CN103187808B - 电动机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动机，其在经由绝缘体向齿部卷绕导线而构成定子时，线圈的卷绕不整齐较少且占积率高。该电动机具备转子和配置在所述转子外径侧的定子，定子包括圆筒状定子铁芯，具有从环状轭框的内周侧朝向中心呈放射状突出的多个齿部；配置在所述定子铁芯的轴向两端且由绝缘材料构成的绝缘体；以及经由所述绝缘体而卷绕在齿部上的导线；其中，在绝缘体内周侧形成有第1槽，在定子铁芯内周侧形成有第2槽，第1槽和所述第2槽配置成在轴向上连通，且在连通的第1槽及第2槽内埋设将线圈彼此之间连接的连接线的一部分。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及一种通过叠绕线圈的方式将线圈卷绕于电动机定子的齿部的电动机。

背景技术

以往，向电动机定子的绝缘体的卷筒部卷绕导线时，要求从卷筒部的端部开始卷绕，以便通过常规绕线而将第2排导线排列整齐地收束在第1排导线之间。尤其是，近年来由于AFP（全年能耗效率：Annual Performance Factor）的要求，除了额定条件以外，中间条件的性能提高的比重也变大，为了应对这种情况，电动机的线圈必须实现高占积率化。这样，线圈的高占积率化通过增加圈数、增加电感、减少谐波分量，能够应对上述AFP的要求，所以需要改善线圈结构。

因此，以往是在电动机定子的轭框(yoke)内周面，形成向径向突出的多个齿部，并在各齿部上卷绕线圈，从而构成电枢绕组。该电枢绕组的卷绕方式如下：从绝缘体的筒状部一侧的凸缘部部分开始卷绕，卷绕数圈之后，在与卷绕开始部分相反的另一侧的径向端部结束卷绕。然而，电枢绕组由于在卷绕开始部分和卷绕结束部分的数圈部分会接触，而对于高电压的绝缘性较差，因此需要施加绝缘处理，例如在接触部加入绝缘纸、或者用套管包住绕组等。于此，在专利文献1中，安装在齿部的绝缘体由筒状部和形成在筒状部两端的凸缘部构成，在一侧的凸缘部的线圈卷绕开始部形成有L形状的槽，将卷绕开始的绕组埋设于槽内，从而防止绕组之间接触。

（专利文献）

专利文献1：日本专利特开2001-178059号公报

发明内容

上述专利文献1中记载的以往电动机的电枢的结构为，在绝缘体的筒状部一侧的凸缘部（即绝缘体的齿部）设置槽，将绕组卷绕开始部分埋设在上述槽内。借此，不需要在电枢绕组的接触部加入绝缘纸、或者用套管包住电枢绕组，便可提高电枢绕组的绝缘性。然而，在上述专利文献1中，并没有关于绕组（导线）的线圈结构是否设想了叠绕线圈的情况的记载。即使假设专利文献1设想了叠绕线圈，其特征性解决方案仅为“绝缘体15由筒状部12和形成在上述筒状部12两端的凸缘部13、14构成，且在一凸缘部13的电枢绕组16的卷绕开始部形成L字状槽17（专利文献1的摘要部分）”。因此，在专利文献1中，虽然能够避免电枢绕组的卷绕开始部分和卷绕结束部分的接触，但是无法解决如下问题，即在线圈结构采用叠绕线圈方式的情况下，将导线从跨接线起经过折返线（下文详细叙述）而卷绕成线圈时，因折返线和线圈重叠而有损排列性，且由于卷绕不整齐使得之后的各排的排列性也劣化，从而导致了线圈的占积率下降。

本发明鉴于上述情况目的在于提供一种电动机，其在经由绝缘体向齿部卷绕导线而构成定子时，线圈的卷绕不整齐较少且占积率高。

为了解决上述问题并达成目的，本发明提供的一种电动机具备转子和配置在所述转子外径侧的定子，该电动机的特征在于所述定子包括：圆筒状定子铁芯，其具有从环状轭框的内周侧朝向中心呈放射状突出的多个齿部；绝缘体，配置在该定子铁芯的轴向两端，且由绝缘材料构成；以及线圈，经由该绝缘体而卷绕在所述齿部上；其中，在所述绝缘体内周侧形成有沿着轴向而设的第1槽，在所述定子铁芯内周侧形成有沿着轴向而设的第2槽，所述第1槽和所述第2槽配置成在轴向上连通，且在连通的所述第1槽及所述第2槽内埋设将所述线圈彼此之间连接的连接线的一部分。

另外，本发明提供的一种电动机其特征在于：所述电动机是多相交流电动机，卷绕在所述齿部上的同相的线圈、和将同相的线圈彼此之间连接的所述连接线由1根导线构成，且所述连接线之中从一绝缘体抽出至另一绝缘体的折返线埋设在所述第1槽及所述第2槽内。

另外，本发明提供的一种电动机其特征在于：在所述轭框的内周侧具有绝缘膜，其沿着由相邻的所述齿部包围而形成的各间隙内的内周形状而形成为一部分开口的筒状，并且根据所述第1槽及所述第2槽的形状而形成有凹部；将所述绝缘膜插入到所述各间隙内，并将所述绝缘膜上形成的所述凹部嵌入所述第1槽及所述第2槽内而安装。

根据本发明，在绝缘体及定子铁芯内周侧的规定位置设置在轴向上连通的第1槽及第2槽，在各槽内埋设连接线的一部分，经由绝缘体将线圈卷绕在齿部上来构成定子，因此具有能够很难出现线圈的卷绕不整齐、且线圈的占积率得以提高这样的效果。

附图说明

图1是本发明的电动机定子的分解立体图。

图2是图1的绝缘体的放大立体图。

图3是图1的绝缘膜的放大立体图。

图4是图3的绝缘膜的俯视图。

图5是将图1的绝缘体和定子铁芯组装而成的定子的俯视图。

图6是用于说明利用绕线机向图5的定子的齿部卷绕线圈的状态的局部放大图。

图7是本发明的电动机的定子为叠绕线圈时的连接图。

图8是以图7的叠绕线圈的连接方式向图1的定子卷绕了导线的状态的展开图。

图9是表示利用绕线机向图5的定子的所有齿部卷绕了线圈的状态的图。

（符号的说明）

1、2、3、4、5、6、7、8、9线圈

10、11、12、13、14、15、16、17、18、19绝缘体边缘

20、21、22、23、24、25、26、27、28、29卷筒部

31、32、33、35、37、39第1槽

40绝缘体

41外爪

42外周壁

43绝缘体开口

44绝缘体间隙

45突起

51、52、53、55、57、59第2槽

60间隙

61轭框

62齿部

63轴向两端部

64间隙开口

65前端边缘

70绝缘膜

71膜开口

72槽口部

73凹部

74膜轴向端部

80绕线线嘴

81导线

91、92、93、95、97、99跨接线（连接线）

101、102、103、105、107、109折返线（连接线）

110定子

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的电动机的实施例。然而，本发明并不由该实施例来限定。

（实施例）

图1是本发明的电动机定子的分解立体图，图2是图1的绝缘体的放大立体图，图3是图1的绝缘膜的放大立体图，图4是图3的绝缘膜的俯视图，图5是将图1的绝缘体和定子铁芯组装而成的定子的俯视图，图6是用于说明利用绕线机向图5的定子的齿部卷绕线圈的状态的局部放大图，图7是本发明的电动机的定子为叠绕线圈时的接线图，图8是以图7的叠绕线圈的连接方式向图1的定子卷绕了导线的状态的展开图，图9是表示利用绕线机向图5的定子的所有齿部卷绕了线圈的状态的图。

如图1所示，本实施例的电动机的定子110包括：定子铁芯50；绝缘膜70，插入到定子铁芯50的间隙60内，用来使间隙60与导线（参照图6的导线81）绝缘；及绝缘体40，安装在定子铁芯50的轴向两端部63、63上，从而使轴向端部63与图6所示的导线81绝缘。

定子铁芯50是将冲压形成为环状的电磁钢板积层而形成的筒状，且包括环状轭框61和从轭框61朝向中心突出的多个齿部62，前端边缘65从各齿部62前端朝向圆周方向突出。

以被轭框61内周侧和相邻的齿部62之间包围的方式，形成着作为扇形空隙的间隙60，而且在从齿部62前端向圆周方向突出且对置的前端边缘65之间，形成着作为空隙的间隙开口64。

如图1、图2、图5及图6所示，绝缘体40形成为短筒状，包括：外周壁42，设置在定子铁芯50的轭框61上；卷筒部20（21、22、23、24、25、26、27、28、29），形成在外周壁42的定子铁芯50侧，且从外周壁42朝向中心突出覆盖定子铁芯50的齿部62；及绝缘体边缘10（11、12、13、14、15、16、17、18、19），从卷筒部20前端呈半圆形状突出，以从内径侧支撑卷绕在卷筒部20和齿部62上的线圈。

在外周壁42的定子铁芯50侧，以被卷筒部20及绝缘体边缘10（11～19）包围的方式，形成着形状和定子铁芯50的间隙60及间隙开口64相同的绝缘体间隙44及绝缘体开口43。而且，在外周壁42外周面上配置着数个突起45，这些突起45用来保持导线以进行布线。另外，在绝缘体40的外周壁42的定子铁芯50侧具有3个外爪41，该外爪41外嵌在定子铁芯50外周端部，将绝缘体40固定在定子铁芯50上。

如图1及图3～图5所示，绝缘膜70利用PET膜等以与间隙60内壁紧贴的方式，弯折形成为截面呈扇形的筒状。此时，圆周方向两端的槽口部72朝向筒内侧弯折，形成开口宽度为间隙开口64的开口宽度以上（相同或更大）的膜开口71。由于绝缘膜70形成为其轴向的长度大于定子铁芯50的轴向的长度，因此若将绝缘膜70插入到间隙60中，就成为绝缘膜70的膜轴向端部74较定子铁芯50的轴向端部63突出的状态。

另外，本发明的绝缘膜并不限定于此，可以根据使用上述电动机的设备而进行各种变更。例如，在用于压缩冷媒的压缩机时，优选使用聚苯硫醚（polyphenylene sulfide）膜和由芳香族聚酰胺纤维构成的绝缘膜等难燃性的绝缘膜来代替PET膜。

如图1、图6、图9所示，绝缘膜70的槽口部72在向定子铁芯50卷绕导线81时，起到确保导线81和定子铁芯50的前端边缘65之间的绝缘距离的作用。

本实施例的电动机的定子的结构特征为，采用将同相的线圈彼此并联连接的叠绕线圈来作为导线的线圈结构，并形成如下的状态，即、为了避免在将线圈向绝缘体40的卷筒部20及定子铁芯50的齿部62卷绕时，因叠绕线圈的连接而出现的折返线的重叠而产生卷绕不整齐的现象，而将用来埋设折返线的绝缘体40侧的第1槽31、32、33、35、37、39、和定子铁芯50侧的第2槽51、52、53、55、57、59在规定位置上连通。

如图1、图2及图5所示，绝缘体40侧的第1槽31、32、33、35、37、39形成在绝缘体40的外周壁42内周侧的规定位置上。如图1所示，第1槽31、32、33、35、37、39也同样地形成在隔着定子铁芯50对置配置于相反侧的绝缘体40上。当使用的导线径为0.55mm～0.85mm左右时，优选为具有一定富余的使槽的宽度和深度在1.0mm～1.5mm左右。

另外，如图1所示，定子铁芯50侧的第2槽51、52、53、55、57、59以在将绝缘体40组装到定子铁芯50时，与绝缘体40的第1槽31、32、33、35、37、39（隔着定子铁芯50对置配置于相反侧的绝缘体40的第1槽也相同）连通的方式形成，且槽的宽度和深度也设为相同尺寸。

另外，如图1及图3～图5所示，插入到定子铁芯50的各间隙60中的绝缘膜70在膜的一部分上形成有凹部73的折缝，以能够嵌入到形成在上述绝缘体40上的第1槽31、32、33、35、37、39、及形成在上述定子铁芯50上的第2槽51、52、53、55、57、59内。上述凹部73的折缝可以利用在绝缘膜的形成步骤中使用的用于形成折缝的爪，通过重复凸折和凹折来形成。

如图1及图5所示，以上述方式构成的本实施例的电动机的定子110，将绝缘膜70插入到定子铁芯50的各间隙60中，使绝缘膜70的凹部73嵌入到定子铁芯50上形成的第2槽51、52、53、55、57、59内。在未形成槽的间隙60中，插入未形成凹部73的普通绝缘膜。在绝缘膜插入到定子铁芯50的各间隙60中之后，将绝缘体40组装在定子铁芯50的轴向两端部63、63。在组装绝缘体40时进行位置对准，以使绝缘体40侧的第1槽31、32、33、35、37、39和定子铁芯50侧的第2槽51、52、53、55、57、59一致。

这种状态下，如图6所示，对于构成定子110的绝缘体40的卷筒部21、与其轴向上对置配置并延伸的定子铁芯的齿部、以及隔着该齿部配置在轴向相反侧的相反侧绝缘体的卷筒部，从图5所示的绝缘体开口43插入绕线机的绕线线嘴（nozzle）80。绕线机的绕线线嘴80能够在图6的轴向上滑动，且能够在箭头A方向（左右方向）上转动，另外由于从绝缘体40的卷筒部21端部开始依次进行排列绕线，所以绕线线嘴80自身构成为能够在箭头B方向（径向）上伸缩。接着，从绕线线嘴80前端抽出导线81的同时，绕线线嘴80绕着卷筒部21及齿部周围转动，从而形成线圈（电枢绕组）。如此，图9为利用绕线机向定子的所有齿部卷绕了线圈1～9的状态，且图9是从下述反引导侧观察定子110的图。

如图7所示，本实施例的电动机是三相交流电动机，通过施加U相、V相、W相的三相电压而产生旋转磁场，使配置在定子110内径侧的圆柱状的转子（省略图示）向图9的箭头C方向旋转。而且，构成同相的线圈（U相：线圈1，4，7、V相：线圈2，5，8、W相：线圈3，6，9）彼此像图7所示那样以叠绕线圈的方式连接时，在U相出现折返线101、107，在V相出现折返线102、105，在W相出现折返线103、109。

上述折返线101、102、103、105、107、109在卷绕到定子110上的状态下观察时，以如图8所示的方式连接。此处，将图8中绘出的绝缘体的外周壁42一侧称为反引导侧，将隔着定子铁芯的相反侧的绝缘体一侧称为引导侧。例如，如图8所示，连接到U相电源（U电源）的导线作为跨接线而沿着绝缘体40的外周壁42外周面被跨接，从外周壁42的缺口处进入外周壁42内周面，卷绕在图5的卷筒部24上，从而构成线圈4。

将线圈4卷绕完成后的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面被跨接，而成为跨接线97。接着，跨接线97成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽37、以及与第1槽37连通的图1的第2槽57内的折返线107，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部27上，从而构成线圈7。

线圈7上卷绕完成的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面被跨接，而成为跨接线91。接着，跨接线91成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽31、以及与第1槽31连通的图1的第2槽51内的折返线101，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部21上，从而构成线圈1。将线圈1卷绕完成后的导线连接到图8所示的中性点（△）。

另外，连接到V相电源（V电源）的导线成为跨接线而沿着绝缘体40的外周壁42外周面被跨接，并从外周壁42的缺口处进入外周壁42内周面，卷绕在图5的卷筒部28上，从而构成线圈8。

将线圈8卷绕完成后的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面被跨接，而成为跨接线92。接着，跨接线92成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽32、以及与第1槽32连通的图1的第2槽52内的折返线102，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部22上，从而构成线圈2。

将线圈2卷绕完成后的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面被跨接，而成为跨接线95。接着，跨接线95成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽35、以及与第1槽35连通的图1的第2槽55内的折返线105，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部25上，从而构成线圈5。将线圈5卷绕完成后的导线连接到图8所示的中性点（△）。

另外，连接到W相电源（W电源）的导线作为跨接线而沿着绝缘体40的外周壁42外周面被跨接，并从外周壁42的缺口处进入外周壁42内周面，卷绕在图5的卷筒部26上，从而构成线圈6。

将线圈6卷绕完成后的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面铺设，而成为跨接线99。接着，跨接线99成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽39、以及与第1槽39连通的图1的第2槽59内的折返线109，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部29上，从而构成线圈9。

将线圈9卷绕完成后的导线再次从缺口处沿着外周壁42外周面铺设，而成为跨接线93。接着，跨接线93成为从图5所示的外周壁42的缺口起埋设于形成在外周壁42内周面的第1槽33、以及与第1槽33连通的图1的第2槽53内的折返线103，并在引导侧折返之后，卷绕在图5的卷筒部23上，从而构成线圈3。将线圈3卷绕完成后的导线连接到图8所示的中性点（△）。

如上所述，根据本实施例的电动机的定子，利用叠绕线圈的连接方式连接线圈，因此与采用串联（波绕）线圈的连接方式的情况相比，施加相同电压时线圈中流过的电流值下降，电动机的铜损耗下降，从而实现提高电动机效率的效果。

另外，根据本实施例的电动机的定子，可以用1根导线来构成同相的线圈、和将同相的线圈彼此连接的连接线，并且可以将同相的线圈并联连接。而且，虽然会由于并联连接而出现折返线，但通过在构成定子的绝缘体和定子铁芯内周面，以连通的方式形成能够埋设折返线的第1槽31、32、33、35、37、39、和第2槽51、52、53、55、57、59，而将折返线埋设在上述第1槽及第2槽内，因而即便在折返之后向绝缘体的卷筒部卷绕线圈时，导线彼此也不会重叠。因此，线圈能够从卷筒部端部通过排列绕线而排列整齐地卷绕，还能够增加在有限的定子间隙面积内可卷绕的圈数。而在圈数被规定的情况下能够采用直径更大的导线。这样，在本实施例中，通过设置埋设折返线的第1槽及第2槽，能够以高占积率卷绕线圈，不仅能够采用叠绕线圈还能够进一步降低电动机的铜损耗，因此能够进一步提高电动机效率。

另外，根据本实施例的电动机的定子中使用的绝缘膜70，形成有能够嵌入到形成在定子铁芯50上的第2槽51、52、53、55、57、59内的凹部73。因此，在将绝缘膜70插入到定子铁芯50的间隙60中的状态下，即便是折返线101、102、103、105、107、109陷落入各第2槽51、52、53、55、57、59的情况，也能够以绝缘状态进行埋设，因此能够保持绝缘状态并且实现线圈的高占积率化。

另外，相对于埋设的折返线101、102、103、105、107、109的直径来说，形成在绝缘体40内周面的第1槽31、32、33、35、37、39、和形成在定子铁芯50内周面的第2槽51、52、53、55、57、59具有足够的宽度和深度，因此折返线不会从槽内挤出，折返线和线圈也不会接触，从而能够可靠地确保绝缘性。

在此，上述实施例中，使配置在构成电动机定子的定子铁芯50两端的绝缘体40的结构共通化，以降低制造成本，但是并不限定于此结构。例如，如图8所示，在反引导侧和引导侧的绝缘体上由于布线互不相同，因此可以配置对应于反引导侧和引导侧各自的布线来形成槽、突起、缺口等的专用绝缘体。

如上所述，根据本发明的电动机的定子适用于作为组装到回转式压缩机等实现高效率的电动机的定子，且用于此定子的绝缘膜也具有良好效用。

Claims (3)

1.一种电动机，具备转子和配置在所述转子外径侧的定子，该电动机的特征在于所述定子包括：

圆筒状定子铁芯，其具有从环状轭框的内周侧朝向中心呈放射状突出的多个齿部；

绝缘体，配置在该定子铁芯的轴向两端，且由绝缘材料构成；以及

线圈，经由该绝缘体而卷绕在所述齿部上；其中

在所述绝缘体的间隙的内周侧形成有沿着轴向而设的第1槽，在所述定子铁芯的间隙的内周侧形成有沿着轴向而设的第2槽，所述第1槽和所述第2槽配置成在轴向上连通，且在连通的所述第1槽及所述第2槽内埋设将所述线圈彼此之间连接的连接线的一部分，

卷绕在所述齿部上的同相的线圈、和将同相的线圈彼此之间连接的所述连接线由1根导线构成，且所述连接线之中为了从一绝缘体抽出至另一绝缘体而将所述连接线的一部分折返的折返线部分埋设在所述第1槽及所述第2槽内。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：

所述折返线部分是由于将同相的线圈并联连接而出现的、用于将所述线圈与电源或中性点连接的所述连接线的部分。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：

在所述轭框的内周侧具有绝缘膜，其沿着由相邻的所述齿部包围而形成的各间隙内的内周形状而形成为一部分开口的筒状，并且根据所述第1槽及所述第2槽的形状而形成有凹部；

将所述绝缘膜插入到所述各间隙内，并将所述绝缘膜上形成的所述凹部嵌入所述第1槽及所述第2槽内而安装。