CN110875662B

CN110875662B - 定子部件、电机及压缩机

Info

Publication number: CN110875662B
Application number: CN201811015725.2A
Authority: CN
Inventors: 梁容; 梁润雄
Original assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Current assignee: Guangdong Meizhi Compressor Co Ltd
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2024-06-18
Anticipated expiration: 2038-08-31
Also published as: CN110875662A

Abstract

本发明公开了一种定子部件、电机及压缩机，定子部件包括：定子铁芯和定子绕组，沿定子孔的周向方向间隔设有多个定子齿，任意相邻的两个定子齿之间限定出绕线槽。定子绕组包括主绕组和副绕组，主绕组和副绕组穿过绕线槽绕设于定子齿上。其中，跨距最小的副绕组与主绕组共同设于同一绕线槽内，在同一绕线槽内的主绕组的铜线的横截面积的总和为S1，副绕组的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。根据本发明的定子部件，通过设置跨距最小的副绕组与主绕组位于同一绕线槽内，并使同一绕线槽内的副绕组和主绕组的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高共槽内副绕组的占比，有利于降低副绕组的三次谐波含量，从而提高了电机效率。

Description

定子部件、电机及压缩机

技术领域

本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种定子部件、电机及压缩机。

背景技术

随着能效要求不断提高以及材料成本越来越高，提高电机能效和追求较优性价比是家电制造企业需特别注重的技术方向。电容运转式压缩机常用的绕组分布(主绕组/副绕组)为5/4、5/3、4/3等结构。相关技术中，为了追求理论效率高，降低主绕组谐波含量，通常将主绕组尽可能的多使用铜线，主绕组的层数多于副绕组的层数，同时主、副绕组共槽中，主绕组的槽满率占比大于副绕组，且基本远大于50％。上述技术方案中，副绕组磁势谐波含量高，由此带来损耗大、噪音大、可靠性低等问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种定子部件，所述定子部件具有效率高、噪声低的优点。

本发明还提出一种电机，所述电机包括上述所述的定子部件。

本发明还提出一种压缩机，所述压缩机包括上述所述的电机。

根据本发明实施例的定子部件，包括：定子铁芯，所述定子铁芯具有轴向贯通的定子孔，沿所述定子孔的周向方向间隔设有多个定子齿，任意相邻的两个所述定子齿之间限定出绕线槽；定子绕组，所述定子绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组穿过所述绕线槽绕设于所述定子齿上，其中，跨距最小的所述副绕组与所述主绕组共同设于同一所述绕线槽内，在同一所述绕线槽内的所述主绕组的铜线的横截面积的总和为S1，所述副绕组的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

根据本发明实施例的定子绕组，通过设置跨距最小的副绕组与主绕组位于同一绕线槽内，并使同一绕线槽内的副绕组和主绕组的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高共槽内副绕组的占比，有利于降低副绕组的三次谐波含量，从而提高了电机效率。

根据本发明的一些实施例，每极所述主绕组的线圈层数为m，每极所述副绕组的线圈层数为n，当m-n＝2时，满足：0.45≤S2/(S1+S2)≤0.8；当m-n＝1时，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

在本发明的一些实施例中，m＝5，n＝3；或m＝5，n＝4；或m＝4，n＝3。

根据本发明的一些实施例，满足：0.55≤S2/(S1+S2)≤0.8。

在本发明的一些实施例中，所述副绕组的三次谐波含量为Hn3，满足：5％≤|Hn3|≤15％，其中，Hn3＝Y3/(Y1×3)，Y3为三次谐波对应的总有效匝数，Y1为基波对应的总有效匝数。

根据本发明的一些实施例，每极所述主绕组的线圈层数为m，每极所述副绕组的线圈层数为n，当m-n＝2时，满足：10％≤|Hn3|≤15％；当m-n＝1时，满足：5％≤|Hn3|≤10％。

根据本发明的一些实施例，所述定子铁芯的外径为D，满足：121mm＜D＜140mm。

根据本发明实施例的电机，所述电机包括：转子；定子部件，所述定子部件为上述所述的定子部件，所述转子设于所述定子孔内且所述转子相对于所述定子可转动。

根据本发明实施例的电机，通过设置定子部件的跨距最小的副绕组与主绕组位于同一绕线槽内，并使同一绕线槽内的副绕组和主绕组的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高副绕组的占比，降低副绕组的三次谐波含量，从而提高了电机效率。

根据本发明实施例的压缩机，包括：电机，所述电机为上述所述的电机。

根据本发明实施例的压缩机，电机定子共槽内的主绕组和副绕组的占比合理，有效降低了副绕组的三次谐波含量，而且减小了电机铜线用量，降低了压缩机的生产成本，提高了压缩机的性价比。

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定子部件的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的定子绕组的绕线示意图

附图标记：

定子部件100，

定子铁芯10，定子孔110，定子齿120，绕线槽130，

定子绕组20，主绕组210，副绕组220。

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，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面参考图1和图2描述根据本发明实施例的定子部件100、电机及压缩机。

如图1和图2所示，根据本发明实施例的定子部件100，定子部件100包括：定子铁芯10和定子绕组20。

具体而言，如图1和图2所示，定子铁芯10具有轴向贯通的定子孔110，沿定子孔110的周向方向间隔设有多个定子齿120，任意相邻的两个定子齿120之间限定出绕线槽130。定子绕组20包括主绕组210和副绕组220，主绕组210和副绕组220穿过绕线槽130绕设于定子齿120上。

其中，跨距最小的副绕组220与主绕组210共同设于同一绕线槽130内，在同一绕线槽130内的主绕组210的铜线的横截面积的总和为S1，副绕组220的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

需要说明的是，如图2所示，每极副绕组220可以包括多层线圈，每层线圈设于对应的两个绕线槽130内。跨距最小的副绕组220可以理解为，每层副绕组220对应的两个绕线槽130之间的定子齿120数最小的副绕组220层。如图2所示，每极副绕组220包括三层线圈：a1层、a2层和a3层。其中，最外层a1层副绕组220线圈对应的两个绕线槽130：编号为19和编号为6的绕线槽130(或编号为7和编号为18的绕线槽130)之间的定子齿120数为11个。中间层a2层副绕组220对应的两个绕线槽130：编号为20和编号为5的绕线槽130(或编号为8和编号为17的绕线槽130)之间的定子齿120数为9个。最内层a1层副绕组220对应的两个绕线槽130：编号为21和编号为4的绕线槽130(或编号为9和编号为16的绕线槽130)之间的定子齿120数为7个。则a1层、a2层和a3层中跨距最小的副绕组220为a3层副绕组220。a3层副绕组220对应的绕线槽130：编号为19、6、7和18的绕线槽130中，同时设置有主绕组210和副绕组220。即主绕组210和副绕组220在编号为19、6、7和18的绕线槽130中共槽设置，且在编号为19、6、7和18的绕线槽130内，主绕组210的铜线的横截面积的总和为S1，副绕组220的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

根据本发明实施例的定子绕组20，通过设置跨距最小的副绕组220与主绕组210位于同一绕线槽130内，并使同一绕线槽130内的副绕组220和主绕组210的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高共槽内副绕组220的占比，有利于降低副绕组220的三次谐波含量，从而提高了电机效率。

根据本发明的一些实施例，每极主绕组210的线圈层数为m，每极副绕组220的线圈层数为n，当m-n＝2时，满足：0.45≤S2/(S1+S2)≤0.8；当m-n＝1时，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。经过试验验证，当m-n＝2时，满足：0.45≤S2/(S1+S2)≤0.8；当m-n＝1时，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8时，可以有效将主绕组210和副绕组220的谐波含量控制在最佳范围内，有效提高了电机效率。

在本发明的一些实施例中，m＝5，n＝3；或m＝5，n＝4；或m＝4，n＝3。也就是说，每极主绕组210可以包括5层线圈，每极副绕组220可以包括3层线圈，此时满足：0.45≤S2/(S1+S2)≤0.8；或每极主绕组210可以包括5层线圈，每极副绕组220包括4层线圈，此时满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8；或每极主绕组210包括4层线圈，每极副绕组220包括3层线圈，此时满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。经过实验验证，通过设置上述主绕组210和副绕组220的线圈层数及共槽中副绕组220的占比关系，可以有效降低主绕组210和副绕组220的三次谐波含量，提高电机效率。

根据本发明的一些实施例，满足：0.55≤S2/(S1+S2)≤0.8。经过实验验证，当满足：0.55≤S2/(S1+S2)≤0.8时，可以提升铜线利用率，并将主绕组210和副绕组220的谐波含量控制在更优范围内，提高了电机效率和电机的性价比。

在本发明的一些实施例中，副绕组220的三次谐波含量为Hn3，满足：5％≤|Hn3|≤15％，其中，Hn3＝Y3/(Y1×3)，Y3为三次谐波对应的总有效匝数，Y1为基波对应的总有效匝数。

需要说明的是，每极副绕组220可以包括n层线圈，每层线圈对应设于两个绕线槽130内，每层线圈对应的两个绕线槽130之间包括的定子齿120数从所述n层线圈的最外侧到最里侧依次为Ya1、Ya2、…、Yan，其中Q/2＞Ya1＞Ya2＞…＞Yan，Q为绕线槽130的总数。每极副绕组220的n层线圈根据各层线圈所对应的两个绕线槽130之间包含的定子齿120数从最外侧到最里侧依次称为副绕组220第一线圈a1、副绕组220第二线圈a2、…、副绕组220第n线圈an。

副绕组220n层线圈包含的匝数从副绕组220第一线圈a1至副绕组220第n线圈an依次为A1、A2、…、An。每极副绕组220的每层线圈作用产生的三次谐波的有效匝数因子分别为X31、X32、…X3n，其中该三次谐波对应的总有效匝数为：Y3＝(X31×A1+X32×A2+…X3n×An)。基波的有效匝数因子为：基波产生的总计有效匝数为Y1＝(X11×A1+X12×A2+…+X1n×An)，副绕组220的三次谐波含量Hn3＝Y3/(Y1×3)。

如图1和图2所示，绕线槽130总数Q为24，每极副绕组220包括三层线圈，分别为副绕组220第一线圈a1、副绕组220第二线圈a2和副绕组220第三线圈a3，每层副绕组220线圈对应的两个绕线槽130之间的的定子齿120数依次为Y1＝11，Y2＝9，Y3＝7。每层副绕组220线圈对应的匝数依次为A1＝35，A2＝25，A3＝22。则副绕组220第一线圈a1产生的三次谐波的有效匝数因子为：

副绕组220第二线圈a2产生的三次谐波的有效匝数因子为：

副绕组220第三线圈a3产生的三次谐波的有效匝数因子为：

该三次谐波产生的总计有效匝数Y3＝(X31×A1+X32×A2+X33×A3)＝(-0.9239)×35+(-0.3827)×25+0.3827×22＝-33.5。

基波的有效匝数因子为：

基波的总计有效匝数Y1＝(X11×A1+X12×A2+X13×A3)＝(0.9914)×35+(0.9239)×25+0.7934×22＝75.3。计算可得|Hn3|＝|Y3/(Y1×3)|＝|-33.5/(75.3×3)|＝14.8％。

另外，主绕组210各层线圈的匝数分别为：M1＝51，M2＝51，M3＝50，M4＝24，M5＝21，绕组线径1.0mm，副绕组220线径为1.0。计算可得跨距最小的a3层副绕组220的铜线横截面积总和S2为17.28mm²，主绕组210的铜线横截面积总和S1为18.85mm²，副绕组220跨距最小的共槽中副绕组220的占比为S2/(S1+S2)＝47.8％。

相关技术中，每层主绕组线圈对应的匝数分别为M1＝50，M2＝50，M3＝48，M4＝30，M5＝20，主绕组的线径为1.0mm。每层副绕组对应的匝数为A1＝46，A2＝22，A3＝12，副绕组的线径为1.025。计算可得，副绕组跨距最小的共槽中，主绕组的铜线横截面积总和为：S1＝M4×3.14159×(1/2)²＝23.56mm²；副绕组220铜线横截面积总和为：S2＝A3×3.14159×(1.025/2)²＝12×3.14159×(1.025/2)×(1.025/2)＝9.9mm²。

则副绕组220的占比为S2/(S1+S2)＝29.6％，另外计算可得，副绕组的三次谐波含量为：|Hn3|＝|Y3/(Y1×3)|＝|-46.3/(75.5×3)|＝20.4％。

由此可见，相较于相关技术，本申请的副绕组220的三次谐波含量由20.4％降到了14.8％，铜线用量减少了约4克，从而提高了电机效率和电机的性价比。

根据本发明的一些实施例，每极主绕组210的线圈层数为m，每极副绕组220的线圈层数为n，当m-n＝2时，满足：10％≤|Hn3|≤15％。也就是说，当每极主绕组210的层数比每极副绕组220的层数多两层时，控制副绕组220的三次谐波含量满足：10％≤|Hn3|≤15％，经过实验验证，当满足上述范围设置时，可以使主绕组210和副绕组220的三次谐波含量得到有效的控制，提高电机性能。

当m-n＝1时，满足：5％≤|Hn3|≤10％。就是说，当每极主绕组210的层数比每极副绕组220的层数多一层时，控制副绕组220的三次谐波含量满足：5％≤|Hn3|≤10％，经过实验验证，当满足上述范围设置时，可以使主绕组210和副绕组220的三次谐波含量得到有效的控制，提高电机性能。

在本发明的一些实施例中，m＝5，n＝3；或m＝5，n＝4；或m＝4，n＝3。也就是说，每极主绕组210的线圈层数可以为5层，每极副绕组220的线圈层数可以为3层，此时控制三次谐波含量满足：10％≤|Hn3|≤15％；每极主绕组210的线圈层数也可以为5层，每极副绕组220的线圈层数可以为4层，此时控制三次谐波含量满足：5％≤|Hn3|≤10％；当然还可以是每极主绕组210的线圈层数为4层，每极副绕组220的线圈层数为3层，此时控制三次谐波含量满足：5％≤|Hn3|≤10％。

根据本发明的一些实施例，定子铁芯10的外径为D，满足：121mm＜D＜140mm。经过实验验证，当定子的铁芯外径D满足：121mm＜D＜140mm使，并使跨距最小的副绕组220与主绕组210共同设于同一绕线槽130内，在同一绕线槽130内的主绕组210的铜线的横截面积的总和为S1，副绕组220的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。由此，可以使共槽内的主绕组210和副绕组220的占比合理，并可以有效控制主绕组210和副绕组220的三次谐波含量，提高了电机性能。

根据本发明实施例的电机，电机包括：转子和定子部件100，定子部件100为上述所述的定子部件100，转子设于定子孔110内且转子相对于定子可转动。

根据本发明实施例的电机，通过设置定子部件100的跨距最小的副绕组220与主绕组210位于同一绕线槽130内，并使同一绕线槽130内的副绕组220和主绕组210的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高副绕组220的占比，降低副绕组220的三次谐波含量，从而提高了电机效率。

根据本发明实施例的压缩机，压缩机包括上述所述的电机。

根据本发明实施例的压缩机，电机定子共槽内的主绕组210和副绕组220的占比合理，有效降低了副绕组220的三次谐波含量，而且减小了电机铜线用量，降低了压缩机的生产成本，提高了压缩机的性价比。

下面参照图1和图2以一个具体的实施例详细描述根据本发明实施例的定子部件100。值得理解的是，下述描述仅是示例性描述，而不是对本发明的具体限制。

如图1和图2所示，定子部件100包括：定子铁芯10和定子绕组20。

其中，定子铁芯10的外径为D，满足：121mm＜D＜140mm。定子铁芯10具有轴向贯通的定子孔110，沿定子孔110的周向方向间隔设有多个定子齿120，任意相邻的两个定子齿120之间限定出绕线槽130。

定子绕组20包括主绕组210和副绕组220，主绕组210和副绕组220穿过绕线槽130绕设于定子齿120上。主绕组210与电源连接，副绕组220与电容连接后与主绕组210并联。其中，如图2所示，每极主绕组210包括五层线圈，由外至内分别为：m1层，m2层，m3层，m4层，m5层，每层主绕组210的线圈匝数分别为M1＝51，M2＝51，M3＝50，M4＝24，M5＝21，绕组线径为1.0mm。每极副绕组220包括三层线圈，由外至内分别为：a1层，a2层，a3层。每层副绕组220的线圈匝数分别为为A1＝35，A2＝25，A3＝22，副绕组220线径为1.0。

a1层对应的两个绕线槽130之间的定子齿120数为11，a2层对应的两个绕线槽130之间的定子齿120数为9，a3层对应的两个绕线槽130之间内的定子齿120数为7。

跨距最小的a3层副绕组220与主绕组210共同设于同一绕线槽130内(编号为21、4、9和16的绕线槽130)，计算可得在编号为21、4、9和16的绕线槽130内副绕组220的铜线截面积总和为17.28mm²，主绕组210的铜线截面积总和为18.85mm²，共槽中副绕组220的占比为S2/(S1+S2)＝47.8％。计算可得副绕组220三次谐波含量|Hn3|＝|Y3/(Y1×3)|＝14.8％。

由此，通过设置跨距最小的副绕组220与主绕组210位于同一绕线槽130内，并使同一绕线槽130内的副绕组220和主绕组210的占比满足0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8，可以提高共槽内副绕组220的占比，有利于降低副绕组220的三次谐波含量，从而提高了电机效率。而且，使减小了铜线用量，提高了铜线利用率，从而提高了电机的性价比。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims

1.一种定子部件，其特征在于，包括：

定子铁芯，所述定子铁芯具有轴向贯通的定子孔，沿所述定子孔的周向方向间隔设有多个定子齿，任意相邻的两个所述定子齿之间限定出绕线槽；

定子绕组，所述定子绕组包括主绕组和副绕组，所述主绕组和所述副绕组穿过所述绕线槽绕设于所述定子齿上，

其中，跨距最小的所述副绕组与所述主绕组共同设于同一所述绕线槽内，在同一所述绕线槽内的所述主绕组的铜线的横截面积的总和为S1，所述副绕组的铜线的横截面积的总和为S2，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

2.根据权利要求1所述的定子部件，其特征在于，每极所述主绕组的线圈层数为m，每极所述副绕组的线圈层数为n，

当m-n＝2时，满足：0.45≤S2/(S1+S2)≤0.8；

当m-n＝1时，满足：0.4≤S2/(S1+S2)≤0.8。

3.根据权利要求2所述的定子部件，其特征在于，m＝5，n＝3；或m＝5，n＝4；或m＝4，n＝3。

4.根据权利要求1所述的定子部件，其特征在于，满足：0.55≤S2/(S1+S2)≤0.8。

5.根据权利要求1所述的定子部件，其特征在于，所述副绕组的三次谐波含量为Hn3，满足：5％≤|Hn3|≤15％，其中，Hn3＝Y3/(Y1×3)，Y3为三次谐波对应的总有效匝数，Y1为基波对应的总有效匝数。

6.根据权利要求5所述的定子部件，其特征在于，每极所述主绕组的线圈层数为m，每极所述副绕组的线圈层数为n，

当m-n＝2时，满足：10％≤|Hn3|≤15％；

当m-n＝1时，满足：5％≤|Hn3|≤10％。

7.根据权利要求6所述的定子部件，其特征在于，m＝5，n＝3；或m＝5，n＝4；或m＝4，n＝3。

8.根据权利要求1所述的定子部件，其特征在于，所述定子铁芯的外径为D，满足：121mm＜D＜140mm。

9.一种电机，其特征在于，所述电机包括：

转子；

定子部件，所述定子部件为根据权利要求1-8中任一项所述的定子部件，所述转子设于所述定子孔内且所述转子相对于所述定子可转动。

10.一种压缩机，其特征在于，包括：

电机，所述电机为根据权利要求9所述的电机。