本發(fā)明涉及電機(jī)領(lǐng)域，具體地涉及一種轉(zhuǎn)子沖片、具有所述轉(zhuǎn)子沖片的單相異步電機(jī)以及具有所述單相異步電機(jī)的壓縮機(jī)。
背景技術(shù)：
：隨著節(jié)能減排壓力的增大，對(duì)電器，尤其是空調(diào)等用電量較大的家用電器的能效要求越來越高。對(duì)于用電量較大的制冷行業(yè)，實(shí)現(xiàn)高能效的壓縮機(jī)，已經(jīng)成為緊急而又迫切的任務(wù)。作為壓縮機(jī)的動(dòng)力來源，單相異步電機(jī)的能效直接決定壓縮機(jī)的能效。目前，單相異步電機(jī)的能效已達(dá)到瓶頸。通常的方式是通過提高主繞組的有效匝數(shù)來提高單相異步電機(jī)的能效，但是，由于單相異步電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與主繞組的有效匝數(shù)的平方成反比，因此通過這種手段來提高能效，就意味著最大轉(zhuǎn)矩的降低，進(jìn)而影響壓縮機(jī)的bdv。另外一種能夠提高能效的方式是將目前常用的鑄鋁轉(zhuǎn)子，變更為鑄銅轉(zhuǎn)子，但隨之帶來的問題是鑄銅轉(zhuǎn)子與鑄鋁設(shè)備不兼容，采用這種方式的情況下就需要對(duì)原來的鑄鋁設(shè)備進(jìn)行更換，設(shè)備投資成本巨大，并且由于轉(zhuǎn)子的鋁耗在電機(jī)中所占比例不高，電機(jī)成本的上升和能效的提高不成正比，使得電機(jī)及壓縮機(jī)的性價(jià)比降低。目前，對(duì)于壓縮機(jī)中使用的單相異步電機(jī)，包括堆疊在一起的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片，這些轉(zhuǎn)子沖片包括沿轉(zhuǎn)子沖片的周向均勻布置的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽，這些轉(zhuǎn)子沖片槽設(shè)計(jì)為閉口槽，當(dāng)多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片堆疊在一起后，再采用壓力鑄鋁的方式生產(chǎn)轉(zhuǎn)子。為削弱齒諧波，保證電機(jī)能夠正常啟動(dòng)，多采用轉(zhuǎn)子斜槽的方式，即由對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子沖片槽連接形成的轉(zhuǎn)子槽為與轉(zhuǎn)子的軸線方向成夾角的轉(zhuǎn)子斜槽，并且所述夾角大約為8度。中國(guó)發(fā)明專利cn102097908b中，提出了一種避免轉(zhuǎn)子斜槽的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子沖片設(shè)計(jì)，其針對(duì)如何避免傳統(tǒng)交流電動(dòng)機(jī)生產(chǎn)過程中采取轉(zhuǎn)子斜槽的方式來降低由于齒諧波磁場(chǎng)引起的附加轉(zhuǎn)矩及噪聲的問題，提供了一種能夠避免轉(zhuǎn)子斜槽的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，其中轉(zhuǎn)子沖片轉(zhuǎn)子槽采用正弦調(diào)制的方法，具體限定了：轉(zhuǎn)子沖片的轉(zhuǎn)子槽采取閉口槽設(shè)計(jì)，且轉(zhuǎn)子槽槽頂距離轉(zhuǎn)子外圓的距離隨電機(jī)容量而定；轉(zhuǎn)子槽采用不均勻分布設(shè)置，且不均勻分布程度采用正弦波調(diào)制，每個(gè)轉(zhuǎn)子槽所在位置的空間位置角的確定方法通過下述公式計(jì)算：θn＝θn0+kζ，式中，θn為第n個(gè)轉(zhuǎn)子槽的空間位置角；θn0為轉(zhuǎn)子導(dǎo)條均勻分布時(shí)第n個(gè)轉(zhuǎn)子槽的空間位置角，用公式θn0＝2πn/z2求解，其中z2為轉(zhuǎn)子槽數(shù)；k為轉(zhuǎn)子槽空間位置角的調(diào)制系數(shù)，取值范圍為0～0.03；ζ為利用正弦波調(diào)制所得的角度，用公式ζ＝sin(2πnε/z2)求解，其中ε為正弦波系數(shù)，取值為0～4；且要求定子和轉(zhuǎn)子為近槽配合。參見下面的表一，其中示出了設(shè)定z2為30、k為0.03且ζ為2，計(jì)算獲得θn0、θn以及θn與θn0的差值(θn-θn0)，如表一中所示。通過表一中的計(jì)算結(jié)果可以看出，θn與θn0的差值(θn-θn0)結(jié)果很小，表一中均小于或者等于0.03，但是在實(shí)際電機(jī)生產(chǎn)制造過程中，按照現(xiàn)有的壓縮機(jī)用電機(jī)的高沖制造工藝，轉(zhuǎn)子沖片的不同轉(zhuǎn)子沖片槽之間的角度公差大約為0.1度，無法通過現(xiàn)有工藝制造出按表一中的計(jì)算結(jié)果排布的轉(zhuǎn)子沖片。另一方面，對(duì)于壓縮機(jī)中使用的單相異步電機(jī)，轉(zhuǎn)子槽配合常用的有24/33、24/34、24/30以及20/26，按照行業(yè)慣例，轉(zhuǎn)子槽與定子槽的數(shù)量的比值在0.85到1.25以內(nèi)的屬于近槽配合，而在24/33或者24/34這種非近槽配合的轉(zhuǎn)子上無法實(shí)施。因此，亟待提供一種能夠?qū)嶋H應(yīng)用于單相異步電機(jī)，尤其壓縮機(jī)用單相異步電機(jī)中，以提高該單相異步電機(jī)的能效且成本合理的技術(shù)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技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種有助于獲得能效較高的單相異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子沖片，并且還提供了具有所述轉(zhuǎn)子沖片的單相異步電機(jī)以及具有所述單相異步電機(jī)的壓縮機(jī)。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，首先需要找出造成現(xiàn)有技術(shù)的單相異步電機(jī)能效低的原因。為此，本申請(qǐng)的發(fā)明人對(duì)壓縮機(jī)用單相異步電機(jī)所存在的影響能效的因素進(jìn)行了分析。為了最大程度降低轉(zhuǎn)子的槽漏抗，在保證最小槽寬的前提下，壓縮機(jī)用單相異步電機(jī)一般設(shè)計(jì)為具有較多的轉(zhuǎn)子槽，通常常見的轉(zhuǎn)子槽的數(shù)量例如為30槽、33槽和34槽，但由此導(dǎo)致的問題是，單個(gè)槽面積偏小，加上需要形成所述轉(zhuǎn)子斜槽，為了保證電機(jī)制造過程中鑄鋁質(zhì)量和高生產(chǎn)效率，通常需要采用較高的鑄鋁壓力，但這將導(dǎo)致轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和轉(zhuǎn)子鐵芯之間的硅鋼片的絕緣被損壞，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和鐵芯之間的絕緣電阻降低，并且由于轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)為斜槽方式，相鄰導(dǎo)條之間存在電勢(shì)差，因此會(huì)產(chǎn)生由橫向電流引起的轉(zhuǎn)子雜散損耗，引起電機(jī)能效的下降。并且，由于轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)為斜槽方式，在壓力鑄鋁過程中，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條鋁中容易形成氣泡等，鑄出的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條鋁致密性較差，電阻率較高，也造成對(duì)電機(jī)能效的影響。因此，如果能夠取消轉(zhuǎn)子鐵芯的斜槽設(shè)計(jì)，例如將轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)為直槽的方式，那么轉(zhuǎn)子導(dǎo)條鋁的有效長(zhǎng)度將縮短，在壓力鑄鋁過程中，容易鑄造出密度更高的轉(zhuǎn)子導(dǎo)條鋁，因此轉(zhuǎn)子的電阻可以降低，電機(jī)的能效可以提升；并且，如果采用取消斜槽方式的轉(zhuǎn)子鐵芯設(shè)計(jì)，鑄鋁壓力可以一定程度的降低，轉(zhuǎn)子導(dǎo)條和鐵芯之間的絕緣電阻較高，且相鄰導(dǎo)條之間基本不存在電勢(shì)差，這都有利于提高電機(jī)的能效。但是，由于壓縮機(jī)用電機(jī)為單相異步電機(jī)，起動(dòng)電容和運(yùn)行電容為同一電容，電機(jī)在設(shè)計(jì)時(shí)，主要考慮電機(jī)在額定運(yùn)行時(shí)，主副繞組電流接近正交，磁場(chǎng)為圓形磁場(chǎng)，因此，單相異步電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，主副電流嚴(yán)重偏離正交，氣隙磁場(chǎng)為橢圓磁場(chǎng)，在此種情況下，若直接利用現(xiàn)有的轉(zhuǎn)子沖片制造具有直槽形式的轉(zhuǎn)子鐵芯時(shí)，由于諧波的影響，所制造的單相異步電機(jī)將根本無法正常啟動(dòng)。基于上述分析，本發(fā)明一方面提供一種轉(zhuǎn)子沖片，該轉(zhuǎn)子沖片包括沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向非均勻布置的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽，所述非均勻布置的程度采用正弦波調(diào)制，所述轉(zhuǎn)子沖片上的第n個(gè)所述轉(zhuǎn)子沖片槽所在位置的空間位置角為θn，則θn＝θn0+α×(sin(2πnβ/n))，其中，θn0為假設(shè)所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向均勻分布時(shí)第n個(gè)轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)子沖片槽所在位置的空間位置角，滿足θn0＝2πn/n；α為調(diào)制系數(shù)，滿足0.3＜α＜2；β為決定所述轉(zhuǎn)子沖片槽的非均勻分布的調(diào)制周期數(shù)，滿足2≤β≤4；n為所述轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽的總數(shù)量。優(yōu)選地，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽的形狀和尺寸相同。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片槽為沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向延伸的斜肩梨形槽。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽的總數(shù)量n為30。優(yōu)選地，所述調(diào)制周期數(shù)β為2。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片的厚度為0.45mm～0.65mm。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片的外徑為d1，則20mm＜d1＜100mm；所述轉(zhuǎn)子沖片槽的朝外的端部沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到所述轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離為d2，則0.2mm＜d2＜0.8mm。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片槽的朝外的端部沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到所述轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離d2為0.3mm。本發(fā)明的第二方面提供了一種單相異步電機(jī)，所述單相異步電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括堆疊在一起的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片，所述轉(zhuǎn)子沖片為根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子沖片，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片的形狀和尺寸彼此相同，并且所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片的相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子沖片槽沿軸向成直線堆疊，以在所述轉(zhuǎn)子上形成直槽式的轉(zhuǎn)子槽。本發(fā)明的第三方面提供了一種壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的單相異步電機(jī)。通過上述技術(shù)方案，通過將轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽設(shè)置為沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向非均勻布置的，并且合理選取相應(yīng)參數(shù)對(duì)所述非均勻布置的程度采用正弦波進(jìn)行調(diào)制，布置轉(zhuǎn)子沖片上的轉(zhuǎn)子沖片槽所在位置的空間位置角，使得相鄰的轉(zhuǎn)子沖片槽之間的間隔科學(xué)合理，按照現(xiàn)有的壓縮機(jī)用電機(jī)的高沖制造工藝能夠制造，并且將該轉(zhuǎn)子沖片用于制造轉(zhuǎn)子時(shí)，保證轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子槽為直槽形式的情況下，電機(jī)也能夠正常啟動(dòng)。附圖說明圖1是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子沖片的一種實(shí)施方式。附圖標(biāo)記說明1轉(zhuǎn)子沖片槽d1轉(zhuǎn)子沖片的外徑d2轉(zhuǎn)子沖片槽的朝外的端部沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到所述轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離具體實(shí)施方式在本發(fā)明中，需要理解的是，術(shù)語“內(nèi)”、“外”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，也與實(shí)際使用的方位或位置關(guān)系相對(duì)應(yīng)，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。本發(fā)明一方面提供一種轉(zhuǎn)子沖片，該轉(zhuǎn)子沖片包括沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向非均勻布置的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽1，所述非均勻布置的程度采用正弦波調(diào)制，所述轉(zhuǎn)子沖片上的第n個(gè)所述轉(zhuǎn)子沖片槽1所在位置的空間位置角為θn，則θn＝θn0+α×(sin(2πnβ/n))，其中，θn0為假設(shè)所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽1沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向均勻分布時(shí)第n個(gè)轉(zhuǎn)子的所述轉(zhuǎn)子沖片槽1所在位置的空間位置角，滿足θn0＝2πn/n；α為調(diào)制系數(shù)，滿足0.3＜α＜2；β為決定所述轉(zhuǎn)子沖片槽1的非均勻分布的調(diào)制周期數(shù)，滿足2≤β≤4；n為所述轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽1的總數(shù)量。在上述技術(shù)方案中，通過將轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽1設(shè)置為沿所述轉(zhuǎn)子沖片的周向非均勻布置的，并且合理選取相應(yīng)參數(shù)對(duì)所述非均勻布置的程度采用正弦波進(jìn)行調(diào)制，布置轉(zhuǎn)子沖片上的轉(zhuǎn)子沖片槽1所在位置的空間位置角，使得相鄰的轉(zhuǎn)子沖片槽1之間的間隔科學(xué)合理，按照現(xiàn)有的壓縮機(jī)用電機(jī)的高沖制造工藝能夠制造，并且將該轉(zhuǎn)子沖片用于制造轉(zhuǎn)子時(shí)，保證轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子槽為直槽形式的情況下，電機(jī)也能夠正常啟動(dòng)。參見圖1，優(yōu)選地，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片槽1的形狀和尺寸相同，并且其中每個(gè)轉(zhuǎn)子沖片上的轉(zhuǎn)子沖片槽1(的朝向轉(zhuǎn)子沖片的中心的端點(diǎn))與轉(zhuǎn)子沖片的中心的距離相等。并且，所述轉(zhuǎn)子沖片槽1可以為沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向延伸的斜肩梨形槽，圖1中示出了轉(zhuǎn)子沖片槽1的具體形狀，大致為斜肩梨形，并且兩端(朝向轉(zhuǎn)子中心的一端和背離轉(zhuǎn)子中心的一端)為圓弧形。作為一種常用情況，所述轉(zhuǎn)子沖片上轉(zhuǎn)子沖片槽1的總數(shù)量n為30。并且，一般情況下，所述轉(zhuǎn)子沖片的厚度可以為0.45mm～0.65mm。對(duì)于壓縮機(jī)(特別是空調(diào)等制冷電器中的壓縮機(jī))用單相異步電機(jī)中實(shí)用的轉(zhuǎn)子沖片，一般情況下，所述轉(zhuǎn)子沖片的外徑為d1，則20mm＜d1＜100mm；所述轉(zhuǎn)子沖片槽1的朝外(背離轉(zhuǎn)子沖片的中心)的端部沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到所述轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離為d2，則0.2mm＜d2＜0.8mm。優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)子沖片槽1的朝外的端部沿所述轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到所述轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離d2為0.3mm。另外，所述調(diào)制周期數(shù)β優(yōu)選為2，該取值更利于轉(zhuǎn)子沖片實(shí)際生產(chǎn)過程中的辨識(shí)度的提高。參見下面的表二，其中示出了設(shè)定n為30或33、α為1.3或2以及β為2、3或4的情況下，計(jì)算獲得θn0的取值，如表二中所示?？梢钥闯?，θn的取值都可以滿足按照現(xiàn)有的壓縮機(jī)用電機(jī)的高沖制造工藝，即要求轉(zhuǎn)子沖片的不同轉(zhuǎn)子沖片槽之間的角度公差大于0.1度，因此，通過現(xiàn)有工藝可以制造出按本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子沖片。例如，表二中第二列的n為30、調(diào)制系數(shù)α取值1.3、調(diào)制周期數(shù)為β取值為2的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子沖片槽1的空間位置角距離假設(shè)轉(zhuǎn)子沖片槽1沿轉(zhuǎn)子沖片的周向均勻分布的轉(zhuǎn)子沖片槽1的空間位置角，最小差值為0.27度，在目前的制造精度下，可以實(shí)現(xiàn)。并且，對(duì)安裝這種實(shí)施例設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子進(jìn)行實(shí)際制造，假定轉(zhuǎn)子沖片的外徑d1為56.1mm，轉(zhuǎn)子沖片槽1的朝外(背離轉(zhuǎn)子沖片的中心)的端部沿轉(zhuǎn)子沖片的徑向方向到轉(zhuǎn)子沖片的外邊緣的距離為d2為0.3mm，轉(zhuǎn)子鐵芯的高度為95mm，具有直槽形式的轉(zhuǎn)子槽的轉(zhuǎn)子的質(zhì)量為283g，現(xiàn)有技術(shù)中的轉(zhuǎn)子沖片槽1沿轉(zhuǎn)子沖片的周向均勻分布的8度斜槽設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)子鑄鋁質(zhì)量為270g，轉(zhuǎn)子鑄鋁質(zhì)量增加了4.8％。對(duì)根據(jù)以本發(fā)明的實(shí)施方式制造的轉(zhuǎn)子和傳統(tǒng)的具有斜槽型轉(zhuǎn)子槽的轉(zhuǎn)子，用同一個(gè)定子進(jìn)行單相異步電機(jī)能效測(cè)試，測(cè)試的結(jié)果參見表三，bra和brb代表傳統(tǒng)轉(zhuǎn)子，m06a和m06b代表本發(fā)明的轉(zhuǎn)子，avg-base則是取bra和brb的平均值，avg-m06a則是取m06a和m06b的平均值，可以看出包括本發(fā)明的實(shí)施方式的轉(zhuǎn)子的電機(jī)與包括傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)子的電機(jī)相比轉(zhuǎn)速上升6轉(zhuǎn)，能效提高了約0.5％。表二表三本發(fā)明的第二方面提供了一種單相異步電機(jī)，所述單相異步電機(jī)包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括堆疊在一起的多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片，所述轉(zhuǎn)子沖片為根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子沖片，所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片的形狀和尺寸彼此相同，并且所述多個(gè)轉(zhuǎn)子沖片的相對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子沖片槽1沿軸向成直線堆疊，以在所述轉(zhuǎn)子上形成直槽式的轉(zhuǎn)子槽。本發(fā)明的第三方面提供了一種壓縮機(jī)，所述壓縮機(jī)包括根據(jù)本發(fā)明的單相異步電機(jī)。以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于此。在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，包括各個(gè)具體技術(shù)特征以任何合適的方式進(jìn)行組合，為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。但這些簡(jiǎn)單變型和組合同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁12