CN113765240A - 电机、压缩机以及制冷设备 - Google Patents

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CN113765240A CN202111103196.3A CN202111103196A CN113765240A CN 113765240 A CN113765240 A CN 113765240A CN 202111103196 A CN202111103196 A CN 202111103196A CN 113765240 A CN113765240 A CN 113765240A
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邱小华
张德金
李宏涛
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Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种电机、压缩机以及制冷设备，其中，电机包括：定子，具有12个定子齿部，相邻两个定子齿部之间限定出一定子槽，每一定子齿部绕制均有第一预设匝数的电磁线；以及，转子，具有8个铁氧永磁体安装槽，每一铁氧永磁体安装槽安装有铁氧永磁体，铁氧永磁体的宽度方向对应转子的径向设置，铁氧永磁体的宽度为第一宽度；第一预设匝数与第一宽度的乘积不大于1000mm。本发明技术方案可降低制冷设备中电机的噪声和成本。

Description

电机、压缩机以及制冷设备
技术领域
本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种电机、压缩机以及制冷设备。
背景技术
目前对于冰箱、冰柜等制冷设备需要采用压缩机来实现其制冷功能，随着市场对于制冷设备能效等级要求的提升，设备中的压缩机类型需要从定速压缩机转为变频压缩机，而现有压缩机中的电机在变频控制下会产生较大的噪音，十分影响用户的使用体验感。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种电机，旨在解决制冷设备中电机噪声过大的问题。
为实现上述目的，本发明提出的电机，所述电机包括：
定子，具有12个定子齿部，相邻两个所述定子齿部之间限定出一定子槽，每一所述定子齿部绕制均有第一预设匝数的电磁线；以及，
转子，具有8个铁氧永磁体安装槽，每一所述铁氧永磁体安装槽安装有铁氧永磁体，所述铁氧永磁体的宽度方向对应所述转子的径向设置，所述铁氧永磁体的宽度为第一宽度；
所述第一预设匝数与所述第一宽度的乘积不大于1000mm。
可选地，所述铁氧永磁体等宽设置。
可选地，所述第一宽度不大于4.5mm。
可选地，每一所述铁氧永磁体具有沿宽度方向背对设置的内弧面和外弧面，所述内弧面相对所述外弧面靠近所述定子设置，所述内弧面所在圆的半径为第一半径，所述外弧面所在圆的半径为第二半径；
所述第一半径不小于5.5mm，所述第二半径不小于所述第一半径，且不大于10.5mm。
可选地，所述内弧面的弧长小于所述外弧面的弧长；
每一所述铁氧永磁体还具有第一侧边和第二侧边，所述第一侧边的两端分别与所述外弧面的第一端和所述第二弧面的第一端连接，所述第二侧边的两端分别与所述外弧面的第二端和所述第二弧面的第二端连接；
所在铁氧永磁体长度方向的中心线所在的平面为第一平面，所述第一侧边所在平面、所述第二侧边所在平面与所述第一平面相交于同一直线。
可选地，所述第一侧边所在平面与所述第二侧边所在平面的夹角不小于130°，且不大于155°。
可选地，所述第一侧边所在平面和所述第二侧边所在平面的交线在所述转子的任一轴向截面上具有第一交线点；
在所述转子的任一轴向截面上，对应的所述第一交线点、所述铁氧永磁体的内弧面所在圆的圆心以及所述外弧面所在圆的圆心，处于半径为1mm的圆形区域内。
可选地，在所述转子的任一轴向截面上，对应的所述第一交线点、所述铁氧永磁体的内弧面所在圆的圆心以及所述外弧面所在圆的圆心三者中至少两者重叠设置。
本发明还提出一种压缩机，所述压缩机包括如上述的电机。
本发明还提出一种制冷设备，所述制冷设备包括如上所述的电机；
或者，包括如上述的压缩机。
本发明技术方案通过采用具有12个定子齿部的定子和具有8个铁氧永磁体安装槽的转子，且在相邻两个定子齿部之间限定出一定子槽，每一定子齿部绕制均有第一预设匝数的电磁线，以及每一铁氧永磁体安装槽安装有铁氧永磁体，铁氧永磁体的宽度方向对应转子的径向设置，铁氧永磁体的宽度为第一宽度，第一预设匝数与第一宽度的乘积不大于1000mm。本发明技术方案通过采用12槽8极电机并将每一定子齿部上绕制的电磁线圈匝数，即第一预设匝数与第一宽度二者的乘积限定为不大于1000mm，可在降低电机噪声的同时，产生足够的转矩来驱动转子转动，以满足压缩机对于压缩性能的需求，且还可产生足够的反电势以供进行变频控制，而每一定子齿部上绕制的电磁线匝数和铁氧永磁体的厚度均可较现有方案大幅降低，极大的降低了生产成本，有利于大规模生产应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明电机一实施例的结构示意图；
图2为本发明电机中铁氧永磁体另一实施例的结构示意图。
附图标号说明：
Figure BDA0003270161640000031
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种电机。
目前，中小容积的冰箱冰柜等制冷设备中的压缩机通常采用6槽电机或9槽电机来实现制冷功能，而随着对于制冷设备能要求的提高，中小容积的制冷设备需要从定速控制转变为变频控制，但6槽电机或9槽电机的电机结构并不适合变频控制，在变频控制时会产生过大的噪音。对于中小容积此类多放于室内的制冷设备而言，噪音水平是影响使用舒适度的重要指标，过大的噪音十分影响用户的使用舒适度，因此如何降低中小容积的制冷设备产生的噪音以适用于变频控制，是当前所急带解决的问题。
针对上述问题，参照图1至图2，在本发明一实施例中，电机包括：
定子100，具有12个定子齿部110，相邻两个定子齿部110之间限定出一定子槽120，每一定子齿部110绕制均有第一预设匝数的电磁线；以及，
转子200，具有8个铁氧永磁体安装槽210，每一铁氧永磁体安装槽210安装有铁氧永磁体220，铁氧永磁体220的宽度方向对应转子200的径向设置，铁氧永磁体220的宽度为第一宽度221；
第一预设匝数与第一宽度221的乘积不大于1000mm。
本实施例中，定子100，又称定子铁芯，可由多个定子冲片轴向叠压形成。定子100可包括定子轭部和多个定子齿部110；其中，多个定子齿部110可均匀间隔设于定子轭部上，并可分别朝向定子100中心延伸设置，任意相邻两定子齿部110可与定子轭部合围形成一具有开口朝向定子100中心的定子槽120，也即定子齿部110的数量与定子槽120的数量相同。每一定子齿部110可被绕制有预设匝数，即第一预设匝数的电磁线，以构成一线圈绕组；电磁线可采用导体绕包有绝缘层来实现，电磁线用于在通入交流电流时使得所绕定子齿部110形成相应的磁极，进而以产生转矩驱动转子200转动。
转子200，又称转子铁芯，可由多个转子冲片轴向叠压形成。每一转子冲片可具有8个铁氧永磁体安装孔，8个铁氧永磁体安装孔可均匀间隔设置，各转子冲片上的铁氧永磁体安装孔可在叠压形成转子200时，对应连通以形成铁氧永磁体安装槽210，以供铁氧永磁体220安装放置。在其他实施例中，铁氧永磁体220还可采用合金铁氧永磁体来实现，可以理解的是，铁氧永磁体220的形状需要与铁氧永磁体安装槽210的形状相匹配，且一个铁氧永磁体安装槽210中安装放置的铁氧永磁体220即为一极，而现有中小容积的制冷设备中压缩机的电机通常为6槽4极或者9槽6极电机，其槽极比的最小公倍数分别为12或者18，而申请技术方案通过采用12槽8极的电机结构，槽极比的最小公倍数可达24，可有效增大电机的齿槽转矩的基波频率，而由频谱函数特性可以知道，齿槽转矩基波频率的增加会导致基波幅值减小，因此可有效减小电机运行中齿槽转矩所带来的噪声。
在实际应用中，定子齿部110的数量为3的倍数，以在进行电机控制时，可实时在多个线圈绕组中形成三相绕组，而现有6槽4极或者9槽6极电机中每相下齿数较少，为了提高电机的反电势，每个电子齿部上需要绕制了大量匝数的电磁线，且为了满足电机的可靠性，还需要增加铁氧永磁体220的宽度来增强电机的耐退磁能力，进而导致铁氧永磁体220材料和成本增加。但12槽8极的电机结构，铁氧永磁体220和齿部的数量增多，如采用原电磁线匝数和铁氧永磁体220设计势必会造成成本增加，不利于大规模生产应用，而如若过度减少原电磁线匝数和降低铁氧永磁体220宽度，则会导致电机反电势过低，不利于电机的变频控制，因此如何在降低电机噪声并满足压缩机压缩性能的前提，合理设置制冷设备中压缩机用的12槽8极电机中铁氧永磁体220宽度和电磁线匝数是当前的行业难点。本申请技术方案通过将每一定子齿部110上绕制的电磁线圈匝数，即第一预设匝数与第一宽度221进行乘积约束，换而言之将二者的乘积限定为不大于1000mm(即小于或等于1000mm)，可在电磁线通电时，使得定子齿部110可与铁氧永磁体220产生足够的转矩来驱动转子200转动，以满足压缩机对于压缩性能的需求，而在电机旋转时，可产生足够的反电势以供进行变频控制，且每一定子齿部110上绕制的电磁线匝数和铁氧永磁体220的厚度均可较现有方案大幅降低，极大的降低了生产成本，有利于大规模生产应用。
需要注意的是，在本实施例中，铁氧永磁体220的宽度方向与转子200的径向方向相同，当铁氧永磁体220为等宽设置时，第一宽度221即为铁氧永磁体220在转子200的径向方向上两点之间的相对距离；而由于实际铁氧永磁体220宽度参数存在偏差且铁氧永磁体220还可为不等宽设置，此时第一宽度221还可为铁氧永磁体220在转子200的径向方向上两点之间的最大相对距离。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，铁氧永磁体220等宽设置。
铁氧永磁体220可为等宽条形、等宽弧形或者等宽折线形。本发明通过采用等宽设置的铁氧永磁体220，可改善气隙磁场波形，消弱齿槽转矩并增强电机的低速平稳性，有利于电机的变频控制，且便于在转子冲片上开孔以叠压形成铁氧永磁体安装槽210，铁氧永磁体安装槽210结构简单，有利于大规模生产应用。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，第一宽度221不大于4.5mm。
由于铁氧永磁体220磁瓦的制作工艺原因，其存在强磁面和弱磁面，其中朝向定子100的面可为强磁面，强磁面与电机的反电势有关，而铁氧永磁体220中相较于强磁面离定子100较远的面可为弱磁面，弱磁面与强磁面在转子200径向上的相对距离即为第一宽度221。本发明通过将第一宽度221限定为不大于4.5mm，也即小于或等于4.5mm，可在降低铁氧永磁体220体积和成本的前提下，使得电机的反电势满足变频的控制需求，降低了大规模生产应用时的生产成本。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，每一铁氧永磁体220具有沿宽度方向背对设置的内弧面222和外弧面223，内弧面222相对外弧面223靠近定子100设置，内弧面222所在圆的半径为第一半径224，外弧面223所在圆的半径为第二半径225；
第一半径224不小于5.5mm，第二半径225不小于第一半径224，且不大于10.5mm。
本实施例中，内弧面222即为上述强磁面，外弧面223即为上述弱磁面。本发明技术方案通过采用弧面来设计强磁面和弱磁面，有利于强磁面聚磁，且使得弧面的开口方向朝向定子100，可利用强磁面的聚磁效果来增强电机的反电势。本发明技术方案还将内弧面222所在圆的半径限定为不小于5.5mm，即大于或等于5.5mm，以及将外弧面223所在圆的半径限定为不大于10.5mm，即小于或等于10.5mm，可在减小第一宽度221降低成本的前提下，使得电机的反电势满足电机的变频需求。可以理解的是，第二半径225需要大于或等于第一半径224，以保证内弧面222的聚磁效果。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，内弧面222的弧长小于外弧面223的弧长；
每一铁氧永磁体220还具有第一侧边227和第二侧边228，第一侧边227的两端分别与外弧面223的第一端和第二弧面的第一端连接，第二侧边228的两端分别与外弧面223的第二端和第二弧面的第二端连接；
所在铁氧永磁体220长度方向的中心线226所在的平面为第一平面，第一侧边227所在平面、第二侧边228所在平面与第一平面相交于同一直线。
内弧面222和外弧面223的曲率可设置为相同或者不同，当二者曲率设置为相同时，便于磁铁砂轮加工以及有利于提高大规律生产效率。第一侧面和第二侧面可为直线边，或者还可为弧线边。由于内弧面222的弧长小于外弧面223的弧长，第一侧边227所在平面与第二侧边228所在平面必然会相交于一直线，且该直线位于内弧面222或外弧面223的开口朝向方向上。本实施例中，铁氧永磁体220在其长度方向上关于中心线226对称设置，而该中心线226所在平面即为第一平面，本发明技术方案将第一侧边227所在平面和第二侧边228所在平面相交的直线设于第一平面上，以实现三者平面的相交，换而言之，在本实施例中第一侧边227和第二侧边228关于第一平面呈对称设置。如此，可增强内磁面的聚磁效果，并可有效减少电机反电势波形的畸变斜率，有利于提高电机的变频控制精度和稳定性。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，第一侧边227所在平面与第二侧边228所在平面的夹角θ不小于130°，且不大于155°。
在铁氧永磁体220设计中，第二侧边228所在平面和第二侧边228所在平面的夹角θ如果过小，则内弧面222和外弧面223的弧长均较短，铁氧永磁体220体积过小，不利于提高电机的磁密和功率密度，而如若夹角θ过大，内弧面222和外弧面223的弧长均较长，铁氧永磁体220体积过大，使得铁氧永磁体220用料过多成本上升。本发明电机通过将第二侧边228所在平面和第二侧边228所在平面的夹角θ限定为大于或等于130°，且小于或等于155°，可在降低铁氧永磁体220成本的同时，使得电机维持较高的磁密和功率密度。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，第一侧边227所在平面和第二侧边228所在平面的交线在转子200的任一轴向截面上具有第一交线点；
在转子200的任一轴向截面上，对应的第一交线点、铁氧永磁体220的内弧面222所在圆的圆心以及外弧面223所在圆的圆心三者中至少两者重叠设置。
本实施例中，第一交线点为第一侧边227所在平面和第二侧边228所在平面的交线在转子200的任一轴向截面上的点，换而言之，转子200所有轴向截面上第一交线点构成该交线。
在实际应用中，可通过增加内弧面222的弧长来进一步提高电机的功率密度，弧长的增加方向可以为沿内弧面222所在圆顺时针方向增加，或者还可沿内弧面222所在圆逆时针方向增加，或者还可沿内弧面222所在圆顺、逆时针双方向同时增加，但该操作会使得在转子200任一轴向截面上的第一交线点发生偏移。可以理解的是，内弧面222所在圆的圆心由其曲率决定，外弧面223所在圆的圆心也由其曲率决定，二者曲率可相同也可不同；第一交线点由第一侧边227和第二侧边228决定，即由内弧面222和外弧面223分别在第一平面两侧的弧长决定；若内、外弧面(222和223)曲率过小，即便增加弧长，也无法显著提高电机功率密度，若内弧面222的弧长增加过大，第一交线点的偏移量过大，影响内弧面222的聚磁效果，若弧长增加过小，电机功率密度提升不明显，因此如何合理设计内弧面222的曲率、外弧面223的曲率以及偏移后的第一交线点同样是设计难点。本发明通过将偏移后的第一交线点、内弧面222所在圆的圆心以及外弧面223所在圆的圆心，限定为处于半径为1mm的圆形区域中，以对铁氧永磁体220各参数进行合理设计，可使电机的功率密度显著增加，有利于提高电机的工作性能。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，在转子200的任一轴向截面上，对应的第一交线点、铁氧永磁体220的内弧面222所在圆的圆心以及外弧面223所在圆的圆心三者中至少两者重叠设置。
本实施例对铁氧永磁体220中各参数进行进一步限定。具体为：当内弧面222和外弧面223曲率相同时，内弧面222的圆心和外弧面223的圆心二者重叠，若内弧面222增加后的弧长所对应的圆心角与外弧面223对应的圆心角相同，可将第一交线点和两圆心重叠设置来实现三者重叠，或者还可将第一交线点和两圆心非重叠设置来实现二者重叠；若内弧面222增加后的弧度所对应的圆心角与外弧面223对应的圆心角不同或者内弧面222和外弧面223的曲率不同时，第一交线点可设置为与内弧面222的圆心或者外弧面223的圆心中的一者重叠设置。需要注意的是，当三者中二者重叠时，非重叠的剩余一者需处于以重叠的二者为圆心，且半径为1mm的圆形区域内。
由于制冷设备中转子200及其中铁氧永磁体220的体积较小，且铁氧永磁体220也存在较小的参数误差，而较小的误差实际并不会使得第一交线点和两圆心的位置关系超出1mm的圆心区域，因此本发明通过将第一交线点和两圆心点设置为三者中至少两者重叠设置，可简化第一交线点和两圆心点的参数关系，有利于降低铁氧永磁体220设计的复杂度。
本发明还提出一种压缩机，该压缩机包括如上述的电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本压缩机采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，压缩机可包括转轴、压缩室以及位于压缩室的活塞组件，转轴的两端可分别与活塞组件和电机转子200的传动连接，以使电机转子200在转动时，可通过转轴驱动活塞组件在压缩室中进行往返复式压缩，进而实现将压缩室接入的低温低压物质压缩为高温高压后排出。
本发明还提出一种制冷设备，该制冷设备包括如上述的电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本制冷设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。或者，该制冷设备包括如上述的压缩机，压缩机的具体结构可参照上述实施例，在此同样不做赘述。其中，制冷设备可为冰柜、冰箱或者空调。
以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，所述电机包括：
定子，具有12个定子齿部，相邻两个所述定子齿部之间限定出一定子槽，每一所述定子齿部绕制均有第一预设匝数的电磁线；以及，
转子，具有8个铁氧永磁体安装槽，每一所述铁氧永磁体安装槽安装有铁氧永磁体，所述铁氧永磁体的宽度方向对应所述转子的径向设置，所述铁氧永磁体的宽度为第一宽度；
所述第一预设匝数与所述第一宽度的乘积不大于1000mm。
2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述铁氧永磁体等宽设置。
3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一宽度不大于4.5mm。
4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，每一所述铁氧永磁体具有沿宽度方向背对设置的内弧面和外弧面，所述内弧面相对所述外弧面靠近所述定子设置，所述内弧面所在圆的半径为第一半径，所述外弧面所在圆的半径为第二半径；
所述第一半径不小于5.5mm，所述第二半径不小于所述第一半径，且不大于10.5mm。
5.如权利要求4所述的电机，其特征在于，所述内弧面的弧长小于所述外弧面的弧长；
每一所述铁氧永磁体还具有第一侧边和第二侧边，所述第一侧边的两端分别与所述外弧面的第一端和所述第二弧面的第一端连接，所述第二侧边的两端分别与所述外弧面的第二端和所述第二弧面的第二端连接；
所在铁氧永磁体长度方向的中心线所在的平面为第一平面，所述第一侧边所在平面、所述第二侧边所在平面与所述第一平面相交于同一直线。
6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第一侧边所在平面与所述第二侧边所在平面的夹角不小于130°，且不大于155°。
7.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述第一侧边所在平面和所述第二侧边所在平面的交线在所述转子的任一轴向截面上具有第一交线点；
在所述转子的任一轴向截面上，对应的所述第一交线点、所述铁氧永磁体的内弧面所在圆的圆心以及所述外弧面所在圆的圆心，处于半径为1mm的圆形区域内。
8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，在所述转子的任一轴向截面上，对应的所述第一交线点、所述铁氧永磁体的内弧面所在圆的圆心以及所述外弧面所在圆的圆心三者中至少两者重叠设置。
9.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括如权利要求1-8任意一项所述的电机。
10.一种制冷设备，其特征在于，所述制冷设备包括如权利要求1-8任意一项所述的电机；
或者，包括如权利要求9所述的压缩机。
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