CN111262361B - 电机、压缩机和制冷设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电机、压缩机和制冷设备。其中，电机包括：转子；转子包括转子铁芯，转子铁芯上设有多个插槽，多个插槽围绕转子铁芯的中心线周向分布，每个插槽内设有磁性件；定子，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上设有多个定子凸齿，多个定子凸齿围绕定子铁芯的中心线周向分布，定子绕组绕设在多个定子凸齿上；其中，定子凸齿的数量Z与转子的极对数P的关系满足：Z/P＝3；定子绕组的线间反电势有效值U、电机的转速n及定子的外径Φso满足：ke＝U/n，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，Φso的单位为毫米。能够提升电机能效。

Description

电机、压缩机和制冷设备
技术领域
本发明属于制冷设备技术领域，具体而言，涉及一种电机、一种压缩机和一种制冷设备。
背景技术
相关技术中的采用电机的旋转式直流变频压缩机中，电机普遍采用内置式永磁电动机，近年来随着能效标准的门槛提高，对电机的能效提出了更高的要求，而以往的电机越来越无法满足高能效的需求。
发明内容
本发明旨在解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面提出了一种电机。
本发明的第二方面提出了一种压缩机。
本发明的第三方面提出了一种制冷设备。
有鉴于此，根据本发明的第一方面提出了一种电机，包括：转子；转子包括转子铁芯，转子铁芯上设有多个插槽，多个插槽围绕转子铁芯的中心线周向分布，每个插槽内设有磁性件；定子，定子包括定子铁芯和定子绕组，定子铁芯上设有多个定子凸齿，多个定子凸齿围绕定子铁芯的中心线周向分布，定子绕组绕设在多个定子凸齿上；其中，定子凸齿的数量Z与转子的极对数P的关系满足：Z/P＝3；定子绕组的线间反电势有效值U、电机的转速n及定子的外径Φso满足：ke＝U/n，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，Φso的单位为毫米。
本发明提出的电机包括转子和定子，通过在转子的转子铁芯上设置多个插槽，并使多个插槽围绕转子铁芯的中心线周向分布，在每个插槽内设置磁性件，如磁铁或磁钢，以及在定子铁芯上围绕自身的中心线周向分布多个定子凸齿，在每个定子凸齿上缠绕定子绕组的线圈，并使定子凸齿的数量Z与转子的极对数P的比值为3，例如定子凸齿的数量Z为12个，则极对数P为4，或者定子凸齿的数量Z为9个，则极对数P为3，或者定子凸齿的数量Z为6个，则极对数P为2，有利于通电的定子绕组与磁性件产生均匀且规则的气隙磁密，提高电机效率，提高电机能效，从而降低应用该电机的制冷设备的能耗。而且，通过使定子绕组的线间反电势有效值U、电机的转速n及定子的外径Φso满足：ke＝U/n，默认ke的单位为V/krpm，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，如ke除以Φso后，除以Z后，而后再乘以P的取值为0.25、0.29或0.35，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，默认Φso的单位为mm，可在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效，提升使用该电机的压缩机的低频能效。
另外，根据本发明提供的上述技术方案中的电机，还可以具有如下附加技术特征：
在一种可能的设计中，定子凸齿的数量Z为9个，则0.638≤ke/Φso≤0.933。
在该设计中，在定子凸齿数量不同的情况下，电机退磁能力不同，进而不同的定子齿数量，可对应不同的ke/Φso的取值范围，根据电机退磁特性，齿数越多，电机退磁能力越强，可使ke/Φso的取值范围越大。由此，在定子凸齿的数量Z为9个的情况下，通过使ke与定子的外径Φso的比值在0.638至0.933之间，如ke/Φso等于0.7或0.8或0.9，可在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。
在一种可能的设计中，定子凸齿的数量Z为12个，则0.679≤ke/Φso≤1.056。
在该设计中，在定子凸齿数量不同的情况下，电机退磁能力不同，进而不同的定子齿数量，可对应不同的ke/Φso的取值范围，根据电机退磁特性，齿数越多，电机退磁能力越强，可使ke/Φso的取值范围越大。由此，在定子凸齿的数量Z为12个的情况下，通过使ke与定子的外径Φso的比值在0.679至1.056之间，如ke/Φso等于0.7或0.8或1，可在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。
在一种可能的设计中，定子绕组的反电势U、电机的转速n、定子的外径Φso及定子凸齿的数量Z，满足：ke＝U/(n/1000)，ke/Φso的取值范围与Z正相关。有利于在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。
在一种可能的设计中，定子凸齿的数量Z为9个，转子的极对数P与ke的关系满足：0.643≤2P×Z/ke≤0.777。
在该设计中，不同的定子齿数量，对应不同的ke/Φso的比值范围，这个根据电机退磁特性所决定的，齿数越多，极数越多，电机退磁能力越强，P×Z/ke的范围取值越大。在定子凸齿的数量Z为9个的情况下，通过使转子的极对数P与ke满足0.643≤2P×Z/ke≤0.777，如2P×Z/ke等于0.65或0.7或0.76，可以确保在电机具有强退磁能力的条件下，具有更高的ke值。从而可以在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。
在一种可能的设计中，定子凸齿的数量Z为12个，转子的极对数P与ke的关系满足：1.011≤2P×Z/ke≤1.28。
在该设计中，不同的定子齿数量，对应不同的ke/Φso的比值范围，这个根据电机退磁特性所决定的，齿数越多，极数越多，电机退磁能力越强，P×Z/ke的范围取值越大。在定子凸齿的数量Z为12个的情况下，通过使转子的极对数P与ke满足1.011≤2P×Z/ke≤1.28，如2P×Z/ke等于1.03或1.15或1.26，可以确保在电机具有强退磁能力的条件下，具有更高的ke值，从而可以在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。
在一种可能的设计中，定子凸齿的数量Z、转子的极对数P与ke的关系满足：0.3≤2P×Z/ke≤2.1。
在一种可能的设计中，磁性件的厚度hm与ke的关系满足：0.018≤hm/ke≤0.027，hm的单位为毫米。
在该设计中，通过使磁性件的厚度hm与ke的比值在0.018至0.027之间，如hm/ke等于0.020或0.024或0.025，可使较薄的磁性件，仍能在采用高ke值的情况下，满足退磁要求。磁性件越薄，ke越高，比值越小，而两者的比值越小，电机退磁能力越强，从而有利于在电机退磁能力不下降的前提下，显著降低电机***损耗，进而提升电机能效。另外，由于磁性件很薄，有利于降低电机成本，提升电机性价比。其中，hm的单位为mm。
在一种可能的设计中，转子的外径Φro与ke的关系满足：0.65≤Φro/ke≤0.84，Φro的单位为毫米。
在该设计中，通过使转子的外径Φro与ke的比值在0.65至0.84之间，如Φro/ke等于0.7或0.75或0.81，可使电机具有最优的退磁能力，进而获得更高的***能效。其中，Φro的单位为mm。
在一种可能的设计中，定子绕组包括多个线圈，每个线圈绕设在一个定子凸齿上。进一步地，每个线圈的匝数N与ke的关系满足：0.893≤N/ke≤1.367。
在该设计中，通过使每个线圈的匝数N与ke比值在0.893至1.367之前，如N/ke等于0.9或1或1.2等，可以使得电机具有最优的退磁能力，进而在此基础上，获得更高的***能效。
在一种可能的设计中，定子的内径Φsi与定子的外径为Φso的关系满足：0.55≤Φsi/Φso≤0.58，Φsi的单位为毫米。
在该设计中，通过使定子的内径Φsi与定子的外径为Φso的比值在0.55至0.58之间，如Φsi/Φso为0.56或0.57或0.58，可以增大转动惯量，从而有利于应用该电机的压缩机低频能效的稳定发挥，而且，还可以提升电机性价比。其中，Φsi的单位为mm。
在一种可能的设计中，ke满足：68V/krpm≤ke≤95V/krpm；和/或定子的外径Φso满足：90mm≤Φso≤109mm；和/或磁性件为稀土永磁件。
在该设计中，通过使ke的取值在68V/krpm至95V/krpm之间，如ke为70V/krpm或85V/krpm或90V/krpm，使得ke较高，提升电机***能效。另外，通过使定子的外径Φso的取值在90mm至109mm之间，如Φso为95mm或100mm或105mm，限定了电机外径，不会是电机过大，而且使得该尺寸范围内的电机具有较高的能效。另外，通过使磁性件为稀土永磁件，有利于电机具有较强的退磁能力，提高电机能效。
本发明的第二方面提出了一种压缩机，包括：如上述技术方案中任一项的电机。
本发明提出的压缩机，由于具有上述任一技术方案的电机，进而具有上述任一技术方案的有益效果，在此不一一赘述。
进一步地，压缩机还包括壳体、曲轴、气缸及活塞等部件，电机设置在壳体内并与曲轴相连接，以带动曲轴转动。曲轴伸入气缸与活塞相连接，以进行压缩运动。
本发明的第三方面提出了一种制冷设备，包括：如上述技术方案中任一项的压缩机。
本发明提出的制冷设备，由于具有上述任一技术方案的压缩机，进而具有上述任一技术方案的有益效果，在此不一一赘述。实现了高能效的制冷设备，如空调器、冰箱等，提高市场竞争力，满足节能需求。
进一步地，制冷设备还包括冷凝器、蒸发器及节流元件等。压缩机的出口与冷凝器的入口相连通，压缩机的入口与蒸发器的出口相连通，节流元件设置在冷凝器与蒸发器之间。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了本发明的一个实施例的电机的结构示意图；
图2示出了本发明的一个实施例的转子的结构示意图；
图3示出了本发明的另一个实施例的转子的结构示意图。
其中，图1至图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
100电机，110转子，111转子铁芯，112插槽，113磁性件，121定子铁芯，122定子凸齿。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图3描述根据本发明一些实施例的电机100。
实施例一：
如图1至图3所示，一种电机100，包括：转子110；转子110包括转子铁芯111，转子铁芯111上设有多个插槽112，多个插槽112围绕转子铁芯111的中心线周向分布，每个插槽112内设有磁性件113；定子，定子包括定子铁芯121和定子绕组，定子铁芯121上设有多个定子凸齿122，多个定子凸齿122围绕定子铁芯121的中心线周向分布，定子绕组绕设在多个定子凸齿122上；其中，定子凸齿122的数量Z与转子110的极对数P的关系满足：Z/P＝3。定子绕组的线间反电势有效值U、电机100的转速n及定子的外径Φso满足：ke＝U/n，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，Φso的单位为毫米。
本发明提出的电机100包括转子110和定子，通过在转子110的转子铁芯111上设置多个插槽112，并使多个插槽112围绕转子铁芯111的中心线周向分布，在每个插槽112内设置磁性件113，如磁铁或磁钢，以及在定子铁芯121上围绕自身的中心线周向分布多个定子凸齿122，在每个定子凸齿122上缠绕定子绕组的线圈，并使定子凸齿122的数量Z与转子110的极对数P的比值为3，例如定子凸齿122的数量Z为12个，极对数P为4，或者如图1所示的定子凸齿122的数量Z为9个，如图2和图3所示的转子110的磁极数量为6个，极对数P为3，或者定子凸齿122的数量Z为6个，极对数P为2，有利于通电的定子绕组与磁性件113产生均匀且规则的气隙磁密，提高电机100效率，提高电机100能效，从而降低应用该电机100的制冷设备的能耗。
而且，通过使定子绕组的线间反电势有效值U、电机100的转速n及定子的外径Φso满足：ke＝U/n，默认ke的单位为V/krpm，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，如ke/Φso/Z×P的取值为0.25、0.29或0.35，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，默认Φso的单位为mm，可在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效，提升使用该电机100的压缩机的低频能效。
进一步地，ke/Φso的取值范围与Z正相关。有利于在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。
进一步地，定子凸齿122的数量Z、转子110的极对数P与ke的关系满足：0.3≤2P×Z/ke≤2.1。
进一步地，ke满足：68V/krpm≤ke≤95V/krpm；和/或定子的外径Φso满足：90mm≤Φso≤109mm；和/或磁性件113为稀土永磁件。通过使ke的取值在68V/krpm至95V/krpm之间，如ke为70V/krpm或85V/krpm或90V/krpm，使得ke较高，提升电机100***能效。另外，通过使定子的外径Φso的取值在90mm至109mm之间，如Φso为95mm或100mm或105mm，限定了电机100外径，不会是电机100过大，而且使得该尺寸范围内的电机100具有较高的能效。另外，通过使磁性件113为稀土永磁件，有利于电机100具有较强的退磁能力，提高电机100能效。
实施例二：
在上述实施例一的基础上，进一步限定定子凸齿122的数量Z为9个，则0.638≤ke/Φso≤0.933。
在该实施例中，在定子凸齿122数量不同的情况下，电机100退磁能力不同，进而不同的定子齿数量，可对应不同的ke/Φso的取值范围，根据电机100退磁特性，齿数越多，电机100退磁能力越强，可使ke/Φso的取值范围越大。由此，在定子凸齿122的数量Z为9个的情况下，通过使ke与定子的外径Φso的比值在0.638至0.933之间，如ke/Φso等于0.7或0.8或0.9，可在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。
进一步地，转子110的极对数P与ke的关系满足：0.643≤2P×Z/ke≤0.777。
不同的定子齿数量，对应不同的ke/Φso的比值范围，这个根据电机100退磁特性所决定的，齿数越多，极数越多，电机100退磁能力越强，P×Z/ke的范围取值越大。在定子凸齿122的数量Z为9个的情况下，通过使转子110的极对数P与ke满足0.643≤2P×Z/ke≤0.777，如2P×Z/ke等于0.65或0.7或0.76，可以确保在电机100具有强退磁能力的条件下，具有更高的ke值，参照如下表1可知，从而可以在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。
表1：
Figure BDA0002405978250000081
实施例三：
在上述实施例一的基础上，进一步限定定子凸齿122的数量Z为12个，则0.679≤ke/Φso≤1.056。
在该实施例中，在定子凸齿122数量不同的情况下，电机100退磁能力不同，进而不同的定子齿数量，可对应不同的ke/Φso的取值范围，根据电机100退磁特性，齿数越多，电机100退磁能力越强，可使ke/Φso的取值范围越大。由此，在定子凸齿122的数量Z为12个的情况下，通过使ke与定子的外径Φso的比值在0.679至1.056之间，如ke/Φso等于0.7或0.8或1，可在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。
进一步地，转子110的极对数P与ke的关系满足：1.011≤2P×Z/ke≤1.28。
不同的定子齿数量，对应不同的ke/Φso的比值范围，这个根据电机100退磁特性所决定的，齿数越多，极数越多，电机100退磁能力越强，P×Z/ke的范围取值越大。在定子凸齿122的数量Z为12个的情况下，通过使转子110的极对数P与ke满足1.011≤2P×Z/ke≤1.28，如2P×Z/ke等于1.03或1.15或1.26，可以确保在电机100具有强退磁能力的条件下，具有更高的ke值，从而可以在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。
实施例四：
在上述任一实施例的基础上，进一步限定磁性件113的厚度hm与ke的关系满足：0.018≤hm/ke≤0.027，hm的单位为毫米。
在该实施例中，通过使磁性件113的厚度hm与ke的比值在0.018至0.027之间，如hm/ke等于0.020或0.024或0.025，可使较薄的磁性件113，仍能在采用高ke值的情况下，满足退磁要求。磁性件113越薄，ke越高，比值越小，而两者的比值越小，电机100退磁能力越强，从而有利于在电机100退磁能力不下降的前提下，显著降低电机100***损耗，进而提升电机100能效。另外，由于磁性件113很薄，有利于降低电机100成本，提升电机100性价比。其中，hm的单位为mm。
在上述任一实施例的基础上，进一步限定转子110的外径Φro与ke的关系满足：0.65≤Φro/ke≤0.84。通过使转子110的外径Φro与ke的比值在0.65至0.84之间，如Φro/ke等于0.7或0.75或0.81，可使电机100具有最优的退磁能力，进而获得更高的***能效。其中，Φro的单位为mm。
在上述任一实施例的基础上，进一步定子绕组包括多个线圈，每个线圈绕设在一个定子凸齿122上。进一步地，每个线圈的匝数N与ke的关系满足：0.893≤N/ke≤1.367。通过使每个线圈的匝数N与ke比值在0.893至1.367之前，如N/ke等于0.9或1或1.2等，可以使得电机100具有最优的退磁能力，进而在此基础上，获得更高的***能效。其中，由于匝数少，本身ke值不占优势，但由于大裂比的设计，但仍然可以得到较高的ke值。
在上述任一实施例的基础上，进一步限定定子的内径Φsi与定子的外径为Φso的关系满足：0.55≤Φsi/Φso≤0.58。通过使定子的内径Φsi与定子的外径为Φso的比值在0.55至0.58之间，如Φsi/Φso为0.56或0.57或0.58，可以增大转动惯量，从而有利于应用该电机100的压缩机低频能效的稳定发挥，而且，还可以提升电机100性价比。其中，Φsi的单位为mm。
实施例五：
一种压缩机，包括：如上述实施例中任一项的电机100。本发明提出的压缩机，由于具有上述任一实施例的电机100，进而具有上述任一实施例的有益效果，在此不一一赘述。
进一步地，压缩机还包括壳体、曲轴、气缸及活塞等部件，电机100设置在壳体内并与曲轴相连接，以带动曲轴转动。曲轴伸入气缸与活塞相连接，以进行压缩运动。
实施例六：
一种制冷设备，包括：如上述实施例中任一项的压缩机。本发明提出的制冷设备，由于具有上述任一实施例的压缩机，进而具有上述任一实施例的有益效果，在此不一一赘述。实现了高能效的制冷设备，如空调器、冰箱等，提高市场竞争力，满足节能需求。
进一步地，制冷设备还包括冷凝器、蒸发器及节流元件等。压缩机的出口与冷凝器的入口相连通，压缩机的入口与蒸发器的出口相连通，节流元件设置在冷凝器与蒸发器之间。
在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”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发明中的具体含义。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种电机，其特征在于，包括：
转子，所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯上设有多个插槽，所述多个插槽围绕所述转子铁芯的中心线周向分布，每个所述插槽内设有磁性件；
定子，所述定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子铁芯上设有多个定子凸齿，所述多个定子凸齿围绕所述定子铁芯的中心线周向分布，所述定子绕组绕设在所述多个定子凸齿上；
其中，所述定子凸齿的数量Z与转子的极对数P的关系满足：Z/P＝3；所述定子绕组的线间反电势有效值U、所述电机的转速n及所述定子的外径Φso满足：ke＝U/n，0.213≤ke/Φso/Z×P≤0.352，其中，U的单位是伏，n的单位是千转/分，P为极对数，Φso的单位为毫米。
2.根据权利要求1所述电机，其特征在于，
所述定子凸齿的数量Z为9个，则0.638≤ke/Φso≤0.933。
3.根据权利要求1所述电机，其特征在于，
所述定子凸齿的数量Z为12个，则0.679≤ke/Φso≤1.056。
4.根据权利要求1或2所述电机，其特征在于，
所述定子凸齿的数量Z为9个，所述转子的极对数P与所述ke的关系满足：0.643≤2P×Z/ke≤0.777。
5.根据权利要求1或3所述电机，其特征在于，
所述定子凸齿的数量Z为12个，所述转子的极对数P与所述ke的关系满足：1.011≤2P×Z/ke≤1.28。
6.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述磁性件的厚度hm与所述ke的关系满足：0.018≤hm/ke≤0.027，hm的单位为毫米。
7.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述转子的外径Φro与所述ke的关系满足：0.65≤Φro/ke≤0.84，Φro的单位为毫米。
8.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述定子绕组包括多个线圈，每个线圈绕设在一个所述定子凸齿上；
每个所述线圈的匝数N与所述ke的关系满足：0.893≤N/ke≤1.367。
9.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述定子的内径Φsi与所述定子的外径为Φso的关系满足：0.55≤Φsi/Φso≤0.58，Φsi的单位为毫米。
10.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述ke满足：68V/krpm≤ke≤95V/krpm；和/或
所述定子的外径Φso满足：90mm≤Φso≤109mm；和/或
所述磁性件为稀土永磁件。
11.根据权利要求1至3中任一项所述电机，其特征在于，
所述定子凸齿的数量Z与所述转子的极对数P的关系满足：Z/P＝3。
12.一种压缩机，其特征在于，包括：
如权利要求1至11中任一项所述的电机。
13.一种制冷设备，其特征在于，包括：
如权利要求12所述的压缩机。
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