附图说明
图1是本发明的第一实施方式的空调机的制冷制热循环的回路图。
图2是第一实施方式的压缩机的剖视图。
图3是第一实施方式的电动机用定子的定子铁芯以及绝缘体的立体图。
图4是第一实施方式的电动机用定子的一个制造工序的俯视图。
图5是第一实施方式的电动机用定子的其他制造工序的俯视图。
图6是第一实施方式的电动机用定子的电路图。
图7是第一实施方式的压接端子用壳体以及压接端子的立体图。
图8是第一实施方式的电动机用定子的其他的制造工序的俯视图。
图9是第一实施方式的电动机用定子的图4的A-A’剖视图。
图10是与第二实施方式的电动机用定子的A-A’截面相当的剖视图。
图11是第三实施方式的电动机用定子的一个制造工序的俯视图。
图12是与第四实施方式的电动机用定子的A-A’截面相当的剖视图。
图中:
1—定子,2—定子铁芯,2a—突极,2b—圆筒部,2c—凸部,2d—凹部,2e—内表面最外周位置,3—槽,4—槽绝缘纸,5—绝缘体,5a—绕体部,5b—外壁部,5c—内壁部,5d—外壁部内表面,6—螺线管嘴,6a—前端部,7—通道,8—绕线,9—相间绝缘纸,10—压接端子用壳体(连接端子用壳体),10a—外表面,10b—凹槽,10c—内表面,11—压接端子,14—过渡线,20—电动机(旋转电机),30—压缩机构部,40—密闭容器,42—外壳,42a—内壁,201—涡旋压缩机,S—空调机。
具体实施方式
[第一实施方式]
以下,参照图1对本发明的第一实施方式的空调机(家庭用室内空调)的结构进行说明。
在图1中,空调机S具备室内机100和室外机200。室外机200具备涡旋压缩机201、四通阀202、室外换热器204、以及膨胀阀203,室内机100具备室内换热器102。这些构成要素经由制冷剂配管a连接。另外,室内送风风扇103向室内换热器102送风,室外送风风扇205向室外换热器204送风。图1所示的实线箭头表示制热运行时制冷剂流动的方向,虚线箭头表示制冷运行时制冷剂流动的方向。空调机S按照运行模式来切换制冷剂的流动的方向,通过已知的热泵循环来对室内进行空气调节。此外,该热泵循环是已知的技术,因此省略其说明。
接下来,参照图2对涡旋压缩机201的结构进行说明。涡旋压缩机201由高压室方式的密闭型涡旋压缩机构成,具备:具有旋转涡旋盘32以及固定涡旋盘34的压缩机构部30;驱动该压缩机构部30的电动机20;以及收纳压缩机构部30以及电动机20的筒状纵长的密闭容器40。此外,压缩机构部30配置于密闭容器40内的上部,电动机20配置于密闭容器40内的下部。而且,在密闭容器40内的底部储藏有冷冻机油50。此外,本说明书中“上”或“下”的用语是由图2的右端表示的方向所决定的。
密闭容器40在圆筒状的外壳42上在上下焊接盖室44和底室46而构成。在盖室44设置有吸入管45,在其下部设置有逆流防止阀47。在外壳42的侧面设置有排出管48。密闭容器40的内部成为排出压室49。吸入管45将密闭容器40从其上表面部贯通而用于向压缩机构部30的吸入侧引导制冷剂气体。排出管48以与密闭容器40内的排出压室49连通的方式连接于侧面。电动机2具备定子1和转子22。定子1固定于外壳42,转子22以能够旋转的方式配置于定子1,且在其内部埋设有永磁铁。由此,电动机20起到永磁铁同步电机的作用,经由固定于转子22的曲柄轴36,使旋转涡旋盘32旋转运动。
电动机20是在定子1上将绕线分为九处集中卷绕而被称为所谓的九槽集中绕组电动机。在此,参照图3对作为构成定子1的部件的定子铁芯2以及绝缘体5进行详细说明。在图3中,定子铁芯2由形成为大致圆筒状的圆筒部2b和在圆筒部2b的圆周方向等分的九个部位形成的突极2a、…、2a构成。突极2a、…、2a从圆筒部2b的内周面朝向其中心轴大致长方体状地突出而成。在突极2a、…、2a相互间形成的空间称为槽3、…、3。在定子铁芯2的外周面,且对应突极2a、…、2a的背侧的位置,形成有外径稍小的凹部2d、…、2d,由此在对应各槽3、…、3的背侧的位置,形成有凸部2c、…、2c。
在各槽3、…、3以沿其形状的方式插入有将绝缘纸折弯而成的槽绝缘纸4。此外,在图3中,表示仅在一个槽3插入有槽绝缘纸4的状态,但在九个部位的槽3、…、3全部插入有槽绝缘纸4。槽绝缘纸4从定子铁芯2的上表面以突出长d1(约3mm)突出。槽绝缘纸4的长度比定子铁芯2的长度长“2×d1”,槽绝缘纸4也从定子铁芯2的下表面(未图示)以突出长d1突出。
在定子铁芯2的上表面,对接有绝缘体5。绝缘体5包括:大致圆环状的外壁部5b;在外壁部5b的圆周方向等分的九个部位形成且朝向中心突出的绕体部5a、…、5a;以及以使绕体部5a、…、5a的前端分别扩大的方式形成的内壁部5c、…、5c。另外,在外壁部5b的圆周方向等分的三个部位,形成有压接端子用壳体10(详细内容在后文叙述)。另外,在定子铁芯2的未图示的下表面,对接有与绝缘体5大致相同地形成的绝缘体。但是,在下表面对接的绝缘体上没有设置压接端子用壳体10。
接下来,图4表示俯视如下状态,即、在所有的槽3、…、3插入槽绝缘纸4,在定子铁芯2的上表面对接绝缘体5,开始绕线8的卷绕。此外,在图4中,在图4中绝缘体5的最内端环状地排列有多个内壁部5c,在这些内壁部5c相互间形成有用于插通螺线管嘴6的通道7。在此,所谓螺线管嘴6,是用作自动绕线装置的导线件的部件,形成为大致筒状。螺线管嘴6在定子铁芯2的突极2a的周围沿长圆轨道进行圆周运动。即,在绝缘体5的绕体部5a附近以及未图示的下侧的绝缘体的绕体部附近描绘大致半圆形的轨道,在两绝缘体间在槽3内描绘上下方向直线的轨道。而且,螺线管嘴6进行圆周运动,并且从其前端部6a排出绕线8,由此在各突极2a、…、2a隔着绝缘体5的绕体部5a以及槽绝缘纸4卷绕绕线8。在此,在自动绕线装置中,为了防止绕线8的损伤,以螺线管嘴6不会与绝缘体5、槽绝缘纸4接触的方式,对螺线管嘴6的工作范围进行编程。另外,为了防止绕线8的散落,外壁部5b以及内壁部5c具有绕线8的卷绕高度以上的高度。
图5表示在各突极2a、…、2a以及绕体部5a、…、5a卷绕有绕线8的状态。在该状态下各绕线8的一端(未图示)连结于外部的电源输入部,另一端被引导至最靠近的压接端子用壳体10。绕线8中,将从各突极2a、…、2a到压接端子用壳体10为止的部分称为“过渡线14”。被引导至一个压接端子用壳体10的三根过渡线14通过嵌合于压接端子用壳体10的压接端子11而相互连接。与一个压接端子11连接的绕线8分别构成三相负载的U相、V相、W相。这样,由定子铁芯2、槽绝缘纸4、绝缘体5、绕线8、压接端子用壳体10、压接端子11构成定子1。
在此,参照图6对定子1的电路结构进行说明。卷绕于每一系统三个突极2a(参照图3)以及绕体部5a的绕线8如上所述地构成三相负载的U相、V相、W相。由于突极2a以及绕体部5a合计设置有九个,因此如图6所示地形成三系统的三相负载。图6的三部位的中性点N相当于压接端子11。
在此,参照图7对压接端子用壳体10进行详细说明。压接端子用壳体10形成为上表面开口的大致长方体箱状,从绝缘体5的内表面朝向外表面形成有用于配设三根过渡线14的三个凹槽10b。图7中各过渡线14分别嵌入于三个凹槽10b。压接端子11通过对一块金属板进行冲压、弯曲加工而成,在与各过渡线14对置的位置,形成有夹持这些过渡线14的切口。在此,若将压接端子11压入压接端子用壳体10,则三根过渡线14经由压接端子11而相互连接,并且固定于压接端子用壳体10。之后,切断图7中从压接端子用壳体10的外表面10a伸出的部分的过渡线14。
接下来,如图8所示,为了提高各相的绕线8间的绝缘性,在各槽3插入相间绝缘纸9。这样一来完成定子1后,定子1紧固于外壳42。更为具体而言,定子铁芯2的凸部2c、…、2c通过热压配合、焊接等固定于外壳42的内壁42a。如图8所示,在压接端子用壳体10与外壳42之间,确保数mm程度的距离d5。其第一理由为,必须在压接端子11即中性点N与外壳42之间确保绝缘。另外,第二理由为,防止因热压配合、焊接时产生的热而使压接端子用壳体10受到变形等影响。因此,难以将压接端子用壳体10配置为向外侧突出其以上。
接下来,图9表示图4的A-A’截面。即,图9是槽3的中央部分的剖视图,该位置是螺线管嘴6最容易与压接端子用壳体10干涉的位置。图9中压接端子用壳体10的内表面10c以定子铁芯2的内表面最外周位置2e(定子铁芯2的内表面中最外周侧的位置)为基准,以突出长d2向内侧突出。这种情况由于维持着定子1的外形上的尺寸(保持着图9中圆筒部2b的外周位置)使输出增加,因此成为使槽3(参照图3)的截面积尽可能扩大的原因。即,本实施方式中,若扩大槽3的截面积(若扩大槽3的径向的尺寸),则定子铁芯2的圆筒部2b也向外侧扩大,内表面最外周位置2e也随之向外侧扩大,其结果,压接端子用壳体10将会相对地比内表面最外周位置2e更向内侧突出。
为了进一步对这种情况进行详细地说明,将作为比较例的现有技术的内表面最外周位置在图9中由虚线2e’表示。若像该比较例一样,内表面最外周位置2e如果延伸至虚线2e’的位置,则压接端子用壳体10的内表面10c位于比虚线2e’更靠外侧,因此即使没有特别的注意,压接端子用壳体10也不会与螺线管嘴6干涉。另一方面,在本实施方式中,为了能够卷绕更多的绕线8,而维持定子铁芯2的圆筒部2b的外径尺寸并且使圆筒部2b较薄。即,内表面最外周位置2e比虚线2e’的位置更朝向外侧扩大,螺线管嘴6的轨道也相应地设定于外侧,产生考虑螺线管嘴6不与压接端子用壳体10干涉的必要性。此外,压接端子用壳体10以外的部位的绝缘体5的外壁部内表面5d位于比内表面最外周位置2e靠外侧,因此不会与螺线管嘴6干涉。
在本实施方式中,突出长d2超过槽绝缘纸4的厚度d4。如果没有压接端子用壳体10,则能够使螺线管嘴6的前端部6a(参照图4)几乎接近至槽绝缘纸4来卷绕绕线8,但在本实施方式中,只能使螺线管嘴6的前端部6a接近至比压接端子用壳体10的内表面10c靠内侧。但是,实际上,即使在螺线管嘴6的前端部6a与槽绝缘纸4之间隔着某种程度的距离地卷绕绕线8,绕线8朝向外侧稍微散落地进行卷绕,因此即使在比内表面10c靠外侧的区域,也能够以充分的密度对绕线8进行卷绕。这样,对绕线8以充分的密度进行卷绕的突出长d2能够基于螺线管嘴6的轨道、绕线8的材质、直径等因素而决定。
如上所述,根据本实施方式,由于以比定子铁芯2的内表面最外周位置2e向内侧以突出长d2突出的方式形成压接端子用壳体10,所以实现截面积较宽的槽3并且能够确保形成压接端子用壳体10的空间。由此,能够在突极2a卷绕比以往更多的绕线8,从而能够使电动机20的输出增加。本实施方式中,绕体部5a的长度约为15mm。图9中,内表面最外周位置2e与虚线2e’的间隔如果为0.5mm左右,则绕体部5a的长度增加3%左右,因此能够期待电动机增加数百分比程度的输出。另外,电动机20的外壳42的尺寸等与比较例相同,也能够确保压接端子用壳体10与外壳42的绝缘距离(d5)。
另外,本实施方式中在九个部位形成突极2a、…、2a以及绕体部5a、…、5a,压接端子用壳体10以及压接端子11以分散于多个部位(3部位)的方式设置,因此有效地灵活利用绝缘体5上的狭小空间,并且能够形成多个中性点N。另外,在将本实施方式用于室内空调的情况下,能够使室内温度迅速遵从使用者设定的设定温度。
在将定子1紧固于外壳42时,期望防止压接端子用壳体10因热压配合、焊接时产生的热而变形,因此如上所述,将压接端子用壳体10配置在比图8所示的位置靠外侧并不合适。在此,若简单地将定子1紧固于外壳42,也考虑采用不伴有加热的紧固方法。但是,如图2中所说明的那样,在组装涡旋压缩机201时,在外壳42焊接盖室44以及底室46,因此外壳42的温度大幅上升。因此,在外壳42与压接端子用壳体10之间,最终将被迫确保一定程度的距离。像本实施方式一样,使压接端子用壳体10比定子铁芯2的内表面最外周位置2e更向内侧突出,确保压接端子用壳体10与外壳42之间的距离d5的结构在如下方面是有利的,尤其是制造将电动机20与压缩机构部30收纳在密闭容器40内的一体型压缩机201时,能够减少向压接端子用壳体10的热传递。
[第二实施方式]
接下来,对本发明的第二实施方式的空调机进行说明。
本实施方式与第一实施方式的图1~图8所示的结构相同,但压接端子用壳体10的配置稍微不同,因此参照图10对其进行详细说明。此外,图10表示与本实施方式的图4的A-A’截面相当的剖视图。该图中压接端子用壳体10的内表面以定子铁芯2的内表面最外周位置2e为基准,以突出长d3向内侧突出。但是,在本实施方式中,突出长d3在槽绝缘纸4的厚度d4以下。
若使突出长d3在槽绝缘纸4的厚度d4以下,则保证不引起压接端子用壳体10与螺线管嘴6的干涉。因此,能够以螺线管嘴6的前端部6a充分接近槽绝缘纸4的状态对绕线8进行卷绕。另外,不需要特别对螺线管嘴6的绕线轨道添加任何修改。
在此,就在室内空调中对制冷剂进行压缩的压缩机所使用的电动机而言,槽绝缘纸4的厚度d4优选为0.05mm~0.75mm。这是由于,若厚度d4不足0.05mm,则绝缘性以及机械强度有可能不足,而若超过0.75mm,则在沿槽3的形状折弯时有可能产生破裂。另外,若考虑绝缘性以及机械强度具有充分的余量,并且卷绕尽可能多的绕线8,则槽绝缘纸4的厚度d4更优选为0.125mm~0.5mm。因此,本实施方式中压接端子用壳体10的突出长d3也优选为0.05mm~0.75mm,更优选为0.125mm~0.5mm。
如上所述,根据本实施方式,与第一实施方式相同地,以比定子铁芯2的内表面最外周位置2e更向内侧突出的方式形成压接端子用壳体10,所以实现截面积较宽的槽3并且能够确保形成压接端子用壳体10的空间。并且,在本实施方式中,突出长d3在槽绝缘纸4的厚度以下,所以不需要像第一实施方式一样去顾虑“绕线8的散落”的要素。
[第三实施方式]
接下来,对本发明的第三实施方式的空调机进行说明。
本实施方式与第一实施方式的图1~图8所示的结构相同,但压接端子用壳体10的配置稍微不同,参照图11对其进行详细地说明。上述的第一、第二实施方式中,压接端子用壳体10形成于一对绕体部5a、5a的中间部分(图4),但在本实施方式中,一个压接端子用壳体10形成于一个绕体部5a的根部。
在本实施方式中,也与第一、第二实施方式一样,压接端子用壳体10以比定子铁芯2的内表面最外周位置2e更向内侧突出的方式形成。因此,压接端子用壳体10以其一部分相对于定子铁芯2的突极2a以及绝缘体5的绕体部5a在上下方向上重合的方式形成。在图11中,即使螺线管嘴前端部6a最大限度地接近位于图中的左下的压接端子用壳体内表面10c,也因为其比槽绝缘纸4靠内侧,所以两者至少相隔距离d6。因此,根据本实施方式,能够将压接端子用壳体10和螺线管嘴6的干涉防患于未然。
[第四实施方式]
接下来,对本发明的第四实施方式的空调机进行说明。
本实施方式与第二实施方式的图1~图8、图10所示的结构相同,但槽绝缘纸的结构稍微不同,因此参照图12对其进行详细地说明。在本实施方式中,代替第二实施方式的槽绝缘纸4,而使用重合的两张槽绝缘纸4a、4b。而且,从定子铁芯2的内表面最外周位置2e到压接端子用壳体内表面10c位置的突出长d3在槽绝缘纸4a、4b的合计厚度d7以下。
在本实施方式中,也与第二实施方式相同,实现截面积较宽的槽3并且能够确保形成压接端子用壳体10的空间,并且突出长d3在槽绝缘纸4a、4b的合计厚度d7以下,所以不需要像第一实施方式一样顾虑“绕线8的散落”的要素。再有,根据本实施方式,能够提高槽绝缘纸的选择的自由度。如上所述,在第二实施方式中,若槽绝缘纸4的厚度d4不足0.05mm,则绝缘性以及机械强度有可能不足,但通过像本实施方式那样将两张槽绝缘纸4a、4b重合,从而作为整体能够确保绝缘性以及机械强度,所以即使每一张的厚度不足0.05mm也能够充分地适用。
(变形例)
本发明并不限定于上述的实施方式,例如能够进行以下的多种变形。
(1)本发明的旋转电机并不限于电动机,也可以是发电机。另外,定子铁芯2的突极数、相数等是例示,当然也可以按照用途而进行适当改变。另外,在将本发明的旋转电机用作电动机的情况下,其用途也并不限定于室内空调,例如也可以适用于热泵式供水装置的压缩机。
(2)在第四实施方式中,将两张槽绝缘纸4a、4b重合使用,但也可以代替作为单独的两张槽绝缘纸4a、4b,而使用将一张或多张槽绝缘纸折弯而重合的部件。另外,将槽绝缘纸重合的次数并不限定于“两次”,也可以重合三次以上。
(3)在上述各实施方式中,描述了在位于定子铁芯2的上侧的绝缘体5形成压接端子用壳体10的例子,但也可以在下侧的绝缘体形成压接端子用壳体10,在下侧的绝缘体形成中性点N。
(4)上述各实施方式中,作为“连接端子”的一例对使用“压接端子”的例子进行说明,但“连接端子”并不限定于“压接端子”,例如也可以采用螺旋固定、钎焊、焊接等多种连接方法。
(5)本发明并不限定于必须具备上述的各实施方式中说明的所有结构。另外,能够将某实施方式的一部分置换为其他实施方式的结构、或追加、或删除。