CN118074390A - 永磁电机、压缩机及空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及永磁电机技术领域并公开了一种永磁电机、压缩机及空调系统，永磁电机包括定子铁芯和转子铁芯，定子铁芯环绕设置并在定子铁芯上形成有多个在周向上间隔设置的齿部，相邻的两个齿部之间形成有轭部，相邻的两个齿部与轭部共同限定出适于容纳定子绕组的定子槽；转子铁芯上设置有多个适于收容永磁体的永磁体槽；定子铁芯的外周形成有在径向向外凸出的第一外壁，轭部靠近定子槽的一侧形成轭内壁，轭内壁到第一外壁的最大垂直距离为W1，多个永磁体槽内分别放入永磁体后形成P个磁极，在同一磁极下，永磁体朝向定子铁芯一侧的最大宽度为W3，0.055≤W1/(P*W3)≤0.065。本发明的永磁电机的定子模态可避开三角模态和椭圆模态的共振区域，减小噪声。

Description

永磁电机、压缩机及空调系统

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，尤其是涉及一种永磁电机、压缩机及空调系统。

背景技术

电机作为压缩机的核心部件，电机的结构设计将直接影响压缩机的整机性能，包括对压缩机振动噪音、压缩机能效、压缩机可靠性等的影响，随着人们对生活品质的要求越来越高，对压缩机的降噪属性要求越来越高，电机作为压缩机的驱动源，对多电机的优化改善有利于从源头提高压缩机的降噪效果，为提升用户体验，电机的刚度越大越好，电机的噪音越低越好，电机通过定子和转子配合产生电力，因此，通过优化定子和转子结构，可有效降低电机噪声。

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，本发明的一个目的在于提出一种永磁电机。本发明通过对定子铁芯和电子铁芯进行调整，使得本发明的永磁电机的定子模态可避开三角模态和椭圆模态的共振区域，减小噪声。

本发明还提出一种具有上述永磁电机的压缩机。

本发明还提出一种具有上述压缩机的空调系统。

根据本发明的永磁电机包括：定子铁芯，所述定子铁芯环绕设置并在所述定子铁芯上形成有多个在周向上间隔设置的齿部，相邻的两个所述齿部之间形成有轭部，相邻的两个所述齿部与轭部共同限定出适于容纳定子绕组的定子槽；转子铁芯，所述转子铁芯设置于所述定子铁芯内部，所述转子铁芯上设置有多个适于收容永磁体的永磁体槽；其中，所述定子铁芯的外周形成有在径向向外凸出的第一外壁，所述轭部靠近所述定子槽的一侧形成轭内壁，所述轭内壁到所述第一外壁的最大垂直距离为W1，多个所述永磁体槽内分别放入永磁体后形成P个磁极，在所述转子铁芯中心轴的轴垂直面上，在同一磁极下，可装入一个或多个所述永磁体，所述永磁体朝向所述定子铁芯一侧的最大宽度为W3，且满足：0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065。

根据本发明的永磁电机通过在定子铁芯外周形成多个径向向外凸出的第一外壁，增强定子铁芯的结构刚度，有利于减小噪声，同时，本申请的永磁电机满足0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065，其中，W1为轭内壁到第一外壁的最大垂直距离，W3为同一磁极下，在定子铁芯中心轴的轴垂直面上，永磁体槽中插入的一个或多个永磁体朝向定子铁芯一侧的最大宽度，P为永磁体槽插入永磁体后产生的磁极数量，由此，永磁电机在工作时，定子模态可避开三角模态和椭圆模态的共振区域，从而减小噪声。

根据本发明的一些实施例，所述轭内壁到所述第一外壁的最小垂直距离为W2且满足：0.04≤W2/(P*W3) ≤0.055。

根据本发明的一些实施例，所述轭内壁到所述第一外壁的距离，在靠近所述齿部的方向上增大。

根据本发明的一些实施例，所述轭内壁包括第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁在朝向彼此延伸的方向上朝向所述第一外壁倾斜，所述第一内壁朝向所述第一外壁的端部与所述第二内壁朝向所述第一外壁的端部相连。

根据本发明的一些实施例，所述定子铁芯周向外侧形成有相对第一外壁在径向向内凹陷的第二外壁，所述第二外壁与所述第一外壁在所述定子铁芯的周向外侧交替设置。

根据本发明的一些实施例，所述第二外壁与所述轭内壁之间的最小垂直距离为W4且满足：0.03≤W4/(P*W3) ≤0.05。

根据本发明的一些实施例，在周向上至少一个所述齿部设置于相邻的两个所述第一外壁之间且与所述第二外壁在径向上正对设置。

根据本发明的一些实施例，所述第二外壁构造为直线段、曲线段以及凹槽中的一种或多种。

根据本发明的一些实施例，所述永磁体槽与所述转子铁芯径向外沿之间的最小距离为d且满足：0mm＜d≤0.6mm。

下面简单描述根据本发明的另一方面实施例的压缩机。

根据本发明的压缩机具有上述任意一项实施例所述的永磁电机，由于根据本发明的压缩机具有上述任意一项实施例所述的永磁电机，永磁电机中所装配的定子铁芯以及转子铁芯的尺寸标准达到预设值，使得转子铁芯与定子铁芯在配合转动时，产生的噪声更小，从而减小压缩机在运行时产生的噪声。

下面简单描述根据本发明的另一方面实施例的空调系统。

根据本发明的空调系统具有上述任意一项实施例所述的压缩机，由于根据本发明的空调系统具有上述任意一项实施例所述的压缩机，因此，本申请的空调系统中，压缩机在多种频率下工作时产生的噪声，均小于现有技术中压缩机的噪音，本申请的空调系统的降噪性能卓越。

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是根据本发明的一个实施例的永磁电机轴向端面的结构示意图；

图2是根据本发明的另一实施例的永磁电机轴向端面的结构示意图；

图3是根据本发明的另一实施例的永磁电机轴向端面结构示意图；

图4是根据本发明的另一实施例的永磁电机轴向端面结构示意图；

图5是根据本发明的一个实施例的定子相关模态的变化曲线图；

图6是根据本发明的另一实施例的定子相关模态的变化曲线图；

图7是根据本发明的一个实施例的压缩机的结构示意图；

图8是本申请压缩机与现有技术压缩机产生的噪声对比图。

附图标记：

永磁电机1；

定子铁芯11、轭部111、轭内壁112、齿部113、定子槽114、定子绕组115、第一外壁116、第二外壁117；

转子铁芯12、永磁体槽121、永磁体122；

压缩机20、压缩机壳体201、泵体202、底座203。

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元件或具有相同或类似功能的元件。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。

电机作为压缩机的核心部件，电机的结构设计将直接影响压缩机的整机性能，包括对压缩机振动噪音、压缩机能效、压缩机可靠性等的影响，随着人们对生活品质的要求越来越高，对压缩机的降噪属性要求越来越高，电机作为压缩机的驱动源，对多电机的优化改善有利于从源头提高压缩机的降噪效果，为提升用户体验，电机的刚度越大越好，电机的噪音越低越好，电机通过定子和转子配合产生电力，因此，通过优化定子和转子结构，可有效降低电机噪声。

下面参考图1-图8描述根据本发明实施例的永磁电机。

根据本发明的永磁电机1包括定子铁芯11和转子铁芯12，其中，定子铁芯11环绕设置并在定子铁芯11上形成有多个在周向上间隔设置的齿部113，相邻的两个齿部113之间形成有轭部111，相邻的两个齿部113与轭部111共同限定出适于容纳定子绕组115的定子槽114；转子铁芯12设置于定子铁芯11内部，转子铁芯12上设置有多个适于收容永磁体122的永磁体槽121；其中，定子铁芯11的外周形成有在径向向外凸出的第一外壁116，轭部111靠近定子槽114的一侧形成轭内壁112，轭内壁112到第一外壁116的最大垂直距离为W1，多个永磁体槽121内分别放入永磁体122后形成P个磁极，在转子铁芯12中心轴的轴垂直面上，在同一磁极下，可装入一个或多个永磁体122，永磁体122朝向定子铁芯11的一侧的最大宽度为W3，且满足：0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065。

如图1至图4所示，转子铁芯12设置于定子铁芯11的内部，在定子铁芯11上形成有环形的轭部111以及在径向向内延伸的齿部113，周向相邻的两个齿部113以及相邻齿部113之间的轭部111共同围成定子槽114，在定子槽114中可放置定子绕组115，定子铁芯11和定子绕组115共同组成定子，在定子内部设置有转子，转子包括转子铁芯12和永磁体122，在转子铁芯12上形成有适于收容永磁体122的永磁体槽121，永磁体槽121中插入一个或多个永磁体122后可形成磁极，多个永磁体槽121中插入永磁体122后形成多个磁极，永磁体槽121可构造为如图1所示的V形结构，也可构造为如图2至图4所示的结构，以增大永磁体槽121中的永磁体122朝向定子铁芯11一侧的宽度，当永磁体槽121构造为V形结构，永磁体槽121的两个分槽之间呈现一定角度的夹角，两个分槽中的永磁体122朝向定子铁芯一侧的宽度分别为W31和W32，定义其W3=W31+W32，永磁体122朝向定子铁芯11一侧的最大宽度无法达到最大，而当永磁体槽121的两个分槽构造为如图2至图4所示的结构，两个分槽在同一水平面，在同一磁极下，永磁体槽121中的一个或多个永磁体122朝向定子铁芯11一侧的最大宽度达到最大；在定子铁芯11外周形成在径向向外凸出的第一外壁116，第一外壁116可与永磁电机1的其他结构配合，以将定子电芯进行装配，例如电机壳体等，提高定子铁芯11的装配稳定性，在定子铁芯11外周可以形成有多个第一外壁116，多个第一外壁116的两端分别与定子铁芯11的中心呈一定角度的夹角，使得第一外壁116在径向向外凸出，增加定子铁芯11的结构刚度，有利于减小噪声。

如图1至图4所示，在轭部111靠近定子槽114的一侧形成轭内壁112，轭内壁112与第一外壁116之间的最大垂直距离为W1，在永磁体槽121内插入一个或多个永磁体122后，多个永磁体槽121形成P个磁极，在转子铁芯12中心轴的轴垂直面上，在同一磁极下，一个永磁体槽121内的一个或多个永磁体122朝向定子铁芯11一侧的最大宽度为W3，W1和W3满足：0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065，如图5所示，当W1和W3满足：0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065，定子模态同时可以避开椭圆模态和三角模态的共振区域，有利于减小永磁电机1工作时产生的噪声。

根据本发明的永磁电机1通过在定子铁芯11外周形成多个径向向外凸出的第一外壁116，增强定子铁芯11的结构刚度，有利于减小噪声，同时，本申请的永磁电机1满足0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065，其中，W1为轭内壁112到第一外壁116的最大垂直距离，W3为同一磁极下，在转子铁芯12中心轴的轴垂直面上，永磁体槽121中插入的一个或多个永磁体122朝向定子铁芯11一侧的最大宽度，P为永磁体槽121插入一个或多个永磁体122后产生的磁极数量，由此，永磁电机1在工作时，定子模态可避开三角模态和椭圆模态的共振区域，从而减小噪声。

根据本发明一些实施例，轭内壁112到第一外壁116的最小垂直距离为W2且满足：0.04≤W2/(P*W3) ≤0.055。

如图1至图4所示，W2为第一外壁116与轭内壁112之间的最小垂直距离，当W2满足：0.04≤W2/(P*W3) ≤0.055，经过试验验证，如图6所示，当W2和W3以及磁极数量P满足0.04≤W2/(P*W3) ≤0.055，定子的相关模态上升至可以避开椭圆模态和三角模态的共振区域，有利于降低永磁电机1工作时产生的噪声。

根据本发明的一些实施例，轭内壁112到第一外壁116之间的距离，在靠近齿部113的方向增大。

具体地，轭内壁112到第一外壁116之间的距离，在靠近齿部113的方向可以为逐渐增大，也可以为突变地变大，即轭内壁112与第一外壁116之间垂直距离最大的位置位于轭内壁112靠近齿部113的一侧，而轭内壁112与第一外壁116之间垂直距离最小的位置位于轭内壁112远离齿部113的一侧，这样设置，有利于定子槽114中定子绕组115的布线，提高定子槽114的槽满率，实现永磁电机1的高效运行。

根据本发明一些实施例，轭内壁112包括第一内壁和第二内壁，第一内壁和第二内壁在朝向彼此延伸的方向上朝向第一外壁116倾斜，第一内壁朝向第一外壁116的端部与第二内壁朝向第一外壁116的端部相连。

具体地，第一内壁和第二内壁彼此倾斜设置，在同一个定子槽114内，靠近轭内壁112的一侧内壁与第一内壁和第二内壁对应倾斜，使得定子槽114靠近齿部113的一侧距离第一外壁116的距离更大，便于定子绕组115在定子槽114中的布线，提高定子槽114的槽满率，保证永磁电机1高效运行。

根据本发明一些实施例，定子铁芯11周向外侧形成有相对第一外壁116在径向向内凹陷的第二外壁117，第二外壁117与第一外壁116在定子铁芯11的周向外侧交替设置。

如图3和图4所示，在定子铁芯11的外周形成有交替设置的第一外壁116和第二外壁117，其中，第一外壁116可与定子壳体配合装配，以实现定子的固定，在相邻的两个第一外壁116之间形成第二外壁117，第二外壁117相对第一外壁116在径向向内凹陷，以在第二外壁117与定子壳体之间形成流通冷却油液的通道，多个第二外壁117分别与定子壳体之间形成流通冷却油液的通道，第一外壁116径向向外凸出，第二外壁117相对第一外壁116在径向向内凹陷，随着第一外壁116的互相增大，第一外壁116覆盖定子铁芯11的外表面的面积增大，定子铁芯11刚度增加，第二外壁117径向向内凹陷弧度越大，第二外壁117与定子壳体之间限定的冷却油液的流通通道截面积越大，有利于提高对转子铁芯12的冷却效果。

根据本发明一些实施例，第二外壁117与轭内壁112之间的最小垂直距离为W4且满足：0.03≤W4/(P*W3) ≤0.05，当第二外壁117与轭内壁112之间的最小垂直距离W4满足：0.03≤W4/(P*W3) ≤0.05，可以保证对定子铁芯11的冷却，同时降低永磁电机1在运行时产生的噪声。

根据本发明一些实施例，在周向上至少一个齿部113设置于相邻的两个第一外壁116之间且与第二外壁117在径向上正对设置。

具体地，定子铁芯11可以由多个定子冲片堆叠而成，在定子冲片上，相邻的两个第一外壁116之间设置有多个齿部113，多个齿部113中的至少一个齿部113与第二外壁117在径向上正对，也可有多个齿部113同时跟第二外壁117在径向上正对，在相邻的两个第一外壁116之间的多个齿部113同时跟第二外壁117在径向正对，第二外壁117宽度大，提高冷却油液的流通面积，提高对定子铁芯11的冷却效果，至少一个齿部113与第二外壁117在径向正对，齿部113对第二外壁117所对应的轭部111进行支撑，可以提高第二外壁117的设置位置的结构连接强度，进而提高定子铁芯11的刚度，有利于减小噪声。

根据本发明一些实施例，第二外壁117构造为直线段、曲线段以及凹槽中的一种或多种，由此，可在定子铁芯11与定子壳体之间形成多种不同形状的流通冷却油液的通道，增大流通冷却油液的通道的截面积，从而增大冷却油液的流通量，以冷却油液提高对定子铁芯11的冷却效果。

根据本发明的一些实施例，永磁体槽121与转子铁芯12径向外沿之间的最小距离为d且满足：0mm＜d≤0.6mm。

具体地，永磁体槽121与转子铁芯12径向外沿之间的距离在理论上越小越好，将d设置为满足0mm＜d≤0.6mm，可以有效避免转子铁芯12在转动过程中，永磁体122产生的磁场发生泄漏，提高永磁电机1的运行效率。

综上所述，根据本发明的永磁电机1满足0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065，其中，W1为定子铁芯11轭内壁112到第一外壁116的最大垂直距离，W3为在转子铁芯12中心轴的轴垂直面上，同一磁极下，一个或多个永磁体122朝向定子铁芯11一侧的最大宽度，P为永磁体槽121在插入一个或多个永磁体122后形成的磁极数量；永磁电机1还满足0.04≤W2/(P*W3)≤0.055，以及0.03≤W4/(P*W3) ≤0.05，其中，W2为定子铁芯11轭内壁112到第一外壁116的最小垂直距离，W4为第二外壁117与轭内壁112之间的最小垂直距离，由此，通过实验进行测试，实验结果如图5和图6所示，保证永磁电机1在工作时，定子模态可同时避开椭圆模态以及三角模态的共振区域，以减小永磁电机1产生的噪声。

下面简单描述根据本发明的压缩机20。

根据本发明的压缩机20具有上述任意一项实施例所述的永磁电机1，由于根据本发明的压缩机20具有上述任意一项实施例所述的永磁电机1，永磁电机1中所装配的定子铁芯11以及转子铁芯12的尺寸标准达到预设值，使得转子铁芯12与定子铁芯11在配合转动时，产生的噪声更小，从而减小压缩机20在运行时产生的噪声。

如图8所示，本申请的压缩机20在多段频率下产生的噪声均低于现有技术中的压缩机产生的噪声。

其中，本申请的压缩机20可包括如图7所示的压缩机壳体201、永磁电机1、泵体202以及底座203，其中，永磁电机1构造为上述任意一项实施例所述的永磁电机1。

下面简单描述根据本发明的空调系统。

根据本发明的空调系统具有上述任意一项实施例所述的压缩机20，由于根据本发明的空调系统具有上述任意一项实施例所述的压缩机20，因此，本申请的空调系统中，压缩机20在多种频率下工作时产生的噪声，均小于现有技术中压缩机的噪音，本申请的空调系统的降噪性能卓越。

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装置或元件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。

在本发明的描述中，“第一特征”、“第二特征”可以包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”或“之下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。

在本发明的描述中，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。

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 (11)

1.一种永磁电机，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯环绕设置并在所述定子铁芯上形成有多个在周向上间隔设置的齿部，相邻的两个所述齿部之间形成有轭部，相邻的两个所述齿部与轭部共同限定出适于容纳定子绕组的定子槽；

转子铁芯，所述转子铁芯设置于所述定子铁芯内部，所述转子铁芯上设置有多个适于收容永磁体的永磁体槽；其中，所述定子铁芯的外周形成有在径向向外凸出的第一外壁，所述轭部靠近所述定子槽的一侧形成轭内壁，所述轭内壁到所述第一外壁的最大垂直距离为W1，多个所述永磁体槽内分别放入永磁体后形成P个磁极，在所述转子铁芯中心轴的轴垂直面上，在同一磁极下，可装入一个或多个所述永磁体，所述永磁体朝向所述定子铁芯一侧的最大宽度为W3，且满足：0.055≤W1/(P*W3) ≤0.065。

2.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述轭内壁到所述第一外壁的最小垂直距离为W2且满足：0.04≤W2/(P*W3) ≤0.055。

3.根据权利要求2所述的永磁电机，其特征在于，所述轭内壁到所述第一外壁的距离，在靠近所述齿部的方向上增大。

4.根据权利要求3所述的永磁电机，其特征在于，所述轭内壁包括第一内壁和第二内壁，所述第一内壁和所述第二内壁在朝向彼此延伸的方向上朝向所述第一外壁倾斜，所述第一内壁朝向所述第一外壁的端部与所述第二内壁朝向所述第一外壁的端部相连。

5.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述定子铁芯周向外侧形成有相对第一外壁在径向向内凹陷的第二外壁，所述第二外壁与所述第一外壁在所述定子铁芯的周向外侧交替设置。

6.根据权利要求5所述的永磁电机，其特征在于，所述第二外壁与所述轭内壁之间的最小垂直距离为W4且满足：0.03≤W4/(P*W3) ≤0.05。

7.根据权利要求6所述的永磁电机，其特征在于，在周向上至少一个所述齿部设置于相邻的两个所述第一外壁之间且与所述第二外壁在径向上正对设置。

8.根据权利要求7所述的永磁电机，其特征在于，所述第二外壁构造为直线段、曲线段以及凹槽中的一种或多种。

9.根据权利要求1所述的永磁电机，其特征在于，所述永磁体槽与所述转子铁芯径向外沿之间的最小距离为d且满足：0mm＜d≤0.6mm。

10.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-9中任一项所述的永磁电机。

11.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求10中所述的压缩机。