CN207098777U - 电机定子、三相永磁电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机定子、三相永磁电机及压缩机。本实用新型中每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ确定，其中，设定Ψ＝Bt×Wt×Z×L×N×k。当Ψ较大时，可通过设置n的值，将相磁链降低，使所述相磁链在一定范围内，从而将所述反电势系数也控制在一定范围内，进而使永磁电机在低转速下具有高反电势，在高转速下具有低反电势，保证所述电机在低转速和高转速下均具有优良的性能。

Description

电机定子、三相永磁电机及压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种电机定子、三相永磁电机及压缩机。

背景技术

压缩机用永磁电机采用变频器驱动控制。永磁电机的反电势系数越高，则在进入弱磁控制之前，运行电流越低，有利于降低变频器损耗；而变频器输出的母线电压具有限值，永磁电机的反电势系数较高时，容易进入弱磁区域，运行电流增大，损耗增大，甚至无法在高转速下可靠运行。

因此，低速时具有高反电势系数且高速时具有低反电势的永磁电机，一直是行业内研究的重点。

上述内容仅用于辅助理解本实用新型的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种电机定子、三相永磁电机及压缩机，旨在解决如何对反电势系数进行控制的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供一种电机定子，所述电机定子包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有多个沿其周向间隔设置的定子齿，相邻两个所述定子齿限定出定子槽；

定子绕组，所述定子绕组绕设于所述定子齿上且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头，每个所述线圈组的至少两个接头中至少一个为进线接头，另一个为出线接头；

多根电机引线，用于连接外部电路和所述定子绕组，多根所述电机引线分为两组，第一组电机引线连接所述进线接头，第二组电机引线连接所述出线接头；

每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ确定，其中，设定Ψ＝Bt×Wt×Z×L×N×k，Bt为所述定子齿的空载最大磁密，Wt为所述定子齿的宽度，Z为所述定子槽的数量，L为所述定子铁芯的轴向长度，N为线圈的匝数，k为每相所述定子绕组的线圈数量。

优选地，每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ通过下式确定：

其中，n和s均为正整数。

优选地，所述定子绕组为集中式绕组。

优选地，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/3。

优选地，所述定子绕组为分布式绕组。

优选地，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/6。

优选地，所述定子绕组的导体线径小于等于1.2mm。

本实用新型还提出一种三相永磁电机，所述三相永磁电机包括：电机转子、及如上所述的电机定子。

优选地，所述电机转子的极对数P大于等于2。

本实用新型还提出一种压缩机，所述压缩机包括如上所述的三相永磁电机。

本实用新型中每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ确定，当Ψ较大时，可通过设置n的值，将相磁链降低，使所述相磁链在一定范围内，从而将所述反电势系数也控制在一定范围内，进而使永磁电机在低转速下具有高反电势，在高转速下具有低反电势，保证所述电机在低转速和高转速下均具有优良的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例中三相永磁电机在轴垂直面上的结构示意图；

图2为图1中的三相永磁电机沿轴向的剖视图；

图3是本实用新型一种实施例中三相永磁电机的一相定子绕组的结构图；

图4是本实用新型另一种实施例中三相永磁电机的一相定子绕组的结构图；

图5是本实用新型又一种实施例中三相永磁电机的一相定子绕组的结构图；

图6为本实用新型压缩机一实施例的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	电机定子	101	定子铁芯
20	电机转子	101a	定子槽
				30	外壳	101b	定子齿
31	容纳腔	102	线圈组
				40	曲轴	103	电机引线
50	气缸	103a	第一组电机引线
				51	压缩腔	103b	第二组电机引线
60	活塞
				70	主轴承
80	副轴承

本实用新型目的的实现、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

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型中涉及“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，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

本实用新型提出一种电机定子、具有该电机定子的三相永磁电机以及具有该三相永磁电机的压缩机。

下面以定子槽的数量为9，转子的磁极为6为例来进行说明，但不对本实用新型的保护范围进行限制。参照图1～2，该三相永磁电机包括电机定子10及电机转子20，其中，电机定子10包括定子铁芯101及定子绕组，定子铁芯101具有9个沿其周向间隔设置的定子齿101b，相邻两个定子齿101b限定出定子槽101a；定子绕组绕设于定子齿101b上，且定子绕组包括多个线圈组102，每个线圈组102具有至少两个接头。

其中，电机转子20具有转子铁芯201和设置在转子铁芯201上的6个永磁体202，可理解的是，所述永磁体的数量的一半即为极对数P，即本实施例中P＝3，在具体实现中，可将所述极对数P设置为2≤P≤5，在该范围内，永磁电机性能高且利于控制。

可以理解的是，由于每个线圈组102具有多个线圈，每个线圈组102中的一个或多个线圈可以相互串联，当一个线圈组102中的多个线圈全部串联连接时，则该线圈组102具有两个接头；当一个线圈组102中的多个线圈未全部串联连接时，则该线圈组102的接头数量会大于两个。

继续参照图1～2，该电机定子10还包括多根电机引线103，多根电机引线103用于连接外部电路(未示出)和定子绕组，每根电机引线103与一个线圈组102的一个接头连接，可选地，三相所述定子绕组可分为两组，每组具有A相、B相、C相绕组的各一个接头，与两组接头连接的电机引线103也分为两组(第一组对应的标识为103a，第二组对应的标识为103b)，每组电机引线103连接其中一组绕组接头。

可以理解的是，由于每根电机引线103与一个线圈组102的一个接头连接，因此，每个线圈组102的每个接头均与外部电路连接，从而使外部电路能够根据电机的工作情况对电机中多个线圈组102的接线方式进行切换。例如：外部电路根据电机的不同工作频率，控制定子绕组在星型接线方式与三角形接线方式之间进行切换，在电机处于低转速时，可使所述定子绕组运行在串联状态，即定子绕组采用星型接线方式，在电机处于高转速时，可使所述定子绕组运行在并行状态，即定子绕组采用星型接线方式。

相应地，每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ确定，其中，设定Ψ＝Bt×Wt×Z×L×N×k，Bt为所述定子齿的空载最大磁密，Wt为所述定子齿的宽度，Z为所述定子槽的数量，L为所述定子铁芯的轴向长度，N为线圈的匝数，k为每相所述定子绕组的线圈数量。

由于温度会对定子齿的Bt产生影响，为便于计算，本实施例中，可选定一个预设温度，例如：25℃，当然，还可设置为其他温度，本实施例对此不加以限制。

可理解的是，上述的参数Ψ与相磁链呈正比例，而相磁链会直接影响电机的反电势系数，为保证所述反电势系数处于一定范围内，本实施例中，每相所述定子绕组的并联支路数n根据Ψ确定，当参数Ψ较大时，可通过设置n的值，将相磁链降低，使所述相磁链在一定范围内，从而将所述反电势系数也控制在一定范围内，进而使永磁电机在低转速下具有高反电势，在高转速下具有低反电势，保证所述电机在低转速和高转速下均具有优良的性能。

在具体实现中，根据大量实验，为了进一步保证所述电机在低转速和高转速下，均具有优良的性能。本实施例中，每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ可通过下式确定：

其中，n和s均为正整数。

在具体实现中，各相所述定子绕组的并联支路数n可设置为相同的值，也可设置为不同的值，但考虑到实现时的电机工作效率等问题，本实施例中，将各相所述定子绕组的并联支路数n设置为相同的值。

需要说明的是，所述参数Ψ的单位为Wb，相应地，上述公式中的1和1.75的单位同样为Wb，在此不再赘述。

可理解的是，当1<Ψ<1.75时，n＝k/s，由于n和s均为正整数，故而，可确定n的取值范围，假设k＝3，此时，s的取值可以为1、3，相应地，n的取值有1、3这两种可能，假设k＝6，此时，s的取值可以为1、2、3、6，相应地，n的取值有1、2、3、6这四种可能。

在具体实现中，所述定子绕组可采用集中式绕组(即双层绕组)，相应地，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/3，上述图1～2以采用所述集中式绕组为例。

当然，所述定子绕组也可采用分布式绕组(即单层绕组)，相应地，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/6。

需要说明的是，所述定子绕组的导体线径≤1.2mm。由此，保证定子绕组良好的制造性。

应理解的是，上述三相永磁电机还可以用于其它领域，具体根据电机的型号和尺寸而定。

参照图3，假设每相定子绕组的线圈数k＝3，当计算获得的Ψ满足Ψ≤1或1<Ψ<1.75时，可设置每相定子绕组的并联支路数n＝1，即每相定子绕组的3个线圈之间串联。不同相定子绕组之间，在某临界转速以下，三相定子绕组采用星型接线方式；超过某临界转速之后，三相定子绕组采用星型接线方式。

永磁电机在低转速下具有高反电势，在高转速下具有低反电势，从而，在低转速和高转速下，均具有优良的性能。

参照图4，同样假设每相定子绕组的线圈数k＝3，当计算获得的Ψ满足Ψ≥1.75或1<Ψ<1.75时，可设置每相定子绕组的并联支路数n＝3，即每相定子绕组的3个线圈之间并联，从而实现电机在在低转速和高转速下，均具有优良的性能。

参照图5，假设每相定子绕组的线圈数k＝4(例如24槽4极永磁电机)，当计算获得的Ψ满足1<Ψ<1.75时，可设置每相定子绕组的并联支路数n＝2，即每相绕组的4个线圈之间，两两串联后再并联相接，从而实现电机在在低转速和高转速下，均具有优良的性能。

如图6所示，压缩机可以包括外壳30、曲轴40、气缸50、活塞60、主轴承70、副轴承80以及如上所述的三相永磁电机。

其中，外壳30呈筒状设置，且其具有沿其轴向延伸的容纳腔31，曲轴40设在容纳腔31内并沿外壳30的轴向布置，曲轴40的下端穿过气缸50，并且，曲轴40伸入气缸50的部分形成偏心部且其上套装有活塞60，主轴承70和副轴承80分别自曲轴40的上端和下端套设在曲轴40上，并与气缸50的上下两端固定连接以对气缸50的压缩腔51进行密封。电机设置在外壳30的容纳腔31内，并且，电机的转子铁芯201与曲轴40的上端连接。

本实施例中，可以将在压缩机的容纳腔31的内壁上设置于电机的外部电路连接的接线端子，该接线端子与电机的插接件对应插接，从而将电机引线103与外部电路电连接。

可以理解的是，由于本实用新型提出的压缩机和三相永磁电机包括上述电机定子10的所有实施例的所有方案，因此，至少具有与所述电机定子10相同的技术效果，此处不一一阐述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型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实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种电机定子，其特征在于，所述电机定子包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有多个沿其周向间隔设置的定子齿，相邻两个所述定子齿限定出定子槽；

定子绕组，所述定子绕组绕设于所述定子齿上且包括多个线圈组，每个所述线圈组具有至少两个接头，每个所述线圈组的至少两个接头中至少一个为进线接头，另一个为出线接头；

多根电机引线，用于连接外部电路和所述定子绕组，多根所述电机引线分为两组，第一组电机引线连接所述进线接头，第二组电机引线连接所述出线接头；

每相所述定子绕组的并联支路数n根据Ψ确定，其中，设定Ψ＝Bt×Wt×Z×L×N×k，Bt为所述定子齿的空载最大磁密，Wt为所述定子齿的宽度，Z为所述定子槽的数量，L为所述定子铁芯的轴向长度，N为线圈的匝数，k为每相所述定子绕组的线圈数量。

2.如权利要求1所述的电机定子，其特征在于，每相所述定子绕组的并联支路数n根据参数Ψ通过下式确定：

<mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mfenced open = "{" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <mn>1</mn> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>&amp;Psi;</mi> <mo>&amp;le;</mo> <mn>1</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>k</mi> <mo>/</mo> <mi>s</mi> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mn>1</mn> <mo>&lt;</mo> <mi>&amp;Psi;</mi> <mo>&lt;</mo> <mn>1.75</mn> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mi>k</mi> <mo>,</mo> </mrow> </mtd> <mtd> <mrow> <mi>&amp;Psi;</mi> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mn>1.75</mn> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced> </mrow>

其中，n和s均为正整数。

3.如权利要求1所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组为集中式绕组。

4.根据权利要求3所述的电机定子，其特征在于，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/3。

5.根据权利要求1所述的电机定子，其特征在于：所述定子绕组为分布式绕组。

6.根据权利要求5所述的电机定子，其特征在于，每相所述定子绕组的线圈数量k与所述定子槽的数量Z满足k＝Z/6。

7.根据权利要求1～6中任一项所述的电机定子，其特征在于，所述定子绕组的导体线径小于等于1.2mm。

8.一种三相永磁电机，其特征在于，所述三相永磁电机包括：电机转子、及权利要求1～7中任一项所述的电机定子。

9.根据权利要求8所述的三相永磁电机，其特征在于，所述电机转子的极对数P大于等于2。

10.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括权利要求8～9中任一项所述的三相永磁电机。