目录
压缩机及其电机背景
转子内埋设磁铁的无刷电动机因其较高的效率被广泛应用于空调压缩机等家电领域中。然而，电机的效率难以得到提升，其主要原因是由于铜损与铁损造成的损失无法得到抑制。具体而言，电机的效率依赖于综合了铜损和铁损后的损失。若以损失来进行考虑，则当定子齿的齿宽较小时，由铜损造成的损失占主导，当齿宽较大时，由铁损造成的损失占主导。
在2014年9月前的家电领域内，电机效率已做到比较高的水平，即设计上已经达到铜损和铁损平衡的阶段，此时通过改变定子冲片形状，无论是降低铜损或是铁损，都会导致另一种损耗的上升，最终都无法达到电机效率的提升。[2]
压缩机及其电机发明内容
压缩机及其电机目的
《压缩机及其电机》的一个目的在于提出一种电机，电机的效率得到了提升；该发明的另一个目的在于提出一种具有上述电机的压缩机。[2]
压缩机及其电机技术方案
根据《压缩机及其电机》方面实施例的电机，包括：定子，所述定子包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子铁芯具有在所述定子铁芯的周向上间隔开分布的多个定子齿，其中所述定子铁芯由多个定子铁板叠置而成，其中每个所述定子铁板的厚度θ满足：θ≤0.3毫米；和转子，所述转子包括转子铁芯和设在所述转子铁芯上的多个转子磁铁件，所述转子铁芯由多个转子铁板叠置而成，其中每个所述转子铁板的厚度δ满足：δ≤0.3毫米，每个所述转子磁铁件在20℃下的剩磁Br满足：Br＞1.35特斯拉。
根据《压缩机及其电机》实施例的电机，通过采用板厚较小的转子铁板、以及剩磁较高的转子磁铁件，实现了铜损和铁损的同时下降，从而提升了电机效率。
可选地，每个所述定子铁板的厚度θ进一步满足：θ＝0.3毫米，每个所述转子铁板的厚度δ进一步满足：δ＝0.3毫米。
可选地，每个所述转子磁铁件在20℃下的剩磁Br进一步满足：Br＝1.38特斯拉。
进一步地，所述电机的磁极个数为P，每极下磁铁的总宽度为bm，所述定子齿的个数为Q，每个所述定子齿的宽度为t1，其中，所述t1、bm满足：0.6P/Q<t1/bm<0.8P/Q。
可选地，所述t1、bm进一步满足：t1/bm＝0.7P/Q。
更进一步地，所述转子铁芯的高度为L2，所述转子的外径为D2，其中，所述L2、D2满足：0.9＜L2/D2＜1.1。
具体地，所述转子铁芯上形成有用于容纳所述多个转子磁铁件的多个转子槽。
可选地，每个所述转子槽的形状为“一”字型、V型、U型或W型。
可选地，所述转子位于所述定子的内侧或外侧。
根据《压缩机及其电机》第二方面实施例的压缩机，包括根据该发明上述方面实施例的电机。[2]
压缩机及其电机附图说明
图1是根据《压缩机及其电机》实施例的电机的俯视图；
图2是图1中所示的电机的立体图；
图3是根据该发明实施例的电机和传统的电机的效率随（Q×t1）/（P×bm）变化的曲线图；
图4是根据该发明实施例的电机和传统的电机的效率随L2/D2变化的曲线图。
附图标记：100：电机；1：定子；11：磁轭；12：定子齿；121：极靴；13：定子槽；2：转子；21：转子铁芯；211：转子槽；22：转子磁铁件。[2]
图1 | 图2 | 图3 | 图4 |
压缩机及其电机技术领域
《压缩机及其电机》涉及电机制造技术领域，尤其是涉及一种压缩机及其电机。[2]
压缩机及其电机权利要求
1.一种电机，其特征在于，包括：定子，所述定子包括定子铁芯和缠绕在所述定子铁芯上的定子绕组，所述定子铁芯具有在所述定子铁芯的周向上间隔开分布的多个定子齿，其中所述定子铁芯由多个定子铁板叠置而成，其中每个所述定子铁板的厚度θ满足：θ≤0.3毫米；和转子，所述转子包括转子铁芯和设在所述转子铁芯上的多个转子磁铁件，所述转子铁芯由多个转子铁板叠置而成，其中每个所述转子铁板的厚度δ满足：δ≤0.3毫米，每个所述转子磁铁件在20℃下的剩磁Br满足：Br＞1.35特斯拉，所述电机的磁极个数为P，每极下磁铁的总宽度为bm，所述定子齿的个数为Q，每个所述定子齿的宽度为t1，其中，所述t1、bm满足：0.6P/Q。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述定子铁板的厚度θ进一步满足：θ＝0.3毫米，每个所述转子铁板的厚度δ进一步满足：δ＝0.3毫米。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述转子磁铁件在20℃下的剩磁Br进一步满足：Br＝1.38特斯拉。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述t1、bm进一步满足：t1/bm＝0.7P/Q。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯的高度为L2，所述转子的外径为D2，其中，所述L2、D2满足：0.9＜L2/D2＜1.1。
6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子铁芯上形成有用于容纳所述多个转子磁铁件的多个转子槽。
7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，每个所述转子槽的形状为“一”字型、V型、U型或W型。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述转子位于所述定子的内侧或外侧。
9.一种压缩机，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的电机。[2]
压缩机及其电机实施方式
参考图1-图4描述根据《压缩机及其电机》方面实施例的电机100，电机100可以用于压缩机中。其中，压缩机可以为家用电器例如空调器的压缩机。
如图1和图2所示，根据《压缩机及其电机》方面实施例的电机100，包括定子1和转子2。
定子1包括定子铁芯和定子绕组（图未示出），定子绕组缠绕在定子铁芯上，定子铁芯具有在定子铁芯的周向上间隔开分布的多个定子齿12。
具体而言，定子铁芯包括环状的磁轭11和多个定子齿12，磁轭11大体为圆环状，多个定子齿12彼此间隔开地设在磁轭11的内周壁上，且多个定子齿12优选等间距地配置在磁轭11的圆周方向上。其中，每个定子齿12可以由磁轭11的内周壁的一部分向内凸出形成。在每个定子齿12的内端具有沿圆周方向加宽的极靴121，换言之，极靴121的周向宽度大于对应的定子齿12的周向宽度。这里，需要说明的是，方向“内”指的是朝向磁轭11中心的方向，其相反方向被定义为“外”，即远离磁轭11中心的方向。定子铁芯由多个定子铁板叠置而成。
每相邻的两个定子齿12之间限定出定子槽13，定子绕组穿过多个定子槽13缠绕在定子铁芯上。其中，定子绕组可以为一般被称作U、V、W相的三相绕线。
转子2包括转子铁芯21和设在转子铁芯21上的多个转子磁铁件22，多个转子磁铁件22在转子铁芯21的周向上间隔开分布，优选地，转子2以S极与N极隔开等间隔地交替配置在圆周方向上的方式将多个磁极数的转子磁铁件22保持在转子铁芯21的周向上。转子铁芯21由多个转子铁板叠置而成。可选地，每个转子磁铁件22为高剩磁的稀土磁铁，例如稀土磁铁可以采用烧结工艺制成，20℃下该转子磁铁件22的磁性能为：剩磁Br大于1.35特斯拉，内禀矫顽力Hcj大于1700千安/米。
转子2可以位于定子1的内侧，如图1和图2所示，转子铁芯21上形成有用于容纳多个转子磁铁件22的多个转子槽211，多个转子槽211沿转子铁芯21的周向间隔开分布，且多个转子槽211邻近转子铁芯21的外周壁设置。转子2以多个定子齿12与多个转子磁铁件22隔开规定的空隙相对的方式配置在定子1的内周侧。当然，转子2也可以位于定子1的外侧（图未示出）。
可选地，每个转子槽211的形状为“一”字型，如图1所示。当然，每个转子槽211的形状还可以为V型、U型或W型等。可以理解，转子槽211的具体形状可以根据实际要求具体设置，该发明对此不作具体限定。
其中，定子铁芯采用低铁损的薄铁板层叠而成，每个定子铁板的厚度θ满足：θ≤0.3毫米，此时P1.5/50（即50赫兹、1.5特斯拉下的铁损值）小于2.7瓦/千克。转子铁芯21采用的是低铁损的薄铁板层叠而成，每个转子铁板的厚度δ满足：δ≤0.3毫米，P1.5/50（即50赫兹、1.5特斯拉下的铁损值）小于2.7瓦/千克。在20℃下，每个转子磁铁件22的剩磁Br满足：Br＞1.35特斯拉，内禀矫顽力Hcj大于1700千安/米。由此，可以同时抑制铜损和铁损，实现电机100效率的大幅度提升。
在该申请下面的描述中，参照图1和图2，以电机100的定子齿12的个数Q（即定子槽13的个数）为九个、转子磁铁件22的磁极的个数P为六个为例进行说明。
其中，定子铁芯和转子铁芯21均采用的是低铁损的薄铁板层叠而成，其板厚分别为0.3毫米，P1.5/50（即50赫兹、1.5特斯拉下的铁损值）为2.4瓦/千克。因为铁芯的铁损主要由磁滞效应和涡流效应产生，而板厚减薄对于涡流效应产生的铁损的降低有明显的作用。
转子2采用的是20℃下剩磁Br为1.38特斯拉的磁铁，内禀矫顽力Hcj为1800千安/米。因为磁铁的剩磁提高，提供到定子铁芯里的磁感应强度和总磁通都相应增加，在定子绕组中感应的反电动势也会相应提升，同样的定子1电流输出的转矩增加了，那么在要求输出同样转矩的情况下，定子1需要的电流就可以下降，由定子1电流产生的铜损也下降了。
铜损Wcu与电流I的平方值及电阻值R存在有正比关系。具体来说，铜损Wcu与电流I及电阻值R之间的关系用Wcu＝RI×I表示。这样，在使用相同的铜线的情况下，铜损Wcu在电流I的平方值发生变化的情况下发生变化。另外，电动机的转矩T与磁通量Φ和电流I存在有简单的正比关系。在此，若增加定子齿12的宽度，则与转子磁铁件22相对的相对面积增加，导向定子铁芯的磁通量Φ增大。这样，在转矩T为相同转矩的情况下，定子齿12的宽度越大，电动机的电流越小，因此，铜损Wcu也越小。
铁损Wfe与磁感应强度B及转速f存在有正比关系。这样，在为相同的转速f的情况下，铁损Wfe在磁感应强度B的值发生变化的情况下发生变化。在此，定子齿12的宽度越大，越易于导入磁通，磁感应强度B越大。而且，由于铁损Wfe与磁感应强度B存在有正比关系，因此定子齿12的宽度越大，铁损Wfe也越大。
当转子2中采用的磁铁剩磁提高了，那么定子铁芯中定子齿12和磁轭11的磁感应强度B会变大，导致铁损Wfe变大，对效率提升不利。在该发明中，定子铁芯采用的是低铁损的薄铁板层叠而成，其板厚为0.3毫米，P1.5/50（即50赫兹、1.5特斯拉下的铁损值）为2.4瓦/千克。其对于涡流效应产生的铁损有抑制作用，那么即使在定子铁芯磁感应强度B会变大，由于板厚的降低，反而使铁损值得到下降。
由此，根据该发明实施例的电机100，通过采用板厚较小的转子铁板、以及剩磁较高的转子磁铁件22，实现了铜损和铁损的同时下降，从而提升了电机100效率。
根据《压缩机及其电机》的进一步实施例，可以通过对定子铁芯的具体尺寸进行限定来进一步提高电机100的效率。
其中，定子铁芯和转子铁芯21采用的铁板的厚度同样均为0.3毫米，转子磁铁件22采用的是20℃下剩磁Br为1.38特斯拉的磁铁。同样地，定子齿12的个数为九个，磁铁的个数为六个。图3是表示采用上述电机100与传统的电机的效率的比较的图。将Q个定子齿12的总宽度Q×t1与各磁极磁铁的总宽度P×bm的比值（Q×t1）/（P×bm）作为横轴，将改变比值t1/bm时的电机100效率作为纵轴，示出了比值从0.4变化至0.9时的电机100效率。
其中，bm为每极下磁铁的总宽度，例如在图1的示例中，当转子槽211为“一”字型时，转子槽211内设有一个转子磁铁件22，此时bm为转子磁铁件22在转子铁芯21的周向上的长度。t1为每个定子齿12的宽度。
根据图3可知，当电机100的比值（Q×t1）/（P×bm）为相同值（即横坐标相同）时，根据该发明实施例的电机100的效率高于传统的电机的效率。
当电机100应用于空调器的压缩机中时，一般电机100的效率提升在0.5％左右，从而压缩机的制冷效率会有明显提升。优选地，当0.6<（Q×t1）/（P×bm）<0.8时，电机100效率较高。与此相对可知，在与比值（Q×t1）/（P×bm）大致相同的范围（即0.6<（Q×t1）/（P×bm）<0.8）内，传统的电机的效率的变化在0.3％以内，其实现电机100效率的提升是困难的。
通过上述比较，通过将0.3毫米板厚的铁板与具有高剩磁的磁铁配合使用，能够实现电机100效率的大幅度提升。在考虑大化时，优选的是比值0.6<（Q×t1）/（P×bm）<0.8，即0.6P/Q<t1/bm<0.8P/Q。进一步优选地，t1/bm＝0.7P/Q。
更进一步地，可以对电机100的积厚与外径的具体尺寸进行限定以更进一步地提高电机100效率。具体而言，其它条件（定子铁芯和转子铁芯21采用的铁板的厚度同样均为0.3毫米，转子磁铁件22采用的是20℃下剩磁Br为1.38特斯拉的磁铁，定子齿12的个数为九个，磁铁的个数为六个）不变，将（Q×t1）/（P×bm）的比值设定为0.7。
图4是表示根据该发明实施例的电机100的效率的图。将转子铁芯21的高度L2与转子2的外径D2的比值L2/D2作为横轴，将改变比值L2/D2时的电机100效率作为纵轴，示出了比值从0.6变化至1.4时的电机100效率。其中，定子铁芯和转子铁芯21高度差可以在±5毫米范围内。
根据图4可知，当根据该发明实施例的电机100的比值L2/D2为相同值（即横坐标相同）时，根据该发明实施例的电机100效率高于传统的电机效率。
另外，当比值在0.9＜L2/D2＜1.1范围内时，根据该发明实施例的电机100效率较该范围之外的效率有明显提升。
根据《压缩机及其电机》实施例的电机100，电机100的制造简单，且电机100的效率的提升可以达到0.5％，从而极大地提升了电机100的性能。
根据《压缩机及其电机》第二方面实施例的压缩机（图未示出），包括根据该发明上述方面实施例的电机100。其中，压缩机的类型可以根据实际需求而适应性改变，该发明对此不作特殊限定。[2]
压缩机及其电机荣誉
2021年6月24日，《压缩机及其电机》获得第二十二届中国优秀奖。[3]
参考资料
相关搜索relevant search
目录