CN113454881A - 定子、电动机以及压缩机 - Google Patents
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Abstract
本发明的定子具备：定子铁芯，其设为中空圆筒形状并且在内周侧沿周向隔开规定的间隔配置有多个插槽；和绕组，其为穿过所述插槽卷绕而成的分布卷线且为同心卷线，每极每相插槽数为1，同一相的所述绕组具备与极数相同数量的线圈，这些所述线圈中的一半为外周侧线圈，并配置于比这些所述线圈中的其余一半亦即内周侧线圈靠外周侧的位置，所述外周侧线圈和所述内周侧线圈沿所述周向交替地配置，在观察相邻的所述外周侧线圈和所述内周侧线圈时，该外周侧线圈的一部分和该内周侧线圈的一部分收纳于同一所述插槽，构成同一层的所述绕组的所述线圈的线圈端部配置成圆环状。
Description
技术领域
本发明涉及具有分布卷线的绕组的定子、具备该定子的电动机以及具备该电动机的压缩机。
背景技术
制冷循环装置所使用的压缩机具备同步电动机等电动机。另外，电动机具备卷绕有绕组的中空圆柱形状的定子、和配置于定子的内周侧的转子。在这样的电动机的定子的绕组的卷绕方法中多采用集中卷线(参照专利文献1)。这是因为集中卷线与分布卷线相比，能够减小线圈端部，能够降低绕组的电阻。另一方面，若随着压缩机的能力的增强，为了增大电动机的输出而增大该电动机的体型，则存在与集中卷线相比，分布卷线更有利的情况。这是因为分布卷线与集中卷线相比，绕组系数高，能够有效地利用转子的磁通。因此在要求较大能力的压缩机的电动机中，多使用具有分布卷线的绕组的定子。
专利文献1：日本特开2008-061443号公报
近年来，同步电动机以及感应电动机等电动机要求小型高性能化。因此，为了实现具备具有分布卷线的绕组的定子的高性能的电动机的小型化，例如提出如下方法：使用不形成环路而将绕组卷绕于定子铁芯来形成线圈的波形卷线，在一个插槽中配置构成同一相的一个线圈，而实现线圈周长的小型化和绕组的电阻值的降低。
然而，对定子使用了波形卷线的绕组的电动机存在可靠性降低的课题。具体而言，在形成波形卷线的绕组时，将绕组卷绕成圆环状而形成圆环状线圈。然后将该圆环状线圈的外周部的多个部位向内周侧压入，而形成具有凹凸形状的星型线圈。波形卷线的绕组因在形成该星型线圈时向绕组施加的外力，有时导致绕组的绝缘被膜损伤等而使绝缘性能降低、可靠性降低。
发明内容
本发明是为了解决上述课题所做出的，第一目的在于得到能够实现电动机的小型高性能化，还能够抑制电动机的可靠性降低的定子。另外，本发明的第二目的在于得到具备这样的定子的电动机以及压缩机。
本发明的定子具备：定子铁芯，其设为中空圆筒形状并且在内周侧沿周向隔开规定的间隔配置有多个插槽；和绕组，其是穿过所述插槽卷绕而成的分布卷线且是同心卷线，每极每相插槽数为1，同一相的所述绕组具备与极数相同数量的线圈，这些所述线圈中的一半为外周侧线圈，并配置于比这些所述线圈中的其余一半亦即内周侧线圈靠外周侧的位置，所述外周侧线圈和所述内周侧线圈沿所述周向交替地配置，在观察相邻的所述外周侧线圈和所述内周侧线圈时，该外周侧线圈的一部分和该内周侧线圈的一部分收纳于同一所述插槽，构成同一层的所述绕组的所述线圈的线圈端部配置成圆环状。
另外，本发明的电动机具备本发明的定子、和配置于所述定子的内周侧的转子。
另外，本发明的压缩机具备本发明的电动机、和借助所述电动机的驱动力对制冷剂进行压缩的压缩机构。
本发明的定子具备分布卷线的绕组。另外，通过如本发明的定子那样配置同一相的绕组的各线圈，由此能够使线圈端部小型化，能够降低绕组的电阻值。因此，通过使用本发明的定子，能够实现电动机的小型高性能化。另外，本发明的定子的绕组成为同心卷线。在形成同心卷线的绕组时，在制作波形卷线的绕组的星型线圈时不需要施加的外力。因此，通过使用本发明的定子，也能够抑制电动机的可靠性降低。
附图说明
图1是用于说明本发明的实施方式1的定子的立体图，且是表示定子铁芯和绕组的一部分的立体图。
图2是表示本发明的实施方式1的定子中的U相绕组的外周侧线圈的立体图。
图3是表示本发明的实施方式1的定子中的U相绕组的内周侧线圈的立体图。
图4是表示本发明的实施方式1的定子中的U相绕组的外周侧线圈以及内周侧线圈的立体图。
图5是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯和U相绕组的立体图。
图6是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯、U相绕组以及V相绕组的立体图。
图7是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯、U相绕组、V相绕组以及W相绕组的立体图。
图8是用于说明将U相绕组***于本发明的实施方式1的定子的定子铁芯的插槽的工序的立体图。
图9是用于说明将U相绕组***于本发明的实施方式1的定子的定子铁芯的插槽的工序的立体图。
图10是用于说明将U相绕组***于本发明的实施方式1的定子的定子铁芯的插槽的工序的立体图。
图11是用于说明以往的波形卷线的绕组的形成工序的说明图。
图12是用于说明以往的同心卷线的绕组的形成工序的说明图。
图13是本发明的实施方式1的定子的俯视图。
图14是使用以往的同心卷线的绕组的定子的俯视图。
图15是表示本发明的实施方式2的定子的接线构造的一个例子的图。
图16是用于说明本发明的实施方式3的定子的一个例子的立体图，且是表示定子铁芯和绕组的一部分的立体图。
图17是用于说明本发明的实施方式3的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
图18是用于说明本发明的实施方式3的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
图19是用于说明本发明的实施方式3的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
图20是用于说明本发明的实施方式3的定子的另外一个例子的立体图，且是表示定子铁芯和U相绕组的立体图。
图21是用于说明图20所示的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
图22是用于说明图20所示的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
图23是表示图20所示的定子的接线构造的一个例子的图。
图24是表示本发明的实施方式4的电动机的一个例子的剖视图。
图25是表示本发明的实施方式5的压缩机的一个例子的纵剖视图。
具体实施方式
实施方式1.
图1是用于说明本发明的实施方式1的定子的立体图，且是表示定子铁芯和绕组的一部分的立体图。
在此，本实施方式1的定子20在每个相具备绕组。因此，在使用了定子20的电动机与三相交流电源连接的情况下，在图1中图示有三相中的一个相的绕组。另外，在本实施方式1中，对使用了定子20的电动机与三相交流电源连接的情况进行说明。另外，以下将三相分别称为U相、V相以及W相。另外，如后述那样，本实施方式1的定子20从该定子20的外周侧朝向内周侧，按照U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9的顺序配置。即，图1图示有U相绕组7。
定子20具备中空圆筒形状的定子铁芯1。定子铁芯1具备在中心部形成有贯通孔1d的中空圆筒形状的背轭1a。在使用定子20的电动机中，在该贯通孔1d配置有转子。另外，定子铁芯1具备从背轭1a的内周面突出的多个齿1b。各齿1b沿着贯通孔1d的轴心方向延伸。换言之，各齿1b沿着定子铁芯1的轴心方向延伸。另外，各齿1b沿定子铁芯1的周向隔开规定的间隔配置。由此，在相邻的齿1b之间形成有插槽1c。即，各插槽1c在定子铁芯1的内周侧沿定子铁芯1的周向隔开规定的间隔配置。定子铁芯1通过将电磁钢板冲裁成圆环状，并将圆环状的电磁钢板层叠而构成。另外，各插槽1c的内部用插槽膜2绝缘。
定子20的每极每相插槽数为1。而且，同一相的绕组具备与极数相等数量的线圈。具体而言，U相绕组7具备与极数相等数量的线圈，V相绕组8也具备与极数相等数量的线圈，W相绕组9也具备与极数相等数量的线圈。另外，在本实施方式1中，例示插槽1c的数量为18个、且三相为6极的定子20。在该情况下，U相绕组7具备6个线圈。另外，上述6个线圈每3个插槽配置1个线圈。V相绕组8以及W相绕组9的6个线圈也同样。插槽1c的间距按机械角为360度×3/18＝60度，绕组系数为1。
图2是表示本发明的实施方式1的定子的U相绕组的外周侧线圈的立体图。图3是表示本发明的实施方式1的定子的U相绕组的内周侧线圈的立体图。另外，图4是表示本发明的实施方式1的定子的U相绕组的外周侧线圈以及内周侧线圈的立体图。
以下，使用上述图2～图4和上述图1，对U相绕组7进行详细说明。另外，V相绕组8以及W相绕组9的结构成为与U相绕组7同样的结构，因此省略说明。另外，在图1～图4以及本实施方式1中后述的图中，省略将U相绕组7的线圈间连接的搭接线、U相绕组7的引出线、将V相绕组8的线圈间连接的搭接线、V相绕组8的引出线、将W相绕组9的线圈间连接的搭接线、以及W相绕组9的引出线的图示。
U相绕组7是穿过插槽1c卷绕而成的分布卷线且是同心卷线的绕组。如上述那样，U相绕组7具备6个线圈。上述6个线圈中的一半是外周侧线圈3。另外上述6个线圈中其余的一半是内周侧线圈4。而且，外周侧线圈3配置于比内周侧线圈4靠外周侧。另外，外周侧线圈3与内周侧线圈4沿定子铁芯1的周向交替地配置。
在此，如上述的那样，U相绕组7的6个线圈每3个插槽配置1个线圈。即，外周侧线圈3与内周侧线圈4每3个插槽交替地配置。因此，在观察相邻的外周侧线圈3和内周侧线圈4时，该外周侧线圈3的一部分和该内周侧线圈4的一部分收纳于同一插槽1c。换言之，在从定子铁芯1的内周侧观察外周侧线圈3、内周侧线圈4以及收纳有这些线圈的一部分的插槽1c时，外周侧线圈3以插槽1c为基准，配置于与内周侧线圈4相反的一侧。
图5是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯和U相绕组的立体图。图6是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯、U相绕组以及V相绕组的立体图。图7是用于说明本发明的实施方式1的定子的俯视图，且是表示定子铁芯、U相绕组、V相绕组以及W相绕组的立体图。
如图5所示，设置于定子铁芯1的U相绕组7，在俯视时以内周侧线圈4的线圈端部与外周侧线圈3的线圈端部重叠的方式成形，构成U相绕组7的线圈的线圈端部配置为圆环状。另外，线圈端部是指线圈中的未收纳于插槽1c的部分。同样，如图6所示，在U相绕组7的内周侧处设置于定子铁芯1的V相绕组8，在俯视时以内周侧线圈4的线圈端部与外周侧线圈3的线圈端部重叠的方式成形，构成V相绕组8的线圈的线圈端部配置为圆环状。同样，如图7所示，在V相绕组8的内周侧设置于定子铁芯1的W相绕组9，在俯视时以内周侧线圈4的线圈端部与外周侧线圈3的线圈端部重叠的方式成形，构成W相绕组9的线圈的线圈端部配置为圆环状。
接着，对将U相绕组7***于定子铁芯1的插槽1c的工序的一个例子进行说明。另外，在将V相绕组8***于定子铁芯1的插槽1c的工序以及将W相绕组9***于定子铁芯1的插槽1c的工序，与将U相绕组7***于定子铁芯1的插槽1c的工序同样，因此省略说明。
图8～图10是用于说明将U相绕组***于本发明的实施方式1的定子的定子铁芯的插槽的工序的立体图。
另外，在图8～图10中为了对3个外周侧线圈3进行区别，而将3个外周侧线圈3分别示出为外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c。同样，在图8～图10中，为了对3个内周侧线圈4进行区别，而将3个内周侧线圈4分别示出为内周侧第一线圈4a、内周侧第二线圈4b以及内周侧第三线圈4c。
如图8～图10所示，在将U相绕组7***于定子铁芯1的插槽1c时，使用的线圈***夹具具备多个棒状的***叶片13。这些***叶片13配置成圆环状。
在将U相绕组7***于定子铁芯1的插槽1c时，首先，将电线卷绕于未图示的卷绕模具而形成内周侧第一线圈4a、内周侧第二线圈4b以及内周侧第三线圈4c。之后，如图8所示，将内周侧第一线圈4a、内周侧第二线圈4b以及内周侧第三线圈4c***于***叶片13之间，来配置内周侧第一线圈4a、内周侧第二线圈4b以及内周侧第三线圈4c。
接下来，以配置成圆环状的多个***叶片13为中心，使未图示的卷绕模具旋转3个插槽的量。然后，如图9所示，将电线卷绕于未图示的卷绕模具而形成外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c。之后，如图10所示，将外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c***于***叶片13之间，来配置外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c。由此，成为U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4的卷绕形成完成，U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4配置在***插槽1c之前的位置的状态。
另外，在电动机的特性上，外周侧线圈3和内周侧线圈4匝数相同，因此优选为电阻值相等。例如，将外周侧线圈3以及内周侧线圈4以相同的直径的电线形成，使外周侧线圈3以及内周侧线圈4的周长相同，外周侧线圈3和内周侧线圈4的匝数相同，电阻值相等。另外，例如将外周侧线圈3以及内周侧线圈4中的一方由直径小于另一方的电线形成，即使使周长比另一方短，外周侧线圈3和内周侧线圈4的匝数也相同，电阻值也相等。
图11是用于说明以往的波形卷线的绕组的形成工序的说明图。该图11表示到波形卷线的绕组的卷绕形成完成为止的工序。
在形成波形卷线的绕组时，首先，如图11的(a)所示，将电线卷绕成圆环状而形成圆环状线圈10。其后，如图11的(b)所示，将圆环状线圈10的外周部的多个部位向内周侧压入，形成具有凹凸形状的星型线圈11。由此，成为波形卷线的绕组的卷绕形成完成，绕组***插槽之前的状态。由于波形卷线的绕组以上述方式形成，因此因在形成星型线圈11时向绕组施加的外力，有时绕组的绝缘被膜损伤等导致绝缘性能降低、可靠性降低。
另一方面，在图8～图10中，如上述的那样，本实施方式1的U相绕组7在卷绕形成完成之前的工序中，在制作波形卷线的绕组的星型线圈11时不需要施加的外力。因此，本实施方式1的U相绕组7能够抑制绕组的绝缘被膜损伤等，绝缘性能降低的情况。同样，本实施方式1的V相绕组8以及W相绕组9能够抑制绕组的绝缘被膜损伤等绝缘性能降低。即，能够抑制定子20以及使用了该定子20的电动机的可靠性降低。
再次着眼于图10，如上述那样，图10示出U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4的卷绕形成完成，且U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4配置于***插槽1c之前的位置的状态。在U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4成为图10的状态后，使用图10所示的线圈***夹具的***剥离件14，将外周侧线圈3以及内周侧线圈4***至插槽1c。具体而言，首先，在外周侧线圈3以及内周侧线圈4的上方配置定子铁芯1。其后，使配置于外周侧线圈3以及内周侧线圈4下方的***剥离件14上升，用该***剥离件14将外周侧线圈3以及内周侧线圈4顶起。由此，外周侧线圈3以及内周侧线圈4***插槽1c。另外，也可以将***叶片13的一部分或全部固定于***剥离件14，在将外周侧线圈3以及内周侧线圈4顶起时，使***叶片13与***剥离件14一起移动。
图12是用于说明以往的同心卷线的绕组的形成工序的说明图。
插槽数为18个且以三相设置于6极的定子的以往的同心卷线的绕组，各相的绕组分别具备3个线圈12。图12示出同心卷线的以往的U相绕组的3个线圈12。
在将同心卷线的以往的U相绕组***定子铁芯的插槽时，首先，将电线卷绕于未图示的卷绕模具而形成3个线圈12。之后，如图12所示，将各线圈12***于配置成圆环状的***叶片13之间。之后，用未图示的***剥离件14将各线圈12顶起，使各线圈12***插槽。这样，本实施方式1的定子20的U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9能够使用和以往同样的线圈***夹具，***于定子铁芯1的插槽1c。
在图8～图10中，如上述那样，若U相绕组7的外周侧线圈3以及内周侧线圈4***于插槽1c，U相绕组7的线圈端部形成为圆环状，则成为图5所示的状态。另外从该状态起如上述的那样，若V相绕组8的外周侧线圈3以及内周侧线圈4***于插槽1c，V相绕组8的线圈端部形成为圆环状，则成为图6所示的状态。另外，从该状态起如上述那样，若W相绕组9的外周侧线圈3以及内周侧线圈4***于插槽1c，W相绕组9的线圈端部形成为圆环状，则成为图7所示的状态。另外，也可以将U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9中的至少2个同时***插槽1c，将这些绕组的线圈端部形成为圆环状。
图13是本发明的实施方式1的定子的俯视图。另外，图14是使用以往的同心卷线的绕组的定子的俯视图。
如图14所示，在使用以往的同心卷线的绕组的定子中，将同一相的绕组的线圈的俯视时的宽度设为L。换言之，在使用以往的同心卷线的绕组的定子中，将同一相的绕组的线圈的直径设为L。在该情况下，在使用以往的同心卷线的绕组的定子中，同一相的绕组的线圈端部的俯视时的宽度也为L。另外，使用以往的同心卷线的绕组的定子，在定子铁芯的径向上，最大2个相的绕组的线圈端部重合。因此，使用以往的同心卷线的绕组的定子的线圈端部的俯视的宽度最大为2L。
另一方面，在本实施方式1的定子20中，同一相的绕组的线圈数为以往的2倍。因此在本实施方式1的定子20中，同一相的绕组的线圈的匝数为以往的一半，同一相的绕组的线圈的俯视的宽度为L/2。因此，在本实施方式1的定子20中，在将同一相的绕组的线圈的定子铁芯1的轴向的长度设为与以往同样的情况下，同一相的绕组的线圈端部的俯视时的宽度为L/2。另外，在本实施方式1的定子20中，在定子铁芯1的径向上3个相的绕组的线圈端部重合。因此在本实施方式1的定子20中，线圈端部的俯视的宽度为3L/2。这样，本实施方式1的定子20与使用以往的同心卷线的绕组的定子相比，能够使线圈端部小型化。因此，本实施方式1的定子20与使用以往的同心卷线的绕组的定子相比，能够减少绕组的电阻值。即，本实施方式1的定子20与使用以往的同心卷线的绕组的定子相比，能够实现电动机的小型高性能化。
另外，在将同一相的绕组的线圈的定子铁芯1的轴向的长度设为与以往同样的情况是指：使外周侧线圈3的线圈端部与内周侧线圈4的线圈端部沿定子铁芯1的轴向重叠，将同一相的绕组的线圈端部的定子铁芯1的轴向的长度设为L的情况。
以上，本实施方式1的定子20为中空圆筒形状，具备在内周侧沿周向隔开规定的间隔配置有多个插槽1c的定子铁芯1、和以穿过插槽1c卷绕而成的分布卷线且同心卷线的绕组。另外，本实施方式1的定子20每极每相插槽数为1，同一相的绕组具备与极数相同数量的线圈。另外，同一相的绕组的线圈中的一半为外周侧线圈3，且配置于比同一相的绕组的线圈中其余的一半亦即内周侧线圈4靠外周侧的位置。另外，外周侧线圈3和内周侧线圈4沿定子铁芯1的周向交替地配置。另外，在观察相邻的外周侧线圈3和内周侧线圈4时，该外周侧线圈3的一部分和该内周侧线圈4的一部分收纳于同一个插槽1c，构成同一层的绕组的线圈的线圈端部配置成圆环状。
本实施方式1的定子20具备分布卷线的绕组。另外，如本实施方式1的定子20那样，通过配置同一相的绕组的各线圈，能够使线圈端部小型化，能够缩短线圈周长，因此能够减少绕组的电阻值。因此，通过使用本实施方式1的定子20，能够实现电动机的小型高性能化。另外，本实施方式1的定子20的绕组为同心卷线。在形成同心卷线的绕组时，不需要在制作波形卷线的绕组的星型线圈时施加的外力。因此，通过使用本实施方式1的定子20，也能够抑制电动机的可靠性降低。
另外，本实施方式1的定子20与使用以往的同心卷线的绕组的定子相比，能够使线圈端部小型化，因此也能够减少电线的使用量。因此，本实施方式1的定子20与使用以往的同心卷线的绕组的定子相比，能够价格低廉地制造。
另外，本实施方式1的定子20使用同心卷线的绕组，因此兼具能够缩短线圈周长的波形卷线的优点、和能够使线圈端部小型化的重叠卷线的优点，并且与使用波形卷线以及重叠卷线的绕组的定子相比，还能够价格低廉地制造。详细而言，为了形成波形卷线的绕组，如上述那样，除卷绕电线来形成圆环状线圈10的工序以外，还需要形成星型线圈11的工序。因此，形成波形卷线的绕组的绕组装置大型化，导致生产场地的占用率增加。此外，形成星型线圈11的夹具的构造复杂。因此在制造不同的插槽数的定子时，对形成星型线圈11的凹凸部的夹具的数量进行变更等的作业不容易。因此，使用波形卷线的绕组的定子变得价格高昂。
另外，为了形成重叠卷线的绕组，而具有将电线卷绕成螺旋状的绕组单元按照规定的卷绕数量分割的工序。另外，为了形成重叠卷线的绕组，需要将定子铁芯的同一插槽所***的2个线圈的位置在外周侧和内周侧具有规则性地配置。因此，线圈向线圈***夹具的安装需要与全部线圈一起以同样的状态具有规则性地配置。向该线圈***夹具安装线圈时的线圈位置的修正通过手动进行、或通过具备复杂的构造的修正机构的价格高昂的绕组装置进行。因此，使用重叠卷线的绕组的定子价格高昂。
另一方面，本实施方式1的定子20能够直接沿用以往存在的同心卷线的设备以及夹具。另外，在将同心卷线的线圈卷绕形成时所使用的夹具本身的构造简单。另外，定子铁芯1的形状不同，能够通过用上述的线圈***夹具等简单的构造且价格低廉的夹具类的交换程度来应对插槽1c的数量变更。绕组机具有能够应对多机种的通用性。因此，本实施方式1的定子20使用同心卷线的绕组，因此兼具能够缩短线圈周长的波形卷线的优点、和能够使线圈端部小型化的重叠卷线的优点，并且与使用波形卷线以及重叠卷线的绕组的定子相比，能够价格低廉地制造。
实施方式2.
在本实施方式2中，对实施方式1所示的定子20的各线圈的接线构造的一个例子进行说明。另外，在本实施方式2中，对于没有特别记述的项目与实施方式1同样，对于与实施方式1相同的功能以及结构，使用相同的附图标记进行描述。
图15是表示本发明的实施方式2的定子的接线构造的一个例子的图。
如图1以及图4所示，在插槽1c的数量为18个的情况下，U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9分别具备3个外周侧线圈3和3个内周侧线圈4。如图15所示，同一相的外周侧线圈3分别与相邻的外周侧线圈3通过搭接线3f连接。换言之，同一相的外周侧线圈3分别通过搭接线3f以串联的方式连接。具体而言，在同一相的外周侧线圈3的每一个中，外周侧第一线圈3a的引出线与外周侧第二线圈3b的引出线通过搭接线3f连接。在同一相的外周侧线圈3的每一个中，外周侧第二线圈3b的引出线与外周侧第三线圈3c的引出线通过搭接线3f连接。
另外，如图15所示，同一相的内周侧线圈4分别与相邻的内周侧线圈4以搭接线4f连接。换言之，同一相的内周侧线圈4分别通过搭接线4f以串联的方式连接。具体而言，在同一相的内周侧线圈4的每一个中，内周侧第一线圈4a的引出线与内周侧第二线圈4b的引出线通过搭接线4f连接。在同一相的内周侧线圈4的每一个中，内周侧第二线圈4b的引出线与内周侧第三线圈4c的引出线通过搭接线4f连接。
另外，各相的外周侧第三线圈3c的引出线3e彼此短路而形成中性点15a。各相的内周侧第一线圈4a的引出线4d彼此短路而形成中性点15b。另外，在本实施方式2中，外周侧第三线圈3c的引出线3e成为外周侧第三线圈3c的卷绕结束的引出线。内周侧第一线圈4a的引出线4d成为内周侧第一线圈4a的卷绕开始的引出线。
此外，同一相的外周侧第一线圈3a的引出线3d和内周侧第三线圈4c的引出线4e短路，短路部位经由导线16与电源连接。具体而言，在U相绕组7中，外周侧第一线圈3a的引出线3d和内周侧第三线圈4c的引出线4e短路，短路部位经由U相导线16a与电源连接。在V相绕组8中，外周侧第一线圈3a的引出线3d和内周侧第三线圈4c的引出线4e短路，短路部位经由V相导线16b与电源连接。在W相绕组9中，外周侧第一线圈3a的引出线3d和内周侧第三线圈4c的引出线4e短路，短路部位经由W相导线16c与电源连接。另外在本实施方式2中，外周侧第一线圈3a的引出线3d成为外周侧第一线圈3a的卷绕开始的引出线。内周侧第三线圈4c的引出线4e成为内周侧第三线圈4c的卷绕结束的引出线。
这样，本实施方式2的定子20的各线圈成为基于2个并联电路的3相Y接线构造。基于2个并联电路的3相Y接线有时也记载为2//Y接线。
在此，如图12所示，插槽数为18个，且以三相设置于6极的定子的以往的同心卷线的绕组具备各相的绕组分别为奇数的3个线圈。因此，在使用这样的以往的同心卷线的绕组的定子中，各线圈为将同一相的各线圈以串联的方式连接的Y接线构造、或将同一相的各线圈以并联的方式连接的基于3个并联电路的3相Y接线构造。基于3个并联电路的3相Y接线有时也记载为3//Y接线。即，在使用这样的以往的同心卷线的绕组的定子中，各线圈的接线构造只有两种规格的选项。
另一方面，在本实施方式2的定子20中，各相的绕组的每一个具备偶数的6个线圈。因此，在本实施方式2的定子20中，除使用了以往的同心卷线的绕组的定子的接线构造以外，如上述那样还能够采用2//Y接线构造。因此，如本实施方式2那样构成的定子20除实施方式1所示的效果以外，还增加了各线圈的接线构造的选项，能够得到增加设计的自由度的效果。
实施方式3.
在本实施方式3中，对在将同一相的多个外周侧线圈3卷绕形成时，不将各外周侧线圈3之间切断而形成多个外周侧线圈3，在卷绕形成时通过电线形成搭接线3f的方法进行说明。同样，在本实施方式3中，对在将同一相的多个内周侧线圈4卷绕形成时，不将各内周侧线圈4之间切断而形成多个内周侧线圈4，在卷绕形成时通过电线形成搭接线4f的方法进行说明。另外，在本实施方式3中，对外周侧线圈3以及内周侧线圈4中的与电源连接的引出线的优选的配置进行说明。另外，在本实施方式3中，没有特别记述的项目与实施方式1或实施方式2同样，对于与实施方式1或实施方式2相同的功能以及结构，使用相同的附图标记进行描述。
图16是用于说明本发明的实施方式3的定子的一个例子的立体图，且是表示定子铁芯和绕组的一部分的立体图。
另外，在本实施方式3中，图16所示的绕组为U相绕组7。
如图16所示，外周侧第一线圈3a与外周侧第二线圈3b通过搭接线3f连接。外周侧第二线圈3b与外周侧第三线圈3c通过搭接线3f连接。这些搭接线3f在将外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c卷绕形成时，在各线圈间不切断电线而将各线圈连续地形成。
同样，内周侧第一线圈4a与内周侧第二线圈4b通过搭接线4f连接。内周侧第二线圈4b与内周侧第三线圈4c通过搭接线4f连接。这些搭接线4f通过如下方式形成：在卷绕形成内周侧第一线圈4a、内周侧第二线圈4b以及内周侧第三线圈4c时，在各线圈间不切断电线而连续地形成各线圈。
具体而言，如下所述，外周侧线圈3以及内周侧线圈4卷绕形成。
图17～图19是用于说明本发明的实施方式3的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
另外，V相绕组8以及W相绕组9的卷绕形成的工序也与U相绕组7的卷绕形成的工序同样。
如图17所示，首先，留下成为引出线4d的电线部分，将电线卷绕于未图示的卷绕模具而形成内周侧第一线圈4a。然后，将内周侧第一线圈4a******叶片13之间。接下来，以配置成圆环状的多个***叶片13为中心，使未图示的卷绕模具旋转。而且，在内周侧第一线圈4a形成后不切断电线而是将电线卷绕于未图示的卷绕模具，形成内周侧第二线圈4b。而且，将内周侧第二线圈4b******叶片13之间。接下来，以配置为圆环状的多个***叶片13为中心，使未图示的卷绕模具旋转。然后，在内周侧第二线圈4b形成后不切断电线而将电线卷绕于未图示的卷绕模具，形成内周侧第三线圈4c。而且，将内周侧第三线圈4c******叶片13之间。最后，在将内周侧第三线圈4c******叶片13之间后，留下成为引出线4e的电线部分并切断电线。
接着，如图18以及图19所示，卷绕形成外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c，将这些线圈******叶片13之间。具体而言，留下成为引出线3d的电线部分，将电线卷绕于未图示的卷绕模具而形成外周侧第一线圈3a。然后，将外周侧第一线圈3a******叶片13之间。接下来，以配置成圆环状的多个***叶片13为中心，使未图示的卷绕模具旋转。而且，在外周侧第一线圈3a形成后不切断电线而是将电线卷绕于未图示的卷绕模具，形成外周侧第二线圈3b。然后，将外周侧第二线圈3b******叶片13之间。接下来，以配置成圆环状的多个***叶片13为中心，使未图示的卷绕模具旋转。而且，在外周侧第二线圈3b形成后不切断电线而是将电线卷绕于未图示的卷绕模具，形成外周侧第三线圈3c。然后，将外周侧第三线圈3c******叶片13之间。最后，在将外周侧第三线圈3c******叶片13之间后，留下成为引出线3e的电线部分并切断电线。由此，如图19所示那样配置外周侧线圈3以及内周侧线圈4。
另外，在图18中，成为在外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c的卷绕形成完成后，这些线圈未******叶片13之间的状态。该图18是表示外周侧第一线圈3a、外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c的卷绕形成完成后的图像。实际上如上述那样，外周侧第二线圈3b以及外周侧第三线圈3c的每一个在一个线圈的卷绕形成完成后***于***叶片13之间。
如图19所示，在配置外周侧线圈3以及内周侧线圈4后，如实施方式1所示，通过将外周侧线圈3以及内周侧线圈4***于插槽1c，由此定子20成为图16所示的状态。在图16中，外周侧线圈3的引出线3d和内周侧线圈4的引出线4e配置于同一插槽1c。
另外，也可以以定子铁芯1的轴心作为旋转中心，使外周侧线圈3相对于内周侧线圈4的相位与图16不同。
图20是用于说明本发明的实施方式3的定子的另一个例子的立体图，且是表示定子铁芯和U相绕组的立体图。
图16所示的定子20在内周侧第一线圈4a与内周侧第二线圈4b之间配置有外周侧第二线圈3b。与此相对，图20所示的定子20在内周侧第一线圈4a与内周侧第二线圈4b之间配置有外周侧第一线圈3a。这样的外周侧线圈3以及内周侧线圈4以如下方式卷绕形成。
图21以及图22是用于说明图20所示的定子的U相绕组的卷绕形成的工序的立体图。
另外，V相绕组8以及W相绕组9的卷绕形成的工序也与U相绕组7的卷绕形成的工序同样。
图20所示的定子20的U相绕组7中的外周侧线圈3以及内周侧线圈4的卷绕形成，除外周侧线圈3相对于内周侧线圈4的配置位置以外，与图17～图19所示的工序同样。具体而言，在图17～图19所示的工序中，在内周侧第一线圈4a与内周侧第二线圈4b之间配置有外周侧第二线圈3b。另一方面，如图21以及图22所示，在图20所示的定子20的U相绕组7中的外周侧线圈3的卷绕形成工序中，在内周侧第一线圈4a与内周侧第二线圈4b之间配置有外周侧第一线圈3a。
在如图22所示配置外周侧线圈3以及内周侧线圈4后，如实施方式1所示，将外周侧线圈3以及内周侧线圈4***插槽1c，由此定子20成为图20所示的状态。在图20中，外周侧线圈3的引出线3e和内周侧线圈4的引出线4d配置于同一插槽1c。
如本实施方式3的定子20那样，由于外周侧线圈3的引出线和内周侧线圈4的引出线配置于同一插槽1c，由此能够得到如下效果。
在图16所示的定子20中，内周侧第三线圈4c的引出线4e和配置于同一插槽1c的外周侧第一线圈3a的引出线3d，配置于外周侧第一线圈3a中的定子铁芯1的径向的端部中的内周侧第三线圈4c侧的端部3g。另外，外周侧第一线圈3a的引出线3d和配置于同一插槽1c的内周侧第三线圈4c的引出线4e，配置于内周侧第三线圈4c中的定子铁芯1的径向的端部中的外周侧第一线圈3a侧的端部4g。
在将图16所示的定子20的各线圈如图15那样接线的情况下，能够将同一相的外周侧第一线圈3a的引出线3d和内周侧第三线圈4c的引出线4e视为一个引出线来进行接线作业。因此，能够削减在引出线3d与引出线4e的接线作业、以及引出线3d与引出线4e的连接部使用的绝缘部件。因此，在将图16所示的定子20的各线圈如图15那样接线的情况下，定子20的组装作业性提高，能够价格低廉地制造定子20。
在图20所示的定子20中，内周侧第一线圈4a的引出线4d和配置于同一插槽1c的外周侧第三线圈3c的引出线3e，配置于外周侧第三线圈3c中的定子铁芯1的径向的端部中的与内周侧第一线圈4a侧相反的一侧的端部3h。另外，外周侧第三线圈3c的引出线3e和配置于同一插槽1c的内周侧第一线圈4a的引出线4d，配置于内周侧第一线圈4a中的定子铁芯1的径向的端部中的与外周侧第三线圈3c侧相反的一侧的端部4h。
图23是表示图20所示的定子的接线构造的一个例子的图。
在电动机的电流容量大等情况下，有时构成同一相的多个线圈通过多个导线与电源连接。例如，有时将图20所示的定子20的各线圈如图23那样接线。具体而言，有时将同一相的外周侧第三线圈3c的引出线3e与内周侧第一线圈4a的引出线4d通过不同的导线16与电源连接。在这样的情况下，通过如图20那样构成定子20，从而使引出线3e与引出线4d的区别变得明确，因此能够抑制将错误的导线16与引出线3e以及引出线4d连接的情况，而容易将正确的导线16与引出线3e以及引出线4d连接。
因此，在将图20所示的定子20的各线圈如图23那样接线的情况下，定子20的组装作业性提高，能够价格低廉地制造定子20。另外，在将图20所示的定子20的各线圈如图23那样接线的情况下，能够使定子20的可靠性提高。在此，在外周侧线圈3和内周侧线圈4由不同直径的电线构成的情况下，向外周侧线圈3和内周侧线圈4供给不同大小的电流。因此，容易将正确的导线16与引出线3e以及引出线4d连接，这在外周侧线圈3和内周侧线圈4由不同直径的电线构成的情况下特别有用。
实施方式4.
在本实施方式4中，对使用了实施方式1～实施方式3中的任一项所示的定子20的电动机的一个例子进行介绍。另外，在本实施方式4中，对于没有特别记述的项目，与实施方式1～实施方式3中的任一项相同，对于与实施方式1～实施方式3中的任一项相同的功能以及结构，使用相同的附图标记进行描述。
图24是表示本发明的实施方式4的电动机的一个例子的剖视图。该图24是在与转子31的旋转中心平行的假想平面切断电动机30的剖视图。
电动机30具备实施方式1～实施方式3中的任一项所示的定子20、和旋转自如地配置于定子20的内周侧的转子31。在转子31的中心，沿着该转子31的旋转中心形成有供输出轴固定的贯通孔31a。电动机30例如为转子31具备永磁铁的同步电动机。若在定子20的U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9中流过电流，则产生磁场，由于该磁场而在转子31产生转矩。由此，转子31旋转。
以上，本实施方式4的电动机30具备实施方式1～实施方式3中的任一项所示的定子20。因此，电动机30能够实现小型高性能化，也能够抑制可靠性降低。
实施方式5.
在本实施方式5中，对使用实施方式4所示的电动机30的压缩机的一个例子进行介绍。另外，在本实施方式5中，对于没有特别记述的项目与实施方式1～实施方式4中的任一项同样，对于与实施方式1～实施方式4中的任一项相同的功能以及结构，使用相同的附图标记进行描述。
图25是表示本发明的实施方式5的压缩机的一个例子的纵剖视图。
压缩机40具备实施方式4所示的电动机30和压缩机构41。电动机30与压缩机构41通过固定于转子31的驱动轴42连接。驱动轴42是固定于图24所示的转子31的贯通孔31a的输出轴。另外，压缩机40具备密闭容器43。电动机30、压缩机构41以及驱动轴42收纳于密闭容器43内。
若在定子20的U相绕组7、V相绕组8以及W相绕组9中流过电流，则产生磁场，由于该磁场在转子31产生转矩。由此转子31旋转。该电动机30的驱动力经由固定于转子31并且与转子31一起旋转的驱动轴42，传递至压缩机构41。而且，压缩机构41通过电动机30的驱动力，向内部吸入制冷剂，并对吸入的制冷剂进行压缩。详细而言，若电动机30的驱动力向压缩机构41传递，则制冷剂经由吸入管44被吸入压缩机构41的内部。而且，该吸入的制冷剂在压缩机构41压缩后，从压缩机构41向密闭容器43内排出。该排出的制冷剂在通过定子20与转子31之间等后，从排出管45向压缩机40的外部流出。
另外，本实施方式5的压缩机构41为双回转型的压缩机构，但压缩机构41的种类是任意的。能够将单回转型的压缩机构、涡旋式的压缩机构、螺杆式的压缩机构等公知的各种的压缩机构作为压缩机构41使用。
以上，本实施方式5的压缩机40具备实施方式4所示的电动机30。因此压缩机40能够实现小型高性能化，能够抑制可靠性降低。
另外，如图13所示，电动机30的定子20形成于各线圈的线圈端部间的间隙变小。因此各线圈的线圈端部的汇集，使得内径侧的壁成为圆筒状。因此，通过定子20与转子31之间的制冷剂的流动变得顺畅。通过改善通过定子20与转子31之间的制冷剂的流动，本实施方式5的压缩机40的性能提高。
附图标记说明
1...定子铁芯；1a...背轭；1b...齿；1c...插槽；1d...贯通孔；2...插槽膜；3...外周侧线圈；3a...外周侧第一线圈；3b...外周侧第二线圈；3c...外周侧第三线圈；3d...引出线；3e...引出线；3f...搭接线；3g...端部；3h...端部；4...内周侧线圈；4a...内周侧第一线圈；4b...内周侧第二线圈；4c...内周侧第三线圈；4d...引出线；4e...引出线；4f...搭接线；4g...端部；4h...端部；7...U相绕组；8...V相绕组；9...W相绕组；10...圆环状线圈；11...星型线圈；12...线圈；13...***叶片；14...***剥离件；15a...中性点；15b...中性点；16...导线；16a...U相导线；16b...V相导线；16c...W相导线；20...定子；30...电动机；31...转子；31a...贯通孔；40...压缩机；41...压缩机构；42...驱动轴；43...密闭容器；44...吸入管；45...排出管。
Claims (8)
1.一种定子，其特征在于，具备：
定子铁芯，其设为中空圆筒形状并且在内周侧沿周向隔开规定的间隔配置有多个插槽；和
绕组，其是穿过所述插槽卷绕而成的分布卷线且是同心卷线，
每极每相插槽数为1，
同一相的所述绕组具备与极数相同数量的线圈，
这些所述线圈中的一半为外周侧线圈，并配置于比这些所述线圈中的其余一半亦即内周侧线圈靠外周侧的位置，
所述外周侧线圈和所述内周侧线圈沿所述周向交替地配置，
在观察相邻的所述外周侧线圈和所述内周侧线圈时，该外周侧线圈的一部分和该内周侧线圈的一部分收纳于同一所述插槽，
构成同一层的所述绕组的所述线圈的线圈端部配置成圆环状。
2.根据权利要求1所述的定子，其特征在于，
所述外周侧线圈和所述内周侧线圈的匝数相同且电阻值相等。
3.根据权利要求1或2所述的定子，其特征在于，
同一相的所述绕组具备多个所述外周侧线圈和多个所述内周侧线圈，
所述外周侧线圈分别与相邻的所述外周侧线圈通过搭接线连接，
所述内周侧线圈分别与相邻的所述内周侧线圈通过搭接线连接。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的定子，其特征在于，
所述外周侧线圈以及所述内周侧线圈具备引出线，
所述外周侧线圈的所述引出线和所述内周侧线圈的所述引出线配置于同一所述插槽。
5.根据权利要求4所述的定子，其特征在于，
所述外周侧线圈的所述引出线配置于该外周侧线圈的所述定子铁芯的径向的端部中的所述内周侧线圈侧的端部，
所述内周侧线圈的所述引出线配置于该内周侧线圈的所述径向的端部中的所述外周侧线圈侧的端部。
6.根据权利要求4所述的定子，其特征在于，
所述外周侧线圈的所述引出线配置于该外周侧线圈的所述定子铁芯的径向的端部中的与所述内周侧线圈侧的端部相反的一侧的端部，
所述内周侧线圈的所述引出线配置于该内周侧线圈的所述径向的端部中的与所述外周侧线圈侧的端部相反的一侧的端部。
7.一种电动机，其特征在于，具备：
权利要求1～6中的任一项所述的定子；和
转子，其配置于所述定子的内周侧。
8.一种压缩机，其特征在于，具备：
权利要求7所述的电动机；和
压缩机构，其借助所述电动机的驱动力对制冷剂进行压缩。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2019/006783 WO2020170422A1 (ja) | 2019-02-22 | 2019-02-22 | 固定子、電動機及び圧縮機 |
Publications (1)
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