特許 7203339 圧縮機用電動機および圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-04

(45)【発行日】2023-01-13

(54)【発明の名称】圧縮機用電動機および圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02K 3/46 20060101AFI20230105BHJP

   H02K 3/52 20060101ALI20230105BHJP

   F04B 39/00 20060101ALI20230105BHJP

【ＦＩ】

H02K3/46 B

H02K3/52 Z

F04B39/00 106E

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2019016888

(22)【出願日】2019-02-01

(65)【公開番号】P2020127255

(43)【公開日】2020-08-20

【審査請求日】2021-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】314012076

【氏名又は名称】パナソニックＩＰマネジメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002952

【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】新井 和彦

(72)【発明者】

【氏名】長瀬 好彦

(72)【発明者】

【氏名】芦森 丈明

【審査官】中島 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１０４８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１４７２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２４７７８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ ３／３０－ ３／５２

Ｆ０４Ｂ ３９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコア、および、前記ステータコアの両端に配置された一対のインシュレータを有するステータ部、を有する圧縮機用電動機であって、
前記インシュレータは、
外周領域に配置される縁部と、
前記縁部から内側に向けて延出し、前記ステータコアのティースを覆う延出部と、前記ステータ部に巻回された巻線と接するように前記延出部から突出する突出部と、
を有し、
前記突出部は、前記延出部の延出方向に延びており、
前記延出部および前記突出部は、前記突出部の延出方向の全体における前記巻線の各巻回位置において、前記延出部の前記巻線の巻回方向の両端部と、前記突出部の頂点部との三箇所で、前記巻線と接するように構成される、
圧縮機用電動機。

【請求項2】

前記ステータ部において前記巻線が巻かれる部分の周長は、前記縁部側に向かうほど小さくなる、
請求項１に記載の圧縮機用電動機。

【請求項3】

前記突出部の突出量は、前記縁部側に向かうほど小さくなる、
請求項２に記載の圧縮機用電動機。

【請求項4】

前記突出部は、前記延出部から前記ステータコアの軸方向に突出する
請求項１～３の何れか１項に記載の圧縮機用電動機。

【請求項5】

前記突出部において前記巻線が巻かれる部分は曲率半径の異なる２つの曲面を有しており、前記巻線が先に巻かれる第１の曲面の曲率半径は、前記巻線が後に巻かれる第２の曲面の曲率半径よりも大きい、
請求項４に記載の圧縮機用電動機。

【請求項6】

前記突出部は、前記一対のインシュレータのそれぞれに設けられる、
請求項４または請求項５に記載の圧縮機用電動機。

【請求項7】

請求項１～６の何れか１項に記載の圧縮機用電動機を備える、
圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、圧縮機用電動機および圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、空調、または、冷凍等の用途で用いられる圧縮機においては、ステータと、コイルと、ステータのステータコアとともにコイルが巻き付けられる一対のインシュレータとを有する電動機が設けられる（例えば、特許文献１参照）。このような電動機では、例えば、ニードルをティースの周囲の一方方向に移動させることにより、巻線をステータコアおよびインシュレータに巻き付ける。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－３２４８８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ステータコアの設計上、積層方向においてステータコアと巻線との間に隙間が生じる。その結果、巻線の巻き太りが発生し、当該巻き太りに起因して巻線が損傷する等の問題が生じる。

【0005】

本開示の目的は、ステータコアと巻線との間に隙間が生じることを抑制することが可能な圧縮機用電動機および圧縮機を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に係る圧縮機用電動機は、
ステータコア、および、前記ステータコアの両端に配置された一対のインシュレータを有するステータ部、を有する圧縮機用電動機であって、
前記インシュレータは、
外周領域に配置される縁部と、
前記縁部から内側に向けて延出し、前記ステータコアのティースを覆う延出部と、前記ステータ部に巻回された巻線と接するように前記延出部から突出する突出部と、
を有し、
前記突出部は、前記延出部の延出方向に延びており、
前記延出部および前記突出部は、前記突出部の延出方向の全体における前記巻線の各巻回位置において、前記延出部の前記巻線の巻回方向の両端部と、前記突出部の頂点部との三箇所で、前記巻線と接するように構成される。

【0007】

本開示に係る圧縮機は、
上記の圧縮機用電動機を備える。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、ステータコアと巻線との間に隙間が生じることを抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本開示の第１の実施の形態に係る圧縮機の一態様を示す縦断面図である。

【図2】電動機の分解斜視図である。

【図3】ステータコアの平面図である。

【図4】ステータコアとインシュレータとの接続関係を示す図である。

【図5】インシュレータの平面図である。

【図6】インシュレータの延出部部分を側面側から見た図である。

【図7】インシュレータの延出部部分を巻線に沿って切った断面図である。

【図8】突出部を有さないインシュレータの延出部部分の巻線に沿って切った断面図である。

【図9】巻線装置で巻線を形成する様子を示す図である。

【図10】突出部を有さないインシュレータにおける、１段目の巻線状態を示す図である。

【図11】本実施の形態に係るインシュレータにおける、１段目の巻線状態を示す図である。

【図12】変形例に係る突出部の一例を示す図である。

【図13】変形例に係る突出部の一例を示す図である。

【図14】第２の実施の形態に係るインシュレータの延出部部分の拡大図である。

【図15】第２の実施の形態に係るインシュレータの延出部部分の巻線に沿って切った断面図である。

【図16】巻線装置で巻線を形成する様子を示す図である。

【図17】突出部を有さないインシュレータを含む電動機に巻線が形成された様子を簡易的に示す図である。

【図18】第２の実施の形態に係る電動機に巻線が形成された様子を簡易的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本開示の第１の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本開示の第１の実施の形態に係る圧縮機１の一態様を示す縦断面図である。

【0011】

図１に示すように、圧縮機１は、単段式のロータリコンプレッサであり、密閉容器１０と、電動機２０と、回転圧縮機構３０とを有する。

【0012】

密閉容器１０は、本体部１１と、蓋部１２と、底部１３とを有する。本体部１１は、円筒状に構成されており、内部に電動機２０および回転圧縮機構３０を収納している。密閉容器１０の下端部付近には、冷媒を導入する導入管１４が設けられている。密閉容器１０の上端部付近には、圧縮された冷媒を機外に吐出する吐出管１５が設けられている。

【0013】

蓋部１２は、本体部１１の上側開口を塞ぐように設けられており、上面に電動機２０に電力を供給するためのターミナル１６が取り付けられている。

【0014】

底部１３は、本体部１１の下側開口を塞ぐように設けられており、内部にオイルを貯留可能に構成されている。

【0015】

電動機２０は、例えば、直流モータの圧縮機用電動機であり、本体部１１の上部空間に設けられている。電動機２０は、ステータ部２１と、ロータ２２とを有する。ステータ部２１は、環状に構成されており、本体部１１の内周面に沿うように設けられている。

【0016】

ロータ２２は、ステータ部２１の内側に設けられており、回転軸２３を有する。回転軸２３は、ロータ２２の中心を通るように、ロータ２２に設けられており、密閉容器１０における本体部１１から底部１３にわたって上下方向に延びている。

【0017】

回転圧縮機構３０は、本体部１１の下部空間に設けられており、シリンダ３１と、上側支持部材３２と、下側支持部材３３と、ローラ３４と、ベーン（不図示）とを有する。

【0018】

シリンダ３１は、円筒状に構成されており、上側支持部材３２と下側支持部材３３との間で、上側支持部材３２および下側支持部材３３に一体に固定されている。

【0019】

上側支持部材３２および下側支持部材３３は、本体部１１に固定されている。上側支持部材３２は、シリンダ３１の上側の開口を閉塞するように配置され、回転軸２３を回転可能に支持する孔が中心部に形成されている。下側支持部材３３は、シリンダ３１の下側の開口を閉塞するように配置され、回転軸２３を回転可能に支持する孔が中心部に形成されている。

【0020】

ローラ３４は、シリンダ３１内に配置されている。ローラ３４は、回転軸２３に設けられた偏心部に嵌合されることで、シリンダ３１の内周面に接触しながら偏心回転する。

【0021】

ベーンは、シリンダ３１内に対して進退可能に構成されており、付勢部材によりローラ３４を所定方向に常時押圧するように設けられている。このようにベーンが設けられることで、シリンダ３１の内周面に接触するローラ３４と、ローラ３４に接触するベーンとにより、シリンダ３１の内部が高圧縮室と低圧縮室とに区画される。

【0022】

また、上側支持部材３２には、シリンダ３１に形成された吸入口と連通する吸込通路３２Ａが設けられている。吸込通路３２Ａには、上述した導入管１４が挿入されている。この吸込通路３２Ａを介して、導入管１４からの冷媒がシリンダ３１内に供給される。

【0023】

シリンダ３１内に供給された冷媒は、ローラ３４の偏心回転により、低圧縮室側から高圧縮室側に移動して、シリンダ３１に形成された吐出口を介して密閉容器１０内に吐出されて、その後、吐出管１５から機外に吐出される。

【0024】

また、回転軸２３の下端部には、オイルピックアップが設けられている。オイルピックアップは、回転軸２３に圧入して取り付けられており、オイルを吸い上げ可能に構成されている。オイルピックアップは、回転軸２３の回転により生じる遠心力により、密閉容器１０の底部１３に貯留されたオイルを吸い上げる。

【0025】

吸い上げられたオイルは、オイルピックアップに形成された給油孔を介して、回転軸２３の、上側支持部材３２、下側支持部材３３および回転圧縮機構３０との摺動部分に供給される。

【0026】

次に、電動機２０の詳細について説明する。図２は、電動機２０の分解斜視図である。図２に示すように、電動機２０は、上述した、ステータ部２１、ロータ２２および回転軸２３を有する。

【0027】

ステータ部２１は、ステータコア２４と、巻線２５と、一対のインシュレータ１００とを有する。ステータコア２４は、複数の積層板２４Ａが軸方向（図２に示す上下方向）に接合された円筒形状に構成されている。

【0028】

図３に示すように、積層板２４Ａは、環状のヨークＡ１と、ヨークＡ１から中心に向けて突出する複数のティースＡ２とを有する。図３では、６つのティースＡ２がヨークＡ１の内周における６箇所からそれぞれ突出した構成が例示されている。

【0029】

ヨークＡ１と、隣接する２つのティースＡ２とにより、空隙であるスロットＡ３が形成される。各ティースＡ２および一対のインシュレータ１００には、巻線２５が、例えば、ニードル方式により集中巻きで巻き付けられる。言い換えると、巻線２５は、複数の積層板２４Ａ（ティースＡ２）および一対のインシュレータ１００の周囲にエナメル線等の絶縁電線が巻き付けられることで形成される。

【0030】

また、各ティースＡ２の先端よりも内側には、空間Ａ４が形成され、その空間Ａ４にロータ２２が配置される。図２に戻り、ロータ２２は、ステータ部２１のステータコア２４の内部に回動可能に支持されており、ロータコア２７及びプレート２６と、上述の回転軸２３とを有する。

【0031】

ロータコア２７の中心部は、回転軸２３に固定されており、ロータコア２７の側壁には、永久磁石が設けられる。このように構成されることで、ロータコア２７、回転軸２３およびロータコア２７は、一体となって回転する。また、ロータコア２７には、永久磁石が内装（図示しない）される。

【0032】

図４に示すように、インシュレータ１００は、ステータコア２４の軸方向の両端部にそれぞれ配置されており、ステータコア２４を挟持するように設けられている。図５に示すように、インシュレータ１００は、縁部１１０と、複数の延出部１２０と、突出部１３０とを有する。

【0033】

縁部１１０は、ステータ部２１のステータコア２４の外縁（ヨークＡ１）に沿って環状に形成されている。縁部１１０の任意の位置には、外壁１１１が設けられている。

【0034】

複数の延出部１２０は、縁部１１０から、縁部１１０の内側に向けて延出しており、ステータコア２４のティースＡ２と対応する位置にそれぞれ設けられている。複数の延出部１２０は、各ティースＡ２を覆っており、各ティースＡ２と略同じ長さとなっている。延出部１２０の先端部には、内壁１２１が設けられている。

【0035】

図５および図６に示すように、突出部１３０は、延出部１２０の外面１２０Ａにおける中央部から突出しており、延出部１２０の延出方向に延びている。突出部１３０の突出量は、延出部１２０における縁部１１０側に向かうほど小さくなっている。言い換えると、ステータコア２４、および、ステータコア２４の両端に配置された一対のインシュレータ１００とを有するステータ部２１において、巻線２５が巻かれる部分の周長は、インシュレータ１００における縁部１１０側に向かうほど周長が小さくなる。

【0036】

このように構成されたインシュレータ１００は、図７に示すように、延出部１２０の部分でステータコア２４のティースＡ２とともに巻線２５が巻回される。具体的には、巻線装置のニードルが、一方側のインシュレータ１００の延出部１２０、複数の積層板２４Ａおよび他方側のインシュレータ１００の延出部１２０の周囲を回るようにして、巻線２５を巻回する。

【0037】

なお、他方のインシュレータ１００は、同様の構成であるので、図７以降では、主に一方側（上側）のインシュレータ１００のみを示し、他方側のインシュレータ１００の説明は省略する。また、図７以降では、巻線２５の巻方向は、時計回り方向の場合の説明とする。

【0038】

延出部１２０の外面１２０Ａには、突出部１３０が設けられているので、巻線２５が突出部１３０に接触してティースＡ２とともに巻き付けられる。つまり、突出部１３０が電動機２０における巻線２５が巻回される部分の一部を構成する。

【0039】

ここで、例えば、突出部１３０が設けられていない構成の場合、図８に示すように、延出部１２０の両端における角部１２０Ｂに巻線２５が接触した状態で、巻回される。

【0040】

具体的には、巻線装置のニードルは、移動方向（巻方向）の上流側の角部１２０Ｂ（左側の角部１２０Ｂ）に巻線２５を引っ掛けた上で、巻線２５を延出部１２０に巻回する。この場合、巻線２５には一定の剛性があるため、延出部１２０およびステータコア２４の側面に巻線２５を隙間ができるだけできないように巻くことが難しい。

【0041】

その結果、巻き付けられる巻線２５が形成する円弧が、全体として大きくなるので、巻線２５の巻き太りが発生し、ひいては巻線損傷等が発生するおそれがある。

【0042】

それに対し、図７に示すように、本実施の形態では、突出部１３０が設けられているので、巻き付けられた巻線２５が突出部１３０と接触する。

【0043】

そのため、突出部１３０があることにより、延出部１２０およびステータコア２４の側面に隙間ができるだけできないように巻線２５を巻回することができる。その結果、巻線２５の巻き太りが発生することを抑制することができ、ひいては巻線２５の数を増加させることができ、巻線２５の高占有率化を実現することができる。

【0044】

また、ニードル方式による巻線装置で巻線を電動機２０に巻回する場合、縁部１１０が環状であるので、ニードルがスロットＡ３の底部分（スロットＡ３における縁部１１０の部分）まで届かない。

【0045】

具体的には、図９に示すように、ニードルＮが延出部１２０における左から右に移動した上で、スロットＡ３を通過してステータコア２４の積層方向に移動していくことにより、インシュレータ１００およびステータコア２４に巻線２５が巻回される。つまり、ニードルＮの左右方向の動作範囲は、延出部１２０（ティースＡ２）を挟む２つのスロットＡ３を通るような範囲となる。

【0046】

そのため、巻線２５が延出部１２０の奥まで巻き付けられないので、巻線２５の巻き始めにおいて、巻線２５と、延出部１２０における縁部１１０との間に間隔が形成されやすい。

【0047】

ここで、例えば、図１０に示すように、突出部１３０が設けられていない場合、巻線２５が、延出部１２０における縁部１１０との間に間隔が形成された状態のまま、次々と巻き付けられていく。図１０では、延出部１２０における左側から右側の方向に巻線２５が巻回される。

【0048】

この場合、巻き始めの部分では、巻線２５の位置が安定しない状態となる。その結果、巻線２５が、ステータ部２１の内側に引き込まれるなどして乱れ線が発生するおそれがある。

【0049】

それに対し、本実施の形態では、図１１に示すように、突出部１３０の突出量が、延出部１２０における縁部１１０側に向かうほど小さくなっているので、巻き付けられた巻線２５が突出部１３０の傾斜に沿って縁部１１０側に滑るように移動する。

【0050】

その結果、巻線２５の巻き始めにおいて、延出部１２０における縁部１１０との間に形成される間隔を狭めることができる。その結果、乱れ線が発生することを抑制することができ、ひいては、巻線２５における高占有率化を実現することができる。

【0051】

また、突出部１３０をインシュレータ１００と一体に構成することで、突出部１３０をインシュレータ１００とは別体とする構成と比較して、インシュレータ１００を製造しやすくすることができるとともに、インシュレータ１００の材料を削減することができる。

【0052】

また、ステータ部２１のステータコア２４、および、ステータコア２４の両端に配置された一対のインシュレータ１００を有するステータ部において、巻線２５が巻かれる部分の周長が縁部１１０側に向かうほど小さくなる構成としては、これに限定されない。例えば、突出部１３０の傾斜部分を、延出部１２０の中央よりも縁部１１０側にのみ設けることとしても良い。この場合、突出部１３０の傾斜部分を、延出部１２０全体の長さの４分の１程度としても良い。

【0053】

また、図１２に示すように、突出部１３０を階段状に構成するようにしても良い。また、図１３に示すように、インシュレータ１００の横方向に延出部１２０から突出する突出部１３０を設け、突出部１３０が縁部１１０側に向かうほど、細くなるように構成しても良い。

【0054】

次に、第２の実施の形態について説明する。図１４は、第２の実施の形態に係るインシュレータ１００の延出部１２０部分の拡大図である。

【0055】

第２の実施の形態に係る圧縮機１は、インシュレータ１００以外の構成は、第１の実施の形態と同様である。

【0056】

図１４に示すように、インシュレータ１００は、第１の実施の形態と同様に、縁部１１０と、延出部１２０と、突出部１３０とを有する。縁部１１０および延出部１２０は、第１の実施の形態と同様である。

【0057】

突出部１３０は、図１４における延出部１２０の左右方向全体から突出する。そして、左右方向における突出部１３０の頂点１３０Ａは、延出部１２０の左右方向の中央に対して左側に位置する。

【0058】

また、図１５に示すように、突出部１３０において巻線が巻かれる部分は曲率半径の異なる２つの曲面を有している。そして、巻線２５が先に巻かれる第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、巻線２５が後に巻かれる第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている。

【0059】

このように構成されたインシュレータ１００は、第１の実施の形態と同様に、延出部１２０の部分でステータ部２１のティースＡ２とともに巻線２５が巻回される。

【0060】

この場合、延出部１２０には、突出部１３０が設けられているので、巻線２５が突出部１３０に接触してティースＡ２とともに巻き付けられる。つまり、突出部１３０が電動機２０における巻線２５が巻回される部分の一部を構成する。

【0061】

図１６に示すように、巻線装置は、ニードルＮが左から右に移動して延出部１２０に巻線２５を巻回するので、巻き始めの際、延出部１２０の左端に巻線２５が引っ掛かる。

【0062】

ここで、図１７に示すように、延出部１２０が突出部１３０を有さない構成である場合、上述した通り、巻線２５には一定の剛性があるため、巻線２５と、延出部１２０およびステータコア２４との間隔が広くなりやすい。

【0063】

特に、角部１２０Ｂが角張った形状である場合、角部１２０Ｂに巻き付けられた巻線２５に大きなストレスがかかるが、巻線２５には一定の剛性があるため、巻線２５と、延出部１２０およびステータコア２４との間隔がさらに広くなりやすい。

【0064】

それに対し、図１８に示すように、本実施の形態では、延出部１２０の巻線２５が巻かれる部分に曲率半径の異なる２つの曲面を有する突出部１３０が設けられているので、突出部１３０の部分に巻線２５が引っ掛けられる。そして、巻線２５が先に巻かれる第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、巻線２５が後に巻かれる第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きいので、突出部１３０を設けない構成と比較して、巻線２５に掛かるストレスを低減することができる。

【0065】

すなわち、巻線２５と、延出部１２０およびステータコア２４との間隔が広くなることを低減することができる。その結果、巻線２５の巻き太りが発生することを抑制することができ、ひいては巻線２５における高占有率化を実現することができる。

【0066】

また、本実施の形態では、一対のインシュレータ１００のそれぞれに突出部１３０が配置されている。そして、各突出部１３０において巻線２５が巻かれる部分は曲率半径の異なる２つの曲面を有しており、巻線２５が先に巻かれる第１の曲面の曲率半径Ｒ１は、巻線２５が後に巻かれる第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている。

【0067】

このようにすることで、両方のインシュレータ１００において、巻線２５と、延出部１２０およびステータコア２４との間隔が広くなることを防止できるので、全体的に巻線２５の巻き形状を小さくすることができる。

【0068】

また、上記第２の実施の形態では、突出部１３０が延出部１２０全体にわたり設けられていたが、突出部１３０において巻線２５が巻かれる部分が曲率半径の異なる２つの曲面を有しており、巻線２５が先に巻かれる第１の曲面の曲率半径Ｒ１が、巻線２５が後に巻かれる第２の曲面の曲率半径Ｒ２よりも大きくなっている限り、突出部１３０は全体に設けられていなくても良い。

【0069】

なお、上記実施の形態では、圧縮機として単段式のロータリコンプレッサを例示したが、本開示はこれに限定されず、例えば、多段式のロータリコンプレッサでも良い。

【0070】

その他、上記実施の形態は、何れも本開示を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本開示の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本開示はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

【産業上の利用可能性】

【0071】

本開示の圧縮機は、ステータコアと巻線との間に隙間が生じることを抑制することが可能な圧縮機として有用である。

【符号の説明】

【0072】

１ 圧縮機
１０ 密閉容器
１１ 本体部
１２ 蓋部
１３ 底部
１４ 導入管
１５ 吐出管
１６ ターミナル
２０ 電動機
２１ ステータ部
２２ ロータ
２３ 回転軸
２４ ステータコア
２４Ａ 積層板
２５ 巻線
２６ プレート
２７ ロータコア
３０ 回転圧縮機構
３１ シリンダ
３２ 上側支持部材
３２Ａ 吸込通路
３３ 下側支持部材
３４ ローラ
１００ インシュレータ
１１０ 縁部
１１１ 外壁
１２０ 延出部
１２０Ａ 外面
１２０Ｂ 角部
１２１ 内壁
１３０ 突出部
Ａ１ ヨーク
Ａ２ ティース
Ａ３ スロット
Ａ４ 空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】