JP2005080418A - 圧縮機、電動機及びその固定子 - Google Patents

Abstract

【課題】固定子の巻線占積率や巻き付き強度を高める。
【解決手段】半径方向Ｒ１１に延在する歯部１１Ａは、半径方向Ｒ１１に平行な一対の第１面１０ｂと、半径方向Ｒ１１に対して９０度を超える角度で傾斜する第２面１０ｄとを有している。第１面１０ｂと第２面１０ｄとが接する位置Ｂから半径方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｇよりも、巻線格納部１０Ａの外周壁１０ｃから半径方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｓの方が外周側にある。よって巻線ノズルが位置４０ｃ，４０ｄの様に最外周１０ｃに達する前に、第１面１０ｂに巻回された巻線５１は、巻線枠３０において外周側に向かって層数が減少する勾配を形成している。従って、巻線５１は外周側へも巻回され、外周側に空隙が発生しにくくなる。
【選択図】図３

Description

本発明は電動機の構造及び製造技術に関する。

電動機は、固定子鉄心に開けられた巻線格納部に巻回された導線（以下「巻線」と称す）を備えている。固定子鉄心が環状である場合、巻線格納部はその内周側に開口する。

巻線を巻回する方法として、巻線ノズルなどにより、その開口側から巻線格納部に供給し、所定のテンションを与えつつ巻回する、いわゆる直巻と呼ばれる巻回方法がある。かかる巻回方法は例えば特許文献１に記載の技術に採用されている。

一方、直巻に対し、予め用意された巻枠に巻線を巻回し、巻回された状態で巻線を巻線格納部に挿入する、いわゆるインサータ方式と呼ばれる巻回方法もある。かかる巻回方法は例えば特許文献２に記載の技術に採用されている。

巻線占積率を向上させるために、巻線格納部の底部形状が、突極に直交する線を含む技術が特許文献３に、歯部の幅を外周から内周へと向かうほど狭くする技術が特許文献４に、それぞれ開示されている。

インサータ方式では、巻線と固定子との間でテンションが与えられずに巻線を巻回するため、巻線が巻き付く強さ（以下「巻き付き強度」と称す）を高めることはできない。これは固定子と巻線との間の相対的移動などによる振動を軽減することが困難である。更に、一般に固定子が積層鉄心で構成されていることを考えると、積層鉄心間の固着強度を高めることができないことになる。これは電動機を駆動する周波数によっては積層鉄心が振動するという問題をも招来する。

直巻ではインサータ方式と比較して、巻き付き強度を高めることができる。しかし巻線は巻線格納部に直接巻回されるため、巻線占積率及び巻き付き強度は巻線格納部の形状に大きく影響される。巻線格納部は歯部及びヨーク部によって囲まれるので、歯部及びヨーク部の形状によって巻線占積率及び巻き付き強度は大きな影響を受ける、ということもできる。

図１３はかかる事情を説明する断面図であり、固定子の環状コア２００の、中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のＺ座標に採用し、半径方向のＲ座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。

環状コア２００は、Ｚ方向に積層された複数の磁性層を備えている。その磁性層の各々は、Ｚ軸方向から見て半径方向Ｒに延在する６個の歯部２１と、歯部２１を環状に連結する連結部２２とを一体に有している。隣接する一対の歯部２１及びそれらを連結する連結部２２は、巻線が格納される巻線格納部２０を形成する。即ち巻線格納部２０の側壁２０ｂは歯部２１の側壁であり、外周面２０ｃは連結部２２の内周面である。

連結部２２のうち、歯部２１と対向する位置には外周側に向かって開口する凹部２３が形成されている。凹部２３は潤滑油が通過する経路として機能する。

歯部２１の内周端には円周方向Θに沿って延在する凸部２１ａが歯部２１の両側に設けられており、巻線格納部２０はその内周側に、当該巻線格納部２０を挟んで隣接する歯部２１に属する凸部２１ａの二つによって巻線ノズル挿入口２０ａが形成されている。

図１４は歯部２１の一つの近傍における、直巻によって巻線を巻回する様子を示す平面図である。歯部２１にはそのＺ軸方向の端部に巻線枠３０が設けられている。巻線枠３０はコの字型を有しており、Ｚ軸方向に開口している。巻線５０は巻線枠３０及び歯部１１Ａの周囲に巻回される。

直巻では、巻回の対象となる歯部２１を挟む両側の巻線格納部２０の巻線ノズル挿入口２０ａへと巻線ノズル４０を交互に挿入することにより巻線５２を巻回する。巻線５２は巻線ノズル４０の先端から供給される。ここでは歯部２１に巻回される前の巻線と、巻回された後の巻線とを区別するために、前者に及び後者にそれぞれ符号５２、５１を採用している。但し、特に両者を区別しない場合にはいずれをも符号５０を割り当てる。

図中左側の巻線格納部２０の巻線ノズル挿入口２０ａから巻線ノズル４０が挿入され、その巻線格納部２０の内周側の位置４０ａから巻線が開始される。環状コア２００と巻線ノズル４０とがＺ軸方向に沿って相対的に移動することにより、所定のテンションを与えつつ歯部２１の図中左側に巻線５１を巻き付けてから、巻線ノズル４０はＺ軸方向において左側の巻線格納部２０を脱する。

その後、環状コア２００と巻線ノズル４０とが円周方向Θに沿って相対的な移動ＭΘを行うことにより、巻線ノズル４０は巻線枠３０に所定のテンションを与えつつ巻線５１を巻き付け、右側の巻線格納部２０の巻線ノズル挿入口２０ａに挿入される。

更に環状コア２００と巻線ノズル４０とがＺ軸方向に沿って相対的に移動することにより、歯部２１の図中右側に所定のテンションを与えつつ巻線５１を巻き付けてから、巻線ノズル４０はＺ軸方向において右側の巻線格納部２０を脱する。

このように巻線ノズル４０は環状コア２００に対してＺ軸方向、円周方向Θの相対的移動ＭΘを交互に繰り返して歯部２１に巻線５１を巻き付けて行く。しかも半径方向Ｒについての相対的移動ＭＲをも伴っているので、巻線５１が内周側から外周側へと歯部２１に巻き付いて行く。

特開２０００−３５８３４６号公報 特開２００１−３４６３６６号公報 特開２０００−３５８３４６号公報 特開２００２−３６９４１８号公報

しかしながら、巻線ノズル４０が巻線格納部２０の最外周の位置４０ｃ、４０ｄの位置に達しても、歯部２１の最外周側まで巻線５１を十分に巻回することはできない。上記のように巻き付けは主としてＺ軸方向、円周方向Θの相対的移動を交互に繰り返して行うので、所定のテンションを与えつつ巻回して十分な巻き付き強度を得ることができるのは領域Ａの範囲に限られていた。領域Ａの最内周は巻線枠３０の巻回可能な位置の最内周である。また最外周は、巻線ノズル４０が巻線格納部２０の最外周の位置４０ｃ、４０ｄの位置に達した時に巻線５１が歯部２１に巻き付く位置である。この最外周の位置は、巻線ノズル４０の先端や巻線５０の寸法が小さいことに鑑みれば、ほぼ、巻線格納部２０の半径方向Ｒについての最外周の位置から歯部２１に下ろした垂線の足と見ることができる。

そして、このような、歯部２１の外周側での巻き付き強度の不足は、固定子と巻線との間の相対的移動などによる変形の抑制や、積層鉄心間の固着強度の向上を損なうことになる。

しかも、領域Ａよりも外周側での巻線格納部２０における巻線占積率は、領域Ａよりも劣ってしまう。図１５はある歯部２１の近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線５１の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠３０から巻線格納部２０に至る位置での巻線５１は除去して示している。

巻線枠３０や巻線格納部２０の外周側では、所定のテンションが与えられないので、領域Ａの最外周から巻線５１が内周側にこぼれるように巻回される。そのため、領域Ａの最外周近傍を境に、内周側から外周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配のみならず、外周側から内周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配も生じる。後者の勾配は、巻線５１が内周側へと巻回される傾向をより助長する。そして、これによって巻線５１が存在しない空隙５３が巻線格納部２０の外周側に形成される。かかる空隙５３の存在が巻線占積率の悪化を招来することは明白である。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、巻線占積率を高めること、巻き付き強度を高めることを目的としている。

この発明にかかる第１の固定子は、電動機に用いられ、中心軸方向（Ｚ）に積層された複数の磁性層（１００Ａ）と、前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線（５１）とを備える。前記磁性層の各々は、前記中心軸から見て半径方向（Ｒ１１）に延在する複数の歯部（１１Ａ）と、前記歯部を環状に連結する連結部（１２Ａ）とを一体に有する。前記歯部は、前記中心軸方向から見て前記歯部の延在方向（Ｒ１１）に平行な一対の第１面（１０ｂ）と、前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して９０度よりも大きな角度（θ１，θ２）を成して前記第１面と接する一対の第２面（１０ｄ）とを含む。隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部（１０Ａ）を形成し、隣接する一対の前記巻線格納部は一つの前記歯部を挟む。前記巻線格納部の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）は、当該歯部の前記第１面と前記第２面とが接する位置（Ｂ）から前記延在方向に下ろした垂線の足（Ｇ）と一致するかあるいは外周側である。

望ましい第１の態様は、前記第２面（１０ｄ）と前記延在方向（Ｒ１１）とが成す角度は１８０度未満である。

望ましい第２の態様は、前記第２面（１０ｄ）と前記延在方向（Ｒ１１）とが成す角度は、前記外周側に向かうに従って非減少である。

望ましい第３の態様は、前記第２面には前記巻線を個別に格納する微細な溝を有する絶縁部材（６０）が設けられる。

この発明にかかる第２の固定子は、電動機に用いられ、中心軸方向（Ｚ）に積層された複数の磁性層（１００Ｂ）と、前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線（５１）とを備える。前記磁性層の各々は、前記中心軸から見て半径方向（Ｒ１１）に延在する複数の歯部（１１Ｂ）と、前記歯部を環状に連結する連結部（１２Ｂ）とを一体に有する。隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部（１０Ｂ）を形成する。前記巻線は前記巻線格納部において前記歯部の近くに巻回された前記巻線の第１部分（５１ａ）と、前記巻線格納部において前記第１部分よりも前記歯部から離れて巻回される第２部分（５１ｂ）とを有する。前記第１部分と前記第２部分の一部とが、前記中心軸方向についての前記歯部の端部において同じ高さに巻回される。

望ましい第１の態様は、隣接する一対の前記巻線格納部（１０Ａ）は一つの前記歯部（１１Ｂ）を挟み、前記歯部は、前記中心軸方向（Ｚ）から見て前記歯部の延在方向（Ｒ１１）に平行な一対の第１面（１０ｂ）と、前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して９０度以上の角度を成す一対の第２面（１０ｅ）と、前記第２面と共に、前記巻線格納部に向かって突出する第１凸部（１４）を形成する第３面（１０ｆ）とを含む。前記巻線格納部において前記第１凸部よりも前記歯部側に前記第１部分（５１）が巻回される。前記巻線格納部の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）が、当該歯部の前記第１面と前記第２面とが接する位置（Ｃ）の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｔ）と一致するか外周側にある。

望ましい第２の態様は、前記歯部（１０Ｂ）はその内周端に、円周方向（Θ）に延在する第２凸部（１１ａ）を有する。前記第２凸部の先端は、前記中心軸方向（Ｚ）から見て前記第３面（１１ｆ）の延長上に位置する。

望ましい第３の態様は、前記巻線格納部（１０Ｂ）の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての前記最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）が、当該歯部の前記第１面（１０ｂ）と前記第２面（１０ｅ）とが接する位置（Ｃ）の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｔ）と一致する。

この発明にかかる第１の固定子や第２の固定子を有する電動機や、当該電動機を備える圧縮機もこの発明の範囲にある。

この発明にかかる第１の固定子によれば、巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率や巻き付き強度が高まる。

望ましい第１の態様を採用すれば、第２面の作用の実効が図られる。

望ましい第２の態様を採用すれば、巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率を高めることができる。

望ましい第３の態様を採用すれば、巻線が整列して巻回される。

この発明にかかる第２の固定子によれば、巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率が高まる。

望ましい第１の態様を採用すれば、第１面において巻線を整列させて巻回することができる。

望ましい第２の態様や第３の態様を採用すれば、巻線が整列して巻回される領域が広がる。

第１の実施の形態．
図１は本発明の第１の実施の形態にかかる固定子に採用される環状コア１００Ａの構成を示す断面図であり、環状コア１００Ａの中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のＺ座標に採用し、半径方向のＲ座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。

環状コア１００Ａは、そのＺ軸方向に積層された複数の磁性層を有し、これら複数の磁性層に対して直巻で巻線が巻回される。

これらの複数の磁性層の各々は、中心軸から見て半径方向Ｒに延在する複数の、例えば９個の歯部１１Ａと、これらの歯部１１Ａを環状に連結する連結部１２Ａとを一体に有している。隣接する一対の歯部１１Ａは巻線が格納される巻線格納部１０Ａを形成する。隣接する一対の巻線格納部１０Ａは一つの歯部１１Ａを挟む。

図２は図１に示された環状コア１００Ａとわずかな空隙を以て内挿されて用いられる回転子３００Ａの構成を例示する断面図である。回転子３００Ａは永久磁石埋め込み型であり、６個の永久磁石３０１Ａが配置されている。永久磁石埋め込み型の回転子３００Ａを採用することは効率を高める観点からは望ましい。

図３は歯部１１Ａの近傍を拡大して示す平面図である。歯部１１ＡにはそのＺ軸方向の端部に巻線枠３０が設けられている。巻線枠３０はコの字型を有しており、Ｚ軸方向に開口している。巻線は巻線枠３０及び歯部１１Ａの周囲に巻回される。

歯部１１Ａは、第１面１０ｂの一対と、第２面１０ｄの一対と、凸部１１ａを有している。第１面１０ｂは、Ｚ軸方向から見ると、いずれも歯部１１Ａの延在方向（つまり半径方向Ｒ１１）に平行である。第２面１０ｄは、Ｚ軸方向から見ると、延在方向に対して９０度を超えて１８０度未満の角度θ１，θ２を成す。これら第１面１０ｂ及び第２面１０ｄは歯部１１Ａの側壁であり、巻線格納部１０Ａの側壁でもある。巻線格納部１０Ａは、半径方向Ｒについての最外周の位置として外周壁１０ｃをも有するが、これは連結部１２Ａの内周壁でもある。

凸部１１ａは歯部１１Ａの内周端に円周方向Θに沿って歯部１１Ａの両側に延在して設けられている。巻線格納部１０Ａはその内周側に、巻線格納部１０Ａを挟んで隣接する歯部１１Ａに属する凸部１１ａの二つによって巻線ノズル挿入口１０ａが形成されている。

巻線格納部１０Ａの半径方向Ｒ１０１，Ｒ１０２についての最外周の位置、即ち外周壁１０ｃの中央から、当該巻線格納部１０Ａが挟む歯部１１Ａの延在方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｓは、当該歯部１１Ａの第１面１０ｂと第２面１０ｄとが接する位置Ｂから延在方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｇと一致するか外周側である。よって外周壁１０ｃにまで巻線用ノズル４０の先端が到達しても（位置４０ｃ，４０ｄ）、少なくとも第１面１０ｂについては、直巻を用いて所定のテンションで巻線を歯部１１Ａに巻回することができる。外周壁１０ｃはＺ軸方向から見ると、歯部１１Ａの延在方向Ｒ１１に対して９０度よりも小さい角度を成し、円弧を呈してもよい。図３ではＺ軸方向から見て、巻線格納部１０Ａについての半径方向Ｒ１０１，Ｒ１０２に対して垂直な線状を呈している。

図４は、ある歯部１１Ａの近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線５１の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠３０から巻線格納部１０Ａに至る位置での巻線５１は除去して示している。但し巻線５１の断面には番号１〜５を付記しており、これらの番号は巻線格納部１０Ａにおいて歯部１１Ａに近い側から何番目の層の巻線５１であるかを示している。

巻線枠３０や巻線格納部１０Ａの外周側では、図４に示されるように巻線枠３０においては巻線格納部１０Ａにおける高層の巻線５１の一部は、巻線枠３０においては低層に位置する。例えば巻線枠３０の底部３０ｂから数えて第１層目には、巻線格納部１０Ａにおいて第２層や第４層にある巻線５１が位置している。

このように、歯部１１Ａの延在方向に対して斜めとなる第２面１０ｄの傾斜に起因して、配線の領域Ａの最外周近傍では、内周側から外周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配が生じ、従来の技術のように外周側から内周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配は生じない。よって巻線格納部１０Ａの外周側にも巻線がこぼれてゆき、巻線占積率を向上させることができる。

特に、歯部１１Ａに対して巻線を巻回する際には、まず第１面１０ｂに対して巻回される。そして第１面１０ｂの外周側端部となる位置Ｂは領域Ａの内部にあるので、第１面１０ｂに巻回される巻線は、その巻き付け強度が高く強固に巻き付けられる。よって積層されて固定子１００を構成する複数の磁性層と共に巻線が強固に密着し、固定子の剛性を高めることができる。これは積層鉄心の振動を抑制する上で効果的である。

また、第２面１０ｄに巻回される巻線も、角度θ１，θ２が９０度よりも大きいので、歯部１１Ａとの間で所定のテンションを受けつつ歯部１１Ａに巻回される。よって固定子の剛性を高めることに寄与することになる。

なお、角度θ１，θ２は９０度よりも大きければよいが、１８０度まで大きくすると、実質的に第１面１０ｂと第２面１０ｄとの区別がなくなり、第２面１０ｄの作用の実効が図れないので、θ１，θ２は１８０度未満の方が望ましい。

また、第２面１０ｄは、Ｚ軸方向から見て直線状である場合を図示しているが、角度θ１、θ２が９０度よりも大きく１８０度未満であれば、曲線であってもよい。例えば第１面１０ｂから離れるにつれ、Ｚ軸方向から見てその接線と歯部１１Ａの延在方向Ｒ１１との成す角度が大きくなってもよい。この角度が第１面１０ｂから離れるにつれ増加すれば、巻線枠３０においては巻回の初期には巻線が勾配を高めつつ、巻回の後期となるほど多くの巻線が外周側に供給される。よって巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率を高めることができる。

逆に、この角度が第１面１０ｂから離れるにつれ減少するような形状、例えばＺ軸方向から見て巻線格納部１０Ａに向かって凹となる円弧を呈する形状は、第２面１０ｄとして採用することは望ましくない。巻線枠３０においては巻回の初期には巻線が多く外周側に供給されるので勾配を高めにくく巻線占積率の向上度が小さいからである。従って、第２面１０ｄと延在方向Ｒ１１とが成す角度は、外周側に向かうに従って非減少であることが望ましい。

図２に示されたような永久磁石埋め込み型の回転子３００Ａを採用すると、回転子３００Ａと固定子との間に強大な吸引力、反発力が発生し、固定子の内径部に大きな力が作用する。これは固定子を円環状に振動させる力となる。しかし、本発明によれば巻き付き強度が高く、円環状の振動を抑制する。よって効率の高い永久磁石埋め込み型の回転子を採用しても音の発生を低減することができる。

また、磁束Φは連結部１２Ａのみならず、図３に白抜き矢印で示されるように歯部１１Ａをも通過するので、連結部１２Ａの外周に設けられる凹部１３を大きくし易い。換言すれば、Ｚ軸方向から見た凹部１３の面積を従来と変えなければ、巻線格納部１０Ａの断面積を従来よりも大きくして、巻線数を多くすることができる。

凹部１３の形状は、凹部１３を形成する連結部１２Ａの外周１３ａが、第２面１０ｄとほぼ平行となることが望ましい。磁束Φが通過する幅を制限しないためである。

図５は本実施の形態の望ましい変形の一例を示す断面図であり、巻線格納部１０Ａの一つの近傍を示す。巻線格納部１０Ａはその周囲、具体的には第１面１０ｂ、第２面１０ｄに絶縁部材６０を設けている。図５では外周壁１０ｃ並びに凸部１１ａの巻線格納部１０Ａ側の面にも絶縁部材６０を設けた場合が例示されている。

絶縁部材６０は環状コア１００Ａよりも弾性を有することが望ましい。予め絶縁部材６０を成形してから巻線格納部１０Ａに入れる工程によって図５に示された構成を得ることができる。あるいは環状コア１００Ａに対して絶縁物をモールドしてもよい。あるいは弾性ある絶縁フィルムを巻線格納部１０Ａに沿わせて変形して挿入してもよい。

図６はより望ましい態様を示す断面図であり、図５の絶縁部材６０近傍を拡大して示している。絶縁部材６０は巻線格納部１０Ａに向かって開口する溝を有しており、ここでは第２面１０ｄとは非平行な面６１，６２によって形成されるＶ字溝を有している場合が例示されている。Ｖ字溝をＵ字溝で代替してもよい。

歯部１１Ａに巻回された巻線５１のうち、初期に巻回されたものは、巻線格納部１０Ａにおいて上記Ｖ字溝に沿って個別に格納される。巻線５１には歯部１１Ａに向かって力Ｆで示されるテンションが付加されて巻回されている。巻線５１は面６１，６２に接触しているので、それぞれの面に対して分力ｆ１，ｆ２で押圧される。そして分力ｆ１は巻き付け強度の向上に寄与する。また面６２は分力ｆ２に抗して巻線５１が内周側へと滑ることを防止する。このようにして微細な面６１，６２を設けることにより、巻線５１を整列させて巻回することができる。

図６では第２面１０ｄが微細的にも平坦な構造を例示しているが、面６１，６２と同様の傾斜面を微視的に有していてもよい。その場合、これらの傾斜面自身ではなく、これらが配列される方向が、上述の角度θ１，θ２についての条件を満足する必要がある。逆に、微視的な傾斜面の角度は上述の角度θ１，θ２についての条件を満足する必要はない。

第２面１０ｄが微細的に上述の傾斜面を有していれば、絶縁部材６０をモールドで形成しても当該傾斜面の形状を反映して面６１，６２を形成することは容易である。

本実施の形態では固定子極歯数９（図１参照）、磁極数６（図２参照）の場合を例示したが、極数が多いほど、巻線格納部１０Ａの面積を有効に確保しやすい。換言すれば、外周壁１０ｃは狭いほど望ましい。外周壁１０ｃを省略して、異なる歯部１１Ａに属する二つの第２面１０ｄが同じ巻線格納部１０Ａにおいて相互に接触することも望ましい。

第２の実施の形態．
図７は本発明の第２の実施の形態にかかる固定子に採用される環状コア１００Ｂの構成を示す断面図であり、環状コア１００Ｂの中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のＺ座標に採用し、半径方向のＲ座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。

環状コア１００Ｂも環状コア１００Ａと同様に、そのＺ軸方向に積層された複数の磁性層を有し、これら複数の磁性層に対して直巻で巻線が巻回される。

これらの複数の磁性層の各々は、中心軸から見て半径方向Ｒに延在する複数の、例えば６個の歯部１１Ｂと、これらの歯部１１Ｂを環状に連結する連結部１２Ｂとを一体に有している。隣接する一対の歯部１１Ｂは巻線が格納される巻線格納部１０Ｂを形成する。隣接する一対の巻線格納部１０Ｂは一つの歯部１１Ｂを挟む。

図８は図７に示された環状コア１００Ｂとわずかな空隙を以て内挿されて用いられる回転子３００Ｂの構成を例示する断面図である。回転子３００Ｂは永久磁石埋め込み型であり、４個の永久磁石３０１Ｂが配置されている。永久磁石埋め込み型の回転子３００Ｂを採用することは効率を高める観点からは望ましい。

図９は歯部１１Ｂの近傍を拡大して示す平面図である。歯部１１ＢにはそのＺ軸方向の端部に巻線枠３０が設けられている。巻線枠３０はコの字型を有しており、Ｚ軸方向に開口している。巻線は巻線枠３０及び歯部１１Ｂの周囲に巻回される。

歯部１１Ｂは、第１面１０ｂの一対と、第２面１０ｅの一対と、第３面１０ｆの一対と、凸部１１ａを有している。第１面１０ｂは、第１の実施の形態で説明されたように、Ｚ軸方向から見ると、いずれもその延在方向（つまり半径方向Ｒ１１）に平行である。第２面１０ｅ及びこれと隣接する第３面１０ｆとは凸部１４を形成している。凸部１４は巻線格納部１０Ｂに向かって突出している。例えば第２面１０ｅは第１面１０ｂに対して垂直に隣接する。また例えば第３面１０ｆは第１面１０ｂと平行であって第２面１０ｅと隣接する。第２面１０ｅは、第１の実施の形態の第２面１０ｄと同様に、半径方向Ｒ１１に対して９０度を超える角度で傾斜していてもよい。

第１面１０ｂ、第２面１０ｅ、第３面１０ｆは歯部１１Ｂの側壁であり、巻線格納部１０Ｂの側壁でもある。巻線格納部１０Ｂは、半径方向Ｒについての最外周の位置として外周壁１０ｃをも有するが、これは連結部１２Ｂの内周壁でもある。外周壁１０ｃはＺ軸方向から見て、例えば円弧を呈する。

凸部１１ａは歯部１１Ｂの内周側に円周方向Θに沿って歯部１１Ｂの両側に延在して設けられている。巻線格納部１０Ｂはその内周側に、当該巻線格納部１０Ｂを挟む歯部１１Ｂに属する凸部１１ａの二つによって巻線ノズル挿入口１０ａが形成されている。凸部１１ａの先端は、例えば、Ｚ軸方向から見て第３面１０ｆの延長上に位置する。あるいは図９に点線で示されるように、第２面１０ｅと第３面１０ｆとが接する位置と、凸部１１ａとを結ぶ線が第３面１０ｆの延長上に位置しなくてもよい。

図１０及び図１１は、ある歯部１１Ｂの近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線５１の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠３０から巻線格納部１０Ｂに至る位置での巻線５１は除去して示している。図１０は第１面１０ｂと第２面１０ｅと凸部１１ａとが形成する凹部１０Ｐ（図９参照）内で巻線５１が巻回された状態での巻回途中の状態を示している。図１１は凹部１０Ｐを越えて更に巻回を施した状態を示している。凹部１０Ｐを越えないで巻回された巻線５１は第１部分５１ａとしてその断面（巻き付き方を明瞭にするための仮想的な断面）にハッチングを施さず、凹部１０Ｐを越えて巻回された巻線５１は第２部分５１ｂとして、その仮想的な断面にハッチングを施している。

巻線格納部１０Ｂの外周壁１０ｃは、当該巻線格納部１０Ｂが挟む歯部１１Ｂの延在方向Ｒ１１に沿って見て、当該歯部１１Ｂの第１面１０ｂと第２面１０ｅとが接する位置Ｃよりも外周側である。つまり巻線格納部１０Ｂの半径方向Ｒ１０１，Ｒ１０２についての最外周の位置から、当該巻線格納部１０Ｂが挟む歯部１１Ｂの延在する半径方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｓが、歯部１１Ｂの第１面１０ｂと第２面１０ｅとが接する位置Ｃから、半径方向Ｒ１１に下ろした垂線の足Ｔと一致するか外周側にある。

よって外周壁１０ｃにまで巻線用ノズル４０の先端が到達しても（位置４０ｃ，４０ｄ）、少なくとも凹部１０Ｐにおいては、直巻を用いて所定のテンションで巻線を歯部１１Ｂに巻回し、かつ整列して巻回することが容易である。

この整列して巻回される巻線５１を多くすることは、巻線占積率を高める上で重要であり、よって凹部１０Ｐを広く採ることが望ましい。この観点からは、凸部１１ａは、その先端がＺ軸方向から見て第３面１０ｆの延長上に位置するまで延在する方が望ましい。また位置Ｃについての垂線の足Ｔと、巻線格納部１０Ｂの最外周の位置についての垂線の足Ｓとが一致するまで第１面１０ｂを拡げることが望ましい。

凸部１４よりも歯部１１Ｂ側で、即ち凹部１０Ｐ内において巻回されている巻線５１の第１部分５１ａについては、第２面１０ｅよりも外周側に巻回できる空間がない。よって第１部分５１ａが巻回され終わるまでの状態では、巻線枠３０の半径方向での巻回の外周側に空隙５４が存在する。

凹部１０Ｐを越えて巻回された巻線５１の第２部分５１ｂは、巻線格納部１０Ｂにおいては、第１部分５１ａよりも歯部１１Ｂから離れて巻回され、いわば第１部分５１ａよりも高層に位置している。

しかし、空隙５４が上述のように存在するので、第２部分５１ｂの一部は巻線枠３０の底部３０ｂに接触して巻回される。つまり巻線５１の第１部分５１ａと、第２部分５１ｂの一部とが、Ｚ軸方向についての歯部１１Ｂの端部において同じ高さに巻回される、よって巻線５１によって、巻線枠３０において内周側から外周側へと巻線５１の層数が減少する勾配が形成される。その結果、巻線５１は巻線格納部１０Ｂの外周側にこぼれて行き、図１５を用いて説明された空隙５３が残ることはなく、巻線占積率を高めることができる。

凸部１４が設けられることにより巻線格納部１０の、Ｚ軸方向から見た凹部１３の面積が減少することも考えられる。しかし連結部２２のうち、歯部１１Ｂと対向する位置に設けられて外周側に向かって開口する凹部２３の深さｄ（図９参照）を浅くすれば、外周壁１０ｃを更に外周側に設定することができ、巻線格納部１０Ｂを拡げ、巻線数を高めることが可能である。

この場合、凹部２３の深さｄを浅くしても、潤滑油が通過する経路を狭くしないために、凹部２３に対して更なる凹部１５を設けることができる。凹部１５は歯部１１Ｂの一対の第１面１０ｂ同士の中間の位置に対向して配置される。凸部１４の存在により、環状コア１００Ｂを通過する磁束は、やや歯部１１Ｂ寄りを通過する。よって凹部１５を設けても磁束の通過を阻害する影響は小さくてすむ。

図１２は本発明にかかる環状コア１００Ａ，１００Ｂを適用可能な圧縮機７００の構成を例示する断面図であり、上記実施の形態で述べたＺ軸方向に平行な断面が示されている。

冷媒供給口７０１から圧縮機７００へ供給された冷媒は、スクロールピストン７０３によって圧縮され、冷媒排出口７０２から排出される。スクロールピストン７０３はクランク軸７０５によって回転する。クランク軸７０５は回転子３００によって回転される。回転子３００の周囲には固定子１００が設けられ、回転子３００と固定子１００とは電動機を構成する。

回転子３００には上記実施の形態で説明した回転子３００Ａ，３００Ｂを採用することができる。固定子１００の環状コアには上記実施の形態で説明した環状コア１００Ａ，１００Ｂを採用することができる。固定子１００の外周側には切り欠き７０４が設けられており、ここを潤滑油が通過する。切り欠き７０４は上記実施の形態で説明された凹部１３，１５，２３を採用できる。

本発明の第１の実施の形態にかかる環状コアの構成を示す断面図である。 回転子の構成を例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる歯部の一つの近傍を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態にかかる歯部の一つの近傍を一部破断して示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の望ましい変形の一例を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態のより望ましい態様を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる環状コアの構成を示す断面図である。 回転子の構成を例示する断面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる歯部の一つの近傍を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる歯部の一つの近傍を一部破断して示す斜視図である。 本発明の第２の実施の形態にかかる歯部の一つの近傍を一部破断して示す斜視図である。 本発明にかかる技術を適用可能な圧縮機の構成を例示する断面図である。 従来の固定子の環状コアを例示する断面図である。 従来の固定子の歯部に巻線を巻回する様子を示す平面図である。 従来の歯部の近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。

符号の説明

１０ｂ 第１面
１０ｃ 外周壁
１０ｄ，１０ｅ 第２面
１０ｆ 第３面
１０Ａ，１０Ｂ 巻線格納部
１１ａ，１４ 凸部
１１Ａ，１１Ｂ 歯部
１２Ａ，１２Ｂ 連結部
５１ 巻線
５１ａ 第１部分
５１ｂ 第２部分
６０ 絶縁部材

Claims (10)

1. 中心軸方向（Ｚ）に積層された複数の磁性層（１００Ａ）と、
   前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線（５１）と
   を備える固定子であって、
   前記磁性層の各々は、
   前記中心軸から見て半径方向（Ｒ１１）に延在する複数の歯部（１１Ａ）と、
   前記歯部を環状に連結する連結部（１２Ａ）と
   を一体に有し、
   前記歯部は、
   前記中心軸方向から見て前記歯部の延在方向（Ｒ１１）に平行な一対の第１面（１０ｂ）と、
   前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して９０度よりも大きな角度（θ１，θ２）を成して前記第１面と接する一対の第２面（１０ｄ）と
   を含み、
   隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部（１０Ａ）を形成し、
   隣接する一対の前記巻線格納部は一つの前記歯部を挟み、
   前記巻線格納部の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）が、当該歯部の前記第１面と前記第２面とが接する位置（Ｂ）から前記延在方向に下ろした垂線の足（Ｇ）と一致するかあるいは外周側である、電動機の固定子。
2. 前記第２面（１０ｄ）と前記延在方向（Ｒ１１）とが成す角度は１８０度未満である、請求項１記載の電動機の固定子。
3. 前記第２面（１０ｄ）と前記延在方向（Ｒ１１）とが成す角度は、前記外周側に向かうに従って非減少である、請求項１又は請求項２に記載の電動機の固定子。
4. 前記第２面には前記巻線を個別に格納する微細な溝を有する絶縁部材（６０）が設けられる、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の電動機の固定子。
5. 中心軸方向（Ｚ）に積層された複数の磁性層（１００Ｂ）と、
   前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線（５１）と
   を備える固定子であって、
   前記磁性層の各々は、
   前記中心軸から見て半径方向（Ｒ１１）に延在する複数の歯部（１１Ｂ）と、
   前記歯部を環状に連結する連結部（１２Ｂ）と
   を一体に有し、
   隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部（１０Ｂ）を形成し、
   前記巻線は前記巻線格納部において前記歯部の近くに巻回された前記巻線の第１部分（５１ａ）と、前記巻線格納部において前記第１部分よりも前記歯部から離れて巻回される第２部分（５１ｂ）とを有し、
   前記第１部分と前記第２部分の一部とが、前記中心軸方向についての前記歯部の端部において同じ高さに巻回される、電動機の固定子。
6. 隣接する一対の前記巻線格納部（１０Ａ）は一つの前記歯部（１１Ｂ）を挟み、
   前記歯部は、
   前記中心軸方向（Ｚ）から見て前記歯部の延在方向（Ｒ１１）に平行な一対の第１面（１０ｂ）と、
   前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して９０度以上の角度を成す一対の第２面（１０ｅ）と、
   前記第２面と共に、前記巻線格納部に向かって突出する第１凸部（１４）を形成する第３面（１０ｆ）と
   を含み、
   前記巻線格納部において前記第１凸部よりも前記歯部側に前記第１部分（５１）が巻回され、
   前記巻線格納部の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）が、当該歯部の前記第１面と前記第２面とが接する位置（Ｃ）の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｔ）と一致するか外周側にある、請求項５記載の電動機の固定子。
7. 前記歯部（１０Ｂ）はその内周端に、円周方向（Θ）に延在する第２凸部（１１ａ）を有し、
   前記第２凸部の先端は、前記中心軸方向（Ｚ）から見て前記第３面（１１ｆ）の延長上に位置する、請求項６記載の電動機の固定子。
8. 前記巻線格納部（１０Ｂ）の前記半径方向（Ｒ１０１，Ｒ１０２）についての前記最外周の位置（１０ｃ）から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｓ）が、当該歯部の前記第１面（１０ｂ）と前記第２面（１０ｅ）とが接する位置（Ｃ）の前記延在方向（Ｒ１１）に下ろした垂線の足（Ｔ）と一致する、請求項６又は請求項７に記載の電動機の固定子。
9. 請求項１乃至８のいずれか一つに記載の固定子を有する電動機。
10. 請求項９記載の電動機を備える圧縮機。

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