壓縮機電機及具有該電機的壓縮機的製作方法

2023-05-24 16:44:26 1

專利名稱：壓縮機電機及具有該電機的壓縮機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種採用鋁線圈的壓縮機電機。
背景技術：
一般而言，諸如冰箱、空調之類的小型家用電器採用壓縮機來壓縮製冷劑。廣泛公知的是，使用感應電機作為壓縮機電機，即壓縮機的驅動源。感應電機包括:定子，其上纏繞有線圈；轉子，其具有呈鼠籠形狀的導體，並且可旋轉地插入到定子中；以及轉軸，壓緊到轉子的中心，用以將旋轉力傳遞到壓縮機的壓縮單元，該旋轉力是由在定子線圈中流動的交流電(AC)產生的旋轉磁場與轉子中所產生的感應電流之間的相互作用產生的。每個定子和轉子均可通過層壓若干鐵晶片並使它們焊接而製成。鐵芯包括:磁軛部,該磁軛部被形成為大體呈環形，以限定磁通量的流路；多個齒部,從磁軛部的內周面彼此以預定間隔伸出，其上繞有線圈；以及多個槽部，以切割方式凹設在相鄰的齒部之間。至於線圈，則廣泛使用具有高導電率、價格相對低廉的銅(Cu)。作為參考，銀(Ag)是導電率最高的金屬，但其價格昂貴，因此並不用於製造應用在家用電器設備中的壓縮機電機的線圈。然而，由於銅並非特別廉價，因此近年來使用比其價格更低的導電率較高的鋁。這裡，鋁被用於形成繞組線圈的主線圈和副線圈，或者被用於形成主線圈和副線圈之
一
這裡，從每個主線圈和副線圈引出的線圈(磁導線)均塗覆有絕緣層。因此，為使電流導通，應去除絕緣層或者連接器端子應穿透到絕緣層中，以與銅直接接觸。然而，去除絕緣層的方法需要複雜的過程和高投資，並且不容易保證質量。因此，現已廣泛採用壓緊法，在該方法中，在連接端子上形成鋸齒形狀，使得在壓緊連接器端子時該齒狀結構(serration)穿透到該絕緣層中，以便與銅直接接觸，從而使電流能夠導通。

發明內容
技術問題利用齒狀結構的壓緊方法可適用於諸如銅的具有高抗拉強度的材料。然而，當將諸如鋁的抗拉強度低的材料壓緊到端子上時，由於壓緊部處的抗拉強度低而導致了切斷缺陷。因為，銅線圈的張力為24.2kgf.cm,而招線圈的張力僅為11.42kgf.cm。因此,在使用具有齒狀結構的端子的情況下，可能頻繁地造成切斷缺陷。解決方案因此，為了消除這些問題，本發明的方案提供了一種即便鋁線圈通過壓緊方法連接到端子，也能夠避免鋁線圈被切斷的壓縮機電機，以及具有該電機的壓縮機。為實現上述的和其他的優點，根據本發明的目的，如此處所具體化和寬泛描述的，提供了一種壓縮機電機，其包括:定子；繞組線圈，纏繞在該定子上，該繞組線圈是通過在導體的外周表面上塗覆由絕緣材料製成的絕緣層而形成，該導體的至少一部分由鋁製成；以及多個端子，每個端子均被壓緊到該繞組線圈上，使得端子的至少一部分穿透到該絕緣層中，進而被連接到該導體，其中該繞組線圈的一部分與加強線(reinforcing wire) 一起連接到端子。為實現上述的和其他的優點，根據本發明的目的，如此處所具體化和寬泛描述的，提供了 一種往復式壓縮機，其包括:密閉外殼；驅動電機，安裝在該密閉外殼內，用以產生旋轉力；缸體，安裝在該密閉外殼內，用以形成壓縮空間；連杆，其一端聯接到該驅動電機的旋轉軸，以將旋轉運動轉化成線性運動；活塞，聯接到該連杆的另一端，以在該缸體的壓縮空間內進行線性往復運動時壓縮製冷劑；以及閥組件，聯接到該缸體，用以限制製冷劑的抽吸和排放，其中該驅動電機的繞組線圈的一部分與由抗拉強度比鋁高的材料製成的加強線一起被壓緊到端子上。有益效果由於採用了具有鋁線圈的驅動電機，與纏繞銅線圈的相比，驅動電機的製造成本能夠大幅降低，因此，往復式壓縮機的生產成本能夠顯著地降低，而其效率不會有大的改變。藉助主槽部和副槽部的單個橫截面、總橫截面或者數量的適當設計，使這種往復式壓縮機的效率(與該壓縮機的價格相比較)能夠得以提高。當驅動電機的繞組線圈的主線圈或副線圈由具有低抗拉強度的鋁製成，並且將該繞組線圈壓緊到具有齒狀結構的端子上以進行連接時，具有相對大的抗拉強度的加強線(如銅)能夠與鋁一起被壓緊到端子上，從而預先避免鋁線圈被切斷，使往復式壓縮機的組裝可罪性提聞。


圖1是根據本說明書的壓縮機電機的立體分解圖；圖2是圖1中所示的壓縮機電機的平面圖；圖3是示出圖1中所示的壓縮機電機的定子的立體圖；圖4是示出圖1中所示的壓縮機電機的定子的平面圖；圖5是示出圖1中所示的壓縮機電機中的鋁線圈與引線之間的連接狀態的平面圖；圖6和圖7是示意性地示出將端子連接到根據圖5的由鋁製成的副線圈的一個示範性實施例的平面圖和前視圖；以及圖8是示出具有如圖1中所示的壓縮機電機的往復式壓縮機的縱向剖視圖。
具體實施例方式以下將參照附圖詳細描述本發明的多個實施例，在附圖中無論圖號如何，相同或相應的部件被賦予相同的附圖標記，並省略多餘的描述。在描述本發明時，如果對相關的已知功能或結構的詳細解釋被認為不必要地偏離了本發明的要點，則省略這樣的描述，但應被本領域技術人員所理解。附圖被用於幫助容易理解本發明的技術構思，並且應理解的是，本發明的構思並不為附圖所局限。本發明的構思應被認為擴展到附圖之外的任何改變、等同物和替代物。如圖1和圖2所不,根據本發明的壓縮機電機200可包括:定子210,其固設於壓縮機的密閉外殼並且纏繞有線圈240 ;轉子220，其可旋轉地插入定子210內並具有導體250 ；以及旋轉軸230，壓配合到轉子220的中心，用以將旋轉力傳遞給壓縮機的壓縮單元。定子210可通過沿軸向層壓若干鐵晶片至預定高度，然後焊接而實現。鐵芯可設有轉子插入孔210a，鐵芯的外周表面呈近似矩形形狀(在某些情況下類似圓形)，而內周表面米用近似圓形。該鐵芯可設有大體沿周向連接到其外周邊的磁軛部211，以限定磁通量的流路。磁軛部211可一體形成，但根據鐵芯的鈑金加工而形成為弓形，以便通過不均勻的聯接或焊接而被聯接在一起。磁軛部211可對電機的效率產生極大的影響。基於定子210的內徑以及槽部213 (稍後將說明)的總面積可適當地確定磁軛部211的總可用面積。如圖3和圖4所示，鐵芯可設有多個齒部212，這些齒部位於鐵芯的中心部並從磁軛部211的內周表面按預定間隔沿徑向伸出，並纏繞有線圈。這些齒部212可按大體均勻的間隔沿周向形成，並且在這些齒部之間插置有槽部213 (其將在稍後說明)。齒部212可具有近似相同的縱向寬度B，儘管依據電機的容量，每個齒部212的寬度B可能不比每個齒部212的徑向近似長度L更長。齒部212的外側可連接到相鄰的齒部212，使各齒部之間按預定曲率R彎曲。每個齒部212的寬度B與齒部212之間的曲率R (即稍後說明的槽部213的曲率R)之比與壓縮機電機的效率有關。·亦即，當齒部212的寬度B與槽部213的曲率R之比(B/R)較低時，可提高壓縮機電機200的效率。該比率(B/R)的範圍可優選約大於1.05並小於
1.15。定子210的內徑D與齒部212的寬度B之比(D/B)也與壓縮機電機的效率有關。亦即，當定子210的內徑D與齒部212的寬度B之比(D/B)較大時，壓縮機電機200可獲得較高效率，而該比率(D/B)的範圍可優選為約大於13.9並小於15.0。極部212a可從每個齒部212的中心側的端部延伸，該極部與相鄰的齒部212具有預定的間隔。極部212a之間的間隔A (或者齒部之間的間隔)不應比線圈240的直徑d窄，以便於線圈240的纏繞作業。極部212a之間的間隔A可對電機的效率產生極大的影響，並因此間隔還取決於線圈240的材料、線圈240的直徑d和定子210的槽數。例如，當線圈的直徑為0.5mm時，對於20槽的定子，極部之間的間隔A可優選約小於1.73mm ;對於24槽的定子，間隔A可優選約小於2.1Omm ;對於28槽的定子，間隔A可優選約小於2.00mm。鐵芯可設有多個槽部213，每個槽部以切割方式凹入，以限定供線圈240插入的空間並且按近似均勻的間隔布置。在平面投影上，這些槽部213可形成沿徑向較長。槽部的兩側表面均可從中心側向外側進一步延伸，而槽部的外表面可向外彎曲。如圖3和圖4中所示,槽部213可包括多個纏繞有主線圈的主槽部213a和多個纏繞有副線圈的副槽部213b。主槽部213a和副槽部213b可沿周向以預定的間隔交替形成。例如，如圖4中所示，多個主槽部213a可沿軸向形成，隨後多個副槽部213b可形成90°相位差。此後,再次以90°相位差形成多個主槽部213a，反過來可以按90°相位差形成多個副槽部213η。主槽部213a的橫截面可大於副槽部213b的橫截面。考慮到電機的產率，可根據線圈的匝數來適當確定主槽部213a和副槽部213b的橫截面。亦即，對於主槽部213a，主槽部213a的橫截面SI與匝數N之比(Sl/Ν)可介於2.18至2.22的範圍內。而且，對於副槽部213b，比率N/S2可介於1.85至1.89的範圍內。這裡，主槽部213a的橫截面和副槽部213b的橫截面可以等同地應用於主槽部213a上纏繞銅線圈而副槽部213b上纏繞鋁線圈的情況，以及主槽部213a和副槽部213b上均纏繞鋁線圈的情況。考慮到單個橫截面、總橫截面和數量，主槽部213a和副槽部213b可形成為彼此相同或不同。這些可以考慮效率與電機上纏繞的線圈的價格相對比來進行設計。例如，當線圈240是鋁線圈時，主槽部213a和副槽部213b的單個橫截面或總橫截面和數量與銅線圈相比可增大，但其相對比率可能與通用電機的槽部的形狀不會有很大不同。然而，當主槽部213a上纏繞鋁線圈，而副槽部213b上纏繞銅線圈時，鋁線圈的直徑比銅線圈的直徑增大得更多，因此，主槽部213a的單個橫截面或總橫截面和數量，與副槽部213b相比會相對增大。相反，當主槽部213a上纏繞銅線圈，而副槽部213b上纏繞鋁線圈時，副槽部213b的單個橫截面或總橫截面和數量，與主槽部213a相比會相對增大。纏繞在定子210上的線圈240可由鋁(導電率62.7%)實現，鋁的導電率儘管確實比銅(導電率99.9%)的導電率低，但並不是低太多，但特別地，鋁的價格比銅要便宜得多。鋁線圈的導電率比銅的低，因此可降低壓縮機電機200的效率。這樣，為對此進行補償，鋁線圈的直徑可優選約比銅線圈的直徑厚25%。在材料特性方面，鋁線圈的剛度低於銅線圈的剛度。因此，為了保持線圈的剛度，優選的是，防止塗覆在鋁線圈的外周表面作為絕緣層的釉層的厚度比塗覆在銅線圈的外周表面的至少一個釉層的厚度薄。在材料特性方面，鋁線圈的剛度低於銅會使阻尼效果變差。因此，噪聲會增大，特別是低頻段的噪聲，但此問題可通過優化定子210的內徑D和槽部213的面積S，或者優化定子210的內徑D和下端部線圈244的高度來解決。該壓縮機電機可響應於外部供電而運轉。為此，如圖5中所示，可提供電連接到外部電源的端子260。端子260可具有與相應線圈的一對一聯接(例如，單相電機具有兩個主線圈和一個副線圈),並由典型地公知為配線(harness,束線)270的一束線紮緊,從而被連接到外部電源。關於使多個端子和多個線圈一對一連接的方法，在每個端子處設置多個齒狀結構，這些齒狀結構伸入到線圈的絕緣層中，以連接到導體。然而，當導體由抗拉強度低的鋁製成時，線圈可能被切斷。考慮到這一點，採用中間線連接方法，在該方法中，將這些端子分別聯接到引線，而引線的端部被連接到線圈。中間線連接方法的例子可包括焊接、軟焊等。焊接法由於不用剝除絕緣層直接焊接而能夠降低成本。然而，其需要許多焊接成分，工作效率低，依據操作者的熟練程度而引起偏差，而且不能自動進行。尤其是，線圈可能因焊接熱而熔化。軟焊法與焊接法相比由於增加了剝除過程而可能具有缺點。尤其是，當採用鋁線圈時，由於缺少親合性而可能造成缺陷。因此，本發明提出了一種減少在具有齒狀結構的端子以夾緊方式直接連接到線圈(即便採用具有低抗拉強度的鋁線圈)時的切斷缺陷的方法。為此，如圖6所示，根據這個具有兩個銅製成的主線圈241和一個鋁製成的副線圈242的單相電機的示範性實施例，在如圖7所示將端子260連接到副線圈242之前，具有預定的抗拉強度(與銅線圈大致相同)的加強線245可與鋁製副線圈242 —起被壓緊到齒狀結構263上，從而預先避免了副線圈242被切斷。加強線245可通過在導體上塗覆例如釉的絕緣層來形成，該導體由抗拉強度比鋁高的材料製成。當加強線245的兩端被切斷而露出該導體時，為了防止電流經由露出的導體而接通，可將加強線245的中部摺疊，並可將摺疊部分纏繞在副線圈242上或者由線圈固定螺線(coil fixing thread) 246固定到端部線圈。另一方面,該導體露出的兩端可通過固定件262與副線圈242的端部一起被壓緊在每個端部260的本體部261處，從而被固定地壓緊到齒狀結構263上。可選地，可對兩個切斷端進行絕緣處理，在其上塗覆絕緣層，以避免該加強線與外部電源連通。如此，在使用抗拉強度低的鋁線圈作為壓縮機電機的繞組線圈的情況下，當具有齒狀結構的端子連接到鋁線圈時，具有較高抗拉強度的加強絲可與鋁線圈一起被壓緊到這些齒狀結構上，這樣可預先防止鋁線圈因壓緊力而被切斷，並由此防止具有鋁線圈的壓縮機電機的切斷缺陷，從而提高電機的可靠性並同時降低電機的製造成本。下面將參照圖8描述具有根據本說明書的往復式電機的往復式壓縮機。亦即，根據本說明書的往復式壓縮機可包括:密閉外殼100 ;驅動電機200，作為驅動源，驅動電機200安裝在密閉外殼100內；壓縮單元300，在該壓縮單元內，活塞320經由連杆330連接到驅動電機200的旋轉軸230，並且在具有閥組件340的缸體310的壓縮空間內進行線性往復運動，以便壓縮製冷劑；以及支撐單元400，位於密閉外殼100的底表面與驅動電機200的下表面之間，用以彈性地支撐驅動電機200和壓縮單元300。驅動電機300可被實施為前述的壓縮機電機，即感應電機，在該電機中，鋁線圈插入定子210的主槽部213a和副槽部213b中，進而纏繞在齒部212上，或者銅線圈插入主槽部213a中，而鋁線圈插入副槽部213b中，進而纏繞在每個齒部212上。驅動電機200的定子210的結構與前述的往復式電機中的相同，因此將省略其詳細描述。這裡，由於鋁線圈的直徑大於典型的銅線圈的直徑，所以為了保持電機的效率，驅動電機200的定子210的重量會增大。另外，由於定子210的上端線圈243和下端線圈244的高度增大，因此考慮到與壓縮單元300的幹涉問題，有必要使壓縮單元300的安裝位置更高並使密閉外殼100的高度更高。並且，由於定子210的重量增大，需要增大支撐單元400沿縱向的彈力。為此，可降低用作支撐單元400的壓縮卷簧的高度，但在此情況下，應當考慮到使安裝在驅動電機200的旋轉軸230的下端的給油器231不會碰撞密閉外殼100。考慮到定子210的重量和壓縮單元300的高度增大，應當適當地調整安裝在轉子220或旋轉軸230上的偏心量的配重，以避免驅動電機200的定子210和轉子220之間的摩擦及因此導致的噪聲。利用往復式壓縮機的這種配置，當為驅動電機200供電時，旋轉軸230旋轉，並且旋轉力被連接轉子330轉化成壓縮單元300的線性往復運動。壓縮單元300經由閥組件340吸入製冷劑並壓縮製冷劑，並將壓縮後的製冷劑排入到製冷系統中，同時活塞320在缸體310的壓縮空間內進行線性往復運動。這一系列操作被重複進行。這裡，當從外部向纏繞在驅動電機200的定子210上的主線圈和副線圈通以交流電(AC)時，響應於由電流形成的旋轉磁場的形成而施加優先使副線圈(副線圈的極軸比主線圈的極軸在前90° )旋轉的力。並且，由於藉助串聯連接到副線圈242的電容器，使副線圈242的電流相位處於主線圈241的電流相位之前，因此副線圈242進行高速旋轉。隨著驅動電機200的高速旋轉，旋轉力經由連杆330被轉化成線性運動，進而被傳遞到活塞320。由於採用了具有鋁線圈的驅動電機，與纏繞銅線圈的相比，所以驅動電機的製造成本能夠大幅降低，因此,往復式壓縮機的生產成本能夠顯著地降低,而其效率不會有大的改變。藉助主槽部和副槽部的單個橫截面、總橫截面或者數量的適當設計，使這種往復式壓縮機的效率(與該壓縮機的價格相比較)能夠得以提高。當驅動電機的繞組線圈的主線圈或副線圈由具有低抗拉強度的鋁製成，並將繞組線圈壓緊到具有齒形結構的端子上以進行連接時，具有較高抗拉強度的加強線(諸如銅)能夠與鋁一起被壓緊到端子上，從而預先避免鋁線圈被切斷，使往復式壓縮機的組裝可靠性提聞。
權利要求
1.一種壓縮機電機，包括: 定子; 繞組線圈，纏繞在該定子上，該繞組線圈通過在導體的外周表面上塗覆由絕緣材料製成的絕緣層而形成，該導體的至少一部分由鋁製成；以及 多個端子，每個所述端子均被壓緊到該繞組線圈上，使得所述端子的至少一部分穿透該絕緣層從而被連接到該導體，其中該繞組線圈的一部分與加強線一起被連接到所述端子。
2.根據權利要求1所述的電機,其中該加強線由抗拉強度比鋁高的材料製成。
3.根據權利要求1所述的電機，其中該加強線通過在抗拉強度比鋁高的導體的外周表面上塗覆絕緣材料而製成。
4.根據權利要求3所述的電機，其中該加強線具有在塗覆狀態下通過將該加強線的中部摺疊而形成的摺疊端部，其中該摺疊端部被固定到該繞組線圈上，並且該加強線的兩端均被連接到所述端子。
5.根據權利要求3所述的電機，其中該加強線的兩端中的至少一端被固定到該繞組線圈上，而該加強線的另一端被連接到所述端子。
6.根據權利要求1所述的電機，其中該定子包括: 磁軛部，其形成為環狀，以限定磁路； 多個齒部，每個齒部均從該磁軛部的內周表面向中心伸出預定長度；以及 多個槽部，沿周向以預定的橫截面凹設在相鄰的齒部之間， 其中所述多個槽部包括纏繞有主線圈的主槽部和纏繞有副線圈的副槽部，若干個所述主槽部和若干個所述副槽部以交替方式排列。
7.根據權利要求6所述的電機，其中該主槽部被由導電率比鋁高的材料所製成的線圈纏繞。
8.根據權利要求6所述的電機，其中該副槽部被線圈纏繞，該線圈通過在由鋁製成的導體上塗覆絕緣層而形成。
9.根據權利要求6所述的電機，其中該加強線通過在抗拉強度比鋁高的導體的外周表面上塗覆絕緣材料而形成，並且其中該加強線具有在塗覆狀態下通過將該加強線的中部摺疊而形成的摺疊端部，其中該摺疊端部被固定到該繞組線圈上，並且該加強線的兩端均被壓緊到所述端子上以進行連接。
10.根據權利要求6所述的電機，其中該加強線通過在抗拉強度比鋁高的導體的外周表面上塗覆絕緣材料而形成，並且其中該加強線的兩端中的至少一端被絕緣，以便被固定到該繞組線圈上，而該加強線的另一端被壓緊到所述端子上以進行連接。
11.一種往復式壓縮機，包括: 密閉外殼； 驅動電機，安裝在該密閉外殼內，用以產生旋轉力； 缸體，安裝在該密閉外殼內，用以形成壓縮空間； 活塞，聯接到該驅動電機，用以在該缸體的壓縮空間內往復運動時壓縮製冷劑；以及 閥組件，聯接到該缸體，用以限制製冷劑的抽吸和排放， 其中該驅動電機具有根據權利要求1至10中任一項所述的特徵。
全文摘要
在一種壓縮機電機和具有該電機的壓縮機中，當採用具有低抗拉強度的鋁線圈作為電機的繞組線圈時，在將具有多個齒狀結構的端子連接到鋁線圈時，具有相對較高抗拉強度的加強線與鋁線圈一起被壓緊到這些齒狀結構上，由此能預先防止鋁線圈被壓緊力切斷，並因此能避免採用鋁線圈的電機的切斷缺陷，從而提高電機的可靠性並降低其製造成本。因而，具有這種壓縮機電機的往復式壓縮機的可靠性能夠得以提高。
文檔編號H02K3/32GK103222157SQ201180055456
公開日2013年7月24日 申請日期2011年12月19日 優先權日2010年12月29日
發明者金比燮 申請人:Lg電子株式會社