永磁电动机的充磁方法及永磁电动机 【技术领域】
本发明涉及永磁电动机的充磁方法及永磁电动机。
背景技术
作为驱动冷冻循环用压缩机的电动机，采用例如图11所示的永磁电动机10，该永磁电动机10由定子13及转子15构成，所述定子13在例如六个磁极心11上分别绕有多层卷绕的U相定子绕组12Ua及12Ub、V相定子绕组12Va及12Vb、以及W相定子绕组12Wa及12Wb，而所述转子15处于该定子13的内侧，沿圆周方向配置有四个永磁体14，相差90°的角度。
永磁体14利用下述方法形成，即对转子15的四个圆弧状孔16中所具有的未充磁的永磁材料，在装入定子13及转子15后，使定子绕组流过大的直流电流进行充磁。
为了进行上述充磁，如图12所示，在任意两相地绕组端子、例如U相绕组端子12U与V相绕组端子12V之间由直流电源17施加直流电压，使直流电流流入U相定子绕组12Ua、12Ub和V相定子绕组12Va、12Vb。利用该直流励磁，在电动机10中产生图13的箭头所示的磁通。由于该磁通与流过绕组的电流的相互作用，像相邻两相的绕组12Ua和12Va、或绕组12Ub和12Vb那样，流过相同方向的直流电流的绕组部分就互相产生吸引力，常常使这些绕组12Ua、12Va、12Ub及12Vb如图14所示那样产生变形。
若该变形量较大，不仅不同相的绕组互相接触而引起绝缘损坏，而且卷绕各绕组的绝缘骨架19的弯角部分19a或边缘的根部受到很大的力而使其发生龟裂。因此，这些定子绕组12Ua及12Ub等有产生对地短路事故的危险。
【发明内容】
本发明的目的在于，提供在对未充磁的磁体材料进行充磁以形成永磁体时不损伤定子绕组和线圈的绝缘骨架等的永磁动机的充磁方法及永磁电动机。
为达到上述目的，本发明提出的永磁电动机充磁方法具备准备由定子及转子构成的未完成的永磁电动机的步骤，所述定子具有在定子铁心的多个磁极心上分别隔着线圈的绝缘骨架卷绕多层的定子绕组，所述转子在转子铁心上配置未充磁的磁体材料；又具备在相邻两磁极心上卷绕的两定子绕组间的间隙中插入隔片的步骤；以及在插入隔片的状态下在定子绕组中通直流电流对磁体材料进行充磁，形成永磁体的步骤。
采用本发明，可以在对未充磁的磁体材料进行充磁时，防止损伤定子绕组和线圈的绝缘骨架，能够事先防止定子绕组的短路事故或对地短路事故。
隔片在充磁结束后可以拔掉。这样在绕组间可以形成大致相当于隔片厚度的空间，使冷却媒体通过该空间，就能够有效进行绕组的冷却。另外，在将该电动机用于密闭型压缩机时，使吐出的制冷剂气体通过该空间，能够对绕组进行冷却，同时能够有效地将制冷剂气体与润滑油加以分离。
在相邻槽的绕组对中，至少在电流同向流动的绕组对之间插入隔片。
隔片在圆周方向的厚度为定子绕组间的间隙的70％～110％左右是必要而且充分的。
【附图说明】
图1为本发明的永磁电动机从端面一侧看的结构图。
图2为图1的电动机沿II-II线的剖面图。
图3为表示本发明的一个隔片的例子的立体图。
图4为表示本发明的隔片的另一例子的立体图。
图5为表示本发明的的隔片的又一个例子的立体图。
图6为本发明的隔片的插入及拔出方法的说明图。
图7为表示本发明的电动机定子绕组的一部分的结构图。
图8为相互交叉的绕组导体上作用的力的说明图。
图9为表示本发明电动机用的一个线圈骨架的例子的立体图。
图10为表示本发明的隔片的又一个例子的立体图。
图11为已有的永磁电动机的端面图。
图12为定子绕组中通直流电流进行充磁时的连接例。
图13为直流励磁时电动机磁力线的说明图。
图14为定子绕组中通直流电流进行充磁时作用于定子绕组的相互吸引力的说明图。
具体实施例
下面参照图1～图6说明本发明第1实施例。
永磁电动机20如图1所示，具有环形定子21S。该定子21S具有薄铁片层叠构成的定子铁心21。在定子铁心21中，沿圆周方向等间隔设置在半径方向上向内侧延伸的多个(这里为六个)磁极心22，定子绕组隔着线圈架23装在磁极心22上。在线圈的绝缘骨架23上，如图2所示，在其内周侧及外周侧形成边缘23a及23a，在该边缘23a与23a之间从内周侧起依次多层卷绕U相定子绕组24Ua及24Ub、V相定子绕组24Va及24Vb、以及W相绕组24Wa及24Wb。在环形定子21S的内侧配置转子25R。
转子25R具有薄铁片层叠构成的转子铁心25。在转子铁心25上开有沿轴向延伸且沿圆周方向等间隔配置的四个圆弧形孔26，其中嵌入未充磁的磁体材料27。
图3所示为实施本发明的充磁方法用的插入绕组24Ua与24Va之间以及绕组24Ub与24Vb之间的由绝缘材料制成的隔片28A。该隔片28A的圆周方向的厚度M1为图6所示的多层绕组24Ua与24Va之间等的间隙M的70％～110％。隔片28A的厚度M1若不到绕组之间的间隙M的70％，则不能够完全抑制绕组的变形，而如果超过绕组之间的间隙M的110％，则很难插入，有擦伤绕组的危险。
隔片的形状不限于图3所示的形状，例如也可以是图4或图5所示的形状。图4所示的隔片28B，其前端厚度M2比主要部分的厚度M1要薄，在前端附近形成楔形部分28Ba，这样即使狭窄的绕组24Ua与24Va之间的间隙，也比较容易插入，同时在插入绕组之间时可以防止擦伤绕组。
图5所示的隔片28C，其前端28Ca的半径方向的宽度M3比主要部分的宽度MO要窄，在前端附近形成斜面部分28Cb，这样即使在绕组24Ua与24Va之间存在电源连接线等障碍物时，也容易在隔片28C的外周侧形成间隙，避开电源连接线插入或拔出。
下面说明这样构成的永磁电动机20中未充磁的磁体材料进行充磁的方法。
在进行充磁处理之前，在充磁处理时有吸引力F作用的绕组24Ua与24Va之间及绕组24Ub与24Vb之间，如图6所示插入隔片28A。这样的准备工作结束之后，就在任意两相绕组端子之间，例如U相绕组端子24U与V相绕组端24V之间由直流电源17施加直流电压，和图12的情况一样在绕组24Ua、24Ub、24Vb及24Va中通电流，和图13的情况一样通大直流电流，利用以此产生的强直流磁场，如图所示使磁体材料27磁化，形成永磁体。
这时虽然在不同相绕组24Ua与24Va之间以及绕组24Ub与24Vb之间的间隙中产生大的吸引力F，但由于在这些间隙中插入隔片28A，因此可以防止绕组变形。因此，不仅可以防止线圈的绝缘骨架23受到大的作用力，防止产生龟裂，而且能够防止绕组24Ua、24Va等接触，事先防止绕组间发生短路或对地短路事故。
充磁处理结束之后，就拔掉隔片28A，至此能够制成永磁电动机20。
图7所示为本发明第2实施例。在这里，各相定子绕组24Ubb、24Vbb、24Wbb不是图2所示的完全排列整齐卷绕的状态，而是至少一部分为乱绕状态，即下层绕组与上层绕组至少有一部分是交叉的。
在图2所示的完全整齐排列卷绕的状态下，充磁处理时产生图14所示的相互吸引力F时，上层绕组要进入下层绕组之间，对线圈的绝缘骨架23的边缘23a产生要使其向外侧扩展的大的作用力，在边缘23a的根部容易产生龟裂。
与此不同的是，在本实施例的形态中，如图8所示，即使充磁处理时产生相互吸引力F，但由于下层绕组的导体延伸方向与上层绕组的导体延伸方向交叉，因此能够防止上层绕层进入下层绕组之间的情况发生，结果可以减轻对线圈的绝缘骨架23的边缘23a作用的力，能够防止边缘23a的根部产生龟裂。
图9所示的本发明第3实施例是用绝缘材料形成的线圈的绝缘骨架33的上下、即与定子铁心25的两端面接触的端板部分33a的厚度L1比位于定子铁心25的槽内的侧板部分33b的厚度L2要厚，以提高该端板部分33a的机械强度。可以将整个端板部分33a加厚，也可以把容易产生龟裂的弯角部分33a或边缘的厚度也加厚，从而可以提高强度。
另外，在将整个线圈的绝缘骨架33的厚度加厚时，虽然能够提高机械强度，但反过来却发生减小卷绕安装绕组的定子铁心21的槽内空间的不利情况。
在上述实施例中，由于提高了线圈的绝缘骨架33的机械强度，因此充磁时即使产生相互吸引力F，也能够防止线圈的绝缘骨架33产生损伤。
上述各实施例分别单独实施也具有能够防止绕组或线圈的绝缘骨架发生损伤的效果，但如果将它们组合起来，则能够有更好的效果。
图10所示的第4实施例不是将隔片28A分别插入各绕组之间，而是将多个隔片45及46垂直设置于环形连接部44上形成一体，从而可以一次完成其插入和拔出的工作。这样，能够简化隔片45及46的插入和拔出的工作，能够在短时间内进行充磁处理。
连接部44的形状不限于环形，也可以是四边形的板状材料等任意形状，另外，可以是连接部44与隔片45及46成一体形成，也可以分别形成再连接固定起来。
另外，在上述各实施例中说明的是利用具有六个磁极心的定子铁心对四个永磁体进行充磁的方法，但本发明并不限于此。
另外，充磁时以两相的定子绕组通直流电流为例进行说明，但是本发明也可以使用于向三相定子绕组通直流电流对其进行充磁时减少所产生的相互吸引力引起的危害。
再有，本发明的隔片是插入不同相绕组流过相同方向的直流电流的多层绕组之间，但也可插入所有的多层绕组之间或从中拔出。这样，由于没有必要在充磁时选择插入的地方再插入隔片，因此可以进一步简化充磁工作。