JP2009261058A - 電動機とそれを用いた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電動機とそれを用いた電子機器に関するものであり、鉄損を小さくして効率を高めることを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、円筒状の外胴４と、この外胴４内部に、この外胴４の収縮により固定された円筒状のステータ１２と、このステータ１２内のロータ収納空間１２ａに回転自在に収納されたロータ１３とを備え、前記ステータ１２を磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部１２ｅを所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部１２ｅの周縁方向両側には貫通孔１２ｆを設けた。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動機とそれを用いた、例えば空調機器等のような電子機器に関するものである。

例えば空調機器におけるコンプレッサーに用いられている電動機の構造は、次のようになっていた。

すなわち、円筒状の外胴と、この外胴内部に、この外胴の収縮により固定された円筒状のステータと、このステータ内のロータ収納空間に回転自在に収納されたロータとを備え、前記ステータを磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設けた構成となっていた（なお、これに類似する先行文献としては、例えば下記特許文献１がある）。
特開２００４−２９７９３６号公報

上記従来例では、円筒状の外胴内部に、この外胴を収縮させて円筒状のステータ固定する、いわゆる「焼きばめ」が行われている。

この「焼きばめ」時には、外胴の収縮により、ステータの外周に設けた突出部に応力が加わり、その結果として鉄損が発生してしまう。

そこでこの従来例では、突出部の外周を湾曲面とし、これにより応力の集中を抑制し、これにより鉄損を小さくしている。

この従来例では、従来に比べその鉄損を小さくすることが出来たが、突出部の外周を湾曲面としても、やはり、外胴との接触部は内方に押圧されるので、まだそれなりの鉄損が発生し、さらなる鉄損の低下が求められていた。

そこで本発明は、更なる鉄損の低下を図ることを目的とするものである。

そしてこの目的を達成するために本発明は、円筒状の外胴と、この外胴内部に、この外胴の収縮により固定された円筒状のステータと、このステータ内のロータ収納空間に回転自在に収納されたロータとを備え、前記ステータを磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設け、これにより所期の目的を達成するものである。

以上のごとく本発明は、円筒状の外胴と、この外胴内部に、この外胴の収縮により固定された円筒状のステータと、このステータ内のロータ収納空間に回転自在に収納されたロータとを備え、前記ステータを磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設けたものであるので、ステータの鉄損を小さくすることが出来る。

すなわち、磁性体で構成されたステータの外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設けたものであるので、外胴の熱収縮時にステータの突出部が押圧された場合、先ずは突出部の周縁方向両側がこの押圧を受けて内方に変形し、次にこの内方への変形で貫通孔を変形させることになる。

そして、このように外胴の熱収縮で、ステータの突出部が押圧されても前記貫通孔が変形することで、ステータのこの貫通孔より内方の押圧変形は生じず、つまり突出部として変形するのはその周縁方向両側と貫通孔部分だけにとどまり、この結果ステータとしての鉄損は小さく、効率のよいものとなる。

以下本発明の一実施形態の電動機を、空調機器のコンプレッサーに適用したものを、添付図面を用いて説明する。

図５は、空調機器の冷房時におけるヒートサイクル回路を示し、先ずコンプレッサー１により冷媒を圧縮し、次に凝縮器２により放熱して冷媒を液化させ、その後蒸発器３により吸熱して冷媒を気化させ、再びコンプレッサー１により、気化した冷媒を圧縮するサイクルを行っている。

前記コンプレッサー１の構造は図１に示すように、円筒状の外胴４の上、下の開口部に円板状の蓋５、６を溶接して密閉容器を構成している。

そして外胴４内の下方に、圧縮部７、その上方向に電動機部８が設けられている。

前記圧縮部７は、シリンダ９内に偏心状態でロータ１０を配置した構成となっており、前記ロータ１０を円筒状のシャフト１１で回転させると、前記蒸発器３からの冷媒が管３ａを介してシリンダ９内に吸引され、ここで圧縮され、次にシャフト１１内や、電動機部８のステータ１２と、ロータ１３間等を介して、ステータ１２、ロータ１３上方の外胴４内部に噴出される。

なお、下方の蓋６内には潤滑剤（オイル）１４が設けられているので、前記ロータ１０の回転により、前記冷媒とこの潤滑剤１４が上述のごとくステータ１２、ロータ１３上方の外胴４内部へと噴出される。

なお、潤滑剤１４は比重が冷媒に比べて大きいので、外胴４内の電動機部８上まで上昇した後は、後述のごとく、外胴４とステータ１２間を自重により垂れ下がり、下方の蓋６内へと循環する。

その結果、圧縮された冷媒だけが管２ａを介して前記凝縮器２に供給されるようになっている。

前記電動機部８は、この図１と図２に示すごとく、内部に円柱状のロータ収納空間１２ａを有するとともに、このロータ収納空間１２ａに接する内周部分に、コイル（図示せず）による磁極（図２（ｃ）の１２ｂ）を所定間隔ごとに配置した前記ステータ１２と、このステータ１２の前記ロータ収納空間１２ａ内に回転自在に配置した円柱状の前記ロータ１３とを備えた構成となっている。

前記ステータ１２は磁性体よりなる図２（ｃ）に示す円環状板体１２ｃを図３のごとく複数枚積層して形成したもの、ロータ１３は磁性体よりなる円板状体（図示せず）を複数枚積層して形成したものである。

このうち先ずロータ１３は、図２（ａ）（ｂ）に示すごとく外周近傍の内側には、略長方形状の開口１３ａが外周を六等分するように所定間隔を置いて、環状に配置されており、各開口１３ａには磁石１３ｂが収納させられている。

六個の磁石１３ｂは、Ｎ極とＳ極が交互に外方向、つまりステータ１２方向へと向けられている。

次に、本実施形態において大きな特徴を有するステータ１２について説明する。

このステータ１２は上述のごとく磁性体よりなる図２（ｃ）の円環状板体１２ｃを図３のごとく複数枚積層し、この積層状態で上下方向に貫通する細板１２ｄで一体化し、これにより上述のごとく円筒状態としている。

またこの円筒状体のステータ１２は図４のごとく、いわゆる焼きばめにより外胴４内に固定されている。

具体的には、外胴４は、磁性体である電磁鋼板で形成したステータ１２よりは熱膨張係数が小さな圧延鋼板で形成しており、先ずこの外胴４だけを誘導加熱により約３００度に加熱する（ステータ１２は加熱しない）。

この加熱により外胴４は熱膨張し、その内径がステータ１２の外径よりも大きくなるので、この状態で、図４のごとくステータ１２上から外胴４を、下方のステータ１２に被せるごとく垂下させる。

そしてこの状態で、冷却すれば、外胴４は収縮し、これによってステータ１２を外方向から圧縮するがごとく固定することが出来る。

なお、電動機の運転による温度上昇では、ステータ１２の方が外胴４よりも大きく膨張することになるが、この時には外胴４がステータ１２側へと膨張し、ステータ１２に圧接することになるので、これら両者の固定状態は維持されるのである。

本実施形態では、図２（ｃ）（ｄ）に示すごとく、ステータ１２を構成する円環状板体１２ｃの外周に、その周縁方向に幅を持った複数の突出部１２ｅを所定間隔で設け、各突出部１２ｅの周縁方向両側には貫通孔１２ｆを設けている。

したがって、上述した冷却による外胴４の収縮時には、先ずは外胴４の内周面が、各突出部１２ｅの周縁方向両側に当接し、ここを内方に押圧変形させ、次にこの押圧力により貫通孔１２ｆが変形する。

そして、このように外胴４の熱収縮で、ステータ１２の突出部１２ｅが押圧されても前記貫通孔１２ｆが変形することで、この貫通孔１２ｆより内方への押圧変形は生じず、つまり突出部１２ｅとして変形するのはその周縁方向両側と貫通孔１２ｆ部分だけにとどまり、この結果ステータ１２としての鉄損は小さくなる。

またこのようにして外胴４内にステータ１２が固定された状態でも、ステータ１２の隣接する突出部１２ｅ部分においては外胴４内壁面との間に、図２（ａ）のごとく潤滑剤還流空間１２ｇが形成されているので、上述のごとく、外胴４内の電動機部８上まで上昇した後の潤滑剤１４が、この潤滑剤還流空間１２ｇを介して、外胴４とステータ１２間を自重により垂れ下がり、下方の蓋６内へと循環する。

また、ステータ１２を構成する円環状板体１２ｃは、複数枚積層されてはいるが、この積層状態において、各円環状板体１２ｃの貫通孔１２ｆは、図３のごとく積層体の上端から下端に連続させているので、この図３の矢印のごとく、貫通孔１２ｆを介して前記潤滑剤１４を、下方の蓋６内へと循環させることもできる。

また、この貫通孔１２ｆを介しての潤滑剤１４を、下方の蓋６内へとスムーズに循環させるためにも、各貫通孔１２ｆは、図３のごとく、上方から下方に打ち抜いて形成している。

以上のごとく本発明は、円筒状の外胴と、この外胴内部に、この外胴の収縮により固定された円筒状のステータと、このステータ内のロータ収納空間に回転自在に収納されたロータとを備え、前記ステータを磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設けたものであるので、ステータの鉄損を小さくすることが出来る。

すなわち、磁性体で構成されたステータの外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設けたものであるので、外胴の熱収縮時にステータの突出部が押圧された場合、先ずは突出部の周縁方向両側がこの押圧を受けて内方に変形し、次にこの内方への変形で貫通孔を変形させることになる。

そして、このように外胴の熱収縮で、ステータの突出部が押圧されても前記貫通孔が変形することで、ステータのこの貫通孔より内方の押圧変形は生じず、つまり突出部として変形するのはその周縁方向両側と貫通孔部分だけにとどまり、この結果ステータとしての鉄損は小さく、効率のよいものとなる。

したがって、各種電子機器への活用が期待されるものとなる。

本発明の一実施形態を、コンプレッサーに適用した断面図 （ａ）同外胴、ステータ、ロータ部分の平面図、（ｂ）同ステータ、ロータ部分の平面図、（ｃ）同ステータ部分の平面図、（ｄ）同ステータの要部拡大平面図 同ステータの要部拡大断面図 外胴とステータの組み立てを説明する断面図 本発明の一実施形態を、空調機に適用したブロック図

符号の説明

１ コンプレッサー
２ 凝縮器
３ 蒸発器
４ 外胴
５ 蓋
６ 蓋
７ 圧縮部
８ 電動機部
９ シリンダ
１０ ロータ
１１ シャフト
１２ ステータ
１２ａ ロータ収納空間
１２ｂ 磁極
１２ｃ 円環状板体
１２ｄ 細板
１２ｅ 突出部
１２ｆ 貫通孔
１２ｇ 潤滑剤還流空間
１３ ロータ
１３ａ 開口
１３ｂ 磁石
１４ 潤滑剤

Claims (6)

1. 円筒状の外胴と、この外胴内部に、この外胴の収縮により固定された円筒状のステータと、このステータ内のロータ収納空間に回転自在に収納されたロータとを備え、前記ステータを磁性体で構成するとともに、その外周には、その周縁方向に幅を持った複数の突出部を所定間隔で設け、少なくとも一つの突出部の周縁方向両側には貫通孔を設けた電動機。
2. ステータの外周の周縁方向において、隣接する突出部間には、潤滑剤還流空間を形成した請求項１に記載の電動機。
3. ステータは、円環状板体を複数枚積層して形成し、この積層状態において、各円環状板体の貫通孔は、積層体の上端から下端に連続させた請求項１または２に記載の電動機。
4. 貫通孔は、上方から下方に打ち抜いて形成した請求項１〜３のいずれか一つに記載の電動機。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の電動機を収納した電子機器。
6. 電動機のロータで、このロータ下方に設けたコンプレッサーのロータを駆動する構成とし、このコンプレッサーのロータ駆動により、
   潤滑剤を電動機のロータとステータ間を介して、ステータ上に供給する構成とした請求項５に記載の電子機器。

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