CN101688525A - 冷却剂压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种冷却剂压缩机，该冷却剂压缩机具有压缩机壳体，在压缩机壳体中有彼此相固定的汽缸体壳体(26)(图15，16)和电动机(5)(图1，2)，其中电动机包括配备有定子腔(13)(图5，8)的定子(6)，而定子的线圈芯(8)配备有多个容纳槽(9)以容纳具有任意匝数、任意线圈组数以及任意磁极数的定子绕组(11，12)，其中线圈芯(8)优选由多个互相连接在一起的定子薄片(16)构造而成，而定子绕组(11，12)在所述线圈芯(8)的端面(22，23)(图23)区域内具有绕组端部(11’，12’)，绕组端部各自安装在所述容纳槽(9)的外部。安装在线圈芯和绕组端部(11’，12’)之间的绝缘部件(7)在其与定子腔(13)相对的圆周边缘区域(7a)中具有任意数量的相对而立的附加绝缘段(14)，附加绝缘段使得定子绕组(11，12)的安装在至少一个端面上的绕组端部(11’，12’)与相邻的汽缸体壳体(26)的部分，特别是汽缸体壳体(26)的固定在线圈芯(8)上的法兰延伸片(27)绝缘。

Description

冷却剂压缩机

一种冷却剂压缩机，具有压缩机壳体，在所述压缩机壳体中有彼此相固定的汽缸体壳体和电动机，其中所述电动机包括配备有定子腔的定子，而所述定子的线圈芯配备有多个容纳槽以容纳具有任意匝数、任意线圈组数以及任意磁极数的定子绕组，其中所述线圈芯优选由多个互相连接在一起的定子薄片构造而成，而所述定子绕组在所述线圈芯的端面区域内具有绕组端部，所述绕组端部各自安装在所述容纳槽之外，其中，所述线圈芯的至少一个端面配备有基本上覆盖该端面的绝缘部件，所述绝缘部件使安装在所述至少一个端面上的定子绕组的绕组端部与所述线圈芯绝缘。

这种类型的电动机具有一个开有槽口的线圈芯的定子，在所述线圈芯中可放置任意数量的定子绕组的绕组相

以便在定子之内的能够转动的转子中产生感应电压。在定子上固定有汽缸体壳体，由转子驱动的曲轴即置于该汽缸体壳体中。通过该曲轴，用铰链连接在汽缸活塞上的曲柄以公知的方式被致动，从而使得汽缸活塞作振荡运动，并由此使得吸入到汽缸体壳体中的冷却剂被压缩。

为了使优选作为单相异步电机构造的电动机启动，除了主磁场绕组外，通常在定子上还设置有第二个在空间上错位的辅助场绕组，该辅助场绕组产生一个与主磁场绕组在时间上反相的磁场。主磁场绕组和辅助场绕组形成定子绕组。为了在定子中产生旋转磁场，并且为了在转子中产生用于使转子旋转的感应电压，必须要使在主磁场绕组和辅助场绕组中形成的交变磁场在空间和时间上相互错开。旋转磁场的转速取决于电源频率和磁极数量。在转子达到一定的运行转速之后，辅助场绕组可通过合适的开关或者通过依赖于电流的继电器或者其他具有合适功能的构件切断电流。

定子-线圈芯通常由很多个相互堆积且通过固定构件或者螺栓构件互相连接在一起的金属板薄片构造而成。所述定子薄片(Statorlamelle)具有任意数量的容纳槽-在多数情况中例如为24个，容纳槽由相应数量的薄片齿限定。在线圈芯或者说定子叠片的中央设置有一个容纳转子的定子腔或者说一个呈旋转对称的空隙，其由轮辐状地指向定子腔轴的薄片齿的末端限定。

定子绕组的线圈或者绕组包保持在线圈芯或者说定子叠片的大小不一的容纳槽中。在这种情况下，主磁场绕组和辅助场绕组通常分别以两个具有预定匝数的线圈组的形式安装在线圈芯上。为避免绕组线的定子短路(Statorschluss)，容纳槽配置有例如由聚乙烯制成的绝缘填料。

在定子绕组的卷绕过程中会在线圈芯的端面区域内形成相当大体积的绕组端部，该绕组端部增加了定子的结构长度，并由此使得冷却剂压缩机-壳体的结构长度增大。

为使绕组端部的体积缩小，已知的方法是借助于合适的装置对绕组端部进行挤压。通过这种方式，绕组端部将得以固定，各绕组线之间的空腔将得以减小到最低限度而且绕组端部的体积将得以减小。

在安装位置中，线圈芯或者说由定子薄片形成的叠片组和绕组端部之间总是会形间隙，所述间隙须足够地大，从而使转子和定子特别是在启动时不会产生接触。

但是，由于绕组端部必然要与线圈芯或者说要与定子叠片间隔开，电动机就需构造得更高，从而减小了压缩机壳体中的宝贵空间的丢失。

冷却剂压缩机中公知的定子装置的另一不足之处在于，由于绕组端部与拧紧在定子上的金属气缸体壳体之间必要的安全距离或者说绝缘间距，电动机的空间需求增加了，这样，汽缸体壳体就需相应地加大，进一步产生的后果是包含上述构件的压缩机壳体也相应地变大了。尤其是专门成形的汽缸体壳体的法兰延长片或者说“支架”需要增大，所述法兰延长片或者说“支架”沿着绕组端部伸展并与线圈芯或者说定子叠片拧紧在一起。在此，传统的汽缸体壳体具有4个，必要时也可以仅有3个用于将其固定在定子上而且环绕绕组端部的法兰延长片或者说“支架”。

通过US 5,957,671B公知，在绕组端部和汽缸体壳体之间添加绝缘垫。但是这种绝缘垫不能使绕组端部构造得更小。

通过DD 123252公知，在叠片组和绕组端部之间安装成型件，其目的是使绕组端部和定子叠片相互绝缘。

因此，作为本发明的基础的目的在于避免上述缺陷，并在完全确保定子绕组的绝缘保护的同时使电动机以及与其相邻的汽缸体壳体具有尽可能紧凑而且节约空间的结构。

根据本发明，这些目标通过具备权利要求1所述特征的冷却剂压缩机得以实现。

这样的冷却剂压缩机拥有一个优选密闭封装的压缩机壳体，在该压缩机壳体中，一个汽缸体壳体和一个通常作为单相异步电机构造的电动机彼此固定在一起。所述电动机包括配备有定子腔的定子，所述定子的线圈芯配备有多个容纳槽以容纳具有任意匝数、任意线圈组数以及磁极数的定子绕组，其中，所述线圈芯优选由多个相互连接在的定子薄片构造而成，所述定子绕组在线圈芯的端面上具有绕组端部，所述绕组端部各自安装在容纳槽之外，其中所述线圈芯的至少一个端面配备有基本上覆盖该端面的绝缘部件，所述绝缘部件使定子绕组的绕组端部在电动机运行状态下与所述线圈芯绝缘。

此外，根据本发明的设计，绝缘部件在其与定子腔相对的圆周边缘区域中具有任意数量的对立的附加绝缘段，所述附加绝缘段使得定子绕组的安装在至少一个端面上的绕组端部与相邻的汽缸体壳体部分，特别是汽缸体壳体的固定在线圈芯上的法兰延长片绝缘。

通过将具有合适绝缘强度的绝缘部件永久性地安装在定子-线圈芯的指向各绕组端部的端面上，就能够将绕组端部进一步地向线圈芯移近，或者甚至直接与绝缘部件相接触。这样就可以使具有相同性能指标的电动机具有更及更加紧凑的结构，从而可以显著增加压缩机壳体的内部空间，或者可以使压缩机壳体具有更小的结构。

同时，按照这种方式也能够明显减小绕组端部与汽缸体壳体之间的绝缘间距，特别是绕组端部与汽缸体壳体的固定在定子上的法兰延长片或者说“支架”之间的绝缘间距。因此，在相同性能指标的情况下，能够将电动机-汽缸体壳体-装置构造得更加紧凑而且更加小。

在本发明的一个优选实施例中，绝缘部件基本上被构造成平板状。平板状的绝缘部件易于制作，并且适合放置在为此设计的线圈芯的端面上以节约空间。

在一个特别优选的实施方式中，通过将绝缘部件的周向延伸与定子片的周向延伸或者说与线圈芯横截面图形(俯视或者沿着与定子腔轴一致的视线方向观察)基本一致地构造，就能使线圈芯或者说指向绕组端部的定子叠片的全部相关表面实现最佳绝缘效果。

把定子绕组的绕组端部压紧在绝缘部件上，就将在根据本发明的电动机结构中节约极多的空间。由于存在绝缘部件形成的绝缘中间层，绕组端部能够直接安防在线圈芯或者说定子叠片构件上。

本发明的另一优选实施方式是这样设计的，即附加绝缘段可活动地，优选可翻转地安装在绝缘部件上。按照这种方式，在将汽缸体壳体装配到电动机上时，附加绝缘段能够与其最终位置实现最佳匹配

在优选实施例中，如果将附加绝缘段一体式地构造在绝缘部件上，将使加工方式变得特别简单而且经济。这样就能将附加绝缘段制造成从绝缘部件弯曲而成的连接板元件(Laschenelemente)。

绝缘部件和附加绝缘段优选由聚酯(PET，聚乙烯)制成。聚酯具有高电绝缘强度，因此，绝缘部件和附加绝缘段能够制得较薄，从而节约空间。这里，绝缘部件以及附加绝缘段优选具有小于2mm的层厚度。

在本发明的一个优选实施变例中，汽缸体具有4个、3个或者2个固定在/拧紧在线圈芯上的法兰延长片，这些法兰延长片分别通过前述附加绝缘段与绕组端部绝缘。相对于公知的通常具有4个固定/拧紧在线圈芯上的汽缸体壳体-法兰延长片的汽缸体壳体而言，仅仅在线圈芯上固定/拧紧两个汽缸体壳体-法兰延长片的设计尤其能够节省可观的制造材料以及螺栓连接部件。

下面借助于一个实施例对本发明进行详细解释。其中：

图1是冷却剂回路的示意图

图2是定子的斜视图(具有根据本发明的绝缘部件)

图3是定子的斜视图(没有根据本发明的绝缘部件)

图4是根据本发明的定子的部分被切除的平行透视图

图5安装在定子端面上的绝缘部件的斜视图，

图6定子薄片的俯视图

图7是定子薄片的一种可选设计的俯视图

图8是定子薄片的另一种可选设计的俯视图

图9是配备有主磁场绕组的根据本发明的定子的斜视图(隐去了辅助场绕组)

图10是配备有主磁场绕组的根据本发明的定子的附视图(隐去了辅助场绕组)

图11是配备有辅助场绕组的根据本发明的定子的斜视图(隐去了主磁场绕组)

图12是配备有辅助场绕组的根据本发明的定子的附视图(隐去了主磁场绕组)

图13是配置有转子的根据本发明的定子的示意性剖面图

图14是根据本发明具有主磁场绕组和辅助场绕组的卷绕完毕的定子的俯视图

图15是根据本发明安装在定子上的汽缸体壳体的斜视图

图16是根据本发明安装在定子上的汽缸体壳体沿图15中的视线方向”B”的俯视图

图17是根据本发明的绝缘部件连同辅助绝缘段按照图16中的A-A切面剖切的细节图

图18是配备有一个根据本发明的绝缘部件以及两个辅助绝缘段的定子的俯视图(没有汽缸体壳体)

图19是配备有一个根据本发明的绝缘部件以及两个辅助绝缘段的定子按照图18中的B-B面剖切的剖面图(没有汽缸体壳体)

图20是一个根据本发明的绝缘部件和四个辅助绝缘段的斜视图

图21是根据本发明具有三个辅助绝缘段的绝缘部件的一个优选实施方式的俯视图

在图1中以图解的方式示出了一个冷却系统，该冷却系统具有一个密封封装的冷却剂压缩机1、一个冷凝器2、一个膨胀阀3和一个气化器4。冷却剂压缩机1由一个作为单相异步电机构造的电动机5驱动，电动机5安装在冷却剂压缩机1的优选密封封装的压缩机壳体中。

这样一种冷却系统是充分公开的：冷却剂压缩机1压缩从活塞/气缸装置的气化器4中输出的气态冷却剂。在冷却剂的压缩过程中，压力和温度上升。接着，冷却剂在冷凝器2中转化成液态，最终通过膨胀阀3输入气化器4，并在这里被气化。为此所必需的汽化热是从环境，或者更确切地说，是从冷却室中获得的，而冷却室因此得以冷却。最后，气态的冷却剂再次从汽化器4导入冷却剂压缩机1，开始一个新的压缩和膨胀循环。

图2示出了电动机5的根据本发明的定子装置，其中，为了获得更好的视野没有描绘出安装在定子6之内且能够围绕定子腔轴15旋转的转子19(一个在本发明范围内并不重要的集成在定子腔中的转子19示意性地描绘在图13中)。

定子6包括配置有容纳槽9的线圈芯8，定子腔13穿过线圈芯8的中心，定子腔13在空间上由多个薄片齿17的末端区域17a限定边界(参见图6)。在线圈芯8上同样由薄片齿17的几何形状限定边界且围绕定子腔13或者说围绕定子腔轴15编组的的容纳槽9容纳由主磁场绕组11和辅助场绕组12组成的定子绕组的绕组包。

线圈芯8是为阻止来自大量铁片或者说定子薄片16的涡流而制造的，这些铁片或者说定子薄片16以公知的方式相互堆积在一起，并且借助于能够穿过容纳腔10的固定构件相互连接在一起。不过线圈芯8同样可以制作成结实铁心的形式。为避免绕组端部的定子短路，线圈芯8的容纳槽9配置有(未示出)绝缘填料。

定子绕组11，12的绕组包由粘合漆包线制成，粘合漆包线除了用漆绝缘之外，还具有另一层热强化层，所述热强化层在被加热至规定的烘烤温度之后把绕组包中的单条线粘合在一起，从而稳固绕组包。当然，借助于防水漆或者浸渍树脂也能实现绕组的常规绝缘。

虽然主磁场绕组11和辅助场绕组12在本实施例中各以两个安装在线圈芯8上的双极绕组的形式制作，但应注意，电动机5原则上可具有任意的线圈组数以及磁极数。辅助绕组11连同与它在空间上错开的主磁场绕组12促使转子19按照来自定子磁场的感应电压围绕定子腔轴15旋转，并以一般公知的方式加速。如图2和图3所示，定子6或者说定子6的线圈芯8具有两个基本上同高度的端面22、23，主磁场绕组和辅助场绕11、12的绕组相，其也作为绕组端部11’、12’标记，以一定的超出长度从所述端面22、23上伸出。在图18中，以图解的方式示出了供电装置21，主磁场绕组和辅助场绕组11、12借助于该供电装置以公知的方式连接到交流电网上。

为能更好地理解定子6上的主磁场绕组和辅助场绕组11、12的结构，在图9和图10中以斜视及俯视图的形式绘出了装配在线圈芯8上的主磁场绕组11，而作为补充的辅助场绕组在此二图中没有示出。与此类似，在图11和图12中以斜视及俯视图的形式绘出了装配在线圈芯8上的辅助场绕组12，而主磁场绕组11在此二图中没有示出。

在图4中可看到已经卷绕完毕且以局部剖切方式示出的定子6(参见图14所示的相应俯视图)。

在以前述方式卷绕的定子6上固定有在图15和图16中示出的汽缸体壳体26，在该汽缸体壳体中，由转子19(未示出)驱动的曲轴支承在轴承区29中。转子19通常具有磁铁芯和笼式绕组，其通过曲轴驱动活塞连杆(同样未示出)，该活塞连杆又使得气缸活塞沿气缸轴28作线性运动，由此，导致被吸入汽缸体壳体26中的冷却剂被压缩。

应注意，在根据图15的这一实施例中，装配在定子6的上部端面22且具有压力声谐振器(Druckschallkammer)31的汽缸体壳体26同样也可以安装在定子6的下部端面23上。在这种实施情况中，图15中示出的汽缸体壳体26将会相对于水平轴向下反射并以与下部端面23相邻接的形式呈现。另外，不言而喻的是，在图15-17中示出的汽缸体壳体26仅是示范性的描绘，在本发明的范围内，汽缸体壳体26也可以是完全不一样的结构，特别是可以不设置压力声谐振器31。

穿过定子叠片16的容纳腔10的固定构件或者说螺栓构件放置入线圈芯8的端面上的公知悬挂装置中，所述端面是线圈芯8的背离汽缸体壳体26的端面，具体到本实施例中就是下部端面23。悬挂装置通常是压力弹簧部件，其与安装在压缩机壳体底座上的栓子或轴套(未示出)相嵌接。

不管怎样的具体实施变例，汽缸体壳体26均需专门成形的法兰延长片或者“支架”27，这些法兰延长片或者说“支架”27沿着各个绕组端部11’、12’伸展并与线圈芯8或者说定子叠片16拧紧在一起或者以其他方式连接在一起。根据图17，每一汽缸体壳体-法兰延长片27在这里均具有钻孔25，所述钻孔的轴与线圈芯8或者说定子叠片16中的相应容纳腔10的轴对准。螺栓构件(未示出)可以穿过容纳腔10并与盲孔25的螺纹段拧紧在一起。

为了能够将绕组端部11’、12’在与线圈芯8绝缘的情况下尽可能地靠近或者贴紧线圈芯8，根据本发明，需要至少在线圈芯8的一个端面22，23上安装一个如图5所示的基本上呈平板状的绝缘部件7。在电动机5运行状态下，优选由塑料例如PET制成并且层厚约为1.7mm的绝缘部件7基本上覆盖住线圈芯8的各个轩面22、23，并因此使定子绕组的绕组端部11’、12’与线圈芯8绝缘。

因为绕组端部11’、12’能够有接触地贴紧在绝缘部件7上，所以绝缘部件7能够使电动机-汽缸体壳体-装置的轴向长度减小而且结构紧凑。

根据本实施例，在图5示出的绝缘部件7的周向延伸基本上与图6-8所示的定子薄片16的周向延伸或者与线圈芯8的横截面图形相一致。与定子薄片16的几何结构相类似地，绝缘部件7也具有多个呈轮辐状地排列在中央定子腔13周围的绝缘部件齿18，这些绝缘部件齿18形成了容纳槽9，其中绝缘部件齿18或者说绝缘部件齿18的末端部位18a在装配位置中基本上与薄片齿17或者说薄片齿17的末端部位17a相一致地延伸，以便容纳主磁场绕组和辅助场绕组11、12的线圈或者绕组包。

绝缘部件7在其与定子腔13相对的圆周边缘区域7a中具有任意数量的相对而立的优选能够翻转的附加绝缘段14，所述附加绝缘段14使得定子绕组11、12的绕组端部11’、12’与汽缸体壳体26中与绕组末端11’、12’相邻的部分绝缘，另外前已提及，汽缸体壳体26的法兰延长片27固定在线圈芯8上并且包围着绕组端部11’、12’，所以所述附加绝缘段14特别是使定子绕组11、12的绕组端部11’、12’与汽缸体壳体26的法兰延长片27绝缘。

图16是电动机-汽缸体壳体-装置的俯视图，而图17示出了按图16中的A-A线局部剖切后的剖面图；根据图17能够领会到，绕组端部11’、12’与固定在定子-线圈芯8上的汽缸体壳体26的法兰延长片27之间的相对于常规装置显著减小的的绝缘间距是如何实现的。

在本实施例中，指向上部端面22的绕组端部11’、12’被3个汽缸体壳体-法兰延长片27包围，并且每一定子薄片16具有3个相应的容纳腔10。相应的具有3个辅助绝缘段14的绝缘部件7描绘在图21中。

在一个特别优选的实施变例中，定子薄片16各自仅具有两个容纳腔10，而汽缸体壳体26拥有2个模制的法兰延长片27，所述法兰延长片27配置有与定子叠片-容纳腔10相适配的螺纹-(盲孔)-钻孔25。相应的仅具有2个辅助绝缘段14的绝缘部件7描绘在图5中(参见根据图18和图19的相应的定位在安装位置中的绝缘部件7)。

当然，根据本发明的绝缘部件7也可具有4个辅助绝缘段14，以便使绕组端部11’、12’与惯常配备有4个法兰延长片27的汽缸体壳体26绝缘(参见图20)。

优选地，容纳腔10和与其相适配的汽缸体壳体-法兰延长片27以及绝缘部件7的辅助绝缘段14分别安装在线圈芯8的边角范围内，就如图2所示的那样。

辅助绝缘段14优选与绝缘部件7一体式地构造，可以通过规定的弯边(Sollbiegekante)与绝缘部件7连接在一起，但是其也可以与绝缘部件7分开制造然后再装配到绝缘部件7上。在根据图5、图20和图21的实施例中，附加绝缘段14是作为从绝缘部件7弯曲而成的连接板元件制造的，而且基本上构造成矩形状。

但是，显然，根据本发明的辅助绝缘段14可以有多种与各种汽缸体壳体-几何形状相适配而且不违背本发明思想的改变形式，例如，圆形或者多边形甚至拱形或者凹形的形状。

在图19所示的定子6的剖面图中，绝缘部件7在装配位置中基本上是水平安装的，而辅助绝缘段14则以大约45度角从绝缘部件7上伸出，其在汽缸体壳体26被放置到定子6上时才朝着汽缸体壳体26的方向向上弯曲，从而停留在如图17所示的最终位置上，该最终位置基本上以与上部的线圈芯-端面22呈直角地延伸。因此，在该最终位置中，辅助绝缘段14基本上与汽缸体壳体26的法兰延长片27的朝向绕组端部11’、12’的内面30平行延伸，而且将所述内面30与绕组端部11’、12’的周向区域隔开。

为使安装在绝缘部件7的辅助绝缘段14实现这样一种灵活性及可翻转性，辅助绝缘段14可具有预定的铰链区(Scharnierbereich)，所述铰链区例如可以是带有凹口的弯边。

Claims (9)

1.一种冷却剂压缩机，具有压缩机壳体，在所述压缩机壳体中有彼此相固定的汽缸体壳体(26)和电动机(5)，其中所述电动机包括配备有定子腔(13)的定子(6)，而所述定子(6)的线圈芯(8)配备有多个容纳槽(9)以容纳具有任意匝数、任意线圈组数以及任意磁极数的定子绕组(11，12)，其中所述线圈芯(8)优选由多个互相连接在一起的定子薄片(16)构造而成，而所述定子绕组(11，12)在所述线圈芯(8)的端面(22，23)区域内具有绕组端部(11’，12’)，所述绕组端部(11’，12’)各自安装在所述容纳槽(9)的外部，其中，所述线圈芯(8)的至少一个端面(22，23)配备有基本上覆盖该端面(22，23)的绝缘部件(7)，所述绝缘部件(7)使安装在所述至少一个端面上的定子绕组(11，12)的绕组端部(11’，12’)与所述线圈芯(8)绝缘，其特征在于，所述绝缘部件(7)在其与定子腔(13)相对的圆周边缘区域(7a)中具有任意数量的相对而立的附加绝缘段(14)，所述附加绝缘段(14)使得定子绕组(11，12)的安装在至少一个端面上的绕组端部(11’，12’)与相邻的汽缸体壳体(26)的部分，特别是汽缸体壳体(26)的固定在线圈芯(8)上的法兰延长片(27)绝缘。

2.根据权利要求1所述的冷却剂压缩机，其特征在于，所述绝缘部件(7)基本上构造成平板状。

3.根据权利要求1或2所述的冷却剂压缩机，其特征在于，绝缘部件(7)的周向延伸基本上被构造成与线圈芯(8)或者说定子叠片(16)的周向延伸相一致。

4.根据权利要求1至3之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，定子绕组(11，12)的绕组端部(11’、12’)被压紧在绝缘部件(7)上。

5.根据权利要求1至4之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，附加绝缘段(14)可活动地，优选可翻转地安装在绝缘部件(7)上。

6.根据权利要求1至5之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，附加绝缘部件(14)与绝缘部件(7)一体式地构造。

7.根据权利要求1至6之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，绝缘部件(7)和附加绝缘段(14)由聚酯(PET)制成。

8.根据权利要求1至7之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，汽缸体壳体(26)具有4个或3个，优选2个固定在/拧紧在线圈芯(8)上的法兰延长片(27)，所述法兰延长片(27)分别通过附加绝缘段(14)与绕组端部(11’、12’)绝缘。

9.根据权利要求1至9之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，绝缘部件(7)和附加绝缘段(14)具有小于2mm的层厚度。

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