压缩机和空调的制作方法

本发明属于压缩机领域，具体地，涉及一种空调及其压缩机。

背景技术：

噪音是评价空调舒适性最重要的指标之一，空调噪音主要来源于其使用的压缩机，而驱动压缩机的电机是压缩机噪音的激励源，因此空调压缩机及其电机的降噪是提高空调舒适性要求的重要手段和方式。另外，随着节能减排要求以及环保要求的标准的不断提高，市场对空调及其使用的压缩机的能效要求也同步提高，即对压缩机电机的效率也有着更严格的要求。

现有技术中，电机定子一般使用多槽矩形槽的定子铁芯结构，可有效改善电机气隙磁密谐波以及齿槽转矩等影响压缩机噪音的激励要素。使用该种结构的电机，压缩机噪音可得到很大幅度的改善。而在现有的多槽矩形槽电机技术中，为方便制造，使用分段的漆包铜扁绕组线从定子铁芯轴向插入并连接成完整的绕组，构成电枢线圈，因此定子槽可实现闭口槽的结构，即相邻定子齿是相连接的，可达到减少齿槽转矩以改善噪音的效果。但是闭口槽结构会导致定子齿漏磁增加，影响电枢磁场及主磁通的传导，导致电机难以高效率化。

此外，电机铁芯的定子槽须配合漆包铜扁绕组线的形状，将定子槽形状设计为近似矩形状(即平行槽)，相邻两个定子槽限定出梯形的定子齿。其中，为增大槽面积，现有技术中通常将梯形定子齿的最小宽度设置得过小，其结果就是齿部磁密过于饱和，使得电机铁耗大幅度提高，同时也影响主磁通的传输，电机运行电流提高使得铜耗上升，最终令电机难以高效率化，难以达成高能效要求。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷或不足，本发明提供了一种空调及其压缩机，能够提高压缩机的工作效率。

为实现上述目的，本发明提供了一种压缩机，包括用于驱动压缩机的电机，所述电机包括叠压的多片定子冲片，所述定子冲片为圆环片，所述定子冲片的圆环面中设有沿轴向贯穿且沿周向间隔布置的多个定子槽，所述定子槽为沿径向延伸的矩形槽，所述矩形槽的边角形成为圆倒角；

其中，所述定子槽的短边长度D＝1.6mm～4.2mm，所述圆倒角的圆角半径为R，且满足：D/R＝2～4。

优选地，所述定子槽中穿绕有定子绕线，所述定子绕线的导体工艺圆角的圆角半径小于所述定子槽的圆倒角的圆角半径。

优选地，所述圆倒角的圆角半径R＝0.5mm～2mm。

优选地，所述定子冲片的外径为d1，内径为d2，且满足：d1＝80mm～160mm，d2/d1＝0.5～0.6。

优选地，每个所述定子冲片中的所述定子槽的个数为36～72个。

优选地，矩形的所述定子槽的四个所述圆倒角的圆角半径相同。

优选地，所述定子槽的径向内端形成有连通口，所述连通口沿轴向贯通且沿径向连通所述定子冲片的中心通孔，所述连通口在所述定子冲片的内周缘处的周向开口宽度为a，所述定子槽的短边长度为D，且满足：a/D＝0.1～0.5。

优选地，所述电机包括定子和转子，所述定子包括电枢线圈和由多片所述定子冲片叠压而成的所述定子铁芯，所述电枢线圈安装在所述定子槽中，所述转子包括设置在所述定子冲片的中心通孔中的转子铁芯和安装在所述转子铁芯中的磁铁。

优选地，所述电枢线圈包括作为定子绕线穿绕于所述定子槽中的漆包铜扁绕组线。

另外，本发明还提供了一种空调，所述空调包括上述的压缩机。

通过上述技术方案，由于在本发明的空调压缩机的驱动电机的定子铁芯中，矩形槽形状的定子槽的边角形成为圆倒角，可与槽内绕组导体的工艺圆角配合，使得最大化利用槽面积，使得电机具有较高的定子槽满率，同时圆倒角还增大了定子齿靴的宽度和面积，降低定子齿靴的磁密，改善主磁通的传导，最终提高了电机的工作效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的优选实施方式的压缩机的电机的结构示意图；

图2为根据本发明的第一优选实施方式的定子铁芯的结构示意图，其中的定子槽设有连通口以连通中心通孔；

图3为根据本发明的第二优选实施方式的定子铁芯的结构示意图，其中的定子槽的边角设有圆倒角；

图4和图5为分别展示定子槽的连通口的两种优选结构的局部放大图；

图6为展示边角设有圆倒角的定子槽的局部放大图；

图7为根据本发明的优选实施方式的空调中的压缩机及其电机部分的结构原理图。

附图标记说明

1 定子冲片 2 定子槽

3 连通口 4 中心通孔

5 定子齿 10 定子铁芯

20 绝缘材料 30 电枢线圈

40 转子铁芯 50 磁铁

21 圆倒角 51 定子齿靴

100 定子 200 转子

300 压缩机 301 曲轴

302 主轴承 303 气缸

304 活塞 305 副轴承

OO’ 径向中线

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。“内、外”通常指的是针对电机轴心的径向方向而言的各部件的内外相互位置关系用词。

针对现有技术的压缩机中存在的影响电机效率的各种因素，为有效提高电机工作效率，对压缩机的电机进行了特别改进，尤其是对电机的定子铁芯部分。根据本发明的第一方面，首先提供了一种定子铁芯，如图2、图4所示，该定子铁芯包括叠压的多片定子冲片1，单片定子冲片1的厚度通常不大于0.5mm，定子冲片1为具有中心通孔4的圆环片，定子冲片1的圆环面中设有沿轴向贯穿且沿周向间隔布置的多个定子槽2，相邻的定子槽2限定出定子齿5，定子齿5的径向内端为定子齿靴51，连通口3间隔开两侧的定子齿5的定子齿靴51。

其中，为配合绕线，定子槽2形成为沿径向延伸的大致矩形槽，定子槽2的短边长度为D。特别地，定子槽2的径向内端还形成有连通口3，连通口3沿轴向贯通且沿径向连通中心通孔4，连通口3在定子冲片1的内周缘处的周向开口宽度为a，且满足：a/D＝0.1～0.5。

承前所述，为改变图3所示的闭口槽结构的定子槽所带来的定子齿5的漏磁增加、进而影响电枢磁场及主磁通的传导的问题，本发明特别地在闭口槽结构的基础上，设计了连通口3，即定子槽2采用开口结构。定子槽2的径向内侧形成开口，固然会提高齿槽转矩，即噪音增大，但发明人在多方尝试、总结和反复试验、测算的基础上得出，在开口宽度限制在较小区间的情况下，其对齿槽转矩的提高效果不明显，却能够大幅减小定子齿5的漏磁，使电机效率大幅提升。

具体地，当连通口3在定子冲片1的内周缘处的周向开口宽度为a，且满足：a/D＝0.1～0.5，尤其是a/D＝0.2～0.5时，通过电磁计算，连通口3的设置仅微幅(大约2％的幅度)提高齿槽转矩，即噪音升高效果微乎其微，但却能很大程度地减少定子齿5的漏磁，最终大幅(0.6％)提升了电机效率。

参见图4，其中的连通口3优选为矩形连通口，即连通口3的各处的周向开口宽度均相同。优选地，连通口3和定子槽2具有共同的径向中线OO’，即连通口3设置在定子槽2的径向内端的中部，使得各定子齿5的定子齿靴51的宽度相同。

参见图5，在另一结构形式的连通口3中，连通口3形成为径向向外的敞口形状，即连通口3在定子冲片1的内周缘处的周向开口宽度a为连通口3的最小开口宽度，连通口3在定子槽2的径向内端壁处的周向开口宽度b为连通口3的最大开口宽度。通过增大连通口3的径向外端的开口宽度，根据磁通沿阻力最小方向走的原理，增大连通口3的周向开口宽度b可实现减小定子齿靴51大磁阻磁路的漏磁，进一步提升电机的工作效率。其中，为扩大周向开口宽度b且兼顾加工方便和绕线固定需要，各尺寸参数之间的数值或比值设定优选地满足：a/b＝0.5～0.8，和/或b/D＝0.2～0.5。

在图4、图5中，定子槽2的短边长度D均优选为1.6mm～4.2mm。根据现有空调压缩机的常见功率范围(0.5瓦～5000瓦)，其电机的定子冲片1的外径d1通常控制在80mm～160mm的范围内。对本发明的多槽矩形槽结构电机而言，通常需要保证定子槽2有足够的槽截面面积可放入至少4根或以上的定子绕线(例如漆包铜扁绕组线)，因而通常将定子冲片的内径d2与外径d1的比值设置在0.5～0.6，即定子冲片1的内径d2范围控制在40mm～96mm。此外，压缩机300通常在直流母线电压300V～500V的电源条件下运行，电动机也势必需设置合适的反电势参数，使得电动机运行在高效率工况下。为取得合适的反电势参数，定子槽2的数量应优选地控制在36～72的范围内。

由此，依据以上参数并考虑定子齿5的磁通密度的合理分布，矩形定子槽2的短边长度D的优选长度范围为0.9mm～4.2mm。但另一方面，多槽矩形槽结构电机通常是使用多段漆包铜扁绕组线通过有限次连接成为电枢线圈30，因此本发明也应遵照国标GB/T 7095.1-2008对漆包铜扁绕组线的规定。在该规定中，漆包铜扁绕组线的最小导体短边长度为0.8mm，标称漆膜厚度0.085mm。并且为满足电动机耐电压要求，定子槽中还需插入0.125mm～0.25mm厚度的PET材料作为绝缘材料20，参见图1。以上材料通过约0.05mm-0.1mm的间隙配合插入到定子槽2中。以上尺寸叠加了限制了矩形定子槽2的短边宽度需大于1.6mm，因此优选得出矩形定子槽2的短边长度D的范围为上述的1.6mm～4.2mm。

综上，应用根据本发明的第一方面的定子铁芯的压缩机300及其电机可以兼顾电机齿槽转矩较低与定子齿5的漏磁较少、低噪音、高工作效率的诸多优点。

根据本发明的第二方面，还提供了另一种定子铁芯，如图3、图6所示，该定子铁芯10同样包括叠压的多片定子冲片1，单片定子冲片1的厚度通常不大于0.5mm，定子冲片1优选为圆环片，定子冲片1的圆环面中设有沿轴向贯穿且沿周向间隔布置的多个定子槽2。其中，定子槽2为沿径向延伸的矩形槽，矩形槽的边角特别地形成为圆倒角21，即进行了倒圆角处理。

可见，为改变现有技术中梯形的定子齿5(如图4至图6所示)的最小宽度过小，导致齿部磁密过于饱和，进而大幅提高铁耗，影响电机效率的问题，本发明针对性地设计了矩形定子槽2的形状，在不改变大致矩形的基本轮廓的基础上，优化设计边角的圆倒角21，可增大定子齿5的最小宽度和面积，降低定子齿靴51的磁密，改善主磁通的传导。此外，倒圆角设计可使圆倒角21与槽内绕组导体的工艺圆角配合，使得最大化利用槽面积，使得电机有较高的定子槽满率，从而最终提升电机效率。

理论上，定子槽2中穿绕有定子绕线，此时定子绕线的导体工艺圆角的圆角半径应小于定子槽2的圆倒角21的圆角半径，从而定子绕线能够紧贴在圆倒角21的弧形壁面上，提高定子槽满率。

具体而言，定子槽2的形状尺寸与漆包铜扁绕组线的截面形状尺寸相配合时，可最大化利用槽面积，保证较高的槽满率，而其中最重要的要素即是导体工艺圆角尺寸的配合。

根据国标GB/T 7095.1-2008对漆包铜扁绕组线的导体圆角规定：导体短边长度范围在0.8～1.0mm之间的，导体圆角半径为导体短边的1/2；导体短边长度范围在1.0～1.60mm之间的，导体圆角半径为0.5mm；导体短边长度范围在1.6～2.24mm之间的，导体圆角半径为0.65mm；导体短边长度范围在2.24～3.4mm之间的，圆角半径为0.8mm。

导体圆角半径叠加漆膜、绝缘材料20、工艺间隙的尺寸后可优选得出矩形定子槽2的圆角尺寸，而矩形定子槽2的短边长度D又限定了导体短边长度，因此可优选得出矩形定子槽2的短边长度D与圆角半径R的比值满足关系：D/R＝2～4，即圆倒角21的圆角半径最大不超过D/2，最小应大于D/4，大于导体工艺圆角。

如前所述，在应用至常用空调的压缩机电机时，定子槽2的短边长度D优选为1.6mm～4.2mm，在此不再重复赘述。在此情况下，相应的，定子槽2的圆倒角21的圆角半径R优选为0.5mm～2mm。

其中，矩形定子槽2优选地设有四个圆倒角21，且各圆角半径均相同，以提高定子槽满率。定子槽2的截面积同样设置为能够并行穿过至少四根的定子绕线。

可见，相邻两个定子槽2限定出定子齿5，定子槽2的形状尺寸限制了定子齿5的尺寸，因此定子槽2的圆角合理设置尺寸，可在保证电动机的槽满率不变的情况，尽可能大地增大定子齿5的宽度，降低齿磁密。

进一步地，根据本发明的第二方面的定子铁芯还可集成图2所示的根据本发明的第一方面的定子铁芯的设计，即定子槽2的径向内端形成有连通口3，连通口3沿轴向贯通且沿径向连通中心通孔4。当连通口3在定子冲片1的内周缘处的周向开口宽度为a，定子槽2的短边长度为D时，优选地满足：a/D＝0.1～0.5，更优选为a/D＝0.2～0.5。其带来的优点如前所述，在此也不再一一细述。

综上，根据本发明的第二方面的定子铁芯在应用到压缩机300及其电机时，可以兼顾较高的槽满率和齿部磁密的合理设置，具备低噪音、高工作效率的优点。

图1为根据本发明的优选实施方式的用于压缩机300的电机的结构示意图，该电机采用了图2所示的根据本发明的第一方面的定子铁芯10。其中，该电机由定子100和转子200构成。定子100由定子铁芯10、绝缘材料20、电枢线圈30组成。定子铁芯10由多片定子冲片1叠压而成，定子冲片1内周具有多个沿其周向间隔开布置的定子槽2。定子槽2中插入安装有由作为定子绕线的漆包铜扁绕组线所构成的电枢线圈30以及绝缘材料20。转子200由置于中心通孔4中的转子铁芯40和固定于转子铁芯40的磁铁槽中的磁铁50构成，从而构成了图示的永磁同步电动机，可用于驱动压缩机300，如图7所示。

在图7中，空调压缩机300由本发明的电机驱动工作。如图所示，空调的压缩机300还包括气缸303、主轴承302、副轴承305、曲轴301和活塞304等压缩部件。在工作时，电机的定子100接电，驱动转子旋转，进而带动曲轴301旋转，曲轴301继而驱动气缸303内的活塞304线性往复移动。压缩机300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，在此不再详细描述。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，例如连通口3不限于图示的矩形、径向向外的喇叭口形状，还可以是葫芦形、纺锤形等其他形状结构，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。