CN220797895U - 电机、压缩机以及制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电机、压缩机以及制冷设备，其中，电机包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上设有定子槽，所述绕组绕设于所述定子铁芯上，并位于所述定子槽，所述转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有多个每极磁铁槽，所述永磁体位于所述每极磁铁槽内，所述定子槽的槽数为15，所述转子的极数为10，所述永磁体的内禀矫顽力为hcj，所述每极磁铁槽的夹角为α，所述永磁体沿磁化方向的厚度为h，hcj≤1800kA/m，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，α/hcj为抗退磁因子。本实用新型技术方案通过调节抗退磁因子和磁铁的厚度关系，在保证退磁满足要求的前提下，减少重稀土元素的使用、降低磁铁的成本，同时提高电机的性价比。

Description

电机、压缩机以及制冷设备

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种电机、压缩机以及制冷设备。

背景技术

当前国家对家用空调领域的压缩机的能效提出更高的要求，电机是压缩机的动力元件，电机的效率直接影响压缩机的能效。当前压缩机电机大部分采用变频电机，变频电机的磁铁采用永磁体，永磁体中含有许多的稀有元素，比如镝和铽。由于重稀土元素为国家战略型资源，且随着新能源以及家电行业变频化的发展趋势，使得重稀土元素价格逐年增长。

为了减少稀土的依赖，同时降低电机的成本，可以采用稀土元素含量相对减少的永磁体。稀土元素减少，会使永磁体的内禀矫顽力降低，内禀矫顽力直接影响电机的抗退磁性能。因此需要设计一台能够搭载稀土元素含量少的电机结构。

而当前家用空调压缩机用变频电机定子槽数为6、9、12，转子极数为4、6、8，电机的槽数直接影响电机的退磁能力，当电机槽数增加时，电机的退磁能力增强。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电机，旨在通过调节抗退磁因子和磁铁的厚度关系，在保证退磁满足要求的前提下，减少重稀土元素的使用、降低磁铁的成本，同时提高电机的性价比。

为实现上述目的，本实用新型提出的电机，包括：

定子，所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上设有定子槽，所述绕组绕设于所述定子铁芯上，并位于所述定子槽；和

转子，所述转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有多个每极磁铁槽，所述永磁体位于所述每极磁铁槽内；

所述定子槽的槽数为，所述转子的极数为，所述永磁体的内禀矫顽力为hcj，所述每极磁铁槽的夹角为α，所述永磁体沿磁化方向的厚度为h，hcj≤1800kA/m，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，α/hcj为抗退磁因子。

可选地，所述每极磁铁槽呈V型设置，90°≤α<180°。

可选地，100°≤α<130°。

可选地，α＝180°。

可选地，所述永磁体中重稀土元素的质量百分比的范围为：0至1.5％；所述的永磁体中镝和/或铽的质量百分比的范围为：0至1.5％。

可选地，所述的永磁体的剩磁Br的范围为1.28T至1.5T。

可选地，所述定子的外径为D，所述85mm≤D≤200mm。

可选地，所述定子的内径为D_i，所述定子的外径为D，0.45≤D_i/D≤0.65。

本实用新型还提出一种压缩机，包括如上所述的电机。

本实用新型还提出一种制冷设备，包括如上所述的压缩机。

本实用新型技术方案的电机包括定子和转子，定子包括定子铁芯和绕组，定子铁芯上设有定子槽，绕组绕设于定子铁芯上，且绕组位于定子槽内，转子包括转子铁芯和多个永磁体，转子铁芯上设有多个每极磁铁槽，永磁体位于每极磁铁槽内，其中，定子槽的槽数为15，转子的极数为10，定义永磁体的内禀矫顽力为hcj(单位kA/m)，每极磁铁槽的夹角为α(单位°)，永磁体沿磁化方向的厚度为h(单位mm)，hcj≤1800kA/m，并通过进一步限定hcj、α以及h之间的关系，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，其中α/hcj为抗退磁因子，本实用新型技术方案提供一种15槽10极的压缩机用变频电机，该电机的槽极结构的抗退磁能力较当前现有家用空调电机结构的抗退磁能力更强，同时通过调节抗退磁因子和磁铁的厚度关系，在保证退磁满足要求的前提下，减少重稀土元素的使用、降低磁铁的成本，同时提高电机的性价比。

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为本实用新型电机一实施例中每极磁铁槽呈V型设置时的结构示意图；

图2为本实用新型电机一实施例中每极磁铁槽呈一字型设置时的结构示意图。

图3为图1中添加有各个参数的标注图；

图4为本实用新型电机在不同电流下评估仕样与基准值的对比图；

图5为本实用新型电机在不同转速下评估仕样与基准值的对比图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				11	定子铁芯	22	永磁体
111	定子槽	23	每极磁铁槽
				12	绕组	24	铆钉孔
21	转子铁芯

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。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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。

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，全文中的“和/或”包括三个方案，以A和/或B为例，包括A技术方案、B技术方案，以及A和B同时满足的技术方案；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。

参照图1至图3，本实用新型提出一种电机，包括：

定子，所述定子包括定子铁芯11和绕组12，所述定子铁芯11上设有定子槽111，所述绕组12绕设于所述定子铁芯11上，并位于所述定子槽111；和

转子，所述转子包括转子铁芯21和多个永磁体22，所述转子铁芯21上设有多个每极磁铁槽23，所述永磁体22位于所述每极磁铁槽23内；

所述定子槽111的槽数为15，所述转子的极数为10，所述永磁体22的内禀矫顽力为hcj，所述每极磁铁槽23的夹角为α，所述永磁体22沿磁化方向的厚度为h，hcj≤1800kA/m，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，α/hcj为抗退磁因子。

本实用新型技术方案的电机包括定子和转子，定子包括定子铁芯11和绕组12，定子铁芯11上设有定子槽111，绕组12绕设于定子铁芯11上，且绕组12位于定子槽111内，转子包括转子铁芯21和多个永磁体22，转子铁芯21上设有多个每极磁铁槽23，永磁体22位于每极磁铁槽23内，其中，定子槽111的槽数为15，转子的极数为10，定义永磁体22的内禀矫顽力为hcj(单位kA/m)，每极磁铁槽的夹角为α(单位°)，永磁体22沿磁化方向的厚度为h(单位mm)，hcj≤1800kA/m，并通过进一步限定hcj、α以及h之间的关系，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，其中α/hcj为抗退磁因子，本实用新型技术方案提供一种15槽10极的压缩机用变频电机，该电机的槽极结构的抗退磁能力较当前现有家用空调电机结构的抗退磁能力更强，同时通过调节抗退磁因子和磁铁的厚度关系，在保证退磁满足要求的前提下，减少重稀土元素的使用、降低磁铁的成本，同时提高电机的性价比。

当前家用空调压缩机用变频电机定子槽111的槽数为6、9、12，转子极数为4、6、8，电机的定子槽111的槽数直接影响电机的退磁能力，即当电机的定子槽数增加时，电机的退磁能力增强，进而使电机的抗退磁能力增强；而本申请中定子槽111的槽数为15，转子的极数为10，从而相较于当前的家用空调进一步增加了电机的退磁能力和抗退磁能力。

需要说明的是，首先将充磁饱和的转子放置在室温状态下，然后测量转子磁通量φ0；接着将测试完初始磁通量的转子放到恒温箱内放置4个小时以上，恒温箱温度按规定温度130℃设定；然后将试验用DC电机与直流电源连接，按预先设定的退磁电流值设定退磁电流(35A、40A、45A等)，准备就绪后从恒温箱内取出转子，安装退磁测试工装，在直流退磁电流下，转子旋转一周；完成后，将转子放置在常温下4小时以上，然后测定转子的温度和退磁后的磁通量φ1。最后计算退磁率，计算公式如下：(计算时φi需采用到与φ0相同的温度)：退磁率＝(φi-φ0)/φ0×100％。

进一步地，影响转子退磁率的是电流和温度，通过图4中不同电流情况下本申请电机和基准值的对比可以看出，在不同电流的情况下，本申请的电机的退磁率与基准值都非常接近，由此可见，本申请的电机能压缩机的需求。

进一步地，参照图5可以看出，电机在不同转速时的本申请中的电机效率都十分接近基准值，由此此可见，本申请的电机能满足压缩机的需求。

参照图1和图3，在一实施例中，所述每极磁铁槽23呈V型设置，90°≤α<180°；当α小于90°或α＞180°时，永磁体22不容易充磁，永磁体22运用效率较低，因此当90°≤α<180°，能提高永磁体22的运用效率。

进一步地，100°≤α<130°，通过进一步限定α的数值范围，从而进一步提高了永磁体22的运用效率。

参照图2，在另一实施例中，α＝180°，即所述每极磁铁槽23呈一字型设置，此时永磁体22也便于进行充磁，且永磁体22的运用效率较高，进而提高了电机的性能。

当然，在其它实施例中，每极磁铁槽23的结构还可以设置为U型槽、W型槽或I型槽等多种不同样式，通过将每极磁铁槽23设置为V型槽、U型槽、W型槽、一字槽或I型槽等多种不同样式，从而可以对应实现在其中安装不同结构的永磁体22，使电机制造过程更加灵活，选择更多，可满足多种不同的应用场景，扩大产品的适用性。

在一实施例中，所述永磁体22中重稀土元素的质量百分比的范围为：0至1.5％；或所述的永磁体22中镝和/或铽的质量百分比的范围为：0至1.5％。由于镝和铽属于重稀土元素，重稀土元素属于国家战略性资源，而永磁体22中重稀土元素的质量百分比与永磁体22的内禀矫顽力hcj的大小正相关。因此，一方面，通过限定永磁体22中镝和/或铽的质量百分比的范围为0至1.5％，有利于在保证电机良好的抗退磁能力的情况下，减少镝和/或铽的使用，进而有利于降低电机的制造成本，提高电机的性价比；另一方面，通过限定永磁体22中重稀土元素的质量百分比的范围为0至1.5％，有利于在保证电机良好的抗退磁能力的情况下，减少重稀土元素的使用，进而有利于降低电机的制造成本，提高电机的性价比。

在另一实施例中，永磁体22中镝和/或铽的质量百分比为0，一方面，永磁体22中镝的质量百分比为0，即永磁体22中不含重稀土元素镝，降低了永磁体22对重稀土元素镝的消耗，有利于节约能源；另一方面，永磁体22中铽的质量百分比为0，即永磁体22中不含重稀土元素铽，降低了永磁体22对重稀土元素铽的消耗，有利于节约能源；再一方面，永磁体22中镝和铽的质量百分比之和为0，即永磁体22中不含重稀土元素镝和铽，降低了永磁体22对重稀土元素镝和铽的消耗，有利于资源的可持续发展，节约能源，并有利于降低电机的制造成本，适于推广应用。

可以理解的是，永磁体22中镝和/或铽的质量百分比也可以为其他数值，例如，永磁体22中镝和/或铽的质量百分比为0.005％、0.01％、0.025％等。进一步地，永磁体22为钕铁硼永磁磁铁，钕铁硼磁铁具有优异的磁性能，能够满足电机的使用需求。

具体地，所述的永磁体22的剩磁Br的范围为1.28T至1.5T。其中，剩磁是指永磁体22经磁化至技术饱和，并去掉外磁场后所保留的表面场，Br为剩余磁感感应强度，通过合理设置剩磁，在相同磁负荷下，剩磁Br值越大，表明永磁体22中稀土元素的用量越少，进而降低电机的制造成本，同时，通过合理设置剩磁，有利于降低铁损，进而提高电机的效率。具体地，永磁体22的剩磁为1.28T、或1.32T、或1.5T，其中，T为单位特斯拉。

在本实施例中，所述定子的外径为D，所述85mm≤D≤200mm。通过限定定子的外径范围大小，从而可以增加电机的抗退磁能力较高，进而进一步降低稀土元素的使用量，进而降低了电机的生产制造成本，进而提高了电机的性价比。同时定子外径在85至200范围内能满足运用于压缩机的电机要求。

进一步地，所述定子的内径为Di，所述定子的外径为D，0.45≤Di/D≤0.65；通过进一步将定子的内径和外径限定在0.45至0.65的范围内，从而可以增加转动惯量，进而有利于运用该电机的压缩机低频能效的稳定发挥；同时使电机具有最优的退磁能力，进而获得更高的系统能效；同时进一步降低稀土元素的使用量，进而降低了电机的生产制造成本，进而提高了电机的性价比。

具体地，定子铁芯11由多个定子冲片堆叠而成，转子铁芯21由转子冲片堆叠而成，在一实施例中，转子铁芯21和定子铁芯11可以是不同的材质或形状，从而能够满足定子和转子不同加工工艺的需求，有利于根据电机的性能要求选择合适的冲片以形成转子铁芯21和定子铁芯11，进而保证电极良好的性能，同时也提高了电机的适用范围广泛。在另一实施例中，堆叠成定子铁芯11的定子冲片和堆叠成转子铁芯21的转子冲片相同，从而有利于冲片批量生产，降低制造成本。

进一步地，冲片为软磁材料冲片，软磁材料可以用较小的外磁场实现较大的磁化强度，软磁材料具有低矫顽力和高磁导率，有利于降低定子铁芯11和/或转子铁芯21的损耗，即降低电机的铁损，进而有利于提高电机的性能。具体地，冲片为硅钢片，可以理解的是，冲片还可以是其它材质。

影响涡流损耗的因素有很多，包括磁性材料的横截面积、厚度、感应电动势的频率和磁通密度等，通过将转子铁芯21和定子铁芯11设置为分别由多层互相绝缘的转子冲片和定子冲片叠合而成，从而能够使涡流被抑制在每一层转子冲片或定子冲片内，从而降低由此产生的涡流损耗。也即，通过避免层间涡流导通，能够显著降低转子铁芯21和定子铁芯11的整体涡流损耗。具体而言，定子铁芯11和转子铁芯21通常配置为硅钢片，可以是其自带的漆膜构成绝缘表层，也可以是通过电机制造厂在无漆膜的冲片上涂绝缘漆以构成绝缘表层，还可以是在电机制造厂对冲片进行氧化处理以构成绝缘表层。

在相关技术中，为保证转子铁芯21不会出现散片或层间错位的问题，或保证转子铁芯21在线圈绕组12的绕制过程中，不会出现因转子铁芯21冲层间偏移而导致的转子铁芯21变形，要求电机铁芯具备充足的叠铆强度。而为了能保证电机铁芯能够具备充足的叠铆强度，因此，在本实施例中，转子铁芯21上设有多个铆钉孔24。通过铆钉和铆钉孔24的配合从而能够满足硅钢片之间的固定强度，从而避免后续加工过程中发生硅钢片的层间错位的问题。

需要说明的是，为了降低甚至避免这种叠铆结构带来的层间涡流导通问题，转子冲片之间可以采用胶水粘连的方式替代叠铆方式，能够使硅钢片在铆钉孔24处的绝缘表层不被破坏，从而避免涡流层间导通的问题，但是由于胶水价格贵且产线生产效率低，因此并没有被应用到空调压缩机的电机里。

在本实施例中，转子铁芯21上还设有轴孔和通流孔，轴孔用于安装传动轴，从而带动传动物件进行转动；在电机长时间使用后其温度容易升高，进而容易导致永磁体22退磁，进而导致永磁体22的丧失磁性或降低磁性，因此，在本实施例中，通过在转子铁芯21上设置通流孔，通流孔内流通有冷媒，通过冷媒从而可以降低转子铁芯21的温度，从而将永磁体22维持在最佳的范围内，进而提高了电机的性能。

本实用新型还提出一种压缩机，该压缩机包括电机，该电机的具体结构参照上述实施例，由于本申请的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。

本实用新型还提出一种制冷设备，该制冷设备包括上述的压缩机，其中制冷设备可以但不限于冰箱、冰柜、空调等具有制冷功能的设备，该压缩机的具体结构参照上述实施例，由于本申请的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。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，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 (9)

1.一种电机，其特征在于，包括：

定子，所述定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯上设有定子槽，所述绕组绕设于所述定子铁芯上，并位于所述定子槽；和

转子，所述转子包括转子铁芯和多个永磁体，所述转子铁芯上设有多个每极磁铁槽，所述永磁体位于所述每极磁铁槽内；

所述定子槽的槽数为15，所述转子的极数为10，所述永磁体的内禀矫顽力为hcj，所述每极磁铁槽的夹角为α，所述永磁体沿磁化方向的厚度为h，hcj≤1800kA/m，11*α/hcj≤h≤50*α/hcj，α/hcj为抗退磁因子。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述每极磁铁槽呈V型设置，90°≤α<180°。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，100°≤α<130°。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，α＝180°。

5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述的永磁体的剩磁Br的范围为1.28T至1.5T。

6.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的外径为D，85mm≤D≤200mm。

7.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的内径为Di，所述定子的外径为D，0.45≤Di/D≤0.65。

8.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1至7中任意一项所述的电机。

9.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求8中所述的压缩机。