CN213637235U - 电机及压缩机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机及压缩机，所述电机包括多对磁极对、定子和转子，定子包括呈环状的轭部及中心孔，轭部的内侧与所述中心孔之间设置有多个朝向中心的齿部。转子套设于所述中心孔内，所述转子上开设有多个磁体槽。定子的外径D1和转子的外径D2满足：1.85≥D1/D2≥1.74；齿部的宽度L1和轭部的厚度L2满足：0.82≥L1/L2≥0.73；磁体槽侧边长度L3、磁体槽厚度L4和磁极对的数量P满足：20.9≥(L3/L4)ⅹP≥19.1。在本实用新型的电机中，所述定子的外径D1和所述转子的外径D2、所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2、所述磁体槽侧边长度L3、所述磁体槽厚度L4和所述磁极对的数量P采用上述合理的比值设置，能够提高转子的转动惯量，改变电机的反电动势，可以明显提升了电机的效率。

Description

电机及压缩机

技术领域

本实用新型涉及压缩机技术领域，尤其涉及一种电机及压缩机。

背景技术

节能、环保是制冷行业的两大主题。鉴于目前节能要求逐步提高，对制冷设备的能效等级要求也进一步提升。在保证可靠性的前提下，为了提高压缩机的效率，需要对压缩机各工作部件进行优化，将尺寸设置在最佳区间内，以达到压缩机效率最优。

电机是压缩机中的动力输出部件，也是影响压缩机效率的重要部件。在设计电机时，对电机的尺寸进行优化，将尺寸设置在最佳区间内，能够显著的提高压缩机的效率。在压缩机电机中，定子产生的磁场与转子产生的磁场相互作用，从而使转子转动。电机转子与定子设计时需要对内/外径尺寸、比例、磁体槽形状、大小、绕线方式、磁铁材质、牌号、形式和用量等各方面综合考虑，以达到最佳性能需求。因此，本领域技术人员需要针对电机组件的参数进行优化。

综上，如何优化电机组件的参数以提高电机的效率，是压缩机领域需要研究的方向。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电机，具有更高的效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种电机，包括：

多对磁极对；

定子，包括轭部、齿部及中心孔；

转子，设于所述中心孔内，所述转子上开设有多个呈V字型的磁体槽，所述V字型的磁体槽由两个相对倾斜设置的一字型侧壁构成；

所述定子的外径D1和所述转子的外径D2满足如下关系：

所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2满足如下关系：

所述侧壁的长度L3、所述侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P满足如下关系：

可选的，所述磁极对的数量为2至6对。

可选的，所述定子的外径D1为90mm至120mm，所述转子的外径D2为55mm至65mm。

可选的，所述齿部的宽度L1为6.4mm至7.1mm，所述轭部的厚度L2为8.4mm至9.4mm。

可选的，所述侧壁的长度L3为6.92mm至10.92mm，所述侧壁的宽度L4为1.55mm至1.95mm。

本实用新型还提供一种压缩机，包括上述的电机，所述定子的轭部的内周设置有多个所述齿部，相邻的所述齿部之间形成的凹槽为定子槽，所述定子槽的数量为12个，所述磁极对的数量P为4。

可选的，所述定子的外径D1为107.15mm；所述转子的外径D2为57.93mm；所述齿部的宽度L1为6.9mm；所述轭部的厚度L2为9.35mm；所述磁体槽侧壁的长度L3为8.92mm；所述磁体槽侧壁的宽度L4为1.75mm。

可选的，所述定子的外径D1为107.15mm；所述转子的外径D2为57.93mm；所述齿部的宽度L1为6.9mm；所述轭部的厚度L2为8.48mm，所述侧壁的长度L3为8.92mm；所述侧壁的宽度L4为1.75mm。

可选的，所定子的轭部的外周设有多对切边，每对所述切边沿所述定子冲片的中心对称，所述切边的两端均开设有第一凹陷部，所述切边中部还开设有至少一个第二凹陷部。

可选的，所述轭部的外周设有3对切边。

在本实用新型的电机中，所述定子的外径D1和所述转子的外径D2、所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2、所述磁体槽侧壁的长度L3、所述磁体槽侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P采用上述合理的比值设置，能够提高转子的转动惯量，改变电机的反电动势，可以明显提升了电机的效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例中的压缩机的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中的定子的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中的定子的局部视图；

图4为本实用新型实施例中的转子的局部视图；

其中，附图标记如下：

100-泵壳；

200-定子；210-轭部；220-齿部；230-切边；第一凹陷部2301；第二凹陷部2302；

300-转子；310-磁体槽；

400-转轴；

D1-定子的外径；D2-转子的外径；L1-齿部的宽度；L2-轭部的厚度；L3-侧壁的长度；L4-侧壁的宽度；P-磁极对的数量。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

图1为本实施例中提供的压缩机的结构示意图。图2为本实施例中提供的定子的结构示意图。如图1和图2所示，所述压缩机包括泵壳100和安装在泵壳100内的电机，所述电机包括定子200、转子300和转轴400。所述电机为转子300转速与定子200旋转磁场的转速相同的单相同步电机，又称永磁电机。转子300转速与磁极对的数量P、电源频率F之间的关系为：

通过上述公式可知，转速N决定于电源频率F。故电源频率一定时，也即在输出功率不变的情况下，电机的磁极对的数量P越少，电机的转速就越大，但电机的扭矩就越小。

其中，定子200与泵壳100的内壁固定相连。所述电机的定子200与普通感应电机基本相同、采用叠片结构以减小电机运行时的铁耗。转子300也用采用叠片叠压形成。形成定子200的叠片又称为定子200冲片，形成转子300的叠片又称转子300冲片。

所述定子200与转子300相配合设置，所述电机的转子300以永磁体提供励磁，所述永磁体提供励磁使电机结构较为简单，降低了加工和装配费用，且省去了容易出问题的集电环和电刷，提高了电机运行的可靠性；又因无需励磁电流，没有励磁损耗，提高了电机的效率和功率密度。

为了放置永磁体，需要在转子300上开设若干磁体槽310。本实施例中，所述磁体槽310呈V字形设置。同一所述磁体槽310内设有磁极相同的永磁体，相邻的磁体槽310内设有磁极相反的永磁体，通常所述永磁体为磁铁。V字型的磁体槽由两个相对倾斜设置的一字型的侧壁构成，所述V字型磁体槽310的中点与转子300的圆心之间构成一轴心线，所述V字型磁体槽310相对于轴心线左右对称。

所述转子300套装在所述转轴400。所述转轴400沿所述泵壳100的长度方向设置。所述转子300的内壁与所述转轴400的外壁过盈配合。

通常转轴400为曲轴，所述曲轴的两端分别为长端与偏心端。贯穿所述上缸盖500通孔的曲轴，其中部套接与所述上缸盖500。所述曲轴的偏心端位于气缸内，所述气缸的中部安装活塞，活塞可移动的安装在气缸内侧，所述活塞套设在所述曲轴的偏心端，如此，曲轴转动带动偏心端，偏心端进一步带动活塞做反复运动。

所述定子200还包括主绕组线圈(主绕组)、副绕组线圈(副绕组)和定子200槽，所述的主绕组线圈和副绕组线圈分别设置在不同的定子200槽内。

当单相正弦电流通过定子200的主绕组线圈和副绕组线圈时会产生一个交变磁场，这个磁场的强弱和方向随时间作正弦规律变化，但在空间方位上是固定的，所以又称这个磁场是交变脉动磁场。这个交变脉动磁场可分解为两个以相同转速、旋转方向互为相反的旋转磁场，当转子300静止时，这两个旋转磁场在转子300中产生两个大小相等、方向相反的转矩，使得合成转矩为零，所以转子300无法旋转。当我们用外力使电机向某一方向旋转时(如顺时针方向旋转)，这时转子300与顺时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变小，转子300与逆时针旋转方向的旋转磁场间的切割磁力线运动变大。这样平衡就打破了，转子300所产生的总的电磁转矩将不再是零，转子300将顺着推动方向旋转起来。副绕组又称启动绕组，副绕组串联个电容器，使得副绕组的电压迟后电流若干相位角度，例如包含但不限于90度。这样主绕组与副绕组得到不同的磁场，形成了旋转磁场，继而推动转子300转动起来。

根据电磁定律，当磁场变化时，附近的导体会产生感应电动势，其方向符合法拉第定律和楞次定律，与原先加在绕组线圈两端的电压正好相反，这个电压就是反电动势。电机的转子转动切割磁力线产生一个感应电势，其方向与外加电压相反，故称为电机的反电动势。

电机是压缩机中的动力输出部件，也是影响压缩机效率的重要部件。在设计电机时，对电机的尺寸进行优化，将尺寸设置在最佳区间内，能够显著的提高压缩机的效率。基于此，本实用新型提供了一种电机。

图3为本实施例中提供的定子的局部视图。图4为本实施例中提供的转子的局部视图。如图3和图4所示，所述电机包括多对磁极对、定子和转子。

所述定子200包括轭部210、齿部220及中心孔。所述轭部呈圆环状，所述齿部设置于所述轭部210的内周，沿所述定子200的径向向所述中心孔延伸。

所述转子300设于所述中心孔内，所述转子300上开设有多个呈V字型的磁体槽310，所述V字型的磁体槽310由两个相对倾斜设置的一字型侧壁构成；

所述定子的外径D1和所述转子的外径D2满足如下关系：

所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2满足如下关系：

所述侧壁的长度L3、所述侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P满足如下关系：

在本实用新型的电机中，所述定子的外径D1和所述转子的外径D2、所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2、所述磁体槽侧壁的长度L3、所述磁体槽侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P采用上述合理的比值设置，可以明显提升了电机的效率。

详细的，当所述定子的外径D1和所述转子的外径D2的比值较小时，会因为所述转子的外径D2较小，此时，所述转子300的转动惯量较低，低速转矩脉动消耗能量较大，造成电机性能下降。当所述定子200外径D1和所述转子300外径D2的比值较大时，会造成所述定子200的截面面积太小，导致电机铁损过大，从而影响电机效率。

基于此，为了弥补转子300低速转矩脉动造成的能量损失，应当选择所述转子300外径D2对应合适的转动惯量以弥补这一部分能量损失，并兼顾电机效率。

申请人经过仿真分析后得到所述定子200外径D1和所述转子300外径D2在不同的比值时，所述转子300的转动惯量与电机效率的情况如表1所示：

	D1	D2	转动惯量	电机效率
					对比尺寸	107.15	54.93	282	92.11％
提案尺寸	107.15	57.93	353	92.37％

表1

可见，转子300的转动惯量的增加对于电机性能的改善有明显的效果。

应知道，所述定子200中相邻的齿部220之间形成定子槽，因此，对于上述尺寸内的定子200而言，可以通过合理设置所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2的尺寸，以改变所述定子200上定子槽的面积，进而以调整电机线圈的规格，进而平衡电机的铁损耗，从而提升电机性能。

申请人经过仿真分析后得到所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2在不同的比值时，所述定子200的定子槽面积与电机效率的情况如表2所示：

表2

同时，所述转子300上呈V字形设置的磁体槽310中，使用不同的磁铁规格(截面积越大，磁铁规格越高)可以产生不同的磁通量。不同的磁通量使得电机的反电动势不同，这对于电机运行的电流有一定的影响，从而改善电机铜损耗。

呈V字型的磁通槽310由两个侧壁沟槽，因此，磁铁规格可以通过调整所述磁体槽310侧壁的长度L3和所述磁体槽310侧壁的宽度L4的尺寸来改变，申请人经过仿真分析后得到所述磁体槽310侧壁的长度L3、所述磁体槽310侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P在不同的比值时，所述电机的反电动势与电机效率的情况如表3所示：

	L3	L4	P	反电动势	电机性能
						对比尺寸	8.89	1.7	4	50.83	91.38％
提案尺寸	8.92	1.75	4	52.9	92.37％

表3

对于提案尺寸的电机，对应的定子200和转子300的结构，能够提高转子300的转动惯量，调整合适的磁体槽310面积，提高了反电动势，提升了电机效率。

可选的，所述电机的磁极对数量为2至6对。应知道，本领域技术人员可以根据自己对电机的转速和扭矩的需求，选择所述磁极对的数量P。较佳的，所述定子200的轭部210的内周设置有多个所述齿部220，相邻的所述齿部220之间形成的凹槽为定子槽，所述定子槽的数量为12个，本实施例中的磁极对的数量P为4对。

可选的，所述定子200外径D1的尺寸为90mm至120mm。

可选的，所述转子300外径D2的尺寸为55mm至65mm。

可选的，所述齿部的宽度L1的尺寸为6.4mm至7.1mm。

可选的，所述轭部的厚度L2的尺寸为8.4mm至9.4mm。

可选的，所述磁体槽侧壁的长度L3的尺寸为6.92mm至10.92mm。

可选的，所述磁体槽侧壁的宽度L4的尺寸为1.55mm至1.95mm。

可选的，所轭部210的外周设有多对切边230，每对所述切边230沿所述定子的中心对称，所述切边230的两端均开设有第一凹陷部2301，所述切边230中部还开设有至少一个第二凹陷部2302。较佳的，所述第二凹陷部2302的深度大于所述第一凹陷部2301的深度。本实施例中，所述轭部的外周设有3对切边230。合理设置切边在保证冷媒通流量的同事不会影响定子轭部210的电磁场流通，还能够使得所述定子在制造的过程中钢板的用量减少。

应知道，本领域技术人员可以根据自己对电机尺寸及电机效率的综合考量，选择所述定子200外径D1、所述转子300外径D2、所述齿部的宽度L1、所述轭部的厚度L2、所述磁体槽侧壁的长度L3和所述磁体槽侧壁的宽度L4的尺寸。

综上所述，本实用新型提供了一种电机，所述电机包括多对磁极对、定子和转子。所述定子包括轭部、齿部及中心孔。所述轭部呈圆环状，所述齿部设置于所述轭部的内周，沿所述定子的径向向所述中心孔延伸。所述转子设于所述中心孔内，所述转子上开设有多个呈V字型的磁体槽，所述V字型的磁体槽由两个相对倾斜设置的一字型侧壁构成。所述定子的外径D1和所述转子的外径D2满足如下关系：

所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2满足如下关系：

所述侧壁的长度L3、所述侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P满足如下关系：

在本实用新型的电机中，所述定子的外径D1和所述转子的外径D2、所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2、所述磁体槽侧壁的长度L3、所述磁体槽侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P采用上述合理的比值设置，能够提高转子的转动惯量，改变电机的反电动势，可以明显提升了电机的效率。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于，包括：

多对磁极对；

定子，包括轭部、齿部及中心孔；

转子，设于所述中心孔内，所述转子上开设有多个呈V字型的磁体槽，所述V字型的磁体槽由两个相对倾斜设置的一字型侧壁构成；

所述定子的外径D1和所述转子的外径D2满足如下关系：

所述齿部的宽度L1和所述轭部的厚度L2满足如下关系：

所述侧壁的长度L3、所述侧壁的宽度L4和所述磁极对的数量P满足如下关系：

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁极对的数量为2至6对。

3.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述定子的外径D1为90mm至120mm，所述转子的外径D2为55mm至65mm。

4.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述齿部的宽度L1为6.4mm至7.1mm；所述轭部的厚度L2为8.4mm至9.4mm。

5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述侧壁的长度L3为6.92mm至10.92mm；所述侧壁的宽度L4为1.55mm至1.95mm。

6.一种压缩机，其特征在于，包括如权利要求1～5任一所述的电机，其特征在于，所述定子的轭部的内周设置有多个所述齿部，相邻的所述齿部之间形成的凹槽为定子槽，所述定子槽的数量为12个，所述磁极对的数量P为4。

7.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述定子的外径D1为107.15mm；所述转子的外径D2为57.93mm；所述齿部的宽度L1为6.9mm；所述轭部的厚度L2为9.35mm；所述侧壁的长度L3为8.92mm；所述侧壁的宽度L4为1.75mm。

8.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所述定子的外径D1为107.15mm；所述转子的外径D2为57.93mm；所述齿部的宽度L1为6.9mm；所述轭部的厚度L2为8.48mm，所述侧壁的长度L3为8.92mm；所述侧壁的宽度L4为1.75mm。

9.如权利要求6所述的压缩机，其特征在于，所定子的轭部的外周设有多对切边，每对所述切边沿所述定子冲片的中心对称，所述切边的两端均开设有第一凹陷部，所述切边中部还开设有至少一个第二凹陷部。

10.如权利要求9所述的压缩机，其特征在于，所述轭部的外周设有3对切边。

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