WO2022017014A1 - 用于盘式电机的定子、定子支撑环及压缩机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于盘式电机的定子、定子支撑环及压缩机，属于制冷技术领域，所述定子包括呈环形的定子铁芯，所述定子铁芯由环形或圆弧形的多层导磁材料沿径向方向相互叠压构成。另外，所述定子支撑环用于固定盘式电机的定子并且内壁套设在所述定子的定子轭上。所述一种压缩机包括壳体；压缩单元，所述压缩单元固定在所述壳体内；盘式电机，所述盘式电机与所述压缩单元相连，所述盘式电机包括转子、至少一个定子，所述至少一个定子由定子支撑环固定到所述壳体上。

Description

用于盘式电机的定子、定子支撑环及压缩机 技术领域
本发明涉及制冷技术领域，尤其涉及用于盘式电机的定子、定子支撑环和压缩机。
背景技术
轴向磁通电机和径向磁通电机的不同之处在于，其磁通方向是轴向的，定子和转子均设置为盘式且沿轴向布置，故又称为盘式电机。由于盘式电机定子成扁平状，定子与压缩机的壳体的接触面积小，并且定子与转子之间存在很大电磁轴向拉力，所以盘式电机在压缩机中的固定存在不可靠的风险。
发明内容
本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于盘式电机的定子，所述定子包括呈环形的定子铁芯，所述定子铁芯由环形或圆弧形的多层导磁材料沿径向方向相互叠压构成。
在一个示例中，所述多层导磁材料中的每一层导磁材料由至少两个圆弧形的导磁材料拼接而成，相邻层的拼接处相互错开并且拼接处与定子槽对应。
在一个示例中，所述定子铁芯还包括定子轭和定子齿，所述定子轭在外侧与定子支撑环固定连接。
在一个示例中，所述定子轭上设置有径向安装孔，所述定子轭与定子支撑环通过螺栓或翅片插入所述径向安装孔而固定连接。
在一个示例中，所述定子支撑环上设置有第一安装孔，所述第一安装孔用于定子轴向固定；或者，所述定子支撑环与所述定子轭过盈配合固定。
在一个示例中，所述定子铁芯包括多个圆弧形的模块，相邻的圆弧 形模块之间通过内法兰盘上的螺栓或翅片插入定子轭上的径向安装孔进行周向定位与连接。
在一个示例中，所述导磁材料包括软磁材料或硅钢片；所述内法兰盘与所述内法兰盘上的螺栓或翅片是一体式的或分离的部件。
在一个示例中，所述导磁材料包括硅钢片。
根据本发明的另一方面，提供了一种定子支撑环，所述定子支撑环用于固定盘式电机的定子并且内壁套设在所述定子的定子轭上，其中所述定子支撑环与定子轭通过过盈配合、间隙配合或焊接套设在一起。
在一个示例中，所述定子支撑环的端面上设置有多个轴向的第一安装孔，所述第一安装孔用于固定盘式电机的定子到压缩机的壳体上；或
所述定子支撑环与定子支撑件设置成一体，用于固定盘式电机的定子到压缩机的壳体上。
在一个示例中，所述定子是根据上述的定子。
在一个示例中，所述定子包括呈环形的定子铁芯，所述定子铁芯由多个圆弧形的模块构成。
在一个示例中，所述定子的定子铁芯由硅钢带通过冲制绕卷成型。
在一个示例中，所述定子的定子铁芯由硅钢带采用单槽冲制。
在一个示例中，所述定子支撑环在与定子轭接触的端部在轴向上呈单侧凸台结构或双侧凸台结构。
在一个示例中，所述定子支撑环与定子轭通过间隙配合套设在一起，其中所述定子支撑环的外壁上设置有多个径向的第二安装孔，通过螺栓或铆钉和第二安装孔的配合将定子支撑环与定子轭固定在一起。
在一个示例中，所述第二安装孔和第一安装孔沿着所述定子支撑环的圆周交替布置。
在一个示例中，所述定子支撑环呈径向宽度一致的圆环形。
在一个示例中，所述定子支撑环呈沿定子支撑环的圆周方向均匀或不均匀地分布有凸耳结构的环形，每个凸耳结构上设置有第一安装孔，相邻的两个凸耳结构之间的位置上设置有第二安装孔。
在一个示例中，所述第一安装孔每个与盘式电机的一个定子槽在径向方向上相对应。
在一个示例中，所述定子通过定子支撑环用螺栓与定子支撑件在轴向上固定在一起，而定子支撑件则与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳过盈配合；或者，
所述定子通过定子支撑环用螺栓与定子支撑件在轴向上固定在一起，而定子支撑件与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳一体设置；或者，
所述定子支撑环与定子支撑件设置成一体，所述定子支撑环和定子支撑件的外侧壁与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳过盈配合。
根据本发明的还一方面，提供了一种压缩机，包括：
壳体；
压缩单元，所述压缩单元固定在所述壳体内；
盘式电机，所述盘式电机与所述压缩单元相连，所述盘式电机包括转子、至少一个定子，所述至少一个定子由根据上述的定子支撑环固定到所述壳体上，并且所述至少一个定子是根据上所述的定子，
其中，所述至少一个定子设置在所述转子的轴向侧上，所述压缩单元与至少一个定子的定子轭在轴向方向上相对，所述转子与至少一个定子的定子齿相对，至少一个定子通过定子支撑环与定子支撑件在轴向上固定连接，所述定子支撑件与压缩机的壳体过盈配合或与压缩机的壳体是一体的部件。
在一个示例中，所述定子支撑环呈沿定子支撑环的圆周方向不均匀地分布有凸耳结构的环形；
每个凸耳结构上设置有第一安装孔，用于所述定子支撑环与定子支撑件在轴向上固定连接；
相邻的两个凸耳结构之间的位置上设置有第二安装孔，用于与螺栓或铆钉配合以将所述定子支撑环与定子轭固定在一起；
其中，与所述压缩机的吸气口侧的两个凸耳结构之间的距离相比，吸气口对侧的两个凸耳结构之间的距离更大。
附图说明
为了更清楚地说明本公开文本的实施例的技术方案，下面将对实施 例的附图进行简要说明，应当知道，以下描述的附图仅仅涉及本公开文本的一些实施例，而非对本公开文本的限制，其中：
图1A和1B是根据本发明的一个实施例的用于盘式电机的定子和定子支撑环的正视图和横截面视图；
图2A和2B是根据本发明的另一个实施例的用于盘式电机的定子和定子支撑环的正视图和横截面视图；
图3A、3B和3C是根据本发明的另一个实施例的用于盘式电机的定子和定子支撑环的正视图、横截面视图以及透视图；
图4A、图4B、图4C和图4D分别是根据本发明的用于盘式电机的定子支撑环的四个不同的变形例的正视图和横截面视图；
图5A和图5B分别是根据本发明的用于盘式电机的定子支撑环以及其上的第一安装孔和第二安装孔的两个不同的变形例的正视图和横截面视图；
图6A、6B和6C是根据本发明的另一个实施例的用于盘式电机的定子和定子支撑环的正视图、沿图6A中的A1-A1’线的横截面视图以及透视图；
图7A和7B分别是根据本发明的一个实施例的用于盘式电机的一层硅钢片的视图和多层图7A所示的硅钢片层压而成的定子铁心的透视图；
图7C示出了相邻层的硅钢片的拼接处的结构示意图；
图7D示出了定子铁芯与定子支撑环的固定连接的示意图；
图7E示出了内法兰盘固定的定子铁芯与定子支撑环的组件的示意图；
图7F示出了内法兰盘与翅片或螺栓连接的示意图；
图7G示出了成模块形式的定子铁芯的分解示意图；
图7H示出了由内法兰盘固定连接形成的定子铁芯的示意图；
图8A、8B和8C分别是根据本发明的一个实施例的将定子安装在压缩机中的部分视图、将定子安装在压缩机中的另一变形例的部分视图以及将两个定子安装在压缩机中的示例的部分视图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图1-8C，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
下面参考附图对根据本发明的实施例的定子支撑环、定子和压缩机进行说明。
首先参考图1A和1B，示出了一种定子支撑环10，所述定子支撑环10用于固定盘式电机的定子20并且内壁11套设在定子20的定子轭21上，所述定子支撑环10的端面12上设置有多个轴向的第一安装孔13，所述第一安装孔13用于在轴向上固定盘式电机的定子20。定子20还包括定子齿22和缠绕在定子齿22上的绕组23。
可替代地，定子支撑环10的外端面的过盈面积足够大，可以把定子支撑环10直接过盈配合到压缩机壳体上，从而不需要设置第一安装孔13。
如图所示，定子支撑环10包括呈圆环状的主体，即主体沿着径向方向具有大体相同的宽度或径向长度。也就是，定子支撑环10为呈径向宽度一致的圆环或圆环形。
当然，定子支撑环10还可以设置成其它形式，例如如图2A和2B所示，所述定子支撑环10在与定子轭21接触的端部，在轴向上呈单侧凸台结构24，即定子支撑环10上设置有至少一个台阶。这样的设计，可以使得定子支撑环10具有更紧凑的结构且可以降低重量。当然，也可以设置成如图4C所示，所述定子支撑环10在与定子轭21接触的一端，在轴向上呈双侧凸台结构35，即成旋转90°的T字形。
如图3A、3B和3C所示，示出了具有凸耳结构的定子支撑环30的示例，而不是图1A、1B、2A和2B所示的呈圆环形式的定子支撑环10。该定子支撑环30设置有四个凸耳结构38，其沿着定子支撑环30的圆周方向均匀分布，凸耳结构38的大小可以根据需要设置而不限于图示的情形。
在图4A、4B和4C中，分别示出了呈现没有台阶的定子支撑环30、在一侧具有凸出结构34的定子支撑环30和在两侧分别具有凸出结构35 的定子支撑环30。然而，图4A、4B和4C中的定子支撑环与图1A、1B所显示的不同之处在于其主体不是圆环而是带有凸耳结构的环形，具体地所述定子支撑环30呈沿定子支撑环30的圆周方向均匀分布有凸耳结构的环形，如图4A、4B和4C所示，其分别设置有6个凸耳结构38，然而可以理解本领域技术人员将会根据具体情况设置任何数量的凸耳结构，而不限于图示的情形。
另外地，定子支撑环30上的凸耳结构38也可以是沿着定子支撑环30的圆周方向不均匀地分布，具体参见图4D所示，与吸气口侧的两个凸耳结构38之间的距离相比，吸气口对侧的两个凸耳结构38之间的距离更大。这样，可以使得吸气口对侧离压缩机吸气口更近，从而可以吸入更多的制冷剂。
不论定子支撑环10或30的形式如何，它们都可以通过过盈配合或焊接与定子轭21套设在一起。
另外，如图5A和5B所示，定子支撑环30与定子轭21也可以通过间隙配合套设在一起，其中所述定子支撑环30的外壁上设置有多个径向的第二安装孔36，通过螺栓或铆钉37和第二安装孔36的配合将定子支撑环30与定子轭21固定在一起。图5B示出了单侧带有凸台结构34的定子支撑环30设置有第二安装孔36的示例，不再显示双侧分别设置有凸台结构的定子支撑环30设置有第二安装孔36的视图。
可以理解，成圆环形的定子支撑环10也可以类似地设置有第二安装孔，在此不再图示。
进一步地，如图所示，所述第二安装孔36和第一安装孔13可以沿着所述定子支撑环30的圆周交替布置。例如，6个第二安装孔36和6个第一安装孔13沿定子支撑环30的圆周依次交替分布。可以理解，第一安装孔和第二安装孔的数量和布置方式不限于前述，本领域技术人员可以根据需要设置。
在图5A和5B中，所述定子支撑环30呈沿定子支撑环30的圆周方向均匀分布有凸耳结构38的环形，每个凸耳结构38上设置有第一安装孔13，相邻的两个凸耳结构38之间的位置上设置有第二安装孔36。
如图6A、6B、6C所示，所述第一安装孔13每个与盘式电机的一个 定子槽28在径向方向上相对应，即在沿图6C的页面的左右方向上第一安装孔13与定子槽28一一对应。
如上所述，用于盘式电机的定子可以是以上实施例所述的定子，还可以替代地是以下实施例所述的定子。
进一步地，本发明中的定子支撑环不仅可以与本发明所述的各种定子一起使用，而且还可以与任何已知的任何类型或结构的用于盘式电机的定子一起使用。
具体地，参见图7A和7B，示出了根据本发明的另一实施例的用于盘式电机的定子20，所述定子20包括呈环形的定子铁芯25，所述定子铁芯25由环形或圆弧形的多层硅钢片29沿径向方向相互叠压构成。在本示例中示出了硅钢片的示例，可以理解定子铁芯25可以由任何适合类型的导磁材料制成，不限于硅钢片的形式。
这样的结构避免了整体报废定子的潜在风险。另外，由于硅钢片的高导磁性能，避免了电流增加的问题。
图7A中示出了单层硅钢片，沿着径向方向或叠压方向叠压而构成图7B所示的定子20，该定子还设置有径向安装孔26。
参见图7C，每一层的硅钢片29由至少两个圆弧形的硅钢片拼接而成，相邻层的拼接处27相互错开并且拼接处27与定子槽28对应。具体地，在一个示例中，拼接处27可以在定子槽28的中心处或沿着定子的轴向且沿着转子的旋转方向偏移一定距离。
如图7B和7D所示，所述定子铁芯还包括定子轭21和定子齿22，所述定子轭21与定子轭外侧的定子支撑环10固定连接。
具体地，所述定子轭21和定子支撑环10通过螺栓或翅片15插入定子轭21上的径向安装孔26而固定连接。
具体地，所述定子支撑环10上设置有第一安装孔13，所述第一安装孔13用于定子轴向固定。
参见图7E和7F，所述内法兰盘10’与所述内法兰盘10’上的螺栓或翅片15是一体式的或分离的部件。
参见图7G，本发明的又一实施例中，定子铁芯25可以由多个圆弧形的模块拼接而成。各个模块为一体成型的模块，其材料可以采用软磁 材料SMC(Sheet molding compound)制成或者硅钢片。相邻的圆弧形模块之间通过内法兰盘10’上的螺栓或翅片15插入径向安装孔(图7G未示出)进行周向定位与连接。
每个模块依次安装到翅片或螺栓15上形成所述的定子铁芯25，如图7H所示。
如图7H所示，螺栓15从定子铁芯25的内侧插入到径向安装孔26中，但是径向安装孔26仅延伸穿过定子支撑环的一部分，即没有完全穿透定子支撑环。当然，本领域技术人员可以根据选择径向安装孔26的长度和大小，例如也可以设计成穿透定子支撑环，以使得也可以从外侧插入螺栓15。
由于定子轭中的磁场方向大多数是沿着定子轭的圆周方向变化，这与螺栓或翅片所在平面平行，所以即使各个螺栓或翅片彼此相连接也可以避免产生电磁感应电流，从而即起到固定支撑的作用，又不影响电机性能的目的。
在图8A、8B和8C中，示出了一种压缩机100，其包括壳体150、压缩单元(未示出)和盘式电机。盘式电机与压缩单元相连，并且盘式电机包括转子(未示出)、第一定子110和第二定子120，所述第一定子110和第二定子120分别由定子支撑环130固定，该定子支撑环130可以是由上述的任一实施例所述的定子支撑环10或30。所述电机可以是涡旋压缩机，其中所述压缩单元为涡旋盘构成的压缩单元。
具体参见图8C，所述第一定子110和第二定子120分别设置在所述转子的轴向两侧，所述压缩单元与第一定子110和第二定子120的定子轭111、121在轴向方向上相对，并且转子设置在第一定子110和第一定子110的定子支撑件130之间以及第二定子120与第二定子120的定子支撑件130之间的轴向上所构成的空间中，所述转子与第一定子110和第二定子120的定子齿112、122相对，第一定子110和第二定子120分别通过各自的定子支撑环130与相应的定子支撑件140在轴向上固定连接，所述相应的定子支撑件140分别与压缩机100的壳体150过盈配合。
具体地，第一定子110包括定子轭111、定子齿112和缠绕在定子齿 112上的绕组113，同理第二定子120包括定子轭121、定子齿122和缠绕在定子齿122上的绕组123。
具体地，如图8A和8C所示，定子支撑件140是与壳体150分离的部件，定子支撑环130通过螺栓131插入第一安装孔133与定子支撑件140固定连接。
如图8B所示，所述定子支撑件130也可以是壳体的一部分，即壳体的组成部分。如图所示，将壳体150的一部分设置成台阶形式，起到了支撑定子支撑环130的作用。
在本发明中，通过在定子轭外侧安装有定子支撑环，利用螺栓等固定件将定子支撑环与定子支撑件固定连接在一起，从而实现了盘式电机定子的轴向固定。可以理解，定子支撑环与定子支撑件之间也可以采用其它连接在一起，例如过盈配合或焊接等等。定子支撑件在轴向上的过盈面积大于定子轭在轴向的面积，比如大于或等于1.5倍。定子支撑环在合适的情况下也可以直接与压缩机的壳体过盈配合而不使用定子支撑件。
尽管上文示出了在一个转子的两侧分别设置有一个定子的情形，当然也可以设计成一个转子对应一个定子，压缩机内的转子和定子的数量不限于图示的情形，本领域技术人员可以根据需要进行选择。
在本发明的实施例中，以轴向的盘式电机和使用这样的盘式电机的压缩机为例进行了示例。但是，本领域技术人员可以理解该压缩机可以是立式压缩机也可以是卧式压缩机。同样地，压缩机可以是单缸压缩机或多缸压缩机。
以上仅为本发明的一些实施例，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。

Claims (23)

  1. 一种用于盘式电机的定子，所述定子包括呈环形的定子铁芯，所述定子铁芯由环形或圆弧形的多层导磁材料沿径向方向相互叠压构成。
  2. 根据权利要求1所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述多层导磁材料中的每一层导磁材料由至少两个圆弧形的导磁材料拼接而成，相邻层的拼接处相互错开并且拼接处与定子槽对应。
  3. 根据权利要求2所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述定子铁芯还包括定子轭和定子齿，所述定子轭在外侧与定子支撑环固定连接。
  4. 根据权利要求3所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述定子轭上设置有径向安装孔，所述定子轭与定子支撑环通过螺栓或翅片插入所述径向安装孔而固定连接。
  5. 根据权利要求3所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述定子支撑环上设置有第一安装孔，所述第一安装孔用于定子轴向固定；或者，所述定子支撑环与所述定子轭过盈配合固定。
  6. 根据权利要求3所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述定子铁芯包括多个圆弧形的模块，相邻的圆弧形模块之间通过内法兰盘上的螺栓或翅片插入定子轭上的径向安装孔进行周向定位与连接。
  7. 根据权利要求6所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，
    所述导磁材料包括软磁材料或硅钢片；所述内法兰盘与所述内法兰盘上的螺栓或翅片是一体式的或分离的部件。
  8. 根据权利要求1-5中任一项所述的用于盘式电机的定子，其特征在于，所述导磁材料包括硅钢片。
  9. 一种定子支撑环，所述定子支撑环用于固定盘式电机的定子并且内壁套设在所述定子的定子轭上，其中所述定子支撑环与定子轭通过过盈配合、间隙配合或焊接套设在一起。
  10. 根据权利要求9所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子支撑环的端面上设置有多个轴向的第一安装孔，所述第一安装孔用于固定盘式电机的定子到压缩机的壳体上；或
    所述定子支撑环与定子支撑件设置成一体，用于固定盘式电机的定子到压缩机的壳体上。
  11. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子是根据权利要求1-8中任一项所述的定子。
  12. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子包括呈环形的定子铁芯，所述定子铁芯由多个圆弧形的模块构成。
  13. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子的定子铁芯由硅钢带通过冲制绕卷成型。
  14. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子的定子铁芯由硅钢带采用单槽冲制。
  15. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子支撑环在与定子轭接触的端部在轴向上呈单侧凸台结构或双侧凸台结构。
  16. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子支撑环与定子轭通过间隙配合套设在一起，其中所述定子支撑环的外壁上设置有多个径向的第二安装孔，通过螺栓或铆钉和第二安装孔的配合将定子支撑环与定子轭固定在一起。
  17. 根据权利要求16所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述第二安装孔和第一安装孔沿着所述定子支撑环的圆周交替布置。
  18. 根据权利要求16所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子支撑环呈径向宽度一致的圆环形。
  19. 根据权利要求16所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子支撑环呈沿定子支撑环的圆周方向均匀或不均匀地分布有凸耳结构的环形，每个凸耳结构上设置有第一安装孔，相邻的两个凸耳结构之间的位置上设置有第二安装孔。
  20. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述第一安装孔每个与盘式电机的一个定子槽在径向方向上相对应。
  21. 根据权利要求10所述的定子支撑环，其特征在于，
    所述定子通过定子支撑环用螺栓与定子支撑件在轴向上固定在一起，而定子支撑件则与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳过盈配合；或者，
    所述定子通过定子支撑环用螺栓与定子支撑件在轴向上固定在一起，而定子支撑件与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳一体设置；或者，
    所述定子支撑环与定子支撑件设置成一体，所述定子支撑环和定子支撑件的外侧壁与安装有所述盘式电机的压缩机的机壳过盈配合。
  22. 一种压缩机，包括：
    壳体；
    压缩单元，所述压缩单元固定在所述壳体内；
    盘式电机，所述盘式电机与所述压缩单元相连，所述盘式电机包括转子、至少一个定子，所述至少一个定子由根据权利要求8-21中任一项所述的定子支撑环固定到所述壳体上，并且所述至少一个定子是根据权利要求1-8中任一项所述的定子，
    其中，所述至少一个定子设置在所述转子的轴向侧上，所述压缩单元与至少一个定子的定子轭在轴向方向上相对，所述转子与至少一个定子的定子齿相对，至少一个定子通过定子支撑环与定子支撑件在轴向上固定连接，所述定子支撑件与压缩机的壳体过盈配合或与压缩机的壳体是一体的部件。
  23. 根据权利要求22所述的压缩机，其特征在于，
    所述定子支撑环呈沿定子支撑环的圆周方向不均匀地分布有凸耳结构的环形；
    每个凸耳结构上设置有第一安装孔，用于所述定子支撑环与定子支撑件在轴向上固定连接；
    相邻的两个凸耳结构之间的位置上设置有第二安装孔，用于与螺栓或铆钉配合以将所述定子支撑环与定子轭固定在一起；
    其中，与所述压缩机的吸气口侧的两个凸耳结构之间的距离相比，吸气口对侧的两个凸耳结构之间的距离更大。
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