CN106165252B - 电动机的定子 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电动机的定子(1)、特别是用于冷却剂压缩机的电动机的定子，该定子(1)包括绕组，该绕组包括线匝(3)，其中，至少一条所述线匝(3)包括两条不同材料的电并联连接的金属丝(4、5)，所述线匝(3)至少在部分区段上设置在定子(1)的容纳槽(2)中。按照本发明规定，所述容纳槽(2)分别具有带有容纳横截面面积A_AQ的容纳横截面(8)，线匝(3)设置在所述容纳横截面之内并且覆盖了总横截面面积A_ges，其中，作为总横截面面积与容纳横截面面积的比值获得填充度F：F＝A_ges/A_AQ，并且所述绕组设计成，使得在电动机的预定功率和/或预定效率的情况下在至少一个容纳槽(2)中的填充度F大于在一种替选绕组的情况下的最高填充度F，该替选绕组具有正好相同数量的线匝，然而这些线匝由仅一种材料的金属丝制成。

Description

电动机的定子

技术领域

本发明涉及一种电动机的定子、特别是用于冷却剂压缩机的电动机的定子，该定子包括绕组，该绕组包括线匝，其中，至少一条所述线匝包括两条不同材料的电并联连接的金属丝，所述线匝至少在部分区段上设置在定子的容纳槽中。

背景技术

电动机通常具有绕组，所述绕组具有由金属丝制成的线匝。所述绕组尤其可以是定子绕组，但例如也可以是转子绕组或者电枢绕组。

原则上，对于此类绕组的线匝仅使用一条金属丝。但是尤其是在冷却剂压缩机的范围内偶尔也代替略微更粗的例如直径为0.7mm的金属丝而使用两条分别具有例如0.5mm的更小直径的相同金属丝，它们电并联连接。这例如对于定子而言被证明为必要的，该定子的用于容纳线匝的容纳槽具有槽开口，所述槽开口不足以大到引入略微更粗的金属丝。

绕组或线匝通常由铜(Cu)制或铝(Al)制金属丝制成。铜相对于铝具有的优点在于更低的电阻率ρ，以此能够实现紧凑的具有高功率和高效率的电动机。与此相对，铝所具有的优点在于更小的材料成本。使用铝的限制因素尤其在于提供用于绕组或线匝的空间，因为铝金属丝在给定长度和预定电阻R的情况下具有比铜金属丝大了约65％的横截面面积。

因此当例如对于具有铜金属丝的定子绕组而言各个容纳槽的容纳横截面所具有的容纳横截面面积A_AQ的将近61％或更多被绕组填充(就此而言也称为填充度)时，那么该绕组不可以再由具有铝金属丝的绕组代替。也就是说，虽然为了达到电动机的所希望的功率和/或所希望的效率而定子的容纳槽远未完全用铜金属丝填充，但不可能由铝金属丝来代替铜金属丝，从而必须接受比较高的材料成本。

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供具有如下绕组的定子，该绕组避免了上述缺点并且成本特别低。特别是应当能够实现：在不改变定子设计的情况下对于各种不同的待达到的电动机功率和/或电动机效率实现最大的填充度。

本发明的核心构思在于，提供具有如下线匝的绕组，在这些线匝中使用不同材料的金属丝，其中，各金属丝电并联连接。在此，绕组的通路被理解为线匝。

因此当在电动机的预定的要达到的功率和/或预定的要达到的效率的情况下例如出于空间原因而不可能由铝制绕组来完全代替定子或转子或者说电枢的铜制绕组时，可以使用按照本发明的具有电并联连接的铜和铝金属丝的绕组。这些金属丝在此通过夹紧连接器和/或通过钎焊彼此连接。

在此，金属丝的大小或粗细可以选择为，使得实现最佳的空间利用和因此尽可能最大的成本节约。

按照本发明的绕组例如可以用作在转子中和/或在定子中的绕组。作为定子绕组的使用例如能够实现，利用定子设计或者定子的线圈芯设计(特别是在容纳槽的设计方面)实现了各种不同的功率和/或效率的电动机并且同时将材料成本保持为尽可能低。

为了最大的成本节约，可以在电动机的预给定的要达到的功率和/或预给定的要达到的效率的情况下通过相应地高度使用由低成本材料制成的金属丝来最大化现有空间的利用，亦即例如在具有电并联连接的铝金属丝和铜金属丝的实施形式的情况下通过使用相应高份额的铝。

相应地，提出一种电动机的定子、特别是用于冷却剂压缩机的电动机的定子，该定子包括绕组，该绕组包括多个线匝，其中，至少一条所述线匝包括两条电并联连接的、由不同材料制成的金属丝，所述线匝至少在部分区段上设置在定子的容纳槽中，根据本发明规定，所述容纳槽分别具有带有容纳横截面面积A_AQ的容纳横截面，线匝设置在所述容纳横截面之内并且覆盖了总横截面面积A_ges，其中，填充度F作为总横截面面积与容纳横截面面积的比值由F＝A_ges/A_AQ得出，并且所述绕组设计成，使得在电动机的预定功率和/或预定效率的情况下在至少一个容纳槽中的填充度F大于在一种替选绕组的情况下的最高填充度F，该替选绕组具有正好相同数量的线匝，然而这些线匝由仅一种材料的金属丝制成。例如，按照本发明的具有电并联连接的铜和铝金属丝的线匝的绕组如此设计，使得在电动机的功率相同和/或效率相同的情况下相比于在绕组具有相同数量N的、仅仅具有铜金属丝的线匝的情况下具有较高的填充度。为此，特别是如此选择铜和铝金属丝的横截面面积或者直径，使得在电动机的给定功率和/或给定效率的情况下获得最大的填充度。

当然，线匝也可以具有总共超过两条电并联连接的金属丝、例如是三条或四条金属丝的线匝。但是决定性的是，至少两条所述金属丝由不同材料制成，其中，所述材料优选具有不同的电阻率。原则上，在此可设想各种不同的材料、例如也包括银和/或铁。

基于铜的非常好的导电性，在按照本发明的定子的一种优选的实施方式中规定，一条所述电并联连接的金属丝是铜金属丝。

在相对好的导电性的同时，铝在节约材料成本方面具有更大的潜力。因此，在按照本发明的定子的一种优选的实施方式中规定，一条所述电并联连接的金属丝是铝金属丝。

为了特别是考虑到所使用材料的不同的电阻率并且优选达到电并联连接的金属丝的基本相同的电阻，在按照本发明的定子的一种优选的实施方式中规定，所述两条电并联连接的金属丝在垂直于它们的纵轴线的方向上具有横截面面积大小不同的横截面。当然，金属丝的横截面或横截面面积也视现有的用于绕组的空间情况而定。

金属丝的横截面原则上可以具有任意形状，例如椭圆形或长方形。这可以被证实为有时有助于尽最大可能填充例如在容纳槽中的现有空间。基于易用性，在按照本发明的定子的一种优选的实施方式中规定，所述两条电并联连接的金属丝的横截面是圆形并且具有大小不同的直径。但是也可以考虑其中使用了大致相同的直径的应用情况。

因为以所述方式可实现非常高的填充度，所以在按照本发明的定子的一种特别优选的实施方式中规定，对于在所述至少一个容纳槽中的填充度而言适用F≥0.8、优选F≥0.85、特别优选F≥0.9。容纳槽原则上可以具有不同的填充度。在实践中，所述填充度仅略微波动、例如波动1％至2％。

特别是在多个冷却剂压缩机的范围内，又始终存在的目的在于，与各冷却剂压缩机的不同功率和/或效率相对应地提供不同功率和/或不同效率的电动机。为了实现该目的，按照本发明提出一种包括具有按照本发明的定子的电动机的冷却剂压缩机。

附图说明

现在借助实施例详细阐述本发明。附图是示例性的，并且附图虽然应当阐释发明构思、但是绝不应当限制发明构思或者甚至穷尽发明构思。在此示出：

图1示出用于冷却剂压缩机的电动机的按照本发明的定子的轴测图，

图2示出图1中的定子的剖视图，

图3示出图2中的细节A的放大图，

图4示出图3中的细节B的放大图，

图5示出按照本发明的绕组的一条线匝的一部分的示意图。

具体实施方式

图1以轴测图示出冷却剂压缩机的电动机的定子1。该定子1具有定子孔19用以容纳围绕旋转轴线21旋转的转子(未示出)。定子1包括具有多个容纳槽2的线圈芯16，所述容纳槽用于容纳绕组(也称为定子绕组)的线匝3(参看图4和图5)。产生的绕组头可以被绝缘件17遮盖，该绝缘件使绕组头相对于在定子1之外的构件、特别是相对于压缩机壳体(未示出)绝缘。另外，在图1中可看到电线18，所述电线用于电连接绕组、更确切地说用于供应能量。

图2示出定子1垂直于旋转轴线21的剖视图，在该剖视图中可非常清楚地看到容纳槽2。在此，所述容纳槽2不必所有都相同地成形、而是可以如在图2中所示那样以不同方式来设计。具体来说，在图2的实施例中可看到第一类型20、第二类型11、第三类型12以及第四类型13的容纳槽2。各类型20、11、12和13在此主要在它们的垂直于旋转轴线21的横截面的形状和大小方面彼此不同。

绕组的线匝位于容纳槽2中，绕组在图2的实施例中包括主绕组9和副绕组10。副绕组10设置用于起动和/或用于部分运行优选构成为单向异步电动机的电动机，因此副绕组10产生相对于主绕组9在时间上相移的磁场。为了在定子1中产生旋转磁场并且在转子(未示出)中感应出负责该转子的旋转运动的电压，在主绕组9和副绕组10中形成的交变磁场在空间和时间上必须彼此错开。

图3示出图2中具有第一类型20和第二类型11的容纳槽2的细节A的放大图。各容纳槽2分别具有一个槽开口15，绕组的线匝3通过所述槽开口引入容纳槽2中。在图3中可看到，容纳槽2具有绝缘件14，以便使容纳的线匝3附加地(所述线匝3通常具有用于电绝缘的漆层)相对于线圈芯16电绝缘。因为绝缘件14在容纳槽2之内需要一定的、即使非常小的空间，所以在每个容纳槽2中相应地保留有一定的容纳横截面8，该容纳横截面供每个容纳槽2中容纳线匝3所用并且具有容纳横截面面积A_AQ。

但是，线匝3(所述线匝在图4中以图3中的细节B的放大图可详细看到)不充满整个容纳横截面8。也就是说，所有线匝3在容纳横截面8之内覆盖小于容纳横截面面积A_AQ的总横截面面积A_ges。因此，对于相应的容纳槽2，填充度F可以定义为在总横截面面积A_ges和容纳横截面面积A_AQ之间的比值：

F＝A_ges/A_AQ。

为了在电动机的预定功率和/或预定效率的情况下将填充度F最大化并且节约材料成本，绕组按照本发明利用由不同材料的电并联连接的金属丝制成的线匝3制成。

图5示出一条此类的线匝3的细节，该线匝包括铜金属丝4和与之电并联连接的铝金属丝5。优选地，所述铜金属丝4和铝金属丝5具有垂直于它们的纵轴线6的、横截面面积7大小不同的横截面7。在示出的实施例中，铜金属丝4和铝金属丝5的横截面7是圆形的，其中，铝金属丝5的直径D大于铜金属丝4的直径d，如特别是在图4的视图中可看到的那样。在此，金属丝4、5分别具有一个用于电绝缘的漆层，该漆层在图4中未专门示出并且包括在直径D、d中。

例如，对于具有匝数为N＝113的绕组(在该绕组中仅使用一条直径d′＝0.55mm(包括漆层)的铜金属丝)的电动机的预定功率值和/或效率而言，达到填充系数F≈0.7。按照本发明，取而代之，可以使用也具有N＝113条线匝3的如下绕组，该绕组具有直径d＝0.375mm(包括漆层)的铜金属丝4和与之电并联连接的直径D＝0.5mm(包括漆层)的铝金属丝5，从而达到填充系数F≈0.95。由此，在电动机的功率相同和/或效率相同的情况下实现尽可能最大的材料成本节约，而无须(特别是在容纳槽2的设计方面)改变定子1的设计。也就是说，可以利用一种线圈芯16或者利用一种线圈芯16的设计来实现多种不同功率和/或效率的电动机，并且同时可以将材料成本保持为尽可能低。

要注意，在确定填充度时，相应的总横截面面积A_ges在实践中可以近似计算为

A_ges＝N*d′²

或者

A_ges＝N*(d²+D²)。

附图标记列表

1 定子

2 容纳槽

3 线匝

4 铜金属丝

5 铝金属丝

6 金属丝的纵轴线

7 金属丝的横截面

8 容纳横截面

9 主绕组

10 辅助绕组

11 第二类型的容纳槽

12 第三类型的容纳槽

13 第四类型的容纳槽

14 容纳槽的绝缘件

15 槽开口

16 线圈芯

17 绕组头的绝缘件

18 电线

19 定子孔

20 第一类型的容纳槽

21 旋转轴线

Claims (9)

1.一种冷却剂压缩机，其包括电动机，该电动机具有定子(1)，该定子(1)包括绕组，该绕组包括多个线匝(3)，其中，至少一条所述线匝(3)包括两条电并联连接的、由不同材料制成的金属丝(4、5)，所述线匝(3)至少在部分区段上设置在定子(1)的容纳槽(2)中，其特征在于，所述容纳槽(2)分别具有带有容纳横截面面积A_AQ的容纳横截面(8)，线匝(3)设置在所述容纳横截面之内并且覆盖了总横截面面积A_ges，其中，填充度F作为总横截面面积与容纳横截面面积的比值由F＝A_ges/A_AQ得出，并且所述绕组设计成，使得在电动机的预定功率和/或预定效率的情况下在至少一个容纳槽(2)中的填充度F大于在一种具有正好相同数量的、由仅一种材料的金属丝制成的线匝的替选绕组的情况下的最高填充度。

2.按照权利要求1所述的冷却剂压缩机，其特征在于，所述电并联连接的金属丝中的一条金属丝是铜金属丝。

3.按照权利要求1至2之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，所述电并联连接的金属丝中的一条金属丝是铝金属丝。

4.按照权利要求1至2之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，这两条电并联连接的金属丝(4、5)在垂直于它们的纵轴线(6)的方向上具有横截面面积大小不同的横截面(7)。

5.按照权利要求4所述的冷却剂压缩机，其特征在于，这两条电并联连接的金属丝(4、5)的横截面(7)是圆形的并且具有大小不同的直径。

6.按照权利要求1至2之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，对于在所述至少一个容纳槽(2)中的填充度而言适用F≥0.8。

7.按照权利要求6所述的冷却剂压缩机，其特征在于，对于在所述至少一个容纳槽(2)中的填充度而言适用F≥0.85。

8.按照权利要求6所述的冷却剂压缩机，其特征在于，对于在所述至少一个容纳槽(2)中的填充度而言适用F≥0.9。

9.一种由多个冷却剂压缩机构成的组，包括至少一个按照权利要求1至8之一所述的冷却剂压缩机，其特征在于，各电动机的定子(1)具有相同的线圈芯(16)，然而这些电动机具有不同的功率和/或不同的效率。