单相感应电机和压缩机的制作方法

本发明涉及家用电器领域，具体而言，涉及一种单相感应电机和一种压缩机。

背景技术：

相关技术中，对于单相感应电机而言，气隙磁密的高次谐波是对电机性能全面减弱的重要来源之一，气隙磁密的高次谐波不仅可以在定子绕组和转子绕组中产生集肤效应，导致额外的附加铜耗，在定转子铁芯中引发高频铁耗，使杂散损耗增大，导致电机效率的降低，温升的提高，还可以引发电磁噪音，限制了电机更广泛应用，而且磁密的高次谐波使输出转矩附加了谐波转矩，引起转矩波动的增大，加速了机械部件磨损，使电机产品使用寿命降低。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种单相感应电机。

本发明的另一个目的在于提供一种压缩机。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种单相感应电机，包括：电机定子，包括定子铁芯与线圈绕组，定子铁芯的内壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯的两个端面导通，线圈绕组包括主绕组与副绕组，主绕组与副绕组分别绕设在多个定子槽内；电机转子，套设在电机定子内，电机转子包括转子铁芯，转子铁芯开设有多个沿周向分布的转子槽，转子槽分别使转子铁芯的两个端面导通，其中，定子槽的数量为18个，转子槽的数量为27个或29个。

在该技术方案中，通过在限定单相感应电机中的定子槽数为18个的前提下，对应限定转子槽的数量为27个或29个，即通过具有18个定子槽的电机定子与具有27个转子槽的电机转子装配形成单相感应电机，或通过具有18个定子槽的电机定子与具有29个转子槽的电机转子装配形成单相感应电机，与具有18个定子槽26个转子槽的单相感应电机相比，能够降低气隙磁密的高次谐波，进一步降低在定子绕组与转子绕组之中产生的集肤效应，进一步降低附加损耗与多余热量的产生，从而提升了单相感应电机的运行效率，降低了电磁噪音，并有利于单相感应电机的推广与应用。

具体地，由于电机定子与电机转子之间具有空气气隙，在电机运行时，在空气气隙中产生磁场，而磁场的强弱即为气隙磁密，由于气隙磁密产生的高于基波频率的谐波，即为高次谐波，通过限定定子槽与转子槽合理的数量组合(比如18与27或18与29)，在电机运行过程中，能够消除或减少高次谐波，进而降低高次谐波对电机性能造成的负面影响。

其中，主绕组可称为办公绕组或运行绕组，副绕组可称为开始工作绕组，大部分单相感应电机为了增大副绕组的力矩，将副绕组设置为导线细、匝数多，阻值大的形式。

另外，本发明提供的上述实施例中的单相感应电机还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，主绕组与副绕组均为两极绕组，其中，每极主绕组通过同心绕设，设置在不同的定子槽内，每极副绕组通过同心绕设，设置在不同的定子槽内。

在该技术方案中，通过将主绕组与副绕组均设置为两极绕组，并且每极绕组均通过同心绕设的方式制备，一方面，通过设置为两极绕组，即转子在运行过程中产生两个磁极，与设置为四级绕组的方式相比，在工频供电条件下，电机转子转速更高(对于单相感应电机而言额定转速约为2900rpm)，另一方面，通过采用同心绕设的方式制备线圈绕组(即同一线圈组的几个大小不同的矩形线圈，按同一中心的位置逐个嵌装排列成回字形)，有利于对正弦式绕组的构造，进而降低产生的高次谐波。

在上述任一技术方案中，优选地，每极主绕组具有三层同心绕设的线圈；每极副绕组具有三层同心绕设的线圈。

在该技术方案中，通过将每极主绕组设置为三层同心绕设的线圈，将每极副绕组设置为三层同心绕设的线圈，并且在由内向外的同心绕设过程中，线圈匝数根据定子的槽数和绕组系数等因素确定(定子槽数可调制线圈所产生的谐波在气隙中的表现，绕组系数反映绕组电磁线利用率)并呈拟正弦式变化，由于正弦绕组的高次谐波较低，进而实现了减小杂散损耗、提高电机效率，抑制电机的温升和输出转矩的波动的效果。

在上述任一技术方案中，优选地，相邻的两个定子槽之间被构造成定子齿，定子铁芯在端面上分别具有相互垂直第一对称轴与第二对称轴，多个定子槽相对第一对称轴对称设置，多个定子齿相对第二对称轴对称设置。

在该技术方案中，通过在定子铁芯的端面(或横截面)上分别确定相互垂直的第一对称轴和第二对称轴，以将多个定子槽设置为相对于第一对称轴对称，多个定子齿相对于第二对称轴对称设置，及定子槽与定子齿均沿周向均布设置，进而能够实现两极主线圈的对称设置以及两极副线圈的对称设置，从而保证了电机转子的正常启动与运行。

其中，定子槽的数量为18，依次包括s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8、s9、s10、s11、s12、s13、s14、s15、s16、s17与s18，第一对称中可以设置于s1与s18之间，第二对称轴与s5及s14的中心轴重合。

在上述任一技术方案中，优选地，主绕组的两极分别设置于第二对称轴的两侧；副绕组的两极分别设置于第一对称轴的两侧。

在该技术方案中，通过将主绕组的两极分别设置于第二对称轴的两侧，将副绕组的两极分别设置于第一对称轴的两侧，一方面，实现了三层绕组在不同的定子槽中的分布绕设，另一方面，有利于感应磁场的均匀分布，从而减少气隙磁密的高次谐波。

具体地，主绕组和副绕组均以同心式嵌绕的方式插入定子槽中，主绕组可以由第二对称轴分割为两极，副绕组可以由第一对称轴分割为两极。

此时，主绕组每层线圈首尾之间的定子槽数为奇数，副绕组每层线圈首尾之间的定子槽数为偶数。

在上述任一技术方案中，优选地，主绕组的两极分别设置于第一对称轴的两侧；副绕组的两极分别设置于第二对称轴的两侧。

在该技术方案中，通过将主绕组的两极分别设置于第一对称轴的两侧，将副绕组的两极分别设置于第二对称轴的两侧，与上述将主绕组的两极分别设置于第二对称轴的两侧，将副绕组的两极分别设置于第一对称轴的两侧的设置方式相比，即主绕组与副绕组之间的设置位置可以互换，进而提升了绕组设置的灵活性。

此时，主绕组每层线圈首尾之间的定子槽数为偶数，副绕组每层线圈首尾之间的定子槽数为奇数。

在上述任一技术方案中，优选地，主绕组分别包括第一极主绕组与第二极主绕组，副绕组分别包括第一极副绕组与第二极副绕组，其中，第一极主绕组的内层线圈与第一极副绕组的内层线圈使用相同的定子槽，第一极副绕组的外层线圈与第二极副绕组的外层线圈使用相同的定子槽。

在该技术方案中，通过将第一极主绕组的内层线圈与第一极副线圈的内层线圈绕设于相同的定子槽中，将第一极副绕组的外层线圈与第二极副绕组的外层线圈绕设于相同的定子槽中，实现了在定子槽数为18时，主绕组线圈与副绕组线圈之间的同心式绕设，能效高，噪音小，并且温升低。

另外，也可以将第一极主绕组的外层线圈与第二极主绕组的外层线圈绕设于相同的定子槽中。

具体地，第一极主线圈的外层线圈分别绕设在s1与s9定子槽内，第一极主线圈的中间层线圈分别绕设在s2与s8定子槽内，第一极主线圈的内层线圈分别绕设在s3与s7定子槽内，第一极副线圈的内层线圈分别绕设在s3与s16定子槽内，第一极副线圈的中间层线圈分别绕设在s4与15定子槽内，第一极副线圈的外层线圈分别绕设在s5与s14定子槽内，第二极与第一极对称设置。

在上述任一技术方案中，优选地，定子槽在内壁上的开口宽度大于或等于1.8mm，并小于或等于2.5mm。

在该技术方案中，由于定子槽的开口宽度越小，高次谐波的含量越低，但嵌线相对越困难，可能导致线圈拉力过大而引起线伤，降低电机使用的安全系数，而定子槽的开口宽度越大，高次谐波的含量越高，导致电机性能的降低基于以上两方面，将定子槽在内壁上的开口宽度设置为大于或等于1.8mm，并小于或等于2.5mm，一方面有利于降低高次谐波，另一方面，有利于提升电机的安全性能。

作为一种优选的实施方式，定子槽的开口宽度为2mm。

在上述任一技术方案中，优选地，转子槽的横截面为闭口槽轮廓，闭口槽内填充有导电性材料，其中，导电性材料通过压铸的方式嵌入闭口槽内。

在该技术方案中，由于定子槽为开口槽，定子槽或转子槽的开口会使气隙磁密中的高次谐波，即齿谐波的含量增大，导致电机性能降低，通过将转子槽设置为闭口槽，有利于进一步抑制气隙磁密中的高次谐波。

在上述任一技术方案中，优选地，导电性材料为导电铝件或导电铜件。

在该技术方案中，由于转子槽中填充有导电性材料，并且转子槽为闭口槽，为使电机制造工艺的简化和生产管理的方便，转子槽中的导电性材料为压铸填充而成型，并且闭口槽可使转子在压铸时导电性材料无泄漏，由于铜的电阻率较低，当转子槽中的导电性材料采用铜时，可大幅提高电机效率，但其成本较高，当转子槽中的导电性材料采用铝时，可大幅降低电机成本，但其效率偏低。

在将单相感应电机应用于不同领域时，导电性材料可对应的选择为导电铝件或导电铜件。

本发明第二方面的实施例提出了一种压缩机，包括本发明第一方面的技术方案提出的任一项的单相感应电机。

在该技术方案中，压缩机包括本发明第一方面的技术方案提出的任一项的单相感应电机，从而具有上述任一项的单相感应电机的技术效果，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的单相感应电机的结构示意图；

图2示出了根据本发明的另一个实施例的单相感应电机的结构示意图；

图3示出了根据本发明定子绕线线圈分布图；

图4示出了具有本发明实施例的单相感应电机与相关技术中的单相感应电机7次谐波的对比图；

图5示出了具有本发明实施例的单相感应电动机与相关技术中的单相感应电机9次谐波对比图；

图6示出了具有本发明实施例的单相感应电动机与相关技术中的单相感应电机11次谐波对比图。

其中，图1与图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

10电机定子，102定子铁芯，104定子槽，106主绕组，108副绕组，20电机转子，202转子铁芯，204转子槽。

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3描述根据本发明一些实施例的单相感应电机。

如图1与图2所示，根据本发明的实施例的单相感应电机，包括：电机定子10，包括定子铁芯102与线圈绕组，定子铁芯102的内壁上开设多个定子槽104，多个定子槽104沿周向分布，并分别使定子铁芯102的两个端面导通，线圈绕组包括主绕组106与副绕组108，主绕组106与副绕组108分别绕设在多个定子槽104内；电机转子20，套设在电机定子10内，电机转子20包括转子铁芯202，转子铁芯202开设有多个沿周向分布的转子槽204，转子槽204分别使转子铁芯202的两个端面导通。

实施例一：

如图1所示，定子槽104的数量为18个，转子槽204的数量为27个。

实施例二：

如图2所示，定子槽104的数量为18个，转子槽204的数量为29个。

在该实施例中，通过在限定单相感应电机中的定子槽104数为18个的前提下，对应限定转子槽204的数量为27个或29个，即通过具有18个定子槽104的电机定子10与具有27个转子槽204的电机转子20装配形成单相感应电机，或通过具有18个定子槽104的电机定子10与具有29个转子槽204的电机转子20装配形成单相感应电机，与具有18个定子槽104以及26个转子槽204的单相感应电机相比，能够降低气隙磁密的高次谐波，进一步降低在定子绕组与转子绕组之中产生的集肤效应，进一步降低附加损耗与多余热量的产生，从而提升了单相感应电机的运行效率，降低了电磁噪音，并有利于单相感应电机的推广与应用。

具体地，由于电机定子10与电机转子20之间具有空气气隙，在电机运行时，在空气气隙中产生磁场，而磁场的强弱即为气隙磁密，由于气隙磁密产生的高于基波频率的谐波，即为高次谐波，通过限定定子槽104与转子槽204合理的数量组合(比如18与27或18与29)，在电机运行过程中，能够消除或减少高次谐波，进而降低高次谐波对电机性能造成的负面影响。

其中，主绕组106可称为办公绕组或运行绕组，副绕组108可称为开始工作绕组，大部分单相感应电机为了增大副绕组108的力矩，将副绕组108设置为导线细、匝数多，阻值大的形式。

另外，本发明提供的上述实施例中的单相感应电机还可以具有如下附加技术特征：

实施例三：

如图1与图2所示，在上述实施例中，优选地，主绕组106与副绕组108均为两极绕组，其中，每极主绕组106通过同心绕设，设置在不同的定子槽104内，每极副绕组108通过同心绕设，设置在不同的定子槽104内。

在该实施例中，通过将主绕组106与副绕组108均设置为两极绕组，并且每极绕组均通过同心绕设的方式制备，一方面，通过设置为两极绕组，即转子在运行过程中产生两个磁极，与设置为四级绕组的方式相比，在工频供电条件下，电机转子20转速更高(对于单相感应电机而言额定转速约为2900rpm)，另一方面，通过采用同心绕设的方式制备线圈绕组(即同一线圈组的几个大小不同的矩形线圈，按同一中心的位置逐个嵌装排列成回字形)，有利于对正弦式绕组的构造，进而降低产生的高次谐波。

实施例四：

如图1至图3所示，在上述任一实施例中，优选地，每极主绕组106具有三层同心绕设的线圈；每极副绕组108具有三层同心绕设的线圈。

在该实施例中，通过将每极主绕组106设置为三层同心绕设的线圈，将每极副绕组108设置为三层同心绕设的线圈，并且在由内向外的同心绕设过程中，线圈匝数根据定子的槽数和绕组系数等因素(定子槽数可调制线圈所产生的谐波在气隙中的表现，绕组系数反映绕组电磁线利用率)呈拟正弦式变化，进而主绕组106与副绕组108可视为正弦绕组，由于正弦绕组的高次谐波较低，进而实现了减小杂散损耗、提高电机效率，抑制电机的温升和输出转矩的波动的效果。

实施例五：

如图1与图2所示，在上述任一实施例中，优选地，相邻的两个定子槽104之间被构造成定子齿，定子铁芯102在端面上分别具有相互垂直第一对称轴s01与第二对称轴s02，多个定子槽104相对第一对称轴s01对称设置，多个定子齿相对第二对称轴s02对称设置。

在该实施例中，通过在定子铁芯102的端面(或横截面)上分别确定相互垂直的第一对称轴s01和第二对称轴s02，以将多个定子槽104设置为相对于第一对称轴s01对称，多个定子齿相对于第二对称轴s02对称设置，及定子槽104与定子齿均沿周向均布设置，进而能够实现两极主线圈的对称设置以及两极副线圈的对称设置，从而保证了电机转子20的正常启动与运行。

其中，定子槽104的数量为18，依次包括s1、s2、s3、s4、s5、s6、s7、s8、s9、s10、s11、s12、s13、s14、s15、s16、s17与s18，第一对称中可以设置于s1与s18之间，第二对称轴s02与s5及s14的中心轴重合。

实施例六：

在上述任一实施例中，优选地，主绕组106的两极分别设置于第二对称轴s02的两侧；副绕组108的两极分别设置于第一对称轴s01的两侧。

在该实施例中，通过将主绕组106的两极分别设置于第二对称轴s02的两侧，将副绕组108的两极分别设置于第一对称轴s01的两侧，一方面，实现了三层绕组在不同的定子槽104中的分布绕设，另一方面，有利于感应磁场的均匀分布，从而减少气隙磁密的高次谐波。

具体地，主绕组106和副绕组108均以同心式嵌绕的方式插入定子槽104中，主绕组106可以由第二对称轴s02分割为两极，副绕组108可以由第一对称轴s01分割为两极。

此时，主绕组106每层线圈首尾之间的定子槽104数为奇数，副绕组108每层线圈首尾之间的定子槽104数为偶数。

实施例七：

在上述任一实施例中，优选地，主绕组106的两极分别设置于第一对称轴s01的两侧；副绕组108的两极分别设置于第二对称轴s02的两侧。

在该实施例中，通过将主绕组106的两极分别设置于第一对称轴s01的两侧，将副绕组108的两极分别设置于第二对称轴s02的两侧，与上述将主绕组106的两极分别设置于第二对称轴s02的两侧，将副绕组108的两极分别设置于第一对称轴s01的两侧的设置方式相比，即主绕组106与副绕组108之间的设置位置可以互换，进而提升了绕组设置的灵活性。

此时，主绕组106每层线圈首尾之间的定子槽104数为偶数，副绕组108每层线圈首尾之间的定子槽104数为奇数。

实施例八：

如图1至图3所示，在上述任一实施例中，优选地，主绕组106分别包括第一极主绕组106与第二极主绕组106，副绕组108分别包括第一极副绕组108与第二极副绕组108，其中，第一极主绕组106的内层线圈与第一极副绕组108的内层线圈使用相同的定子槽104，第一极副绕组108的外层线圈与第二极副绕组108的外层线圈使用相同的定子槽104。

在该实施例中，通过将第一极主绕组106的内层线圈与第一极副线圈的内层线圈绕设于相同的定子槽104中，将第一极副绕组108的外层线圈与第二极副绕组108的外层线圈绕设于相同的定子槽104中，实现了在定子槽104数为18时，主绕组106线圈与副绕组108线圈之间的同心式绕设，能效高，噪音小，并且温升低。

另外，也可以将第一极主绕组106的外层线圈与第二极主绕组106的外层线圈绕设于相同的定子槽104中。

如图1至图3所示，具体地，第一极主线圈的外层线圈分别绕设在s1与s9定子槽104内，第一极主线圈的中间层线圈分别绕设在s2与s8定子槽104内，第一极主线圈的内层线圈分别绕设在s3与s7定子槽104内，第一极副线圈的内层线圈分别绕设在s3与s16定子槽104内，第一极副线圈的中间层线圈分别绕设在s4与15定子槽104内，第一极副线圈的外层线圈分别绕设在s5与s14定子槽104内，第二极与第一极对称设置。

在上述任一实施例中，优选地，定子槽104在内壁上的开口宽度大于或等于1.8mm，并小于或等于2.5mm。

在该实施例中，由于定子槽104的开口宽度越小，高次谐波的含量越低，但嵌线相对越困难，可能导致线圈拉力过大而引起线伤，降低电机使用的安全系数，而定子槽104的开口宽度越大，高次谐波的含量越高，导致电机性能的降低基于以上两方面，将定子槽104在内壁上的开口宽度设置为大于或等于1.8mm，并小于或等于2.5mm，一方面有利于降低高次谐波，另一方面，有利于提升电机的安全性能。

作为一种优选的实施方式，定子槽104的开口宽度为2mm。

在上述任一实施例中，优选地，转子槽204的横截面为闭口槽轮廓，闭口槽内填充有导电性材料，其中，导电性材料通过压铸的方式嵌入闭口槽内。

在该实施例中，由于定子槽104为开口槽，定子槽104或转子槽204的开口会使气隙磁密中的高次谐波，即齿谐波的含量增大，导致电机性能降低，通过将转子槽204设置为闭口槽，有利于进一步抑制气隙磁密中的高次谐波。

在上述任一实施例中，优选地，导电性材料为导电铝件或导电铜件。

在该实施例中，由于转子槽204中填充有导电性材料，并且转子槽204为闭口槽，为使电机制造工艺的简化和生产管理的方便，转子槽204中的导电性材料为压铸填充而成型，并且闭口槽可使转子在压铸时导电性材料无泄漏，由于铜的电阻率较低，当转子槽204中的导电性材料采用铜时，可大幅提高电机效率，但其成本较高，当转子槽204中的导电性材料采用铝时，可大幅降低电机成本，但其效率偏低。

在将单相感应电机应用于不同领域时，导电性材料可对应的选择为导电铝件或导电铜件。

如图4至图6所示，气隙磁密中的高次谐波分别为七次谐波、九次谐波和11次谐波，通过采用定子槽104的数量为18个，转子槽204的数量为27个，或定子槽104的数量为18个，转子槽204的数量为29个的组合方案，与定子槽104的数量为18个，转子槽204的数量为26个的方案相比，谐波可大幅减弱，进而可进一步降低电机杂散损耗、提高电机效率，抑制电机温升、削弱输出转矩的波动等。

根据本发明的实施例的压缩机，包括上述任一的实施例提出的单相感应电机。

在该实施例中，压缩机包括上述任一的实施例提出的单相感应电机，从而具有上述任一项的单相感应电机的技术效果，在此不再赘述。

在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；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。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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单元必须具有特定的方向、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。

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。