专利名称：用于压缩机的马达和具有该马达的封闭式压缩机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于压缩机的马达和具有该马达的封闭式压缩机。
背景技术：
一般而言，作为小型家用电器的冰箱或空调设有用于压缩制冷剂的压缩机。用于 压缩机的代表性的马达——该马达驱动压缩机——是公知的感应马达。感应马达包括定 子，该定子上缠绕有线圈；转子，该转子具有鼠笼形式的导体且可旋转地插在定子内部；以 及旋转轴，该旋转轴压配合在转子的中央用于将旋转力传送到压缩机的压缩单元，所述旋 转力由在定子的线圈中流动的交流电(AC)产生的旋转磁场和由转子产生的感应电流之间 的相互作用而产生。定子和转子分别构造成使得多个薄的定子铁心片叠置在一起以便被焊接。定子的 定子铁心包括磁轭部，该磁轭部形成为大致环形形状且形成动磁路；多个齿部，该多个齿 部从磁轭部的内周表面突出，带有一定的间隙且围绕该齿部缠绕有线圈；以及槽部，该槽部 在齿部之间凹入以便允许围绕齿部缠绕的线圈能够插入到该槽部中。普遍地采用高电导率的铜(Cu)来实现所述线圈。电导率表示电流在材料中流动 的好坏。但是，并不是说高的电导率总是意味着有大量的电子流动。电子数与电流成比例。 因此，如果电导率低而电流相同，那么可以说电子数相同。但是，对于相同的电流，较高的电 导率能够降低材料自身产生的热损失。公知的具有最高电导率的材料是银(Ag)，但是Ag是 昂贵的。因此，使用价格较低且电导率高的铜用于压缩机的马达。但是，由于压缩机技术有很大改进并且其发展历史很长，所以对具有各种功能和 价格低廉的压缩机的需求日益增高。虽然有这种趋势，但是，对于占据压缩机用马达的制造 成本的一大部分的线圈来说，由于它对马达效率有很大影响，因此不管其成本负担如何，仍 然使用电导率高的材料，例如铜。
发明内容
技术方案为了解决现有技术中的用于压缩机的马达的问题，本发明的目的在于提供一种用 于压缩机的马达，该马达能够使用价格比铜更低的材料用于线圈，且还能保持马达效率达 到特定水平，以及提供一种具有该马达的封闭式压缩机。在本发明的一个方面中，提供了一种用于压缩机的马达，包括定子，所述定子设 有沿径向形成为长形的多个齿部和在相邻的齿部之间凹入的多个槽部；线圈，所述线圈缠 绕在所述定子的所述齿部和所述槽部上且缠绕成沿轴线方向在所述定子的上侧和下侧处 形成端部线圈，所述线圈中的至少一些由铝形成；转子，所述转子带有一定间隙地插入所述 定子中并且具有被所述线圈的电磁感应旋转的导体；以及旋转轴，所述旋转轴压配合在所 述转子的中央用于将旋转力传递至压缩单元，其中，所述线圈的端部线圈的高度H形成为 与所述定子的内径D成反比，所述槽部的全部面积TS与所述定子的内径D成比例，且所述齿部的宽度B与所述定子的内径D成反比。在本发明的一个方面中，提供了一种封闭式压缩机，包括封闭壳体；安装在所述 封闭壳体中用于产生旋转力的驱动马达；以及压缩单元，所述压缩单元安装在所述封闭壳 体中且被所述驱动马达驱动用于压缩制冷剂，其中，所述驱动马达的定子被铝线圈缠绕。在根据本发明的用于压缩机的马达和具有该马达的封闭式压缩机中，使用铝线圈 能够显著降低用于压缩机的马达以及具有该马达的封闭式压缩机的制造成本。此外，线圈的端部线圈的高度与定子的内径的比率可被合适地设计，或者槽部的 全部面积与定子的内径的比率能够被合适地设计，从而防止由于使用铝线圈带来的衰减效 果劣化所造成的低频带处的噪声增加，从而防止用于压缩机的马达以及封闭式压缩机的效 率降低。此外，通过合适地调节定子的内径与齿部的宽度的比率，能够事先防止由于使用 铝线圈而造成的用于压缩机的马达和封闭式压缩机的驱动扭矩降低。
图1是示出根据本发明的分解后的用于压缩机的马达的立体图；图2是图1中示出的用于压缩机的马达的平面图；图3是示出图1中示出的用于压缩机的马达的定子的立体图；图4是图1中示出的用于压缩机的定子的平面图；图5的表格和曲线图二者示出了图1所示的用于压缩机的马达中的定子内径与磁 极部之间的间隙(即齿部之间的间隙)的比率以及取决于该比率的马达效率；图6是示出图1中示出的用于压缩机的马达中的端部线圈的高度的主视图；图7和图8的曲线图分别示出图1所示的用于压缩机的马达中的根据槽部的全部 面积与定子内径的比率的噪声变化；图9和图10的曲线图分别示出图1中所示的用于压缩机的马达中的根据槽部的 全部面积与定子内径的比率的噪声变化；以及图11是示出具有图1所示的用于压缩机的马达的往复式压缩机的纵向截面图。
具体实施例方式在下文中将结合本发明的附图给出用于压缩的马达和具有该马达的封闭式压缩 机的详细描述。如图1和图2所示，根据本发明的用于压缩机的马达200可包括定子210，该定 子固定于压缩机的封闭壳体上并且其上缠绕有线圈240 ；转子220，该转子220可旋转地插 入在定子210内部且其中具有导体250 ；以及旋转轴230，该旋转轴230压配合在转子220 的中央用于将旋转力传递至压缩机的压缩单元。定子210通过沿轴向将多个定子铁心片叠置到一定的高度并将它们焊接在一起 而形成。多个定子铁心片形成转子插入孔210a，该转子插入孔210a具有大致四边形(或可 以是类似于圆形)的外周表面以及大致圆形的内周表面。定子铁心形成磁轭部211，该磁轭部211构成动磁路，磁轭部211在其外围处沿大 致周向方向连接。磁轭部211可一体地形成。可选地，磁轭部211可形成为圆弧的形式，这取决于用于加工定子铁心的金属片，从而彼此相互联接成凸出且空心的组合体，或从而焊 接在一起。磁轭部211对马达200的效率具有很大的影响。可根据有关定子210的内径和 槽部213的全部面积的决定来确定磁轭部211的全部可用面积，下文将详细描述。如图3和图4所示，定子铁心设有多个齿部212，该齿部212形成于中央侧且从磁 轭部211的内周表面沿径向突出，所述齿部212之间具有一定间隙以便缠绕线圈。齿部212 形成为带有相同的间隙，使得槽部213(下文将进行解释)插入在齿部之间。齿部212在长 度方向上具有大致相同的宽度B。每个齿部212的宽度B大致形成为不比沿其径向的长度 L更长，尽管这取决于马达的容量。齿部212的外侧与相邻的齿部212以一定的曲率R曲线 相连。每个齿部212的宽度B与相邻的齿部212之间的曲率R的比率，即，下文说明的齿 部212的宽度B与槽部213的曲率R的比率与用于压缩机的马达的效率有关。即，用于压 缩机的马达200构造成使得齿部212的宽度B与槽部213的曲率R的低比率B/R能够提高 马达的效率。比率B/R优选地大致在低于1. 15的范围内。每个齿部212的宽度B与定子210的内径D的比率D/B也与用于压缩机的马达的 效率有关，更具体地与其驱动扭矩相关。即，对于用于压缩机的马达200而言，优选地，定子 210的内径D与每个齿部212的宽度B的高比率提高马达200的驱动扭矩，且比率D/B大致 在高于13. 9的范围内。例如，如图5所示，当定子的内径D是53mm(毫米)且齿部的宽度B 是3. 80mm(即测试1)时，定子的内径D与齿部的宽度B的比率D/B是13. 9且最大扭矩是 4. 74kgfcm(千克力 厘米)。当定子的内径D是55mm，且齿部的宽度B是3. 80mm(即测试 2)时，定子的内径D与齿部的宽度B的比率D/B是14. 5，且最大扭矩是4. 83kgfcm。当定子 的内径D是57mm，且齿部的宽度B是3. 80mm(即测试3)时，定子的内径D与齿部的宽度B 的比率D/B是15. 0，且最大扭矩是4. 9kgfcm。因此，当定子的内径D与齿部的宽度B的比 率高时，用于压缩机的马达200的效率提高。这里，优选地，比率D/B大致在高于13. 9的范 围内。磁极部212a沿周向从每个齿部212的中央侧的端部延伸以便在相邻的齿部212 之间具有一定的间隙。磁极部212a之间的间隙A(或槽部的开口侧的面积)应当形成为至 少不小于线圈240的直径d，以便于线圈240的缠绕工作。磁极部212a之间的间隙A(即磁 极之间的间隙A)——其对马达的效率有很大的影响——可根据线圈240的材料、线圈240 的直径d和定子210的槽部数量而不同地形成。例如，优选地，对于20个槽的定子来说，磁 极之间的间隙A应当短于约1. 73mm,对于24个槽的定子来说，短于约2. IOmm,且对于28个 槽的定子来说，短于约2. 00mm。定子铁心设有槽部213，该槽部213在齿部212之间凹入，带有大致相同的间隔以 便构造可插入线圈240的空间。槽部213在其平面投影上形成为沿径向较长。槽部的两侧 表面形成为从其中央侧朝向其外周变宽，且其外周表面形成为朝外弯曲。如图3和图4所示，槽部213可包括多个主槽部213a，该主槽部213a上缠绕主 线圈；以及多个副槽部213b，该副槽部213b上缠绕副线圈。主槽部213a和副槽部213b沿 周向交替地形成，且在它们之间具有一定的间隙。例如，如图4所示，多个主槽部213a沿着 周向形成，随后以90°相差形成有多个副槽部213b。随后，以90°相差形成有多个主槽部 213a，之后以90°相差形成有多个副槽部213b。
每个主槽部213a的截面面积可形成为大于每个副槽部213b的截面面积。主槽部 213a的截面面积和副槽部213b的截面面积可在考虑马达的生产率的情况下根据线圈的圈 数而合适地确定。即对于主槽部213a而言，优选的是，圈数N与主槽部213a的截面面积 Sl的比率N/S1等于或大于2. 18，更特别地，大于2. 20。对于副槽部213b而言，优选的是比 率N/S2等于或大于1. 85。这里，主槽部213a的截面面积和副槽部213b的截面面积可相同 地应用于主槽部213a和副槽部213b都被铝线圈缠绕的情况以及主槽部213a被铜线圈缠 绕而副槽部213b被铝线圈缠绕的情况。主槽部213a和副槽部213b的单个的截面面积或全部的截面面积以及数量可构造 成彼此相同或不同。可通过考虑效率从缠绕在马达中的线圈价格的角度来设计它们。例 如，在仅使用铝线圈用于线圈240的情况下，主槽部213a和副槽部213b的单个的截面面积 或全部截面面积以及数量与使用铜线圈的情况相比可被扩大，但是它们之间的相对比率可 构造成并不是和常规马达的槽部的形状非常不同。但是，在使用铝线圈用于主槽部213a并 且使用铜线圈用于副槽部213b的情况下，铝线圈的直径比铜线圈的直径延伸地更多，且因 此，主槽部213a的单个截面面积或全部的截面面积以及数量与副槽部213b的相比可以相 对增加。相反，在使用铜线圈用于主槽部213a并且使用铝线圈用于副槽部213b的情况下， 副槽部213b的单个截面面积或全部的截面面积以及数量与主槽部213a的相比可以相对增 加。缠绕在定子210上的线圈240可由铝(具有62. 7%的电导率)制成，铝的电导率 低于铜(具有99. 9%的电导率)，但是并不是比铜的电导率低很多，特别是铝线圈240的价 格比铜便宜很多。铝线圈的电导率低于铜，导致用于压缩机的马达200的效率可能降低。因此，为了 对此进行补偿，优选地，铝线圈的直径可比铜线圈的直径粗约25 %。对于铝线圈而言，由于在材料特性方面，铝的刚度比铜低，为了保持线圈的刚度， 在涂有绝缘材料的铝线圈的外周表面上涂敷的磁漆层的厚度应当至少比涂在铜线圈的外 周表面上的漆包层更厚。对于铝线圈而言，由于在材料特性方面，铝的刚度比铜低，因此衰减效果可能劣 化。因此，在低频带处噪声可能增加。但是，此问题可通过优化定子210的直径D和每个槽 部213的面积S来解决，或者通过优化定子210的内径D和下端线圈242的高度来解决。这里，如图6和图7所示，在定子的内径D约为47mm-55mm的情况下，当连接于定子 下端的下端线圈的高度H与定子的内径D的比率低于0. 45时，能够看出定子的重量被合适 地调节，从而，如图8所示，定子的谐振频率被改变，导致低频带处的峰值噪声消失。此外， 如图9所示，在定子的内径D约为47mm-55mm的情况下，当槽部的全部面积TS与定子的内径 D的比率TS/D在约28. 5-30. 5的范围内时，能够看出，定子的重量被合适地调节，因此，如 图10所示，定子的谐振频率被改变，导致在槽部的全部面积TS与定子的内径D的比率TS/ D为23. 6时出现的低频带处的峰值噪声消失。在下文中，将结合图11描述具有根据上述实施方式的往复式马达的往复式压缩 机。S卩，根据本发明的往复式压缩机可包括封闭壳体100 ；驱动马达200，该驱动马达 200用作安装在封闭壳体100中的驱动源；压缩单元300，该压缩单元300构造成使得活塞320通过连接杆330连接到驱动马达200的旋转轴230上以便在具有阀组件340的气缸体 310的压缩空间中线性地往复，从而压缩制冷剂；以及支撑单元400，该支撑单元400安装在 封闭壳体100的底表面和驱动马达200的下表面之间用于弹性地支撑驱动马达200和压缩 单元300。驱动马达200可以是前述的用于压缩机的马达，S卩，感应马达，在该感应马达中， 铝线圈被插入定子210的主槽部213a和副槽部213b，以便被缠绕在齿部212上，或者铜线 圈被插入主槽部213a而铝线圈被插入副槽部213b中，或反之亦然，以便被缠绕在相应的齿 部212上。驱动马达200的定子210的构造与上述用于往复式马达的定子的构造相同，因 此，在此省略其详细的描述。但是，在驱动马达200中，当铝线圈的直径形成为比铜线圈更大以便保持马达的 效率时，定子210的重量被增加，且定子210的上端线圈241和下端线圈242的高度也增加。 因此，考虑到与压缩单元300的干涉，压缩单元300的安装位置和封闭壳体100的高度应当 被升高。还需要将支撑单元400的纵向方向的弹性力提高得和定子210的增加的重量一样 多。为此，能够降低构造支撑单元400的压缩线圈弹簧的高度。但是，在这种情况下，应当 考虑安装在驱动马达200的旋转轴230下端的供油器不应当撞击到封闭壳体100。通过考 虑定子100的重量增加和压缩单元300的高度增加，应当合适地调节安装在转子220或旋 转轴230上的偏心质量的重量，以便防止由于驱动马达200的定子210和转子220之间的 摩擦而产生噪声。在根据本发明的实施方式的往复式压缩机中，当动力被供应至驱动马达200时， 旋转轴230旋转，且旋转力被连接杆330转变成压缩单元300的线性往复运动以便被传递。 此外，在压缩单元300中，一系列过程被重复，即，活塞320通过阀组件340抽吸制冷剂，同 时在气缸体310的压缩空间中线性往复，以便压缩制冷剂，然后将被压缩的制冷剂排至制 冷系统。这里，在驱动马达200中，当交流电从外部施加到缠绕在定子210上的主线圈和副 线圈时，就施加了力，由于形成了由电流引起的旋转磁场而致使副线圈——其磁极轴线在 电学方面比主线圈靠前90°——首先旋转。此外，由于其上串联有电容器，副线圈的电流相 位比主线圈靠前。因此，驱动马达200以高速旋转。当驱动马达200以高速旋转时，旋转力 通过连接杆330转变成线性运动，以便被传递至活塞320。这样，与其中缠绕铜线圈的马达相比，通过采用其中缠绕铝线圈的驱动马达，该驱 动马达的材料成本能够降低从而大大降低了制造成本，而往复式压缩机的效率没有较大的 改变。此外，通过合适地设计主槽部和副槽部的单个的截面面积、全部截面面积或数量可以 从其价格的角度对往复式压缩机的效率进行改进。此外，即使使用了比铜线圈具有相对更弱的衰减效果的铝线圈，也可调节铝线圈 的端部线圈的高度与定子的内径的比率或者槽部的全部面积与定子的内径的比率，以便减 小低频带处的峰值噪声，从而使得封闭式压缩机中产生的噪声减小。此外，当每个齿部的宽度相对于定子的内径被合适地设计时，可提高驱动扭矩，因 此可以改进用于压缩机的马达以及具有该马达的封闭式压缩机的效率。根据本发明的用于压缩机的马达可应用于其它压缩机以及往复式压缩机。但是， 每个部件的标准对于每种压缩机可能不同。
用于压缩机的马达、定子、铝线圈。
权利要求
一种用于压缩机的马达，包括定子，所述定子设有沿径向形成为长形的多个齿部和在相邻的齿部之间凹入的多个槽部；线圈，所述线圈缠绕在所述定子的所述齿部和所述槽部上且缠绕成沿轴线方向在所述定子的上侧和下侧处形成端部线圈，所述线圈中的至少一些由铝形成；转子，所述转子带有一定间隙地插入所述定子中并且具有被所述线圈的电磁感应旋转的导体；以及旋转轴，所述旋转轴压配合在所述转子的中央，用于将旋转力传递至压缩单元，其中，所述线圈的端部线圈的高度H形成为与所述定子的内径D成反比，所述槽部的全部面积TS与所述定子的内径D成比例，且所述齿部的宽度B与所述定子的内径D成反比。
2.根据权利要求1所述的马达，其中，所述线圈的端部线圈的高度H与所述定子的内径 D的比率H/D在低于0. 45的范围内。
3.根据权利要求1所述的马达，其中，所述槽部的全部面积TS与所述定子的内径D的 比率TS/D在28. 5-30. 5的范围内。
4.根据权利要求1所述的马达，其中，所述定子的内径D与所述齿部的宽度B的比率 D/B约在高于13.9的范围内。
5.根据权利要求4所述的马达，其中，所述定子的内径约在53mm至57mm之间的范围 内，且所述定子的所述齿部的宽度约为3. 80mm。
6.根据权利要求1所述的马达，其中，所述齿部的宽度形成为至少不小于所述线圈的 直径。
7.根据权利要求1所述的马达，其中，所述齿部的外端以弯曲表面连接于相邻的齿部， 所述弯曲表面的曲率至少不小于所述线圈的曲率。
8.根据权利要求1所述的马达，其中，所述槽部设有被主线圈缠绕的主槽部和被副线 圈缠绕的副槽部，所述主槽部和所述副槽部具有不同的截面面积，且多个主槽部和副槽部 交替布置。
9.根据权利要求8所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈都是 铝线圈。
10.根据权利要求8所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈中的 至少一种是铝线圈，而另一种是电导率比铝线圈高的线圈。
11.根据权利要求10所述的马达，其中，在未被铝线圈缠绕的槽部处缠绕由铜形成的 线圈。
12.根据权利要求1所述的马达，其中，所述槽部设有被主线圈缠绕的主槽部和被副线 圈缠绕的副槽部，所述主槽部和所述副槽部具有相同的截面面积，且多个主槽部和副槽部 交替布置。
13.根据权利要求12所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈都 是铝线圈。
14.根据权利要求12所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈中 的至少一种是铝线圈，而另一种是电导率比铝线圈高的线圈。
15.根据权利要求14所述的马达，其中，在未被铝线圈缠绕的槽部处缠绕由铜形成的线圈。
16.根据权利要求1所述的马达，其中，所述槽部设有被主线圈缠绕的主槽部和被副线 圈缠绕的副槽部，所述主槽部和所述副槽部具有不同的截面面积，且多个主槽部和副槽部 交替布置。
17.根据权利要求16所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈都 是铝线圈。
18.根据权利要求16所述的马达，其中，缠绕在所述主槽部和所述副槽部处的线圈中 的至少一种是铝线圈，而另一种是电导率比铝线圈高的线圈。
19.根据权利要求18所述的马达，其中，在未被铝线圈缠绕的槽部处缠绕由铜形成的 线圈。
20.一种封闭式压缩机，包括 封闭壳体；安装在所述封闭壳体中用于产生旋转力的驱动马达；以及压缩单元，所述压缩单元安装在所述封闭壳体中且被所述驱动马达驱动用于压缩制冷剂，其中，所述驱动马达具有根据权利要求1至19中任何一项所述的特征。
21.一种根据权利要求20所述的压缩机，其中，所述压缩单元包括 气缸体，所述气缸体安装在所述封闭壳体中用于形成压缩空间；连接杆，所述连接杆的一端联接至所述驱动马达的旋转轴用于将旋转运动转变成线性 运动；活塞，所述活塞联接至所述连接杆的另一端且在所述气缸体的压缩空间中线性运动以 便压缩制冷剂；和阀组件，所述阀组件联接至所述气缸体用于控制制冷剂的吸入和排出。
全文摘要
公开了一种用于压缩机的马达和具有该马达的封闭式压缩机。在用于压缩机的马达中使用比铜线圈更便宜的铝线圈从而降低制造成本。此外，线圈的端部线圈的高度与定子的内径的比率被合适地设计，或槽部的全部面积与定子的内径的比率被合适地设计，同时定子的内径与齿部的宽度的比率被合适地设计，以便预先防止由于使用铝线圈而导致的衰减效果劣化、噪声增加、效率降低和驱动扭矩减小。
文档编号H02K3/12GK101911433SQ200880122516
公开日2010年12月8日 申请日期2008年10月20日 优先权日2007年11月22日
发明者丁海玉, 南彻铉, 崔相一, 徐圣勋, 成基锡 申请人:Lg电子株式会社