电机定子组件和具有其的电机、压缩机的制作方法

本发明涉及压缩机设备技术领域，更具体地，涉及一种电机定子组件和具有其的电机、压缩机。

背景技术：

近年来随着能效要求的不断提高，压缩机和电机越来越需要高效运行，其中，冰箱压缩机在实际中搭载冰箱运行时，在不同的工况下，压缩机的负荷是变化的，例如冰箱压缩机在重负荷工况或者大制冷量时需要电机具有较大的转矩，在低温工况或小制冷量时需要电机的转矩能有所下降，电机在实际工作时的负荷点也会降低。

而定速压缩机通常采用单相异步电动机，单相异步电动机在同一电源条件下，其转矩均为一种状态运行。相关技术中的单相异步定速电机，通常设置成一套主绕组和一套副绕组的模式，这样为了保证电机启动性能，通常在设计电机的时候，只能兼顾到一个固定负荷点下的高效运行，故此时低温工况下的电机效率并不能高效运行。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。

为此，本发明提出一种电机定子组件，该电机定子组件的绕组接线方式切换方便、工作效率高、启动性能好、适应负荷变化能力强。

本发明还提出一种具有上述电机定子组件的电机。

本发明还提出一种具有上述电机的压缩机。

根据本发明第一方面实施例的电机定子组件，包括：电机定子、主绕组和副绕组，所述电机定子由多个硅钢片叠置而成，每个所述硅钢片上分别设有嵌线槽，所述主绕组绕设在所述嵌线槽内，所述主绕组包括第一主绕组、第二主绕组和第三主绕组，所述第一主绕组包括第一接线头和第二接线头，所述第二主绕组包括第三接线头和第四接线头，所述第三主绕组包括第五接线头和第六接线头，所述副绕组绕设在所述嵌线槽内，所述副绕组具有第七接线头和第八接线头，所述主绕组和所述副绕组分别同心绕线在所述电机定子上。

根据本发明实施例的电机定子组件，通过分别在主绕组的第一主绕组、第二主绕组和第三主绕组布置两个接线头，方便将第一主绕组、第二主绕组和第三主绕组的接线头之间进行连接，从而方便对第一主绕组、第二主绕组和第三主绕组之间的接线方式进行切换，进而实现在同一电源条件下电机的不同转矩运行状态，满足压缩机负荷变化时对电机不同转矩运行状态的需求，即电机的转矩会依据压缩机的负荷变化做出相应的改变，可以确保在低温工况下电机可以高效运行，保证了电机的启动性能，提高了工作效率。因此，该电机定子组件的接线方式切换方便、工作效率高、启动性能好、适应负荷变化能力强。

另外，根据本发明实施例的电机定子组件，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述第二主绕组和所述第三主绕组的匝数相等。

根据本发明的一个实施例，所述第二主绕组与所述第三主绕组的电磁线的线径相等或不等。

根据本发明的一个实施例，所述第二主绕组和所述第三主绕组的电磁线的线径大于或等于所述第一主绕组的电磁线的线径的0.6倍。

根据本发明的一个实施例，所述主绕组的引出线头为5个或6个。

根据本发明的一个实施例，所述主绕组的引出线头为5个，所述第二接线头与所述第三接线头或所述第五接线头相连。

根据本发明的一个实施例，所述嵌线槽为24个，所述副绕组与所述第一主绕组的总匝数比值为0.30～0.95。

根据本发明的一个实施例，所述第二主绕组与所述第三主绕组并联后与所述第一主绕组串联，所述副绕组的总匝数与所述第一主绕组的总匝数的比值为0.35～0.85。

根据本发明的一个实施例，所述第二主绕组和所述第三主绕组串联后与所述第一主绕组串联，所述副绕组的总匝数与所述第一主绕组的有效匝数的比值为0.25～0.85。

根据本发明的一个实施例，所述电机大转矩运行时，所述第一接线头为进线头，所述第二接线头为出线头，所述第三接线头和所述第五接线头连接后与所述第二接线头连接，所述第四接线头和所述第六接线头与所述第七接线头和所述第八接线头中的一个相连。

根据本发明的一个实施例，所述电机小转矩运行时，所述第一接线头为进线头，所述第二接线头为出线头，所述第二接线头与所述第三接线头相连，所述第四接线头与所述第五接线头相连，所述第六接线头与所述第七接线头和所述第八接线头中的一个相连。

根据本发明第二方面实施例的电机，包括上述实施例中所述的电机定子组件。

根据本发明第三方面实施例的压缩机，包括上述实施例中所述的电机。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，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是根据本发明实施例的电机定子组件的主绕组、副绕组的接线示意图；

图2是根据本发明实施例的电机定子组件的接线示意图；

图3是根据本发明实施例的电机的接线示意图；

图4是根据本发明实施例的电机正转时在状态1的接线示意图；

图5是根据本发明实施例的电机正转时在状态2的接线示意图；

图6是根据本发明实施例的电机正转时在启动状态的接线示意图；

图7是根据本发明实施例的电机反转时在状态2的接线示意图。

附图标记：

10：电机定子；

20：主绕组；

21：第一主绕组；211：第一接线头；212：第二接线头；

22：第二主绕组；221：第三接线头；222：第四接线头；

23：第三主绕组；231：第五接线头；232：第六接线头；

30：副绕组；31：第七接线头；32：第八接线头。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

随着变容两压缩机的发展，如冰箱压缩机可以设置成制冷量随着转向的改变而变化，需要一个电机具有两种转矩运行的状态，如正转时制冷量大，电机负荷点大，反转制冷量小，电机负荷小。

再者，由于一些地区例如印度等的电压不稳定，需要电机在较低电压下才能够启动，而启动后又需要能够高效运行。而相关技术中的电机通常在线径等条件一定的情况下，纯粹地将匝数增加会使电机转矩下降，这样我们就需要设计一种电机，即可以通过改变绕组的匝数就可以实现启动时的大转矩，运行时又能使主绕组具有较多的匝数，进而实现高效率。

下面结合附图1至图7具体描述根据本发明第一方面实施例的电机定子组件。

根据本发明实施例的电机定子组件包括：电机定子10、主绕组20和副绕组30，电机定子10由多个硅钢片叠置而成，每个硅钢片上分别设有嵌线槽，主绕组20绕设在嵌线槽内，主绕组20包括第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23，第一主绕组21包括第一接线头211和第二接线头212，第二主绕组22包括第三接线头221和第四接线头222，第三主绕组23包括第五接线头231和第六接线头232，副绕组30绕设在嵌线槽内，副绕组30具有第七接线头31和第八接线头32，主绕组20和副绕组30分别同心绕线在电机定子10上。

换言之，该电机定子组件主要由电机定子10、主绕组20和副绕组30组成，电机定子10包括多个硅钢片，且电机定子10通过多个硅钢片重叠布置而成，在每个硅钢片的中部设有通孔，且每个硅钢片的内圈设有多个沿其周向间隔开布置的嵌线槽，在嵌线槽内绕设有主绕组20和副绕组30，且主绕组20和副绕组30分别采用同心式绕线方式绕设在电机定子10上。

其中，主绕组20主要由第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23组成，第一主绕组21具有第一接线头211和第二接线头212，第二主绕组22具有第三接线头221和第四接线头222，第三主绕组23具有第五接线头231和第六接线头232，副绕组30具有第七接线头31和第八接线头32，便于第二主绕组22和第三主绕组23与第一主绕组21的接线头之间进行接线方式的切换，进而实现电机不同转矩运行状态的转换。

由此，根据本发明实施例的电机定子组件，通过分别在主绕组20的第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23布置两个接线头，方便将第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23的接线头之间进行连接，从而方便对第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23之间的接线方式进行切换，进而实现在同一电源条件下电机的不同转矩运行状态，满足压缩机负荷变化时对电机不同转矩运行状态的需求，即电机的转矩会依据压缩机的负荷变化做出相应的改变，可以确保在低温工况下电机可以高效运行，保证了电机的启动性能，提高了工作效率。因此，该电机定子组件的接线方式切换方便、工作效率高、启动性能好、适应性强。

需要说明的是，如图1和图2所示，第一主绕组21用X来表示，第二主绕组22用Y来表示，第三主绕组23用Z来表示，第一主绕组21的第一接线头211和第二接线头212分别用X1和X2来表示，第二主绕组22的第三接线头221和第四接线头222分别用Y1和Y2来表示，第三主绕组23的第五接线头231和第六接线头232分别用Z1和Z2来表示，副绕组30的第七接线头31和第八接线头32分别用M和N来表示。

优选地，第二主绕组22和第三主绕组23的匝数相等，第二主绕组22和第三主绕组23在每个嵌线槽内的匝数相同，即Y和Z在每个嵌线槽内的线圈匝数相等，此外，第二主绕组22和第三主绕组23在每个嵌线槽内的绕线方向一致、跨距相同，这样可以使得第二主绕组22和第三主绕组23的绕线嵌线十分方便，操作更加简单。

可选地，第二主绕组22与第三主绕组23的电磁线的线径相等或不等，即第二主绕组22与第三主绕组23的电磁线的线径可以相等，也可以不等，具体地，当第二主绕组22与第三主绕组23的电磁线的线径相同时，两者可以同时绕制且等同切换，反之则不然。

可以理解的是，第二主绕组22和第三主绕组23在嵌线时，优先进行第一主绕组21的嵌线，然后第二主绕组22和第三主绕组23同时绕线嵌线，最后进行副绕组30绕线嵌线，嵌线完成后可将第二接线头212(如图1和图2示出的X2)和第三接线头221(如图1和图2示出的Y1)连接起来，两者一起引出一个接线头，以减少引出线头的数量。共槽设计的部分可采用槽楔间隔开，另外随着现有制造工艺的改善，也可以同时进行嵌线。

优选地，第二主绕组22和第三主绕组23的电磁线的线径大于或等于第一主绕组21的电磁线的线径的0.6倍。

也就是说，第二主绕组22和第三主绕组23的电磁线的线径不小于第一主绕组21的电磁线的线径的0.6倍，可以有效地避免第二主绕组22和第三主绕组23在串联连接时电流密度过高，防止对第二主绕组22和第三主绕组23造成损坏，确保电机有效正常地运行。

可选地，主绕组20的引出线头为5个或6个，即第一主绕组21的第一接线头211和第二接线头212、第二主绕组22的第三接线头221和第四接线头222、第三主绕组23的第五接线头231和第六接线头232总共六个引出线头，也可以将第二接线头212和第三接线头221连接起来算一个引出线头，即两者一起引出一个接线头，此时总共5个引出线头，这样可以减少引出线头的数量。

优选地，主绕组20的引出线头为5个，第二接线头212与第三接线头221或第五接线头231相连。

换言之，第二接线头212和第三接线头221可以连接起来共同引出一个接线头，或者第二接线头212和第五接线头231可以共同引出一个接线头，即主绕组20总共有5个引出线头，这样减少了主绕组20的引出线头的数量。

有利地，嵌线槽为24个，副绕组30与第一主绕组21的总匝数比值为0.30～0.95。

参照图1和图2，每个硅钢片具有24个嵌线槽(如图1所示的硅钢片内圈上所标注1-24号嵌线槽)，副绕组30与第一主绕组21的总匝数的比值范围在0.30至0.95之间，有效匝比通常不能超过0.95具体地，可以取0.30、0.40、0.50、0.60、0.70、0.80、0.90、0.95，即通过将副绕组30与第一主绕组21的总匝数的比值限定在上述范围之内，可以保证电机可以正常启动且运行，确保电机的工作性能。

在本发明的一些具体实施方式中，第二主绕组22与第三主绕组23并联后与第一主绕组21串联，副绕组30的总匝数与主绕组20的有效匝比为0.35～0.85。

换句话说，主绕组20在连接时，首先将第二主绕组22和第三主绕组23并联连接，然后再与第一主绕组21进行串联，并将副绕组30的总匝数与主绕组20的有效匝数的比值范围限制在0.35至0.85之间，即副绕组30的总匝数/(第一主绕组21匝数+第二主绕组22匝数)为0.35～0.85，具体地，可以取0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85，通过将副绕组30的总匝数与主绕组20的总匝数的比值范围限定在上述范围之内，可以保证电机的正常启动和运行。

在本发明的另一些具体实施方式中，第二主绕组22和第三主绕组23串联后与第一主绕组21串联，副绕组30的总匝数与主绕组20的有效匝数的比值为0.25～0.85。

也就是说，主绕组20在连接时，首先将第二主绕组22和第三主绕组23串联连接，然后再与第一主绕组21进行并联，并将副绕组30总匝数与主绕组20有效匝数的比值范围限制在0.25至0.85之间，即副绕组30总匝数/(第一主绕组21匝数+第二主绕组22匝数+第三主绕组23匝数)为0.25～0.85，具体地，可以取0.25、0.35、0.45、0.55、0.65、0.75、0.85，通过将副绕组30总匝数与主绕组20总匝数的比值范围限定在上述范围之内，可以保证电机的正常启动和运行。

其中，电机大转矩运行时，第一接线头211为进线头，第二接线头212为出线头，第三接线头221和第五接线头231连接后与第二接线头212连接，第四接线头222和第六接线头232与第七接线头31和第八接线头32中的一个相连。

具体地，如图4所示，当电机需要较大转矩运行时(状态1)，第二主绕组22的Y1(第三接线头221)和第三主绕组23的Z1(第五接线头231)连接后再与第一主绕组21的X2(第二接线头212)连接，第二主绕组22的Y2(第四接线头222)和第三主绕组23的Z2(第六接线头232)短接后再与副绕组30的一个线头M(第七接线头31)或N(第八接线头32)相连接，由于第二主绕组22和第三主绕组23相当于并联后与第一主绕组21串联，这样主绕组20的电阻和电感均会下降，即整个主绕组20的电抗减小，使得主绕组20的电流加大，此时电机具有较大的输出转矩，例如，电机此时的最大转矩为0.750N·m，额定点取0.21N·m时，电机的效率为83.2％；额定点取0.16N·m时，电机效率为79.0％。

进一步地，电机小转矩运行时，第一接线头211为进线头，第二接线头212为出线头，第二接线头212与第三接线头221相连，第四接线头222与第五接线头231相连，第六接线头232与第七接线头31和第八接线头32中的一个相连。

具体地，如图5所示，当电机需要较小的转矩运行时(状态2)，第一主绕组21的X2(第二接线头212)与第二绕组的Y1(第三接线头221)或第三主绕组23的Z1(第五接线头231)相连，第二主绕组22的Y2(第四接线头222)与第三主绕组23的Z1(第五接线头231)相连接，第三主绕组23的Z2(第六接线头232)与副绕组30的其中一个线头M(第七接线头31)或者N(第八接线头32)相连接，这样相当于第二主绕组22与第三主绕组23的线圈进行串联，即此时第二主绕组22、第三主绕组23所在的槽内的线圈数量加倍，整个主绕组20的电磁线匝数增加，整个电机定子组件的磁负荷下降，从而使电机定子组件的整个负荷特性前移，这样可以保证电机在较小负荷(或转矩)运行时候的效率，例如，电机此时最大转矩为0.520N·m，额定点取0.21N·m时效率为84.2％；额定点取0.16N·m时效率为82.10％，状态2相比状态1，电机效率提高了约3％。

相关技术中的电机只能设计成状态1或者状态2种的一种，即电动机一旦成形，其最大转矩和额定点的效率基本不会有大的改变，只能通过外围电容的改变而改变电机效率和转矩。而本发明的电机定子组件的接线方式切换方便，可以实现不同工作状态的切换，适应性强。

另外，需要说明的是，图4至图7示出了电机的两种转向的4种运行状态的绕组接线图，其余的几种状态不再赘述，电机转向需要调整时，仅需调整副绕组30的进出线即可。具体地，当电机的转向需要调整的时候，仅需调整副绕组30的接线头接线方式即可，即仅需要调整副绕组30的M或N与第三主绕组23的Z2(第六接线头232)的连接方式，具体地，Z2(第三主绕组23的第六接线头232)与N(副绕组30的第八接线头32)相连接时，电机发生正向转动，Z2(第三主绕组23的第六接线头232)与M(副绕组30的第七接线头31)相连接时，电机发生反向转动。

此外，当电机需要较大启动转矩时，第一主绕组21的X2(第二接线头212)可直接与副绕组30的接线头M(第七接线头31)或者N(第八接线头32)相连接。当电机启动完成后，可通过控制将第二主绕组22和第三主绕组23接入第一主绕组21，而使电机定子组件的主绕组20的整体匝数增加，效率提升。

根据本发明第二方面实施例的电机，包括上述实施例中的电机定子组件，由于根据本发明实施例的电机定子组件具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的电机也具有上述技术效果，即该电机的接线方式切换方便、工作效率高、启动性能好、适应负荷变化能力强。

具体地，通过在电机的主绕组20的第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23分别布置两个接线头，方便将第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23的接线头之间进行连接，从而方便对第一主绕组21、第二主绕组22和第三主绕组23之间的接线方式进行切换，进而实现在同一电源条件下电机的不同转矩运行状态，满足压缩机负荷变化时对电机不同转矩运行状态的需求，即电机的转矩会依据压缩机的负荷变化做出相应的改变，可以确保在低温工况下电机可以高效运行，保证了电机的启动性能，提高了工作效率。

因此，该电机的绕组接线方式切换方便、不同的工作状态切换方便，工作效率高、启动性能好、适应负荷变化能力强。

根据本发明第三方面实施例的压缩机，包括上述实施例中的电机。其中，电机(或者压缩机)总共引出了7个接线头，可以通过在外围设置继电器或者控制器对接线头之间的切换进行控制，图4至图6示出了两种转向的3种状态的接线图，实际中需要状态1或状态2，可以根据具体需求进行外围控制电路的调整，近年来随着电子元器件及控制板继电器等的发展，控制板继电器的成本在逐年下降，技术也越来越成熟，使得该种可降转矩的定速电机的应用成为一种可能，本申请旨在提供一种电机定子组件，以适应未来的多转矩电机定子组件在电机、压缩机上或者其他产品上的应用。

与相关技术中的具有24个嵌线槽电机的定速压缩机相比，本发明的压缩机中的电机定子绕组接线是在满足相关技术中产品的基础上设计的新型接线方法，切换方便、效果良好。

由于根据本发明实施例的电机具有上述技术效果，因此，根据本发明实施例的压缩机也具有相应的技术效果，即该压缩机的多种运行状态切换方便、工作效率高、启动性能好、适应负荷变化能力强。

根据本发明实施例的电机定子组件和具有其的电机、压缩机的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者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示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者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。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。