定子、電機和壓縮的製造方法
2023-05-20 01:10:46 3
定子、電機和壓縮的製造方法
【專利摘要】本實用新型提供了定子、電機和壓縮機。具體地，用於電機的定子包括：定子鐵芯；多個沿定子的徑向方向向內延伸的定子齒；在多個定子齒之間分布的定子槽；和纏繞定子齒以產生旋轉磁場的繞組，繞組中的至少一相繞組或形成繞組的線圈由不同的導線形成，且導線以串聯或串並聯的方式連接來形成線圈或繞組。
【專利說明】定子、電機和壓縮機
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及空調或製冷【技術領域】，尤其涉及用於壓縮機、壓縮機中的電機以及電機的定子。
【背景技術】
[0002]電機通常包括安裝在殼體內的定子和安裝在定子內且支撐在外殼上以相對於定子旋轉的轉子。電機的定子和/或轉子具有包括線圈的繞組。在電機中，電力通過線圈以產生磁場，從而使得轉子轉動。雖然不同的導電材料可以用於製造繞組，但是在過去通常由銅或銅合金來製造繞組。
[0003]電機，尤其是感應電機通常用於驅動用於空調或製冷領域中的壓縮機(例如渦旋式壓縮機)。然而，包括電機的壓縮機設備的尺寸、性能和成本通常對包括該壓縮機設備的空調裝置尺寸和成本產生較大影響。
[0004]目前，針對上述問題主要是有以下兩個方面的改進。
[0005]對於改善效率，通常採用永磁電機代替感應電機以提高效率，或者採用優化算法優化設計電機。但是通過該方法使電機效率達到一個極限之後，很難實現繼續提高電機的效率。
[0006]對於降低成本，通常使用鋁線電機來替代銅線電機。然而，採用鋁線電機會使得電機的體積增加過大，尤其是不合適於限制電機體積的應用場合。
[0007]因此，確有需要提供一種電機，其能夠提高電機效率或降低電機成本但維持原有效率。
實用新型內容
[0008]本實用新型的目的旨在解決現有技術中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。
[0009]根據本實用新型的一個方面，提供了一種用於單相或多相電機的定子，包括:定子鐵芯；多個沿定子的徑向方向向內延伸的定子齒；在多個定子齒之間分布的定子槽；和纏繞定子齒以產生旋轉磁場的單相或多相繞組，其中，繞組中的至少一相繞組或形成繞組的線圈由具有不同電導率的導線形成，且導線以串聯或串並聯的方式連接來形成線圈或繞組。
[0010]在一個示例中，在同一定子槽內，至少兩種導線以串聯方式連接形成線圈或繞組。
[0011]具體地，所述至少兩種導線為銅導線和鋁導線，所述銅導線和所述鋁導線串聯連接形成所述線圈或繞組。。
[0012]在另一示例中，在不同的定子槽內，至少兩種導線以串聯方式連接形成線圈或繞組。
[0013]在又一示例中，在同一定子槽內，導線以串並聯的方式連接形成線圈或繞組。
[0014]在還一示例中，在不同的定子槽內，導線以串並聯的方式連接形成線圈或繞組。
[0015]優選地，不同導線為由相同材料製成具有不同橫截面面積的導線，或由不同材料製成且具有不同的電導率的導線。
[0016]具體地，導線的芯部由金屬材料製成，導線的芯部外周設置有絕緣層或絕緣漆。
[0017]進一步地，金屬為銅、鋁、銀、金以及它們的合金中的任一種。
[0018]根據本實用新型的另一方面，提供了一種電機，包括轉子和定子，轉子可旋轉地設置在定子中且與定子間隔開一距離，其中，該定子為上述的定子。
[0019]具體地，電機為定頻電機或變頻電機。
[0020]優選地，電機為三相感應電機或三相永磁電機。
[0021]具體地，電機或電機的驅動器的工作電壓為208V-575V。
[0022]根據本實用新型的又一方面，提供了一種壓縮機，該壓縮機使用上述的定子或電機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023]本實用新型的這些和/或其他方面和優點從下面結合附圖對優選實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0024]圖1是根據本實用新型實施例的使用三相感應電機的壓縮機的示意圖。
[0025]圖2是根據本實用新型實施例的壓縮機用三相感應電機的定子的橫截面示意圖，其中僅示出了 A相繞組。
[0026]圖3示出了形成圖2中示出的A相繞組的線圈的具體示例。
[0027]圖4a_4b示出了形成圖2中示出的A相繞組的線圈串聯連接的另外兩種具體示例。
[0028]圖5a_5b示出了形成圖2中示出的A相繞組的線圈串並聯連接的兩種具體示例。
[0029]圖6示出了根據本實用新型實施例的壓縮機用三相感應電機的定子的另一示例的橫截面示意圖，其中僅示出了 A相繞組的一個線圈。
[0030]圖7a_7b示出了形成圖6中的線圈的另一種形式的兩個示例。
[0031]圖8a_8b示出了形成本實用新型的線圈的另一種形式的兩個示例。
【具體實施方式】
[0032]下面通過實施例，並結合附圖l_8b，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體發明構思進行解釋，而不應當理解為對本實用新型的一種限制。
[0033]通常，壓縮機用於空調或製冷領域。壓縮機是把機械能轉化為可壓縮流體的潛能，具體地可分為往復式壓縮機、渦旋式壓縮機(或渦旋壓縮機)、離心式壓縮機和葉片式壓縮機。
[0034]以下僅以渦旋式壓縮機為例，說明電機在其中的使用方式和結構。
[0035]典型地，渦旋壓縮機的工作原理是通過動渦旋盤圍繞靜渦旋盤的基圓中心旋轉，並逐漸縮小由動渦旋盤和靜渦旋盤的接合所形成的氣體壓縮室的體積，從而達到壓縮氣體的目的。其中，動渦旋盤直接支撐到固定在壓縮機殼體中的支架上。此外，用於驅動動渦旋盤轉動的曲軸的一端(上端)通過支架中的中心孔連接至動渦旋盤，另一端(下端)直接支撐到固定在渦旋壓縮機殼體內的下支撐架上，從而當曲軸沿著順時針或逆時針方向轉動時，可以執行相應的吸氣、壓縮和排氣操作。其中被壓縮的氣體通過排放閥排放到渦旋壓縮機的高壓腔中，最終通過排放口排出。
[0036]如圖1所示，其顯示出了本實用新型的一種渦旋壓縮機100。該渦旋壓縮機100包括:渦旋壓縮機殼體I ;支架2，該支架2固定在渦旋壓縮機殼體I內；靜渦旋盤3，其固定在渦旋壓縮機殼體I中；動渦旋盤4，其可轉動地支撐在支架2上且與靜渦旋盤3接合以形成氣體壓縮室11 ;下支撐架5，固定在壓縮機殼體I的下端；諸如電機的致動機構7，固定在渦旋壓縮機100的下端,其通過曲軸機構71傳遞其的轉動力。曲軸機構71的上端與動渦旋盤4相連接來驅動動渦旋盤4轉動，其的下端支撐在下支撐架5上；排放閥8，用於排放氣體壓縮室11中的氣體且防止氣體回流到渦旋壓縮機100中。
[0037]動渦旋盤4支撐在支架2的上表面或支撐面上；渦旋壓縮機殼體I在其內部限定出一密閉空間，且將上述的靜渦旋盤3、動渦旋盤4、支架2等部件容納到其中。靜渦旋盤3的渦旋線結構和動渦旋盤4的渦旋線結構相互配合嚙合或接合形成壓縮室11。靜渦旋盤3設置在動渦旋盤4的上方。電機7包含定子和轉子，該電機通過曲軸機構71驅動動渦旋盤4。
[0038]當潤旋壓縮機100作時,從吸入口 9吸入氣體,在致動機構7 (例如電機)啟動之後，動渦旋盤4由曲軸機構7驅動且由防自轉機構聯軸節6約束，圍繞靜渦旋盤3的基圓中心做小半徑的迴轉回動，進而在動渦旋盤4和靜渦旋盤3形成的氣體壓縮室11中產生高壓高溫氣體，該高壓高溫氣體隨著動渦旋盤4的移動通過排放閥8排放到高壓腔12中，此時使用排放閥8來防止高壓腔12中氣體的回流；最終該高壓腔12中的氣體通過排氣口 10排出。循環上述過程，可以在渦旋壓縮機100中不斷產生高溫高壓氣體。
[0039]在本實用新型中，支架2包括支架體21和支架盤22。另外，支架體21以過盈配合方式固定在渦旋壓縮機殼體I中，且搭接在渦旋壓縮機100的殼體端面上。支架盤22以間隙配合的方式固定在支架體21上，且支架盤22的滑槽搭接在支架體21上，由此固定支架盤22且使支架盤22不能轉動。十字滑環23具有成十字分布的兩個相對的上凸起和下凸起，下凸起被插入到支架盤22上的滑槽內，上凸起被插入到動渦旋盤4的耳槽內。在渦旋壓縮機100開始工作時，動渦旋盤4可以相對於支架盤22進行小半徑的迴轉平動。
[0040]如果需要時(例如支撐盤22的用於支撐動渦旋盤4的支撐面積不夠大)，還可以在動渦旋盤4和十字滑環23之間設置止推軸承盤24以增加對動渦旋盤4的支撐面積，該止推軸承盤24被以過盈配合方式固定且搭接在支架盤22上，以及支撐動渦旋盤4。
[0041]鑑於渦旋壓縮機100的渦旋壓縮原理、壓縮操作和其它的輔助部件(儘管沒有示出)均為本領域普通技術人員所熟知。因此，關於渦旋壓縮機100整體結構的描述在此不再進行詳細說明。
[0042]如圖1所示，用於壓縮機的電機通常為三相感應電機。當然，可以理解，電機不限於本實用新型的三相感應電機。在此示出的三相感應電機僅是一個示例，可以將本實用新型的發明構思用於任何其他類型的電機，只要是在可行的情況下。
[0043]如本領域技術人員所已知的，電機(例如一相或多相電機)通常包括定子和轉子以及一些其他的相關部件(諸如殼體等)。本實用新型實施例對現有的電機的定子進行改進，在製造和設計電機時，可以利用改進的定子替代現有技術中的電機的定子。[0044]通常，電機主要包括轉子和定子，轉子可旋轉地設置在定子中且與定子間隔開一距離。電機可以為定頻或變頻電機。電機或其驅動器的工作電壓可以為208V-575V。需要說明的是，本實用新型電機不限於具體類型的電機，例如可以是單相電機或諸如三相電機的多相電機。
[0045]圖2示出了用於三相感應電機的情形，其僅是本實用新型的一個示例且不應將本實用新型僅限於形式的電機。定子70包括定子鐵芯71，為大致圓筒形狀或其他可行的形狀；多個沿定子的徑向方向向內延伸的定子齒72 ;在多個定子齒72之間分布的定子槽73 ；和纏繞定子齒72以產生旋轉磁場的空間上依次間隔開一定電角度(例如120° )的三相繞組(在此，也被顯示為A相、B相、C相繞組)。
[0046]在本實用新型實施例中，每一相繞組(例如A相繞組、B相繞組或C相繞組)的線圈可以由不同的導線(即至少兩種不同的導線(即漆包線))形成，且導線以串聯或串並聯的方式連接。此處需要說明的是，本實用新型中的不同導線可以是由相同材料製成具有不同橫截面面積的導線，或由不同材料製成且具有不同的電導率的導線(即在由不同材料形成的導線中，它們的橫截面面積可以相同或不同)。具體地，導線的芯部由金屬材料製成，導線的芯部外周設置有絕緣層或絕緣漆。進一步地，金屬為銅、鋁、銀、金以及它們的合金中的任一種。
[0047]當然，每一相繞組，例如圖2的A相繞組可以由至少兩種不同的導線通過串聯或串並聯的方式連接而成。需要說明的是，在本文中的兩種不同的導線主要是指導線中的導體是由不同材料形成，或是由同一材料形成但是橫截面不同。例如，兩種不同的銅線可以表示銅線的橫截面面積或內徑不同。在圖2中示出了形成A相繞組的一種具體方式，即由12組導線dl_dl2來形成。
[0048]關於圖2，定子鐵芯71的形狀可以為如圖所示的大致圓筒形或圓筒形，即定子鐵芯71在圖2的平面視圖中的四個角度可以是切邊的。當然，定子鐵芯71可以採用本領域中已知的任何形狀，而不限於上述的情形。
[0049]下面將以兩種導體為例來說明本實用新型關於繞組或繞組的線圈的設計構思，且以銅線和鋁線導線為例進行說明。當然，在本實用新型實施例中可以使用任何其他導線，諸如由銅、鋁、銀、金以及它們的合金中的任一種製成的導線。
[0050]如圖3所示，在同一定子槽內，繞線dl和繞線d2以串聯方式連接形成線圈Cl，其中繞線dl和繞線d2分別由銅線和鋁線來形成。
[0051]如圖4a和4b所示，其分別示出了形成圖2的A相繞組的兩種具體形式。
[0052]在不同的定子槽內，線圈cl_c6依次以串聯的方式連接形成A相繞組。鑑於線圈cl-c6是以串聯的方式連接，故僅示出了線圈Cl、c2和c6，未示出線圈c3、c4和c5。線圈cl、c3、c5中的每一線圈可以為銅線或由兩種不同的銅線以串聯方式連接而成，而線圈c2、c4和c6中的每一個為鋁線或由兩種不同的鋁線形成。具體地，圖4a示出了每一線圈由兩種不同的導線以串聯方式形成的視圖。圖4b示出了由6個線圈cl、c2、c3、c4、c5、c6形成的A相繞組，且每一線圈僅由一種導線(即銅線dl和鋁線d2)形成。也就是說，線圈Cl、c3和c5中的每一個都由分別同一銅線繞線dl形成，而線圈c2、c4和c6中的每一個都分別由同一鋁線繞線d2形成。可以明白，可以根據需要設置線圈cl_c6中每一線圈的繞線的材料，而不限於本實用新型所公開的形式。[0053]在另一示例中，參見圖5a和5b，在不同的定子槽內，線圈cl_c3和線圈c4_c6分別以串聯的方式連接，之後它們再以並聯的方式連接形成A相繞組。也就是說，在圖示的A相繞組中線圈cl-c3是串聯連接的,線圈c4-c6是串聯連接的,而線圈cl-c3與線圈c4_c6之間是並聯連接。這種連接方式在本實用新型中被稱作為線圈的串並聯連接方式。
[0054]參見圖5a,線圈cl、c3、c4、c6中的每一線圈為採用兩種不同的銅線繞線形成(即銅導線的橫截面不同)，而線圈c2和c5中的每一個為採用兩種不同的鋁線繞線(即鋁導線的橫截面不同)形成。需要說明的是，線圈中的實線表示一種銅線而虛線表示另一種銅線。也就是，繞線dl、d2、d5、d6、d7、d8、dll和dl2都是銅線，但是同一線圈內的銅線繞線又是不同的。同理，繞線d3、d4、d9、dlO都是鋁線，同樣同一線圈內的鋁線繞線是不同的。當然，還可以由同一種繞線來形成每一個線圈，參見圖5b。也就是說，線圈cl、c2、c4和c6中的每一個都由分別同一銅線繞線dl形成，而線圈c3和c5中的每一個都分別由同一鋁線繞線d2形成。
[0055]另外，為了更加充分地說明本實用新型的設計構思，圖6_7b還示出了本實用新型的線圈或A相繞組形成方式的另一示例。圖6示出的定子與圖2示出的定子基本上相同，其不同之處僅在於線圈的組成。
[0056]如圖7a所示，線圈Cl』可以由三種不同的繞線dl、d2、d21構成，例如分別是銅線和鋁線以及另一銅線或鋁線(具體地，另一銅線或鋁線的橫截面可以與繞線dl或d2相同或不同)。相比，如圖7b所示，線圈c2』可以由三種不同的導電材料或導線通過串並聯連接方式構成，即首先串聯繞線dl (銅線)和d2 (鋁線)，之後將它們的串聯體與繞線d21 (銅線)並聯。
[0057]以下將具體說明根據本實用新型的用於電機的單個線圈可以由串聯或串並聯導線來形成。
[0058]圖8a_8b示出了形成本實用新型的線圈的另外兩種示例形式。圖8a示出了本實用新型的每一線圈可以由三種不同的導線繞線dl、d2、d3形成的圖示。具體地，每一線圈可以由三種導線製成，即由不同的導線dl-d3通過串聯連接形成。圖Sb示出了本實用新型的每一線圈可以由三種不同的導線dl-d3通過串並聯的方式形成。在此處，導線dl-d3為由三種不同的導電材料形成的導線。作為示例，導線dl和d2可以分別是銅線和鋁線，導線d3可以是橫截面不同於導線dl的銅線，當然其也可以是銀線或其它可行的導線。
[0059]在此處，由導電材料製成導線的芯部，芯部的外周上設置有絕緣層或絕緣漆。
[0060]通過上述的描述可知，可以採用串聯或串並聯的方式由至少2種不同的導線或繞線(例如3種、4種、5種或更多種導線)來形成本實用新型的線圈或繞組。即圖8a和Sb僅示出了由三種導線形成線圈時的情形，但本實用新型不必限於此種情形。
[0061]本實用新型的構思的另一種應用是在線圈或繞組的兩端用不同導線來作連接端子。具體地，電機的三相繞組具體為:A相為銅導線、B相、C相兩相為鋁導線，通常在繞組中性點處ABC三相直接分別接保護器的三個端子，可在A相繞組與保護器的對應端子之間接一段鋁導線(鋁導線的長度不限，但可以是很短一段)，用這段鋁線連接A相與保護器。針對於B相、C相繞組則可以用與A相繞組相同的連接方式採用銅導線將它們與保護器的端子相連接。
[0062]通過上述描述可知，在本實用新型中如果採用一部分小電阻率導體，則可以在上述原有提聞效率方法的基礎上進一步提聞效率，也可以提聞電機的功率密度，而成本增加則較低(與全部用小電阻率材料導體相比)。
[0063]另外，在本實用新型中如果採用一部分低成本材料導體可以減低電機成本並且電機體積增加的相對較小且維持了原有性能。
[0064]雖然本總體實用新型構思的一些實施例已被顯示和說明，本領域普通技術人員將理解，在不背離本總體發明構思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本實用新型的範圍以權利要求和它們的等同物限定。
【權利要求】
1.一種用於單相或多相電機的定子，其特徵在於，所述定子包括: 定子鐵芯； 多個沿所述定子的徑向方向向內延伸的定子齒； 在所述多個定子齒之間分布的定子槽；和 纏繞所述定子齒以產生旋轉磁場的單相或多相繞組，其中，所述繞組中的至少一相繞組或形成繞組的線圈由不同導線形成，且所述導線以串聯或串並聯的方式連接來形成所述線圈或所述繞組。
2.根據權利要求1所述的定子，其特徵在於， 在同一定子槽內，至少兩種導線以串聯方式連接形成線圈或繞組。
3.根據權利要求2所述的定子，其特徵在於， 所述至少兩種導線為銅導線和鋁導線，所述銅導線和所述鋁導線串聯連接形成所述線圈或繞組。
4.根據權利要求1所述的定子，其特徵在於， 在不同的定子槽內，至少兩種導線以串聯方式連接形成線圈或繞組。
5.根據權利要求1所述的定子，其特徵在於， 在同一定子槽內，所述導線以串並聯的方式連接形成線圈或繞組。
6.根據權利要求1所述的定子，其特徵在於， 在不同的定子槽內，所述導線以串並聯的方式連接形成線圈或繞組。
7.根據權利要求1-6中任一項所述的定子，其特徵在於， 所述不同導線為由相同材料製成具有不同橫截面面積的導線，或由不同材料製成且具有不同的電導率的導線。
8.根據權利要求7所述的定子，其特徵在於， 所述導線的芯部由金屬材料製成，所述導線的芯部外周設置有絕緣層或絕緣漆。
9.根據權利要求8所述的定子，其特徵在於， 所述金屬為銅、鋁、銀、金以及它們的合金中的任一種。
10.一種電機，其特徵在於，包括轉子和定子，所述轉子可旋轉地設置在所述定子中且與所述定子間隔開一距離，其中， 所述定子為根據權利要求1-9中任一項所述的定子。
11.根據權利要求10所述的電機，其特徵在於， 所述電機為定頻電機或變頻電機。
12.根據權利要求11所述的電機，其特徵在於， 所述電機為三相感應電機或三相永磁電機。
13.根據權利要求12所述的電機，其特徵在於， 所述電機或所述電機的驅動器的工作電壓為208V-575V。
14.一種壓縮機，其特徵在於，所述壓縮機使用根據權利要求1-13中任一項所述的定子或電機。
【文檔編號】H02K3/04GK203377704SQ201320390099
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年7月2日 優先權日:2013年7月2日
【發明者】劉萬振, 姚麗, 林巖, 劉廣強, 王震宇, 湯衛平 申請人:丹佛斯（天津）有限公司