CN101814807B - 电动机定子的制造方法、电动机定子以及压缩机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动机定子的制造方法、电动机定子以及压缩机，本发明所要解决的技术问题是，得到能够制造线圈的绝缘可靠性高、高性能的电动机定子的电动机定子的制造方法。本发明中，在一面向从背轭(21)突出，并分别组装有绝缘体(23)的多个齿(24a)～(24c)付与张力，一面卷绕多层线圈时，由向下一层(12)以后的线圈付与的张力减轻向与绝缘体(23)直接接触的绕组第一层(11)付与的张力。

Description

电动机定子的制造方法、电动机定子以及压缩机

技术领域

本发明涉及在电动机的定子铁心的齿部直接卷绕线圈的电动机定子的制造方法、使用该制造方法制造的电动机定子以及压缩机。

背景技术

近年，感应电动机等旋转电动机为了小型高性能化，广泛使用无碳刷DC马达的串励式电动机。该电动机定子在其内面周围或外面周围等间隔地设置多个齿，它们的全周或上面部以及下面部或者任意一方是将线圈直接卷绕在被树脂成型的绝缘部件即绝缘体覆盖的齿上而构成。

另一方面，鉴于为了进一步高性能化而使卷绕在定子上的线圈高密度化的必要性提高，存在线圈的卷绕量增加的情况。为了使卷绕量增加，将卷绕在齿上的线圈的排列有序成列地配置是重要的，在从供给金属线到绕组机的注口之间设置张紧控制装置，总是付与金属线一定的张力。

根据图3以及图4，说明卷绕在一般的电动机定子上的线圈的排列。图3以及图4是表示串励式电动机定子的剖视图。定子铁心10具有从背轭21突出的多个齿24a、24b、24c等，由绝缘部件即绝缘体23覆盖。在齿24a的情况下，金属线经绝缘体23按照绕组第一层11、绕组第二层12、绕组第三层13、绕组第四层14的顺序遍及多层直接卷绕在齿24a上。

绕组第一层11从定子铁心10的背轭21侧向b方向卷绕，此后，绕组第二层12向背轭21侧的a方向，绕组第三层13从背轭21侧向b方向，绕组第四层14向背轭21侧的a方向，交替地改变行进方向地卷绕。此时，在绕组第四层的外周部产生间隙22a。

另一方面，为了进一步高性能化，存在使卷绕在定子上的线圈高密度化的必要性。齿24b、24c表示在绕组第四层14的外周部进一步卷绕了绕组第五层15、绕组第六层16的状态。该状态下，齿24b、24c之间的间隙22b与齿22a相比降低，卷绕的线圈量增加。齿24a以及其它的所有齿也通过与齿24b、24c同样地卷绕线圈来实现定子的高性能化。

为了像上述那样实现高性能化，有必要高密度地卷绕线圈。因此，将卷绕的线圈有序成列地配置是重要的。

卷绕在图4的齿24a上的绕组第二层12的各线圈的配置有必要有序成列地配置前面卷绕的绕组第一层11的各线圈间的中心位置。例如作为应配置在正常线圈配置17a的线圈的目标，若向箭头b侧错开，则配置在作为绕组第二层12的外周部的线圈配置错开17b的位置，若向箭头a侧错开，则排列在绕组第二层12的芯背21侧的线圈配置错开17c的位置。

因此，成为在作为原本的配置点的正常线圈配置17a的部分没有排列任何线圈的状态，在以后卷绕线圈时，成列配置从与线圈配置错开17c或线圈配置错开17b相邻的线圈配置开始依次崩溃，不能高密度地卷绕线圈。

作为上述那样的线圈的成列的配置扰乱的对策，使用付与卷绕的金属线张力，使线圈的配置精度提高的张紧装置。在一般的串励式电动机定子用绕组机的张紧装置中，使金属线转接在市场销售的线轴制动器、利用了弹簧的压缩力或汽缸的推力的可动滑轮，来付与张力。

对上述那样的结构的张紧装置的动作进行说明，在卷绕线圈过程中，若施加给线轴制动器强的制动力，则付与金属线的张力提高，转接有金属线的可动滑轮由于弹簧或汽缸的压缩作用，位置移动，通过位置检测传感器等的信号，向线轴制动器发出使制动力松缓的指令。由于若线轴制动器的制动力松缓，则付与到金属线的张力减少，因此，通过弹簧或汽缸的伸长作用，可动滑轮移动到原来的位置，通过位置检测传感器等的信号，再次增强线轴制动器的制动力。

这样，通过线轴制动器的制动力的可变而付与金属线的张力，由于可动滑轮位置因弹簧或汽缸的压缩或伸长而适时移动，作为一定的张力被付与金属线。另外，也存在替代可动皮带轮，用按压板夹持金属线，付与张力的情况。

所有的目的都是总是付与卷绕中的金属线一定的张力，提高线圈的配置精度。

另外，作为总是向金属线付与一定的张力的线圈的绕组方法，例如提出了“...控制构件通过载荷变换器12d检测作用于中央的张紧辊12b的载荷，来检测金属线2的张力。另外，在金属线线轴9上设置线轴制动器9b，控制构件为使载荷变换器12d的检测值与设定张力相等，而由线轴制动器9b调节金属线线轴9的旋转阻力，向金属线2付与一定的张力。”这样的方案(例如参照专利文献1)。

[在先技术文献]

[专利文献1]日本特开平7-201601号公报(“0011”、图1)。

使用上述这样的以往例(包括专利文献1)的串励式电动机定子用绕线机的张紧装置，在定子铁心的内面周围或外面周围的齿的全周、或上面部以及下面部、或者任意一个，将金属线卷绕在被树脂成形的绝缘体覆盖的电动机定子上，在这样的情况下，存在下述问题点，根据图5，进行说明。

图5是串励式电动机定子的一个齿的量的立体图。

在定子铁心10上安装的绝缘体23的表面，存在由于绝缘体23的制造用模具磨损了的情况下等的影响，因作为树脂成形时的模具的接缝的分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31。

另外，用于进行制冷剂的压缩的压缩机等的电动机定子要求有耐热性、针对制冷剂的抗离析性。因此，对绝缘体23而言耐久性、强度是必要的，因此，存在在作为绝缘体23的材料的树脂中添加玻璃纤维的情况。这样，添加有玻璃纤维的绝缘体23的表面粗度比未添加品的粗，有在绝缘体23的表面存在局部地显露的玻璃纤维32的情况。

在使用这样的绝缘体23，使用以往例的串励式电动机定子用绕组机的张紧装置，遍及多层卷绕了线圈的情况下，由于总是向金属线1付与一定的张力，所以，在卷绕中的线圈上产生向线圈的内侧，即，绝缘体23侧的应力。此时，存在绕组第一层11的线圈被强烈推压在因被存在于绝缘体23的表面的分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31或显露的玻璃纤维32上的可能，存在由于此影响，担心绝缘保护膜劣化，绝缘可靠性降低。

本发明是为了解决上述那样的课题而产生的发明，第一目的是得到能够制造线圈的绝缘可靠性高、高性能的电动机定子的电动机定子的制造方法。

另外，第二目的是得到具备使用这种制造方法制造的电动机定子的电动机，再有，是得到通过该电动机进行制冷剂的压缩、可靠性高、高性能的压缩机。

发明内容

有关本发明的电动机定子的制造方法是在一面向从背轭部突出并分别组装有绝缘体的多个齿部付与张力，一面卷绕多层线圈时，由向下一层以后的线圈付与的张力减轻向与上述绝缘体直接接触的最下层的线圈付与的张力。

发明效果

根据有关本发明的电动机定子的制造方法，因为是向与绝缘体直接接触的最下层卷绕的线圈付与的张力由向下一层以后卷绕的线圈付与的张力减轻，所以，能够一面高密度地卷绕线圈，一面防止最下层的线圈的绝缘保护膜的劣化，制造高性能的电动机定子。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的绕组机的张紧装置的正视图。

图2是表示本发明的实施方式1的绕组机的张紧装置的正视图。

图3是表示串励式电动机定子的剖视图。

图4是表示串励式电动机定子的剖视图。

图5是表示串励式电动机定子的一个齿的量的立体图。

图6是表示本发明的实施方式1的电动机定子的剖视图。

图7是表示本发明的实施方式1的电动机定子的剖视图。

具体实施方式

实施方式1.

根据图1～图3以及图5～图7，说明实施方式1。另外，针对与上述图3～图5相同的符号省略说明。图1以及图2是表示本发明的实施方式1的绕组机的张紧装置的正视图，图6以及图7是表示本发明的实施方式1的电动机定子的剖视图。

图1以及图2的绕组机的张紧装置具备材质为陶瓷、硬质合金、青玉等的第一固定按压板8a以及第二固定按压板8b和通过汽缸7a、7b的压力能够自由运动的、材质为陶瓷、硬质合金、蓝宝石等的第一可动按压板9a以及第二可动按压板9b。按压板8a、9a、8b、9b如本图所示，组装有两组以上的多组。

接着，说明动作。

在这样构成的绕组机的张紧装置中，图1的状态为，通过汽缸7a的前进推力，第一可动按压板9a向第一固定按压板8a侧移动，在第一可动按压板9a和第一固定按压板8a之间夹持金属线1。另一方面，由于汽缸7b后退，第二可动按压板9b和第二固定按压板8b之间产生间隙，金属线1没有被夹持。

另外，图2的状态为，汽缸7a、7b均前进，通过其推力，在第一可动按压板9a和第一固定按压板8a之间以及在第二可动按压板9b和第二固定按压板8b之间分别夹持金属线1。

再有，在使汽缸7a、7b的推力相等的情况下，在图2中，由于汽缸7a、7b的双方的推力，使得向金属线1付与的张力为f。另一方面，在图1中，仅仅通过汽缸7a的推力，使得向金属线1付与的张力为f/2。

据此，使用上述张力的可变机构，图3所示的绕组第一层11中，仅通过图1的汽缸7a的推力，向金属线1付与张力f/2进行卷绕，绕组第二层12以后，通过图2的汽缸7a、7b的推力，向金属线1付与张力f进行卷绕。

这里，根据图7，说明使上述张力可变的动作。

图7的绕组第一层11的线圈从背轭21侧向齿24a的前端卷绕。绕组第一层最终线圈20是卷绕在绕组第一层11的最后的线圈。另外，使上述张力可变的是使第二可动按压板9b动作的汽缸7b。汽缸7b由卷绕数量计数器信号等输出指令来动作。

用于使向金属线1付与的张力增加的汽缸7b的动作时机是作为负荷的绕组飞轮、注口(未图示出)的卷绕数量，即，绕组第一层最终线圈20卷绕结束时。动作时机的调整是考虑控制机器的演算延迟、截止到汽缸7b的动作完成的延迟，仅进行计数器等的数值变更设定，以便预先在绕组第一层最终线圈20的卷绕数量的几圈前发出指令这样的简单的方法。

另外，汽缸7b的动作指令的设定受卷绕数量的支配，在不存在极端的卷绕速度的变更的情况下，不需要复杂的指令设定调整。另外，不需要从卷绕开始的基于时间的控制。

虽然如上所述绕组第一层11是向金属线付与f/2，即，弱的张力，进行卷绕，但是，在像上述那样，向卷绕的线圈付与的张力不符合恰当张力的情况下，卷绕的线圈的配置精度降低。这种情况下，如图6所示，在绕组第一层11的各线圈之间产生间隙d。

但是，由于付与绕组第一层11的线圈的张力像上述那样不符合为原本的成列配置而付与的恰当张力，所以，向线圈的内侧，即，绝缘体23侧的应力与付与了恰当张力的绕组第二层12相比弱，若从外部施加力，则线圈的配置能够移动。

另一方面，在卷绕绕组第一层最终线圈20时，在绕组第一层最终线圈20上，在箭头c的方向产生应力。因此，图7所示的绕组第一层11的线圈由绕组第一层最终线圈20在箭头a的方向推出，绕组第一层11的各线圈间产生的间隙d减少。即，线圈配置在作为目的的配置点。虽然在存在下层的绕组第二层12以后，被下层的线圈限制，难以进行一度被卷绕的线圈的配置向正规位置的校正，但是，能够进行作为最下层的绕组第一层11的配置校正。

如上所述，为了线圈的高密度绕组，将被卷绕的线圈有序成列地配置是重要的，各线圈的配置有必要有序成列地配置在先被卷绕的下层所配置的各线圈间的中心位置。但是，由于作为最下层的绕组第一层11不存在下层以及付与金属线1的张力减少，能够像上述那样，进行线圈的配置校正。

在卷绕完上述的绕组第一层11的线圈后，卷绕绕组第二层12时，如图2所示，使汽缸7b前进，通过其推力在第二可动按压板9b和第二固定按压板8b之间也夹持金属线1，付与金属线1张力f，即，原本强的张力。

但是，若设卷绕绕组第一层11时向线圈1付与的张力的范围为x，则在2/5f≥x的情况下，向金属线1付与的张力过低，向绕组第一层11的线圈的内侧，即，绝缘体23侧的应力弱。因此，存在由于绕组第一层最终线圈20，绕组第一层11的线圈自由地向箭头a方向过度移动的情况，难以进行将线圈的配置向正规位置的校正。

另外，在3/5f≤x的情况下，由于向金属线1付与的张力过高，向绕组第一层11的线圈的内侧，即，绝缘体23侧的应力也高，线圈的配置移动量受到限制，所以，难以进行向正规位置的校正。再有，存在被强烈推压在因存在于上述绝缘体23的表面的分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31或显露的玻璃纤维32上的可能性，由于这种影响，担心绝缘保护膜劣化，绝缘可靠性降低。

由于上述情况，希望卷绕绕组第一层11时向线圈1付与的张力的范围x为

2/5f≤x≤3/5f的设定。

另外，图1以及图2是使用了两组张紧装置的一个例子，也可以进一步增加张紧装置的数量。即使增加了张紧装置的数量，只要将向金属线1付与的张力f设定为相同，则每一组张紧装置的向金属线1的夹持力降低，能够降低各按压板和金属线1的摩擦力。

根据上述情况，绕组第一层11通过向金属线1付与能够成列配置校正的所必须的最低限度的张力来进行卷绕，即使如图5所示，在绝缘体23的表面存在因分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31或显露的玻璃纤维32，也能够防止强的力将金属线1向它们推压，能够防止与它们接触造成的金属线1的绝缘保护膜的劣化。因此，能够制造绝缘体的材料使用了添加有玻璃纤维的树脂的电动机定子。

另外，因为在绕组第二层以后向金属线1付与原本恰当的张力f，所以，能够制造线圈的配置精度提高，且高密度地卷绕了线圈的电动机定子。

再有，通过使用上述的装置，制造电动机定子，能够提供防止了金属线1的绝缘保护膜的劣化的、绝缘可靠性高的高性能的电动机定子。

另外，还有，通过将具有上述的电动机定子的电动机组装到压缩机，能够提供绝缘可靠性高的高性能的压缩机。

实施方式2.

在上述实施方式1中，通过增减夹持金属线的按压板的使用数量来使向金属线付与的张力可变，接着，根据图1～图3，说明不是通过增减夹持金属线的按压板的使用数量，而是使向金属线付与的张力可变的实施方式2。另外，针对与前面的背景技术以及实施方式1相同的符号，省略说明。

图1以及图2中，使两组张紧装置中的一方的汽缸7b动作，使张力可变，但是，也可以预先使如图2的两方的汽缸7a、7b动作，进行将向汽缸7a、7b供给空气压的气阀(未图示出)切换为低压、高压的控制，据此，将汽缸7a、7b的推力可变为低压，即，弱的张力，或高压，即，强的张力，付与金属线1。

在将向上述汽缸7a、7b供给的压力设定为高压时，向金属线1付与的张力设为f的情况下，低压时向线圈1付与的张力的范围x希望像上述那样设定为2/5f≤x≤3/5f。图3的绕组第一层11通过将低压向汽缸7a、7b供给，弱地向金属线1付与张力来卷绕，在完成后，卷绕绕组第二层12时，向汽缸7a、7b供给高压，通过其推力付与金属线1张力f，即，原本的强的张力。

另外，由于向汽缸7a、7b供给的压力的切换时间与上述的实施方式1同样由卷绕数量计数器信号等发出指令来动作，所以，动作指令的设定由卷绕数量支配，在不存在极端的卷绕速度的变更的情况下，不需要复杂的指令设定调整。另外，不需要从卷绕开始的基于时间的控制。

再有，由于在将向汽缸7a、7b供给的空气压从低压向高压切换时，仅汽缸7a、7b的推力变化，所以，实际上没有第一可动按压板9a、第二可动按压板9b的动作，来自动作指令的响应性高。

另外，还有，图1以及图2是使用了两组张紧装置的一个例子，也可以进一步增加张紧装置的数量。即使增加了张紧装置的数量，只要将向金属线1付与的强时的张力f设定为相同，则每一组张紧装置的向金属线1的夹持力降低，能够降低各按压板和金属线1的摩擦力。

根据上述情况，绕组第一层11通过向金属线1付与能够成列配置校正的所必须的最低限度的张力来进行卷绕，即使如图5那样，在绝缘体23的表面存在因分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31或显露的玻璃纤维32，也能够防止强的力将金属线1向它们推压，能够防止与它们接触造成的金属线1的绝缘保护膜的劣化。因此，能够制造绝缘体的材料使用了添加有玻璃纤维的树脂的电动机定子。

另外，因为在绕组第二层以后向金属线1付与原本恰当的张力f，所以，能够制造线圈的配置精度提高，且高密度地卷绕了线圈的电动机定子。

再有，通过使用上述的装置，制造电动机定子，能够提供防止了金属线1的绝缘保护膜的劣化的、绝缘可靠性高的高性能的电动机定子。

另外，还有，通过将具有上述的电动机定子的电动机组装到压缩机，能够提供绝缘可靠性高的高性能的压缩机。

实施方式3.

在上述的实施方式1以及2中，通过用按压板夹持金属线来使向金属线付与的张力可变，接着，根据图1～图3，说明在使用以往例的张紧装置那样的情况下，使向金属线付与的张力可变的实施方式3。另外，针对与前面的背景技术以及实施方式1、2相同的符号，省略说明。

在以往的张紧装置中追加设置图1以及图2那样的第一可动按压板9a、第一固定按压板8a以及汽缸7a。

在卷绕绕组第一层11的线圈时，使向金属线1付与张力的线轴制动器(未图示出)的制动开放，将空气压向追加设置的汽缸7a向前进侧供给，据此，使第一可动按压板9a向第一固定按压板8a侧前进，夹持第一可动按压板9a和第一固定按压板8a之间的金属线1，付与金属线1张力。

另外，在卷绕绕组第二层12的线圈时，对使向金属线1付与张力的线轴制动器(未图示出)进行制动，将空气压向追加设置的汽缸7a向后退侧供给，据此，使第一固定按压板8a、第一可动按压板9a之间开放，用以往的张紧装置向金属线1付与张力。

再有，在将此时向金属线1付与的张力设为f的情况下，在卷绕上述绕组第一层11时，夹持在追加设置的第一可动按压板9a和第一固定按压板8a之间的金属线1，付与卷绕时的金属线1的张力的范围x希望像上述那样设定为2/5f≤x≤3/5f。

另外，还有，由于向汽缸7a供给的压力的切换时间与上述的实施方式1、2同样由卷绕数量计数器信号等发出指令来动作，所以，动作指令的设定由卷绕数量支配，在不存在极端的卷绕速度的变更的情况下，不需要复杂的指令设定调整。另外，不需要从卷绕开始的基于时间的控制。

另外，针对张紧装置，在上面对追加设置了一组第一可动按压板9a、第一固定按压板8a以及汽缸7a的一个例子进行了说明，但是，也可以如图2所示，增加设置第二可动按压板9b、第二固定按压板8b以及汽缸7b，使追加的张紧装置为两组，还可以增加多个。即使增加了张紧装置的数量，只要将卷绕绕组第一层11时向金属线1付与的弱时的张力x设定为2/5f≤x≤3/5f，则每一组张紧装置的向金属线1的夹持力降低，能够降低各按压板和金属线1的摩擦力。

根据上述情况，绕组第一层11通过向金属线1付与能够成列配置校正的所必须的最低限度的张力来进行卷绕，即使如图5那样在绝缘体23的表面存在因分界线而产生的阶梯差30、锐利的毛刺31或显露的玻璃纤维32，也能够防止强的力将金属线1向它们推压，能够防止与它们接触造成的金属线1的绝缘保护膜的劣化。因此，能够制造绝缘体的材料使用了添加有玻璃纤维的树脂的电动机定子。

另外，因为在绕组第二层以后向金属线1付与原本恰当的张力f，所以，能够制造线圈的配置精度提高，且高密度地卷绕了线圈的电动机定子。

再有，通过使用上述的装置，制造电动机定子，能够提供防止了金属线1的绝缘保护膜的劣化的、绝缘可靠性高的高性能的电动机定子。

另外，还有，通过将具有上述的电动机定子的电动机组装到压缩机，能够提供绝缘可靠性高的高性能的压缩机。

另外，在上述的说明中，对转子配置在定子的内侧的电动机的例子进行了说明，但本发明不限于这样的结构，在转子配置在定子的外侧的电动机中也同样适用。

符号说明

1：金属线；5a：弹簧；5b：弹簧；7a：汽缸；7b：汽缸；8a：第一固定按压板；8b：第二固定按压板；9a：第一可动按压板；9b：第二可动按压板；10：定子铁心；11：绕组第一层；12：绕组第二层；13：绕组第三层；14：绕组第四层；15：绕组第五层；16：绕组第六层；17a：正常线圈配置；17b：线圈配置错开；17c：线圈配置错开；20：绕组第一层最终线圈；21：背轭；22a：间隙；22b：间隙；23：绝缘体；24a～24c：齿；30：阶梯差；31：毛刺；32：显露的玻璃纤维。

Claims (3)

1.一种电动机定子的制造方法，一面向从背轭部突出并分别组装有绝缘体的多个齿部付与张力，一面卷绕多层线圈，其特征在于，

在卷绕与上述绝缘体直接接触的第一绕组层的线圈时，付与卷绕成线圈的金属线一定的张力，

在卷绕第二绕组层以后的线圈时，对卷绕成线圈的金属线付与的一定的张力比卷绕上述第一绕组层时大。

2.如权利要求1所述的电动机定子的制造方法，其特征在于，为使向上述金属线付与的张力可变，安装多个张紧装置，在卷绕线圈时，根据事先设定的指令数据，使上述张紧装置的张力可变。

3.如权利要求1或2所述的电动机定子的制造方法，其特征在于，上述绝缘体的材料使用添加了玻璃纤维的树脂。

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