JP2003324879A - 電動圧縮機 - Google Patents
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Abstract
って、電動機部の固定子鉄心にコイルを構成する電動圧
縮機において、導体セグメントを折り曲げる時にその一
部が固定子鉄心に接触して絶縁性が低下するのを低コス
トで防止する。 【解決手段】 電磁鋼板3と固定子端板4が積層された
電動機部の固定子鉄心2に形成されたスロット部7に、
平角銅線からなる導体セグメント8を挿入して、スロッ
ト部7から突出する脚部8aを折り曲げる時に、絶縁紙
11に亀裂13が生じて、導体セグメント8の一部(角
部の膨らみ)が固定子端板4等に直接に接触するのを避
けるために、固定子端板4のスロット部7の一部に切り
欠き28を形成する。
Description
動機と、車両用空調装置の冷媒のような流体を圧縮する
ための圧縮機とが一体化されて共通の密閉ハウジング内
に収容され、両者の回転軸が相互に連結されている所謂
「電動圧縮機」に係り、特に、電動圧縮機の電動機部分
において、固定子に設けられる巻線の絶縁性を保持する
ための改良された構造に関するものである。
子1の鉄心2は、所定の形状に打ち抜かれた多数の薄い
電磁鋼板3を必要な厚さだけ積層すると共に、更に、そ
の積層体の両端に同様な形状を有する鉄板或いは少し厚
めの電磁鋼板からなる固定子端板4を積層することによ
って構成される。図5に示す従来例においては、電磁鋼
板3と固定子端板4との積層体である固定子鉄心2は、
円環状のヨーク部5と、ヨーク部5から半径方向内方に
向かって突出する多数の歯部6を備えており、隣接する
2個の歯部6の間にスロット部7を形成している。
場合、断面が円形の銅線を使用するよりも、断面が長方
形(正方形を含む)の所謂「平角銅線」を使用すると巻
線の素線の占積率を高めることができる。通常は平角銅
線の表面にポリアミドイミドのような絶縁性の樹脂を被
覆したものを使用するが、狭いスロット部7の中へ平角
銅線を挿入して固定子鉄心2の歯部6に巻き付けること
は難しいし、外部において巻き上げた各歯部6毎のコイ
ルを、相互に連続した状態で各歯部6に嵌め込むという
方法も、歯部6が半径方向の内向きに形成されている上
に、コイルが平角銅線からなっており、スロット部7の
間隔が狭いこともあって難しい。
に出願して特許第2927288号(特開平11−15
5270号)として登録された「車両用交流発電機」に
おいては、積層された固定子鉄心2の厚さの3〜4倍程
度の長さに裁断した平角銅線を中央部で折り曲げて、図
7に示すようなU字形の導体セグメント(セグメントコ
ンダクタと呼ぶこともある)8を作り、多数の導体セグ
メント8のそれぞれ2本の脚部8a,8bを、固定子鉄
心2において互いに隣接する2つのスロット部7のよう
な2つのスロット部7の間に跨るように、一方の固定子
端板4の側からスロット部7内へ挿入し、他方の固定子
端板4におけるスロット部7から突出する導体セグメン
ト8の脚部8a,8bを、治具等によって円周方向の同
じ方向に倒れるように折り曲げると共に、各スロット部
7内において隣接する別の半径位置に挿入された異なる
導体セグメント8の群については、それらの導体セグメ
ント8の脚部8a,8bを円周方向の反対方向に倒れる
ように折り曲げることにより、半径方向に隣接する導体
セグメント8の脚部8a,8bの先端の絶縁性被覆が除
去された部分同士を接触させて溶接することにより、連
続する巻線を形成するという特殊な方法をとっている。
セグメント8の脚部8a,8bを折り曲げる時に平角銅
線からなる導体セグメント8が固定子端板4のスロット
部7のエッジと直接に接触し、平角銅線の角部等の被覆
が破れて絶縁性が低下する恐れが生じる。この問題を解
消する方法として、図5に示すように、固定子端板4の
上に同様な形状を有する合成樹脂製の被覆材9を矢印で
示す位置にモールド成形によって一体化し、固定子鉄心
2のスロット部7の開口部分となる被覆材9のエッジ1
0に滑らかな曲面を形成すると共に、スロット部7の内
面を概ね覆う形状を有する筒形の絶縁紙11を挿入し
て、導体セグメント8と固定子端板4等との間の絶縁性
を保持するという方法が考えられている。更に、平角銅
線を使用するものではないが、巻線保護のための筒形の
絶縁紙11の端部にフランジ12を形成し、このフラン
ジ12が被覆材9のエッジ10に接触係合するようにし
て、巻線の絶縁性被覆がエッジ10によって傷つくのを
防止している例もある。
は、固定子端板4の上に合成樹脂製の被覆材9をモール
ド成形するためのコストが嵩む上に、被覆材9として使
用される合成樹脂と、電動機の用途との適合性を調べて
おく必要が生じる。例えば、この電動機が電動圧縮機の
電動機部として使用されると共に、その圧縮機部が空調
装置の冷媒圧縮機として使用される場合には、被覆材9
の合成樹脂材料が、空調装置において使用される可能性
がある各種の冷凍機油や冷媒等によって侵される恐れが
ないということを予め確認しておく必要がある。それに
よって電動圧縮機の開発期間が長くなるだけでなく、そ
のために余分のコストが発生するという問題がある。
に示すような合成樹脂からなる被覆材9を使用しない
で、安価なPET(ポリエチレンテレフタレート)やポ
リアミド等の弾性のある合成樹脂材料からなる普通の絶
縁紙11だけを使用して、空調装置において一般的に使
用されているR134a等のHFC系の冷媒に対応する
と、PETの場合はオリゴマーが抽出されて冷媒中へ流
れ出し、それが空調装置の冷凍サイクルにおける膨張弁
やドライヤーに付属しているスクリーンメッシュのよう
に流路が狭くなっている部分に堆積して、最悪の場合に
は冷凍サイクルを閉塞させることも起こり得る。また、
ポリアミド紙の場合は高い吸湿性を有するために、巻線
の絶縁性が低下するという問題がある。
1の材料としては、PEN(ポリエチレンナフタレー
ト)やPPS(ポリフェニレンスルフィド)のように、
冷媒に対する耐久性が既に確認されている材料を使用す
る必要があるが、これらの材料は弾力性が乏しいので、
平角銅線からなる導体セグメント8の脚部8a,8bを
折り曲げる際に、参照符号13によって示すような亀裂
を生じることがあり、それによって導体セグメント8が
絶縁紙11から露出すると、固定子端板4に接触して導
体セグメント8の絶縁性被覆が剥がれる結果、巻線の絶
縁性能が低下するという懸念がある。
おける前述のような問題に鑑み、コストの上昇を招くよ
うな新規な材料や部品の追加を必要としないきわめて簡
単な手段によって、平角銅線からなる導体セグメント
と、固定子端板を含む固定子鉄心との間の絶縁性を確保
する手段を提供することを目的としている。
決するための手段として、特許請求の範囲の請求項1に
記載された電動圧縮機を提供する。
も、電動機部の固定子の鉄心の一部として積層される固
定子端板におけるスロット部の一部に切り欠きが形成さ
れているので、固定子の鉄心にコイルを形成するために
鉄心のスロット部に挿入した導体セグメントの脚部を折
り曲げる時に、導体セグメントの一部が内側へ膨らんで
も、その部分は固定子端板に形成された切り欠きの中へ
隙間を残して突出するだけであるから、導体セグメント
の一部が固定子の鉄心に直接に接触するのを避けること
ができる。従って、導体セグメントの絶縁性被覆が接触
によって剥がれたり、絶縁性が低下するのを未然に防止
することができる。
動機部の固定子鉄心に形成される1個のスロット部の幅
が、1本の導体セグメントを受け入れ得るだけの幅とな
っていることが多いので、そのような場合には、本発明
の特徴に対応して設けられる切り欠きは、少なくとも固
定子端板におけるスロット部の底部の一方の隅にのみ形
成されていれば十分である。
メントと、固定子の鉄心及び固定子端板に形成されたス
ロット部との間に、PEN(ポリエチレンナフタレー
ト)又はPPS(ポリフェニレンスルフィド)からなる
絶縁紙を介装して、それらの間の絶縁性を高めることが
できる。PEN及びPPSはHFC系の冷媒に対する耐
久性が優れているので、この絶縁紙を使用した場合の本
発明の電動圧縮機は、空調装置における冷媒圧縮機とし
て使用するのに適している。その半面、PEN及びPP
Sは弾力性に乏しいので亀裂が生じ易いが、亀裂が生じ
た場合でも本発明の特徴としてスロット部に切り欠きが
形成されているので、導体セグメントの一部が直接に固
定子鉄心に接触する恐れはなく、必要な絶縁性は確保さ
れる。
4)を参照しながら、本発明の電動圧縮機の好適な実施
例を詳細に説明する。図示実施例においても前述の従来
技術の構成部分と実質的に同じ部分には同じ参照符号を
付している。図3に本発明の実施例としての電動圧縮機
14の全体構成を示す。電動圧縮機14は、例えば、車
両用空調装置の冷媒圧縮機として使用することができる
ように、図3の左端部分に示されたスクロール型の圧縮
機部15と、それ以外の大部分を占めている駆動用の電
動機部16とが一体化されたものである。図3における
圧縮機部15には、それ自体は公知のスクロール型圧縮
機が図示されているが、本発明においては圧縮機部15
の構造に特徴がなく、圧縮機部15にはスクロール型圧
縮機以外の斜板型圧縮機やベーン型圧縮機等も使用する
ことができるので、ここでは圧縮機部15の内部構造に
ついての説明を省略する。
部16のハウジング18は通しボルトのような手段によ
って一体化されていて、それらの内部空間の一部が相互
に連通していると共に、それらの内部空間は外気に対し
て密閉されている。電動機部16の中心軸線に沿って延
びる回転軸19は、圧縮機部15のハウジング17の内
部まで延びていると共に、圧縮機部15のクランク軸2
0のような被駆動側部材に連結している。回転軸19は
電動機部16のハウジング18によって支持された軸受
21と、圧縮機部15のハウジング17によって支持さ
れた軸受22とによって前後の部分を軸承されている。
る回転子23がキー24等を使用して一体的に回転可能
に取り付けられ、その外周面は僅かな隙間を置いて固定
子1の歯部6の先端に向き合っている。回転子23は多
数の薄い電磁鋼板が積層されたもので、その周囲に均等
に複数個の永久磁石が取り付けられている。言うまでも
なくこれは電動機部16が磁石式電動機として構成され
る場合であって、電動機部16が誘導型電動機として構
成される場合には回転子23に永久磁石を設ける必要は
ない。電動機部16としては、固定子1に前述のような
平角銅線からなるコイル25を有する形式の電動機であ
れば、磁石式電動機や誘導型電動機に限らず、他の形式
の電動機であっても使用することができる。
及び図4や、従来技術を示す図5〜図7とそれらに関す
る前述の説明をも併せて参照すれば明らかなように、所
定の形状に打ち抜かれて積層された電磁鋼板3と、更に
その両側に積層された同形の固定子端板4からなる固定
子鉄心2は、円環状のヨーク部5と、それから半径方向
の内方へ突出する多数の歯部6とを備えており、隣接す
る歯部6の間にそれぞれ半径方向のスロット部7を形成
している。
な絶縁性の樹脂を被覆した素線を固定子鉄心2の厚さの
3〜4倍程度の長さに裁断して、2つの脚部の先端の絶
縁性被覆を剥がすと共に、中央部においてU字形に折り
曲げた複数本の導体セグメント8を一方の固定子端板4
の側から、それぞれの脚部8a,8bが固定子鉄心2の
2つのスロット部7に跨るように挿入し、他方の固定子
端板4から突出する導体セグメント8の脚部8a,8b
(8aのみを図示)を、同じ円周上にあるものは全て同
じ方向を向くように治具等を使用して折り曲げると共
に、スロット部7内において隣接して挿入された他の導
体セグメント8の群の脚部8a,8bは、図2に示すよ
うに、先のものとは直径の異なる別の同心円の円周上に
おいて、全て反対方向を向くように折り曲げる。
ト8の脚部8a或いは8bの先端同士が隣接して接触す
る多数の接触部分ができるので、それらの接触部分を溶
接することにより、多数の導体セグメント8が連続して
固定子鉄心2の歯部6に巻き付いた形のコイル25を少
なくとも3本構成する。そしてそれらのコイル25にハ
ーメチックターミナル26を介して図示しない車載のバ
ッテリー及びインバータから三相交流の電力を供給す
る。
子端板4のエッジ等に接触することにより、平角銅線の
被覆が剥がれて絶縁性が低下するのを避けるために、P
ENやPPSのように冷媒に対する耐侵食性のある材料
からなる筒形等の絶縁紙11を予めスロット部7に挿入
して内面を覆うという対策をとることができるが、導体
セグメント8の端部を折り曲げる時等に、導体セグメン
ト8の角部に図2において参照符号27によって示すよ
うな膨らみ27ができて、絶縁紙11の一部に強く押し
付けられるために絶縁紙11に亀裂13が生じ、膨らみ
27が固定子端板4のエッジに直接に接触することによ
り、その部分の被覆が剥がれて絶縁性が低下する可能性
がある。
おいては、図1及び図2に示すように、固定子鉄心2の
うちで最も上層となる固定子端板4のスロット部7の一
部に逃げ部としての切り欠き28を形成している。スロ
ット部7の底部に位置する最外周の導体セグメント8の
突出部分となる脚部8a及び8bは、固定子鉄心2の円
周方向のいずれか一方へ折り曲げられるので、切り欠き
28は、導体セグメント8の折り曲げられる脚部8a,
8bの内側に対応するスロット部7の底部の一方の隅部
にのみ形成することになる。なお、導体セグメント8の
膨らみ27や絶縁紙11の亀裂13が長く形成される場
合には、固定子端板4だけでなく、積層された電磁鋼板
3のうちの上層の2〜3枚にも同様な切り欠きを設けて
対応すればよいが、積層される電磁鋼板3にも切り欠き
を設けると有効な磁路が減少して僅かながら電動機の効
率低下を招くので、通常は電磁鋼板3よりも多少厚めと
する固定子端板4だけに切り欠き28を設ける。
き28の大きさを、切り欠き28の形状が概ね円形であ
ることから直径によって例示すると、平角銅線からなる
導体セグメント8の断面寸法をA(長辺)×B(短辺)
の長方形として、長辺に沿って膨らみ27が発生し、そ
の高さhが最大で長辺Aの10〜15%、短辺に沿った
長さlが短辺Bの13〜17%、絶縁紙11の厚さが長
辺Aの9〜13%であった場合、切り欠き28の直径は
長辺Aの20〜33%程度でよい。切り欠き28を過度
に大きくして、図示実施例における長辺の1/3を超え
る部分まで拡げると、固定子端板4の機械的強度が低下
するだけでなく、平角銅線からなる導体セグメント8の
端部を折り曲げる時に導体セグメント8を支持すること
ができなくなる。
欠き28を設けたことにより、平角銅線からなる導体セ
グメント8の脚部8a,8bを折り曲げた時に、曲げら
れる部分の内側に膨らみ27が突出することにより、弾
性に乏しいPENやPPS等からなる絶縁紙11の一部
に亀裂13が発生しても、切り欠き28が突出部分を隙
間を残して受け入れることによって、導体セグメント8
の一部が固定子鉄心2のスロット部7の内面に直接に接
触することが避けられるので、導体セグメント8の表面
の絶縁性被覆が傷ついたり、絶縁性が低下するのを未然
に防止することができる。
して示す斜視図である。
である。
る。
な縦断正面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 電動機部と、それによって駆動される圧
縮機部とが一体化された電動圧縮機であって、前記電動
機部の固定子の鉄心に形成された多数のスロット部に平
角銅線からなる多数の導体セグメントが挿入され、前記
スロット部から突出する前記導体セグメントの脚部が折
り曲げられることにより接触する異なる導体セグメント
の脚部同士が接合されることによって、少なくとも1つ
の連続するコイルが構成される電動圧縮機において、前
記導体セグメントの脚部を折り曲げる時に前記導体セグ
メントの一部が前記固定子の鉄心に直接に接触するのを
避けるために、前記固定子の鉄心の一部として積層され
る固定子端板におけるスロット部の一部に切り欠きが形
成されていることを特徴とする電動圧縮機。 - 【請求項2】 請求項1において、前記切り欠きが、前
記固定子端板における前記スロット部の底部の一方の隅
にのみ形成されていることを特徴とする電動圧縮機。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、前記導体セグ
メントと、前記固定子端板を含む前記固定子の鉄心に形
成された前記スロット部との間に、ポリエチレンナフタ
レート又はポリフェニレンスルフィドからなる絶縁紙が
介装されていることを特徴とする電動圧縮機。
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