压缩机定子和具有其的压缩机的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种压缩机定子和具有其的压缩机，所述压缩机定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯具有沿其轴向贯通的通孔，所述定子铁芯的内周具有多个沿其周向间隔开布置且分别与所述通孔导通的定子槽，相邻两个所述定子槽之间限定出定子齿；所述绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组正交分布且均为同心式绕组，所述主绕组和所述副绕组分别绕设在所述定子槽内，所述主绕组和所述副绕组所占的定子槽数相等，所述主绕组的等效匝数为Nm,所述副绕组的等效匝数为Na，Nm与Na满足：0.80≤Nm/Na≤1.1。根据本发明实施例的压缩机定子，在保持电机效率不变的前提下，可以最大程度地减少铜线使用量，降低了生产成本，提高了压缩机的工作效率。
【专利说明】
压缩机定子和具有其的压缩机
技术领域
[0001]本发明涉及压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机定子和具有其的压缩机。
【背景技术】
[0002]压缩机定子绕组由主绕组和副绕组组成，在正常运行时，副绕组的电流超前电源电压，主绕组的电流滞后电源电压，对称两相/三相绕组，通入对称两相/三相电流时，可形成幅值恒定且以固定速度旋转的磁场，当主绕组和副绕组在额定工作点的电阻损耗相同时，电机的效率最优。相关技术中，定子绕组采用“主强副弱”的设计思路，当主绕组和副绕组的等效匝数设置为近似相同时，由于占用槽面积的差异，主绕组和副绕组的电阻相差也很大，因此当磁势平衡时，无法保证主副绕组的电阻损耗也相同，因此电机的效率无法达到最优。
【发明内容】
[0003]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，本发明提出一种压缩机定子，该压缩机定子的绕组铜线使用量少，生产成本低，并且有利于提高压缩机的工作效率。
[0004]本发明还提出一种具有上述压缩机定子的压缩机。
[0005]根据本发明第一方面实施例的压缩机定子，所述压缩机定子包括定子铁芯和绕组，所述定子铁芯具有沿其轴向贯通的通孔，所述定子铁芯的内周具有多个沿其周向间隔开布置且分别与所述通孔导通的定子槽，相邻两个所述定子槽之间限定出定子齿;所述绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组正交分布且均为同心式绕组，所述主绕组和所述副绕组分别绕设在所述定子槽内，所述主绕组和所述副绕组所占的定子槽数相等，所述主绕组的等效匝数为Nm，所述副绕组的等效匝数为Na，Nm与Na满足:0.80彡Nm/Na彡1.1。
[0006]根据本发明实施例的压缩机定子，设置所述主绕组的等效匝数Nm与所述副绕组的等效匝数他满足:0.80彡_/他彡1.1，不仅可以保证单相感应电机的磁势平衡，负序磁场达到平衡，又可以使主副绕组的铜损接近，使电机在额定点的效率最优，还能在效率相同的前提下，减少线圈的用量，降低了生产成本。
[0007]另外，根据本发明实施例的压缩机定子，还可以具有如下附加的技术特征:
[0008]根据本发明的一个实施例，所述主绕组的等效匝数为Nm，所述副绕组的等效匝数为Na，且满足:Nm = Na。
[0009]根据本发明的一个实施例，所述主绕组的电阻为Rm，所述副绕组的电阻为Ra，则
0.9^；Rm/Ra^；l.1。
[0010]根据本发明的一个实施例，所述主绕组和所述副绕组分别有导线组成，所述主绕组的导线的截面积与所述副绕组的导线的截面积相等。
[0011]根据本发明的一个实施例，所述定子铁芯由多个硅钢片叠加形成，每个所述硅钢片的厚度小于等于0.5mm。
[0012]根据本发明的一个实施例，所述定子槽的个数为20或24。
[0013]根据本发明的一个实施例，每个所述定子槽的截面积相等。
[0014]根据本发明的一个实施例，所述定子铁芯的外轮廓的径向尺寸为Dl，D1满足:100mm<Dl<120mmo
[0015]根据本发明第二方面实施例的压缩机，包括根据上述实施例所述的压缩机定子。
[0016]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】
[0017]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:
[0018]图1是根据本发明一个实施例的压缩机定子(定子槽为24槽且绕组呈4/4分布)的结构示意图；
[0019]图2是根据本发明一个实施例的压缩机定子(定子槽为24槽且绕组呈5/5分布)的结构示意图；
[0020]图3是根据本发明一个实施例的压缩机定子(定子槽为20槽且绕组呈4/4分布)的结构示意图；
[0021]图4是具有本发明实施例的压缩机定子的电机与相关技术中的电机的效率对比图。
[0022]附图标记:
[0023]10:定子；
[0024]11:定子铁芯；12定子槽;13:定子齿；
[0025]20:绕组
[0026]21:主绕组;22:副绕组；
[0027]31:主绕组磁轴线;32:副绕组磁轴线。
【具体实施方式】
[0028]下面详细描述本发明的实施例，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。
[0029]下面结合附图1至图4具体描述根据本发明第一方面实施例的压缩机定子10。
[0030]根据本发明实施例的压缩机定子10包括定子铁芯11和绕组20。具体而言，定子铁芯11具有沿其轴向贯通的通孔，定子铁芯11的内周具有多个沿其周向间隔开布置且分别与通孔导通的定子槽12，相邻两个定子槽12之间限定出定子齿13，绕组20包括主绕组21和副绕组22，主绕组21和副绕组22正交分布且均为同心式绕组，主绕组21和副绕组22分别绕设在定子槽12内，主绕组21和副绕组22所占的定子槽12的槽数相等，主绕组21的等效匝数为Nm，副绕组22的等效匝数为Na，Nm与Na满足:0.80彡Nm/Na彡1.1。
[0031]换言之，压缩机定子10主要由定子铁芯11和绕组20组成，定子铁芯11上设有通孔，通孔沿定子铁芯11轴向贯通，定子铁芯11的内壁面设有多个定子槽12，多个定子槽12沿定子铁芯11的周向均匀且间隔开布置，且每个定子槽12与通孔贯通，相邻两个定子槽12之间限定出一个定子齿13，定子槽12内绕设有主绕组21和副绕组22，主绕组21和副绕组22均是同心式绕组，且主绕组21与副绕组22呈正交布置。
[0032]具体地，铜线分别绕设在相同数量的定子槽12内形成主绕组21和副绕组22，每一个定子槽12内的绕线有多种布置方法，可以全部设为主绕组21，也可以全部设为副绕组22，也可以同时设有主绕组21和副绕组22。
[0033]其中，主绕组21的等效匝数为Nm，副绕组22的等效匝数为Na，在定子槽12内分别绕设主绕组21和副绕组22，保证主绕组21等效匝数与副绕组22等效匝数的比值在0.80与1.1之间，通过将主绕组21和副绕组22绕设在相同数量的定子槽12内，可以确保主绕组21和副绕组22的额定工作点的电阻损耗是相同的，此时电机效率可以达到最高，有利于增加电机的效率，减少电能无用功的消耗，增加电能的利用效率，在保证压缩机正常运转的同时，达到节能减排的目的。
[0034]由此，根据本发明实施例的压缩机定子10，设置所述主绕组21的等效匝数Nm与所述副绕组22的等效匝数Na满足:0.80彡Nm/Na彡1.1，不仅可以保证单相感应电机的磁势平衡，负序磁场达到平衡，又可以使主副绕组的铜损接近，使电机在额定点的效率最优，还能在效率相同的前提下，减少线圈的用量，降低了生产成本。
[0035]优选地，主绕组21的等效匝数为Nm，副绕组22的等效匝数为Na，且满足:Nm=Na。具体而言，定子铁芯11内周设有均匀且间隔布置的定子槽12，相邻定子槽12之间形成定子齿13，线圈绕设在定子槽12内形成主绕组21和副绕组22，其中，绕设在定子槽12内的有效线圈数表示绕组20的等效匝数，主绕组21中绕设在定子槽12内的有效线圈数与副绕组22绕设在定子槽12内的有效线圈数相同。
[0036]参照图1至图3，定子铁芯11内周设有多个贯穿定子铁芯11的定子槽12，相邻定子槽12之间限定出一个定子齿13，在定子齿13靠近定子铁芯11轴线处形成垂直于定子铁芯11半径的短边，短边两端分别超出定子槽12的内壁以使定子槽12的开口形成缩口，即每个定子齿13大致形成T形结构，线圈绕设在定子槽12内形成绕组20，且主绕组21绕设在定子槽12内的有效线圈数和副绕组22绕设在定子槽12内的有效线圈数相同。
[0037]电机运行过程中，电流通过定子槽12内的绕组20的线圈，绕组20的线圈内的电流产生励磁磁场，定子10产生的励磁磁场对处在其中的通电导体产生力的作用，驱动定子10内部的转子(未示出)旋转，定子铁芯11上绕设相同数量的主绕组21线圈和副绕组22线圈，能够增加电机的运行效率，在设置相同数量绕线线圈的情况下，最大程度地增加了电机的运转效率，提高了电机的工作性能。
[0038]有利地，主绕组21的电阻为Rm，副绕组22的电阻为Ra，贝Ij0.9彡Rm/Ra彡1.1，即主绕组21和副绕组22的电阻之比大于等于0.9且小于等于1.1。例如，Rm/Ra可以为0.9、1或者1.1等，具体地，可以根据设计需要进行选择，以达到所要求的电机性能。
[0039]可以理解的是，线圈绕设在定子槽12内形成绕组20，由于绕组20的线圈数量、线圈直径和材料的不同，容易导致各绕组20之间的电阻不同，因此，每个绕组20的电阻随着绕设在定子槽12内线圈数量的增多而增大，随线圈直径的增大而增大，绕组20的电阻根据绕组20绕设在定子槽12内的线圈而定。
[0040]其中，将主绕组21和副绕组22的电阻之比设置在0.9到1.1之间，能够保证电机在工作过程中合理分布工作电压，提高电机工作效率，防止电机在工作过程中因工作电压分布不均影响电机的工作效率，在同样功率的前提下，减少了铜线的使用量，降低了生产成本。
[0041]优选地，主绕组21和副绕组22分别由导线绕制而成，主绕组21的导线的截面积与副绕组22的导线的截面积相等。也就是说，使用截面积相同的导线绕设在定子槽12内形成主绕组21和副绕组22，绕设在定子槽12内形成的绕组20的导线的截面积能够控制绕组20的电阻，使用截面积相同的导线便于控制绕组20的电阻。
[0042]主绕组21和副绕组22上导线的截面积相同，换言之，如果主绕组21和副绕组22上的导线截面形状相同，则截面形状的尺寸也相同。具体地，可以根据主绕组21和副绕组22所在的位置及定子齿13的情况选择合适截面积的导线，可以使圆形的也可以是矩形的，导线截面积相同即可
[0043]使用相同截面的导线绕设主绕组21和副绕组22，一方面增加了导线选择的广泛性，可以根据绕组20和定子齿13的具体情况选择合理形状的导线，增加了导线的绕设速度，提高了定子10的装配效率，另一方面，等长度、同材料的相同截面积的导线的电阻是相同的，在绕设绕组20过程中，使用相同截面积的导线作为绕线，便于控制绕组20的电阻，降低了绕组20绕设过程中的失误操作。
[0044]有利地，定子铁芯11由多个硅钢片叠加形成，每个硅钢片的厚度小于等于0.5mm，具体而言，定子铁芯11包括多个厚度小于等于0.5mm的硅钢片，多个硅钢片的形状、尺寸相同，且多个硅钢片沿定子铁芯11轴向依次叠加放置。通过使用厚度较小的硅钢片形成定子铁芯11，能够防止电机工作过程中、因电流交替变化而产生涡流热，减少定子铁芯11的涡流损耗，降低了电机的工作温度，不仅可以防止因电机温度过高使绕组20线圈发生损坏的问题发生，还能避免因电机温度过高而损坏电机附近的其他电机元件的问题发生，降低了压缩机的能耗，延长了压缩机的使用寿命。
[0045]可选地，定子槽12的个数为20或24，定子槽12设置在定子10内周，相邻两个定子槽12限定出一个定子齿13，若将定子槽12的个数设为20个，对应的定子齿13的个数也为20，若将定子槽12的个数设置为24个，定子齿13的个数同样为24个。
[0046]可以理解的是，根据压缩机需要的功率和压缩机的体积不同，对定子10的要求也不相同，将定子槽12的个数设置为20或24个，便于压缩机在装配过程中选择合适的定子10，从而保证压缩机的工作效率。
[0047]其中，每个定子槽12的截面积相等，具体而言，定子铁芯11内周设有定子槽12，且定子槽12沿定子铁芯11内周均匀布置，相邻定子10之间设有定子齿13，且相邻定子齿13之间的距离相同，定子铁芯11形成中心对称结构，由于定子铁芯11上定子槽12的个数为20或24，定子铁芯11沿其中心轴每旋转18°或15°，便和原来的结构重合一次。
[0048]由此，设置截面积相同的定子槽12，一方面便于控制定子槽12内的线圈，相同截面积的定子槽12限定出的定子齿13的截面积也是相同的，绕组20线圈绕设在定子槽12内，相同截面积的定子齿13能够保证每一圈绕组20的长度是相同的，另一方面，具有相同数量的定子槽12结构的娃钢片便于叠加组成定子铁芯11，无须考虑娃钢片的旋转角度，节省组装时间。
[0049]如图1所示，在本实施例中，定子铁芯11的外轮廓的径向尺寸为Dl，D1满足:100mm<D1< 120mm，即组成定子铁芯11的每一层娃钢片的外径尺寸控制在10mm与120mm之间。
[0050]由此，将定子铁芯11的外径尺寸控制在10mm与120mm之间，有利于压缩机在装配过程中限定出相应的空间安装定子铁芯11，占用空间小，减小了压缩机的尺寸，有利于实现压缩机的轻量化。
[0051]下面结合多个实施例具体描述根据本发明第一方面实施例的压缩机定子10。
[0052]实施例一
[0053]如图1所示，在本实施例中，定子10具有24个定子槽12，绕组20呈4/4分布，其中，副绕组22简称为a相，定子槽12内的圆形标志代表主绕组21，三角形标志代表副绕组22，连线代表了主副绕组在定子槽12内的连接方式。
[0054]由于压缩机关于主绕组磁轴线31和副绕组磁轴线32对称，因此在定子10的1/4范围内，主绕组21和副绕组22各占了4个定子槽12，因此称为4/4分布，其中，I/4范围内中的定子槽12中的两个为公共槽，在整个定子10中，Zm = Za = 16。
[0055]主绕组21和副绕组22的每个线圈在每个定子槽12里面的匝数依次为ml = 48，m2 =48，m3 = 36，m4 = 12，主绕组21的导线的线径为0.95mm，则主绕组21的绕组系数Km及等效匝数Nm计算如下:
[0056]Kml = sin(0.5*ll/24*360。)=0.991
[0057]Km2 = sin(0.5*9/24*360° )=0.924
[0058]Km3 = sin(0.5*7/24*360。)=0.793
[0059]Km4 = sin(0.5*5/24*360° )=0.609
[0060]M=ml+m2+m3+m4 = 144
[0061]ml % =48/144 = 33%
[0062]m2% =48/144 = 33%
[0063]m3% =36/144 = 25%
[0064]m4% = 12/144 = 8.3%
[0065]Km=Kml*ml % +Km2*m2 % +Km3*m3 % +Km4*m4 % =0.88751
[0066]Nm=Km*M= 144*0.88751 = 127.8
[0067]副绕组22的每个线圈的Bi数和主绕组21完全相同，即al =ml，a2=m2，a3 = m3，a4=m4。按照同样的计算方法，可知Na = 127.8。因此Nm/Na = I。
[0068]实施例二
[0069]如图2所示，在本实施例中，定子10具有24个定子槽12，绕组20呈5/5分布。
[0070]主绕组21和副绕组22在每个定子槽12里面的匝数依次为1111 = 52，1112 = 36，1113 = 30，1114 = 23，1115 = 11;&1=48，&2 = 43，&3 = 29，&4 = 20，&5 = 13，主绕组21的线径为0.875，副绕组22的线径为0.8mm。则主绕组21的绕组系数Km及等效匝数Nm计算如下:
[0071]Kml =Kal = sin(0.5*11/24*360° )=0.991
[0072]Km2=Ka2 = sin(0.5*9/24*360。)=0.924
[0073]Km3=Ka3 = sin(0.5*7/24*360° )=0.793
[0074]Km4=Ka4 = sin(0.5*5/24*360。)=0.609
[0075]Km5=Ka5 = sin(0.5*3/24*360° )=0.383
[0076]M=ml+m2+m3+m4+m5 = 152
[0077]A = al+a2+a3+a4+a5 = 153
[0078]ml%=52/152 = 34.21% al % =48/153 = 31.37%
[0079]m2%=36/152 = 23.68% a2% =43/153 = 28.10%
[0080]m3% =30/152 = 19.74% a3% =29/153 = 18.95%
[0081]m4%=23/152 = 15.13% a4% =20/153 = 13.07%
[0082]m5% = ll/152 = 7.24% a5% = 13/153 = 8.50%
[0083]Km=Kml*ml % +Km2*m2 % +Km3*m3 % +Km4*m4 % =0.8342
[0084]Ka=Kal*al% +Ka2*a2 % +Ka3*a3 % +Ka4*a4 %=0.8330
[0085]Nm=Km*M= 141*0.8342 = 126.8
[0086]Na=Ka^A= 140*0.833 = 127.45
[0087]主副绕组等效匝数的比值为Nm/Na = 0.995。
[0088]实施例三
[0089]如图3所示，在本实施例中，定子10具有20个定子槽12，绕组20呈4/4分布，其中，每个定子齿12中绕组20的具体分配可以采用实施例一中的分布方式，即主副绕组分别采用完全相同的分配方式，也可以采用实施例二中的分布方式，即主副绕组分别采用不等匝的分配方式，但等效匝数比值接近于I。
[0090]本发明实施例的压缩机定子10不仅可以保证单相感应电机的磁势平衡，负序磁场达到平衡，使主副绕组的铜损接近，使电机在额定点的效率最优，还能在效率相同的前提下，减少线圈的用量，降低了生产成本。
[0091]参照图4，根据本发明实施例的压缩机定子10应用在电机中，与相关技术中绕组呈5/4分布的电机相比，绕组20的重量更轻，材料成本更低，既可以降低成本，又利于提高电机性能。
[0092]下面具体描述根据本发明第二方面实施例的压缩机(未示出)。
[0093]根据本发明实施例的压缩机包括根据上述实施例的压缩机定子10。具体地，压缩机包括机壳(未示出)、电机(未示出)和压缩机定子10，电机内腔设有压缩机定子10，压缩机定子10包括定子铁芯11和绕组20，其中，绕组20包括主绕组21和副绕组22，主绕组21和副绕组22正交分布且均为同心式绕组，主绕组21和副绕组22分别绕设在定子槽12内，主绕组21和副绕组22所占的定子槽12数相等，主绕组21的等效匝数为Nm，副绕组22的等效匝数为Na，Nm 与 Na 满足:0.80 彡 Nm/Na 彡 1.1。
[0094]由于根据本发明的压缩机定子10具有上述技术效果，因此，根据本申请实施例的压缩机也具有上述技术效果，即该压缩机的结构简单，生产效率高，生产成本低，工作效率高，性能好。
[0095]根据本发明实施例的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。
[0096]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。
[0097]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。
[0098]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。
[0099]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。
[0100]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。
【主权项】
1.一种压缩机定子，其特征在于，包括: 定子铁芯，所述定子铁芯具有沿其轴向贯通的通孔，所述定子铁芯的内周具有多个沿其周向间隔开布置且分别与所述通孔导通的定子槽，相邻两个所述定子槽之间限定出定子齿； 绕组，所述绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组正交分布且均为同心式绕组，所述主绕组和所述副绕组分别绕设在所述定子槽内，所述主绕组和所述副绕组所占的定子槽数相等，所述主绕组的等效匝数为Nm，所述副绕组的等效匝数为Na，Nm与Na满^:0.80^Nm/Na^l.lo2.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，Nm=Na。3.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，所述主绕组的电阻为Rm，所述副绕组的电阻为Ra，则0.9彡Rm/Ra彡1.1。4.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，所述主绕组和所述副绕组分别由导线组成，所述主绕组的导线的截面积与所述副绕组的导线的截面积相等。5.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，所述定子铁芯由多个硅钢片叠加形成，每个所述娃钢片的厚度小于等于0.5mm。6.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，所述定子槽的个数为20或24。7.根据权利要求1或6所述的压缩机定子，其特征在于，每个所述定子槽的截面积相等。8.根据权利要求1所述的压缩机定子，其特征在于，所述定子铁芯的外轮廓的径向尺寸为 D1，D1 满足:100mm<Dl<120mmo9.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1-8中任一项所述的压缩机定子。
【文档编号】H02K3/12GK106059132SQ201610569163
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】孙国伟, 于明湖
【申请人】广东美芝制冷设备有限公司, 安徽美芝精密制造有限公司