CN109510339A

CN109510339A - 定子铁芯、定子组件、电机

Info

Publication number: CN109510339A
Application number: CN201811490246.6A
Authority: CN
Inventors: 张辉; 周博; 程华杰; 吴曼; 徐培荣
Original assignee: Zhuhai Gree Energy Saving Environmental Protection Refrigeration Technology Research Center Co Ltd
Current assignee: Zhuhai Gree Energy Saving Environmental Protection Refrigeration Technology Research Center Co Ltd
Priority date: 2018-12-06
Filing date: 2018-12-06
Publication date: 2019-03-22

Abstract

本发明提供一种定子铁芯、定子组件、电机。该定子铁芯包括铁芯扼部，所述铁芯扼部朝向所述定子铁芯的轴心一侧具有多个齿部，多个所述齿部中的任意两个之间形成定子槽，所述定子槽包括沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的第一槽、第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽，其中第一槽、第二槽为尺寸相同的圆底槽，第三槽、第四槽为尺寸相同的平底槽，第五槽、第六槽为尺寸相同的弧底槽，在所述定子铁芯的径向平面上，所述圆底槽的槽面积为S1，所述平底槽的槽面积为S2，所述弧底槽的槽面积为S3，且S1＜S3＜S2。根据本发明的定子铁芯、定子组件、电机，设置型式不同的定子槽，使其与各自嵌装的绕组线圈的匝数相匹配，从而提高定子槽的空间利用率。

Description

定子铁芯、定子组件、电机

技术领域

本发明属于电机制造技术领域，具体涉及一种定子铁芯、定子组件、电机。

背景技术

现有技术中，单相异步电机常采用正弦绕组抑制气隙谐波。这种标准的正弦绕组除了工艺性较差外，还具有两个明显缺陷：(1)由于正弦绕组方式下的每个定子槽内导体数(绕组线圈匝数)是不等，但却采用了相同的定子槽，因此导致定子槽的空间利用率不足，同时也使绕组的利用率偏低，槽满率过大或者过小，定子绕组漆包线分布不合理造成线圈用量增加；(2)正弦绕组的基波绕组系数低，有效磁密受到限制，效率偏低，同时谐波转矩易带来启动力矩的畸变，导致启动困难。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种定子铁芯、定子组件、电机，设置型式不同的定子槽，使其与各自嵌装的绕组线圈的匝数相匹配，从而提高定子槽的空间利用率。

为了解决上述问题，本发明提供一种定子铁芯，包括铁芯扼部，所述铁芯扼部朝向所述定子铁芯的轴心一侧具有多个齿部，多个所述齿部中的任意两个之间形成定子槽，所述定子槽包括沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的第一槽、第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽，其中第一槽、第二槽为尺寸相同的圆底槽，第三槽、第四槽为尺寸相同的平底槽，第五槽、第六槽为尺寸相同的弧底槽，在所述定子铁芯的径向平面上，所述圆底槽的槽面积为S1，所述平底槽的槽面积为S2，所述弧底槽的槽面积为S3，且S1＜S3＜S2。

优选地，在所述定子铁芯的径向平面上，所述定子铁芯具有内径D1、外径D4，所述圆底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D2，所述平底槽的槽底壁处于以O为圆心以D3为半径的圆上，所述弧底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D3，D1/D2＝D3/D4。

优选地，所述弧底槽的槽底壁与其侧壁的相交点处于以O为圆心以D2为半径的圆上。

优选地，所述第二槽与第三槽之间具有第一齿，所述第一齿的齿宽为bt1，所述第三槽与所述第四槽之间具有第二齿，所述第二齿的齿宽为bt2，所述第四槽与所述第五槽之间具有第三齿，所述第三齿的齿宽为bt3，bt1、bt2、bt3皆处于πD1/36至2πD1/51。

优选地，沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的所述第一槽、第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽构成定子槽组，所述定子铁芯具有4个所述定子槽组。

优选地，4个所述定子槽组依次相邻设置，且任意2个相邻的定子槽组皆关于其邻接处处于所述定子铁芯径向上的直线对称。

本发明还提供一种定子组件，包括上述的定子铁芯。

优选地，所述定子组件还包括主绕组、副绕组，所述主绕组分别处于所述第二槽、第三槽、第四槽、第五槽、第六槽中，所述副绕组分别处于所述第一槽、第二槽、第三槽、第四槽中。

优选地，所述第六槽、第五槽中的主绕组的匝数皆为N1，所述第四槽、第三槽中的主绕组的匝数皆为N2，所述第二槽中的主绕组的匝数为N3，N1:N2:N3＝bt1:bt2:bt3。

优选地，0.55N1≤N2≤0.7N1，0.2N1≤N3＝0.4N1。

优选地，N2＝0.7N1。

优选地，所述第四槽、第三槽中的副绕组的匝数皆为A3，所述第二槽中的副绕组的匝数为A2，所述第一槽中的副绕组的匝数为A1，且所述主绕组线径为d1，所述副绕组线径为d2，A1×d2×d2/S1＝(A2×d2×d2+N3×d1×d1)/S1≤N1×d1×d1/S3≤(N2×d1×d1+A3×d2×d2)/S2。

本发明还提供一种电机，包括上述的定子组件。

本发明提供的一种定子铁芯、定子组件、电机，由于采用了不同槽型的圆底槽、平底槽及弧底槽，且使各中槽型的槽面积存在差异，这能够很好地与主绕组及副绕组的匝数进行匹配，避免了现有技术中不管槽内配置的是主绕组还是副绕组亦或者两者皆有之导致的定子槽槽面积(或者理解为槽容量)相同导致的定子槽的空间利用率低下的现象发生，进而可以提高绕组的利用率，保证较为合适的槽满率，节约绕组漆包线用量降低电机的制造成本。

附图说明

图1为本发明实施例的定子铁芯的局部结构示意图；

图2为本发明另一实施的定子组件的结构示意图。

附图标记表示为：

100、铁芯扼部；200、齿部；201、第一槽；202、第二槽；203、第三槽；204、第四槽；205、第五槽；206、第六槽；301、第一齿；302、第二齿；303、第三齿；401、主绕组；402、副绕组。

具体实施方式

结合参见图1、图2所示，根据本发明的实施例，提供一种定子铁芯，包括铁芯扼部100，所述铁芯扼部100朝向所述定子铁芯的轴心一侧具有多个齿部200，多个所述齿部200中的任意两个之间形成定子槽，所述定子槽包括沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的第一槽201、第二槽202、第三槽203、第四槽204、第五槽205、第六槽206，其中第一槽201、第二槽202为尺寸相同的圆底槽，第三槽203、第四槽204为尺寸相同的平底槽，第五槽205、第六槽206为尺寸相同的弧底槽，在所述定子铁芯的径向平面上，所述圆底槽的槽面积为S1，所述平底槽的槽面积为S2，所述弧底槽的槽面积为S3，且S1＜S3＜S2。该技术方案中，由于采用了不同槽型的圆底槽、平底槽及弧底槽，且使各中槽型的槽面积存在差异，这能够很好地与主绕组401及副绕组402的匝数进行匹配，避免了现有技术中不管槽内配置的是主绕组还是副绕组或者两者皆有之导致的定子槽槽面积(或者理解为槽容量)相同导致的定子槽的空间利用率低下的现象发生，进而可以提高绕组的利用率，保证较为合适的槽满率，节约绕组漆包线用量降低电机的制造成本。所述的平底槽的槽底壁在所述径向平面上的投影与所述铁芯扼部100的扼部弧线同心，而所述的圆底槽的槽底壁在所述径向平面上的投影则为半圆，所述的弧底槽的槽底壁在所述径向平面上的投影的弧形半径则介于所述半圆的半径与所述平底槽的槽底壁的弧线半径之间。

定子槽的槽型对铁芯轭部磁场、齿部近槽底处的磁阻有较大影响，为保持平底槽对应的铁芯轭部宽度与所述弧底槽对应的铁芯轭部宽度在一个周期内具有大致相等的磁密，同时由于平底槽对应较大的槽底磁阻，圆底槽具有较小的槽底磁阻，一个周期内，为均衡主磁路磁阻，保持圆度较好的气隙磁场，优选地，在所述定子铁芯的径向平面上，所述定子铁芯具有内径D1、外径D4，所述圆底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D2，所述平底槽的槽底壁处于以O为圆心以D3为半径的圆上，所述弧底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D3，也即所述平底槽的深度与所述弧底槽的最大深度相等，所述弧底槽的槽底壁与其侧壁的相交点处于以O为圆心以D2为半径的圆上，也即所述平底槽与所述圆底槽深度之差与所述弧底槽的槽底壁在所述定子铁芯径向上的高度相同，优选地，D1/D2＝D3/D4。

为保证齿部磁密均匀性及冲模方便，优选地，所述第二槽202与第三槽203之间具有第一齿301，所述第一齿301的齿宽为bt1，所述第三槽203与所述第四槽204之间具有第二齿302，所述第二齿302的齿宽为bt2，所述第四槽204与所述第五槽205之间具有第三齿303，所述第三齿303的齿宽为bt3，bt1、bt2、bt3皆处于πD1/36至2πD1/51。

优选地，沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的所述第一槽201、第二槽202、第三槽203、第四槽204、第五槽205、第六槽206构成定子槽组，所述定子铁芯具有4个所述定子槽组，也即，此时的所述定子铁芯为24槽的且定子槽槽型不同的定子铁芯，如图2所示，4个所述定子槽组依次相邻设置，且任意2个相邻的定子槽组皆关于其邻接处处于所述定子铁芯径向上的直线对称，具体的，4个所述定子槽组中的任意相邻的两个关于X轴或者Y轴对称设置。

根据本发明的实施例，还提供一种定子组件，包括上述的定子铁芯，设置型式不同的定子槽，使其与各自嵌装的绕组线圈的匝数相匹配，从而提高定子槽的空间利用率。

优选地，所述定子组件还包括主绕组401、副绕组402，所述主绕组401分别处于所述第二槽202、第三槽203、第四槽204、第五槽205、第六槽206中，所述副绕组402分别处于所述第一槽201、第二槽202、第三槽203、第四槽204中。可以理解的是，此时的定子组件通过主绕组401及副绕组402的设置从而使相应的电机具有了自启动能力，所述主绕组401及副绕组402在空间上呈正交分布(如图2所示)。

更进一步的，所述第六槽206、第五槽205中的主绕组的匝数皆为N1，所述第四槽204、第三槽203中的主绕组的匝数皆为N2，所述第二槽202中的主绕组的匝数为N3，N1:N2:N3＝bt1:bt2:bt3，该技术方案尤其适用于正弦绕组的分布方式，可以缓解所述平底槽对应的齿部磁密过饱和，增加所述弧底槽对应的齿部磁密峰值，利用槽型的不同分配不同的匝数，保证正弦分布的气隙磁场，并提高基波绕组系数，同时亦可以有效利用槽空间，提高绕组利用率。

所述圆底槽对电机的启动能力有重要影响，而所述弧底槽对电机的过载能力和漏磁有较大影响，所述平底槽对电机效率有较大影响，为平衡两种运行特性及较佳的电机效率，优选地，0.55N1≤N2≤0.7N1，0.2N1≤N3＝0.4N1，进一步，N2＝0.7N1。

优选地，所述第四槽204、第三槽203中的副绕组的匝数皆为A3，所述第二槽202中的副绕组的匝数为A2，所述第一槽201中的副绕组的匝数为A1，且所述主绕组线径为d1，所述副绕组线径为d2，A1×d2×d2/S1＝(A2×d2×d2+N3×d1×d1)/S1≤N1×d1×d1/S3≤(N2×d1×d1+A3×d2×d2)/S2，该技术方案保证了所述各个定子槽具有合适的槽满率，最大限度的提高每槽绕组的利用率以及减小绕组端部有效长度，节省用铜量，工艺上较易实现。

根据本发明的实施例，还提供一种电机，包括上述的定子组件，设置型式不同的定子槽，使其与各自嵌装的绕组线圈的匝数相匹配，从而提高定子槽的空间利用率。

本发明中的电机采用不同大小的定子槽以及正弦绕组分布的匹配方式，改善了气隙磁场分布，呈圆形磁场运行，提高电机效率和起动能力。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种定子铁芯，其特征在于，包括铁芯扼部(100)，所述铁芯扼部(100)朝向所述定子铁芯的轴心一侧具有多个齿部(200)，多个所述齿部(200)中的任意两个之间形成定子槽，所述定子槽包括沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的第一槽(201)、第二槽(202)、第三槽(203)、第四槽(204)、第五槽(205)、第六槽(206)，其中第一槽(201)、第二槽(202)为尺寸相同的圆底槽，第三槽(203)、第四槽(204)为尺寸相同的平底槽，第五槽(205)、第六槽(206)为尺寸相同的弧底槽，在所述定子铁芯的径向平面上，所述圆底槽的槽面积为S1，所述平底槽的槽面积为S2，所述弧底槽的槽面积为S3，且S1＜S3＜S2。

2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，在所述定子铁芯的径向平面上，所述定子铁芯具有内径D1、外径D4，所述圆底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D2，所述平底槽的槽底壁处于以O为圆心以D3为半径的圆上，所述弧底槽的槽底壁与所述定子铁芯的轴心O之间的最大距离为D3，D1/D2＝D3/D4。

3.根据权利要求2所述的定子铁芯，其特征在于，所述弧底槽的槽底壁与其侧壁的相交点处于以O为圆心以D2为半径的圆上。

4.根据权利要求2所述的定子铁芯，其特征在于，所述第二槽(202)与第三槽(203)之间具有第一齿(301)，所述第一齿(301)的齿宽为bt1，所述第三槽(203)与所述第四槽(204)之间具有第二齿(302)，所述第二齿(302)的齿宽为bt2，所述第四槽(204)与所述第五槽(205)之间具有第三齿(303)，所述第三齿(303)的齿宽为bt3，bt1、bt2、bt3皆处于πD1/36至2πD1/51。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的定子铁芯，其特征在于，沿所述定子铁芯周向依次相邻设置的所述第一槽(201)、第二槽(202)、第三槽(203)、第四槽(204)、第五槽(205)、第六槽(206)构成定子槽组，所述定子铁芯具有4个所述定子槽组。

6.根据权利要求5所述的定子铁芯，其特征在于，4个所述定子槽组依次相邻设置，且任意2个相邻的定子槽组皆关于其邻接处处于所述定子铁芯径向上的直线对称。

7.一种定子组件，包括定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯为权利要求1至6中任一项所述的定子铁芯。

8.根据权利要求7所述的定子组件，其特征在于，还包括主绕组(401)、副绕组(402)，所述主绕组(401)分别处于所述第二槽(202)、第三槽(203)、第四槽(204)、第五槽(205)、第六槽(206)中，所述副绕组(402)分别处于所述第一槽(201)、第二槽(202)、第三槽(203)、第四槽(204)中。

9.根据权利要求8所述的定子组件，其特征在于，所述第六槽(206)、第五槽(205)中的主绕组的匝数皆为N1，所述第四槽(204)、第三槽(203)中的主绕组的匝数皆为N2，所述第二槽(202)中的主绕组的匝数为N3，N1:N2:N3＝bt1:bt2:bt3。

10.根据权利要求9所述的定子组件，其特征在于，0.55N1≤N2≤0.7N1，0.2N1≤N3＝0.4N1。

11.根据权利要求10所述的定子组件，其特征在于，N2＝0.7N1。

12.根据权利要求9所述的定子组件，其特征在于，所述第四槽(204)、第三槽(203)中的副绕组的匝数皆为A3，所述第二槽(202)中的副绕组的匝数为A2，所述第一槽(201)中的副绕组的匝数为A1，且所述主绕组线径为d1，所述副绕组线径为d2，A1×d2×d2/S1＝(A2×d2×d2+N3×d1×d1)/S1≤N1×d1×d1/S3≤(N2×d1×d1+A3×d2×d2)/S2。

13.一种电机，包括定子组件，其特征在于，所述定子组件为权利要求7至12中任一项所述的定子组件。