CN218335456U - 一种电机及包括该电机的压缩机、空调器 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电机，包括定子和转子，定子具有中心轴孔，转子可转动地设置在中心轴孔内，转子的轴心与定子的轴心同轴，定子的外径D1与转子的外径D2满足关系：0.56≤D2/D1≤0.61；定子具有环形齿轭部，沿齿轭部径向的内侧周向间隔设置有多个齿部，齿部的宽度L1与齿轭部的宽度L2满足关系：0.9≤L1/L2≤1.2；转子具有多个磁钢槽，磁钢槽具有两个呈V字型布置的磁钢槽边，两个磁钢槽边形成的夹角a与磁钢槽边的长度b满足关系：15.4≤a/b≤17.8，夹角a的单位为度，长度b的单位为毫米。通过设置定子的外径D1与转子的外径D2的裂比比值D2/D1处于该区间内，以提高电机效率，降低制造成本，使电机在低频运行时更平稳。

Description

一种电机及包括该电机的压缩机、空调器

技术领域

本申请涉及电机技术领域，特别是涉及一种电机及包括该电机的压缩机、空调器。

背景技术

近年来全球气候问题成为社会发展的热点问题，我国也在积极推进实现碳达峰以及碳中和。制冷设备行业为推进实现碳中和，对设备的能效等级提出了更高的要求，需要开发出更加高效节能的产品。通过对制冷设备各零部件进行合理优化，可以提升设备的能效。空调压缩机电机作为压缩机的重要零部件，将部件尺寸设置在最佳区间内，可以达到压缩机电机效率最优。

电机效率直接影响到压缩机效率，在电机设计时，根据工况设定对电机尺寸进行优化，将电机尺寸设置最佳区间使压缩机能效发挥最大，电机输出功率在定转子气隙间产生磁场相互作用产生电磁转矩。如果电机各部件的尺寸比例设置不合理，例如定子外径及转子外径的比例、定子齿部与齿轭部的比例以及转子磁钢槽尺寸设计的不合理，都将直接导致电机效率下降。

实用新型内容

本实用新型提供一种电机，通过对电机尺寸比例的合理优化，设置适合的定子、转子及磁钢槽尺寸，以提高电机效率。

为了解决上述问题，根据本申请的一个方面，本实用新型的实施例提供了一种电机，包括定子和转子，定子具有中心轴孔，转子可转动地设置在中心轴孔内，转子的轴心与定子的轴心同轴，定子的外径D1与转子的外径D2满足关系：0.56≤D2/D1≤0.61；定子具有环形齿轭部，沿齿轭部径向的内侧周向间隔设置有多个齿部，齿部的宽度L1与齿轭部的宽度L2满足关系：0.9≤L1/L2≤1.2；转子具有多个磁钢槽，磁钢槽具有两个呈V字型布置的磁钢槽边，两个磁钢槽边形成的夹角a与磁钢槽边的长度b满足关系：15.4≤a/b≤17.8，夹角a的单位为度，长度b的单位为毫米。

在一些实施方式中，两个磁钢槽边形成的夹角a为120度、145度或150度。

在一些实施方式中，转子在其周向边缘位置被切边形成多个转子切边，转子切边两端点间的距离为L3；转子切边两端点连线的中点与转子轴心的距离为L4；L3和L4满足关系：3.12≤L4/L3≤6.3。

在一些实施方式中，转子切边为直线切边和/或圆弧切边。

在一些实施方式中，转子切边对应转子的磁极设置，转子切边的数量等于磁极对数。

在一些实施方式中，定子在其周向边缘位置被切边形成多个定子切边，定子切边两端点连线的中点距定子轴心的距离与定子半径的差值为L5，定子切边两端点间的距离为L6；L5和L6满足关系：0＜L6/L5≤16。

在一些实施方式中，定子切边为直线切边和/或圆弧切边。

在一些实施方式中，相邻的齿部与齿轭部围成定子的定子槽，定子切边的数量与定子槽的数量成正比。

在一些实施方式中，定子切边对应齿部的位置设置。

在一些实施方式中，齿部与齿轭部采用圆角连接，连接处圆角的直径为D3；L1、L2和D3满足关系：0.5＜(L1-L2)/D3≤1.2。

在一些实施方式中，磁钢槽的两个磁钢槽边连接，形成的V字型的顶点与转子轴心的距离为L7；L7和D2满足关系：0.34≤L7/D2≤0.4。

根据本申请的另一个方面，本实用新型的实施例提供了一种压缩机，包括上述的电机。

根据本申请的另一个方面，本实用新型的实施例提供了一种空调器，包括上述的压缩机。

本实用新型通过设置定子外径与转子外径在上述的取值范围内，对电机的尺寸比例进行整体优化。相对地增大转子外径尺寸以增大磁钢的空间布置可以增大磁负荷及转动惯量，使电机的功率密度提升并提高低频稳定性。相对地定子的内径增大，实现对定子槽槽面积的约束，以降低电机整体的电负荷并减少电机铜损及铜材料使用量，合理分配磁和铜的配比，降低电机成本。通过设置磁钢槽尺寸以增大转子磁通量，增加电机输出转矩提升电机效率。使用上述电机的空调压缩机可以实现压缩机效率的提升，同时降低了压缩机的吐油率和振动噪声。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本实用新型实施例的定子冲片与转子冲片的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的转子冲片的转子切边示意图；

图3是图2的局部放大图；

图4是本实用新型实施例的定子冲片的定子切边示意图；

图5是图4的局部放大图；

图6是本实用新型实施例的齿部与齿轭部圆角连接的示意图；

图7是本实用新型实施例的不同裂比下电机效率及成本对比图。

其中：

1、定子冲片；11、齿轭部；12、齿部；13、定子槽；14、定子切边；2、转子冲片；21、磁钢槽；22、转子切边。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

在本实用新型的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本实用新型，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，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。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实用新型中的具体含义。

本实施例提供一种电机，包括定子和转子，定子具有中心轴孔，转子可转动地设置在中心轴孔内，转子的轴心与定子的轴心同轴。定子可由多个相同的圆形定子冲片叠加组装而成，转子可由多个相同的圆形转子冲片叠加组装而成。每片转子冲片的圆心与相对应的每片定子冲片的圆心同心，叠装后可使转子的轴心与定子的轴心同轴。定子的外径即定子冲片的外直径，转子的外径即转子冲片的外直径。如图1中所示出的是定子冲片1与相对应的转子冲片2装配后的结构示意图，定子冲片1具有环形的齿轭部11，在齿轭部11靠近定子冲片1的圆心O₁的一侧，周向间隔设置有多个齿部12。可选地，齿部12与齿轭部11固定连接或一体成型。如图1所示，多个齿部12与齿轭部11一体成型，且齿部12均匀间隔设置，相邻的两个齿部12与齿轭部11合围形成的空间即为定子冲片1的定子槽13，定子槽13可用于容置绕组线圈(图中未示出)。齿部12沿定子冲片1的径向方向向圆心O₁延伸形成齿部自由端，多个齿部自由端合围形成的空间即为定子冲片1的中心孔，所有定子冲片1的中心孔叠装后形成定子的中心轴孔，可以容置转子，提供转子转动的空间。转子冲片2可转动地设置在定子冲片1的中心孔内，转子冲片2的圆心O₂与定子冲片1的圆心O₁同心设置。定子冲片1的圆心O₁与齿部自由端端面的距离即为定子冲片1的内径，转子冲片2的外径小于定子冲片1的内径，使转子冲片2的外边缘与齿部自由端之间形成气隙。转子冲片2上设置有多个磁钢槽21，磁钢槽21具有两个呈V字型布置的磁钢槽边。多个转子冲片2叠加组装后形成转子的磁钢槽，用于容置磁性材料，为电机转子提供磁场。

如图1所示，定子冲片1的外径为D1，转子冲片2的外径为D2，D1与D2满足关系：0.56≤D2/D1≤0.61；齿部12的宽度为L1，齿轭部11的宽度为L2，L1与L2满足关系：0.9≤L1/L2≤1.2；磁钢槽21的两个磁钢槽边形成的夹角为a，磁钢槽边的长度为b，a与b满足关系：15.4≤a/b≤17.8，其中a的单位为度，b的单位为毫米。

通过设置裂比D2/D1在该取值范围内，对电机定子和转子的外径尺寸比例进行了整体优化。大的裂比设置，自然带来转子外径的增大，转子外径增大可以实现增大磁钢的空间布置进而增大磁负荷的目的；且转子外径增大，转子的转动惯量也随之增大，电机在低频率运行时可以更加平稳。大裂比的设置也带来定子内径的增大，同时设置L1/L2在该取值范围内，进一步对定子槽13的槽面积进行了约束，可以实现降低电机整体的电负荷进而减少电机铜损的目的。通过设置磁钢槽尺寸a/b在该取值范围内，可以实现增大转子磁通量增加电机输出转矩的目的。例如，将两个磁钢槽边形成的夹角a设定为120°、145°或150°时，角度越大所提供的磁通越大，单位电流下可输出更大转矩，降低铜损并提升效率。所以，通过对以上几个尺寸比例的合理优化，可以在减少电机绕组用铜量的同时显著提升电机效率。

如图7所示出的是不同裂比下电机效率及成本对比图。图中横轴数值为裂比比值；左侧竖轴数值为电机效率，由柱状图形在图中表示；右侧竖轴数值为电机的制造成本，由线条在图中表示。由图可知，当裂比比值在0.56时电机效率在0.915以上，此时电机的制造成本间于80至100之间。伴随着裂比比值的逐渐增大，电机效率也在逐渐提升，制造成本在逐渐下降。当裂比比值达到0.61时，电机效率达到峰值，在0.925以上，制造成本降低至接近80。随着裂比比值继续增大，电机效率逐渐回落至0.925以下，制造成本维持在接近80的水平，变化不明显。因此，将裂比设置在0.56至0.61之间时，能够合理分配磁和铜的配比使电机成本降低，大裂比结构可以提升电机功率密度，优化电机性能提高电机效率。

作为一种具体的实施方式，如图2和图3所示，转子冲片2在其周向边缘位置被切边形成多个转子切边22，转子切边22两端点间的距离为L3；转子切边两端点连线的中点与转子冲片2的圆心O₂间的距离为L4；L3和L4满足关系：3.12≤L4/L3≤6.3。转子冲片2在其周向边缘位置被切边形成的转子切边22，可以理解为转子冲片2的边缘被切去一部分后形成的新的边缘。通过在转子冲片2的周向边缘位置处设置转子切边22，可以改变电机转子在外周侧边缘位置整体的形状。通过改变电机转子外周侧的形状能够改变电机转子与电机定子之间的气隙形状。电机的输出转矩和感应电动势在很大程度上取决于气隙中的磁通密度分布(即气隙磁密)，气隙磁通密度分布将影响气隙磁密波形，而波形的优劣直接影响电机的性能。在转子冲片2的周向边缘位置设置转子切边22，并将转子切边22的尺寸比值设置在3.12≤L4/L3≤6.3的范围内，可以实现降低气隙磁密波形的畸变率，促使波形正弦化，提高电机磁利用率提升电机性能的目的。同时，转子切边22的尺寸比值设置在该范围内还可以达到减小磁极间的连接厚度，使该位置的磁路饱和，增大D轴磁阻减小D轴电感，增大凸极比以提高电机转速的目的。

可选地，转子切边为直线切边和/或圆弧切边。直线切边或圆弧切边均可改变电机转子与电机定子间气隙的形状，实现改变气隙磁密波形的目的。利用直线或圆弧或其组合形式，将转子周向边缘切出不同形状的转子切边，调整达到最优的气隙磁密波形，实现良好的降低波形畸变率的效果。

可选地，转子切边对应转子的磁极对进行设置，转子切边的数量等于转子的磁极对数。例如，电机转子的磁钢极对数为P，则设置转子切边的数量也为P。如图2和图3所示，V字型的磁钢槽21内设置有磁钢等磁性材料(图中未示出)，对每个磁钢槽21的磁钢槽边末端所对应的转子外周壁进行切边处理，形成多个转子切边22，使每个磁极对都设置有相应的转子切边22。所有磁极对对应的转子边缘都设置有相同的切边，可以形成规整的电机转子边缘，利用这些边缘改善气隙磁密波形，以提升电机转子整体的性能。

作为一种具体的实施方式，如图4和图5所示，定子冲片1在其周向边缘位置被切边形成多个定子切边14，定子切边14两端点连线的中点距定子冲片1的圆心O₁的距离与定子冲片1半径的差值为L5，定子切边14两端点间的距离为L6；L5和L6满足关系：0＜L6/L5≤16。图4中虚线表示定子冲片1被切边前的定子边缘部分。同样地，定子切边14可以理解为定子冲片2在周向的边缘位置被切去一部分后形成的新的边缘，因此，L5可以理解为定子冲片2被切去的宽度。通过在定子冲片1的边缘位置设置定子切边14可以适应不同的电机形状需求。例如，在压缩机中，电机往往设置在油池的回油通道上，压缩机的冷冻油需要经过电机后才能返回油池。设置定子切边可以为压缩机冷冻油提供回油通道，降低压缩机的吐油率。将定子切边的相关尺寸比例设置在0＜L6/L5≤16时，可以控制切边的宽度和长度，来提供不同的回油通道尺寸，进而控制压缩机的吐油率。可选地，定子切边为直线切边和/或圆弧切边。设置不同的定子切边形状来改变定子外周侧的整体形状，以适应不同的电机外壳形状和电机安装需求。

可选地，定子切边14的数量与定子槽13的数量成正比。在一个定子冲片1中设置有S个定子槽13，则设置定子切边14的数量为k*S，其中k为正整数，例如1、2、3或4等。进一步地，如图4所示，定子切边14对应齿部12的位置设置。根据定子槽13的数量设置合适数量的定子切边14，在适应电机定子外周侧形状整体变化的同时不破坏电机定子的整体刚度。根据齿部12的设置位置来设置定子切边14，可以保持齿轭部11的形状尽量规则，避免影响电机的电磁效应而影响到电机的性能。

作为一种具体的实施方式，如图6所示，齿部12与齿轭部11的连接部位采用圆角连接的形式，齿部12与齿轭部11连接部位的宽度，沿齿部12向齿轭部11的延伸方向逐渐增大，连接处圆角的直径为D3；齿部12的宽度L1、齿轭部11的宽度L2和连接处圆角的直径为D3，满足关系：0.5＜(L1-L2)/D3≤1.2。齿部12与齿轭部11采用圆角连接的形式，并将其尺寸比例设置在该区间范围内，可以加宽齿部12齿根部位的宽度，通过尽量加宽加厚齿根部位来增强连接部位的强度，保证定子冲片1的整体刚度。同时，圆角的直径设置在该区间范围内，还能有效抑制电机运行时齿部12的振动，降低齿部12的振动噪音。

作为一种具体的实施方式，如图6所示，转子冲片2的磁钢槽21由连接在一起的两个磁钢槽边组成，且两个磁钢槽边呈V字型布置，两个磁钢槽边形成的V字型的顶点与转子冲片2的圆心O₂间的距离为L7，L7和转子冲片2的外径D2满足关系：0.34≤L7/D2≤0.4。将磁钢槽21的整体形状设置为V字型能够产生更好的聚磁效果，可以提升单位电流下电机转子的转矩。根据转子冲片2的外径尺寸来设置磁钢槽21的V字型顶点与圆心O₂之间的距离，能够同时保证电机转子永磁体利用率和隔磁桥强度。

本申请还提供一种压缩机，包括上述的电机。电机可以设置在压缩机壳体的内部，为压缩机提供介质压缩所需要的驱动动力。通过设置上述的大裂比结构的电机，可以在压缩机能效、制造成本、低频稳定性以及吐油率控制等方面提升压缩机的性能。

本申请还提供一种空调器，包括上述的压缩机。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利技术特征可以自由地组合、叠加。

Claims (13)

1.一种电机，其特征在于，包括定子和转子，所述定子具有中心轴孔，所述转子可转动地设置在所述中心轴孔内，所述转子的轴心与所述定子的轴心同轴，所述定子的外径D1与所述转子的外径D2满足关系：0.56≤D2/D1≤0.61；所述定子具有环形齿轭部，沿所述齿轭部径向的内侧周向间隔设置有多个齿部，所述齿部的宽度L1与所述齿轭部的宽度L2满足关系：0.9≤L1/L2≤1.2；所述转子具有多个磁钢槽，所述磁钢槽具有两个呈V字型布置的磁钢槽边，两个所述磁钢槽边形成的夹角a与所述磁钢槽边的长度b满足关系：15.4≤a/b≤17.8，所述夹角a的单位为度，所述长度b的单位为毫米。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，两个所述磁钢槽边形成的夹角a为120度、145度或150度。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子在其周向边缘位置被切边形成多个转子切边，所述转子切边两端点间的距离为L3；所述转子切边两端点连线的中点与所述转子轴心的距离为L4；L3和L4满足关系：3.12≤L4/L3≤6.3。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述转子切边为直线切边和/或圆弧切边。

5.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述转子切边对应所述转子的磁极设置，所述转子切边的数量等于磁极对数。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子在其周向边缘位置被切边形成多个定子切边，所述定子切边两端点连线的中点距所述定子轴心的距离与所述定子半径的差值为L5，所述定子切边两端点间的距离为L6；L5和L6满足关系：0＜L6/L5≤16。

7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述定子切边为直线切边和/或圆弧切边。

8.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，相邻的所述齿部与所述齿轭部围成所述定子的定子槽，所述定子切边的数量与所述定子槽的数量成正比。

9.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，所述定子切边对应所述齿部的位置设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述的电机，其特征在于，所述齿部与所述齿轭部采用圆角连接，连接处圆角的直径为D3；L1、L2和D3满足关系：0.5＜(L1-L2)/D3≤1.2。

11.根据权利要求1-9任一项所述的电机，其特征在于，所述磁钢槽的两个磁钢槽边连接，形成的V字型的顶点与所述转子轴心的距离为L7；L7和D2满足关系：0.34≤L7/D2≤0.4。

12.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机包括权利要求1-11任一项所述的电机。

13.一种空调器，其特征在于，所述空调器包括权利要求12所述的压缩机。

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