CN203962429U - 压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种压缩机，包括：主轴承、曲轴、定子以及转子组件，所述曲轴贯穿所述主轴承；所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯套设在所述主轴承上，所述定子铁芯的外周壁上形成有彼此间隔开的多个定子槽，其中所述定子绕组穿过所述多个定子槽缠绕在所述定子铁芯上；所述转子组件可转动地设在所述定子外，且所述转子组件固定在所述曲轴上以带动所述曲轴转动，所述转子组件上设有磁铁，其中所述定子槽数与转子极数之比α满足：3:2≤α≤3:1。根据本实用新型的压缩机，通过采用外转子式电机，电机的结构紧凑、输出转矩大、效率高、噪声低、且易于制造，从而有效地提升了压缩机的整体性能、且降低了压缩机的成本。

Description

压缩机

技术领域

本实用新型涉及制冷设备领域，尤其是涉及一种压缩机。

背景技术

压缩机采用由转子与定子所构成的电机进行驱动，相关技术中指出，用于驱动压缩机的电机多为定子设置在转子外侧、转子设置在定子内部的内转子式结构。这种内转子式电机中，通常有单相感应电机和永磁同步电机两种，前者电机的效率较差，且电机的体积也较大。后者虽然可以提高电机的效率，但是仍然无法解决电机体积较大的问题。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种压缩机，所述压缩机的结构紧凑，且能够提供较大的输出转矩。

根据本实用新型的压缩机，包括：主轴承；曲轴，所述曲轴贯穿所述主轴承；定子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯套设在所述主轴承上，所述定子铁芯的外周壁上形成有彼此间隔开的多个定子槽，其中所述定子绕组穿过所述多个定子槽缠绕在所述定子铁芯上；以及转子组件，所述转子组件可转动地设在所述定子外，且所述转子组件固定在所述曲轴上以带动所述曲轴转动，所述转子组件上设有磁铁，其中所述定子槽数与转子极数之比α满足：3:2≤α≤3:1。

根据本实用新型的压缩机，通过采用外转子式电机，电机的结构紧凑、输出转矩大、效率高、噪声低、且易于制造，从而有效地提升了压缩机的整体性能、且降低了压缩机的成本。

具体地，所述转子组件包括：旋转支撑壳，所述旋转支撑壳套设在所述曲轴上，且所述旋转支撑壳的底部敞开；转子铁芯，所述转子铁芯固定在所述旋转支撑壳的内周壁上且与所述定子径向对应。

可选地，所述转子铁芯由多个转子冲片叠置而成。

或者可选地，所述旋转支撑壳和所述转子铁芯由铸铁或钢一体制造成型。

可选地，所述转子铁芯上设有彼此间隔开的多个所述磁铁，所述多个磁铁的磁极极性呈N极、S极交错排布在所述转子铁芯的内周壁上。

进一步地，所述多个磁铁的充磁方式为径向充磁或平行充磁。

或者可选地，所述磁铁形成为环形形状，所述磁铁在所述转子铁芯内周壁上的配置方式为哈尔巴赫数组。

可选地，所述定子绕组穿过所述多个定子槽以集中卷的方式缠绕在所述定子铁芯上，且所述定子槽数与转子极数之比为3:2。

具体地，所述定子槽数为6，所述转子极数为4。

具体地，所述定子槽数为9，所述转子极数为6。

具体地，所述定子槽数为12，所述转子极数为8。

或者可选地，所述定子绕组穿过所述多个定子槽以分布卷的方式缠绕在所述定子铁芯上，且所述定子槽数与转子极数之比为3:1。

具体地，所述定子槽数为12，所述转子极数为4。

具体地，所述定子槽数为18，所述转子极数为6。

本实用新型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，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/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是根据本实用新型实施例的压缩机的纵向剖面图；

图2是根据本实用新型第一个实施例的压缩机的横向剖面图；

图3是根据本实用新型第二个实施例的压缩机的横向剖面图；

图4是根据本实用新型第三个实施例的压缩机的横向剖面图；

图5是根据本实用新型第四个实施例的压缩机的横向剖面图；

图6是图5中所示的压缩机的定子绕组接线图；

图7是根据本实用新型第五个实施例的压缩机的横向剖面图；

图8是图7中所示的压缩机的定子绕组接线图；

图9是根据本实用新型第六个实施例的压缩机的横向剖面图；

图10是根据本实用新型实施例的定子槽数分别为12、18、24、36的电机定子绕组的电阻测试值图。

附图标记：

100：压缩机；

1：压缩机构；11：主轴承；12：曲轴；

2：电机；21：定子；211：定子铁芯；2111：定子槽；2112：定子齿；

212：定子绕组；2121-1～12：定子绕组边；2122-1～18：定子绕组边；

221：旋转支撑壳；222：转子铁芯；223：磁铁；

31：上壳体；311：冷媒排出口；32：主壳体；321：冷媒吸入口；33：下壳体；

101：储液器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面参考图1-图10描述根据本实用新型实施例的压缩机100，压缩机100可以为旋转式压缩机。当然，本领域内的技术人员可以理解，压缩机100还可以为其它类型的压缩机，而不限于旋转式压缩机。

如图1所示，根据本实用新型实施例的压缩机100，包括主轴承11、曲轴12、定子21以及转子组件。这里，需要说明的是，旋转式压缩机还可以进一步为立式旋转式压缩机，或者为卧式旋转式压缩机(图未示出)。在本申请下面的描述中，以压缩机100为立式旋转式压缩机为例进行说明。

参照图1，压缩机100由上壳体31、主壳体32、下壳体33以焊接等方式形成为一个密封的压缩容器。压缩机100的压缩机构1安装在主壳体32上，压缩机构1与主壳体32上分别形成有彼此连通的冷媒吸入口321，冷媒吸入口321与压缩机100外的储液器101连通，这样，从冷媒吸入口321流入压缩机构1的液态冷媒通过压缩机构1的压缩形成气态的冷媒并经过电机2及主壳体32的上部空间，从冷媒排出口311排出，从而实现了压缩机100的压缩功能。可选地，电机2为永磁同步电机。

具体地，如图1所示，曲轴12与压缩机构1的主轴承11同轴设置，曲轴12沿上下方向贯穿主轴承11，且曲轴12与主轴承11之间具有一定间隙以使曲轴12可以自由旋转。电机2包括定子21和转子组件，转子组件可转动地设在定子21外，换言之，定子21设在转子组件内，由于转子组件的转子铁芯222的外径较大，其转动惯量大，从而提高了电机2运行的平稳性，进而提高了压缩机100例如立式旋转式压缩机运行的稳定性，降低了压缩机100的噪声，而且，由于转子铁芯222的外径较大，且电机2的电磁转矩与定子21和转子之间的气隙直径的二次方成正比的关系，从而提高了电机2的输出转矩，使得电机2的结构紧凑、效率高。

定子21包括定子铁芯211和定子绕组212，定子铁芯211大体形成为顶部和底部均敞开的圆筒形形状，定子铁芯211可以由多层被冲裁成一定形状的电磁钢板层叠而成，定子铁芯211套设在主轴承11上，如图1所示，定子铁芯211可以固定在主轴承11的外周壁上，也就是说，定子铁芯211相对于主轴承11是固定不动的，定子铁芯211的外周壁上形成有彼此间隔开的多个定子槽2111，如图2-图8所示，多个定子槽2111沿定子铁芯211的周向均匀分布，其中定子绕组212穿过多个定子槽2111缠绕在定子铁芯211上。可以理解，定子槽2111的数量、形状以及在定子铁芯211上的布置方式等可以根据具体要求而适应性改变，以更好地满足实际要求。

参照图1，转子组件固定在曲轴12上以带动曲轴12转动，此时转子组件相对于曲轴12是固定不动的，转子组件上设有磁铁223例如永久磁铁，如图1-图5、图7所示，磁铁223设在转子组件的内周壁上。可选地，磁铁223可以为一个或多个，其具体数量可以根据具体要求具体设计，本实用新型对此不作特殊限定。

其中，定子槽数与转子极数之比α满足：3:2≤α≤3:1，由此，当定子槽数与转子极数之比α的取值在3:2≤α≤3:1的范围内时，可以有效地降低电机2的振动和噪声。其具体数值可以根据实际要求具体设计，以具有更好地减振降噪效果。这里，需要说明的是，“定子槽数”为定子铁芯211上的定子槽2111的个数，而“转子极数”的定义已为本领域的技术人员所熟知，这里不再详细描述。

根据本实用新型实施例的压缩机100例如立式旋转式压缩机，通过采用外转子式电机，电机2的结构紧凑、输出转矩大、效率高、噪声低、且易于制造，从而有效地提升了压缩机100的整体性能、且降低了压缩机100的成本。

具体地，如图1所示，转子组件包括：旋转支撑壳221和转子铁芯222，旋转支撑壳221套设在曲轴12上且固定在曲轴12的上部以便与曲轴12一体旋转，旋转支撑壳221的底部敞开以方便安装转子铁芯222，转子铁芯222固定在旋转支撑壳221的内周壁上，也就是说，转子铁芯222相对于旋转支撑壳221是固定不动的，这样转子铁芯222也可以与曲轴12一体旋转。转子铁芯222与定子21径向对应。

可选地，转子铁芯222由多个转子冲片叠置而成，其中，转子冲片可以是被冲裁成一定形状的电磁钢板，这种做法方便了在转子铁芯222上加工多个用于与旋转支撑壳221紧固的凹槽(如图2-图5、图7和图9所示)或凸起部，同时在转子铁芯222内加工用于安装磁铁223的安装槽也变得较为便利。从而这种转子铁芯222的加工方式具备加工方便、简单的优点。

当然，旋转支撑壳221和转子铁芯222还可以由铸铁或钢等一体制造成型，例如转子铁芯222与旋转支撑壳221由铸铁加工成一个整体，由于转子铁芯222与旋转支撑壳221采用一整块铸铁或钢加工而成，转子组件的机械强度得到了加强。此外，由于采用了铸铁做转子铁芯222的材料，成本低廉。并且，由于转子铁芯222上几乎不产生损耗或者产生很少的损耗，电机2的性能并不会恶化。总的来说，转子铁芯222采用该种加工方式降低了电机2的成本，同时可保证良好的性能。可以理解，转子铁芯222的加工方式可以根据转子铁芯222的外型尺寸及实际使用情况而适应性改变，本实用新型对此不作具体限定。

可选地，转子铁芯222上设有彼此间隔开的多个磁铁223，多个磁铁223的安装方式可以是采用胶水等粘贴剂贴装在转子铁芯222的内周壁上，或者是嵌入至转子铁芯222内周壁上开设的多个安装槽中，如图2-图5和图7所示，多个磁铁223的磁极极性呈N极、S极交错排布在转子铁芯222的内周壁上，当磁铁223为永久磁铁时，多个永久磁铁产生的永久磁场与通入有电流的定子绕组212生成的磁场相互作用，使得转子上输出电磁转矩带动曲轴12旋转，进而驱动压缩机100的压缩机构1工作。其中，多个磁铁223的充磁方式为径向充磁或平行充磁。

当然，本实用新型不限于此，如图9所示，磁铁223形成为环形形状，此时磁铁223可以由一整块圆环状构成，磁铁223在转子铁芯222内周壁上的配置方式为哈尔巴赫数组(Halbach)，即磁铁223在转子铁芯222上采用了哈尔巴赫数组的配置方式，采用一整块圆环状的哈尔巴赫数组方式配置永久磁铁可增加永久磁铁的利用率，提高了电机2气隙磁密，进而提高了电机2的输出功率密度，同时节约了将永久磁铁安装在转子铁芯222上的安装时间，从而进一步地提高了电机2效率、节省了电机2的加工时间。可以理解，转子的极数可以与定子槽数匹配设定，其磁铁223磁极的设置方式较为灵活、巧妙。这里，需要说明的是，铁芯采用哈尔巴赫数组的配置方式已为本领域的技术人员所熟知，这里不再详细说明。

根据本实用新型的一个可选实施例，定子绕组212穿过多个定子槽2111以集中卷的方式缠绕在定子铁芯211上，且定子槽数与转子极数之比为3:2。三相交流电被施加在定子绕组212上。

根据本实用新型的一个具体示例，参照图2，定子槽数为6，转子极数为4，假定定子绕组212的相数为m，定子槽数为Z，转子磁极的槽数是P，那么每极每相的槽数q定义为q＝Z/mp，定子绕组212为三相对称绕组，m＝3，那么电机2的每极每相槽数为q＝6/(3×4)＝1/2，选取这样的定子槽数与转子极数的配合关系，可以有效降低电机2的振动和噪声。

根据本实用新型的另一个具体示例，参照图3，定子槽数为9，转子极数为6，这样由于保证了电机2的每极每相的槽数q＝9/(3×6)＝1/2，具有与定子槽2111的槽数为9，转子极数为6的槽极配合一样的有效降低电机2的振动和噪声的有益效果。

根据本实用新型的再一个具体示例，参照图4，定子槽数为12，转子极数为8，这样因为满足了电机2的每极每相槽数为q＝12/(3×8)＝1/2的关系，依然可以达到有效地降低电机2的振动和噪声指标。

在上述三个实施例中，电机2转子的极数选取为4极、6极、8极，是为了使得电机2能够很好地适应压缩机100的工作要求，当电机2转子的极数少于4极时，比如转子极数为2极，电机2的噪声和振动指标恶化较为严重。而当电机2转子的极数大于8极时，虽然电机2的噪声及振动指标得以保证，但为了保证压缩机100的曲轴12具备必要的机械旋转速度(曲轴12的机械旋转速度＝120×电源频率/转子极数)，则需要用较高频率的电源去驱动永磁同步电机，而过高的电源频率会大大增加电机2的铁芯损耗，从而使得电机2的效率恶化较为严重。因此，选取电机2转子的极数选取为4极、6极、8极。

当然，本实用新型不限于此，根据本实用新型的另一个可选实施例，定子绕组212还可以穿过多个定子槽2111以分布卷的方式缠绕在定子铁芯211上，且定子槽数与转子极数之比为3:1。

根据本实用新型的一个具体示例，参照图5和图6，定子槽数为12，转子极数为4，这样多个定子绕组212以分布卷的方式内插入到多个定子槽2111中，由于每极每相槽数q＝12/(3×4)＝1，为一整数，这样的绕组形式可以降低电机2的噪声。另外，由于每相邻的两个定子槽2111之间通过一个定子齿2112间隔开，定子齿2112的数量较多使得定子铁芯211损耗更加均匀地分布在定子21上，从而减少了定子铁芯211的损耗，故可保持与上述实施例的集中卷方式的电机2相当的效率水平。

其中，在图6中详细地显示了定子槽数为12的电机2的定子绕组212的连接方式，如图6所示的那样，每个定子绕组212的两边分别被插入到彼此间隔了三个定子齿2112的两个定子槽2111中。具体地，定子绕组边2121-1接连定子绕组边2121-10、定子绕组边2121-2接连定子绕组边2121-5、定子绕组边2121-3接连定子绕组边2121-12、定子绕组边2121-4接连定子绕组边2121-7、定子绕组边2121-6接连定子绕组边2121-9、定子绕组边2121-8接连定子绕组边2121-11，这样总共形成了6个定子绕组212。需要说明的是，图6中所示绕组连接方式只是作为一个示例，其它的绕线方式也包含在本实用新型的保护范围。

根据本实用新型的另一个具体示例，参照图7和图8，定子槽数为18，转子极数为6，这样由于每极每相槽数q＝18/(3×6)＝1，为一整数，因此可取得和定子槽数为12、转子极数为4的槽极配合的电机2大致相当的有益效果。

其中，在图8中详细地显示了定子槽数为18的电机2的定子绕组212的连接方式，如图8所示的那样，每个定子绕组212的两边分别被插入到彼此间隔了三个定子齿2112的两个定子槽2111中。具体地，定子绕组边2122-1接连定子绕组边2122-4、定子绕组边2122-3接连定子绕组边2122-6、定子绕组边2122-5接连定子绕组边2122-8、定子绕组边2122-7接连定子绕组边2122-10、定子绕组边2122-9接连定子绕组边2122-12、定子绕组边2122-11接连定子绕组边2122-14、定子绕组边2122-13接连定子绕组边2122-16、定子绕组边2122-15接连定子绕组边2122-18、定子绕组边2122-17接连定子绕组边2122-2，这样总共形成了9个定子绕组212。需要说明的是，图8中所示绕组连接方式只是作为一个示例，其它的绕线方式也包含在本实用新型的保护范围。

此外，如上述定子槽2111的槽数进一步增加，例如增加为24槽时，则此时每个定子绕组212的两边被插入的两个定子槽2111之间间隔的定子齿2112的数目将大于3个，这样大大增加了用于连接每个定子绕组212两边的端部的长度，从而增大定子绕组212电阻，增加了定子绕组212的发热损失。如图10所示的那样，在电机2输出转矩相当的情况下，定子槽数为24的电机2，其定子绕组212电阻较定子槽数为18的电机2增加了38％。

这样，如图10所示，电机2的定子绕组212电阻随着定子槽数从18到24发生了幅度较大的提升，而定子槽数为12及定子槽数为18的电机定子绕组212电阻变化较平缓。定子槽数超过18时，定子绕组212电阻增加的较多，定子槽数为24的电机2的效率较定子槽数为18的电机2效率恶化较严重。同时，由于定子槽2111的槽数大于18，电机2的制造性变差，从而增加了制造电机2的成本。因此，在本实施例中，定子槽数优选选取为12和18，以使电机2制造性能良好、效率高、且噪声低。

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实用新型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实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型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，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种压缩机，其特征在于，包括：

主轴承；

曲轴，所述曲轴贯穿所述主轴承；

定子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯套设在所述主轴承上，所述定子铁芯的外周壁上形成有彼此间隔开的多个定子槽，其中所述定子绕组穿过所述多个定子槽缠绕在所述定子铁芯上；以及

转子组件，所述转子组件可转动地设在所述定子外，且所述转子组件固定在所述曲轴上以带动所述曲轴转动，所述转子组件上设有磁铁，其中所述定子槽数与转子极数之比α满足：3:2≤α≤3:1。

2.根据权利要求1所述的压缩机，其特征在于，所述转子组件包括：

旋转支撑壳，所述旋转支撑壳套设在所述曲轴上，且所述旋转支撑壳的底部敞开；

转子铁芯，所述转子铁芯固定在所述旋转支撑壳的内周壁上且与所述定子径向对应。

3.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述转子铁芯由多个转子冲片叠置而成。

4.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述旋转支撑壳和所述转子铁芯由铸铁或钢一体制造成型。

5.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述转子铁芯上设有彼此间隔开的多个所述磁铁，所述多个磁铁的磁极极性呈N极、S极交错排布在所述转子铁芯的内周壁上。

6.根据权利要求5所述的压缩机，其特征在于，所述多个磁铁的充磁方式为径向充磁或平行充磁。

7.根据权利要求2所述的压缩机，其特征在于，所述磁铁形成为环形形状，所述磁铁在所述转子铁芯内周壁上的配置方式为哈尔巴赫数组。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述定子绕组穿过所述多个定子槽以集中卷的方式缠绕在所述定子铁芯上，且所述定子槽数与转子极数之比为3:2。

9.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述定子槽数为6，所述转子极数为4。

10.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述定子槽数为9，所述转子极数为6。

11.根据权利要求8所述的压缩机，其特征在于，所述定子槽数为12，所述转子极数为8。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的压缩机，其特征在于，所述定子绕组穿过所述多个定子槽以分布卷的方式缠绕在所述定子铁芯上，且所述定子槽数与转子极数之比为3:1。

13.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述定子槽数为12，所述转子极数为4。

14.根据权利要求12所述的压缩机，其特征在于，所述定子槽数为18，所述转子极数为6。