特開 2024-166584 電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024166584

(43)【公開日】2024-11-29

(54)【発明の名称】電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/46 20060101AFI20241122BHJP

   H02K 1/04 20060101ALI20241122BHJP

【ＦＩ】

H02K3/46 B

H02K1/04 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023082771

(22)【出願日】2023-05-19

(71)【出願人】

【識別番号】000001845

【氏名又は名称】サンデン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098361

【弁理士】

【氏名又は名称】雨笠 敬

(72)【発明者】

【氏名】武藤 祐介

(72)【発明者】

【氏名】篠原 昂佳

【テーマコード（参考）】

5H601

5H604

【Ｆターム（参考）】

5H601AA01

5H601AA08

5H601AA09

5H601BB11

5H601CC01

5H601DD01

5H601DD11

5H601GD02

5H601GD07

5H601GD17

5H601JJ06

5H604AA05

5H604AA08

5H604CC01

5H604CC05

5H604DB01

5H604PB03

(57)【要約】

【課題】振動によるインシュレータとコアの衝突を回避し、インシュレータへの応力を低減することができる電動圧縮機用モータを提供する。
【解決手段】電動圧縮機用モータは、ステータ２１のコア２２と、このコア２２のティース２７の外面に装着されたインシュレータ３３と、このインシュレータ３３の外面に巻装された巻線２３を備えたものであって、ティース２７の外面に形成された凹部３４と、インシュレータ３３の内面に形成された凸部４１を備え、このインシュレータ３３の凸部４１がティース２７の凹部３４に嵌合されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータのコアと、該コアのティースの外面に装着されたインシュレータと、該インシュレータの外面に巻装された巻線を備えた電動圧縮機用モータにおいて、
前記ティースの外面に形成された凹部と、前記インシュレータの内面に形成された凸部を備え、該インシュレータの凸部が前記ティースの凹部に嵌合されていることを特徴とする電動圧縮機用モータ。

【請求項2】

前記インシュレータは、硬質樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。

【請求項3】

前記凹部は、前記ティースの一側外面における中央部のみに形成され、前記凸部は、前記凹部に対応する前記インシュレータの一側内面における中央部のみに形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。

【請求項4】

前記凹部は、前記ティースの外面に複数形成され、前記凸部は、前記各凹部にそれぞれ対応する位置における前記インシュレータの外面に複数形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。

【請求項5】

前記インシュレータを前記ティースに装着する際に、最初に前記凹部に進入する側の前記凸部の角部には傾斜面が形成され、当該凸部は先細り形状とされていることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。

【請求項6】

前記ステータのコアは、隣接する複数の前記ティースを有するインナーコアと、該インナーコアの外側に結合して磁路を形成するアウターコアから構成され、前記巻線が巻装された前記インシュレータが、前記ステータの径方向における外側から前記ティースに装着されることを特徴とする請求項１に記載の電動圧縮機用モータ。

【請求項7】

請求項１乃至請求項６のうちの何れかに記載の電動圧縮機用モータを備え、該電動圧縮機用モータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする電動圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ステータのコアに装着されたインシュレータに巻線が巻装されている電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来より電動圧縮機の圧縮要素を駆動するためのモータは、ステータとこのステータの内側で回転するロータにより構成されている。このうちステータは、コアに形成された複数のティースに、巻線が施されたインシュレータがそれぞれ装着される構成とされていた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－１２６００９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、図２２に隣接する複数のティース１０１を有するインナーコア１０２と、その外側に結合して磁路を構成するアウターコア（図示せず）から成るコアと、ティース１０１にステータ１００の径方向における外側から装着されるインシュレータ１０３を備えた従来のステータ１００（インナーコア１０２とインシュレータ１０３のみの側面図）を示し、図２３は図２２の円Ｃ部分の拡大図を示す。

【0005】

インシュレータ１０３をティース１０１に装着する際、ティース１０１はインシュレータ１０３に形成された装着孔１０３Ａに差し込まれるものであるが、インシュレータ１０３は通常絶縁性の硬質合成樹脂により成形されるので、ティース１０１がインシュレータ１０３の装着孔１０３Ａに圧入され、ティース１０１の外面が装着孔１０３Ａの内面に圧接すると、インシュレータ１０３が内側から拡開されるかたちとなって割れが発生する危険性がある。そのため、インシュレータ１０３とティース１０１の間には、図２３に拡大して示すように、ステータ１００の軸方向に隙間Ｘ（クリアランス）が通常確保されるが、この隙間Ｘがあるためにインシュレータ１０３は軸方向に移動可能となっていた。

【0006】

そのため、振動等を受けた場合、インシュレータ１０３とコア（インナーコア１０２）が衝突してインシュレータ１０３に応力が発生し、最悪の場合破損してしまう危険性があった。前記特許文献では、構造が異なるものの、インシュレータとコアを、孔に注入した接着剤で固定することで、インシュレータの径方向への移動を抑制するようにしていたが、係る方策では接着剤の注入が必要になる等、組立工数が増加する問題があると共に、接着剤による移動抑制効果には限界があり、改善が求められていた。

【0007】

本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、振動によるインシュレータとコアの衝突を回避し、インシュレータへの応力を低減することができる電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために本発明の電動圧縮機用モータは、ステータのコアと、このコアのティースの外面に装着されたインシュレータと、このインシュレータの外面に巻装された巻線を備えたものであって、ティースの外面に形成された凹部と、インシュレータの内面に形成された凸部を備え、このインシュレータの凸部がティースの凹部に嵌合されていることを特徴とする。

【0009】

請求項２の発明の電動圧縮機用モータは、上記発明においてインシュレータは、硬質樹脂により構成されていることを特徴とする。

【0010】

請求項３の発明の電動圧縮機用モータは、請求項１の発明において凹部は、ティースの一側外面における中央部のみに形成され、凸部は、凹部に対応するインシュレータの一側内面における中央部のみに形成されていることを特徴とする。

【0011】

請求項４の発明の電動圧縮機用モータは、請求項１の発明において凹部は、ティースの外面に複数形成され、凸部は、各凹部にそれぞれ対応する位置におけるインシュレータの外面に複数形成されていることを特徴とする。

【0012】

請求項５の発明の電動圧縮機用モータは、請求項１の発明においてインシュレータをティースに装着する際に、最初に凹部に進入する側の凸部の角部には傾斜面が形成され、当該凸部は先細り形状とされていることを特徴とする。

【0013】

請求項６の発明の電動圧縮機用モータは、請求項１の発明においてステータのコアは、隣接する複数のティースを有するインナーコアと、このインナーコアの外側に結合して磁路を形成するアウターコアから構成され、巻線が巻装されたインシュレータが、ステータの径方向における外側からティースに装着されることを特徴とする。

【0014】

請求項７の電動圧縮機は、上記各発明の電動圧縮機用モータを備え、この電動圧縮機用モータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、ステータのコアと、このコアのティースの外面に装着されたインシュレータと、このインシュレータの外面に巻装された巻線を備えた電動圧縮機用モータにおいて、ティースの外面に形成された凹部と、インシュレータの内面に形成された凸部を備え、このインシュレータの凸部がティースの凹部に嵌合されるようにしたので、インシュレータの凸部とティースの凹部との嵌め合わせにより、インシュレータはコアのティースに強固に保持されることになる。

【0016】

これにより、インシュレータの軸方向への移動を抑制し、振動によるインシュレータとコアの衝突を回避して、インシュレータへの応力を著しく低減し、インシュレータの破損を効果的に解消することができるようになる。また、インシュレータの凸部をティースの凹部に嵌め合わせるという構造のため、組立作業性が損なわれることもない。

【0017】

この場合、従来の如くインシュレータがティースにより拡開されるものでは無く、インシュレータの凸部がティースの凹部内面から圧縮方向の圧力を受けるかたちとなるので、請求項２の発明の如く硬質樹脂により構成されたインシュレータが割れることも無くなる。また、凸部が形成されていることで、インシュレータ自体の剛性も向上させることができ、これによってもインシュレータの破損を抑制する効果がある。

【0018】

また、請求項３の発明の如く凹部を、ティースの一側外面における中央部のみに形成し、凸部を、凹部に対応するインシュレータの一側内面における中央部のみに形成するようにすれば、簡素な形状で、組立作業性を損なうこと無く、インシュレータの軸方向への移動を抑制することができるようになる。また、凸部によりインシュレータの側壁の剛性を高めることができるようになる。

【0019】

逆に、請求項４の発明の如く凹部を、ティースの外面に複数形成し、凸部を、各凹部にそれぞれ対応する位置におけるインシュレータの外面に複数形成するようにすれば、インシュレータをティースにより強固に保持させ、インシュレータの軸方向への移動をより効果的に抑制することが可能となる。

【0020】

この場合、請求項５の発明の如くインシュレータをティースに装着する際に、最初に凹部に進入する側の凸部の角部に傾斜面を形成し、当該凸部を先細り形状とすることで、ティースの凹部内にインシュレータの凸部を嵌め込み易くなり、組立作業性を一段と向上させることができるようになる。

【0021】

そして、以上の発明は、請求項６の発明の如くステータのコアが、隣接する複数のティースを有するインナーコアと、このインナーコアの外側に結合して磁路を形成するアウターコアから構成され、巻線が巻装されたインシュレータが、ステータの径方向における外側からティースに装着される電動圧縮機用モータにおいて極めて有効なものとなる。

【0022】

また、請求項７の発明の如く、請求項１乃至請求項６の発明の電動圧縮機用モータと、圧縮要素を容器内に収納して電動圧縮機を構成することにより、性能が安定した、故障が少ない電動圧縮機とすることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明の電動圧縮機用モータを搭載した一実施形態の電動圧縮機の縦断側面図である。

【図2】図１の電動圧縮機用モータを構成するステータの分解斜視図である（実施例１）。

【図3】図２のステータのインナーコアの斜視図である。

【図4】図３のインナーコアの側面図である。

【図5】図２のステータのインシュレータの斜視図である。

【図6】図２のインナーコアにインシュレータを装着した状態の側面図である。

【図7】図６の円Ａ部分の拡大図である。

【図8】図７のＢ－Ｂ線断面図である。

【図9】本願の発明構造と従来構造におけるインシュレータへの最大発生応力を説明する図である。

【図10】本発明の他の実施例のインナーコアのティース部分の斜視図である（実施例２）。

【図11】図１０の実施例の場合のインシュレータの斜視図である。

【図12】図１０のティースに図１１のインシュレータを装着した状態の正面図である。

【図13】図１０のティースに図１１のインシュレータを装着した状態の斜視図である。

【図14】本発明のもう一つの他の実施例のインナーコアのティース部分の斜視図である（実施例３）。

【図15】図１４の実施例の場合のインシュレータの斜視図である。

【図16】図１４のティースに図１５のインシュレータを装着した状態の正面図である。

【図17】図１４のティースに図１５のインシュレータを装着した状態の斜視図である。

【図18】本発明の更にもう一つの他の実施例のインナーコアのティース部分の斜視図である（実施例４）。

【図19】図１８の実施例の場合のインシュレータの斜視図である。

【図20】図１８のティースに図１９のインシュレータを装着した状態の正面図である。

【図21】図１８のティースに図１９のインシュレータを装着した状態の斜視図である。

【図22】従来の電動圧縮機用モータのステータの側面図である（インナーコアとインシュレータのみ）。

【図23】図２２の円Ｃ部分の拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。

【実施例0025】

図１は本発明の電動圧縮機用モータ４を搭載した実施例の電動圧縮機１の縦断側面図、図２は本発明の一実施例の電動圧縮機用モータ４のステータ２１の分解斜視図、図３はインナーコア２６の斜視図、図４は同じくインナーコア２６の側面図、図５はインシュレータ３３の斜視図、図６はインナーコア２６にインシュレータ３３を装着した状態の側面図、図７は図６の円Ａ部分の拡大図、図８は図７のＢ－Ｂ線断面図をそれぞれ示している。

【0026】

図１において、実施例の電動圧縮機１は、容器２内に圧縮要素の実施例としてのスクロール圧縮要素３と、本発明の電動圧縮機用モータ４を収納してなるスクロール式電動圧縮機である。実施例のスクロール圧縮要素３は、容器２に固定された固定スクロール６と、電動圧縮機用モータ４の回転軸８により、固定スクロール６に対して回転せずに公転運動される可動スクロール７とから成り、固定スクロール６に形成された渦巻き状のラップ１１と可動スクロール７に形成された渦巻き状のラップ１２とが噛み合うように配置されている。

【0027】

容器２内には図示しない冷媒導入通路から冷媒が導入され、両ラップ１１、１２間に構成される圧縮室に外側から吸い込まれる。この圧縮室は可動スクロール７の公転運動により中心に向けて狭くなるため、吸い込まれた冷媒は圧縮され、中心部から吐出室１４、図示しない冷媒吐出通路を経て吐出されることになる。また、容器２内は低圧となるため、電動圧縮機用モータ４の周囲にも冷媒が通過することになり、この冷媒で電動圧縮機用モータ４は冷却されるかたちとなる。

【0028】

次に、本発明の電動圧縮機用モータ４について説明する。実施例の電動圧縮機用モータ４は永久磁石同期モータであり、コア２２と巻線２３から成るステータ２１と、回転軸８に固定されてステータ２１の内側で回転する磁石内蔵型のロータ２４（複数枚の電磁鋼板を積層して成る）とから構成されている。

【0029】

ステータ２１のコア２２は、複数（極数に応じた数。実施例では１２個）のティース２７を有するインナーコア２６（図３、図４に拡大して示す）と、アウターコア２８とが分離された二分割構成とされており、インナーコア２６の隣接するティース２７、２７の各先端部２７Ａ、２７Ａは相互に連続した構成とされている（図３）。これにより、インナーコア２６の各ティース２７間のスロット３１は、外側（ステータ２１の径方向における外側）に向けて開放し、内側（ステータ２１の径方向における中心側）が閉じた形状とされている。

【0030】

係るインナーコア２６及びアウターコア２８は複数枚の電磁鋼板を積層し、結合して構成されている。また、アウターコア２８の内側には、インナーコア２６のティース２７と同数の嵌合凹所３２が形成されている（図２）。

【0031】

また、インナーコア２６の各ティース２７の一側（向かって右側）外面における中央部（この実施例では中央部のみ）には、凹部３４が形成されている。この凹部３４は、外側（ステータ２１の径方向における外側）から内側（ステータ２１の径方向における中心側）に向けて形成されており、外側の端部、及び、隣接するティース２７側が開放した溝状を呈している（図３、図４）。

【0032】

一方、巻線２３は絶縁体から成るインシュレータ（ボビン）３３に予め巻装されており、このインシュレータ３３の内側にはインナーコア２６のティース２７が差し込まれる装着孔３６が形成されている。また、インシュレータ３３は、実施例ではＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、又は、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）等の硬質合成樹脂の射出成形により構成されている。

【0033】

また、インシュレータ３３は、内側に前記装着孔３６を有してその外面に巻線２３が施される（巻装される）。尚、図５では巻線２３は示していない）巻装部３７と、この巻装部３７の内側端、即ち、ステータ２１の径方向において内側となる端部に位置する内側壁部３８と、巻装部３７の外側端、即ち、ステータ２１の径方向において外側となる端部に位置する外側壁部３９を有している。

【0034】

インシュレータ３３の内側壁部３８及び外側壁部３９は、巻装部３７より周囲外方に張り出して巻装部３７からの巻線２３の脱落を防止する形状を呈している。更に、インシュレータ３３の一側（向かって右側）内面、即ち、装着孔３６の一側内面における中央部には（この実施例では中央部のみ）、ティース２７の凹部３４に対応する位置に、凸部４１が形成されている。

【0035】

実施例の場合凸部４１は、外側（ステータ２１の径方向における外側）から内側（ステータ２１の径方向における中心側）に渡って形成されており（突条形状を呈する）、内側の角部（後述する如くインシュレータ３３をティース２７に装着する際に、最初に凹部３４に進入する側の角部）は、図８に示す如き傾斜面４２とされている。即ち、凸部４１の内側端は厚さ寸法が小さくなっている（図８）。

【0036】

次に、係るステータ２１の組立手順（製造方法）を説明する。ステータ２１を組み立てる際には、先ず、電磁鋼板を積層して結合することにより、インナーコア２６とアウターコア２８を構成する。また、巻線２３を各インシュレータ３３の巻装部３７の外面に巻装し、巻線２３が巻装されたインシュレータ３３を１２個用意する。

【0037】

このように巻線２３を施したインシュレータ３３をインナーコア２６の外側、即ち、ステータ２１の径方向における外側から各ティース２７に装着する。その場合、インシュレータ３３の装着孔３６内にインナーコア２６のティース２７を挿入するかたちでインシュレータ３３をティース２７に外側から装着するものであるが、その際、インシュレータ３３の凸部４１をティース２７の凹部３４内に外側から嵌め込む。

【0038】

尚、インシュレータ３３の凸部４１の厚さ寸法（ステータ２１の軸方向の寸法）は、凹部３４の内側に嵌合可能な値に設定されている。これにより、インシュレータ３３の凸部４１は、ティース２７の凹部３４に嵌合され、凸部４１と凹部３４とが接触する箇所では、両者は隙間無く嵌め合わされることになる（図７、図８）。

【0039】

また、前述した如くインシュレータ３３をティース２７に装着する際に、最初に凹部３４に進入する側の角部には、図８に示す如き傾斜面４２が形成され、凸部４１は先細り形状とされているので、凸部４１を凹部３４に容易に差し込むことができる。このようにしてインナーコア２６に巻線２３が施されることになる。

【0040】

次に、巻線２３が施されたインナーコア２６をアウターコア２８内に嵌め込む。この際、インナーコア２６の各ティース２７の外端部がアウターコア２８の各嵌合凹所３２内に嵌着されることでインナーコア２６とアウターコア２８は一体化される。これにより、インナーコア２６の外側にアウターコア２８が結合され、磁路が形成される。尚、各インシュレータ３３の巻線２３は、所定の電気回路を構成するように配線されるものとする。

【0041】

以上のように本発明では、ステータ２１のコア２２と、このコア２２のインナーコア２６のティース２７の外面に装着されたインシュレータ３３と、このインシュレータ３３の外面に巻装された巻線２３を備えた電動圧縮機用モータ４において、ティース２７の外面に形成された凹部３４と、インシュレータ３３の内面に形成された凸部４１を備え、このインシュレータ３３の凸部４１がティース２７の凹部３４に嵌合されるようにしたので、インシュレータ３３の凸部４１とティース２７の凹部３４との嵌め合わせにより、インシュレータ３３はコア２２のティース２７に強固に保持されることになる。

【0042】

これにより、インシュレータ３３の軸方向への移動を抑制し、振動によるインシュレータ３３とコア２２の衝突を回避して、インシュレータ３３への応力を著しく低減することができるようになる。

【0043】

図９は図２２、図２３に示した従来構造の場合の最大発生応力と、上述した本願の発明構造の場合の最大発生応力を示している。尚、図９はインシュレータの軸方向にプラスマイナス１Ｇの加速度荷重を加えた場合である。この図からも明らかな如く、従来構造に比較して、本願の発明構造では最大発生応力を約８９％低減させることができた。これにより、インシュレータ３３の破損を効果的に解消することができるようになった。

【0044】

また、本発明ではインシュレータ３３の凸部４１をティース２７の凹部３４に嵌め合わせるという構造のため、組立作業性が損なわれることもない。この場合、従来の如くインシュレータがティースにより拡開されるものでは無く、インシュレータ３３の凸部４１がティース２７の凹部３４内面から圧縮方向の圧力を受けるかたちとなるので、実施例の如く硬質樹脂により構成されたインシュレータ３３が割れることも無くなる。また、凸部４１が形成されていることで、インシュレータ３３自体の剛性も向上させることができ、これによってもインシュレータ３３の破損を抑制する効果がある。

【0045】

また、実施例では凹部３４を、ティース２７の一側外面における中央部のみに形成し、凸部４１を、凹部３４に対応するインシュレータ３３の一側内面における中央部のみに形成しているので、簡素な形状で、組立作業性を損なうこと無く、インシュレータ３３の軸方向への移動を抑制することができるようになる。また、凸部４１によりインシュレータの巻装部３７（側壁）の剛性を高めることができるようになる。

【0046】

この場合、実施例ではインシュレータ３３をティース２７に装着する際に、最初に凹部３４に進入する側の凸部４１の角部に傾斜面４２を形成し、凸部４１を先細り形状としているので、ティース２７の凹部３４内にインシュレータ３３の凸部４１を嵌め込み易くなり、組立作業性を一段と向上させることができるようになる。

【0047】

そして、以上のことは実施例の如くステータ２１のコア２２が、隣接する複数のティース２７を有するインナーコア２６と、このインナーコア２６の外側に結合して磁路を形成するアウターコア２８から構成され、巻線２３が巻装されたインシュレータ３３が、ステータ２１の径方向における外側からティース２７に装着される電動圧縮機用モータ４において極めて有効なものとなる。

【0048】

また、実施例の如く電動圧縮機用モータ４と、スクロール圧縮要素３を容器２内に収納して電動圧縮機１を構成することにより、性能が安定した、故障が少ない電動圧縮機１とすることが可能となる。

【実施例0049】

次に、図１０～図１３は本発明の電動圧縮機用モータ４のインナーコア２６のティース２７と、インシュレータ３３の他の実施例を示している。前述した実施例（実施例１）では、ティース２７の一側外面における中央のみに凹部３４を形成し、インシュレータ３３についても凹部３４に対応する一側内面の中央部のみに凸部４１を形成するようにしたが、この実施例では、各図に示すようにティース２７の一側外面における上下二箇所に凹部３４を形成し、インシュレータ３３についても各凹部３４に対応する一側内面の上下二箇所に凸部４１形成したものである。