CN221202242U - 定子冲片、电机、压缩机和制冷设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种定子冲片、电机、压缩机和制冷设备，其中，该定子冲片包括环状定子轭、和多个沿环状定子轭的周向间隔分布的定子齿，以在任意相邻两所述定子齿之间形成定子槽，所述定子槽的横截面积为S，所述定子齿的最短宽度为t，所述定子冲片的外直径为D，所述S、所述t和所述D的关系为2.6≤S/(t*√D)≤4.6。本实用新型技术方案有利于提高应用该定子冲片的电机的效率，及提高应用该电机的压缩机的能效。

Description

定子冲片、电机、压缩机和制冷设备

技术领域

本实用新型涉及电机技术领域，特别涉及一种定子冲片、电机、压缩机和制冷设备。

背景技术

环境保护和节约能源是社会可持续发展的重要关注问题。随着生活质量的提高，制冷空调普及度有所增加，据统计全国范围内制冷空调耗电量占全年耗电量20％，压缩机作为制冷空调的重要组成部件，其耗能比例最大，故压缩机内电机提高效率成为关键问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种定子冲片，旨在提高电机的效率。

为实现上述目的，本实用新型提出的定子冲片，所述定子冲片包括环状定子轭、和多个沿环状定子轭的周向间隔分布的定子齿，以在任意相邻两所述定子齿之间形成定子槽，所述定子槽的横截面积为S，所述定子齿的最短宽度为t，所述定子冲片的外直径为D，所述S、所述t和所述D的关系为2.6≤S/(t*√D)≤4.6。

可选地，所述S、所述t和所述D的关系为2.9≤S/(t*√D)≤3.9。

可选地，所述定子齿的最短宽度t的范围为4.5mm≤t≤5.5mm。

可选地，所述定子槽的横截面面积S的取值范围为150mm²≤S≤190mm²。

可选地，所述定子冲片的外直径D的取值范围为85mm≤D≤110mm。

可选地，所述定子槽的槽数为Q，所述Q≥15。

本实用新型还提出一种电机，所述电机包括转子冲片和上述的定子冲片，所述转子冲片转动设于所述定子冲片的内侧。

可选地，所述定子的定子槽的数量为Q，所述转子的极对数为P，所述电机的相数为m，所述Q、所述P和所述m的关系为：Q/2mP＜1。

可选地，所述转子的极对数P的取值范围为：P≥5。

本实用新型还提出一种压缩机，包括上述的电机。

本实用新型还提出一种制冷设备，包括上述的压缩机。

上述定子冲片至少包括以下有益效果：

本实用新型技术方案通过采用定子冲片包括环状定子轭、和多个沿环状定子轭的周向间隔分布的定子齿，以在任意相邻两定子齿之间形成定子槽，定子槽的横截面积为S，定子齿的最短宽度为t，定子冲片的外直径为D，S、t和D的关系为2.6≤S/(t*√D)≤4.6。将S/(t*√D)的取值限制于2.6至4.6之间，有利于提高应用该定子冲片的电机的效率，及提高采用该电机的压缩机的能效。

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为本实用新型定子冲片一实施例的结构示意图；

图2为应用本实用新型定子冲片的电机与现有技术的电机的效率对比图；

图3为应用本实用新型定子冲片的压缩机与现有技术压缩机的能效对比图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	定子轭	300	定子槽
200	定子齿

本实用新型目的实现、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，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案、或B方案、或A和B同时满足的方案。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。

本实用新型提出一种定子冲片。

参照图1至图3，在本实用新型一实施例中，该定子冲片包括环状定子轭100、和多个沿环状定子轭100的周向间隔分布的定子齿200，以在任意相邻两所述定子齿200之间形成定子槽300，所述定子槽300的横截面积为S，所述定子齿200的最短宽度为t，所述定子冲片的外直径为D，所述S、所述t和所述D的关系为2.6≤S/(t*√D)≤4.6。

对S，t、D三个参数进行不同的取值，S/(t*√D)的取值如表一所示：

对方案一、方案二和方案三的电机效率和压缩机能效的结果测试如表二所示：

由表一和表二可知，方案一的定子槽300面积S小于方案二和方案三，且在S/(t*√D)＜2.6，相同积厚下漆包线用量减小，导致能效要弱于方案二和方案三，方案二和方案三在于如何平衡定子齿200的宽度与定子槽300的面积，即定子铁芯损耗与漆包线损耗的关系，方案二和方案三在方案一的基础上，增大定子槽300的面积，并速效定子齿200的最短宽度，使得电机效率和压缩机的能效得到提升，由此可见将S/(t*√D)的取值限制于2.6至4.6之间，有利于提高应用该定子冲片的电机的效率，及提高采用该电机的压缩机的能效。

进一步地，所述S、所述t和所述D的关系为2.9≤S/(t*√D)≤3.9；由表一和表二可知，当S/(t*√D)的取值处于2.9至3.9之间时，可以进一步提高应用该定子冲片的电机的效率，及提高采用该定子冲片的电机的压缩机的能效；更合理的平衡二者的关系。

需要说明的是，定子槽300横截面积S的测量方式为：

方式一，对定子冲片进行投影，描绘定子槽300轮廓，形成区域面积，仪器计算区域面积；

方式二，对定子铁芯的槽口进行封贴，对定子槽300采用填充物(橡皮泥、泡沫……)进行注入填充，等固化后取出，计算填充物的体积V(只要在量杯中放一定量的水看好刻度，丢入形状不规则的物体，再看刻度,两次数量的差就是形状不规则图形的体积)，然后测量定子铁芯的高度H，最后采用体积除以高度S＝V/H。

进一步地，每个定子齿200包括第一齿靴部和第二齿靴部，其中，第一齿靴部和第二齿靴部均沿环状定子轭100的周向延伸，第一齿靴部位于定子齿200的中心线的第一侧，而第二齿靴部位于该中心线的第二侧。

进一步地，相邻的两个定子齿200中的一个定子齿200的第一齿靴与另一定子齿200的第二齿靴之间是不接触的，也就是说，相邻的两个定子齿200之间所形成的定子槽300存在一个槽口，该槽口也面向转子口开设；即相邻的第一齿靴和第二齿靴之间的间隙。如果定子槽300的槽口过小，可能使绕组绕线时存在困难。同时，定子槽300的四个角均呈圆弧状设置。如此设置，能够在保证定子齿200和定子轭100连接的一端的机械强度，同时也能够提升定子槽300的槽面积利用率。

进一步地，定子齿200的齿顶包括向内弯曲的圆弧部，也就是定子齿200远离定子轭100的一端包括向内弯曲的圆弧部，本方案中的“向内”是指朝向定子冲片的中心的方向。

优选地，多个定子齿200的圆弧部的半径相等且均与定子冲片的中心同心。这样，在对定子进行注塑时，可设置内模的外径尺寸与圆弧部的半径一致，从而内模可定位于圆弧部进行注塑。

进一步地，定子槽300底部呈弧线形设置，并且该弧线与定子轭100内周重合，如此设置，有利于电机运行时的磁力分布。

进一步地，第一齿靴部和第二齿靴部关于定子齿200的中心线呈对称设置，这样可以便于加工，采用对称结构的定子齿200的目的有两点，分别是(1)满足电机双向旋转的需求；(2)避免引入过多的磁场谐波。当然，并不限于对称设置。

进一步地，在本实施例中，定子铁芯是由多个定子冲片轴向层叠设置而成，定子冲片为一体式结构，一体结构工艺简单，降低定子铁芯的制造难度，进而能够降低电机的生产成本。另外，将定子冲片设置为一体结构，能够提高定子铁芯的力学性能，进而能够提高电机运行时的稳定性和电机的使用寿命。在另一实施例中，定子铁芯由多个定子铁芯子模块拼接而成，从而在进行线圈的绕制时，可以将线圈绕制好后再拼接定子铁芯，从而可以将定子槽300靠近转子铁芯一侧的槽口的大小设置的尽可能小，由于在一体结构的定子铁芯中，线圈是从该定子槽300的槽口绕制的，而在拼接式的定子铁芯中，可以先绕制线圈再进行定子铁芯的拼接，从而可以缩小定子槽300槽口的间距，理想状态下，可以将定子槽300的槽口的大小设置为0，通过先绕线再拼接，可以增大绕线的空间，进而提升电机的安装效率，而且这样可以缩小定子槽300槽口的大小，从而可以降低电机运行时的噪音。这两种结构有着各自的优越性，可根据实际需要进行选择。

进一步地，定子铁芯的定子冲片的厚度相同，且所采用的导磁材料为同种材料。

进一步地，定子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的损耗，即降低电机的铁损，进而有利于提高电机的性能。

进一步地，在一实施例中，定子冲片选用厚度不大于0.35mm的硅钢片，硅钢片的铁损低，叠装系数高，磁感应强度好且冲片性好，从而确保定子冲片的工作性能好；硅钢片能够减小涡流损耗和磁滞损耗，进而降低铁芯发热，且多个硅钢片彼此绝缘，能够减小过流面积，进一步降低发热。当然本实用新型不限于此，于其他一些实施例中，定子冲片选用钕铁硼或铁氧体或其他永磁材料制成。

进一步地，选取硅钢板厚度为0.35mm，一方面，保证转子与定子相互配合，产生足够的感应电流以供用户使用；另一方面，避免由于定子冲片过厚，而造成较大的涡流损害的情况发生，以延长电机的使用寿命，且通过对硅钢板的板厚的限定，在满足其功能性需求的前提下，避免多余的产品用料，降低生产成本，减轻产品重量，提升用户使用体验。

进一步地，在一实施例中，定子齿200采用有取向电工钢材料，定子轭100采用无取向电工钢材料，由于无取向电工钢材料的成本更低，有取向电工钢材料的铁损更小，磁感更佳，这样一方面可以避免更换定子冲片时，需要将其全部更换为有取向电工钢材质，只需要将定子齿200更换为有取向电工钢材质的即可，有利于降低成本；另一方面，利用有取向电工钢材料优异的磁性方向性，利于提升定子铁芯的齿部磁导率，降低齿部铁损，从而利于提高电机效率。

可选地，所述定子齿200的最短宽度t的范围为4.5mm≤t≤5.5mm；可以理解，限定的是定子齿200的宽度，也即限定了定子槽300在定子铁芯周向方向上的宽度，由于绕组线圈是从相邻两个定子齿200的齿靴之间的间隙进行绕制的，对于相同长度的绕组线圈，定子槽300的大小即决定了绕组线圈绕制后，绕组线圈端部在定子铁芯轴向方向上的高度，进而也就是进一步限定了磁通量的范围，从而定义了电机运行时铜耗和铁耗的水平。

可选地，所述定子槽300的横截面面积S的取值范围为150mm²≤S≤190mm²。可以理解，定子槽300面积决定了不同的线圈形式，影响电机铜损。若定子槽300的横截面面积S＜150mm²，会导致定子槽300面积较小，此时电机铁损较小，但铜损会相对增大；若定子槽300的横截面面积S＞190mm²，会导致定子槽300面积较大，导致电机定子中磁密增加，可以适当降低铜损，但同时也会造成铁损增加，从而影响电机性能。因此，需要根据定子铁芯各个部件的尺寸综合平衡电机的铜损和铁损，以使电机的效率达到最优值。

进一步地，本方案限定了定子槽300的横截面面积S在150mm²至190mm²之间，由于绕组线圈是从相邻两个定子齿200的齿靴之间的间隙进行绕制的，对于相同长度的绕组线圈，定子槽300的横截面面积S即决定了绕组线圈绕制后，绕组线圈端部在定子铁芯轴向方向上的高度，进而也就能够进一步限定磁通量的范围，从而约束了电机运行时铜耗和铁耗的水平，使电机的效率达到最佳水平。

可选地，所述定子冲片的外直径D的取值范围为85mm≤D≤110mm。也就是说，对定子铁芯的大小进行了限定，也即对转子铁芯的尺寸进行了间接地限定，从而对电机的磁通量进行了初步的限定，限定了电机外直径，不会使电机过大，而且使得该尺寸范围内的电机具有较高的能效。

可选地，所述定子槽300的槽数为Q，所述Q≥15；具体地，定子槽300成型于两定子齿200之间，定子槽300的数量与定子齿200的数量呈正相关，在该设计中，在定子齿200数量不同的情况下，电机退磁能力不同，进而不同的定子齿200数量，根据电机退磁特性，齿数越多，电机退磁能力越强，因此限定定子槽300的数量Q≥15，从而间接限定定子齿200的数量，有利于增强退磁能力。

本实用新型还提出一种电机，该电机包括转子冲片和定子冲片，该定子冲片的具体结构参照上述实施例，由于本电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。其中，所述转子冲片转动设于所述定子冲片的内侧。

需要说明的是，转子铁芯由多个转子冲片堆叠并冲压而成。

可选地转子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，有利于降低转子铁芯的损耗，即降低电机的铁损，进而有利于提高电机的性能。

进一步地，在本实施例中，转子铁芯是硅钢片，硅钢片能够减小涡流损耗和磁滞损耗，进而降低转子铁芯发热，且多个硅钢片彼此绝缘，能够减小过流面积，进一步降低发热。具体而言，多个转子冲片在冲压时，在每个转子冲片上的多个磁体槽能够沿转子铁芯的轴向方向贯通，从而使得每个转子冲片上的多个磁体槽能够对应形成插槽，多个导磁体与插槽的形成相适配，多个导磁体插入多个插槽中以形成磁极。可以理解的是，转子冲片还可以是钕铁硼或铁氧体或其它材质。

进一步地，在一实施例中，转子冲片和定子冲片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和定子铁芯，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。当然本实用新型不限于此，于其他一些实施例中，堆叠成定子铁芯的定子冲片和堆叠成转子铁芯的转子冲片材质相同，从而有利于冲片批量生产，降低制造成本。

其中，进一步地，转子铁芯是由多个转子冲片轴向层叠设置而成的，转子冲片的材质选为硅钢片或其他软磁材料片，厚度不大于0.35mm。

可选地，所述定子的定子槽300的数量为Q，所述转子的极对数为P，所述电机的相数为m，所述Q、所述P和所述m的关系为：Q/2mP＜1。

具体地，通过限制定子槽300的数量不大于转子的极对数和电机相数的乘积的2倍，从而可使得整体形成分数槽电机，在分数槽电机的作用下，可有效削弱磁极磁场非正弦分布所产生的高次谐波电势，同时还可削弱齿谐波电势的幅值，改善波形。此外，由于采用分数槽形势的电机，还可有效减小磁通的脉振幅值，进而减少磁极表面的脉振损耗。通过合理设置定子槽300的数量，有利于减少每个定子槽300内绕组的匝数，进而减小电机通电所产生的退磁反向磁场强度，增大电机的抗退磁能力。

可选地，所述转子的极对数P的取值范围为：P≥5；电机的转速和转子的极对数有着密切的关系，一般情况下，极对数越多，转速越高，电机的效率会越高，极对数越多，转径越小，每一相电动势磁场频率越高，每周期电动势越大，电机空载转速越高，负载情况下，由于容许的热损耗限制空载转速，所以负载情况下转速会降低，受限于容许负载条件，而反映在耗电量上也会随之减少。因此，本实施例中，通过限制极对数P≥5从而提高了电机的效率，减少了电机的耗电量。

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，该制冷设备包括压缩机，该压缩机的具体结构参照上述实施例，由于本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发明构思下，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 (11)

1.一种定子冲片，其特征在于，所述定子冲片包括环状定子轭、和多个沿环状定子轭的周向间隔分布的定子齿，以在任意相邻两所述定子齿之间形成定子槽，所述定子槽的横截面积为S，所述定子齿的最短宽度为t，所述定子冲片的外直径为D，所述S、所述t和所述D的关系为2.6≤S/(t*√D)≤4.6。

2.如权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述S、所述t和所述D的关系为2.9≤S/(t*√D)≤3.9。

3.如权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述定子齿的最短宽度t的范围为4.5mm≤t≤5.5mm。

4.如权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述定子槽的横截面面积S的取值范围为150mm²≤S≤190mm²。

5.如权利要求1所述的定子冲片，其特征在于，所述定子冲片的外直径D的取值范围为85mm≤D≤110mm。

6.如权利要求1至5任一项所述的定子冲片，其特征在于，所述定子槽的槽数为Q，所述Q≥15。

7.一种电机，其特征在于，所述电机包括转子冲片和如权利要求1至6任一项所述的定子冲片，所述转子冲片转动设于所述定子冲片的内侧。

8.如权利要求7所述的电机，其特征在于，所述定子的定子槽的数量为Q，所述转子的极对数为P，所述电机的相数为m，所述Q、所述P和所述m的关系为：Q/2mP＜1。

9.如权利要求8所述的电机，其特征在于，所述转子的极对数P的取值范围为：P≥5。

10.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求7至9任一项所述的电机。

11.一种制冷设备，其特征在于，包括如权利要求10所述的压缩机。