CN104067484A

CN104067484A - 电动机

Info

Publication number: CN104067484A
Application number: CN201280067794.2A
Authority: CN
Inventors: 妙摩欣弘
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2032-03-30
Also published as: JP5110212B1; EP2811623B1; AU2012368592A1; CN104067484B; WO2013114636A1; JP2013158163A; EP2811623A4; EP2811623A1; US20150035404A1; AU2012368592B2; US9685832B2

Abstract

本发明能得到一种电动机，其具有绝缘体，该绝缘体能减少由于电动机的运转产生的、外周壁部相对于绝缘体的卷筒部的经时变化造成的内倒现象。在具有转子和定子的电动机中，定子通过大体筒形的定子铁芯和绝缘体(20)缠绕导线。绝缘体(20)与定子铁芯轴向的两个端面相对配置，并且具备：环形的外周壁部(21)，与定子铁芯的环形的磁轭的端面接触，在外周侧布设有导线；多个卷筒部(22)，从外周壁部(21)向径向内侧呈放射形突出，缠绕导线；内侧凸缘部(23)，从卷筒部的各内侧端沿轴向立起。在外周壁部(21)中，卷筒部(22)侧的外周壁部(21)的内周面具有与卷筒部(22)的突出方向垂直的平面部，卷筒部(22)侧的外周壁部(21)的外周面形成为圆弧形，外周壁部(21)的径向厚度越靠近卷筒部(22)的周向中央侧越厚。

Description

电动机

技术领域

本发明涉及具备转子和配置在所述转子外侧的定子的电动机。

背景技术

以往，用于空调和冰箱的压缩机等的电动机具备转子(rotor)以及位于转子的径向外侧的筒形定子(stator)。所述定子具备定子铁芯(statorcore)以及与定子铁芯的两个轴向端面相对配置的绝缘体，绝缘体由树脂等绝缘材料构成。

如图9所示，以往的绝缘体80具备：圆筒形的外周壁部81；多个卷筒部82，从所述外周壁部81向径向内侧呈放射形伸出；以及内侧凸缘部83，从各卷筒部82的内侧端沿圆筒的轴向立起。在相邻的内侧凸缘部83之间设置有绝缘体开口84。此外，被绝缘体80的外周壁部81和相邻的卷筒部82包围的扇形空间是绝缘体槽85。此外，在绝缘体80的外周壁部81上具有三个外爪86，所述外爪86外嵌于图中没有表示的定子铁芯的外周端部，用于把绝缘体80固定在定子铁芯上。对于这样构成的以往的绝缘体80，在把导线卷绕在各卷筒部82上构成电枢线圈时，根据线圈的连接关系在外周壁部81的外周面上布线，由此以不松驰的方式布设连接线87(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开公报特开2008－211873号

发明内容

本发明要解决的技术问题

可是，如图9的白箭头所示，因用于如所述的图9所示的绝缘体80的树脂材料的特性产生的残余应力，绝缘体80的外周壁部81随着时间的经过，产生向内侧倒的内倒(内倒れ)现象。产生了所述内倒现象的绝缘体80在外周壁部81和连接线87之间形成间隙，因电动机运转中和冷却介质的流速造成的摇晃等产生的摩擦，存在会对导线的绝缘性能带来恶劣影响的问题。

因此，虽然可以考虑在由绝缘体80的外周壁部81和卷筒部82构成的L型部上设置防止内倒用的肋，但是如果在卷筒部82上设置肋，则存在有在缠绕线圈时所述肋成为障碍，变得不能进行整齐缠绕(整列巻き)的问题。

鉴于所述的问题，本发明的目的是得到一种电动机，其具备绝缘体，所述绝缘体能够降低由于电动机的运转产生的、外周壁部相对于绝缘体的卷筒部的经时变化(経時変化)造成的内倒现象。

为了解决所述的问题并达成所述目的，本发明提供一种电动机，其具备转子以及配置在所述转子的外径侧的定子，所述定子具有：形成为大体筒形的定子铁芯和绝缘体；以及导线，所述导线通过所述绝缘体缠绕在所述定子铁芯上，所述绝缘体与所述定子铁芯轴向的两个端面相对配置，并且具备：环形的外周壁部，与所述定子铁芯的环形磁轭的端面接触，在外周侧布设有成为连接线的导线；多个卷筒部，从所述外周壁部向径向内侧呈放射形突出，缠绕所述导线；以及内侧凸缘部，从所述卷筒部的各内侧端沿轴向立起，在所述外周壁部中，所述卷筒部侧的所述外周壁部的内周面具有与所述卷筒部的突出方向垂直的平面部，并且所述卷筒部侧的所述外周壁部的外周面形成为圆弧形，所述外周壁部的径向厚度越靠近所述卷筒部的周向中央越厚。

此外，本发明的特征在于，从所述外周壁部的与所述定子铁芯接触的端面侧到所述多个卷筒部的与所述定子铁芯接触的端面侧设置有槽部，所述槽部是通过从所述外周壁部向内径侧切槽而得到的。

此外，本发明的特征在于，所述槽部的径向长度比所述外周壁部的卷筒部的周向中央的径向厚度大。

此外，本发明的特征在于，所述电动机具备突出部，所述突出部是通过使一部分从设置有所述卷筒部的所述外周壁部向径向外侧突出而得到的，所述槽部形成为延长到所述突出部。

按照本发明，因为绝缘体的卷筒部侧的外周壁部的内周面具有与卷筒部的突出方向垂直的平面部，卷筒部侧的外周壁部的外周面形成为圆弧形，外周壁部的径向厚度随着越靠近卷筒部的周向中央越厚，所以能够实现下述效果：绝缘体的外周壁部不容易向内侧倒，并且能以高占空系数将线圈缠绕在卷筒部上。

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上侧的绝缘体的放大立体图。

图3是图1下侧的绝缘体的放大立体图。

图4是从上侧看到的图3的绝缘体的俯视图。

图5－1是从上侧看到的图2的绝缘体的俯视图的局部放大图。

图5－2是从上侧看到的图2的绝缘体的另外的俯视图的局部放大图。

图6是图4的A－A’线剖视图。

图7是图4的A－O－B线剖视图。

图8是使用本实施例和多个比较例的绝缘体测量因经时变化造成的位移量不同的变化图。

图9是说明以往问题的以往的绝缘体的立体图。

附图标记说明

10 定子

20 绝缘体

21 外周壁部

22 卷筒部

23 绝缘体边缘

24 绝缘体开口

25 绝缘体槽

26 外爪

27 突起

28 槽部

30 定子铁芯

31 磁轭

32 齿

33 前端边缘

34 槽

35 槽开口

36 轴向端部

40 绝缘膜

41 膜开口

42 门部

43 膜轴向端部

50 线圈

51 连接线

52 导线

具体实施方式

下面参照附图对本发明的电动机的实施例进行详细说明。此外，本发明不限于所述实施例。

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上侧的绝缘体的放大立体图，图3是图1下侧的绝缘体的放大立体图，图4是从上侧看到的图3的绝缘体的俯视图，图5－1是从上侧看到的图2的绝缘体的俯视图的局部放大图，图5－2是从上侧看到的图2的绝缘体的另外的俯视图的局部放大图，图6是图4的A－A’线剖视图，图7是图4的A－O－B线剖视图，图8是使用本实施例和多个比较例的绝缘体测量因经时变化造成的外周壁部向内径侧倒的程度的变化图。

如图1所示，本实施例的电动机的定子10具备：定子铁芯30；绝缘膜40，插入定子铁芯30的槽34内，用于使槽34与图5所示的导线52绝缘；以及绝缘体20，安装在定子铁芯30的两个轴向端部36、36，使轴向端部36与导线52绝缘。

定子铁芯30是通过把冲压形成为环形的电磁钢板层叠而形成的筒形，定子铁芯30具备环形的磁轭31以及齿(ティース)32，所述齿32从磁轭31向中心突出。前端边缘33从齿32的前端向周向突出。

以被包围在磁轭31的内周侧与相邻的齿32之间的方式形成有作为扇形空隙的槽34，在从齿32的前端向周向突出且相对的前端边缘33之间形成有作为空隙的槽开口35。

如图1～图5所示，绝缘体20形成为短的筒形，绝缘体20具有：外周壁部21，设置在定子铁芯30的磁轭31上；卷筒部22，从外周壁部21的定子铁芯30侧向中心突出，覆盖定子铁芯30的齿32；以及绝缘体边缘23，是从卷筒部22的前端沿周向和轴向突出的内侧凸缘部。

在外周壁部21的定子铁芯30侧，以被卷筒部22和绝缘体边缘23包围的方式形成有与定子铁芯30的槽34和槽开口35相同形状的绝缘体槽25和绝缘体开口24。此外，在外周壁部21的外周面上配置有多个突起27，所述多个突起27用于保持导线52以进行布线。此外，在绝缘体20的外周壁部21的定子铁芯30侧具有三个外爪26，所述外爪26外嵌在定子铁芯30的轴向端部36，把绝缘体20固定在定子铁芯30上。

此外，如图1所示，利用PET膜等以与槽34的内壁贴紧的方式弯曲成断面为扇形的筒状，由此形成绝缘膜40。此时，把周向两端的门部42向筒的内侧弯折，形成膜开口41，所述膜开口41的开口宽度是槽开口35的开口宽度以上(亦即所述膜开口41的开口宽度大于或等于槽开口35的开口宽度)。绝缘膜40的轴向长度比定子铁芯30的轴向长度长，因此绝缘膜40插入槽34中后，绝缘膜40的膜轴向端部43成为从定子铁芯30的轴向端部36突出的状态。

此外，本实施例的绝缘膜不限于此，根据使用所述电动机的设备可以进行各种变形。例如，在电动机用于压缩冷却介质的压缩机的情况下，优选的是使用由聚苯硫醚膜或芳纶纤维等构成的、具有阻燃性的绝缘膜等来替代PET膜。

此外，如图5－1所示，作为本实施例电动机的定子的绝缘体20的特征结构，在于使外周壁部21的径向厚度根据部位的不同而发生变化。即，把卷筒部22侧的外周壁部21的内周面形成为与卷筒部22垂直的平面形(设置在单点划线F位置上的平面部21b)，并且把卷筒部22侧的外周壁部21的外周面形成为圆弧形，因此外周壁部21的径向厚度成为：卷筒部22侧的外周壁部21的径向厚度(W2)比位于相邻的卷筒部22的中间的外周壁部21的径向厚度(W1)更厚。

这样，使外周壁部21的径向厚度越靠近卷筒部22的周向中央就越厚，由此进行加强，从而通过各卷筒部22阻碍外周壁部21的内倒。除了图5－1以外，图2和图3的立体图、图4的俯视图或后面叙述的图5－2中也都表示了使所述外周壁部21的径向厚度变化的结构。

此外，如图5－1所示，本实施例的电动机的定子的绝缘体20由于使绝缘体20的卷筒部22侧的外周壁部21的内周面成为与卷筒部22垂直的平面部21b，所以在把导线52缠绕在卷筒部22上时，线圈50成为与外周壁部21的内周面平行，从而可以进行把导线52从卷筒部22的端部整齐地进行层叠的整齐缠绕。

即，如图5－1所示，使卷筒部22和外周壁部21连接的外周壁部21的内周面的一部分成为平面部21b，所述平面部21b形成为沿着与卷筒部22垂直的单点划线F的平面形，由此卷筒部22侧的外周壁部21的径向厚度成为厚的厚度。当使用图5－1所示的绕线机的出线口60缠绕导线52时，由于所述平面部21b与线圈50的卷绕方向平行，所以可以从卷筒部22的端部以没有间隙的方式进行整齐缠绕。通过整齐缠绕得到的线圈由于支承绝缘体20的卷筒部22的外径侧，所以具有支撑外周壁部21的功能，可以防止外周壁部21的内倒。

如图5－1所示，在使用绕线机把导线52缠绕在卷筒部22上的情况下，把绝缘体20的卷筒部22、与该卷筒部22的端面接触且配置在轴向上的图中没有表示的定子铁芯的齿、以及位于所述齿的相反侧端面的另外的绝缘体的卷筒部相对配置成一体，把绕线机的出线口60从绝缘体开口24插入。绕线机的出线口60沿图5－1的进深方向滑动，并且可以沿箭头C方向(左右方向)转动，此外为了从绝缘体20的卷筒部22的端部顺序地进行整齐缠绕，出线口60自身可以沿箭头D方向(径向)伸缩。此外，边从出线口60的前端导出导线52，边缠绕在卷筒部22和齿的周围，由此缠绕安装线圈50。由此，在使用绕线机的出线口60把导线52缠绕在卷筒部22上的情况下，由于绝缘体20的卷筒部22的外周壁部21的内周面成为与卷筒部22垂直的平面形，所以可以从卷筒部22的端部以没有间隙的方式进行整齐缠绕，可以通过整齐缠绕得到的线圈支承绝缘体20的卷筒部22的外径侧，并且可以得到乱缠绕少的、占空系数高的线圈50。

此外，如图3、图4、图5－1和图7所示，在本实施例的电动机的定子的绝缘体20中，形成有突出部21－1，所述突出部21－1是通过使外周壁部21的一部分从设置有卷筒部22的外周壁部21向径向外侧突出而得到的。

本实施例绝缘体20的卷筒部22侧的外周壁部21的内周面具有与卷筒部22的突出方向垂直的平面部21b，卷筒部22侧的外周壁部21的外周面形成为圆弧形，外周壁部21的径向厚度形成为越靠近卷筒部22的周向中央越厚，所以通过将线圈整齐缠绕在卷筒部22上，可以使线圈具有高的占空系数，并且通过整齐缠绕得到的线圈可以支承绝缘体20的卷筒部22的外径侧，可以防止因经时变化造成的外周壁部21内倒。由此，本实施例的绝缘体20在绝缘体20的外周壁部21和连接线51之间难以产生间隙，可以防止因电动机转动时造成的振动和冷却介质的流速造成的摇晃等产生的摩擦而导致的导线52的绝缘性能的恶化。

此外，本实施例的绝缘体20形成有突出部21－1，所述突出部21－1是通过使外周壁部21的一部分从设置有卷筒部22的外周壁部21向径向外侧突出而得到的，所以可以防止外周壁部21倒向外径侧，在把导线缠绕在卷筒部22上时，可以可靠地支承导线并实施整齐缠绕。

此外，如图5－2所示，作为本实施例的电动机的定子的另外的绝缘体20的结构，虽然不使外周壁部21的径向厚度如图5－1那样有很大变化，但是同样地使卷筒部22侧的外周壁部21的内周面的一部分形成为与卷筒部22垂直的平面形(设置在单点划线G的位置上的平面部21b)，并且把卷筒部22侧的外周壁部21的外周面形成为圆弧形，所以卷筒部22侧的外周壁部21的径向厚度比位于相邻的卷筒部22中间的外周壁部21的径向厚度更厚。

在使用这样构成的绝缘体20并使用绕线机的出线口60把导线52缠绕在卷筒部22上的情况下，如图5－2所示，从导线52与设在单点划线G位置上的平面部21b留有间隙的位置开始缠绕导线52。可是，在图5－2中，将线圈缠绕安装后的位置用双点划线表示为线圈位置50a，线圈位置50a容纳在设在单点划线G位置上的平面部21b的范围内。即，如果至少由平面部21b构成最终线圈位置50a的卷筒部22侧的外周壁部21的内周面，则即使从离开平面部21b的位置开始缠绕从绕线机的出线口60导出的导线52，最终也可以通过整齐缠绕来缠绕线圈。

其原因如本申请人在此前申请得到的日本专利第4788881号公报中记载的那样，通过在绕线机的出线口的最深到达位置缠绕导线，可以超过出线口最深到达位置缠绕导线，从而可以进行将导线从卷筒部的端部整齐地进行层叠的整齐缠绕。因此，本实施例的电动机的绝缘体的结构具有包含图5－1和图5－2的中间方式的一定范围。

此外，如图1、图3～图7所示，作为本实施例的电动机的定子的绝缘体20另一个特征结构是：在绝缘体20的外周壁部21的与定子铁芯30接触的端面21a以及绝缘体20的卷筒部22的与定子铁芯30接触的端面22a的径向中央部，形成有槽部28，所述槽部28是通过至少从外周壁部21向径向内侧切槽而得到的。

如图3所示，通过从绝缘体20的外周壁部21的与定子铁芯30接触的端面21a到绝缘体20的卷筒部22的与定子铁芯30接触的端面22a，在卷筒部22的径向中央部从使外周壁部21的一部分突出得到的突出部21－1向卷筒部22的径向内侧切槽，由此构成槽部28。

关于所述槽部28的大小和形状，根据使用的树脂材料、绝缘体的尺寸、运转环境温度等可以适当改变槽部28的大小和形状。例如，本实施例的绝缘体20作为树脂材料使用PBT(聚对苯二甲酸丁二酯)，在使从绝缘体20中心到外周壁部21内周面的半径约为45mm的情况下，使槽部28的周向宽度约为5mm、使从绝缘体20的端面到槽部28的底面的深度为1.5mm，但这是一个例子，槽部28不限于所述的大小和形状。此外，关于绝缘体使用的树脂材料，也不限于所述例子，例如也可以使用PPS(聚苯硫醚)和液晶聚合物等。

槽部28能够缓和位于绝缘体20的卷筒部22外径侧的外周壁部21的内部残余应力，使外周壁部21不容易内倒。即，至少在绝缘体20的外周壁部21的与定子铁芯30接触的端面21a侧形成槽部28，通过使所述槽部28的径向长度比所述外周壁部21的径向厚度大，能够使外周壁部21难以倒向内侧。

如上所述，如果观察作为图4的A－A’线剖视图的图6、作为图4的A－O－B线的剖视图的图7，则可以判明，在绝缘体20的卷筒部22上形成的槽部28，形成在外周壁部21和卷筒部22的、与定子铁芯30接触的端面21a侧。

用相同的树脂材料构成如上所述构成的本实施例的绝缘体20、以及至此为止使用的比较例1～比较例3的绝缘体，在分别缠绕线圈形成定子的状态下，在一定温度下向绝缘体持续施加了一定的应力，图8是表示绝缘体20的外周壁部21的壁顶部的内径随时间的经过以什么比例变化的线图。图8的纵轴是用倾倒率(倒れ率)[％]表示经过时间零小时时的绝缘体20的外周壁部21的壁顶部的内径D因经时变化倒向内侧而变化了的内径比例，横轴是经过时间[小时]。设经过时间零小时时的绝缘体内径为D、设每个经过时间的绝缘体内径为Df，倾倒率[％]可以通过下式(1)进行计算。

倾倒率[％]＝[(D－Df)/D]×100……(1)

所述试验结果表明了，不仅是绝缘体的蠕变特性(クリープ特性)，而且因改变绝缘体的形状，绝缘体20的外周壁部21随时间的经过倒向内侧的位移量发生变化。

此外，图8所示的试验数据是假定用于空调或冰箱的压缩机等的电动机的标准运转时间并通过在150℃这样的高温氛围中进行加速寿命试验而获取的数据。例如，在树脂材料的情况下，对于阿伦尼乌斯定律(アレニウスの法則)耐热等级低的材料，利用使用温度上升到8℃则寿命时间减半这样的“8℃寿命减半法则”，进行了用短时间就能完成材料的评价试验的加速寿命试验。

在图8中观察所述试验结果，从开始使用到第5000小时左右，本实施例的绝缘体和比较例1～比较例3的绝缘体的倾倒率都上升到0.2％左右。可是，从经过时间过了5000小时附近起，本实施例的绝缘体的倾倒率[％]没有上升，到40000小时左右为止倾倒率还保持在0.2％以下。

与此相对，在比较例1～比较例3的情况下，过了5000小时后，倾倒率[％]的变化比例虽然变小，但是到获取了数据的40000小时为止，比较例1～比较例3的倾倒率[％]持续上升。比较例1～比较例3的绝缘体的倾倒率[％]最终超过0.25％，上升到0.30％左右。因此，本实施例的绝缘体与比较例1～比较例3的绝缘体相比，能够使外周壁部21不容易因经时变化而发生内倒。

如上所述，按照本实施例的电动机，在假定与实际的电动机运转情况相似的温度条件和运转时间进行运转了的情况下，由于在绝缘体的卷筒部的定子铁芯端面侧形成有槽部，所以缓和了外周壁部相对于绝缘体的卷筒部向内侧倒的应力，从而能够减小因经时变化造成的内倒现象的发生。

此外，按照本实施例的电动机，由于卷筒部侧的外周壁部的径向厚度比位于卷筒部彼此的中间的外周壁部的径向厚度厚，所以可以通过各卷筒部阻碍外周壁部的内倒。

此外，按照本实施例的电动机，在使卷筒部侧的外周壁部的径向厚度厚时，由于卷筒部和外周壁部连接的外周壁部内周面中的、卷筒部的外径侧以与缠绕在卷筒部上的线圈平行的方式形成，所以可以从卷筒部的端部以没有间隙的方式实施整齐缠绕，并且通过整齐缠绕得到的线圈支承绝缘体的卷筒部的外径侧，所以可以防止因经时变化造成的绝缘体的外周壁部内倒。因此，本实施例的绝缘体因经时变化造成的位移小，在绝缘体的外周壁部和连接线之间难以产生间隙，能够防止因电动机转动时造成的振动和冷却介质的流速造成的摇晃等产生的摩擦导致导线的绝缘性能恶化。

此外，按照本实施例的电动机，由于可以整齐缠绕，所以能够以高占空系数缠绕安装电动机定子的线圈，所以可以降低电动机的铜损，提高电动机的效率。

工业实用性

如上所述，通过把本发明的电动机组装到空调和冰箱的旋转式压缩机等中，绝缘体外周壁部的内倒等因经时变化造成的位移变小，作为难以对导线的绝缘性能造成恶劣影响的电动机是有用的。

Claims

1.一种电动机，其具备转子以及配置在所述转子的外径侧的定子，所述电动机的特征在于，

所述定子具有：形成为大体筒形的定子铁芯和绝缘体；以及导线，所述导线通过所述绝缘体缠绕在所述定子铁芯上，

所述绝缘体与所述定子铁芯轴向的两个端面相对配置，并且具备：

环形的外周壁部，与所述定子铁芯的环形磁轭的端面接触，在外周侧布设有成为连接线的导线；

多个卷筒部，从所述外周壁部向径向内侧呈放射形突出，缠绕所述导线；以及

内侧凸缘部，从所述卷筒部的各内侧端沿轴向立起，

在所述外周壁部中，所述卷筒部侧的所述外周壁部的内周面具有与所述卷筒部的突出方向垂直的平面部，并且所述卷筒部侧的所述外周壁部的外周面形成为圆弧形，所述外周壁部的径向厚度越靠近所述卷筒部的周向中央越厚。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于，

从所述外周壁部的与所述定子铁芯接触的端面侧到所述多个卷筒部的与所述定子铁芯接触的端面侧设置有槽部，所述槽部是通过从所述外周壁部向内径侧切槽而得到的。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于，

所述槽部的径向长度比所述外周壁部的卷筒部的周向中央的径向厚度大。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的电动机，其特征在于，

所述电动机具备突出部，所述突出部是通过使一部分从设置有所述卷筒部的所述外周壁部向径向外侧突出而得到的，所述槽部形成为延长到所述突出部。