转子冲片、单相异步电机和压缩机的制作方法

文档序号:11523413阅读:157来源:国知局
本发明涉及电机领域,具体地涉及一种转子冲片、具有所述转子冲片的单相异步电机以及具有所述单相异步电机的压缩机。
背景技术
:随着节能减排压力的增大,对电器,尤其是空调等用电量较大的家用电器的能效要求越来越高。对于用电量较大的制冷行业,实现高能效的压缩机,已经成为紧急而又迫切的任务。作为压缩机的动力来源,单相异步电机的能效直接决定压缩机的能效。目前,单相异步电机的能效已达到瓶颈。通常的方式是通过提高主绕组的有效匝数来提高单相异步电机的能效,但是,由于单相异步电机的最大转矩与主绕组的有效匝数的平方成反比,因此通过这种手段来提高能效,就意味着最大转矩的降低,进而影响压缩机的bdv。另外一种能够提高能效的方式是将目前常用的铸铝转子,变更为铸铜转子,但随之带来的问题是铸铜转子与铸铝设备不兼容,采用这种方式的情况下就需要对原来的铸铝设备进行更换,设备投资成本巨大,并且由于转子的铝耗在电机中所占比例不高,电机成本的上升和能效的提高不成正比,使得电机及压缩机的性价比降低。目前,对于压缩机中使用的单相异步电机,包括堆叠在一起的多个转子冲片,这些转子冲片包括沿转子冲片的周向均匀布置的多个转子冲片槽,这些转子冲片槽设计为闭口槽,当多个转子冲片堆叠在一起后,再采用压力铸铝的方式生产转子。为削弱齿谐波,保证电机能够正常启动,多采用转子斜槽的方式,即由对应的转子冲片槽连接形成的转子槽为与转子的轴线方向成夹角的转子斜槽,并且所述夹角大约为8度。中国发明专利cn102097908b中,提出了一种避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机转子冲片设计,其针对如何避免传统交流电动机生产过程中采取转子斜槽的方式来降低由于齿谐波磁场引起的附加转矩及噪声的问题,提供了一种能够避免转子斜槽的鼠笼式异步电动机,其中转子冲片转子槽采用正弦调制的方法,具体限定了:转子冲片的转子槽采取闭口槽设计,且转子槽槽顶距离转子外圆的距离随电机容量而定;转子槽采用不均匀分布设置,且不均匀分布程度采用正弦波调制,每个转子槽所在位置的空间位置角的确定方法通过下述公式计算:θn=θn0+kζ,式中,θn为第n个转子槽的空间位置角;θn0为转子导条均匀分布时第n个转子槽的空间位置角,用公式θn0=2πn/z2求解,其中z2为转子槽数;k为转子槽空间位置角的调制系数,取值范围为0~0.03;ζ为利用正弦波调制所得的角度,用公式ζ=sin(2πnε/z2)求解,其中ε为正弦波系数,取值为0~4;且要求定子和转子为近槽配合。参见下面的表一,其中示出了设定z2为30、k为0.03且ζ为2,计算获得θn0、θn以及θn与θn0的差值(θn-θn0),如表一中所示。通过表一中的计算结果可以看出,θn与θn0的差值(θn-θn0)结果很小,表一中均小于或者等于0.03,但是在实际电机生产制造过程中,按照现有的压缩机用电机的高冲制造工艺,转子冲片的不同转子冲片槽之间的角度公差大约为0.1度,无法通过现有工艺制造出按表一中的计算结果排布的转子冲片。另一方面,对于压缩机中使用的单相异步电机,转子槽配合常用的有24/33、24/34、24/30以及20/26,按照行业惯例,转子槽与定子槽的数量的比值在0.85到1.25以内的属于近槽配合,而在24/33或者24/34这种非近槽配合的转子上无法实施。因此,亟待提供一种能够实际应用于单相异步电机,尤其压缩机用单相异步电机中,以提高该单相异步电机的能效且成本合理的技术方案。表一nθn0θnθn-θn0112.012.010.01224.024.020.02336.036.030.03448.048.030.03560.060.030.03672.072.020.02784.084.010.01896.095.99-0.019108.0107.98-0.0210120.0119.97-0.0311132.0131.97-0.0312144.0143.97-0.0313156.0155.98-0.0214168.0167.99-0.0115180.0180.000.0016192.0192.010.0117204.0204.020.0218216.0216.030.0319228.0228.030.0320240.0240.030.0321252.0252.020.0222264.0264.010.0123276.0275.99-0.0124288.0287.98-0.0225300.0299.97-0.0326312.0311.97-0.0327324.0323.97-0.0328336.0335.98-0.0229348.0347.99-0.0130360.0360.000.00技术实现要素:本发明的目的是提供一种有助于获得能效较高的单相异步电机的转子冲片,并且还提供了具有所述转子冲片的单相异步电机以及具有所述单相异步电机的压缩机。为了实现上述目的,首先需要找出造成现有技术的单相异步电机能效低的原因。为此,本申请的发明人对压缩机用单相异步电机所存在的影响能效的因素进行了分析。为了最大程度降低转子的槽漏抗,在保证最小槽宽的前提下,压缩机用单相异步电机一般设计为具有较多的转子槽,通常常见的转子槽的数量例如为30槽、33槽和34槽,但由此导致的问题是,单个槽面积偏小,加上需要形成所述转子斜槽,为了保证电机制造过程中铸铝质量和高生产效率,通常需要采用较高的铸铝压力,但这将导致转子导条和转子铁芯之间的硅钢片的绝缘被损坏,转子导条和铁芯之间的绝缘电阻降低,并且由于转子铁芯设计为斜槽方式,相邻导条之间存在电势差,因此会产生由横向电流引起的转子杂散损耗,引起电机能效的下降。并且,由于转子铁芯设计为斜槽方式,在压力铸铝过程中,转子导条铝中容易形成气泡等,铸出的转子导条铝致密性较差,电阻率较高,也造成对电机能效的影响。因此,如果能够取消转子铁芯的斜槽设计,例如将转子铁芯设计为直槽的方式,那么转子导条铝的有效长度将缩短,在压力铸铝过程中,容易铸造出密度更高的转子导条铝,因此转子的电阻可以降低,电机的能效可以提升;并且,如果采用取消斜槽方式的转子铁芯设计,铸铝压力可以一定程度的降低,转子导条和铁芯之间的绝缘电阻较高,且相邻导条之间基本不存在电势差,这都有利于提高电机的能效。但是,由于压缩机用电机为单相异步电机,起动电容和运行电容为同一电容,电机在设计时,主要考虑电机在额定运行时,主副绕组电流接近正交,磁场为圆形磁场,因此,单相异步电机在启动时,主副电流严重偏离正交,气隙磁场为椭圆磁场,在此种情况下,若直接利用现有的转子冲片制造具有直槽形式的转子铁芯时,由于谐波的影响,所制造的单相异步电机将根本无法正常启动。基于上述分析,本发明一方面提供一种转子冲片,该转子冲片包括沿所述转子冲片的周向非均匀布置的多个转子冲片槽,所述非均匀布置的程度采用正弦波调制,所述转子冲片上的第n个所述转子冲片槽所在位置的空间位置角为θn,则θn=θn0+α×(sin(2πnβ/n)),其中,θn0为假设所述多个转子冲片槽沿所述转子冲片的周向均匀分布时第n个转子的所述转子冲片槽所在位置的空间位置角,满足θn0=2πn/n;α为调制系数,满足0.3<α<2;β为决定所述转子冲片槽的非均匀分布的调制周期数,满足2≤β≤4;n为所述转子冲片上转子冲片槽的总数量。优选地,所述多个转子冲片槽的形状和尺寸相同。优选地,所述转子冲片槽为沿所述转子冲片的径向延伸的斜肩梨形槽。优选地,所述转子冲片上转子冲片槽的总数量n为30。优选地,所述调制周期数β为2。优选地,所述转子冲片的厚度为0.45mm~0.65mm。优选地,所述转子冲片的外径为d1,则20mm<d1<100mm;所述转子冲片槽的朝外的端部沿所述转子冲片的径向方向到所述转子冲片的外边缘的距离为d2,则0.2mm<d2<0.8mm。优选地,所述转子冲片槽的朝外的端部沿所述转子冲片的径向方向到所述转子冲片的外边缘的距离d2为0.3mm。本发明的第二方面提供了一种单相异步电机,所述单相异步电机包括转子,所述转子包括堆叠在一起的多个转子冲片,所述转子冲片为根据本发明的转子冲片,所述多个转子冲片的形状和尺寸彼此相同,并且所述多个转子冲片的相对应的转子冲片槽沿轴向成直线堆叠,以在所述转子上形成直槽式的转子槽。本发明的第三方面提供了一种压缩机,所述压缩机包括根据本发明的单相异步电机。通过上述技术方案,通过将转子冲片上转子冲片槽设置为沿所述转子冲片的周向非均匀布置的,并且合理选取相应参数对所述非均匀布置的程度采用正弦波进行调制,布置转子冲片上的转子冲片槽所在位置的空间位置角,使得相邻的转子冲片槽之间的间隔科学合理,按照现有的压缩机用电机的高冲制造工艺能够制造,并且将该转子冲片用于制造转子时,保证转子的转子槽为直槽形式的情况下,电机也能够正常启动。附图说明图1是根据本发明的转子冲片的一种实施方式。附图标记说明1转子冲片槽d1转子冲片的外径d2转子冲片槽的朝外的端部沿所述转子冲片的径向方向到所述转子冲片的外边缘的距离具体实施方式在本发明中,需要理解的是,术语“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,也与实际使用的方位或位置关系相对应,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指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。本发明一方面提供一种转子冲片,该转子冲片包括沿所述转子冲片的周向非均匀布置的多个转子冲片槽1,所述非均匀布置的程度采用正弦波调制,所述转子冲片上的第n个所述转子冲片槽1所在位置的空间位置角为θn,则θn=θn0+α×(sin(2πnβ/n)),其中,θn0为假设所述多个转子冲片槽1沿所述转子冲片的周向均匀分布时第n个转子的所述转子冲片槽1所在位置的空间位置角,满足θn0=2πn/n;α为调制系数,满足0.3<α<2;β为决定所述转子冲片槽1的非均匀分布的调制周期数,满足2≤β≤4;n为所述转子冲片上转子冲片槽1的总数量。在上述技术方案中,通过将转子冲片上转子冲片槽1设置为沿所述转子冲片的周向非均匀布置的,并且合理选取相应参数对所述非均匀布置的程度采用正弦波进行调制,布置转子冲片上的转子冲片槽1所在位置的空间位置角,使得相邻的转子冲片槽1之间的间隔科学合理,按照现有的压缩机用电机的高冲制造工艺能够制造,并且将该转子冲片用于制造转子时,保证转子的转子槽为直槽形式的情况下,电机也能够正常启动。参见图1,优选地,所述多个转子冲片槽1的形状和尺寸相同,并且其中每个转子冲片上的转子冲片槽1(的朝向转子冲片的中心的端点)与转子冲片的中心的距离相等。并且,所述转子冲片槽1可以为沿所述转子冲片的径向延伸的斜肩梨形槽,图1中示出了转子冲片槽1的具体形状,大致为斜肩梨形,并且两端(朝向转子中心的一端和背离转子中心的一端)为圆弧形。作为一种常用情况,所述转子冲片上转子冲片槽1的总数量n为30。并且,一般情况下,所述转子冲片的厚度可以为0.45mm~0.65mm。对于压缩机(特别是空调等制冷电器中的压缩机)用单相异步电机中实用的转子冲片,一般情况下,所述转子冲片的外径为d1,则20mm<d1<100mm;所述转子冲片槽1的朝外(背离转子冲片的中心)的端部沿所述转子冲片的径向方向到所述转子冲片的外边缘的距离为d2,则0.2mm<d2<0.8mm。优选地,所述转子冲片槽1的朝外的端部沿所述转子冲片的径向方向到所述转子冲片的外边缘的距离d2为0.3mm。另外,所述调制周期数β优选为2,该取值更利于转子冲片实际生产过程中的辨识度的提高。参见下面的表二,其中示出了设定n为30或33、α为1.3或2以及β为2、3或4的情况下,计算获得θn0的取值,如表二中所示。可以看出,θn的取值都可以满足按照现有的压缩机用电机的高冲制造工艺,即要求转子冲片的不同转子冲片槽之间的角度公差大于0.1度,因此,通过现有工艺可以制造出按本发明技术方案设计的转子冲片。例如,表二中第二列的n为30、调制系数α取值1.3、调制周期数为β取值为2的实施例中,转子冲片槽1的空间位置角距离假设转子冲片槽1沿转子冲片的周向均匀分布的转子冲片槽1的空间位置角,最小差值为0.27度,在目前的制造精度下,可以实现。并且,对安装这种实施例设计的转子进行实际制造,假定转子冲片的外径d1为56.1mm,转子冲片槽1的朝外(背离转子冲片的中心)的端部沿转子冲片的径向方向到转子冲片的外边缘的距离为d2为0.3mm,转子铁芯的高度为95mm,具有直槽形式的转子槽的转子的质量为283g,现有技术中的转子冲片槽1沿转子冲片的周向均匀分布的8度斜槽设计的转子铸铝质量为270g,转子铸铝质量增加了4.8%。对根据以本发明的实施方式制造的转子和传统的具有斜槽型转子槽的转子,用同一个定子进行单相异步电机能效测试,测试的结果参见表三,bra和brb代表传统转子,m06a和m06b代表本发明的转子,avg-base则是取bra和brb的平均值,avg-m06a则是取m06a和m06b的平均值,可以看出包括本发明的实施方式的转子的电机与包括传统的转子的电机相比转速上升6转,能效提高了约0.5%。表二表三本发明的第二方面提供了一种单相异步电机,所述单相异步电机包括转子,所述转子包括堆叠在一起的多个转子冲片,所述转子冲片为根据本发明的转子冲片,所述多个转子冲片的形状和尺寸彼此相同,并且所述多个转子冲片的相对应的转子冲片槽1沿轴向成直线堆叠,以在所述转子上形成直槽式的转子槽。本发明的第三方面提供了一种压缩机,所述压缩机包括根据本发明的单相异步电机。以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合,为了避免不必要的重复,本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。当前第1页12
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1