CN112165193B - 电机结构和压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种电机结构和压缩机，电机结构包括：定子铁芯，设有转子孔，转子孔的周侧设有定子槽，定子铁芯的最大外径为D，定子铁芯的最小内径为d，定子铁芯的轴向长度为L，其中，

本发明提出的电机结构，定子铁芯的最大外径为D，定子铁芯的最小内径为d，定子铁芯的轴向长度为L，D、d和L满足：

进而将电机的铜损和铁损都控制在一个合理的范围内，即将电机的可变损耗和不可变损耗控制在一个较接近的水平，进而将电机的效率保持在了一个较高的水平，提升了电机效率，并且，也避免了原料的浪费，节约了成本。

Description

电机结构和压缩机

技术领域

本发明涉及电机领域，具体而言涉及一种电机结构和一种压缩机。

背景技术

现有家用空调的压缩机的电机主要采用变频电机，为了降低制造成本，电机的功率密度设计较高，同时由于兼顾不同排量压缩机的制造生产，往往采用相同的定、转子冲片，通过调整铁芯长度的方式来调整电机功率，进而适应压缩机排量。但是，由于定子冲片的通用性，就造成了对于不同的电机而言，可变损耗和不变损耗的不可控，进而导致电机的负荷大效率低。

发明内容

本发明旨在至少解决现有或改善技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面提出了一种电机结构。

本发明第二方面提出了一种压缩机。

有鉴于此，根据本发明的第一方面，本发明提出了一种电机结构，包括：定子铁芯，设有转子孔，转子孔的周侧设有定子槽，定子铁芯的最大外径为D，定子铁芯的最小内径为d，定子铁芯的轴向长度为L，其中，

本发明提出的电机结构，包括定子铁芯，定子铁芯设有转子孔，即定子铁芯呈环形结构，转子孔的周侧设有定子槽，以便于设置绕组，定子铁芯的最大外径为D，定子铁芯的最小内径为d，定子铁芯的轴向长度为L，D、d和L满足：

本发明通过合理设置定子铁芯的最大外径D、定子铁芯的最小内径d和定子铁芯的轴向长度L，进而将电机的铜损和铁损都控制在一个合理的范围内，即将电机的可变损耗和不可变损耗控制在一个较接近的水平，而电机可变损耗和不可变损耗相等时，电机的效率是最高的，那么本发明通过合理设置铁芯的最大外径为D、定子铁芯的最小内径为d和定子铁芯的轴向长度L，使得电机的可变损耗和不可变损耗处于一个较接近的状态，进而将电机的效率保持在了一个较高的水平，提升了电机效率，并且，也避免了原料的浪费，节约了成本。

另外，根据本发明提出的上述技术方案中的电机结构，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，进一步地，还包括：转子铁芯，转子铁芯设于转子孔，转子铁芯设有安装槽；磁性件，磁性件设于安装槽，以垂直于转子铁芯的轴线的平面对磁性件进行截面，在截面上，磁性件的高度为H，其中，335平方毫米≤H×L≤355平方毫米。

在该技术方案中，电机还包括转子铁芯和设置在转子铁芯的安装槽内的磁性件。

定子铁芯较长时，由于永磁体高度影响电机磁负荷，定子铁芯的长度决定了永磁体的高度，从而决定了电机磁负荷。具体地，定子铁芯体积大，磁性件高度低，磁负荷低，单位体积定子铁芯损耗低，即单位体积定子铁芯铁损低；定子铁芯较短时，定子铁芯体积小，磁性件高度高，磁负荷高，单位体积定子铁芯损耗高，即单位体积定子铁芯铁损高，放大到整个定子铁芯而言，两者的损耗相当。因此，将磁性件的高度H和定子铁芯的长度L的乘积限定在一个合理的范围内，可以将定子的铁损即不可变损耗限定在一个较低的范围。

在上述任一技术方案中，进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面对磁性件进行截面，在截面上，磁性件在安装槽内呈以下任一形状布置：V形、W形、U形、I形、一形。

在该技术方案中，以垂直于转子铁芯的轴线的平面对磁性件进行截面，在截面上，磁性件在安装槽内呈V形、W形、U形、I形、一形中任一种排布方式。

在上述任一技术方案中，进一步地，以垂直于转子铁芯的轴线的平面对磁性件进行截面，在截面上，磁性件的宽度为W，1.6毫米≤W≤2毫米。

在该技术方案中，以垂直于转子铁芯的轴线的平面对磁性件进行截面，在截面上，将磁性件的宽度W限定在1.6毫米至2毫米，即将电机中的磁场强度限定在一个较优的范围，进而可以提升电机的效率。

在上述任一技术方案中，进一步地，转子铁芯的轴向长度大于定子铁芯的轴向长度。

在该技术方案中，转子铁芯的轴向长度大于定子铁芯的轴向长度，减小了端部边缘效应，提高了电机功率密度。

在上述任一技术方案中，进一步地，转子铁芯包括：转子冲片，多个转子冲片依次堆叠，形成转子铁芯。

在该技术方案中，转子铁芯包括多个转子冲片，多个转子冲片依次堆叠形成转子铁芯，进而可以有效利用转子冲片，同一尺寸的转子冲片可以组合成不同的型号的电机，进而降低了生产成本。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子槽的数量大于等于12。

在该技术方案中，定子槽的数量大于等于12，使得电机损耗减小，效率提高，并能限定电机的转速。

在上述任一技术方案中，进一步地，转子的极数大于等于8。

在该技术方案中，转子的极数大于等于8，使得电机损耗减小，效率提高，并能限定电机的转速。

在上述任一技术方案中，进一步地，定子铁芯包括：定子冲片，多个定子冲片依次堆叠，形成定子铁芯。

在该技术方案中，定子铁芯包括多个定子冲片，多个定子冲片依次堆叠形成定子铁芯，进而可以有效利用定子冲片，同一尺寸的定子冲片可以组合成不同的型号的电机，进而降低了生产成本。

根据本发明的第二方面，本发明提出了一种压缩机，包括：如上述技术方案中任一项提出的电机结构。

本发明提出的压缩机，因包括如上述技术方案中任一项提出的电机结构，因此，具有如上述技术方案中任一项提出的电机结构的全部有益效果，在此不再一一陈述。

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示出本发明一个实施例提供的电机结构的结构示意图；

图2示出本发明另一个实施例提供的电机结构的结构示意图；

图3示出本发明一个实施例提供的电机结构和相关技术中的电机的效率对比图。

其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100电机结构，110定子铁芯，112定子槽，120转子铁芯，122安装槽，130磁性件，140绕组。

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，本发明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其他方式来实施，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。

下面参照图1至图3来描述根据本发明一些实施例提供的电机结构100和压缩机。

实施例1

如图1和图2所示，根据本发明的第一方面实施例，本发明提供了一种电机结构100，包括：定子铁芯110，设有转子孔，转子孔的周侧设有定子槽112，定子铁芯110的最大外径为D，定子铁芯110的最小内径为d，定子铁芯110的轴向长度为L，其中，

具体地，电机结构100的定子铁芯110，沿轴向设置有转子孔，用于容纳转子铁芯120，转子孔的周侧设置有多个定子齿，相邻的两个定子齿之间形成定子槽112。

通常为了改善电机的磁密度等参数，定子铁芯110的外壁可能设置有凹槽等结构，本发明中限定的D为定子铁芯110的最大外径，即并非凹槽处的外径。

同样地，通常为了改善电机的磁密度等参数，定子铁芯110的内壁可能设置有凹槽等结构，本发明中限定的d为定子铁芯110的最小外径，即并非凹槽处的内径。

本发明提供的电机结构100，包括定子铁芯110，定子铁芯110设有转子孔，即定子铁芯110呈环形结构，转子孔的周侧设有定子槽112，以便于设置绕组140，定子铁芯110的最大外径为D，定子铁芯110的最小内径为d，定子铁芯110的轴向长度为L，D、d和L满足：

具体地，定子铁芯110的最大外径D，定子铁芯110的最小内径d，定子铁芯110的轴向长度L的单位可以为毫米。

即通过合理设置定子铁芯110的最大外径D、定子铁芯110的最小内径d和定子铁芯110的轴向长度L，进而将电机的铜损和铁损都控制在一个合理的范围内，即将电机的可变损耗和不可变损耗控制在一个较接近的水平，而电机可变损耗和不可变损耗相等时，电机的效率是最高的，那么本发明通过合理设置铁芯的最大外径为D、定子铁芯110的最小内径为d和定子铁芯110的轴向长度L，使得电机的可变损耗和不可变损耗处于一个较接近的状态，进而将电机的效率保持在了一个较高的水平，提升了电机效率，并且，也避免了原料的浪费，节约了成本。

进一步地，定子铁芯110为软磁材料，具体地，为硅钢材质。

具体地，定子铁芯110和绕组140组成定子。

实施例2

如图1和图2所示，在实施例1的基础上，进一步地，还包括：转子铁芯120，转子铁芯120设于转子孔，转子铁芯120设有安装槽122；磁性件130，磁性件130设于安装槽122，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，磁性件130的高度为H，其中，335平方毫米≤H×L≤355平方毫米。具体地，磁性件130的高度H的单位可以为毫米。

具体地，电机结构100还包括转子铁芯120，转子铁芯120设置在转子孔内，定子铁芯110设置有安装槽122，在安装槽122内设置有磁性件130。在定子槽112内设置有绕组140。绕组140通电后在定子铁芯110中产生旋转磁场，旋转磁场驱动转子铁芯120上磁性件130产生的磁场转动，从而驱动转子铁芯120运动，进而使得与转子铁芯120相连接的结构产生运动。

在该实施例中，定子铁芯110较长时，由于永磁体高度影响电机磁负荷，电机定子铁芯110的长度决定了永磁体的高度，从而决定了电机磁负荷。具体地，定子铁芯110体积大，磁性件130高度低，磁负荷低，单位体积定子铁芯110损耗低，即单位体积定子铁芯110铁损低；定子铁芯110较短时，定子铁芯110体积小，磁性件130高度高，磁负荷高，单位体积定子铁芯110损耗高，即单位体积定子铁芯110铁损高，放大到整个定子铁芯110而言，两者的损耗相当。因此，将磁性件130的高度H和定子铁芯110的长度L的乘积限定在一个合理的范围内，可以将定子的铁损即不可变损耗限定在一个较低的范围。

转子铁芯120与定子铁芯110之间设置有气隙，转子铁芯120与定子铁芯110相对设置，并可与定子铁芯110发生相对转动，转子铁芯120同轴设置在定子铁芯110内。

进一步地，磁性件130为永磁体，永磁体易于得到，且价格低，进而可以降低电机的成本。

进一步地，定子铁芯110为软磁材料，具体地，为硅钢材质。

具体地，转子铁芯120和磁性件130组成转子。

实施例3

如图1和图2所示，在实施例2的基础上，进一步地，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，磁性件130在安装槽122内呈以下任一形状布置：V形、W形、U形、I形、一形。

具体地，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，磁性件130在安装槽122内呈V形、W形、U形、I形、一形中任一种排布方式。即以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，安装槽122呈V形、W形、U形、I形、一形中任一形状。

在该实施例中，一个安装槽122内的磁性件130的排布方式可以任意设置，例如：两个磁性件130在一个安装槽122内呈V形设置；四个磁性件130在一个安装槽122内呈W形设置；三个磁性件130在一个安装槽122内呈U形设置；一个磁性件130在一个安装槽122内呈I形设置；一个磁性件130在一个安装槽122内呈一形设置。

实施例4

如图1和图2所示，在实施例2的基础上，进一步地，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，磁性件130的宽度为W，1.6毫米≤W≤2毫米。

在该实施例中，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，将磁性件130的宽度W限定在1.6毫米至2毫米，即将电机中的磁场强度限定在一个较优的范围，进而可以提升电机的效率。

实施例5

在实施例2至实施例4中任一者的基础上，进一步地，转子铁芯120的轴向长度大于定子铁芯110的轴向长度。

具体地，将转子铁芯120的轴向长度设置为大于定子铁芯110的轴向长度，即转子铁芯120的至少一端可以凸出于定子铁芯110。

在该实施例中，转子铁芯120的轴向长度大于定子铁芯110的轴向长度，转子铁芯120的至少一端可以凸出于定子铁芯110，进而减小了端部边缘效应，提高了电机功率密度。

实施例6

在实施例2至实施例5中任一者的基础上，进一步地，转子铁芯120包括：多个转子冲片，多个转子冲片依次堆叠，形成转子铁芯120。

具体地，多个相同的转子冲片堆叠形成转子铁芯120。

在该实施例中，转子铁芯120包括多个转子冲片，多个转子冲片依次堆叠形成转子铁芯120，进而可以有效利用转子冲片，同一尺寸的转子冲片可以组合成不同的型号的电机，进而降低了生产成本。

具体地，转子冲片为硅钢片，硅钢片的厚度小于0.35毫米。

实施例7

如图1和图2所示，在实施例1至实施例6中任一者的基础上，进一步地，定子槽112的数量大于等于12。

在该实施例中，定子槽112的数量大于等于12个，例如：12个定子槽112、14个定子槽112、16个定子槽112、24个定子槽112、36个定子槽112等等。

在该实施例中，定子槽112的数量大于等于12，使得电机损耗减小，效率提高，并能限定电机的转速。

实施例8

如图1和图2所示，在实施例2至实施例7中任一者的基础上，进一步地，转子的极数大于等于8。

在该实施例中，转子的极数大于等于8，例如：转子的极数为8、转子的极数为10、转子的极数为12、转子的极数为14、转子的极数为24等等。

在该实施例中，转子的极数大于等于8，使得电机损耗减小，效率提高，并能限定电机的转速。

具体地，电机为8极12槽、8极24槽、8极36槽、10极12槽等等。

实施例9

在实施例1至实施例8中任一者的基础上，进一步地，定子铁芯110包括：多个定子冲片，多个定子冲片依次堆叠，形成定子铁芯110。

具体地，多个相同的转子冲片堆叠形成转子铁芯120。

在该实施例中，定子铁芯110包括多个定子冲片，多个定子冲片依次堆叠形成定子铁芯110，进而可以有效利用定子冲片，同一尺寸的定子冲片可以组合成不同的型号的电机，进而降低了生产成本。

具体地，定子冲片为硅钢片，硅钢片的厚度小于0.35毫米。

实施例10

如图1所示，在实施例1至实施例9中任一者的基础上，进一步地，还包括绕组140，绕组140设置于定子槽112内，绕组140通电后在定子铁芯110中产生旋转磁场，旋转磁场驱动转子铁芯120上磁性件130产生的磁场转动，从而驱动转子铁芯120运动，进而使得与转子铁芯120相连接的结构产生运动。

进一步地，绕组140由漆包线在定子铁芯110上缠绕形成。

实施例11

如图1和图2所示，本发明提供了一种电机结构100，包括：定子，定子由定子铁芯110和绕组140组成，定子铁芯110外径为D，定子铁芯110内径为d，定子铁芯110的轴向长度为L，定子铁芯110设有定子槽112，绕组140放置于定子槽112内，定子铁芯110外径D，定子铁芯110内径d，定子铁芯110的轴向长度L尺寸满足：

转子，转子包括转子铁芯120和永磁体，转子铁芯120设置有安装槽122，永磁体设置在安装槽122内。

绕组140通电后在定子中产生旋转磁场，定子旋转磁场驱动转子永磁磁场转动，从而驱动转子运动，进而使得与转子相连接的结构产生运动。

即限定了定子的裂比(定子铁芯110的内径和外径的比)d/D较大时，定子铁芯110轴向长度L的取值，在保证电机成本较低的同时，可以使电机的可变损耗和不变损耗处于比较平均的水平，提高电机效率。

进一步地，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，永磁体截面高度为H，且满足：335≤H×L≤355。

进一步地，以垂直于转子铁芯120的轴线的平面对磁性件130进行截面，在截面上，永磁体截面宽度为W，且满足：1.6≤W≤2。

永磁体的可以降低电机的成本，由于永磁体高度影响电机磁负荷，定子铁芯110的轴向长度决定了永磁体的高度，从而决定了电机磁负荷。

进一步地，定子铁芯110较长时，铁芯体积大，永磁体高度小，磁负荷低，单位体积铁芯损耗低，定子铁芯110较短时，铁芯体积小，永磁体高度高，磁负荷高，单位体积铁芯损耗高，总体而言，铁芯损耗相当。进而通过对D、d、L、H的限定可以使电机的铁芯损耗处于相当水平。

进一步地，转子铁芯120的轴向长度大于定子铁芯110的轴向长度。

进一步地，定子槽112数Q≥12。

进一步地，转子的极数p≥8。

进一步地，绕组140由漆包线组成。

进一步地，定子铁芯110和转子铁芯120分别由多个硅钢片层叠而成。

本发明公开了一种电机结构100，包括定子和转子，转子与定子之间设置有气隙，转子与定子相对设置，并可与定子发生相对转动，转子同轴设置在定子内。

定子包括定子铁芯110和绕组140，定子铁芯110设置有Q个定子槽112，绕组140设置定子槽112内。

转子包括转子铁芯120和永磁体，转子铁芯120设置有安装槽122，永磁体设置在安装槽122内。

定子铁芯110外径为D，定子铁芯110内径为d，定子铁芯110的轴向长度为L，尺寸满足：

永磁体截面高度为H，且满足：335≤H×L≤355。

永磁体截面宽度为W，且满足：1.6≤W≤2。

转子铁芯120长度大于定子铁芯110长度。

定子槽112数Q≥12。

转子的极数p≥8。

绕组140由漆包线组成。

定子铁芯110和转子铁芯120分别由多个硅钢片层叠而成。

安装槽122的形状和分布位置可以有多种形式，例如：V形、W形、U形、I形、一形。

定子铁芯110和转子铁芯120由软磁材料片组成，软磁材料片为硅钢片，软磁材料片的厚度小于等于0.35毫米。

进一步地，进而如图3所示，在进行本发明提供的电机结构100与相关技术效率的对比，以1.5Hp功率等级的电机为例，电机转速为1800r/min、3600r/min、5400r/min的情况下，本发明的电机效率都要优于相关技术，并且，需要说明的是，上述电机转速至少本发明的少部分实验数据，在电机处于其他转速时，本发明提供的电机的效率也优于相关技术中的电机，在此不再赘述。

实施例12

本发明提供的压缩机，因包括如上述任一实施例提供的电机结构100，因此，具有如上述任一实施例提供的电机结构100的全部有益效果，在此不再一一陈述。

具体地，压缩机还包括泵体，电机结构100与泵体相连接，以驱动泵体运动。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，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；“相连”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。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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 (10)

1.一种电机结构，其特征在于，包括：

定子铁芯，设有转子孔，所述转子孔的周侧设有定子槽，所述定子铁芯的最大外径为D，所述定子铁芯的最小内径为d，所述定子铁芯的轴向长度为L，其中，

2.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，还包括：

转子铁芯，所述转子铁芯设于所述转子孔，所述转子铁芯设有安装槽；

磁性件，所述磁性件设于所述安装槽，以垂直于所述转子铁芯的轴线的平面对所述磁性件进行截面，在截面上，所述磁性件的高度为H，其中，335平方毫米≤H×L≤355平方毫米。

3.根据权利要求2所述的电机结构，其特征在于，

以垂直于所述转子铁芯的轴线的平面对所述磁性件进行截面，在截面上，所述磁性件在所述安装槽内呈以下任一形状布置：

V形、W形、U形、I形、一形。

4.根据权利要求2所述的电机结构，其特征在于，

以垂直于所述转子铁芯的轴线的平面对所述磁性件进行截面，在截面上，所述磁性件的宽度为W，1.6毫米≤W≤2毫米。

5.根据权利要求1所述的电机结构，其特征在于，

转子铁芯的轴向长度大于所述定子铁芯的轴向长度。

6.根据权利要求5所述的电机结构，其特征在于，所述转子铁芯包括：

转子冲片，多个所述转子冲片依次堆叠，形成所述转子铁芯。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的电机结构，其特征在于，

所述定子槽的数量大于等于12。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的电机结构，其特征在于，

所述转子的极数大于等于8。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的电机结构，其特征在于，所述定子铁芯包括：

定子冲片，多个所述定子冲片依次堆叠，形成所述定子铁芯。

10.一种压缩机，其特征在于，包括：

如权利要求1至9中任一项所述的电机结构。

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