CN102170181A - 马达定子以及相线圈预成型件 - Google Patents

Abstract

一种马达定子，包括定子芯以及多个相线圈，所述定子芯具有多个齿，所述齿在任意两个相邻的齿之间形成槽，而所述相线圈设在所述槽中，所述相线圈各自通过波形缠绕而形成并由连续线制成。每个相线圈包括第一波形绕组束以及穿过第一槽和第二槽的第二波形绕组束。所述第一槽与一组槽的一侧相邻，除所述每个相线圈之外的其它相线圈穿过该组槽，并且所述第二槽与该组槽的另一侧相邻。所述第一波形绕组束穿过第三槽和第四槽。所述第三槽定位成与所述第一槽相邻且位于所述第一槽的与该组槽相反的一侧，并且所述第四槽定位成与所述第二槽相邻且位于所述第二槽的与该组槽相反的一侧。

Description

马达定子以及相线圈预成型件

技术领域

本发明涉及一种马达定子以及一种用于马达定子的相线圈预成型件，更具体地，涉及马达定子的定子芯，该定子芯具有多个齿，所述齿在任意两个相邻的齿之间形成槽，以及涉及通过波形缠绕而形成并且设在所述槽中的多个相线圈。

背景技术

在马达中，马达转子的每转转矩脉动产生于马达的极和线圈槽的相应数量的最小公倍数。每转转矩脉动的数量越大，转矩脉冲的幅值越小。因此，如在日本申请公开2009-33832中所披露的那样，需要增加槽数。

在上述公开中披露的马达定子的线圈通过波形缠绕形成。每个相线圈，也就是U-相线圈、V-相线圈或W-相线圈，被分为两个线圈组。一组槽(每个相线圈的第一波形绕组束穿过该组槽缠绕)与另一组槽(该相线圈的第二波形绕组束穿过该组槽缠绕)分开。这种布置用于增加槽数。在每个相线圈被分为两组的情况下，槽数是每个相线圈未分为两组的情况下的槽数的两倍。

在根据上述公开的在马达定子的槽中提供相应的相线圈中，每个相线圈的两组独立地穿过槽，然后通过连接线彼此连接。然而，这种连接操作耗时且费力，此外，这些连接应当通过覆盖以绝缘材料而被适当地绝缘。

本发明旨在提供一种马达定子以及一种相线圈预成型件，其免除了在生产过程中电连接第一波形绕组束与第二波形绕组束的操作。

发明内容

一种马达定子，包括定子芯以及多个相线圈，所述定子芯具有多个齿，所述齿在任意两个相邻的齿之间形成槽，而所述相线圈设在所述槽中，所述相线圈各自通过波形缠绕而形成并由连续线制成。每个相线圈包括第一波形绕组束以及穿过第一槽和第二槽的第二波形绕组束。所述第一槽与一组槽的一侧相邻，除所述每个相线圈之外的其它相线圈穿过该组槽，并且所述第二槽与该组槽的另一侧相邻。所述第一波形绕组束穿过第三槽和第四槽。所述第三槽定位成与所述第一槽相邻且位于所述第一槽的与该组槽相反的一侧，并且所述第四槽定位成与所述第二槽相邻且位于所述第二槽的与该组槽相反的一侧。

从下文以示例方式示出本发明的原理且结合附图的说明中，本发明的其它方面及优点将变得显而易见。

附图说明

本发明的被认为具有新颖性的特征具体阐述在所附权利要求中。通过参考下文对当前优选实施方式的说明连同参考附图，可最好地理解本发明及其目的和优点，在所述附图中：

图1是根据本发明的实施方式的马达驱动式压缩机的纵向剖视图；

图2A是沿着图1的A-A线剖取的剖视图；

图2B是图2A的局部放大图；

图3是描述波形缠绕方式的示意图；

图4也是描述波形缠绕方式的示意图；

图5是描述将相线圈预成型件插入到槽内的方式的立体图；

图6A是示出第一波形绕组束预成型件的示意图；

图6B是示出图6A的第一波形绕组束预成型件以及示出第二波形绕组束预成型件的示意图；以及

图7是示出相线圈预成型件的示意图。

具体实施方式

参考图1至图5，下文将描述根据本发明的实施方式的用于马达驱动式压缩机的马达定子以及相线圈预成型件。参考图1，马达驱动式压缩机由参考数字10总体指代。马达驱动式压缩机10包括由转子11、转轴12、定子13以及马达外壳14形成的电动马达M。转子11由转轴12支撑，并且定子13固定于马达外壳14的内圆周表面。设有固定地安装于马达外壳14的内周的定涡卷16以及作为形成马达驱动式压缩机10的一部分的压缩构件的动涡卷15以便利用转轴12的转动进行轨道运动并与定涡卷16接合，从而根据动涡卷15的轨道运动使在动涡卷15与定涡卷16之间形成的压缩室17的容积减小。

马达外壳14具有端壁141，穿过所述端壁141形成入口142。入口142连接于外部制冷剂回路(未示出)，并且外部制冷剂回路中的制冷剂气体经过入口142流入到马达外壳14内。因此，被引入到马达外壳14内的制冷剂气体经过马达外壳14的内周表面与定子13的外周表面之间的通道143(图2A中示出)以及还经过吸入口18而被抽吸到压缩室17内。根据动涡卷15的轨道运动而被压缩的制冷剂气体经过排出口19排出到排出室21内，同时推开排出阀20。之后，排出室21中的制冷剂气体从压缩机10流入到外部制冷剂回路内并返回到马达外壳14内。

如图2A所示，形成电动马达M的一部分的定子13包括环状定子芯22以及线圈25，环状定子芯22具有在其内周形成的多个齿23，而线圈25设在分别在任意两个相邻的齿23之间形成的多个槽24中。根据本实施方式的电动马达M是三相八极型，并分别具有48个齿23以及槽24。槽24中的线圈25通过波形缠绕形成。

如图1所示，定子芯22由多个层叠芯板33组成，层叠芯板33由磁性材料(钢板)制成。形成电动马达M的一部分的转子11包括转子芯34以及多个嵌入在转子芯34中的永磁体35。转子芯34由多个层叠芯板36组成，层叠芯板36由磁性材料(钢板)制成。转子芯34具有穿过其中心形成的孔341，穿过所述孔341，转轴12插入并固定于转子芯34。

参考示出了图2A的一部分的图2B，线圈25由U-相线圈25U1、25U2、V-相线圈25V1、25V2以及W-相线圈25W1、25W2形成。

在图2B中，U-相线圈25U1以及25U2分别穿过单独的槽24U11、24U12以及单独的槽24U21、24U22。穿过槽24U11、24U12的U-相线圈25U1对应于第一波形绕组束，并且，穿过槽24U21、24U22的U-相线圈25U2对应于第二波形绕组束。

在图2B中，V-相线圈25V1以及25V2分别穿过单独的槽24V11、24V12以及单独的槽24V21、24V22。穿过槽24V11、24V12的V-相线圈25V1对应于第一波形绕组束，并且，穿过槽24V21、24V22的V-相线圈25V2对应于第二波形绕组束。

在图2B中，W-相线圈25W1以及25W2分别穿过单独的槽24W11、24W12以及单独的槽24W21、24W22。穿过槽24W11、24W12的W-相线圈25W1对应于第一波形绕组束，并且，穿过槽24W21、24W22的W-相线圈25W2对应于第二波形绕组束。

槽24U21是定位成与一组槽24V11、24V21、24W11、24W21的一侧相邻的第一槽。槽24U22是定位成与同一组槽24V11、24V21、24W11、24W21的另一侧相邻的第二槽。也就是，U-相线圈25U2穿过定位成与上述槽组的相应侧相邻的第一槽24U21以及第二槽24U22，其中除U-相线圈外的相线圈穿过上述槽组。

槽24U11是定位成与第一槽24U21相邻的第三槽(位于第一槽24U21的远离槽24V11、24V21、24W11、24W21的组的相反侧)。槽24U12是定位成与第二槽24U22相邻的第四槽(位于第二槽24U22的远离槽24V11、24V21、24W11、24W21的组的相反侧)。也就是，U-相线圈25U1穿过与第一槽24U21相邻的第三槽24U11，以及与第二槽24U22相邻的第四槽24U12。

槽24V21是定位成与一组槽24U12、24U22、24W11、24W21的一侧相邻的第一槽。槽24V22是定位成与同一组槽24U12、24U22、24W11、24W21的另一侧相邻的第二槽。也就是，V-相线圈25V2穿过定位成与上述槽组的相应侧相邻的第一槽24V21以及第二槽24V22，其中除V-相线圈外的相线圈穿过上述槽组。

槽24V11是定位成与第一槽24V21相邻的第三槽(位于第一槽24V21的远离槽24U12、24U22、24W11、24W21的组的相反侧)。槽24V12是定位成与第二槽24V22相邻的第四槽(位于第二槽24V22的远离槽24U12、24U22、24W11、24W21的组的相反侧)。也就是，V-相线圈25V1穿过与第一槽24V21相邻的第三槽24V11，以及与第二槽24V22相邻的第四槽24V12。

槽24W21是定位成与一组槽24U12、24U22、24V12、24V22的一侧相邻的第一槽。槽24W22是定位成与同一组槽24U12、24U22、24V12、24V22的另一侧相邻的第二槽。也就是，W-相线圈25W2穿过定位成与上述槽组的相应侧相邻的第一槽24W21以及第二槽24W22，其中除W-相线圈外的相线圈穿过上述槽组。

槽24W11是定位成与第一槽24W21相邻的第三槽(位于第一槽24W21的远离槽24U12、24U22、24V12、24V22的组的相反侧)。槽24W12是定位成与第二槽24W22相邻的第四槽(位于第二槽24W22的远离槽24U12、24U22、24V12、24V22的组的相反侧)。也就是，W-相线圈25W1穿过与第一槽24W21相邻的第三槽24W11，以及与第二槽24W22相邻的第四槽24W12。

图3及图4是说明波形缠绕方式的示意图。如图3所示，U-相线圈25U1的引线25U0连接于逆变器100的U-相端子101。V-相线圈25V1的引线25V0连接于逆变器100的V-相端子102。W-相线圈25W1的引线25W0连接于逆变器100的W-相端子103。相应相线圈25U1、25V1、25W1的实线251、252、253(图3中示出)示出了在附图观察者一侧的、定子13的端部表面上的线圈端(线圈端251在图1中示出)。相应相线圈25U1、25V1、25W1的短划线254、255、256(图3中示出)示出了在附图相反侧的、定子13的端部表面上的线圈端(线圈端254在图1中示出)。在相应相线圈25U1、25V1、25W1的实线与短划线之间连接的线圈部分分别穿过槽24U11以及24U12、24V11以及24V12、24W11以及24W12。

如图4所示，相应U-相线圈25U2、V-相线圈25V2、W-相线圈25W2的引线25Un、25Vn、25Wn在中性点N处连接在一起。相应线圈25U2、25V2、25W2的实线(图4中示出)示出了在附图观察者一侧的、定子13的端部表面上的线圈端。相应线圈25U2、25V2、25W2的短划线(图4中示出)示出了在附图相反侧的、定子13的端部表面的线圈端。在相应相线圈25U2、25V2、25W2的实线与短划线之间连接的线圈部分分别穿过槽24U21以及24U22、24V21以及24V22、24W21以及24W22。

图5是说明通过插入器(未示出)将U-相线圈预成型件26U插入到槽24U11、24U12、24U21、24U22(图3、图4)内的方式的立体图。U-相线圈预成型件26U由无连接的单个连续线26L制成。

如图3中的虚线(双点划线)所示，U-相线圈预成型件26U包括第一波形绕组束预成型件26U1以及第二波形绕组束预成型件26U2。第一波形绕组束预成型件26U1穿过槽24U11、24U12并且形成了U-相线圈(第一波形绕组束)25U1。相似地，第二波形绕组束预成型件26U2穿过槽24U21、24U22并且形成了U-相线圈(第二波形绕组束)25U2。

在U-相线圈预成型件26U已插入到槽24U11、24U12、24U21、24U22内后，V-相线圈预成型件(未示出)通过插入器插入到槽24V11、24V12、24V21、24V22内，并且随后，W-相线圈预成型件(未示出)通过插入器插入到槽24W11、24W12、24W21、24W22内。包括第一以及第二波形绕组束预成型件的每个相线圈预成型件从定子芯2的一侧的外侧沿槽的纵向方向插入到槽内。

与U-相线圈预成型件26U相同，V-相线圈预成型件以及W-相线圈预成型件分别包括第一波形绕组束预成型件以及第二波形绕组束预成型件。

下文将以U-相线圈预成型件为例描述形成相线圈预成型件的方法。

首先，第一波形绕组束预成型件26U1通过将线26L缠绕成多圈而形成，如图6A所示，之后，第二波形绕组束预成型件26U2通过将线26L的剩余部分缠绕成与第一波形绕组束预成型件26U1相同的圈数而形成。

之后，如图7所示，第一及第二波形绕组束预成型件26U1、26U2环状地成形，由此形成U-相线圈预成型件26U。如图7所示，环状第二波形绕组束预成型件26U2布置在环状第一波形绕组束预成型件26U1的内侧。第一波形绕组束预成型件26U1的一圈长度基本上与第二波形绕组束预成型件26U2的一圈长度相同。

如图7所示，第一波形绕组束预成型件26U1是第一凸部27与第一凹部28交替布置的环形。第一凸部27沿第一波形绕组束预成型件26U1的径向方向凸出，并且第一凹部28沿第一波形绕组束预成型件26U1的径向方向凹入。第一波形绕组束预成型件26U1在其任一第一凸部27与它相邻的第一凹部28之间具有第一槽穿过部分29，该第一槽穿过部分29将穿过槽24U11、24U12。

位于第一凸部27的相反侧的任意两个相邻的第一槽穿过部分29彼此平行地布置。这两个相邻的第一槽穿过部分29之间的间隔距离设定为与槽24U11与槽24U12之间的距离相对应，其中槽24U11与槽24U21相邻而槽24U12与槽24U22相邻。

第二波形绕组束预成型件26U2是凸部30与凹部31交替布置的环形。第二凸部30沿第二波形绕组束预成型件26U2的径向方向凸出，并且第二凹部31沿第二波形绕组束预成型件26U2的径向方向凹入。第二波形绕组束预成型件26U2的第二凸部30以及第二凹部31的数量分别与第一凸部27以及第一凹部28相同。

第二波形绕组束预成型件26U2在其任一第二凸部30与它相邻的第二凹部31之间具有第二槽穿过部分32，该第二槽穿过部分32将穿过槽24U21、24U22。第二槽穿过部分32位于第一槽穿过部分29的内侧(第一波形绕组束预成型件26U1的内侧)。第二波形绕组束预成型件26U2的第二槽穿过部分32的数量与第一槽穿过部分29相同。

位于第二凸部30的相反侧的任意两个相邻的第二槽穿过部分32彼此平行地布置。这两个相邻的第二槽穿过部分32之间的间隔距离设定为与槽24U21、24U22之间的距离相对应，其中槽24U21、24U22定位成与槽24V11、24V21、24W11、24W21的组的相反侧相邻。

连续线26L的一端261从第一波形绕组束预成型件26U1的第一凸部27中的一个引出，并且另一端262从位于第一凸部27的内侧的第二波形绕组束预成型件26U2的第二凸部30中的一个引出。端261形成了U-相线圈25U1的引线25U0(图3)，并且，另一端262形成了U-相线圈25U2的引线25Un(图4)。

根据本发明的实施方式提供了下述有益效果：

(1)第一波形绕组束预成型件26U1以及第二波形绕组束预成型件26U2由无连接的单个连续线26L制成。因此，不需要执行连接线圈的工艺过程，并且因此能够容易地制造槽数增加的定子。

(2)由于根据本实施方式，制冷剂在马达驱动式压缩机10的马达外壳14内部循环，因此对于马达驱动式压缩机10来说，重要的是确保线圈25的绝缘。如果第一波形绕组束25U1以及第二波形绕组束25U2在生产过程中电连接，那么束25U1与25U2之间的连接必须覆盖以绝缘材料以确保绝缘。然而，在第一波形绕组束25U1以及第二波形绕组束25U2不需要电连接的根据本发明的实施方式的结构中，不需要执行任何用于为线圈提供绝缘的工艺过程，并且因此，能够容易地制造具有许多槽的定子。

(3)第一波形绕组束预成型件26U1的缠绕圈数与第二波形绕组束预成型件26U2的缠绕圈数相同。连续线26L的一端261从第一凸部27中的一个引出，并且同一线26L的另一端262从位于第一凸部27的内侧的第二凸部30中的一个引出。因此，穿过相应的槽24的线的数量是相同的，从而在供给线圈25的电流恒定的条件下，转子11的任意角度位置处的转矩是相同的。

能够以如下示例的多种方式修改本发明。

-可在已形成了第二波形绕组束后形成第一波形绕组束。

-除彼此平行的方式外，位于第一凸部的相反侧的任意两个相邻的第一槽穿过部分可按任何方式布置。

-除彼此平行的方式外，位于第二凸部的相反侧的任意两个相邻的第二槽穿过部分可按任何方式布置。

-本发明可应用于转子围绕定子转动的电动马达(外转子型)。

-相线圈可包括三个或更多的波形绕组束。也就是，另一波形绕组束可布置在第一波形绕组束的与第二波形绕组束相反的一侧。

-除涡旋式压缩机外，本发明可应用于任何其它类型的马达驱动式压缩机(例如，活塞式压缩机)。

Claims (10)

1.一种马达定子，包括：

定子芯，所述定子芯具有多个齿，所述齿在任意两个相邻的齿之间形成槽，其特征在于，所述马达定子还包括：

多个相线圈，所述相线圈设在所述槽中，所述相线圈各自通过波形缠绕而形成并由连续线制成，其中，每个相线圈包括：

第一波形绕组束；以及

第二波形绕组束，所述第二波形绕组束穿过第一槽和第二槽，其中，所述第一槽定位成与一组槽的一侧相邻，除所述每个相线圈之外的其它相线圈穿过该组槽，并且所述第二槽定位成与该组槽的另一侧相邻，其中，所述第一波形绕组束穿过第三槽和第四槽，其中，所述第三槽定位成与所述第一槽相邻且位于所述第一槽的与该组槽相反的一侧，并且所述第四槽定位成与所述第二槽相邻且位于所述第二槽的与该组槽相反的一侧。

2.根据权利要求1所述的马达定子，其特征在于，所述相线圈由穿过所述第一槽至所述第四槽的相线圈预成型件制成，其中，所述相线圈预成型件包括：

第一波形绕组束预成型件，所述第一波形绕组束预成型件穿过所述第三槽和所述第四槽并且形成所述第一波形绕组束；以及

第二波形绕组束预成型件，所述第二波形绕组束预成型件穿过所述第一槽和所述第二槽并且形成所述第二波形绕组束。

3.根据权利要求2所述的马达定子，其特征在于，所述相线圈通过从所述定子芯的一侧的外侧沿所述槽的纵向方向将所述第一波形绕组束预成型件和所述第二波形绕组束预成型件插入到所述槽内而形成。

4.根据权利要求2所述的马达定子，其特征在于，所述第一波形绕组束预成型件包括：

多个第一凸部，各个所述第一凸部沿所述第一波形绕组束预成型件的径向方向凸出；

多个第一凹部，各个所述第一凹部沿所述第一波形绕组束预成型件的径向方凹入；以及

多个第一槽穿过部分，所述第一槽穿过部分设在任一第一凸部与其相邻的第一凹部之间；其中，所述第一相线圈预成型件呈所述第一凸部与所述第一凹部交替布置的环形，其中，所述第二相线圈预成型件包括：

与所述第一凸部数量相同的第二凸部，各个所述第二凸部沿所述第二波形绕组束预成型件的径向方向凸出；

与所述第一凹部数量相同的第二凹部，各个所述第二凹部沿所述第二波形绕组束预成型件的径向方向凹入；以及

与所述第一槽穿过部分数量相同的第二槽穿过部分，所述第二槽穿过部分设在任一第二凸部与其相邻的第二凹部之间；其中，所述第二相线圈预成型件呈所述第二凸部与所述第二凹部交替布置的环形，其中，所述第二槽穿过部分位于所述第一槽穿过部分的内侧。

5.根据权利要求4所述的马达定子，其特征在于，所述第一波形绕组束预成型件的第一槽穿过部分穿过所述第三槽和所述第四槽，其中，所述第二波形绕组束预成型件的第二槽穿过部分穿过所述第一槽和所述第二槽。

6.根据权利要求4所述的马达定子，其特征在于，所述相线圈预成型件的一端从所述第一凸部中的一个引出，并且另一端从位于所述第一凸部的内侧的所述第二凸部中的一个引出。

7.根据权利要求4所述的马达定子，其特征在于，所述第一凸部的相反侧上的相邻的第一槽穿过部分彼此平行地布置，并且所述两个相邻的第一槽穿过部分之间的间隔距离对应于所述第三槽与所述第四槽之间的距离，其中，所述第二凸部的相反侧上的相邻的第二槽穿过部分彼此平行地布置，并且所述两个相邻的第二槽穿过部分之间的间隔距离对应于所述第一槽与所述第二槽之间的距离。

8.根据权利要求2所述的马达定子，其特征在于，所述第一波形绕组束预成型件的缠绕圈数与所述第二波形绕组束预成型件的缠绕圈数相同。

9.根据权利要求1所述的马达定子，其特征在于，所述相线圈的第二波形绕组束位于所述第一波形绕组束的内侧。

10.一种用于马达定子的相线圈预成型件，其中，所述马达定子具有定子芯，所述定子芯具有多个齿，所述齿在任意两个相邻的齿之间形成槽，其中，通过波形缠绕而形成的多个相线圈设在所述槽中，其中，形成所述相线圈的所述相线圈预成型件由连续线制成，其特征在于，所述相线圈预成型件包括：

第一波形绕组束预成型件，其中，所述第一波形绕组束预成型件包括：

多个第一凸部，各个所述第一凸部沿所述第一波形绕组束预成型件的径向方向凸出；

多个第一凹部，各个所述第一凹部沿所述第一波形绕组束预成型件的径向方凹入；以及

多个第一槽穿过部分，所述第一槽穿过部分设在任一第一凸部与其相邻的第一凹部之间；其中，所述第一相线圈预成型件呈所述第一凸部与所述第一凹部交替布置的环形，以及

第二波形绕组束预成型件，其中，所述第二波形绕组束预成型件包括：

与所述第一凸部数量相同的第二凸部，各个所述第二凸部沿所述第二波形绕组束预成型件的径向方向凸出；

与所述第一凹部数量相同的第二凹部，各个所述第二凹部沿所述第二波形绕组束预成型件的径向方向凹入；以及

与所述第一槽穿过部分数量相同的第二槽穿过部分，所述第二槽穿过部分设在任一第二凸部与其相邻的第二凹部之间；其中，所述第二相线圈预成型件呈所述第二凸部与所述第二凹部交替布置的环形，其中，所述第二槽穿过部分位于所述第一槽穿过部分的内侧。

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