CN110768409A - 定子、单相感应电动机、压缩机以及制冷设备 - Google Patents

定子、单相感应电动机、压缩机以及制冷设备 Download PDF

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张尊睦
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Abstract

本发明公开了一种定子、单相感应电动机、压缩机以及制冷设备，定子包括：设有多个定子槽的定子铁芯及在多个定子槽内卷绕成两极的主绕组和辅助绕组；定子槽的个数为28个且包括多个第一定子槽和多个径向深度大于第一定子槽的第二定子槽，多个定子槽在定子铁芯的周向方向依次分布为第一组至第八组，第一组定子槽、第三组定子槽、第五组定子槽、第七组定子槽均包括2个第一定子槽，第二组定子槽、第六组定子槽均包括4个第二定子槽，第四组定子槽、第八组定子槽均包括6个第二定子槽，定子铁芯的外周面具有与第一定子槽相对应的切边。通过设置第一定子槽的个数及尺寸、线圈层数和切边位置，有效提升了单相感应电动机的效率水平。

Description

定子、单相感应电动机、压缩机以及制冷设备
技术领域
本发明涉及压缩机技术领域，具体而言，涉及定子、单相感应电动机、压缩机及制冷设备。
背景技术
相关技术中，在应用于空调等制冷装置的压缩机中，压缩机内起到驱动作用的部件为电动机，电动机通常采用无刷直流电动机、感应电动机。
对于使用单相感应电动机的压缩机，通常单相感应电动机包括：由主绕组和与主绕组相差90度线圈角的串接有运转电容器的辅助绕组共同构成的定子绕组，转子一般为鼠笼式铸铝结构。已有的单相感应电动机的定子槽的数目一般为20、24等，该定子槽的数目设计比较陈旧，不能提高电动机的工作效率。
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，本发明提出一种定子，通过设置第一定子槽的个数及尺寸、线圈层数和切边位置，有效提升了单相感应电动机的效率水平，使得电动机具备更强的市场竞争力。
根据本发明第一方面实施例的定子包括：定子铁芯、主绕组以及辅助绕组，所述定子铁芯具有多个定子槽，所述主绕组和所述辅助绕组均包括在所述定子槽内卷绕形成相应绕组的两极的多层线圈；其中，所述定子槽的个数为28个且包括多个第一定子槽和多个径向深度大于所述第一定子槽的第二定子槽，所述多个定子槽在所述定子铁芯的周向方向依次分布为第一组至第八组，第一组定子槽、第三组定子槽、第五组定子槽、第七组定子槽均包括2个所述第一定子槽，第二组定子槽、第六组定子槽均包括4个所述第二定子槽，第四组定子槽、第八组定子槽均包括6个所述第二定子槽，所述定子铁芯的外周面具有与所述第一定子槽相对的切边。
本发明实施例的定子与现有技术的定子槽的数目为20、24等相比，通过将定子槽的数目设置为28个，增大了定子槽的数目，使得定子谐波磁场减小，附加损耗降低，谐波漏抗小。
可选地，0.925≤所述第一定子槽的槽底所在的圆的直径/所述第二定子槽的槽底所在圆的直径≤0.985。
多个所述切边分别与多个奇数组定子槽一一对应，且多个切边与所述定子铁芯的中心轴线的距离相等。
所述第四组定子槽与所述第八组定子槽相对于第一中心线对称设置，所述第二组定子槽与所述第六组定子槽相对于第二中心线对称设置，所述主绕组的两极与所述辅助绕组的两极呈正交分布，形成所述主绕组的第一极的线圈与形成所述主绕组的第二极的线圈对称地分布在所述第一中心线的两侧，形成所述辅助绕组的第一极的线圈与形成所述辅助绕组的第二极的线圈对称地分布在所述第二中心线的两侧。
所述主绕组的每一极的层数为五层，所述主绕组的每一极由五层线圈组成，所述第一层线圈至所述第五层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第五层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9、7、5。
所述辅助绕组的每一极的层数为三层，所述辅助绕组的每一极由三层线圈组成，所述第一层线圈至所述第三层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第三层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9。
根据本发明第二方面实施例的单相感应电动机包括：所述的定子以及转子，所述转子可转动地设于所述定子铁芯内。
根据本发明第三方面实施例的压缩机，包括所述的单相感应电动机。
根据本发明第四方面实施例的制冷设备，包括所述的压缩机。
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是根据本发明实施例的定子铁芯的横剖视图。
图2是根据本发明实施例的定子附加绕线方式的横剖视图。
图3是根据本发明实施例的单向感应电动机的一个局部示意图。
附图标记：
1-定子；1a-定子铁芯；1b-第一定子槽；1c-第二定子槽；20a-主绕组；20b-辅助绕组；S1～S28：定子槽编号；2a～2d：切边；L1-第一中心线；L2-第二中心线。
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单元或具有相同或类似功能的单元。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。
下面参考图1至图3描述根据本发明实施例的定子1、单相感应电动机。
根据本发明第一方面实施例的定子1包括：定子铁芯1a、主绕组20a以及辅助绕组20b，定子铁芯1a具有多个定子槽，主绕组20a和辅助绕组20b均包括在定子槽内卷绕形成相应绕组的两极的多层线圈。
其中，定子槽的个数为28个，定子槽包括多个第一定子槽1b和多个径向深度大于第一定子槽1b的第二定子槽1c，定子铁芯1a的外周面具有与第一定子槽1b相对应的切边(如2a、2b、2c、2d)。具体地，切边位于定子铁芯1a的弧形的外周面所限定出的圆环内。
具体地，定子铁芯1a的中部具有沿轴向贯通定子1两端的安装通孔，安装通孔用于安装转子，第一定子槽1b的槽口、第二定子槽1c的槽口均延伸至与安装通孔连通，多个定子槽沿定子铁芯1a的周向均布，第一定子槽1b、第二定子槽1c均沿定子铁芯1a的径向延伸，即每个定子槽的深度方向均与定子铁芯1a的径向相一致。
本发明实施例的定子1，与现有技术的定子槽的数目为20、24等相比，通过将定子槽的数目设置为28个，增大了定子槽的数目，使得定子谐波磁场减小，附加损耗降低，谐波漏抗小。切边的存在可保证电机内部的冷媒和润滑油的通过，确保了电机的稳定运行。
多个定子槽在定子铁芯1a的周向方向依次分布为第一组至第八组，第一组定子槽、第三组定子槽、第五组定子槽、第七组定子槽均包括2个第一定子槽1b，第二组定子槽、第六组定子槽均包括4个第二定子槽，第四组定子槽、第八组定子槽均包括6个第二定子槽1c，定子铁芯1a的外周面具有与第一定子槽1b相对的切边(如2a、2b、2c、2d)。这样，通过优化配置定子1的第一定子槽1b的个数、第二定子槽1c的个数、排列顺序及尺寸和定子1切边的位置，有效提升了单相感应电动机的效率水平，使得电动机具备更强的市场竞争力。
具体地，定子1在定子铁芯1a的周向方向均匀地设置有多个第一定子槽1b和径向深度大于第一定子槽1b的第二定子槽1c。具体地，定子铁芯1a设置有28个槽，第一定子槽1b与第二定子槽1c依次以2个第一定子槽1b(槽S3和S4)形成第1组、4个第二定子槽1c(槽S1、S2、S27和S28)形成第2组、2个第一定子槽1b(槽S25和S26)形成第3组、6个第二定子槽1c形成(槽S19～S24)形成第4组、2个第一定子槽1b(槽S17和S18)形成第5组、4个第二定子槽1c(槽S13～S16)形成第6组、2个第一定子槽1b(槽S11和S12)形成第7组、6个第二定子槽1c(槽S5～S10)形成第8组共8组的方式在定子铁芯1a的周向方向均匀排列。
多个切边分别与多个奇数组定子槽一一对应，且多个切边与定子铁芯1a的中心轴线的距离可以相等。
在两极绕线的单相感应电动机中，其旋转磁场为歪斜了的椭圆形，磁密的饱和会使得电动机的磁场谐波恶化严重，进而降低了电动机的效率。为了解决这一问题，通过设置槽深不同的定子槽，并将切边设置成与槽深较小的第一定子槽1b相对应，由此有效地缓解切边所对应的定子铁芯1a的外周部的磁密饱和。
可选地，0.925≤第一定子槽1b的槽底所在的圆的直径/第二定子槽1c的槽底所在圆的直径≤0.985。换言之，第一定子槽1b的槽底所在的圆的直径D1与第二定子槽1c的槽底所在圆的直径D2之比设定为大于或等于0.925，并且小于或等于0.985。这样方便位于定子铁芯1a的外周面的切边的设置，以及每一极下绕组的线圈层数和绕组各层的匝数配置。
本实施例中，所述第一定子槽1b的槽底所在的圆的直径D1＝86.2mm，所述第二定子槽1c的槽底所在的圆的直径D2＝91.2mm，D1/D2≈0.945。
如图3所示，四个大致直线状的切边2a～2d设置在4组第一定子槽1b(第1组、第3组、第5组、第7组)对应的定子铁芯1a的外周部。四个切边设置在4组第一定子槽1b对应的定子铁芯1a的外周部。
在图2所示的具体实施例中，第四组定子槽与第八组定子槽相对于第一中心线对称设置，第二组定子槽与第六组定子槽相对于第二中心线对称设置，主绕组20a的两极与辅助绕组20b的两极呈正交分布，形成主绕组20a的第一极的线圈与形成主绕组20a的第二极的线圈对称地分布在第一中心线的两侧，形成辅助绕组20b的第一极的线圈与形成辅助绕组20b的第二极的线圈对称地分布在第二中心线的两侧。换言之，主绕组20a和辅助绕组20b的线圈角是90度。主绕组20a的每一极的层数为五层，辅助绕组20b的每一极的层数为三层。
换言之，主绕组20a的两极中的每一极下卷绕成五层对称地设置在穿过彼此面对的第2组和第6组的第一中心线L1的两侧，辅助绕组20b的两极中的每一极下卷绕成三层对称地设置在穿过彼此面对的第4组和第8组的第二中心线L2的两侧。
主绕组20a的每一极的层数为五层，主绕组20a的每一极由五层线圈组成，第一层线圈至第五层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第五层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9、7、5。
辅助绕组20b的每一极的层数为三层，辅助绕组20b的每一极由三层线圈组成，第一层线圈至第三层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第三层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9。
这样设置主绕组20a和辅助绕组20b每一极下的线圈层数，使得同时插入有主绕组20a和辅助绕组20b的定子槽的数目少，提高了定子槽的利用率。同时，通过设置第一定子槽1b的数目和尺寸，使得主绕组20a和辅助绕组20b每一极下各层线圈的数目随着层数增大减少，可缩短主绕组20a和辅助绕组20b在绕线时的端部堆积空间，从而可缩短绕组的端部长度，减少铜线用量和绕组发热损失，提高了电动机效率。
此外，为了确保绕组和定子铁芯1a之间的绝缘，在定子槽插入绝缘材料，在图2中省略了图示。
在图2及图3的示例中，定子槽的数量是从槽S1到S28的28个。定子铁芯1a是将板厚为0.1mm～1.5mm的电磁钢板冲压成规定的形状并在轴向叠压、通过铆接或焊接等进行固定而制造的。
在图2所示的具体实施例中，主绕组20a和辅助绕组20b的线圈布置方式以及缠绕匝数具体如下：
主绕组20a的第一极的第一层线圈在定子槽S1和S14上卷绕66匝。
主绕组20a的第一极的第二层线圈在定子槽S2和S13上卷绕65匝。
主绕组20a的第一极的第三层线圈在定子槽S3和S12上卷绕48匝。
主绕组20a的第一极的第四层线圈在定子槽S4和S11上卷绕47匝。
主绕组20a的第一极的第五层线圈在定子槽S5和S10上卷绕19匝。
主绕组20a的第二极的第一层线圈在定子槽S15和S28上卷绕66匝。
主绕组20a的第二极的第二层线圈在定子槽S16和S27上卷绕65匝。
主绕组20a的第二极的第三层线圈在定子槽S17和S26上卷绕48匝。
主绕组20a的第二极的第四层线圈在定子槽S18和S25上卷绕47匝。
主绕组20a的第二极的第五层线圈在定子槽S19和S24上卷绕19匝。
主绕组20a的第一极的各层的线圈匝数与第二极的对应层的线圈匝数相同。如，主绕组20a的第一极的第一层的线圈匝数与第二极的第二层的线圈匝数相同。主绕组20a的各层的绕组的数目随着层数增大而减少。主绕组20a的第一层线圈卷在是将28个定子槽平分后的14个定子槽中的相距最远的定子槽(定子槽S1和S14)上。主绕组20a的第二层线圈紧邻第一层线圈卷绕。主绕组20a的第三层线圈紧邻第二层线圈卷绕。主绕组20a的第四、第五层线圈也依次卷绕。
辅助绕组20b的第一极的第一层线圈在定子槽S7和S22上卷绕72匝。
辅助绕组20b的第一极的第二层线圈在定子槽S6和S23上卷绕72匝。
辅助绕组20b的第一极的第三层线圈在定子槽S5和S24上卷绕42匝。
辅助绕组20b的第二极的第一层线圈在定子槽S8和S21上卷绕72匝。
辅助绕组20b的第二极的第二层线圈在定子槽S9和S20上卷绕72匝。
辅助绕组20b的第二极的第三层线圈在定子槽S10和S19上卷绕42匝。
辅助绕组20b的第一极的各层的线圈匝数与第二极的对应层的线圈匝数相同。如，辅助绕组20b的第一极的第一层的线圈匝数与第二极的第二层的线圈匝数相同。辅助绕组20b的各层的绕组的数目随着层数增大而减少。辅助绕组20b的第一层卷在了如下定子槽(S7和S22)上，该定子槽(S7和S22)是从卷绕了主绕组20a的第一层线圈的定子槽(定子槽S1和定子槽S14)错开90度的线圈角的定子槽，且是将28个定子槽平分后的14个定子槽中相距最远的定子槽。辅助绕组20b的第二层线圈紧邻第一层线圈卷绕。辅助绕组20b的第三层也依次卷绕。
主绕组20a的线圈直径为0.75mm，辅助绕组20b的线圈直径为0.725mm。同时卷绕有主绕组20a和辅助绕组20b的定子槽有槽S5、S10、S19和S24。
根据本发明第二方面实施例的单相感应电动机包括：上述实施例的定子1以及转子，转子可转动地设于定子铁芯1a内。图1及图2所示的定子1用于两极(例如N极和S极的两极)的单相感应电动机。
定子1具有定子铁芯1a和插入定子槽的主绕组20a和辅助绕组20b，由主绕组20a和辅助绕组20b构成绕组。转子包括转子铁芯和鼠笼铸铝绕组可旋转地设置在定子1的内周部，与定子1共同组成单相感应电动机，转子的具体结构为本领域专业人员所熟知，在此不详细介绍。
本发明实施例的单相感应电动机，通过将定子槽的数目设置为28个，增大了定子槽的数目，使得定子1谐波磁场减小，附加损耗降低，谐波漏抗小。切边的存在可保证电机内部的冷媒和润滑油的通过，确保了电机的稳定运行。通过设置槽深不同的定子槽，并将切边设置成与槽深较小的第一定子槽1b相对应，由此有效地缓解切边所对应的定子铁芯1a的外周部的磁密饱和。
根据本发明第三方面实施例的压缩机包括上述实施例的单相感应电动机。上述压缩机具有上述电动机的优点，在此不赘述。
根据本发明第四方面实施例的制冷设备包括上述实施例的压缩机。通过将安装有上述单相感应电动机的压缩机用于制冷设备，可提高制冷设备的性能，使其小型化，价格低。
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结构或单元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，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：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。

Claims (8)

1.一种定子，其特征在于，包括：定子铁芯、主绕组以及辅助绕组，所述定子铁芯具有多个定子槽，所述主绕组和所述辅助绕组均包括在所述定子槽内卷绕形成相应绕组的两极的多层线圈；其中，所述定子槽的个数为28个且包括多个第一定子槽和多个径向深度大于所述第一定子槽的第二定子槽，所述多个定子槽在所述定子铁芯的周向方向依次分布为第一组至第八组，第一组定子槽、第三组定子槽、第五组定子槽、第七组定子槽均包括2个所述第一定子槽，第二组定子槽、第六组定子槽均包括4个所述第二定子槽，第四组定子槽、第八组定子槽均包括6个所述第二定子槽，所述定子铁芯的外周面具有与所述第一定子槽相对的切边。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，0.925≤所述第一定子槽的槽底所在的圆的直径/所述第二定子槽的槽底所在圆的直径≤0.985。
3.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，多个所述切边分别与多个奇数组定子槽一一对应，且多个切边与所述定子铁芯的中心轴线的距离相等。
4.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，所述第四组定子槽与所述第八组定子槽相对于第一中心线对称设置，所述第二组定子槽与所述第六组定子槽相对于第二中心线对称设置，所述主绕组的两极与所述辅助绕组的两极呈正交分布，形成所述主绕组的第一极的线圈与形成所述主绕组的第二极的线圈对称地分布在所述第一中心线的两侧，形成所述辅助绕组的第一极的线圈与形成所述辅助绕组的第二极的线圈对称地分布在所述第二中心线的两侧。
5.根据权利要求4所述的定子，其特征在于，所述主绕组的每一极的层数为五层，所述主绕组的每一极由五层线圈组成，所述第一层线圈至所述第五层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第五层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9、7、5；
所述辅助绕组的每一极的层数为三层，所述辅助绕组的每一极由三层线圈组成，所述第一层线圈至所述第三层线圈从最外侧到最里侧依次分布，第一层线圈至第三层线圈所插入的两个定子槽之间包含的定子齿数分别为13、11、9。
6.一种单相感应电动机，其特征在于，包括：
如权利要求1-5中任一项所述的定子；以及
转子，所述转子可转动地设于所述定子铁芯内。
7.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求6所述的单相感应电动机。
8.一种制冷设备，其特征在于，包括权利要求7所述的压缩机。
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