CN111130290B - 压缩机及其同步电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种压缩机及其同步电动机，转子周向上均匀布置有10个永磁体，永磁体磁极方向交替相反；定子上有环状轭部及12个伸出转子方向的定子齿，12个定子齿周向等间隔布置，定子齿上集中缠绕定子绕组，有6个定子齿上所缠绕绕组较其余6个定子齿匝数多，且绕组匝数多和少的定子齿间隔布置；每个定子齿靠近转子处有弧状极靴，相邻定子齿的极靴之间形成有定子槽口，定子齿极靴两侧定子槽口的中心与电动机的中心形成极靴角，绕组匝数多的定子齿极靴角大于30°小于等于36°。根据本发明提供的同步电动机，可获得较高的绕组系数，增大铜线绕组利用率，相同性能的前提下，可节省电机成本。

Description

压缩机及其同步电动机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，更具体而言，涉及一种同步电动机和包括该同步电动机的压缩机。

背景技术

在现有家电领域，特别是家用空调领域，出于对能效等级的提升，变频技术得到了越来越广泛的应用与推广，更高效更省钱的变频电机是家电领域的研究和探索方向。绕组系数是反映电机槽内铜线利用率的指标，提高绕组系数能直接提高电机性价比，且为了降低电机端部，减少端部铜线以节省成本，电机多采用集中绕组型式，因此提高集中绕组绕组系数的技术方案在不断的研究推进。

在相关技术中，12槽10极的同步电动机，电机绕组系数为0.933，可进一步提高。

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，本发明的一个方面的目的在于提供一种同步电动机。

本发明的另一个方面的目的在于提供一种包括上述同步电动机的压缩机。

为实现上述目的，本发明的一个方面的技术方案提供了一种同步电动机，包括：转子，所述转子沿其周向设有10个永磁体，所述永磁体的磁极方向交替相反；和定子，所述转子能够转动地设在所述定子内，所述定子包括轭部和12定子齿，所述轭部呈环形，所述定子齿在所述轭部的内侧沿所述轭部的周向间隔设置，所述定子齿上集中缠绕有绕组，其中，6个所述定子齿上所缠绕的所述绕组的匝数多于其余6个所述定子齿上所缠绕的所述绕组的匝数，且所缠绕的所述绕组匝数多和匝数少的所述定子齿间隔布置。

本发明上述技术方案提供的同步电动机，12个定子齿、10个永磁体形成12槽10极同步电动机，定子齿上按照集中绕组的卷绕方式缠绕有绕组，6个定子齿上绕组的匝数多、6个定子齿上绕组的匝数少，且匝数多的定子齿与匝数少的定子齿交替设置，即相邻两定子齿上的绕组的匝数不同，相邻的两定子齿中一个定子齿上的绕组的匝数大于另一个定子齿上的绕组的匝数。可获得较高的绕组系数，增大铜线绕组利用率，相同性能的前提下，可节省电机成本。

另外，本发明上述技术方案提供的同步电动机还具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，优选地，所述定子齿的内端设有极靴，相邻所述定子齿的所述极靴之间形成有定子槽口，所述极靴两侧所述定子槽口的中心与所述同步电动机的中心形成极靴角，所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角大于所述绕组匝数少的所述定子齿的所述极靴角，其中，10个所述永磁体沿所述转子的周向均匀设置，12个所述定子齿沿所述轭部的周向等间隔设置。

12个定子齿沿逆时针方向依次编号为S1、S2……S12，若S1、S3、S5、S7、S9和S11为匝数多的定子齿，则S2、S4、S6、S8、S10和S12为匝数少的定子齿，若S2、S4、S6、S8、S10和S12为匝数多的定子齿，则S1、S3、S5、S7、S9和S11为匝数少的定子齿。同步电动机为三相电动机，可将S1、S6、S7和S12划为A相，S2、S3、S8和S9为B相，S4、S5、S10和S11为C相。S1上绕组的匝数为N1、S6上绕组的匝数为N6，若转子转动时，S1感生的电势为E1、S6感生的电势为E6，若A相总物理匝数不变，由于绕组电势的对称性，定子齿S1的绕组匝数与定子齿S6的绕组匝数的和不变，若S1为匝数多的定子齿，则S6为匝数少的定子齿，S1的极靴角θ1大于S6的极靴角θ2。在数值上E1大于E6，E1和E6的合成矢量为Ed，Ed与E1之间的夹角

由于绕组系数定义为电势的矢量和与代数和之比，即绕组的有效匝数与实际物理匝数之比，则定子齿S1上的有效匝数为

定子齿S6上的有效匝数为

进而，绕组系数可表述为Kdp＝(N1’+N6’)/(N1+N6)，可以看出当N1大于N6、

θ1＞θ2时，Kdp增大，即可以获得较大的绕组系数Kdp。

上述技术方案中，优选地，所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角大于30°且小于或等于36°。

12个定子齿等间隔均匀布置，因此每个定子齿的极靴角均为30°，而本申请中绕组匝数多的定子齿的极靴角大于30°，因此匝数少的定子齿的极靴角会减小。

上述技术方案中，优选地，所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角彼此相等，所缠绕的所述绕组匝数少的所述定子齿的所述极靴角彼此相等。

6个绕组匝数多的定子齿的极靴角中可以至少两个极靴角相等，或者，6个极靴角完全不相等，6个绕组匝数小的定子齿的极靴角中可以至少两个极靴角相等，或者，6个极靴角完全不相等。

上述技术方案中，优选地，相邻所述定子齿的所述极靴角的和为60°。

上述技术方案中，优选地，各所述定子槽口的宽度相等。

上述技术方案中，优选地，所述极靴呈弧形，且沿与其相连接的所述定子齿的轴线对称，例如S1上设置的极靴沿S1的轴线对称。

当然，极靴也可以呈其它形状，例如一字型。

上述技术方案中，优选地，所述同步电动机为三相电动机。

上述技术方案中，优选地，所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿上的所述绕组匝数相等，所缠绕的所述绕组匝数少的所述定子齿上的所述绕组匝数相等。

6个绕组匝数多的定子齿中可以至少两个的匝数相等或者6个匝数完全不相等，6个绕组匝数少的定子齿中可以至少两个的匝数相等或者6个匝数完全不相等。

本发明第二方面的技术方案提供了一种压缩机，包括如上述任一技术方案所述的同步电动机。

本发明上述技术方案提供的同步电动机，因其具有上述任一技术方案所述的同步电动机，因而具有上述任一技术方案所述的同步电动机的有益效果。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，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同步电动机的截面结构示意图；

图2是相关技术中同步电动机电势星形图；

图3是根据本发明实施例的一相部分绕组电势矢量图；

图4表示电机绕组系数随着匝数和极靴角变化的变化图。

其中，图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1同步电动机，2定子，21定子齿，22极靴，23定子槽口，24槽，25轭部，3绕组，4转子，41转子铁芯，42永磁体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

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。

下面参考附图描述根据本发明实施例的同步电动机1。

如图1所示，本发明同步电动机1包括定子2和转子4，转子4上均匀分布有10个永磁体42，例如永磁体，即相邻永永磁体之间的夹角为36°，永永磁体42的磁化方向依次相反。图1所示中，转子4包括转子铁芯41和永磁体42，转子4的永磁体42固定在转子铁芯41表面，为表贴式永磁电机，但永磁体42也可嵌入转子铁芯41内部，形成内嵌式永磁电机。

定子2上形成有轭部25及延伸向转子4的12个定子齿21，定子齿21上按照集中绕组3的卷绕方式缠绕有绕组3，形成12槽24(相邻定子齿之间形成槽)、10极的同步电动机，定子齿上设有绕组，绕组可以为铜线绕组。在相关技术中，12个定子齿21上缠绕绕组3的匝数相等，而在本发明中，有6个定子齿21上绕组3的匝数较其余6定子齿21的绕组3的匝数多，且匝数多的定子齿21和匝数少的定子齿21依次间隔布置，即若按图1所示对定子齿21进行编号，若S1、S3、S5、S7、S9和S11为匝数多的定子齿21，则S2、S4、S6、S8、S10和S12为匝数少的定子齿21，若S2、S4、S6、S8、S10和S12为匝数多的定子齿21，则S1、S3、S5、S7、S9和S11为匝数少的定子齿21。

定子齿21在靠近转子4处有弧状极靴22，极靴22之间形成有定子槽口23，定子齿21极靴22两侧定子槽口23的中心与电动机的中心形成极靴角，如图1所示，θ1和θ2分别为定子齿S1和S2的极靴角。若S1为匝数多的定子齿21，则30°<θ1≤36°。

本发明主要应用于变频压缩机中的电动机，因此同步电动机1为三相电机。因为12个定子齿21等间隔均匀布置，因此每个定子齿21的极靴角均为30°，而在本发明中匝数多的定子齿21和匝数少的定子齿21依次间隔布置，匝数多的定子齿21极靴角大于30°，因此匝数少的定子齿21极靴角需对应减小，若绕组3匝数多的定子齿21极靴角彼此相等，绕组3匝数少的定子齿21极靴角彼此相等，则一个匝数多的定子齿21极靴角和一个匝数少的定子齿21极靴角之和为60°，由于匝数多的定子齿21和匝数少的定子齿21彼此相邻，所以相邻定子齿21极靴角的和为60°。

相关技术中12槽10极三相电动机的电势星形图如图2所示，其中可将S1、S6、S7和S12划为A相，S2、S3、S8和S9为B相，S4、S5、S10和S11为C相。若A相总物理匝数不变，由于绕组3电势的对称性，定子齿S1的绕组3匝数N1与定子齿S6的绕组3匝数N6的和不变，若N1为匝数多的定子齿21，则N6为匝数少的定子齿21，其电势矢量如图3所示，定子齿S1感生的电势E1与定子齿21S6感生的电势E6的合成矢量方向为Ed。由于相邻定子齿21极靴角的和为60°，则E1和E6矢量之间的夹角为30°电角度不变。因为E1＞E 6，则Ed与E1之间的夹角

由于绕组系数定义为电势的矢量和与代数和之比，即绕组3的有效匝数与实际物理匝数之比，则定子齿S1上的有效匝数为

其中

表示分布系数，即矢量E1在合成矢量Ed上的投影，sin(θ1/36°*90°)表示节距系数，即绕组3跨距和极距角36°之间的靠近程度。

定子齿21S6上的有效匝数为

其中表示意义与定子齿S1类似。

进而，绕组系数可表述为

Kdp＝(N1’+N6’)/(N1+N6)

若保证B相和C相绕组系数有相同的表述型式，则需12个定子槽口23宽度相等。

如图4所示，当A相的物理匝数不变时，绕组系数随着N1的匝数增大和不同极靴角变化的变化趋势，当N6为零且S1的极靴角为36°时，绕组系数为1。

根据本发明的第二方面提出一种压缩机，压缩机包括根据本发明同步电动机1，因此，该压缩机具有上述同步电动机1的全部有益效果。

综上所述，同步电动机包括：转子，转子周向上均匀布置有10个永磁体，永磁体磁极方向交替相反；定子，定子上有环状轭部及12个伸出转子方向的定子齿，12个定子齿周向等间隔布置，定子齿上集中缠绕定子绕组，有6个定子齿上所缠绕绕组较其余6个定子齿匝数多，且绕组匝数多和少的定子齿间隔布置；每个定子齿靠近转子处有弧状极靴，相邻定子齿的极靴之间形成有定子槽口，定子齿极靴两侧定子槽口的中心与电动机的中心形成极靴角，绕组匝数多的定子齿极靴角大于30度小于等于36度。

同步电动机为三相电机；绕组匝数多的定子齿极靴角彼此相等，绕组匝数少的定子齿极靴角彼此相等；相邻定子齿极靴角的和为60度；12个定子槽口的宽度相等。

根据本发明的12槽10极同步电动机，具有较高的绕组系数，绕组铜线利用率高，可提高电机性能或降低电机成本，相同性能的前提下，可节省电机成本。

根据本发明实施例的压缩机的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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“多个”是指两个或两个以上；除非另有规定或说明，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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单元必须具有特定的方向、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。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种同步电动机，其特征在于，包括：

转子，所述转子沿其周向设有10个永磁体，所述永磁体的磁极方向交替相反；和

定子，所述转子能够转动地设在所述定子内，所述定子包括轭部和12个定子齿，所述轭部呈环形，所述定子齿在所述轭部的内侧沿所述轭部的周向间隔设置，所述定子齿上集中缠绕有绕组，其中，6个所述定子齿上所缠绕的所述绕组的匝数多于其余6个所述定子齿上所缠绕的所述绕组的匝数，且所缠绕的所述绕组匝数多和匝数少的所述定子齿间隔布置；

所述定子齿的内端设有极靴，相邻所述定子齿的所述极靴之间形成有定子槽口，所述极靴两侧所述定子槽口的中心与所述同步电动机的中心形成极靴角，所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角大于所述绕组匝数少的所述定子齿的所述极靴角，其中，10个所述永磁体沿所述转子的周向均匀设置，12个所述定子齿沿所述轭部的周向等间隔设置；

所述同步电动机为三相电动机，12个所述定子齿沿逆时针方向依次编号为S1至S12，其中，S1、S6、S7和S12划为A相，S2、S3、S8和S9为B相，S4、S5、S10和S11为C相，当所述A相总物理匝数不变时，所述定子齿S1的绕组匝数与所述定子齿S6的绕组匝数的和不变。

2.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角大于30°且小于或等于36°。

3.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿的所述极靴角彼此相等，所缠绕的所述绕组匝数少的所述定子齿的所述极靴角彼此相等。

4.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

相邻所述定子齿的所述极靴角的和为60°。

5.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

各所述定子槽口的宽度相等。

6.根据权利要求1所述的同步电动机，其特征在于，

所述极靴呈弧形，且沿与其相连接的所述定子齿的轴线对称。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的同步电动机，其特征在于，

所缠绕的所述绕组匝数多的所述定子齿上的所述绕组匝数相等，所缠绕的所述绕组匝数少的所述定子齿上的所述绕组匝数相等。

8.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的同步电动机。

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