线圈组的一个接头连接的方式对电机的效率提升更高。
本实施例中,如图13所示,压缩机包括外壳30、曲轴40、气缸50、活塞60、主轴承70、副轴承80以及如上所述的电机。
其中,外壳30呈筒状设置,且其具有沿其轴向延伸的容纳腔31,曲轴40设在容纳腔31内并沿外壳30的轴向布置,曲轴40的下端穿过气缸50,并且,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,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51进行密封,电机设置在外壳30的容纳腔31内,并且,电机的转子铁芯201与曲轴40的上端连接。
本实施例中,可以将在压缩机的容纳腔31的内壁上设置于电机的控制电路连接的接线端子,该接线端子与电机的插接件对应插接,从而将电机引线103a与电机控制电路电连接。
本实施例中,接线端子可以为与插接件连接的多个接线柱结构,该接线柱的数量具体根据电机的多个线圈组的接头数量而定。由于电机的绕组数量一般不会超出三个,每个线圈组具有一个进线端和一个出线端,因此,可以在压缩机上设置至少六个接线柱,以使压缩机能够与更多型号的电机适配。
需要说明的是,本发明是基于在转子铁芯201的多个插槽203背离转子内孔201a方向的一侧设置沿转子内孔201a的轴向延伸并沿转子内孔201a的周向分布的两孔隙204,并使两孔隙204朝向插槽203的一侧均与插槽203连通,从而实现减小插入在多个插槽203内的磁性件202的漏磁,进而减小三次谐波反电势,降低绕组的发热量的目的。在此基础上,两孔隙204的形状不限于上述实施例,且为了进一步减小多个插槽203内的磁性件202的漏磁,可以增加其它类似于孔隙204的结构,当然,也可以基于上述两孔隙204的结构稍作变形,本发明不作限制。
可以理解的是,由于本发明提出的压缩机和电机包括上述电机转子20的所有实施例的所有方案,因此,至少具有与所述电机转子20相同的技术效果,此处不一一阐述。
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,凡是在本发明的发明构思下,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 (12)
1.一种电机转子,其特征在于,所述电机转子包括:
转子铁芯,具有转子内孔和环绕所述转子内孔设置的多个插槽;
磁性件,与所述插槽的数量对应,每一所述插槽内插入一所述磁性件;
所述转子铁芯在各个所述插槽背离所述转子内孔方向的一侧设置有沿所述转子内孔的轴向延伸的至少两个孔隙,多个所述孔隙分布于所述插槽沿所述转子内孔周向的两侧,并且,多个所述孔隙朝向所述插槽的一侧均与所述插槽连通;
2.如权利要求1所述的电机转子,其特征在于,所述孔隙的横截面呈弓形、等腰三角形、矩形或等腰梯形设置。
3.如权利要求1所述的电机转子,其特征在于,所述孔隙的内壁包括沿所述转子铁芯的周向延伸的圆弧段,以及位于所述圆弧段沿所述转子铁芯的周向两端的两第一段,两所述第一段均与所述插槽背离所述转子内孔方向的侧壁垂直;
或者,两所述第一段均沿所述转子内孔的径向自所述圆弧段朝所述转子内孔方向延伸。
4.如权利要求1所述的电机转子,其特征在于,所述圆心角θ1的角平分线与所述圆心角θ2的角平分线不重合。
5.如权利要求1至4任一项所述的电机转子,其特征在于,多个所述孔隙均沿所述转子内孔的轴向贯穿所述转子铁芯的轴向两端。
6.如权利要求1至4任一项所述的电机转子,其特征在于,所述孔隙的数量为两个,且两个所述孔隙的横截面面积在转子铁芯的旋转方向行逐渐减小。
7.如权利要求1至4任一项所述的电机转子,其特征在于,所述孔隙的数量为三个,且三个所述孔隙中的两个设置在所述插槽沿所述转子内孔周向的一侧,另一个设置在所述插槽沿所述转子内孔周向的另一侧。
8.一种电机,其特征在于,包括电机定子及权利要求1至7任一项所述的电机转子。
9.如权利要求8所述的电机,其特征在于,所述电机定子包括:
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凸齿,相邻两个所述定子凸齿限定出定子槽隙;
多个线圈组,每个所述线圈组包括多个绕制于所述定子凸齿上的线圈,每个所述线圈组具有由相同数量的接头组成的进线端和出线端;
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,每个所述电机引线组中的电机引线总根数与所述线圈组的数量相等,每根所述电机引线与一个所述线圈组的一个进线端或一个出线端连接。
10.如权利要求9所述的电机,其特征在于,所述电机定子还包括多个插接件,每个电机引线组中的多根所述电机引线通过至少一个所述插接件与电机控制电路插接。
11.如权利要求10所述的电机,其特征在于,所述插接件的数量为两个,每个电机引线组中的多根所述电机引线通过一个所述插接件与电机控制电路插接。
12.一种压缩机,其特征在于,包括权利要求8至11任一项所述的电机,所述压缩机上设置有至少六个用于与所述电机引线连接的接线柱。
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