定子、电机和压缩的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于电机的定子，该定子包括：定子铁芯；多个沿定子的径向方向向内延伸的定子齿；在定子齿之间分布的定子槽；和缠绕定子齿以产生旋转磁场的绕组，其中定子槽具有不同形状的槽型。另外，还公开了使用该定子的电机和使用该电机的压缩机。
【专利说明】定子、电机和压缩机
【技术领域】
[0001]本发明涉及空调或制冷【技术领域】，尤其涉及用于电机的定子，电机和压缩机。
【背景技术】
[0002]电机通常包括安装在壳体内的定子和安装在定子内且支撑在外壳上以相对于定子旋转的转子。电机的定子和/或转子具有包括线圈的绕组。在电机中，电力通过线圈以产生磁场，从而使得转子转动。
[0003]传统电机定子的定子槽采用同一槽型设计(例如大体梨形槽型)且其截面面积相等。这对于需要采用不同横截面面积、不同匝数或不同材料的线圈的情况，会使得部分定子槽的槽满率过高而影响定子下线。
【发明内容】
[0004]本发明的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。
[0005]根据本发明的一个方面，提供了一种用于电机的定子，其特征在于，所述定子包括:定子铁芯；多个沿所述定子的径向方向向内延伸的定子齿；在所述定子齿之间分布的定子槽，其中所述定子槽具有不同形状的槽型；和缠绕所述定子齿以产生旋转磁场的绕组。
[0006]具体地，所述定子用于单相或多相电机。
[0007]具体地，在绕组为分布式绕组的情况下，所述定子槽的横截面面积不相同。
[0008]具体地，所述定子槽包括具有第一横截面面积的第一定子槽和具有第二横截面面积的第二定子槽，其中所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积；与第二定子槽相比，所述第一定子槽能够放置比与第二定子槽的线圈横截面面积更大的线圈、匝数更多的线圈和/或，放置与所述第二定子槽内的线圈材料不同的线圈。
[0009]具体地，在绕组为分布式绕组的情况下，所述定子槽中的每个定子槽的截面面积相同。
[0010]具体地，所述定子槽具有第一槽型、第二槽型或更多的槽型。
[0011]具体地，所述第一槽型和第二槽型分别为大体梨形槽型和大体梯形槽型；相比于大体梨形槽型，所述大体梯形槽型靠近定子轭部处有两个倒圆角且靠近定子轭部处有平坦的顶部，使得定子轭具有宽的厚度。
[0012]具体地，在绕组为集中式绕组的情况下，所述定子槽的不同形状的槽型通过偏移全部或部分定子槽的槽口来实现。
[0013]具体地，所述相邻的定子槽的槽型镜像对称。
[0014]根据本发明的另一方面，提供了一种电机，其包括转子和定子，所述转子可旋转地设置在所述定子中且与所述定子间隔开一距离，其中，
[0015]所述定子为根据上述的定子。
[0016]具体地，所述电机为定频电机或变频电机。
[0017]具体地，所述电机为三相感应电机或三相永磁电机。
[0018]具体地，所述电机或所述电机的驱动器的工作电压为208V-575V。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种压缩机，所述压缩机使用上述的定子，或者，所述压缩机使用上述的电机。
[0020]通过上述可知，在本发明中，通过采用不同槽型的定子槽且根据需要选择定子槽的横截面面积，槽满率会趋于合理且不会影响定子下线。之后，再根据定子外轮廓线的需要，采用不同槽型以防止定子轭部局部磁密过高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]本发明的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1是根据本发明实施例的使用三相感应电机的压缩机的示意图；
[0023]图2是现有技术电机的具有分布式绕组的定子的横截面示意图；
[0024]图3是根据本发明一个实施例的与分布式绕组一起使用的定子的横截面示意图；
[0025]图4是根据本发明另一实施例的与分布式绕组一起使用的定子的横截面示意图；
[0026]图5是图4中的方框的放大示意图；
[0027]图6是图4中所示的定子的另一示例的示意图；
[0028]图7是现有技术电机的具有集中式绕组的定子的横截面示意图；和
[0029]图8是根据本发明的另一实施例的与集中式绕组一起使用的定子的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0030]下面通过实施例，并结合附图1-8，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本发明实施方式的说明旨在对本发明的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本发明的一种限制。
[0031]通常，压缩机用于空调或制冷领域。压缩机是把机械能转化为可压缩流体的潜能，具体地可分为往复式压缩机、涡旋式压缩机(或涡旋压缩机)、离心式压缩机和叶片式压缩机。
[0032]以下仅以涡旋式压缩机为例，说明电机在其中的使用方式和结构布置。
[0033]典型地，涡旋压缩机的工作原理是通过动涡旋盘围绕静涡旋盘的基圆中心旋转，并逐渐缩小由动涡旋盘和静涡旋盘的接合所形成的气体压缩室的体积，从而达到压缩气体的目的。其中，动涡旋盘直接支撑到固定在压缩机壳体中的支架上。此外，用于驱动动涡旋盘转动的曲轴的一端(上端)通过支架中的中心孔连接至动涡旋盘，另一端(下端)直接支撑到固定在涡旋压缩机壳体内的下支撑架上，从而当曲轴沿着顺时针或逆时针方向转动时，可以执行相应的吸气、压缩和排气操作。其中被压缩的气体通过排放阀排放到涡旋压缩机的高压腔中，最终通过排放口排出。
[0034]如图1所示,其显示出了本发明的一种涡旋压缩机100。该涡旋压缩机100包括:涡旋压缩机壳体I ;支架2，该支架2固定在涡旋压缩机壳体I内；静涡旋盘3，其固定在涡旋压缩机壳体I中；动涡旋盘4，其可转动地支撑在支架2上且与静涡旋盘3接合以形成气体压缩室11 ;下支撑架5，固定在压缩机壳体I的下端；诸如电机的致动机构7，固定在涡旋压缩机100的下端，其通过曲轴机构6传递其的转动力。曲轴机构6的上端与动涡旋盘4相连接来驱动动涡旋盘4转动，其的下端支撑在下支撑架5上；排放阀8，用于排放气体压缩室11中的气体且防止气体回流到涡旋压缩机100中。
[0035]动涡旋盘4支撑在支架2的上表面或支撑面上；涡旋压缩机壳体I在其内部限定出一密闭空间，且将上述的静涡旋盘3、动涡旋盘4、支架2等部件容纳到其中。静涡旋盘3的涡旋线结构和动涡旋盘4的涡旋线结构相互配合啮合或接合形成压缩室11。静涡旋盘3设置在动润旋盘4的上方。电机7包含定子和转子,该电机通过曲轴机构6驱动动润旋盘4。
[0036]当润旋压缩机100作时,从吸入口 9吸入气体,在致动机构7 (例如电机)启动之后，动涡旋盘4由曲轴机构7驱动且由防自转机构联轴节6约束，围绕静涡旋盘3的基圆中心做小半径的回转回动，进而在动涡旋盘4和静涡旋盘3形成的气体压缩室11中产生高压高温气体，该高压高温气体随着动涡旋盘4的移动通过排放阀8排放到高压腔12中，此时使用排放阀8来防止高压腔12中气体的回流；最终该高压腔12中的气体通过排气口 10排出。循环上述过程，可以在涡旋压缩机100中不断产生高温高压气体。
[0037]在本发明中，支架2包括支架体21和支架盘22。另外，支架体21以过盈配合等方式固定在涡旋压缩机壳体I中，且搭接在涡旋压缩机100的壳体端面上。支架盘22以间隙配合的方式固定在支架体21上，且支架盘22的滑槽搭接在支架体21上，由此固定支架盘22且使支架盘22不能转动。十字滑环23具有成十字分布的两个相对的上凸起和下凸起，下凸起被插入到支架盘22上的滑槽内，上凸起被插入到动涡旋盘4的耳槽内。在涡旋压缩机100开始工作时，动涡旋盘4可以相对于支架盘22进行小半径的回转平动。
[0038]如果需要时(例如支撑盘22的用于支撑动涡旋盘4的支撑面积不够大)，还可以在动涡旋盘4和十字滑环23之间设置止推轴承盘24以增加对动涡旋盘4的支撑面积，该止推轴承盘24被以过盈配合方式固定且搭接在支架盘22上，以及支撑动涡旋盘4。
[0039]鉴于涡旋压缩机100的涡旋压缩原理、压缩操作和其它的辅助部件(尽管没有示出)均为本领域普通技术人员所熟知。因此，关于涡旋压缩机100整体结构的描述在此不再进行详细说明。
[0040]如图1所示，用于压缩机的电机通常为三相感应电机。当然，可以理解，电机不限于本发明的三相感应电机。在此示出的三相感应电机仅是一个示例，可以将本发明的发明构思用于任何其他类型的电机，只要是在可行的情况下。
[0041]具体地，用于压缩机的电机还可以具体是三相永磁体电机。按照绕组形式可以是分布式绕组电机和集中式绕组电机。按照电机的极数分，可以是2极、4级或多极电机。当然，本领域技术人员可知，可以使用包含本发明下述的定子的电机来替代图1中所述的电机。
[0042]如本领域技术人员所已知的，电机(例如一相或多相电机)通常包括定子和转子以及一些其他的相关部件(诸如壳体等)。本发明实施例对现有的电机的定子进行改进，在制造和设计电机时，可以利用改进的定子替代现有技术中的电机的定子。
[0043]通常，电机主要包括转子和定子，转子可旋转地设置在定子中且与定子间隔开一距离。电机可以为定频或变频电机。电机或其驱动器的工作电压可以为208V-575V。需要说明的是，本发明电机不限于具体类型的电机，例如可以是单相电机或诸如三相电机的多相电机。具体地，如下文所述地，本发明的图示的定子都是用于4极永磁体电机的定子，但是本领域技术人员可以根据本发明的发明构思将其用于其他极数的永磁体电机。
[0044]图2示出了现有技术电机中具有分布式绕组的定子的横截面示意图。定子70包括定子铁芯71，为大致圆筒形状或其他可行的形状；多个沿定子的径向方向向内延伸的定子齿72 ;在多个定子齿72之间分布的定子槽73 ;和缠绕定子齿72以产生旋转磁场的空间上依次间隔开一定电角度(例如120° )的绕组(即现有技术中的三相绕组，A相、B相、C相绕组)。从图2可见，定子槽73的槽型相同，并且定子槽73沿定子的圆周方向均匀分布。
[0045]如可以理解地，在图2所示的情况下，由于定子采用同一槽型设计的定子槽73，且定子槽73的横截面面积相同，这对于需要采用不同横截面面积的线圈、不同匝数的线圈或不同材料的线圈的情况，会使部分定子槽73的槽满率过高而影响定子下线。
[0046]这可以通过采用槽型相同且横截面面积不同的定子槽来解决。即，通过根据需要按照一定次序将定子槽73布置成具有大横截面面积的大定子槽和具有小横截面面积的小定子槽，来解决上述问题。
[0047]但是，采用槽型相同且横截面面积不同的大小定子槽，会使得定子轭部的局部磁密过高。
[0048]为此，在分布式绕组的情况下，为了放置不同横截面面积的导线和/或为了防止定子轭部的磁密过高，可以将定子槽73设置成具有不同的槽型。不同槽型的定子槽可以具有相同或不同的横截面面积，具体参见下述。
[0049]如图3所示，其示出了在具有分布式绕组的定子的情况下，定子70具有不同槽型且横截面面积不同的定子槽73的示意图。该定子槽73包括具有较大横截面面积的大体梯形形状的定子槽(简称为大定子槽)731和具有较小横截面面积的大体梨形形状的定子槽(简称为小定子槽)732。在此，大定子槽731的横截面面积大于小定子槽732的横截面面积。在本示例中，可以在大定子槽731中放置横截面面积较大的线圈、匝数较多的线圈或材料不同于小定子槽732的线圈。在图3中，大定子槽731中放置了铝线线圈，而小定子槽732中放置了铜线线圈。此外，在图3中还示出了 A相绕组的绕线方式，其中实线代表铝线，而虚线代表铜线。鉴于示出了 A相绕组，本领域技术人员可以以类似A相绕组的绕线方式，绕制诸如B相、C相绕组的其它绕组。
[0050]可知，图3所示的绕线方式仅是为了示例的目的，本发明所述的定子不必限于这种特定的形式，本领域技术人员可以根据上述的公开内容适当绕制电机的绕组。
[0051]如图4所示，其示出了具有分布式绕组的定子的情况下，定子70具有不同槽型但横截面面积相同的定子槽73的示意图。在图4中示出了定子槽73具有两种槽型但他们的横截面面积相同，即第一定子槽741和第二定子槽742。可见，第一定子槽741的形状为大体梯形形状，而第二定子槽742的形状为本领域中通常用于定子槽的梨形形状。具体如图5的放大视图所示，第一定子槽741相比于第二定子槽742 (如图5虚线所示)，使得靠近定子轭部75处的定子槽顶部变得平坦，且其靠近定子轭部75处有两个倒圆角。这样，第一定子槽741和第二定子槽742可以具有大致相同或相同的横截面面积。通过这样的布置，使得定子轭部75处更宽(即厚度更大，如图5的页面中的上下箭头所示)，降低了定子轭部75处的磁密。
[0052]另外，还在图4中示出了电机的A相绕组的具体绕线方式。同理，本领域技术人员可以根据A相绕组，相应地绕制诸如B相、C相的其它绕组。
[0053]如图6所示，示出了具有四种不同槽型的定子槽的定子示意图。但是，四种不同槽型的定子槽具有相同的横截面面积。在图6中，四种不同槽型的定子槽761、762、763和764具有大致相同或相同的横截面面积。类似于图4所示，还在图6中示出了 A相绕组的具体绕线方式，相应地，可以依据相同的绕制方式绕制诸如B相、C相的其它绕组。
[0054]当然，可以明白，为了使得定子槽具有不同的槽型但是具有相同的横截面面积，除了上述具体示出的四种定子槽761-764之外，还可以根据需要设置其它形状的定子槽，只要他们的横截面面积相同即可。
[0055]图7示出了具有集中式绕组的定子槽的现有技术定子的横截面示意图。可见，通常电机的槽口 82在定子槽83的正中间。或者说，定子槽83具有相同的槽型且具有相同的横截面面积，以及沿着定子的圆周方向均匀地分布。
[0056]图8示出了根据本发明的一个实施例的具有集中式绕组的定子槽的定子的横截面示意图。在图8中，通过偏移全部或部分定子槽口 82，使得定子槽85具有不同槽型。如图所示，定子槽85包括具有较小横截面面积的第一定子槽部851和具有较大横截面面积的第二定子槽部852。相邻定子槽85的槽型成镜像对称。这样，可以在同一定子槽85内的不同的定子槽部851和852中放置不同电阻率的导线。即，为了保证相邻线圈电阻一致，在第二定子槽部852中，采用电阻率高且横截面面积大的导线(铝线，由图8中实线表示)，而在第一定子槽部851中采用电阻率低且横截面面积小的导线(铜线，由图8中的虚线表示)。具体地，在图8中示出了铝线和铜线的绕线方式，如图所示的Al、A2、B1、B2、Cl、C2，其中A1、B1、C1为铜线绕组，而A2、B2、C2为铝线绕组。另外，由于偏移了定子槽口 82，上述绕组的缠绕方式可以采用绕线机(未示出)绕制定子。
[0057]通过上述描述可知，在本发明中，通过采用不同槽型的定子槽且根据需要选择定子槽的横截面面积，槽满率会趋于合理且不会影响定子下线。之后，再根据定子外轮廓线的需要，采用不同槽型以防止定子轭部局部磁密过高。
[0058]本发明的各实施例中记载的技术特征可以相互组合形成新技术方案，该组成的新技术方案也落入到本发明的权利要求的真实范围内。
[0059]虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本发明的范围以权利要求和它们的等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于电机的定子，其特征在于，所述定子包括: 定子铁芯； 多个沿所述定子的径向方向向内延伸的定子齿； 在所述定子齿之间分布的定子槽，其中所述定子槽具有不同形状的槽型；和 缠绕所述定子齿以产生旋转磁场的绕组。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于， 所述定子用于单相或多相电机。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于， 在绕组为分布式绕组的情况下，所述定子槽的横截面面积不相同。
4.根据权利要求3所述的定子，其特征在于， 所述定子槽包括具有第一横截面面积的第一定子槽和具有第二横截面面积的第二定子槽，其中所述第一横截面面积大于所述第二横截面面积；与第二定子槽相比，所述第一定子槽能够放置比与第二定子槽的线圈横截面面积更大的线圈、匝数更多的线圈和/或，放置与所述第二定子槽内的线圈材料不同的线圈。
5.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于， 在绕组为分布式绕组的情况下，所述定子槽中的每个定子槽的截面面积相同。
6.根据权利要求5所述的定子，其特征在于， 所述定子槽具有第一槽型、第二槽型或更多的槽型。
7.根据权利要求6所述的定子，其特征在于， 所述第一槽型和第二槽型分别为大体梨形槽型和大体梯形槽型； 相比于大体梨形槽型，所述大体梯形槽型靠近定子轭部处有两个倒圆角且靠近定子轭部处有平坦的顶部，使得定子轭具有宽的厚度。
8.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于， 在绕组为集中式绕组的情况下，所述定子槽的不同形状的槽型通过偏移全部或部分定子槽的槽口来实现。
9.根据权利要求8所述的定子，其特征在于， 所述相邻的定子槽的槽型镜像对称。
10.一种电机，其特征在于，包括转子和定子，所述转子可旋转地设置在所述定子中且与所述定子间隔开一距离，其中， 所述定子为根据权利要求1-9中任一项所述的定子。
11.根据权利要求10所述的电机，其特征在于， 所述电机为定频电机或变频电机。
12.根据权利要求11所述的电机，其特征在于， 所述电机为三相感应电机或三相永磁电机。
13.根据权利要求12所述的电机，其特征在于， 所述电机或所述电机的驱动器的工作电压为208V-575V。
14.一种压缩机，其特征在于，所述压缩机使用根据权利要求1-9任一项所述的定子，或者，所述压缩机使用根据权利要求10-13中任一项所述的电机。
【文档编号】H02K1/16GK104518580SQ201310447338
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年9月26日 优先权日:2013年9月26日
【发明者】刘万振, 姚丽, 刘广强, 王震宇, 汤卫平 申请人:丹佛斯（天津）有限公司