JP2003259592A - 電動機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は振動および騒音を低減した高効率の
電動機を提供することを目的とするものである。 【解決手段】 隣接するティース先端突出部１４または
隣接するティース先端突出部根元１８と非磁性導体から
なるティース先端支持材１７とが嵌合され固定された構
成とし、かつ両者がスロット絶縁紙と一体化している絶
縁フィルム３１またはティース先端支持材の表面に形成
した絶縁皮膜層３３により電気的に絶縁されている集中
巻電動機としたものである。これにより、固定子鉄心を
形成する１枚１枚の電磁鋼板がティース先端支持材１７
を介して短絡しないために高効率の電動機で、かつ低振
動、低騒音を実現することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高効率で、かつ低
振動、低騒音を可能とする集中巻電動機、およびこれを
搭載した、例えば、密閉型圧縮機、冷凍機器（冷蔵庫、
冷凍庫、製氷機、ショーケース、自販機）、空気調和機
（エアーコンディショナー、除湿機）若しくは電子回路
冷却システム、またはカーアクチュエーターおよびこれ
を搭載した自動車等に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のエアコンや冷蔵庫等の圧縮機に使
用される集中巻電動機を図１１に示す。集中巻電動機
は、固定子４０と回転子５０を主構成要素とし、固定子
鉄心４１は薄い電磁鋼板を積層して構成されている。前
記電磁鋼板は積厚方向に薄い絶縁皮膜層を有しているこ
とで、１枚１枚の電磁鋼板間の絶縁が確保されている。

【０００３】固定子鉄心４１は、ティース４２と、ティ
ース４２の外周側をつなぐ略環状のヨーク４５からな
る。ティース４２の先端には、固定子鉄心内径部に沿っ
て周方向に突出したティース先端突出部４４が、固定子
鉄心４１の外周には、切欠き４６が形成されている。こ
れは、固定子４０がコンプレッサーのシェル（図示せ
ず）に焼きばめ圧入された時、コンプレッサーのシェル
と固定子鉄心４１との間に貫通孔を有することになり、
冷媒の通路となる。

【０００４】ティース４２には、絶縁物（絶縁フィル
ム、インシュレータ等：図示せず）を介して直接３相巻
線４３Ｕ、４３Ｖ、４３Ｗが施される。

【０００５】図１１に示す回転子５０は、回転子鉄心５
１に永久磁石５２が埋設された構成を有しており、固定
子４０の内側に、回転自在に保持されている。回転子鉄
心５１の両端には端版（図示せず）が取付き、永久磁石
５２の脱落を防止している。また、端版は回転子鉄心５
１に設けられた貫通孔にリベット（図示せず）を通し、
かしめにより固定されている。なお、軸孔５３には軸が
入る。

【０００６】回転子５０は固定子４０に施された巻線４
３Ｕ、４３Ｖ、４３Ｗに流れる電流による回転磁界によ
って、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合わ
せた回転力によって、シャフトを中心として回転する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の集中巻電動機においては、その構造上ティースに磁束
が集中して流れ、各ティースに加わる径方向応力が非常
に大きいことから、前記径方向応力と回転方向力とのベ
クトル和によって、隣接するティースが互いに吸引ある
いは反発するように振動する。このティースにおける振
動は、ティース外周部のヨークに伝達されその結果、電
動機の振動、騒音が増大するという問題を生じる。特に
１２０度矩形波電圧あるいは１２０度矩形波電流によっ
て駆動される場合、３相のうち２相のみが常に励磁され
る上、隣接するティースの磁化方向が逆となることか
ら、前記隣接するティース間における振動が増大し、固
定子がより楕円振動しやすくなって、電動機の振動、騒
音増大につながることとなる。

【０００８】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、振動および騒音を低減した高効率の
電動機を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、隣接するティース先端突出部または隣接す
るティース先端突出部根元と非磁性導体からなるティー
ス先端支持材とが嵌合され固定された構成とし、かつ両
者がスロット絶縁紙と一体化している絶縁フィルムまた
はティース先端支持材の表面に形成した絶縁皮膜層によ
り電気的に絶縁されている集中巻電動機としたものであ
る。これにより、固定子鉄心を形成する１枚１枚の電磁
鋼板がティース先端支持材を介して短絡しないために高
効率の電動機で、かつ隣接するティース間における振動
が抑制できるために、低振動、低騒音を実現することが
できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本願請求項１に記載の発明は、回
転方向に対して略等間隔かつ略半径方向に配置された複
数のティースと、前記ティースの内径側に設けられ周方
向に突出したティース先端突出部と、前記ティースの外
周部に配置された略環状のヨークとを有し、隣接するテ
ィースの間にスロット（巻線用溝）が設けられた固定子
鉄心の前記ティースに、集中巻線を施してなる固定子
と、前記固定子の内周に僅かな空隙を介して対向し、回
転自在に保持された回転子により構成される電動機にお
いて、隣接する前記ティース先端突出部と非磁性導体か
らなるティース先端支持材とが嵌合されており、前記テ
ィース先端突出部とティース先端支持材とが電気的に絶
縁されていることを特徴とする電動機であり、固定子剛
性を高め、振動を抑制することができる。

【００１１】請求項２に記載の発明は、回転方向に対し
て略等間隔かつ略半径方向に配置された複数のティース
と、前記ティースの内径側に設けられ周方向に突出した
ティース先端突出部と、前記ティースの外周部に配置さ
れた略環状のヨークとを有し、隣接するティースの間に
スロット（巻線用溝）が設けられた固定子鉄心の前記テ
ィースに、集中巻線を施してなる固定子と、前記固定子
の内周に僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持さ
れた回転子により構成される電動機において、ティース
先端突出部とティースとが交差するティース先端突出部
根元において、隣接する前記ティース先端突出部根元と
非磁性導体からなるティース先端支持材とが嵌合されて
おり、前記ティース先端突出部根元とティース先端支持
材とが電気的に絶縁されていることを特徴とする電動機
であり、固定子剛性を高め、振動を抑制することができ
る。

【００１２】請求項３に記載の発明は、ティース先端支
持材が、非磁性金属導体からなることを特徴とする請求
項１あるいは請求項２に記載の電動機であり、剛性の高
いティース先端支持材とすることができる。

【００１３】請求項４に記載の発明は、ティース先端支
持材の導電率が、σ＜１×１０^-5Ω ^-1ｍ^-1であることを
特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載
の電動機であり、ティース先端支持材と固定子鉄心の電
気的絶縁を確実に確保することができる。

【００１４】請求項５に記載の発明は、ティース先端突
出部あるいはティース先端突出部根元とティース先端支
持材とが、絶縁フィルムを介して嵌合されていることを
特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載
の電動機であり、絶縁フィルムにより確実にティース先
端支持材と固定子鉄心との電気的絶縁を確保することが
できる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、ティース先端突
出部あるいはティース先端突出部根元とティース先端支
持材との間に介在する絶縁フィルムが、巻線と固定子鉄
心との絶縁を行うスロット絶縁紙と一体化していること
を特徴とする請求項５に記載の電動機であり、構成部品
を削減することが可能で、生産性を向上させることがで
きる。

【００１６】請求項７に記載の発明は、ティース先端支
持材の表面に絶縁皮膜層を形成させたことを特徴とする
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動機で
あり、構成部品を削減することが可能で、生産性を向上
させることができる。

【００１７】請求項８に記載の発明は、ティース先端突
出部あるいはティース先端突出部根元とティース先端支
持材とを互いに固定する固定手段を、前記ティース先端
突出部あるいは前記ティース先端突出部根元あるいは前
記ティース先端支持材に設けたことを特徴とする請求項
１から請求項７のいずれか１項に記載の電動機であり、
ティース先端突出部あるいはティース先端突出部根元と
ティース先端支持材との固着力を高めることで剛性が向
上し、振動および騒音をより低減することができる。

【００１８】請求項９に記載の発明は、回転子鉄心に永
久磁石を埋め込んでなる回転子を具備することを特徴と
する請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電動
機であり、電動機の効率を向上させることができる。

【００１９】請求項１０に記載の発明は、請求項１から
請求項９のいずれか１項に記載の電動機を搭載したこと
を特徴とする密閉型圧縮機であり、振動および騒音の小
さい密閉型圧縮機とすることができる。

【００２０】請求項１１に記載の発明は、冷媒がＨＦＣ
または自然冷媒であることを特徴とする請求項１０記載
の密閉型圧縮機であり、環境への負荷が小さい密閉型圧
縮機とすることができる。

【００２１】請求項１２に記載の発明は、請求項１０ま
たは請求項１１に記載の密閉型圧縮機を搭載したことを
特徴とする機器であり、振動および騒音を低減した機器
とすることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の具体例について、図１から図
１０を参照して説明する。

【００２３】（実施例１）図１に示すようにエアコンや
冷蔵庫の圧縮機等に使用される集中巻電動機は、固定子
１０と回転子２０から構成されている。固定子１０は、
固定子鉄心１１に設けられた６本のティース１２に、巻
線と固定子鉄心間に絶縁物（図示せず）を介して直接３
相巻線１３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗを施してなり、回転子２
０は、回転子鉄心２１とその内部に埋め込まれた永久磁
石２２と軸２３から構成されている。

【００２４】固定子鉄心１１は薄い電磁鋼板を積層して
構成されており、前記電磁鋼板は積厚方向に薄い絶縁皮
膜層を有し、これにより隣接する電磁鋼板間の絶縁が確
保されている。

【００２５】また、固定子鉄心１１は、巻線が施されて
いるティース１２と、回転子２０外周に面し、ティース
１２の先端に、通常突出に配置されたティース先端突出
部１４と、各ティース間を連結する略環状のヨーク１５
からなり、その外周には固定子１０が圧縮機のシェル
（図示せず）に焼きばめ圧入された時の冷媒の通路とな
る切欠き１６が設けられている。

【００２６】隣接するティース先端突出部には、ティー
ス先端支持材１７が嵌合されている。ティース先端支持
材１７の径方向厚さは、ティース先端突出部１４の周方
向端部における径方向厚さに対して小さくても大きくて
も問題無いが、固定子１０の内径側にはみ出さないよう
にすることが望ましい。

【００２７】図２および図３はスロットおよびティース
先端突出部の要部拡大図である。図２はティース先端支
持材１７が絶縁フィルム３１を介してティース先端突出
部１４に嵌合されており、また、図３はティース先端支
持材１７が絶縁フィルム３１を介してティース先端突出
部根元１８に嵌合されている。これによりティース先端
突出部１４とティース先端支持材１７との間の絶縁確保
が可能で、積層されている１枚１枚の電磁鋼板がティー
ス先端支持材１７を介して短絡することを防止すること
ができることから渦電流が流れず、電動機の特性を低下
させることがない。

【００２８】上記の各々の場合、例えば図４に示すよう
に絶縁フィルム３１とスロット絶縁紙３２を一体化する
と、部品点数が減るために余分な工程を省略でき、また
組立性が良くなり、電動機の生産性を向上させることが
できる。

【００２９】また、ティース先端突出部１４とティース
先端支持材１７との間の絶縁確保をするためには図５に
示すように、ティース先端突出部１４に接触する部分の
ティース先端支持材１７表面に絶縁皮膜層３３を形成し
ても良く、これによっても、ティース先端支持材１７表
面の絶縁皮膜層３３によって確実に絶縁が確保されると
ともに、組立性が容易になり、電動機の生産性を向上す
ることができる。絶縁皮膜層３３としては酸化物、窒化
物あるいは炭化物のうち１種、ないしは２種以上の混合
物であると良い。

【００３０】また、ティース先端支持材１７の脱落を防
止するため、ティース先端突出部１４あるいはティース
先端突出部根元１８とティース先端支持材１７とを互い
に固定する固定手段を設ける必要がある。

【００３１】図６は、ティース先端支持材１７の脱落を
防止するための固定手段の一例を示すもので、ティース
先端突出部１４の周方向端部に設けた凹部３４にティー
ス先端支持材１７を嵌合させている。これにより、より
強固にティース先端支持材１７とティース先端突出部１
４が固着されるとともに、ティース１２の捩じれようと
する振動を抑制することができるために、より騒音や振
動が低い電動機を得ることができるようになる。なお、
ティース先端支持材１７の凹部３４との接触面には絶縁
被膜層３３が形成されている。

【００３２】また、図７はティース先端支持材１７をテ
ィース先端突出部根元１８の凹部３５に嵌合した場合、
図８は、ティース先端支持材１７に設けた凹部３６にテ
ィース先端突出部１４を嵌合し固定するものを示してい
る。

【００３３】上記のような固定手段において、ティース
先端突出部あるいはティース先端突出部根元と嵌合され
る前記ティース先端支持材の嵌合面が、軸方向に対して
僅かに細められたテーパ形状とすることで、前記ティー
ス先端支持材を嵌合するための挿入圧力を低減すること
が可能で、電動機の生産性を向上することができる。

【００３４】なお、ティース先端支持材の軸方向端面と
径方向あるいは周方向端面とが交差する角部をアール形
状または面取りを施しても良く、これにより前記ティー
ス先端支持材の嵌合が容易になるだけでなく、固定子鉄
心や絶縁フィルムが傷つきにくくなるために、電動機の
生産性および信頼性を向上することができる。

【００３５】なお、ティース先端支持材１７の材質とし
ては、より強固にティース先端突出部１４あるいはティ
ース先端突出部根元１８とティース先端支持材１７とを
固着するために、非磁性金属を使用することが望ましい
が、非磁性金属導体紛を圧紛成形した金属を用いても、
騒音や振動低減の効果を得ることは可能である。

【００３６】さらに、ティース先端支持材１７の導電率
が、σ＜１×１０^-5Ω^-1ｍ^-1である場合には、微小では
あるがティース先端支持材１７内部にて発生する渦電流
損の低減が可能であるため、電動機の効率をより向上す
ることができる。

【００３７】（実施例２）図９は本発明の電動機を搭載
した密閉型圧縮機を示している。図９において、密閉型
圧縮機９０は、圧縮機内部を外部に対して密閉状態とす
るためのフレーム９１と圧縮を行うメカ部９２と固定子
１０および回転子２０から構成されている。固定子１０
は圧縮機フレーム９１に対して焼きばめあるいは圧入に
よって固定されており、回転子２０は、メカ部９２から
伸びている軸９３に対して焼きばめあるいは圧入によっ
て固定されている。

【００３８】使用される冷媒の種類によらず、本発明の
電動機を使用することによって、前述の効果を得ること
が可能であるが、対環境について考慮すれば、冷媒はＨ
ＦＣまたは自然冷媒（ＣＯ₂、アンモニアなど）などが
好適である。

【００３９】また、カーアクチュエータに用いた場合も
同様に、機器の低振動化、低騒音化と小型化、低コスト
化を実現することが可能であり、このカーアクチュエー
タを自動車に用いることで、自動車の低振動化、低騒音
化と小型化、低コスト化を実現できる。

【００４０】さらに、図１０は上記密閉型圧縮機を具備
する冷凍サイクルを示すものであり、密閉型圧縮機、凝
縮機および蒸発機から構成されており、各種機器に搭載
される。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
電動機は、隣接するティース先端突出部と非磁性導体か
らなるティース先端支持材、または隣接するティース先
端突出部根元と非磁性導体からなるティース先端支持材
とが嵌合されており、両者が電気的に絶縁したものであ
り、低振動、低騒音でかつ高効率の電動機を得ることが
できる。

【００４２】また、ティース先端突出部あるいはティー
ス先端突出部根元とティース先端支持材とが、絶縁フィ
ルムを介して嵌合されており、絶縁フィルムをスロット
絶縁紙と一体化することにより、その構造の簡素化が可
能となり、生産性の高い電動機とすることができる。

【００４３】また、ティース先端支持材の表面に絶縁皮
膜層を形成することによっても、その構造の簡素化が可
能となり、生産性の高い電動機とすることができる。

【００４４】さらに、このような特有の効果を有する電
動機を、密閉型圧縮機、冷凍機器（冷蔵庫、冷凍庫、製
氷機、ショーケース、自販機）、空気調和機（エアーコ
ンディショナー、除湿機）若しくは電子回路冷却システ
ムまたはカーアクチュエーターおよび自動車等に搭載す
ることで、効率が高いためこれら機器の消費電力を増大
させることなく、騒音や振動が低い機器を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集中巻電動機の断面図

【図２】本発明の集中巻電動機のスロットおよびティー
ス先端突出部の断面図

【図３】本発明の集中巻電動機のスロットおよびティー
ス先端突出部の断面図

【図４】本発明のスロット絶縁紙と一体的に形成した絶
縁フィルムを示すスロットおよびティース先端突出部の
断面図

【図５】本発明の絶縁皮膜層を形成したティース先端支
持材を示すスロットおよびティース先端突出部の断面図

【図６】本発明のティース先端突出部の周方向端部に設
けた凹部とティース先端支持材の嵌合による固定手段を
示す断面図

【図７】本発明のティース先端突出部根元に設けた凹部
とティース先端支持材の嵌合による固定手段を示す断面
図

【図８】本発明のティース先端支持材に設けた凹部とテ
ィース先端突出部の周方向端部の嵌合による固定手段を
示す断面図

【図９】本発明の電動機を搭載した密閉型圧縮機を示す
図

【図１０】本発明の密閉型圧縮機を具備した冷凍サイク
ルを示す図

【図１１】従来の集中巻電動機の断面図

【符号の説明】

１０ 固定子 １１ 固定子鉄心 １２ ティース １３Ｕ、１３Ｖ、１３Ｗ 巻線 １４ ティース先端突出部 １５ ヨーク １６ 固定子鉄心外周切り欠き １７ ティース先端支持材 １８ ティース先端突出部根元 ２０ 回転子 ２１ 回転子鉄心 ２２ 永久磁石 ２３ 軸 ３１ 絶縁フィルム ３３ 絶縁被膜層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｋ 1/20 Ｈ０２Ｋ 1/20 Ａ 1/22 1/22 Ａ (72)発明者 玉村 俊幸 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 吉村 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 角 治彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H002 AA04 AB01 AC01 5H604 BB01 BB10 BB14 BB16 CC01 CC05 CC15 CC16 DA02 QA01 QB13 QC01 5H621 GA01 GA04

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転方向に対して略等間隔かつ略半径方
   向に配置された複数のティースと、前記ティースの内径
   側に設けられ周方向に突出したティース先端突出部と、
   前記ティースの外周部に配置された略環状のヨークとを
   有し、隣接するティースの間にスロット（巻線用溝）が
   設けられた固定子鉄心の前記ティースに、集中巻線を施
   してなる固定子と、前記固定子の内周に僅かな空隙を介
   して対向し、回転自在に保持された回転子により構成さ
   れる電動機において、隣接する前記ティース先端突出部
   と非磁性導体からなるティース先端支持材とが嵌合され
   ており、前記ティース先端突出部とティース先端支持材
   とが電気的に絶縁されていることを特徴とする電動機。
2. 【請求項２】 回転方向に対して略等間隔かつ略半径方
   向に配置された複数のティースと、前記ティースの内径
   側に設けられ周方向に突出したティース先端突出部と、
   前記ティースの外周部に配置された略環状のヨークとを
   有し、隣接するティースの間にスロット（巻線用溝）が
   設けられた固定子鉄心の前記ティースに、集中巻線を施
   してなる固定子と、前記固定子の内周に僅かな空隙を介
   して対向し、回転自在に保持された回転子により構成さ
   れる電動機において、ティース先端突出部とティースと
   が交差するティース先端突出部根元において、隣接する
   前記ティース先端突出部根元と非磁性導体からなるティ
   ース先端支持材とが嵌合されており、前記ティース先端
   突出部根元とティース先端支持材とが電気的に絶縁され
   ていることを特徴とする電動機。
3. 【請求項３】 ティース先端支持材が、非磁性金属導体
   からなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に
   記載の電動機。
4. 【請求項４】 ティース先端支持材の導電率が、σ＜１
   ×１０^-5Ω^-1ｍ^-1であることを特徴とする請求項１から
   請求項３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 【請求項５】 ティース先端突出部あるいはティース先
   端突出部根元とティース先端支持材とが、絶縁フィルム
   を介して嵌合されていることを特徴とする請求項１から
   請求項４のいずれか１項に記載の電動機。
6. 【請求項６】 ティース先端突出部あるいはティース先
   端突出部根元とティース先端支持材との間に介在する絶
   縁フィルムが、巻線と固定子鉄心との絶縁を行うスロッ
   ト絶縁紙と一体化していることを特徴とする請求項５に
   記載の電動機。
7. 【請求項７】 ティース先端支持材の表面に絶縁皮膜層
   を形成させたことを特徴とする請求項１から請求項４の
   いずれか１項に記載の電動機。
8. 【請求項８】 ティース先端突出部あるいはティース先
   端突出部根元とティース先端支持材とを互いに固定する
   固定手段を、前記ティース先端突出部あるいは前記ティ
   ース先端突出部根元あるいは前記ティース先端支持材に
   設けたことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれ
   か１項に記載の電動機。
9. 【請求項９】 回転子鉄心に永久磁石を埋め込んでなる
   回転子を具備することを特徴とする請求項１から請求項
   ８のいずれか１項に記載の電動機。
10. 【請求項１０】 請求項１から請求項９のいずれか１項
    に記載の電動機を搭載したことを特徴とする密閉型圧縮
    機。
11. 【請求項１１】 冷媒がＨＦＣまたは自然冷媒であるこ
    とを特徴とする請求項１０記載の密閉型圧縮機。
12. 【請求項１２】 請求項１０または請求項１１に記載の
    密閉型圧縮機を搭載したことを特徴とする機器。