CN110784029A - 定子铁芯、电机和压缩机 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种定子铁芯、电机和压缩机。该定子铁芯包括定子轭部(1)和位于定子轭部(1)内周侧的定子齿(2)，定子轭部(1)的外周壁设置有扣片槽(3)，相邻的定子齿(2)之间形成定子槽，定子槽包括调节槽(4)，在垂直于定子轭部(1)的中心轴线的平面内，调节槽(4)与扣片槽(3)的径向中心线相邻且位于径向中心线的两侧，调节槽(4)靠近扣片槽(3)的槽底包括圆弧段(5)和调节段(6)，调节段(6)位于圆弧段(5)所在圆内，调节段(6)与圆弧段(5)的交点为第一交点。根据本申请的定子铁芯，能够有效解决电机空载三相电流平衡度较低的问题，提高电机性能。
Description
技术领域
本申请涉及电机技术领域，具体涉及一种定子铁芯、电机和压缩机。
背景技术
感应电机亦称为异步电机，三相感应电机由于结构简单、制造方便、安全 可靠，在工业中得到了很广泛的应用。
其中，感应电机定子铁芯在边缘位置处留有扣片槽，使扣片安装在定子外 边缘时(扣片作用为类似铁芯的扣点，将铁芯冲片之间轴向固定在一起)，不 会大于铁芯外圆，所以扣片槽设计需满足一定的深度，这对于轭部较薄的感应 电机来说会造成电机的三相电流平衡度变差，导致产生轭部切向磁场谐波振荡 的迭加并产生周期性的变化，加大了高次谐波幅值，同时也加重了电磁振动噪 声，引起铁心损耗上升、效率下降等，降低了电机的电气性能。
发明内容
因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种定子铁芯、电机和压缩机， 能够有效解决电机空载三相电流平衡度较低的问题，提高电机性能。
为了解决上述问题，本申请提供一种定子铁芯，包括定子轭部和位于定子 轭部内周侧的定子齿，定子轭部的外周壁设置有扣片槽，相邻的定子齿之间形 成定子槽，定子槽包括调节槽，在垂直于定子轭部的中心轴线的平面内，调节 槽与扣片槽的径向中心线相邻且位于径向中心线的两侧，调节槽靠近扣片槽的 槽底包括圆弧段和调节段，调节段位于圆弧段所在圆内，调节段与圆弧段的交 点为第一交点。
优选地，调节段为曲线段或直线段。
优选地，位于径向中心线第一侧的调节段为直线段，位于径向中心线第二 侧的调节段为曲线段。
优选地，调节槽包括位于靠近径向中心线一侧的第一槽边，调节段的一端 连接至第一槽边靠近扣片槽的端点，调节段的另一端连接至圆弧段靠近径向中 心线的端点。
优选地，扣片槽位于两个圆弧段靠近径向中心线的端点之间，两个圆弧段 为与该扣片槽的径向中心线相邻的调节槽的圆弧段。
优选地，调节槽还包括位于远离径向中心线一侧的第二槽边，第一槽边的 长度c大于第二槽边的长度a。
优选地，
优选地，扣片槽的中点位于相邻的两个第一槽边的延长线之间。
优选地，与径向中心线相邻且位于径向中心线两侧的两个调节槽，其第一 交点与定子轭部的中心之间具有第一距离，两个调节槽的第一距离的差小于或 等于0.1mm。
优选地，调节段为直线段，直线段与相邻的径向中心线之间所形成的夹角 p满足75°≤p≤90°。
优选地，定子槽还包括辅助槽，辅助槽与调节槽相邻，且位于调节槽远离 径向中心线的一侧。
优选地，调节槽包括位于远离径向中心线一侧的第二槽边，辅助槽包括位 于辅助槽的径向中心线两侧的第三槽边，第二槽边的长度为a，第三槽边的长 度为b，其中a＞b。
优选地，a＝1.1b。
优选地，调节槽的圆弧段半径为R1，辅助槽的圆弧半径为R2，其中1.3 ＞R2/R1＞1。
优选地，定子槽还包括常规槽，常规槽位于相邻的两个径向中心线所形成 的区域范围内，且位于该区域内的两个调节槽之间。
优选地，调节段为直线段，直线段的中点与常规槽的槽底中点所在圆之间 的径向距离为s，扣片槽的径向深度为h，其中s＝0.8h。
优选地，定子槽包括辅助槽时，辅助槽的槽底中心与第一交点位于直径为 D1的第一圆上，常规槽的槽底中心位于直径为D2的第二圆上，其中 D1-D2＝0.13mm。
优选地，第一交点与定子轭部的中心之间的连线形成第一连线，其中第一 连线与该第一交点所相邻的径向中心线之间的夹角为e，定子槽的数量为Z， 其中0.75e＝360°/(2Z)，扣片槽在定子轭部的周向所占的角度小于或等于2e。
根据本申请的另一方面，提供了一种电机，包括定子铁芯，该定子铁芯为 上述的定子铁芯。
根据本申请的另一方面，提供了一种压缩机，包括定子铁芯，其该定子铁 芯为上述的定子铁芯。
本申请提供的定子铁芯，包括定子轭部和位于定子轭部内周侧的定子齿， 定子轭部的外周壁设置有扣片槽，相邻的定子齿之间形成定子槽，定子槽包括 调节槽，在垂直于定子铁芯的中心轴线的平面内，调节槽与扣片槽的径向中心 线相邻且位于径向中心线的两侧，调节槽靠近扣片槽的槽底包括圆弧段和调节 段，调节段位于圆弧段所在圆内，调节段与圆弧段的交点为第一交点。本申请 通过对设置扣片槽位置处的定子槽结构进行调整，能够加大定子槽与扣片槽之 间的间距，从而加大设置扣片槽位置处的磁通面积，在不降低电机效率、启动 性能、不提升成本的情况下，优化磁场路径，解决磁路饱和，解决电机空载三 相电流不平衡度较高的问题，使气隙磁场更加均匀，削弱轭部切向磁场幅值的 振动，并且降低电机损耗，使效率上升。
附图说明
图1为本申请第一实施例的定子铁芯的结构示意图；
图2为本申请第二实施例的定子铁芯的结构示意图；
图3为本申请第三实施例的定子铁芯的结构示意图；
图4为本申请第一实施例的定子铁芯的第一槽边与径向中心线的位置关系 图；
图5为本申请第一实施例的定子铁芯的结构尺寸图；
图6为本申请第一实施例的定子铁芯的另一结构尺寸图；
图7为现有技术中的定子组件的三相电流图；
图8为本申请第一实施例的定子组件的三相电流图；
图9为现有技术的电机与本申请的电机的效率对比图。
附图标记表示为：
1、定子轭部；2、定子齿；3、扣片槽；4、调节槽；5、圆弧段；6、调节 段；7、第一槽边；8、第二槽边；9、辅助槽；10、常规槽；11、第三槽边。
具体实施方式
结合参见图1至图6所示，根据本申请的实施例，定子铁芯包括定子轭部 1和位于定子轭部1内周侧的定子齿2，定子轭部1的外周壁设置有扣片槽3， 相邻的定子齿2之间形成定子槽，定子槽包括调节槽4，在垂直于定子轭部1 的中心轴线的平面内，调节槽4与扣片槽3的径向中心线相邻且位于径向中心 线的两侧，调节槽4靠近扣片槽3的槽底包括圆弧段5和调节段6，调节段6 位于圆弧段5所在圆内，调节段6与圆弧段5的交点为第一交点。
本申请通过对设置扣片槽3位置处的定子槽结构进行调整，能够加大定子 槽与扣片槽3之间的间距，从而加大设置扣片槽3位置处的磁通面积，在不降 低电机效率、启动性能、不提升成本的情况下，优化磁场路径，解决磁路饱和， 解决电机空载三相电流不平衡度较高的问题，使气隙磁场更加均匀，削弱轭部 切向磁场幅值的振动，并且降低电机损耗，使效率上升。
本实施例中，通过对靠近扣片槽3的径向中心线的调节槽4的槽底结构进 行调整，使得槽底向着远离扣片槽3的方向移动一端距离，从而相当于加厚了 此位置处的定子轭部厚度，加大了调节槽4与扣片槽3之间的磁通面积，改善 了扣片槽3对于定子铁芯磁通的影响，有效避免磁路饱和所带来的一系列问题， 对电机性能起到了积极的作用。
调节段6可以为曲线段或直线段，只要其位于圆弧段5所在的圆的范围内， 就能够起到加大磁通面积，优化磁场路径的作用。
调节槽4包括位于靠近径向中心线一侧的第一槽边7，调节段6的一端连 接至第一槽边7靠近扣片槽3的端点，调节段6的另一端连接至圆弧段5靠近 径向中心线的端点。
扣片槽3位于两个圆弧段5靠近径向中心线的端点之间，两个圆弧段5为 与该扣片槽3的径向中心线相邻的调节槽4的圆弧段5。通过将扣片槽3限定 于两个第一交点之间，能够尽量减小扣片槽3对磁路的影响，解决扣片槽3的 设置所带来的电机效率降低的问题。
调节槽4还包括位于远离径向中心线一侧的第二槽边8，第一槽边7的长 度c大于第二槽边8的长度a。优选地，
通过合理设定第一槽边7与第二槽边8之间的长度关系，能够进一步扩宽 磁路，达到对磁路的最大优化效果。
两个调节槽4可以关于其相邻的径向中心线对称设置，也可以形成一定的 偏移。
当两个调节槽4相对于径向中心线形成一定偏移时，扣片槽3的中点位于 相邻的两个第一槽边7的延长线之间。在实际的设计过程中，对于一些特殊的 场合，往往并不需要两个调节槽4关于径向中心线对称，此时为了保证调节槽4能够起到最大的效果，提高调节槽4对于定子轭部1设置扣片槽3之后的改 善作用，需要保证扣片槽3的中点位于相邻的两个第一槽边7的延长线之间。
与径向中心线相邻且位于径向中心线两侧的两个调节槽4，其第一交点与 定子轭部1的中心之间具有第一距离，两个调节槽4的第一距离的差小于或等 于0.1mm。在设计磁路时，希望磁路是对称的，如果两个槽的尺寸相差太多， 导会致磁路不平衡，对性能有影响，因此需要将两个调节槽4的第一距离的差 设置为小于或等于0.1mm，从而尽可能避免磁路不平衡所带来的不利影响。
调节段6为直线段，直线段与相邻的径向中心线之间所形成的夹角p满足 75°≤p≤90°，从而使得电机在设置扣片槽3时对于电机的性能影响微乎其 微，保证电机的工作性能。
定子槽还包括辅助槽9，辅助槽9与调节槽4相邻，且位于调节槽4远离 径向中心线的一侧。通过设置辅助槽9，能够利用辅助槽9来辅助优化磁路。
调节槽4包括位于远离径向中心线一侧的第二槽边8，辅助槽9包括位于 辅助槽9的径向中心线两侧的第三槽边11，第二槽边8的长度为a，第三槽边 11的长度为b，其中a＞b。优选地，a＝1.1b。
通过合理设定第二槽边8与第三槽边11之间的长度关系，能够进一步扩 宽磁路，达到对磁路的最大优化效果。合理设定第一槽边7、第二槽边8和第 三槽边11之间的长度关系，能够使得调节槽4和辅助槽9的结构设置更加合 理，与扣片槽3所带来的负面影响相抵消，从而从整体上改善定子铁芯的磁路 结构，优化定子铁芯的磁场，提高电机的工作性能。
调节槽4的圆弧段5半径为R1，辅助槽9的圆弧半径为R2，其中1.3＞ R2/R1＞1，使得扣片槽3对应部分的定子轭部磁场能够顺利通过该部分，这样 可以使得扣片槽3对应定子轭部的磁路最优。
定子槽还包括常规槽10，常规槽10位于相邻的两个径向中心线所形成的 区域范围内，且位于该区域内的两个调节槽4之间。
调节段6为直线段，直线段的中点与常规槽10的槽底中点所在圆之间的 径向距离为s，扣片槽3的径向深度为h，其中s＝0.8h。直线段的中点与常规 槽10的槽底中点所在圆之间的径向距离为s根据扣片槽3的深度改变，同时 对磁路走向进行优化，使疏磁效果达到最佳。
定子槽包括辅助槽9时，辅助槽9的槽底中心与第一交点位于直径为D1 的第一圆上，常规槽10的槽底中心位于直径为D2的第二圆上，其中 D1-D2＝0.13mm。辅助槽9的槽底中心所在圆径要略小于常规槽10的槽底中心 所在圆径，这样可以使磁场流畅的通过定子轭部，减弱扣片槽部分磁场饱和度， 提升三相电流的平衡程度。
第一交点与定子轭部1的中心之间的连线形成第一连线，其中第一连线与 该第一交点所相邻的径向中心线之间的夹角为e，定子槽的数量为Z，其中 0.75e＝360°/(2Z)，扣片槽3在定子轭部1的周向所占的角度小于或等于2e， 使得调节槽4在优化磁路的同时，对槽满率的影响最小。
结合参见图1所示，根据本申请的第一实施例，调节段6均为直线段。
结合参见图2所示，根据本申请的第二实施例，调节段6均为曲线段。
结合参见图3所示，根据本申请的第三实施例，位于径向中心线第一侧的 调节段6为直线段，位于径向中心线第二侧的调节段6为曲线段。在本实施例 中，采用直线段与曲线段混合使用的方式来设计调节段6，径向中心线两侧的 调节段6分别采用了不同的形态。
结合参见图7至图9所示，其中图7为现有技术中的定子铁芯采用扣片槽 引起三相电流不对称的仿真数据，图8为使用本申请优化磁路后的仿真数据， 可知本申请对于三相的电流的平衡度有一定的优化作用，并且使用本申请的定 子铁芯结构不影响其他电机参数，并对电机本身性能有一定的优化作用，减小 了电机本身的电磁振动。图9为本申请对于电机效率的改进效果。
根据本申请的实施例，电机包括定子铁芯，该定子铁芯为上述的定子铁芯。
根据本申请的实施例，压缩机包括定子铁芯，该定子铁芯为上述的定子铁 芯。
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。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的 精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保 护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的 普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进 和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。
Claims (20)
1.一种定子铁芯，其特征在于，包括定子轭部(1)和位于所述定子轭部(1)内周侧的定子齿(2)，所述定子轭部(1)的外周壁设置有扣片槽(3)，相邻的所述定子齿(2)之间形成定子槽，所述定子槽包括调节槽(4)，在垂直于所述定子轭部(1)的中心轴线的平面内，所述调节槽(4)与所述扣片槽(3)的径向中心线相邻且位于所述径向中心线的两侧，所述调节槽(4)靠近所述扣片槽(3)的槽底包括圆弧段(5)和调节段(6)，所述调节段(6)位于所述圆弧段(5)所在圆内，所述调节段(6)与所述圆弧段(5)的交点为第一交点。
2.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节段(6)为曲线段或直线段。
3.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，位于所述径向中心线第一侧的所述调节段(6)为直线段，位于所述径向中心线第二侧的所述调节段(6)为曲线段。
4.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节槽(4)包括位于靠近所述径向中心线一侧的第一槽边(7)，所述调节段(6)的一端连接至所述第一槽边(7)靠近所述扣片槽(3)的端点，所述调节段(6)的另一端连接至所述圆弧段(5)靠近所述径向中心线的端点。
5.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述扣片槽(3)位于两个所述圆弧段(5)靠近所述径向中心线的端点之间，两个所述圆弧段(5)为与该扣片槽(3)的径向中心线相邻的调节槽(4)的圆弧段(5)。
6.根据权利要求4所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节槽(4)还包括位于远离所述径向中心线一侧的第二槽边(8)，所述第一槽边(7)的长度c大于所述第二槽边(8)的长度a。
7.根据权利要求6所述的定子铁芯，其特征在于，
8.根据权利要求4所述的定子铁芯，其特征在于，所述扣片槽(3)的中点位于相邻的两个第一槽边(7)的延长线之间。
9.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，与所述径向中心线相邻且位于所述径向中心线两侧的两个所述调节槽(4)，其第一交点与所述定子轭部(1)的中心之间具有第一距离，两个所述调节槽(4)的第一距离的差小于或等于0.1mm。
10.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节段(6)为直线段，所述直线段与相邻的所述径向中心线之间所形成的夹角p满足75°≤p≤90°。
11.根据权利要求1所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子槽还包括辅助槽(9)，所述辅助槽(9)与所述调节槽(4)相邻，且位于所述调节槽(4)远离所述径向中心线的一侧。
12.根据权利要求11所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节槽(4)包括位于远离所述径向中心线一侧的第二槽边(8)，所述辅助槽(9)包括位于所述辅助槽(9)的径向中心线两侧的第三槽边(11)，所述第二槽边(8)的长度为a，所述第三槽边(11)的长度为b，其中a＞b。
13.根据权利要求12所述的定子铁芯，其特征在于，a＝1.1b。
14.根据权利要求11所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节槽(4)的圆弧段(5)半径为R1，所述辅助槽(9)的圆弧半径为R2，其中1.3＞R2/R1＞1。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子槽还包括常规槽(10)，所述常规槽(10)位于相邻的两个径向中心线所形成的区域范围内，且位于该区域内的两个调节槽(4)之间。
16.根据权利要求15所述的定子铁芯，其特征在于，所述调节段(6)为直线段，所述直线段的中点与所述常规槽(10)的槽底中点所在圆之间的径向距离为s，所述扣片槽(3)的径向深度为h，其中s＝0.8h。
17.根据权利要求15所述的定子铁芯，其特征在于，所述定子槽包括辅助槽(9)时，所述辅助槽(9)的槽底中心与第一交点位于直径为D1的第一圆上，所述常规槽(10)的槽底中心位于直径为D2的第二圆上，其中D1-D2＝0.13mm。
18.根据权利要求1至14中任一项所述的定子铁芯，其特征在于，所述第一交点与所述定子轭部(1)的中心之间的连线形成第一连线，其中第一连线与该第一交点所相邻的径向中心线之间的夹角为e，所述定子槽的数量为Z，其中0.75e＝360°/(2Z)，所述扣片槽(3)在所述定子轭部(1)的周向所占的角度小于或等于2e。
19.一种电机，包括定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯为权利要求1至18中任一项所述的定子铁芯。
20.一种压缩机，包括定子铁芯，其特征在于，所述定子铁芯为权利要求1至18中任一项所述的定子铁芯。
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