电机、压缩机和风机的制作方法

文档序号:25989972发布日期:2021-07-23 21:00阅读:94来源:国知局
电机、压缩机和风机的制作方法

本发明涉及电机设备技术领域,具体而言,涉及一种电机、一种压缩机和一种风机。



背景技术:

目前,随着直流化技术在电器、汽车等技术领域的不断深入,在电器中的风机、汽车中的压缩机等应用场景中,对电机的运行效能的要求也越来越高。

然而,现有的电机结构设计在实际应用过程中仍面临着电机的启动附加转矩大,较难匹配启动和额定性能。



技术实现要素:

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此,本发明的第一个方面在于,提出一种电机。

本发明的第二个方面在于,提出一种压缩机。

本发明的第三个方面在于,提出一种风机。

有鉴于此,根据本发明的第一个方面,提供了一种电机,其包括转子铁芯、转子槽和定子铁芯。其中,转子槽贯穿设于转子铁芯上,转子槽相对于轴向倾斜。定子铁芯设于转子铁芯的一侧。定子铁芯包括朝向转子铁芯的定子齿,定子齿与转子铁芯之间具有气隙,气隙的至少一部分不相等。

本发明提供的电机包括转子铁芯、转子槽和定子铁芯。转子槽设在转子铁芯上,转子槽贯穿设于转子铁芯上。也就是说,沿着转子槽的延伸方向,转子槽包括两端,且转子槽的两端均位于转子铁芯的轴向端面。进一步地,转子槽相对于转子铁芯的轴向倾斜,也就是说,转子槽的延伸方向为非轴向,转子槽与转子铁芯的轴向端面之间具有夹角,即转子槽为斜槽。

进一步地,定子铁芯设于转子铁芯的一侧,也就是说,定子铁芯位于转子铁芯的内侧,即转子铁芯为外转子,在此种应用场景下,转子铁芯的呈环状,环状的转子铁芯的内部设有定子铁芯。或者定子铁芯位于转子铁芯的外侧,即转子铁芯为内转子,在该种应用场景下,定子铁芯呈环状,转子铁芯位于环状的定子铁芯内侧。

进一步地,定子铁芯包括朝向转子铁芯的定子齿。对于位于定子铁芯内侧的转子铁芯而言,定子齿与转子铁芯的外圆形成气隙。对于位于定子铁芯外侧的转子铁芯而言,定子齿与转子铁芯的内圆形成气隙。定子齿与转子铁芯之间形成的气隙而言,气隙大体沿周向延伸,气隙包括在不同位置处的气隙长度,至少一部分气隙的长度不等,也就是说,定子齿和转子铁芯之间的气隙不完全相等或者完全不等。本申请通过在转子铁芯上设置倾斜的转子槽,并令定子齿与转子铁芯之间形成不完全相等或完全不等的气隙,从而满足降低低速谐波转矩波动量和改善电机输出性能的需求,令电机的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。具体地,通过令转子槽相对轴向倾斜,从而可以削弱电机的启动附加转矩,以令电机工作点匹配满足目标值。

在一种可能的设计中,进一步地,定子齿包括位于轴向端面上且相连的圆弧段和削弧段,圆弧段与转子铁芯之间的距离为第一气隙g1,削弧段与转子铁芯之间的最大距离为第二气隙g2,其中,1.5g1≤(g2-g1)≤6g1。

在该设计中,定子齿包括齿根和齿靴,齿靴连接在齿根靠近转子铁芯的端部,齿靴包括朝向转子铁芯的齿壁,齿壁与转子铁芯之间可以形成气隙。齿壁包括位于轴向端面上的圆弧段和削弧段。值得说明的是,轴向端面是指垂直于轴向的平面,即定子齿的横截面。圆弧段和削弧段相连接。针对于转子铁芯位于定子铁芯的内侧而言,转子铁芯包括最大外轮廓面,最大外轮廓面包括在轴向端面上的最大外轮廓圆,定子齿与转子铁芯之间的气隙是指定子齿与最大外轮廓圆之间的距离。同样的,针对于转子铁芯位于定子铁芯的外侧而言,转子铁芯包括最小内轮廓面,最小内轮廓面包括在轴向端面上的最小内轮廓圆,定子齿与转子铁芯之间的气隙是指定子齿与最小内轮廓圆之间的距离。

具体应用到内转子而言,对于圆弧段而言,圆弧段上任一点与最大外轮廓圆之间形成的气隙的距离相等,该气隙即为第一气隙,第一气隙为最小气隙。对于削弧段而言,削弧段包括相背的第一端点和第二端点,第一端点与圆弧段相连,第一端点和第二端点距离最大外轮廓圆之间的距离不等,也就是说,削弧段和最大外轮廓圆之间形成的气隙不等。即子第一端点至第二端点的方向,削弧段与最大外轮廓圆之间形成的气隙逐渐变大,削弧段与最大外轮廓圆最大气隙即为第二气隙,此时,令第一气隙和第二气隙满足前述关系,从而可以满足降低低速谐波转矩波动量和改善电机输出性能的需求,令电机的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。

值得说明的是,削弧段可以为直线段,削弧段也可以为曲线段。当削弧段的数量为多个时,多个削弧段包括直线段和/或曲线段。

在一种可能的设计中,进一步地,削弧段包括第一线段和第二线段,第一线段和第二线段分别位于圆弧段相对的两侧。

在该设计中,削弧段的数量可以为多个,多个削弧段包括第一线段和第二线段,第一线段和第二线段分别位于圆弧段相对的两侧。在周向方向上,定子齿包括第一线段、圆弧段和第二线段,即定子齿朝向转子铁芯的齿壁包括三段。值得说明的是,第一线段和第二线段可以采用切削的方式制备。具体地,定子齿朝向转子铁芯的壁面在初始状态下可为一段圆弧,通过在定子齿的周向两侧进行切削,即采用削弧的方式,而削弧的最大距离为g2-g1,且削弧的最大距离与定子铁芯和转子铁芯之间的最小气隙(第一气隙g1)满足前述关系式,从而即可实现改善电机输出性能。

在一种可能的设计中,进一步地,第一线段的数量为至少一个。第一线段和第二线段的数量一一对应。

在该设计中,第一线段的数量为一个,第二线段的数量也为一个,当然,第二线段的数量也可以为多个,第二线段的数量与第一线段的数量也可以不同。

当第二线段的数量与第一线段的数量相同时,则定子齿的齿壁沿周向方向则包括三段,即第一线段、圆弧段和第二线段。当然,第一线段和第二线段的数量也可以为x个,x≥2,在该种应用场景下,定子齿的齿壁沿周向方向则包括2x+1段,具体为x个第一线段、圆弧段和x个第二线段。通过至少一个第一线段和第二线段来实现定子齿的齿壁的多种形态,从而可以令不同形态的齿壁与转子铁芯之间形成的气隙长度更符合需求,进而能够有效改善电机输出性能。

在一种可能的设计中,进一步地,第一线段的两端与定子铁芯的中心之间的连线构成的夹角为γ1,第二线段的两端与定子铁芯的中心之间的连线构成的夹角为γ2,满足γ1=γ2。

在该设计中,如前述所提及的,第一线段包括相背的第一端点和第二端点,第一端点与圆弧段相连,第一端点和第二端点距离最大外轮廓圆之间的距离不等,第一端点和第二端点距离定子铁芯的中心之间的距离也不等。值得说明的是,定子铁芯的中心是指定子铁芯的中心轴线在横截面上的截点,该截点与圆弧段、削弧段位于同一平面内。具体地,第一端点和第二端点分别于定子铁芯的中心之间的连线形成夹角γ1,同样的,第二线段的两端与定子铁芯的中心之间的连线构成的夹角为γ2,且γ1=γ2,也就是说,切削定子齿的一部分而形成第一线段和第二线段,而切削部分所对应的圆心角相等,也就是说,第一线段和第二线段在圆周方向上的投影长度相等。

在一种可能的设计中,进一步地,圆弧段对应的圆心角为γ0,满足γ0≥γ1。

在该设计中,圆弧段对应的圆心角为γ0,满足γ0≥γ1,即圆弧段在周向上的长度大于第一线段、第二线段在周向上的投影长度,也就是说,对于气隙而言,气隙分为气隙长度相等的第一气隙段和长度不等的第二气隙段,而第一气隙段的周向长度大于等于第二气隙段的周向长度,也就是针对于一个定子齿而言,沿周向方向,气隙长度先由第二气隙变小至第一气隙、再稳定于第一气隙,然后再由第一气隙增大至第二气隙。

在一种可能的设计中,进一步地,第一线段和第二线段沿穿过圆弧段的中点的径向延伸线对称。

在该设计中,第一线段和第二线段沿穿过圆弧段的中点的径向延伸线对称,也就是说,第一线段和第二线段对称分布于圆弧段的两侧,即第一线段和第二线段左右对称。

在一种可能的设计中,进一步地,定子铁芯还包括轭部,定子齿连接在轭部,定子齿的数量为多个,多个定子齿中相邻两个定子齿和轭部形成定子槽。转子槽的数量z2大于定子槽的数量z1。

在该设计中,定子铁芯还包括轭部,针对于内转子而言,轭部呈环状,定子齿连接在轭部,定子齿的数量为多个,多个定子齿间隔连接于轭部,多个定子齿中相邻两个定子齿和轭部形成定子槽。转子槽的数量z2大于定子槽的数量z1。

在一种可能的设计中,进一步地,转子铁芯包括多个转子冲片,多个转子冲片沿轴向堆叠。转子铁芯还包括槽体,槽体沿轴向贯穿且间隔布置在每个转子冲片上,多个转子冲片上的槽体连通形成转子槽,其中,多个转子冲片中相邻两个转子冲片包括第一冲片和第二冲片,第二冲片相对于第一冲片偏转以使转子槽相对于轴向倾斜。

在该设计中,转子铁芯包括多个转子冲片,多个转子冲片沿轴向堆叠。转子铁芯还包括槽体,槽体沿轴向贯穿且间隔布置在每个转子冲片上,多个转子冲片上的槽体连通形成转子槽,其中,多个转子冲片中相邻两个转子冲片包括第一冲片和第二冲片,第二冲片相对于第一冲片偏转以使转子槽相对于轴向倾斜,通过相邻转子冲片的偏转以实现多个转子冲片上的槽体形成转子槽,转子槽为斜槽。

在一种可能的设计中,进一步地,转子铁芯包括分别位于轴向两端的第三冲片和第四冲片,第三冲片相对于第四冲片的偏转角度为θsk,其中,1.46g1≤θsk×z2/2π×(g2-g1)≤3g1。

在该设计中,转子铁芯包括分别位于轴向两端的第三冲片和第四冲片,也就是说,位于转子铁芯轴向顶端的转子冲片为第三冲片,位于转子铁芯轴向末端的转子冲片为第四冲片,令第三冲片相对于第四冲片的偏转角度、削弧的最大距离g2-g1,以及转子铁芯上转子槽的数量满足前述关系,以满足降低低速谐波转矩波动量和改善输出性能的需求。削弧和斜槽均能实现对电机的启动的附加转矩的改善,然而削弧和斜槽均会造成最大转矩、额定转矩的跌落,很难较快平衡多个工况点之间的匹配。

在一种可能的设计中,进一步地,偏转角度θsk通过以下公式获得:θsk=min(θsk1,θsk2),其中,补偿系数kcomp满足以下公式:kcomp=f-1(min(k(tmax),k(tn),k(tst)))/(2π/z2),从而获得f反函数的取值,接着通过f=[sin((θsk1/(2π/z2))(π/2))]/(θsk1/(2π/z2))(π/2)以获得θsk1的取值。其中,电机的最大转矩为tmax,电机的额定转矩为tn,电机的启动转矩为tst;θsk2为电机的低速谐波转矩波动量最优对应的偏转角度。

在该设计中,为原始例(不采用削弧或倾斜的转子槽)、第一比较例(仅采用削弧)和第二比较例(仅采用倾斜的转子槽)的转矩曲线比较,削弧和转子槽均能实现对启动的附加转矩的改善,两种均会造成最大转矩、额定转矩的跌落,很难较快平衡多个工况点a、b、c、d、e之间的匹配。a对应的电机的启动转矩tst,b对应电机的最大转矩tmax,c对应电机的额定转矩tn,d与e对应△tls低速谐波转矩波动量。

具体地,采用工作点匹配设计的方法,对削弧和转子槽进行匹配设计,以满足降低低速谐波转矩波动量和改善输出性能的需求,性能目标需求为tst*、tmax*和tn*,具体操作方法如下:

首先,在转子槽未相对于轴向倾斜的方式下,对不同削弧大小g2-g1下对a、b、c、d、e工作点进行计算,启动转矩tst随之上升,最大转矩tmax和额定转矩tn先升高后减小,△tls低速谐波转矩波动量逐渐减小。根据目标值tst*、tmax*和tn*可以选定g2-g1的范围为mn。本例中进一步的,g2-g1不考虑转子槽状况下,g1<g2-g1<3.75g1。选定△tls较小时的g2-g1,计算此时的启动转矩tst、最大转矩tmax和额定转矩tn。

其次,需要通过转子槽进一步削弱启动附加转矩,工作点匹配需要同时满足目标值达到要求,同时尽可能降低启动附加转矩,需要补偿的转子槽角度为θsk=min(θsk1,θsk2)。其中,为满足工作点要求,补偿系数kcomp=f-1(min(k(tmax),k(tn),k(tst)))/(2π/z2),具体引入的判定系数为k(tmax)=tmax/tmax*、k(tn)=tn/tn*、k(tst)=tst*/tst。引入的补偿系数计算函数为f=[sin((θsk1/(2π/z2))(π/2))]/(θsk1/(2π/z2))(π/2)。

当工作点均匹配能达到要求时,θsk1>θsk2,转子铁芯中转子槽角度为θsk2为低速谐波转矩波动量△tls最优对应的转子槽角度。

根据以上准则,当g2-g1采用0.75mm时,转子槽角度为θsk2=19°时,低速谐波转矩波动量△tls达到最优为零,但是此时θsk1=16°<θsk2,tmax*和tn*不满足工作点匹配要求。

本实施例最终选取g2-g1=0.75mm,θsk=16°,实现满足工作点需求时,低速谐波转矩波动量最低。

在一种可能的设计中,进一步地,电机还包括导条,导条设于转子槽内,转子铁芯的最大半径为r,转子铁芯的轴向长度为l,其中,导条与转子铁芯的轴向端面之间的夹角θy满足:θy=2rsin(θsk/2)/l。

在该设计中,电机还包括导条,导条设于转子槽内,转子铁芯的最大半径为r,转子铁芯的轴向长度为l,其中,导条与转子铁芯的轴向端面之间的夹角θy上述关系式,再电机的实际制备过程中,可以根据θy分片逐一旋转使得倾斜的导条与转子铁芯中的转子槽配合。

在一种可能的设计中,进一步地,电机还包括端盖,端盖设于转子铁芯的轴向两端。端盖和导条一体成型于转子铁芯。电机还包括定子绕组,定子绕组设置于多个定子齿上,定子绕组的一部分位于定子槽内。

在该设计中,电机还包括端盖,端盖设于转子铁芯的轴向两端。端盖和导条一体成型于转子铁芯。具体地,端盖和导条采用铸铝工艺构成一个组件,在铸铝过程中可以固定于转子铁芯上,连接性能优异。值得说明的是,电机还包括转轴,转轴于转子铁芯的轴孔中,转轴可以随转子铁芯旋转。电机还包括机壳,机壳固定在定子铁芯之外,转轴还与机壳的端面相连。电机还包括定子绕组,定子绕组设在多个定子齿上,定子绕组的一部分位于定子槽内,具体地,定子绕组采用集中绕组的方式设在定子铁芯上。

根据本发明的第二个方面,提供了一种压缩机,包括上述任一设计所提供的电机。

本发明提供的压缩机,包括上述任一设计所提供的电机,因此具有该电机的全部有益效果,在此不再赘述。

根据本发明的第三个方面,提供了一种风机,包括上述任一设计所提供的电机。

本发明提供的风机,包括上述任一设计所提供的电机,因此具有该电机的全部有益效果,在此不再赘述。

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示出了根据本发明的一个实施例中电机的结构爆炸图;

图2示出了根据本发明的一个实施例中电机中定子铁芯和转子铁芯的部分结构示意图;

图3示出了根据本发明的一个实施例中电机的转子铁芯的侧视图;

图4示出了根据本发明的一个实施例中电机的转子铁芯的俯视图;

图5示出了根据本发明的一个实施例中电机中气隙长度和转子槽对工作点影响示意图;

图6示出了根据本发明的一个实施例中电机在不同气隙长度下的转矩示意图;

图7示出了根据本发明的一个实施例中电机在偏转角度下的转矩示意图。

其中,图1至图4中附图标记与部件名称之间的对应关系为:

1定子铁芯,10定子齿,10a圆弧段,10b第一线段,10c第二线段,11齿靴,12齿根,13气隙,14轭部,

2定子绕组,

3机壳,

4转子铁芯,4a第三冲片,4b第四冲片,

5导条,

6端盖,

7转轴,

8电机。

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7描述根据本发明一些实施例所提供的电机8、压缩机和风机。

根据本发明的第一个方面,提供了一种电机8,如图1和图2所示,其包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。其中,转子槽贯穿设于转子铁芯4上,转子槽相对于轴向倾斜。定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧。定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10,定子齿10与转子铁芯4之间具有气隙13,气隙13的至少一部分不相等。

本发明提供的电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。转子槽设在转子铁芯4上,转子槽贯穿设于转子铁芯4上。也就是说,沿着转子槽的延伸方向,转子槽包括两端,且转子槽的两端均位于转子铁芯4的轴向端面。进一步地,转子槽相对于转子铁芯4的轴向倾斜,也就是说,转子槽的延伸方向为非轴向,转子槽与转子铁芯4的轴向端面之间具有夹角,即转子槽为斜槽。

进一步地,定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧,也就是说,定子铁芯1位于转子铁芯4的内侧,即转子铁芯4为外转子,在此种应用场景下,转子铁芯4的呈环状,环状的转子铁芯4的内部设有定子铁芯1。或者定子铁芯1位于转子铁芯4的外侧,即转子铁芯4为内转子,在该种应用场景下,定子铁芯1呈环状,转子铁芯4位于环状的定子铁芯1内侧。

进一步地,定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10。对于位于定子铁芯1内侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的外圆形成气隙13。对于位于定子铁芯1外侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的内圆形成气隙13。定子齿10与转子铁芯4之间形成的气隙13而言,气隙13大体沿周向延伸,气隙13包括在不同位置处的气隙13长度,至少一部分气隙13的长度不等,也就是说,定子齿10和转子铁芯4之间的气隙13不完全相等或者完全不等。

本申请通过在转子铁芯4上设置倾斜的转子槽,并令定子齿10与转子铁芯4之间形成不完全相等或完全不等的气隙13,从而以满足降低低俗谐波转矩波动量和改善电机8输出性能的需求,令电机8的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。具体地,通过令转子槽相对轴向倾斜,从而可以削弱电机8的启动附加转矩,以令电机8工作点匹配满足目标值。

如图2所示,进一步地,定子齿10包括位于轴向端面上且相连的圆弧段10a和削弧段,圆弧段10a与转子铁芯4之间的距离为第一气隙g1,削弧段与转子铁芯4之间的最大距离为第二气隙g2,其中,1.5g1≤(g2-g1)≤6g1。

在该实施例中,定子齿10包括齿根12和齿靴11,齿靴11连接在齿根12靠近转子铁芯4的端部,齿靴11包括朝向转子铁芯4的齿壁,齿壁与转子铁芯4之间可以形成气隙13。齿壁包括位于轴向端面上的圆弧段10a和削弧段。值得说明的是,轴向端面是指垂直于轴向的平面,即定子齿10的横截面。圆弧段10a和削弧段相连接。针对于转子铁芯4位于定子铁芯1的内侧而言,转子铁芯4包括最大外轮廓面,最大外轮廓面包括在轴向端面上的最大外轮廓圆,定子齿10与转子铁芯4之间的气隙13是指定子齿10与最大外轮廓圆之间的距离。同样的,针对于转子铁芯4位于定子铁芯1的外侧而言,转子铁芯4包括最小内轮廓面,最小内轮廓面包括在轴向端面上的最小内轮廓圆,定子齿10与转子铁芯4之间的气隙13是指定子齿10与最小内轮廓圆之间的距离。

具体应用到内转子而言,对于圆弧段10a而言,圆弧段10a上任一点与最大外轮廓圆之间形成的气隙13的距离相等,该气隙13即为第一气隙,第一气隙为最小气隙。对于削弧段而言,削弧段包括相背的第一端点和第二端点,第一端点与圆弧段10a相连,第一端点和第二端点距离最大外轮廓圆之间的距离不等,也就是说,削弧段和最大外轮廓圆之间形成的气隙13不等。即子第一端点至第二端点的方向,削弧段与最大外轮廓圆之间形成的气隙13逐渐变大,削弧段与最大外轮廓圆最大气隙13即为第二气隙,此时,令第一气隙和第二气隙满足前述关系,从而可以满足降低低俗谐波转矩波动量和改善电机8输出性能的需求,令电机8的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。

进一步地,如图2所示,削弧段包括第一线段10b和第二线段10c,第一线段10b和第二线段10c分别位于圆弧段10a相对的两侧。

在该实施例中,削弧段的数量可以为多个,多个削弧段包括第一线段10b和第二线段10c,第一线段10b和第二线段10c分别位于圆弧段10a相对的两侧。在周向方向上,定子齿10包括第一线段10b、圆弧段10a和第二线段10c,即定子齿10朝向转子铁芯4的齿壁包括三段。值得说明的是,第一线段10b和第二线段10c可以采用切削的方式制备。具体地,定子齿10朝向转子铁芯4的壁面在初始状态下可为一段圆弧,通过在定子齿10的周向两侧进行切削,即采用削弧的方式,而削弧的最大距离为g2-g1,且削弧的最大距离与定子铁芯1和转子铁芯4之间的最小气隙(第一气隙g1)满足前述关系式,从而即可实现改善电机8输出性能。

进一步地,如图2所示,第一线段10b的数量为至少一个。第一线段10b和第二线段10c的数量一一对应。

在该实施例中,第一线段10b的数量为一个,第二线段10c的数量也为一个,当然,第二线段10c的数量也可以为多个,第二线段10c的数量与第一线段10b的数量也可以不同。

当第二线段10c的数量与第一线段10b的数量相同时,则定子齿10的齿壁沿周向方向则包括三段,即第一线段10b、圆弧段10a和第二线段10c。当然,第一线段10b和第二线段10c的数量也可以为x个,x≥2,在该种应用场景下,定子齿10的齿壁沿周向方向则包括2x+1段,具体为x个第一线段10b、圆弧段10a和x个第二线段10c。通过至少一个第一线段10b和第二线段10c来实现定子齿10的齿壁的多种形态,从而可以令不同形态的齿壁与转子铁芯4之间形成的气隙13长度更符合需求,进而能够有效改善电机8输出性能。

进一步地,如图2所示,第一线段10b的两端与定子铁芯1的中心之间的连线构成的夹角为γ1,第二线段10c的两端与定子铁芯1的中心之间的连线构成的夹角为γ2,满足γ1=γ2。

在该实施例中,如前述所提及的,第一线段10b包括相背的第一端点和第二端点,第一端点与圆弧段10a相连,第一端点和第二端点距离最大外轮廓圆之间的距离不等,第一端点和第二端点距离定子铁芯1的中心之间的距离也不等。值得说明的是,定子铁芯1的中心是指定子铁芯1的中心轴线在横截面上的截点,该截点与圆弧段10a、削弧段位于同一平面内。具体地,第一端点和第二端点分别于定子铁芯1的中心之间的连线形成夹角γ1,同样的,第二线段10c的两端与定子铁芯1的中心之间的连线构成的夹角为γ2,且γ1=γ2,也就是说,切削定子齿10的一部分而形成第一线段10b和第二线段10c,而切削部分所对应的圆心角相等,也就是说,第一线段10b和第二线段10c在圆周方向上的投影长度相等。

进一步地,如图2所示,圆弧段10a对应的圆心角为γ0,满足γ0≥γ1。

在该实施例中,圆弧段10a对应的圆心角为γ0,满足γ0≥γ1,即圆弧段10a在周向上的长度大于第一线段10b、第二线段10c在周向上的投影长度,也就是说,对于气隙13而言,气隙13分为气隙13长度相等的第一气隙段和长度不等的第二气隙段,而第一气隙段的周向长度大于等于第二气隙段的周向长度,也就是针对于一个定子齿10而言,沿周向方向,气隙长度先由第二气隙变小至第一气隙、再稳定于第一气隙,然后再由第一气隙增大至第二气隙。

进一步地,如图2所示,第一线段10b和第二线段10c沿穿过圆弧段10a的中点的径向延伸线对称。

在该实施例中,第一线段10b和第二线段10c沿穿过圆弧段10a的中点的径向延伸线对称,也就是说,第一线段10b和第二线段10c对称分布于圆弧段10a的两侧,即第一线段10b和第二线段10c左右对称。

进一步地,定子铁芯1还包括轭部14,定子齿10连接在轭部14,定子齿10的数量为多个,多个定子齿10中相邻两个定子齿10和轭部14形成定子槽。转子槽的数量z2大于定子槽的数量z1。

在该实施例中,定子铁芯1还包括轭部14,针对于内转子而言,轭部14呈环状,定子齿10连接在轭部14,定子齿10的数量为多个,多个定子齿10间隔连接于轭部14,多个定子齿10中相邻两个定子齿10和轭部14形成定子槽。转子槽的数量z2大于定子槽的数量z1。

进一步地,转子铁芯4包括多个转子冲片,多个转子冲片沿轴向堆叠。转子铁芯4还包括槽体,槽体沿轴向贯穿且间隔布置在每个转子冲片上,多个转子冲片上的槽体连通形成转子槽,其中,多个转子冲片中相邻两个转子冲片包括第一冲片和第二冲片,第二冲片相对于第一冲片偏转以使转子槽相对于轴向倾斜。

在该实施例中,转子铁芯4包括多个转子冲片,多个转子冲片沿轴向堆叠。转子铁芯4还包括槽体,槽体沿轴向贯穿且间隔布置在每个转子冲片上,多个转子冲片上的槽体连通形成转子槽,其中,多个转子冲片中相邻两个转子冲片包括第一冲片和第二冲片,第二冲片相对于第一冲片偏转以使转子槽相对于轴向倾斜,通过相邻转子冲片的偏转以实现多个转子冲片上的槽体形成转子槽,转子槽为斜槽。

进一步地,如图3和图4所示,转子铁芯4包括分别位于轴向两端的第三冲片4a和第四冲片4b,第三冲片4a相对于第四冲片4b的偏转角度为θsk,其中,1.46g1≤θsk×z2/2π×(g2-g1)≤3g1。

在该实施例中,转子铁芯4包括分别位于轴向两端的第三冲片4a和第四冲片4b,也就是说,位于转子铁芯4轴向顶端的转子冲片为第三冲片4a,位于转子铁芯4轴向末端的转子冲片为第四冲片4b,令第三冲片4a相对于第四冲片4b的偏转角度、削弧的最大距离g2-g1,以及转子铁芯4上转子槽的数量满足前述关系,以满足降低低速谐波转矩波动量和改善输出性能的需求。削弧和斜槽均能实现对电机8的启动的附加转矩的改善,然而削弧和斜槽均会造成最大转矩、额定转矩的跌落,很难较快平衡多个工况点之间的匹配。

进一步地,偏转角度θsk通过以下公式获得:θsk=min(θsk1,θsk2),其中,补偿系数kcomp满足以下公式:kcomp=f-1(min(k(tmax),k(tn),k(tst)))/(2π/z2),从而获得f反函数的取值,接着通过f=[sin((θsk1/(2π/z2))(π/2))]/(θsk1/(2π/z2))(π/2)以获得θsk1的取值。其中,电机8的最大转矩为tmax,电机8的额定转矩为tn,电机8的启动转矩为tst;θsk2为电机8的低速谐波转矩波动量最优对应的偏转角度。

在该实施例中,如图5所示,以原始例(不采用削弧或倾斜的转子槽)、第一比较例(仅采用削弧)和第二比较例(仅采用倾斜的转子槽)的转矩曲线比较,削弧和转子槽均能实现对启动的附加转矩的改善,两种均会造成最大转矩、额定转矩的跌落,很难较快平衡多个工况点a、b、c、d、e之间的匹配。a对应的电机8的启动转矩tst,b对应电机8的最大转矩tmax,c对应电机8的额定转矩tn,d与e对应△tls低速谐波转矩波动量。

如图6和图7,采用工作点匹配设计的方法,对削弧和转子槽进行匹配设计,以满足降低低速谐波转矩波动量和改善输出性能的需求,性能目标需求为tst*、tmax*和tn*,具体操作方法如下:

首先,在转子槽未相对于轴向倾斜的方式下,对不同削弧大小g2-g1下对a、b、c、d、e工作点进行计算,如图6,启动转矩tst随之上升,最大转矩tmax和额定转矩tn先升高后减小,△tls低速谐波转矩波动量逐渐减小。根据目标值tst*、tmax*和tn*可以选定g2-g1的范围为mn。本例中进一步的,g2-g1不考虑转子槽状况下,g1<g2-g1<3.75g1。选定△tls较小时的g2-g1,计算此时的启动转矩tst、最大转矩tmax和额定转矩tn。

其次,需要通过转子槽进一步削弱启动附加转矩,工作点匹配需要同时满足目标值达到要求,同时尽可能降低启动附加转矩,需要补偿的转子槽角度为θsk=min(θsk1,θsk2)。其中,为满足工作点要求,补偿系数kcomp=f-1(min(k(tmax),k(tn),k(tst)))/(2π/z2),值得说明的是,对于具体工作点而言,kcomp取值确定。具体引入的判定系数为k(tmax)=tmax/tmax*、k(tn)=tn/tn*、k(tst)=tst*/tst。引入的补偿系数计算函数为f=[sin((θsk1/(2π/z2))(π/2))]/(θsk1/(2π/z2))(π/2)。

当工作点均匹配能达到要求时,θsk1>θsk2,转子铁芯4中转子槽角度为θsk2为低速谐波转矩波动量△tls最优对应的转子槽角度。

根据以上准则,当g2-g1采用0.75mm时,转子槽角度为θsk2=19°时,低速谐波转矩波动量△tls达到最优为零,但是此时θsk1=16°<θsk2,tmax*和tn*不满足工作点匹配要求。

本实施例最终选取g2-g1=0.75mm,θsk=16°,实现满足工作点需求时,低速谐波转矩波动量最低。

进一步地,如图1和图3所示,电机8还包括导条5,导条5设于转子槽内,转子铁芯4的最大半径为r,转子铁芯4的轴向长度为l,其中,导条5与转子铁芯4的轴向端面之间的夹角θy满足:θy=2rsin(θsk/2)/l。

在该实施例中,电机8还包括导条5,导条5设于转子槽内,转子铁芯4的最大半径为r,转子铁芯4的轴向长度为l,其中,导条5与转子铁芯4的轴向端面之间的夹角θy上述关系式,再电机8的实际制备过程中,可以根据θy分片逐一旋转使得倾斜的导条5与转子铁芯4中的转子槽配合。

进一步地,如图1和图3所示,电机8还包括端盖6,端盖6设于转子铁芯4的轴向两端。端盖6和导条5一体成型于转子铁芯4。电机8还包括定子绕组2,定子绕组2设置于多个定子齿10上,定子绕组2的一部分位于定子槽内。

在该实施例中,电机8还包括端盖6,端盖6设于转子铁芯4的轴向两端。端盖6和导条5一体成型于转子铁芯4。具体地,端盖6和导条5采用铸铝工艺构成一个组件,在铸铝过程中可以固定于转子铁芯4上,连接性能优异。值得说明的是,电机8还包括转轴7,转轴7于转子铁芯4的轴孔中,转轴7可以随转子铁芯4旋转。电机8还包括机壳3,机壳3固定在定子铁芯1之外,转轴7还与机壳3的端面相连。电机8还包括定子绕组2,定子绕组2设在多个定子齿10上,定子绕组2的一部分位于定子槽内,具体地,定子绕组2采用集中绕组的方式设在定子铁芯1上。

在一个具体实施例中,电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。其中,转子槽贯穿设于转子铁芯4上,转子槽相对于轴向倾斜。定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧。定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10,定子齿10与转子铁芯4之间具有气隙13,气隙13的至少一部分不相等。

进一步地,定子齿10包括位于轴向端面上且相连的圆弧段10a和削弧段,圆弧段10a与转子铁芯4之间的距离为第一气隙g1,削弧段与转子铁芯4之间的最大距离为第二气隙g2,其中,1.5g1≤(g2-g1)≤6g1。

进一步地,直段包括第一线段10b和第二线段10c,第一曲线段10b和第二线段10c分别位于圆弧段10a相对的两侧。

进一步地,第一线段10b的数量为至少一个。第一线段10b和第二线段10c的数量一一对应。

进一步地,第一线段10b的两端与定子铁芯1的中心之间的连线构成的夹角为γ1,第二线段10c的两端与定子铁芯1的中心之间的连线构成的夹角为γ2,满足γ1=γ2。

进一步地,圆弧段10a对应的圆心角为γ0,满足γ0≥γ1。

进一步地,第一线段10b和第二线段10c沿穿过圆弧段10a的中点的径向延伸线对称。

进一步地,定子铁芯1还包括轭部14,定子齿10连接在轭部14,定子齿10的数量为多个,多个定子齿10中相邻两个定子齿10和轭部14形成定子槽。转子槽的数量z2大于定子槽的数量z1。

进一步地,转子铁芯4包括多个转子冲片,多个转子冲片沿轴向堆叠。转子铁芯4还包括槽体,槽体沿轴向贯穿且间隔布置在每个转子冲片上,多个转子冲片上的槽体连通形成转子槽,其中,多个转子冲片中相邻两个转子冲片包括第一冲片和第二冲片,第二冲片相对于第一冲片偏转以使转子槽相对于轴向倾斜。

进一步地,转子铁芯4包括分别位于轴向两端的第三冲片4a和第四冲片4b,第三冲片4a相对于第四冲片4b的偏转角度为θsk,其中,1.46g1≤θsk×z2/2π×(g2-g1)≤3g1。

进一步地,偏转角度θsk通过以下公式获得:θsk=min(θsk1,θsk2),其中,θsk1=kcomp×2π/z2,其中,补偿系数kcomp通过以下公式获得:kcomp=f-1(min(k(tmax),k(tn),k(tst)))/(2π/z2),电机8的最大转矩为tmax,电机8的额定转矩为tn,电机8的启动转矩为tst;θsk2为电机8的低速谐波转矩波动量最优对应的偏转角度。

进一步地,电机8还包括导条5,导条5设于转子槽内,转子铁芯4的最大半径为r,转子铁芯4的轴向长度为l,其中,导条5与转子铁芯4的轴向端面之间的夹角θy满足:θy=2rsin(θsk/2)/l。

进一步地,电机8还包括端盖6,端盖6设于转子铁芯4的轴向两端。端盖6和导条5一体成型于转子铁芯4。

进一步地,电机8还包括定子绕组2,定子绕组2设置于多个定子齿10上,定子绕组2的一部分位于定子槽内。

根据本发明的第二个方面,提供了一种压缩机,包括上述任一设计所提供的电机8。

本发明提供的压缩机,包括上述任一设计所提供的电机8,因此具有该电机8的全部有益效果,在此不再赘述。

具体地,电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。其中,转子槽贯穿设于转子铁芯4上,转子槽相对于轴向倾斜。定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧。定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10,定子齿10与转子铁芯4之间具有气隙13,气隙13的至少一部分不相等。

本发明提供的电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。转子槽设在转子铁芯4上,转子槽贯穿设于转子铁芯4上。也就是说,沿着转子槽的延伸方向,转子槽包括两端,且转子槽的两端均位于转子铁芯4的轴向端面。进一步地,转子槽相对于转子铁芯4的轴向倾斜,也就是说,转子槽的延伸方向为非轴向,转子槽与转子铁芯4的轴向端面之间具有夹角,即转子槽为斜槽。

进一步地,定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧,也就是说,定子铁芯1位于转子铁芯4的内侧,即转子铁芯4为外转子,在此种应用场景下,转子铁芯4的呈环状,环状的转子铁芯4的内部设有定子铁芯1。或者定子铁芯1位于转子铁芯4的外侧,即转子铁芯4为内转子,在该种应用场景下,定子铁芯1呈环状,转子铁芯4位于环状的定子铁芯1内侧。

进一步地,定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10。对于位于定子铁芯1内侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的外圆形成气隙13。对于位于定子铁芯1外侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的内圆形成气隙13。定子齿10与转子铁芯4之间形成的气隙13而言,气隙13大体沿周向延伸,气隙13包括在不同位置处的气隙13长度,至少一部分气隙13的长度不等,也就是说,定子齿10和转子铁芯4之间的气隙13不完全相等或者完全不等。本申请通过在转子铁芯4上设置倾斜的转子槽,并令定子齿10与转子铁芯4之间形成不完全相等或完全不等的气隙13,从而以满足降低低速谐波转矩波动量和改善电机8输出性能的需求,令电机8的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。具体地,通过令转子槽相对轴向倾斜,从而可以削弱电机8的启动附加转矩,以令电机8工作点匹配满足目标值。

根据本发明的第三个方面,提供了一种风机,包括上述任一设计所提供的电机。

本发明提供的风机,包括上述任一设计所提供的电机,因此具有该电机的全部有益效果,在此不再赘述。

具体地,电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。其中,转子槽贯穿设于转子铁芯4上,转子槽相对于轴向倾斜。定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧。定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10,定子齿10与转子铁芯4之间具有气隙13,气隙13的至少一部分不相等。

本发明提供的电机8包括转子铁芯4、转子槽和定子铁芯1。转子槽设在转子铁芯4上,转子槽贯穿设于转子铁芯4上。也就是说,沿着转子槽的延伸方向,转子槽包括两端,且转子槽的两端均位于转子铁芯4的轴向端面。进一步地,转子槽相对于转子铁芯4的轴向倾斜,也就是说,转子槽的延伸方向为非轴向,转子槽与转子铁芯4的轴向端面之间具有夹角,即转子槽为斜槽。

进一步地,定子铁芯1设于转子铁芯4的一侧,也就是说,定子铁芯1位于转子铁芯4的内侧,即转子铁芯4为外转子,在此种应用场景下,转子铁芯4的呈环状,环状的转子铁芯4的内部设有定子铁芯1。或者定子铁芯1位于转子铁芯4的外侧,即转子铁芯4为内转子,在该种应用场景下,定子铁芯1呈环状,转子铁芯4位于环状的定子铁芯1内侧。

进一步地,定子铁芯1包括朝向转子铁芯4的定子齿10。对于位于定子铁芯1内侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的外圆形成气隙13。对于位于定子铁芯1外侧的转子铁芯4而言,定子齿10与转子铁芯4的内圆形成气隙13。定子齿10与转子铁芯4之间形成的气隙13而言,气隙13大体沿周向延伸,气隙13包括在不同位置处的气隙13长度,至少一部分气隙13的长度不等,也就是说,定子齿10和转子铁芯4之间的气隙13不完全相等或者完全不等。本申请通过在转子铁芯4上设置倾斜的转子槽,并令定子齿10与转子铁芯4之间形成不完全相等或完全不等的气隙13,从而以满足降低低速谐波转矩波动量和改善电机8输出性能的需求,令电机8的启动附加转矩与额定性能能够相互匹配。具体地,通过令转子槽相对轴向倾斜,从而可以削弱电机8的启动附加转矩,以令电机8工作点匹配满足目标值。

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。

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