CN110768404A - 用于电机的定子、具有其的永磁电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于电机的定子和具有其的永磁电机及压缩机，定子包括：分裂式定子铁芯，分裂式定子铁芯包括轭部和齿部，每个齿部包括齿身和齿肩，相邻两个齿部之间形成有绕线槽，轭部的朝向绕线槽的内表面为包括两个平面的V形，每个平面和与之邻近的齿身的面向绕线槽的侧表面相垂直；穿设于绕线槽且绕设在齿身上的方导体线圈，绕线槽的邻近齿身的部分的深度为L1，方导体线圈具有与侧表面延伸方向相同的第一边和与第一边垂直的第二边，第一边的长度为L2，其中，L1/L2的余数在0.5×L1以下，齿肩和齿身之间的角度θ满足：90°≤θ≤100°。根据本发明实施例的定子的槽满率提高，有利于提高电机性能和功率密度。

Description

用于电机的定子、具有其的永磁电机及压缩机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种用于电机的定子和具有该定子的永磁电机以及具有该永磁电机的压缩机。

背景技术

随着现代经济的发展，空调能效成本要求越来越高，作为空调核心部件的压缩机的高能效低成本也就成为行业研究的主题，从而对压缩机的核心部件-电机了提出更高的要求。

电机能效的提升与电机电磁、材料、工艺等均有很大的关系，其中材料更新换代速度慢，电磁优化提升能效又比较有限。目前比较重要的方向是电机工艺制造水平提高，再结合合理的电磁设计，可进一步提高电机能效，同时能实现电机功率密度的提升，从而实现电机小型化。

在一些相关技术中，采用了分块式电机绕圆铜线的方式，可以提高电机的槽满率，实现电机性能及功率密度的提升，进而可通过积厚的下降，实现电机小型化低成本化。但是该结构没有使用方铜线，不能进一步实现槽满率的提升。

另一些相关技术中采用了扁立绕法线圈，可以将槽满率进一步提升，但是其未与分块式电机一起应用，同时对关键尺寸没有进行设置，导致此类型电机优势没有极致发挥出来。

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，本发明的一个目的在于提出一种用于电机的定子，所述定子的槽满率增大，有利于提高电机性能和功率密度，达到兼顾效率和成本的效果。

本发明还提出了一种具有上述定子组件的永磁电机。

本发明还提出了一种具有上述永磁电机的压缩机。

根据本发明实施例的用于电机的定子，包括：分裂式定子铁芯，所述分裂式定子铁芯包括轭部和多个齿部，所述轭部包括多个沿其周向分布且与多个所述齿部一一对应相连的分块，每个所述齿部包括与所述轭部的内周面连接的齿身和设在所述齿身的内端的齿肩，相邻两个所述齿部之间形成有绕线槽，所述轭部的朝向所述绕线槽的内表面为包括两个平面的V形，每个所述平面和与之邻近的所述齿身的面向所述绕线槽的侧表面相垂直；定子绕组，所述定子绕组包括穿设于所述绕线槽且绕设在所述齿身上的方导体线圈；其中，所述绕线槽的邻近所述齿身的部分的深度为L1，所述方导体线圈具有与所述侧表面延伸方向相同的第一边和与所述第一边垂直的第二边，所述第一边的长度为L2，其中，L1/L2的余数在0.5×L1以下，所述齿肩和所述齿身之间的角度θ满足：90°≤θ≤100°。

根据本发明实施例的定子的槽满率提高，有利于提高电机性能和功率密度，达到兼顾效率和成本的效果。

另外，根据本发明上述实施例的定子还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明一个实施例，所述齿身沿所述定子的径向截面剖切所形成的截面为沿所述定子的径向延伸的长方形。

可选地，所述方导体线圈的第二边的长度为L3，其中，L2/L3＝1/7-1/3。

可选地，所述定子绕组为集中式绕组。

在本发明的一些实施例中，每个所述齿部的外端与对应的所述分块的中部相连，构造成V形的两个所述平面分别形成在相邻两个所述分块上。

进一步地，相邻两个所述分块焊接相连，所述齿部与对应的所述分块一体形成。

根据本发明实施例的永磁电机，包括：根据本发明实施例的定子；转子，所述转子可转动地设在所述定子的定子孔内，所述转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯具有沿其周向间隔设置的多个永磁体槽，每个所述永磁体槽内设有两个所述永磁体，其中，位于同一个所述永磁体槽内的两个所述永磁体的极性相同，位于相邻两个所述永磁体槽内的两个所述永磁体的极性相反。

根据本发明的一些实施例，所述转子磁极数为P，所述齿部的数量为Z，其中，Z-P≤4。

根据本发明实施例的压缩机，包括根据本发明实施例的永磁电机

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永磁电机的结构示意图；

图2是根据本发明一个实施例的永磁电机的部分结构示意图；

图3是根据本发明一个实施例的永磁电机的定子的部分结构示意图；

图4是根据本发明另一个实施例的永磁电机的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的永磁电机的槽满率与L1和L2的比值之间的关系图；

图6是根据本发明实施例的压缩机的结构示意图。

附图标记：

永磁电机100；压缩机200；

定子10；定子孔101；绕线槽102；

分裂式定子铁芯11；内表面110；

轭部111；分块1110；平面1111；

齿部112；齿身1121；齿肩1122；侧表面1120；

定子绕组12；方导体线圈121；

转子20；转子铁芯21；永磁体22；永磁体槽201。

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。本领域的普通技术人员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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“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。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1-图5描述根据本发明实施例的永磁电机100。

参照图1所示，根据本发明一个实施例的永磁电机100可以包括定子10和转子20，转子20可转动地设在定子10的定子孔101内。转子20包括转子铁芯21和多个永磁体22，转子铁芯21具有多个永磁体槽201，多个永磁体槽201沿转子铁芯21的周向间隔设置。

永磁体22的数量是永磁体槽201的数量的二倍，每个永磁体槽201内分别设有两个永磁体22。其中，多个永磁体22以改变极性的方式沿转子铁芯21的周向设置设在多个永磁体槽201内。具体地，每个永磁体槽201内设有两个永磁体22，位于同一个永磁体槽201内的两个永磁体22的极性相同，构成一极，位于相邻两个永磁体槽201内的两个永磁体22的极性相反。

这里，极性相同是指两个永磁体22的N极和S极的朝向相同，例如，以图1所示的实施例为例，在某个永磁体槽201内，两个永磁体22的N极均朝外且S极均朝内，也就是说，S极比N极更邻近转子铁芯21的中心。极性相反即作相反理解，即位于一个永磁体槽201内的永磁体22的N极比S极更邻近转子铁芯21的中心，位于另一个相邻的永磁体槽201内的永磁体22的S极比N极更邻近转子铁芯21的中心。

参照图1至图3所示，根据本发明实施例的定子10可包括分裂式定子铁芯11和定子绕组12，定子绕组12包括方导体线圈121，方导体线圈121即横截面为方形的导体线圈。分裂式定子铁芯11可包括轭部111和多个齿部112，多个齿部112沿轭部111的周向间隔开设置，轭部111可包括多个分块1110，多个分块1110沿轭部111的周向分布，多个分块1110与多个齿部112一一对应相连。

每个齿部112包括齿身1121和齿肩1122，如图1和图2所示，齿身1121的外端与轭部111的内周面连接，齿肩1122设在齿身1121的内端。相邻两个齿部112之间形成有绕线槽102，方导体线圈121可以穿设绕线槽102并且绕设在齿身1121上。

如图1所示，轭部111的朝向绕线槽102的内表面110为包括两个平面1111的V形，也就是说，轭部111的朝向绕线槽102的内表面110包括两个平面1111，两个平面1111构造成V形。每个平面1111和与之邻近的齿身1121的面向绕线槽102的侧表面1120相垂直。如图2所示，方导体线圈121具有第一边和第二边，第一边与侧表面1120延伸方向相同，也就是说，第一边与侧表面1120的延伸方向平行。第二边与第一边垂直。

如图1和图2所示，绕线槽102的邻近齿身1121的部分的深度为L1，第一边的长度为L2，L1和L2满足：L1/L2的余数在0.5×L1以下。这样，齿身1121与方导体线圈121之间的尺寸可以满足一定的关系，在一个L1高度的齿身1121内，在第N绕线层绕设若干扁线形的方导体线圈121后，所剩空间可以控制在一定工艺范围，如此可最大限度的提升槽满率，从而实现电机性能的提高。如图5所示，当L1/L2的余数在0.5×L1以下时，槽满率可以达到89.71％以上，甚至达到95.07％。

进一步地，如图2所示，齿肩1122和齿身1121之间的角度为θ。如果θ的取值太小将不利于绕线，如果取值太大，第一层后的线圈将会分散开来，影响电机排线整齐性。发明人经过研究创造性地发现，将θ在90°-100°的范围内取值时，即θ满足：90°≤θ≤100°时，可以保证绕线的整齐性，减小线间间隙，从而进一步提升槽满率，达到性能与功率密度的提升。在本发明的一些具体示例中，θ分别取值为92°、94°、96°、98°等。

根据本发明的永磁电机100，通过使方导体线圈121的尺寸和齿身1121的满足一定的范围，并对齿肩1122和齿身1121之间的角度θ的取值进行限制，可以大幅提高槽满率，从而提高电机性能和功率密度，达到兼顾效率和成本，从而实现电机低成本小型化。

需要说明的是，以上所描述的转子20的结构不限于用于本发明实施例的永磁电机100，还可以用于其它结构的电机上，同样能够达到提升槽满率的效果。

参照图1至图3所示，齿身1121沿定子10的径向截面剖切所形成的截面为长方形，该长方形沿沿定子10的径向延伸。由此，齿身1121的内侧面为平行于齿身1121的经过定子10的中心的轴线的平面1111。由此，定子10的结构更为规整，便于绕线和制造。

如图2所示，方导体线圈121的第二边的长度为L3，可选地，L2和L3满足：L2/L3＝1/7-1/3。由此，不仅便于制造，而且易于绕线，可进一步提升槽满率，同时方导体线圈121的交流电阻变小，可以使高转速电机具有较高的效率。

根据本发明的一些实施例，转子20磁极数为P，齿部112的数量为Z，其中，Z-P≤4，该种结构与扁线形的。可选地，定子绕组12可为集中式绕组，绕线结构更为简单。

可选的，如图1至图3所示，每个齿部112的外端与对应的分块1110的中部相连，每个分块1110具有位于齿部112的两侧且面向对应的绕线槽102的平面1111，平面1111与侧表面1120相垂直。其中，相邻两个分块1110的相邻平面1111构造成开口朝向定子10的中心的V形。由此，更便于绕线并且有利于进一步提升槽满率。

根据本发明的一些实施例，相邻两个分块1110可以焊接相连，齿部112与对应的分块1110可以一体形成。由此，更便于制造且结构更可靠。

下面参考图1至图3详细描述根据本发明的一个具体实施例的永磁电机100，值得理解的是，下述描述只是示例性说明，而不能理解为对本发明的限制。

永磁电机100包括定子10和转子20，定子10具有同心设置且轴向贯通的定子孔101，转子20可转动地设在定子10的定子孔101内，转子20的转动轴线与定子孔101同轴设置。转子20包括转子铁芯21和多个永磁体22，转子铁芯21具有多个永磁体槽201，多个永磁体22以改变极性的方式沿转子铁芯21的周向设置一一对应地设在多个永磁体槽201内。

定子10包括分裂式定子铁芯11和方导体线圈121，分裂式定子铁芯11可包括轭部111和多个齿部112，轭部111包括多个分块1110，多个分块1110首尾焊接相连形成为圆环形。多个齿部112沿轭部111的周向均匀间隔开并且与多个分块1110一一对应。每个齿部112包括齿身1121和齿肩1122，齿身1121沿定子10的径向延伸，齿身1121的外端与对应的分块1110的中部连接，齿肩1122设在齿身1121的内端，齿肩1122沿定子10的周向延伸并且两端分别超出齿身1121的对应侧面。相邻两个齿部112之间形成有绕线槽102，具体地，每个绕线槽102由相邻两个齿部112的齿身1121和齿肩1122以及相邻两个分块1110配合形成。

方导体线圈121可以穿设绕线槽102并且绕设在齿身1121上，在绕设时，在沿定子10的径向上，方导体线圈121套设形成多层，并且在沿定子10的周向上，方导体线圈121也套设形成多层并且方导体线圈121的周向绕线层数在沿定子10的径向上由外向内递减，使得方导体线圈121可以整体绕设形成为截面为大致梯形的形状。

这种结构不仅使绕线结构更为规整而且可以更大程度提高槽满率。其中，方导体线圈121的周向绕线层和径向绕线层的层数可以根据绕线槽102的尺寸以及方导体线圈121的尺寸等进行适当设置。图1和图4分别示出了两种层数的超高效的变频电机，这两种电机的槽满率均较高。

本发明还提出了一种压缩机200，如图6所示，根据本发明实施例的压缩机200可包括气缸，设在气缸内的活塞、设在气缸的轴向两端的主轴承和副轴承以及根据本发明实施例的永磁电机，永磁电机100的转子孔内穿设有曲轴，曲轴的一端插入气缸内，活塞套设于曲轴。

由于根据本发明实施例的永磁电机100具有上述有益的技术效果，因此根据本发明实施例的压缩机200的槽满率较高，效率较高且成本较低。

根据本发明实施例的压缩机200和永磁电机100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“实施例”、“具体实施例”、“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在不干涉、不矛盾的情况下均可以以合适的方式相互结合。

Claims (9)

1.一种用于电机的定子，其特征在于，包括：

分裂式定子铁芯，所述分裂式定子铁芯包括轭部和多个齿部，所述轭部包括多个沿其周向分布且与多个所述齿部一一对应相连的分块，每个所述齿部包括与所述轭部的内周面相连的齿身和设在所述齿身的内端的齿肩，相邻两个所述齿部之间形成有绕线槽，所述轭部的朝向所述绕线槽的内表面为包括两个平面的V形，每个所述平面和与之邻近的所述齿身的面向所述绕线槽的侧表面相垂直；

定子绕组，所述定子绕组包括穿设于所述绕线槽且绕设在所述齿身上的方导体线圈，

其中，所述绕线槽的邻近所述齿身的部分的深度为L1，所述方导体线圈具有与所述侧表面的延伸方向相同的第一边和与所述第一边垂直的第二边，所述第一边的长度为L2，其中，L1/L2的余数在0.5×L1以下，所述齿肩和所述齿身之间的角度θ满足：90°≤θ≤100°。

2.根据权利要求1所述的用于电机的定子，其特征在于，所述齿身沿所述定子的径向截面剖切所形成的截面为沿所述定子的径向延伸的长方形。

3.根据权利要求1所述的用于电机的定子，其特征在于，所述方导体线圈的第二边的长度为L3，其中，L2/L3＝1/7-1/3。

4.根据权利要求1所述的用于电机的定子，其特征在于，所述定子绕组为集中式绕组。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的用于电机的定子，其特征在于，每个所述齿部的外端与对应的所述分块的中部相连，构造成V形的两个所述平面分别形成在相邻两个所述分块上。

6.根据权利要求5所述的用于电机的定子，其特征在于，相邻两个所述分块焊接相连，所述齿部与对应的所述分块一体形成。

7.一种永磁电机，其特征在于，包括：

根据权利要求1-6中任一项所述的定子；

转子，所述转子可转动地设在所述定子的定子孔内，所述转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯具有沿其周向间隔设置的多个永磁体槽，每个所述永磁体槽内设有两个所述永磁体，其中，位于同一个所述永磁体槽内的两个所述永磁体的极性相同，位于相邻两个所述永磁体槽内的两个所述永磁体的极性相反。

8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述转子的磁极数为P，所述齿部的数量为Z，其中，Z-P≤4。

9.一种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求8所述的永磁电机。

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