CN103222157A - 压缩机电机及具有该电机的压缩机 - Google Patents

Abstract

在一种压缩机电机和具有该电机的压缩机中，当采用具有低抗拉强度的铝线圈作为电机的绕组线圈时，在将具有多个齿状结构的端子连接到铝线圈时，具有相对较高抗拉强度的加强线与铝线圈一起被压紧到这些齿状结构上，由此能预先防止铝线圈被压紧力切断，并因此能避免采用铝线圈的电机的切断缺陷，从而提高电机的可靠性并降低其制造成本。因而，具有这种压缩机电机的往复式压缩机的可靠性能够得以提高。

Description

压缩机电机及具有该电机的压缩机

技术领域

本发明涉及一种采用铝线圈的压缩机电机。

背景技术

一般而言，诸如冰箱、空调之类的小型家用电器采用压缩机来压缩制冷剂。广泛公知的是，使用感应电机作为压缩机电机，即压缩机的驱动源。感应电机包括：定子，其上缠绕有线圈；转子，其具有呈鼠笼形状的导体，并且可旋转地插入到定子中；以及转轴，压紧到转子的中心，用以将旋转力传递到压缩机的压缩单元，该旋转力是由在定子线圈中流动的交流电（AC）产生的旋转磁场与转子中所产生的感应电流之间的相互作用产生的。

每个定子和转子均可通过层压若干铁芯片并使它们焊接而制成。铁芯包括：磁轭部，该磁轭部被形成为大体呈环形，以限定磁通量的流路；多个齿部，从磁轭部的内周面彼此以预定间隔伸出，其上绕有线圈；以及多个槽部，以切割方式凹设在相邻的齿部之间。

至于线圈，则广泛使用具有高导电率、价格相对低廉的铜（Cu）。作为参考，银（Ag）是导电率最高的金属，但其价格昂贵，因此并不用于制造应用在家用电器设备中的压缩机电机的线圈。然而，由于铜并非特别廉价，因此近年来使用比其价格更低的导电率较高的铝。这里，铝被用于形成绕组线圈的主线圈和副线圈，或者被用于形成主线圈和副线圈之一。

这里，从每个主线圈和副线圈引出的线圈（磁导线）均涂覆有绝缘层。因此，为使电流导通，应去除绝缘层或者连接器端子应穿透到绝缘层中，以与铜直接接触。然而，去除绝缘层的方法需要复杂的过程和高投资，并且不容易保证质量。因此，现已广泛采用压紧法，在该方法中，在连接端子上形成锯齿形状，使得在压紧连接器端子时该齿状结构（serration）穿透到该绝缘层中，以便与铜直接接触，从而使电流能够导通。

发明内容

技术问题

利用齿状结构的压紧方法可适用于诸如铜的具有高抗拉强度的材料。然而，当将诸如铝的抗拉强度低的材料压紧到端子上时，由于压紧部处的抗拉强度低而导致了切断缺陷。因为，铜线圈的张力为24.2kgf·cm，而铝线圈的张力仅为11.42kgf·cm。因此，在使用具有齿状结构的端子的情况下，可能频繁地造成切断缺陷。

解决方案

因此，为了消除这些问题，本发明的方案提供了一种即便铝线圈通过压紧方法连接到端子，也能够避免铝线圈被切断的压缩机电机，以及具有该电机的压缩机。

为实现上述的和其他的优点，根据本发明的目的，如此处所具体化和宽泛描述的，提供了一种压缩机电机，其包括：定子；绕组线圈，缠绕在该定子上，该绕组线圈是通过在导体的外周表面上涂覆由绝缘材料制成的绝缘层而形成，该导体的至少一部分由铝制成；以及多个端子，每个端子均被压紧到该绕组线圈上，使得端子的至少一部分穿透到该绝缘层中，进而被连接到该导体，其中该绕组线圈的一部分与加强线（reinforcing wire）一起连接到端子。

为实现上述的和其他的优点，根据本发明的目的，如此处所具体化和宽泛描述的，提供了一种往复式压缩机，其包括：密闭外壳；驱动电机，安装在该密闭外壳内，用以产生旋转力；缸体，安装在该密闭外壳内，用以形成压缩空间；连杆，其一端联接到该驱动电机的旋转轴，以将旋转运动转化成线性运动；活塞，联接到该连杆的另一端，以在该缸体的压缩空间内进行线性往复运动时压缩制冷剂；以及阀组件，联接到该缸体，用以限制制冷剂的抽吸和排放，其中该驱动电机的绕组线圈的一部分与由抗拉强度比铝高的材料制成的加强线一起被压紧到端子上。

有益效果

由于采用了具有铝线圈的驱动电机，与缠绕铜线圈的相比，驱动电机的制造成本能够大幅降低，因此，往复式压缩机的生产成本能够显著地降低，而其效率不会有大的改变。借助主槽部和副槽部的单个横截面、总横截面或者数量的适当设计，使这种往复式压缩机的效率（与该压缩机的价格相比较）能够得以提高。

当驱动电机的绕组线圈的主线圈或副线圈由具有低抗拉强度的铝制成，并且将该绕组线圈压紧到具有齿状结构的端子上以进行连接时，具有相对大的抗拉强度的加强线（如铜）能够与铝一起被压紧到端子上，从而预先避免铝线圈被切断，使往复式压缩机的组装可靠性提高。

附图说明

图1是根据本说明书的压缩机电机的立体分解图；

图2是图1中所示的压缩机电机的平面图；

图3是示出图1中所示的压缩机电机的定子的立体图；

图4是示出图1中所示的压缩机电机的定子的平面图；

图5是示出图1中所示的压缩机电机中的铝线圈与引线之间的连接状态的平面图；

图6和图7是示意性地示出将端子连接到根据图5的由铝制成的副线圈的一个示范性实施例的平面图和前视图；以及

图8是示出具有如图1中所示的压缩机电机的往复式压缩机的纵向剖视图。

具体实施方式

以下将参照附图详细描述本发明的多个实施例，在附图中无论图号如何，相同或相应的部件被赋予相同的附图标记，并省略多余的描述。在描述本发明时，如果对相关的已知功能或结构的详细解释被认为不必要地偏离了本发明的要点，则省略这样的描述，但应被本领域技术人员所理解。附图被用于帮助容易理解本发明的技术构思，并且应理解的是，本发明的构思并不为附图所局限。本发明的构思应被认为扩展到附图之外的任何改变、等同物和替代物。

如图1和图2所示，根据本发明的压缩机电机200可包括：定子210，其固设于压缩机的密闭外壳并且缠绕有线圈240；转子220，其可旋转地插入定子210内并具有导体250；以及旋转轴230，压配合到转子220的中心，用以将旋转力传递给压缩机的压缩单元。

定子210可通过沿轴向层压若干铁芯片至预定高度，然后焊接而实现。铁芯可设有转子插入孔210a，铁芯的外周表面呈近似矩形形状（在某些情况下类似圆形），而内周表面采用近似圆形。

该铁芯可设有大体沿周向连接到其外周边的磁轭部211，以限定磁通量的流路。磁轭部211可一体形成，但根据铁芯的钣金加工而形成为弓形，以便通过不均匀的联接或焊接而被联接在一起。磁轭部211可对电机的效率产生极大的影响。基于定子210的内径以及槽部213（稍后将说明）的总面积可适当地确定磁轭部211的总可用面积。

如图3和图4所示，铁芯可设有多个齿部212，这些齿部位于铁芯的中心部并从磁轭部211的内周表面按预定间隔沿径向伸出，并缠绕有线圈。这些齿部212可按大体均匀的间隔沿周向形成，并且在这些齿部之间插置有槽部213（其将在稍后说明）。齿部212可具有近似相同的纵向宽度B，尽管依据电机的容量，每个齿部212的宽度B可能不比每个齿部212的径向近似长度L更长。齿部212的外侧可连接到相邻的齿部212，使各齿部之间按预定曲率R弯曲。

每个齿部212的宽度B与齿部212之间的曲率R（即稍后说明的槽部213的曲率R）之比与压缩机电机的效率有关。亦即，当齿部212的宽度B与槽部213的曲率R之比（B/R）较低时，可提高压缩机电机200的效率。该比率（B/R）的范围可优选约大于1.05并小于1.15。

定子210的内径D与齿部212的宽度B之比（D/B）也与压缩机电机的效率有关。亦即，当定子210的内径D与齿部212的宽度B之比（D/B）较大时，压缩机电机200可获得较高效率，而该比率（D/B）的范围可优选为约大于13.9并小于15.0。

极部212a可从每个齿部212的中心侧的端部延伸，该极部与相邻的齿部212具有预定的间隔。极部212a之间的间隔A（或者齿部之间的间隔）不应比线圈240的直径d窄，以便于线圈240的缠绕作业。极部212a之间的间隔A可对电机的效率产生极大的影响，并因此间隔还取决于线圈240的材料、线圈240的直径d和定子210的槽数。例如，当线圈的直径为0.5mm时，对于20槽的定子，极部之间的间隔A可优选约小于1.73mm；对于24槽的定子，间隔A可优选约小于2.10mm；对于28槽的定子，间隔A可优选约小于2.00mm。

铁芯可设有多个槽部213，每个槽部以切割方式凹入，以限定供线圈240插入的空间并且按近似均匀的间隔布置。在平面投影上，这些槽部213可形成沿径向较长。槽部的两侧表面均可从中心侧向外侧进一步延伸，而槽部的外表面可向外弯曲。

如图3和图4中所示，槽部213可包括多个缠绕有主线圈的主槽部213a和多个缠绕有副线圈的副槽部213b。主槽部213a和副槽部213b可沿周向以预定的间隔交替形成。例如，如图4中所示，多个主槽部213a可沿轴向形成，随后多个副槽部213b可形成90°相位差。此后，再次以90°相位差形成多个主槽部213a，反过来可以按90°相位差形成多个副槽部213n。

主槽部213a的横截面可大于副槽部213b的横截面。考虑到电机的产率，可根据线圈的匝数来适当确定主槽部213a和副槽部213b的横截面。亦即，对于主槽部213a，主槽部213a的横截面S1与匝数N之比（S1/N）可介于2.18至2.22的范围内。而且，对于副槽部213b，比率N/S2可介于1.85至1.89的范围内。这里，主槽部213a的横截面和副槽部213b的横截面可以等同地应用于主槽部213a上缠绕铜线圈而副槽部213b上缠绕铝线圈的情况，以及主槽部213a和副槽部213b上均缠绕铝线圈的情况。

考虑到单个横截面、总横截面和数量，主槽部213a和副槽部213b可形成为彼此相同或不同。这些可以考虑效率与电机上缠绕的线圈的价格相对比来进行设计。例如，当线圈240是铝线圈时，主槽部213a和副槽部213b的单个横截面或总横截面和数量与铜线圈相比可增大，但其相对比率可能与通用电机的槽部的形状不会有很大不同。然而，当主槽部213a上缠绕铝线圈，而副槽部213b上缠绕铜线圈时，铝线圈的直径比铜线圈的直径增大得更多，因此，主槽部213a的单个横截面或总横截面和数量，与副槽部213b相比会相对增大。相反，当主槽部213a上缠绕铜线圈，而副槽部213b上缠绕铝线圈时，副槽部213b的单个横截面或总横截面和数量，与主槽部213a相比会相对增大。

缠绕在定子210上的线圈240可由铝（导电率62.7%）实现，铝的导电率尽管确实比铜（导电率99.9%）的导电率低，但并不是低太多，但特别地，铝的价格比铜要便宜得多。

铝线圈的导电率比铜的低，因此可降低压缩机电机200的效率。这样，为对此进行补偿，铝线圈的直径可优选约比铜线圈的直径厚25%。

在材料特性方面，铝线圈的刚度低于铜线圈的刚度。因此，为了保持线圈的刚度，优选的是，防止涂覆在铝线圈的外周表面作为绝缘层的釉层的厚度比涂覆在铜线圈的外周表面的至少一个釉层的厚度薄。

在材料特性方面，铝线圈的刚度低于铜会使阻尼效果变差。因此，噪声会增大，特别是低频段的噪声，但此问题可通过优化定子210的内径D和槽部213的面积S，或者优化定子210的内径D和下端部线圈244的高度来解决。

该压缩机电机可响应于外部供电而运转。为此，如图5中所示，可提供电连接到外部电源的端子260。端子260可具有与相应线圈的一对一联接（例如，单相电机具有两个主线圈和一个副线圈），并由典型地公知为配线（harness，束线）270的一束线扎紧，从而被连接到外部电源。

关于使多个端子和多个线圈一对一连接的方法，在每个端子处设置多个齿状结构，这些齿状结构伸入到线圈的绝缘层中，以连接到导体。然而，当导体由抗拉强度低的铝制成时，线圈可能被切断。考虑到这一点，采用中间线连接方法，在该方法中，将这些端子分别联接到引线，而引线的端部被连接到线圈。

中间线连接方法的例子可包括焊接、软焊等。焊接法由于不用剥除绝缘层直接焊接而能够降低成本。然而，其需要许多焊接成分，工作效率低，依据操作者的熟练程度而引起偏差，而且不能自动进行。尤其是，线圈可能因焊接热而熔化。软焊法与焊接法相比由于增加了剥除过程而可能具有缺点。尤其是，当采用铝线圈时，由于缺少亲合性而可能造成缺陷。因此，本发明提出了一种减少在具有齿状结构的端子以夹紧方式直接连接到线圈（即便采用具有低抗拉强度的铝线圈）时的切断缺陷的方法。

为此，如图6所示，根据这个具有两个铜制成的主线圈241和一个铝制成的副线圈242的单相电机的示范性实施例，在如图7所示将端子260连接到副线圈242之前，具有预定的抗拉强度（与铜线圈大致相同）的加强线245可与铝制副线圈242一起被压紧到齿状结构263上，从而预先避免了副线圈242被切断。

加强线245可通过在导体上涂覆例如釉的绝缘层来形成，该导体由抗拉强度比铝高的材料制成。当加强线245的两端被切断而露出该导体时，为了防止电流经由露出的导体而接通，可将加强线245的中部折叠，并可将折叠部分缠绕在副线圈242上或者由线圈固定螺线（coil fixing thread）246固定到端部线圈。另一方面，该导体露出的两端可通过固定件262与副线圈242的端部一起被压紧在每个端部260的本体部261处，从而被固定地压紧到齿状结构263上。可选地，可对两个切断端进行绝缘处理，在其上涂覆绝缘层，以避免该加强线与外部电源连通。

如此，在使用抗拉强度低的铝线圈作为压缩机电机的绕组线圈的情况下，当具有齿状结构的端子连接到铝线圈时，具有较高抗拉强度的加强丝可与铝线圈一起被压紧到这些齿状结构上，这样可预先防止铝线圈因压紧力而被切断，并由此防止具有铝线圈的压缩机电机的切断缺陷，从而提高电机的可靠性并同时降低电机的制造成本。

下面将参照图8描述具有根据本说明书的往复式电机的往复式压缩机。

亦即，根据本说明书的往复式压缩机可包括：密闭外壳100；驱动电机200，作为驱动源，驱动电机200安装在密闭外壳100内；压缩单元300，在该压缩单元内，活塞320经由连杆330连接到驱动电机200的旋转轴230，并且在具有阀组件340的缸体310的压缩空间内进行线性往复运动，以便压缩制冷剂；以及支撑单元400，位于密闭外壳100的底表面与驱动电机200的下表面之间，用以弹性地支撑驱动电机200和压缩单元300。

驱动电机300可被实施为前述的压缩机电机，即感应电机，在该电机中，铝线圈插入定子210的主槽部213a和副槽部213b中，进而缠绕在齿部212上，或者铜线圈插入主槽部213a中，而铝线圈插入副槽部213b中，进而缠绕在每个齿部212上。驱动电机200的定子210的结构与前述的往复式电机中的相同，因此将省略其详细描述。

这里，由于铝线圈的直径大于典型的铜线圈的直径，所以为了保持电机的效率，驱动电机200的定子210的重量会增大。另外，由于定子210的上端线圈243和下端线圈244的高度增大，因此考虑到与压缩单元300的干涉问题，有必要使压缩单元300的安装位置更高并使密闭外壳100的高度更高。并且，由于定子210的重量增大，需要增大支撑单元400沿纵向的弹力。为此，可降低用作支撑单元400的压缩卷簧的高度，但在此情况下，应当考虑到使安装在驱动电机200的旋转轴230的下端的给油器231不会碰撞密闭外壳100。考虑到定子210的重量和压缩单元300的高度增大，应当适当地调整安装在转子220或旋转轴230上的偏心量的配重，以避免驱动电机200的定子210和转子220之间的摩擦及因此导致的噪声。

利用往复式压缩机的这种配置，当为驱动电机200供电时，旋转轴230旋转，并且旋转力被连接转子330转化成压缩单元300的线性往复运动。压缩单元300经由阀组件340吸入制冷剂并压缩制冷剂，并将压缩后的制冷剂排入到制冷系统中，同时活塞320在缸体310的压缩空间内进行线性往复运动。这一系列操作被重复进行。

这里，当从外部向缠绕在驱动电机200的定子210上的主线圈和副线圈通以交流电（AC）时，响应于由电流形成的旋转磁场的形成而施加优先使副线圈（副线圈的极轴比主线圈的极轴在前90°）旋转的力。并且，由于借助串联连接到副线圈242的电容器，使副线圈242的电流相位处于主线圈241的电流相位之前，因此副线圈242进行高速旋转。随着驱动电机200的高速旋转，旋转力经由连杆330被转化成线性运动，进而被传递到活塞320。

由于采用了具有铝线圈的驱动电机，与缠绕铜线圈的相比，所以驱动电机的制造成本能够大幅降低，因此，往复式压缩机的生产成本能够显著地降低，而其效率不会有大的改变。借助主槽部和副槽部的单个横截面、总横截面或者数量的适当设计，使这种往复式压缩机的效率（与该压缩机的价格相比较）能够得以提高。

当驱动电机的绕组线圈的主线圈或副线圈由具有低抗拉强度的铝制成，并将绕组线圈压紧到具有齿形结构的端子上以进行连接时，具有较高抗拉强度的加强线（诸如铜）能够与铝一起被压紧到端子上，从而预先避免铝线圈被切断，使往复式压缩机的组装可靠性提高。

Claims (11)

1.一种压缩机电机，包括：

定子；

绕组线圈，缠绕在该定子上，该绕组线圈通过在导体的外周表面上涂覆由绝缘材料制成的绝缘层而形成，该导体的至少一部分由铝制成；以及

多个端子，每个所述端子均被压紧到该绕组线圈上，使得所述端子的至少一部分穿透该绝缘层从而被连接到该导体，其中该绕组线圈的一部分与加强线一起被连接到所述端子。

2.根据权利要求1所述的电机，其中该加强线由抗拉强度比铝高的材料制成。

3.根据权利要求1所述的电机，其中该加强线通过在抗拉强度比铝高的导体的外周表面上涂覆绝缘材料而制成。

4.根据权利要求3所述的电机，其中该加强线具有在涂覆状态下通过将该加强线的中部折叠而形成的折叠端部，其中该折叠端部被固定到该绕组线圈上，并且该加强线的两端均被连接到所述端子。

5.根据权利要求3所述的电机，其中该加强线的两端中的至少一端被固定到该绕组线圈上，而该加强线的另一端被连接到所述端子。

6.根据权利要求1所述的电机，其中该定子包括：

磁轭部，其形成为环状，以限定磁路；

多个齿部，每个齿部均从该磁轭部的内周表面向中心伸出预定长度；以及

多个槽部，沿周向以预定的横截面凹设在相邻的齿部之间，

其中所述多个槽部包括缠绕有主线圈的主槽部和缠绕有副线圈的副槽部，若干个所述主槽部和若干个所述副槽部以交替方式排列。

7.根据权利要求6所述的电机，其中该主槽部被由导电率比铝高的材料所制成的线圈缠绕。

8.根据权利要求6所述的电机，其中该副槽部被线圈缠绕，该线圈通过在由铝制成的导体上涂覆绝缘层而形成。

9.根据权利要求6所述的电机，其中该加强线通过在抗拉强度比铝高的导体的外周表面上涂覆绝缘材料而形成，并且其中该加强线具有在涂覆状态下通过将该加强线的中部折叠而形成的折叠端部，其中该折叠端部被固定到该绕组线圈上，并且该加强线的两端均被压紧到所述端子上以进行连接。

10.根据权利要求6所述的电机，其中该加强线通过在抗拉强度比铝高的导体的外周表面上涂覆绝缘材料而形成，并且其中该加强线的两端中的至少一端被绝缘，以便被固定到该绕组线圈上，而该加强线的另一端被压紧到所述端子上以进行连接。

11.一种往复式压缩机，包括：

密闭外壳；

驱动电机，安装在该密闭外壳内，用以产生旋转力；

缸体，安装在该密闭外壳内，用以形成压缩空间；

活塞，联接到该驱动电机，用以在该缸体的压缩空间内往复运动时压缩制冷剂；以及

阀组件，联接到该缸体，用以限制制冷剂的抽吸和排放，

其中该驱动电机具有根据权利要求1至10中任一项所述的特征。

Images