JP2011045241A - 電機子用コア - Google Patents

Abstract

【課題】温度が高い周囲環境下での使用又は冷媒に接触するような周囲環境下であっても使用が容易な電機子用コアを提供する。
【解決手段】ティース１０は回転軸Ｐの周りで環状に配される。ヨーク２０は貫挿孔２１を有している。貫挿孔２１は回転軸Ｐを中心とした径方向及び回転軸Ｐに沿う軸方向に開口している。貫挿孔２１にはティース１０が貫挿される。補強板３０は金属で形成され、ヨーク２０に対して軸方向で対面して配置される。また補強板３０はティース１０に溶接固定される。
【選択図】図４

Description

本発明は、電機子用コアに関する。

特許文献１には電機子が記載されている。この電機子は、ティースと、ヨークと、コイルとを備えている。ティースは軸の周りで環状に配置されている。ヨークには軸方向でティースを貫挿する貫挿孔が設けられている。コイルはティースに巻回される。当該貫挿孔は径方向の内周側で開口している。これによって、ティースを軸方向に流れる磁束に起因してヨークに生じる渦電流を低減している。

そして、ティースがヨークから軸方向に沿って抜けることを防止する、及び電機子の強度を向上するために、ティースと、ヨークと、コイルとを一体で樹脂モールドしている。かかる樹脂モールドをするためには、所定の金型にティースと、ヨークと、コイルとを収納し、これに樹脂を流し込んで硬化させる。

特開２００７−２８８５５号公報 特開２００７−２８８５４号公報 国際公開第０３／０４７０６９号

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、ティースと、ヨークと、コイルとを一体で樹脂モールドしているために、温度の高い周囲環境下では使用しにくい。また、電機子が冷媒に接触する使用環境下では、樹脂が冷媒中に溶け出す（抽出される）可能性がある。

そこで、本発明は温度が高い周囲環境下又は冷媒に接触するような周囲環境下であっても使用が容易な電機子用コアを提供することを目的とする。

本発明にかかる電機子用コアの第１の態様は、所定の軸（Ｐ）の周りで環状に配されるティース（１０）と、前記軸を中心とした径方向及び前記軸に沿う軸方向に開口して前記ティースが貫挿される貫挿孔（２１）を有するヨーク（２０）と、前記ヨーク（２０）に対して前記軸方向で対面して配置され、前記ティース（１０）に溶接固定される金属板（３０）とを備える。

本発明にかかる電機子用コアの第２の態様は、第１の態様にかかる電機子用コアであって、前記軸（Ｐ）を中心とした径方向における前記ティース（１０）の端においてのみ、前記ティースと前記金属板（３０）とが溶接される。

本発明にかかる電機子用コアの第３の態様は、第１の態様にかかる電機子用コアであって、前記ティース（１０）と前記金属板（３０）とは、前記軸（Ｐ）に沿って見て、前記ティース（１０）の全周に渡って溶接される。

本発明にかかる電機子用コアの第４の態様は、第１の態様にかかる電機子用コアであって、前記ティース（１０）は前記軸と垂直な方向に積層された磁性板（１０１）を有し、前記ティースと前記金属板（３０）とは前記磁性板の相互間で溶接される。

本発明にかかる電機子用コアの第５の態様は、第１乃至第４のいずれか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記ティース（１０）は前記金属板（３０）と共に前記ヨーク（２０）を軸方向で挟む。

本発明にかかる電機子用コアの第６の態様は、第１乃至第５の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板（３０）の外周縁は前記軸から見て前記ヨークよりも外側にあって、前記金属板は所定のケース（Ｃ１０）に外側から固定される。

本発明にかかる電機子用コアの第７の態様は、第１乃至第６の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板（３０）は圧縮機構（Ｃ４４）の一部である。

本発明にかかる電機子用コアの第８の態様は、第１乃至第４，第５乃至第７の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記ティース（１０）は、前記軸（Ｐ）に垂直な方向に積層された磁性体（１０１）を有する。

本発明にかかる電機子用コアの第９の態様は、第１乃至第８のいずれか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板（３０）は非磁性である。

本発明にかかる電機子用コアの第１０の態様は、第９の態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板はステンレスである。

本発明にかかる電機子用コアの第１の態様によれば、ティースにコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して界磁子を配置することで回転電機を構成できる。かかる回転電機において、ティースには軸方向に沿って磁束が流れる。またこの磁束に起因してティースには軸方向に沿ったスラスト力が作用する。

径方向に開口した貫挿孔はヨークの強度低下を招くものの、ティースは金属板に固定されているので、ヨークの強度に依存せずにティースの軸方向における位置を固定できる。よって、ヨークの強度のみに依存することなく、スラスト力に対してティースのぶれを抑制できる。しかも、ティースが金属板に溶接固定されるので、温度が高い周囲環境下での使用、または冷媒に接触する圧縮機用電動機（例えば空気調和機、冷凍機など）への使用を容易にすることができる。

本発明にかかる電機子用コアの第２の態様によれば、ティースを軸方向に流れる磁束はヨークを周方向に沿って流れる。溶接による熱が金属板を介してヨークへと伝達され、その結果ヨークに熱変形が生じたとしても、磁束の流れる経路を避けて溶接されるので、電機子としての磁気特性の劣化を抑制できる。

本発明にかかる電機子用コアの第３の態様によれば、ティースと金属板の固定力を高めることができる。

本発明にかかる電機子用コアの第４の態様によれば、ティースと金属板との間の溶接が磁性板同士の固定をも兼ねることができる。

本発明にかかる電機子用コアの第５の態様によれば、ヨークの固定をティースと金属板によって実現できる。

本発明にかかる電機子用コアの第６の態様によれば、金属板がケースに固定されるので、電機子用コアをケースに固定するに際してヨークをケースに固定する必要がない。よって、ケースとの固定に起因してヨークに応力が生じにくく、ヨークの磁気特性の劣化を招きにくい。

本発明にかかる電機子用コアの第７の態様によれば、ティースにコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して界磁子を配置することで回転電機を構成できる。かかる回転電機を圧縮機に搭載する使用方法では、金属板が圧縮機構の一部を構成するので、部品点数を低減し、以って製造コストの低減に寄与する。

本発明にかかる電機子用コアの第８の態様によれば、軸方向に沿ってティースの内部を流れる磁束に起因した渦電流を低減することができる。

本発明にかかる電機子用コアの第９の態様によれば、軸を中心とした周方向でヨークを流れる磁束に起因した渦電流を低減できる。

本発明にかかる電機子用コアの第１０の態様によれば、金属板としてステンレスを採用している。ステンレスは体積抵抗率が高く、微小な漏れ磁束により発生する渦電流を低減することができる。

電機子用コアの概念的な構成を示す斜視図である。 電機子用コアの概念的な構成を示す分解斜視図である。 電機子用コアの概念的な構成を示す斜視図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 径方向に沿う断面において電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の断面図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 圧縮機の概念的な構成を示す縦断面図である。 圧縮機の概念的な構成を示す縦断面図である。

第１の実施の形態．
図１，２は第１の実施の形態にかかる電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。図１は電機子用コアの斜視図を示し、図２は電機子用コアの構成部品を回転軸Ｐに沿う軸方向（以下、単に軸方向と呼ぶ）で分離して示している。本電機子用コア１は、複数のティース１０と、ヨーク２０と、補強板３０とを備えている。

複数のティース１０は軟磁性体（例えば鉄）であって、回転軸Ｐの周りで環状に配置されている。ヨーク２０は軟磁性体（例えば鉄）であって、複数のティース１０を軸方向でそれぞれ貫挿する複数の貫挿孔２１を有している。ヨーク２０は複数のティース１０を周方向で相互に磁気的に連結する。ティース１０はヨーク２０から軸方向の一方の側へと延在している。そして、ヨーク２０に対して軸方向の一方の側において、不図示のコイルがティース１０に巻回される。このコイルに電流が流れることで、ティース１０には軸方向に束が流れ、ヨーク２０には周方向に磁束が流れる。

図１，２の例示では、ティース１０はその位置における回転軸Ｐを中心とした径方向（以下、単に径方向と呼ぶ）に積層された電磁鋼板１０１によって構成されている。なお、図１，２では、一つのティース１０を構成する電磁鋼板１０１の上面のみを図示し、他のティース１０を構成する電磁鋼板については図示を省略している。また図においては便宜上１枚１枚の電磁鋼板１０１の径方向における厚みを比較的大きく示している。例えば図１において、ティース１０についての電磁鋼板１０１の積層数は簡略化されて数十枚程度となっているが、実際にはより多くの電磁鋼板１０１が積層されてよい。これは、他の図においても同様であり、ティース１０に限らず、電磁鋼板によって構成される他の構成要素についても同様である。

なお、図１，２の例示とは異なり、ティース１０はその位置における回転軸Ｐを中心とした周方向（以下、単に周方向と呼ぶ）で積層された電磁鋼板１０１によって構成されてもよい。いずれにせよ、ティース１０が回転軸Ｐに垂直な方向で積層された電磁鋼板１０１によって構成されていれば、ティース１０を軸方向に流れる磁束に起因してティース１０に生じる渦電流を低減することができる。

またティース１０は必ずしも電磁鋼板１０１で構成される必要はなく、例えば圧粉磁心であってもよい。この圧粉磁心は意図的に絶縁物（例えば樹脂）を含んで成型されるので、その電気抵抗は高い。これによって渦電流が低減される。

貫挿孔２１は径方向において回転軸Ｐ側（以下、内周側とも呼ぶ）あるいは回転軸Ｐとは反対側（以下、外周側とも呼ぶ）に開口している。これによって、ティース１０を軸方向に沿って流れる磁束に起因して、軸方向から見たティース１０の周りでヨーク２０に生じる渦電流を抑制することができる。なお図１，２の例示では貫挿孔２１は内周側に開口している。

また図１，２の例示では、ヨーク２０は軸方向に積層された電磁鋼板２０１によって構成されている。これによって、ヨーク２０を周方向に流れる磁束に起因してヨーク２０に生じる渦電流を低減することができる。但し、これは必須の要件ではなく、例えばヨーク２０が圧粉磁心で構成されていてもよい。

補強板３０は金属（例えば鉄、ステンレス、アルミニウムなど）で形成されている。補強板３０は例えば板状の形状を有しており、軸方向における他方の側（コイルと反対側）でヨーク２０と対面して配置される。そしてティース１０と補強板３０とが例えば冶金的又は機械的に相互に固定される。ヨーク２０を軸方向に積層された電磁鋼板２０１によって構成した場合であっても、補強板３０の厚みを、電磁鋼板２０１の１枚の厚み十分に厚くすることで、電機子用コア１として十分な強度を得ることができる。しかも、ヨーク２０を微細な鉄粉を絶縁してなる圧粉磁心で構成した場合と違って、補強板３０は金属としての強度を得ることができる。

なお、補強板３０はティース１０同士を周方向で繋ぐ磁路としての機能を期待されない。当該磁路はヨーク２０によって実現される。かかる事項は、例えばヨーク２０の軸方向における厚みを調整することで実現できる。補強板３０は磁路としての機能を実現する必要がないので、渦電流の低減を目的とした材質、構造（例えば電磁鋼板や圧粉磁心）を有する必要がなく、安価な金属によって構成されることができる。また、補強板３０に磁束が通らないようにするためには、補強板３０を非磁性金属（例えばステンレス、アルミニウム）によって形成してもよい。補強板３０を非磁性金属とすれば、磁束が補強板３０に漏洩することを防止でき、渦電流の低減を目的とした材質、構造を有しない補強板３０内部の渦電流損を低減できる。望ましくは、補強板３０をステンレスによって構成する。ステンレスはアルミニウムよりも体積抵抗率が高く、微小な漏れ磁束により発生する渦電流を低減することに適しているからである。

このような電機子用コア１において、ティース１０に不図示のコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して不図示の界磁子を配置することで回転電機を構成できる。そして、かかる回転電機においては、ティース１０には軸方向に沿って磁束が流れる。またこの磁束に起因してティース１０には軸方向に沿ったスラスト力が作用する。

また、上述したように、貫挿孔２１は径方向で開口している。これによって、ヨーク２０に生じる渦電流を抑制できるものの、径方向で開口した貫挿孔２１はヨーク２０の強度低下を招く。しかしながら、ティース１０は補強板３０に固定されているので、ヨーク２０の強度に依存せずにティース１０の軸方向における位置を固定できる。望ましくは、ヨーク２０の貫挿孔２１の断面積より、後述する補強板３０の孔３１の断面積を小さくする。これによって、さらに補強板３０の強度を増すことができる。よって、ヨーク２０のみでは強度が不十分であったとしても、上記スラスト力に対してティース１０の振動、抜けを抑制することができる。しかも、補強板３０として金属を採用しているので、温度が高い周囲環境下での使用、または冷媒に接触する密閉型圧縮機用電動機（例えば空気調和機、冷凍機など）へと使用を容易にすることができる。

また、例えば樹脂モールドにより強度を確保するためには電機子用コア１と不図示のコイルとの全体を樹脂で覆う必要がある。一方、本実施の形態では、補強板３０として樹脂に比して強度の高い金属を採用しているので、ヨーク２０に対してティース１０とは反対側のみに補強板３０を設けるのみで強度を確保することができる。しかもティース１０と補強板３０との間を固定するだけでよいので、電機子用コア１とコイルとの全体を樹脂モールドする場合に比べて、電機子用コア１やコイルが受ける圧力等の影響を電機子用コア１の一部（ティース１０と補強板３０の固定箇所付近）に抑えることができ、また固定の強度を安定して一定以上に保つことができる。また、樹脂モールドの場合に樹脂が強度を保つための補強部材として機能するところ、本電機子用コア１では金属が補強部材として機能するので、補強部材の厚みを小さくできる。

次に、ティース１０と補強板３０との具体的な固定の例について述べる。例えばティース１０と補強板３０とが冶金的に、例えば溶接によって固定される。図２の例示では、補強板３０はティース１０を軸方向で貫挿する孔３１を有している。孔３１は補強板３０を軸方向で貫通している。孔３１は、回転軸Ｐに垂直な断面において、例えば長辺が径方向に沿って延在する長尺状の形状を有している。

ティース１０は貫挿孔２１と孔３１においてヨーク２０，補強板３０を軸方向で貫通して配置される。図３は補強板３０側から見た電機子用コア１の概念的な斜視図である。ティース１０と補強板３０とは、軸方向における他方側（コイルと反対側）から溶接によって相互に固定される。図３の例示では、ティース１０の軸方向の端部と、孔３１とが近接する境界であって、且つ外部に露出した部分（図３の溶接箇所４０）において、ティース１０と補強板３０とが溶接される。ティース１０と補強板３０との溶接は、温度が高い周囲環境下での使用、及び冷媒と接触する状況での使用を阻害しない。

このような溶接は任意の溶接方法によって実現され、例えばガス溶接、アーク溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接、抵抗溶接、鍛接・摩擦圧接・爆発圧接、ろう付け・はんだ付けなどによって実現される。特にレーザ溶接であれば、入熱量が少なく、また溶接の盛り上がりや溶接径が小さいので好適である。またプラズマアーク溶接であれば精密な溶接を実現できるので好適である。なお、ティース１０と補強板３０とが溶接によって固定される場合は、補強板３０は溶接が容易な鉄材または非磁性ステンレスによって形成されることが望ましい。また、また、積層された電磁鋼板１０１を有するティース１０は補強板３０との溶接に適する。

このような電機子用コア１に対してティース１０に不図示のコイルを巻回することで電機子が構成される。かかる電機子は、例えば次の手順によって組み立てることができる。まず、複数のティース１０の各々にコイルを巻回する。このとき、例えばティース１０とコイルとの間に絶縁紙などを巻く。コイルとティース１０とが電気的に絶縁され、ティースを介した短絡を防止できるからである。次に、コイルが巻回されたティース１０を貫挿孔２１に貫挿してヨーク２０配置する。その後、補強板３０を、コイルとは反対側からヨーク２０と軸方向で対面させ、ティース１０を孔３１に貫挿して補強板３０に配置する。次に、ティース１０と補強板３０とを溶接によって固定する。

この手順では、ティース１０がヨーク２０あるいは補強板３０に設けられる前にコイルを巻回しているので、高い占積率で巻回しやすい。またこの手順では、ティース１０をヨーク２０に配置してから補強板３０を配置している。従って、ヨーク２０が周方向で一体であってもよく、周方向に分割されていてもよく、いずれの形状であっても用いることができる。

但し、必ずしもこの手順に限る必要がなく、ティース１０と補強板３０との固定を第１工程、ティース１０へのコイルの巻回を第２工程、ティース１０とヨーク２０との組み立てを第３工程とすれば、次の手順のいずれであってもよい。例えば、第３工程、第１工程、第２工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。また、例えば、第１工程、第３工程、第２工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。これらの場合、溶接を行う第１工程がコイルを巻回する第２工程よりも先に実行されるので、溶接による熱がコイルに伝達されることなく、電機子を組み立てることができる。また、例えば第３工程、第２工程、第１工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。但し、第３工程に先だって第１工程及び第２工程を実行する場合、ヨーク２０を周方向に分割し、これを内周側あるいは外周側から、補強板３０とコイルとの間に挿入する必要がある。

図４〜６はティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。図４〜６においては、軸方向の他方側から見た平面において、電機子用コア１のうち一つのティース１０に相当する部分を示している。

図４の例示では、ティース１０と補強板３０とが、軸方向の他方側から見てティース１０の全周に渡って溶接されている。かかる溶接箇所４０によればティース１０と補強板３０との固定力が比較的強い。また、かかる溶接箇所４０によれば電磁鋼板１０１の積層方向に沿ってティース１０と補強板３０とが溶接される。言い換えれば、電磁鋼板１０１の相互間においてティース１０と補強板３０とが溶接されている。従って、電磁鋼板１０１の相互間の固定と、ティース１０と補強板３０との間の固定とを、溶接箇所４０における溶接によって実現できる。なお、電磁鋼板１０１同士の固定という観点では、ティース１０の全周に渡って溶接される必要がなく、要するに電磁鋼板１０１の相互間において、ティース１０と補強板３０とが溶接されていればよい。溶接は連続的にされていなくてもよく、ティース１０を構成する電磁鋼板１０１同士の表面が接触している部分を、全周に渡ってスポット溶接してもよい。

但し、図４の溶接箇所４０では、ティース１０の周方向における端にも溶接が行われている。溶接はティース１０や補強板３０に熱歪みを生じさせる。この熱歪みがヨーク２０側（より具体的には周方向におけるティース１０とヨーク２０との境界付近）にまで生じると、ティース１０とヨーク２０との周方向の境界付近で磁気特性の劣化を招くことが考えられる。ティース１０とヨーク２０との周方向の境界付近は磁束の通り道であるので、かかる磁気特性の劣化は好ましくない。

図５の例示では、ティース１０と補強板３０とが、ティース１０の径方向における両端にて溶接されている。換言すれば、ティース１０と補強板３０との境界のうち内周側及び外周側の境界で、ティース１０と補強板３０とが溶接されており、ティース１０と補強板３０の周方向の境界付近は溶接されていない。かかる溶接箇所４０によれば、たとえ溶接による熱歪みがヨーク２０側にまで生じたとしても、ティース１０とヨーク２０との周方向の境界付近では磁気特性の劣化を招きにくい。

図６の例示では、ティース１０と補強板３０とが、軸方向の他方側から見てティース１０の４隅（孔３１の４隅）で溶接されている。かかる溶接箇所４０によれば、比較的少ない溶接箇所でティース１０と補強板３０とを溶接することができる。また、ティース１０と補強板３０の周方向の境界付近は溶接されていないので、たとえ溶接による熱歪みがヨーク２０側にまで生じたとしても、ティース１０とヨーク２０との周方向の境界付近では磁気特性の劣化を招きにくい。また、ティース１０の４隅が固定されているので、ティース１０の位置は一義的に決定される。

図７は、ティースを通る位置での径方向に沿った断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図７の例示では、孔３１が補強板３０を貫通していない。孔３１は軸方向においてヨーク２０側に開口している。ティース１０は軸方向に沿って孔３１に挿入され、ティース１０の軸方向の一端が孔３１の底面に当接する。このような電機子用コア１において、ティース１０と補強板３０とは、ティース１０の軸方向の一端と孔３１の底面とが接する溶接箇所４０にて溶接される。かかる溶接は、例えばレーザ溶接により溶接箇所４０において、軸方向の他方側から補強板３０を溶かすことで実現できる。孔３１の存する位置において、補強板３０の軸方向における厚みはレーザ溶接を阻む厚さに対して十分に薄く選定される。

図８は図７に示す電機子用コアを軸方向の他方側から見た平面図である。ティース１０と補強板３０とは、ティース１０の積層方向に沿って溶接されている。換言すれば、電磁鋼板１０１の相互間にてティース１０と補強板３０とが溶接されている。よって、電磁鋼板１０１の相互間の固定も実現できる。また、図８の例示では、周方向におけるティース１０の中央でティース１０と補強板３０とが溶接されている。ティース１０を軸方向に流れる磁束はヨーク２０と当接する位置で、周方向の互いに反対する二方向へ向かって流れる。即ち、ティース１０において、ヨーク２０に埋め込まれる部分のうち補強板３０側では、ティース１０の周方向における中央を流れる磁束は少ない。従って、溶接による熱歪みが、ティース１０のうちヨーク２０に埋め込まれる部分にまで生じたとしても、溶接箇所４０による磁気特性の劣化を招きにくい。

ここで、ティース１０のうち、コイルが巻回される部分をコイル巻回部１０ａ、ヨーク１０に埋め込まれる部分をヨーク埋込部１０ｂ、補強板３０に埋め込まれる部分を補強板埋込部１０ｃと呼ぶ。

図１〜３の例示では、軸方向から見たコイル巻回部１０ａは略台形状の形状を有し、ヨーク埋込部１０ｂ及び補強板埋込部１０ｃは長尺状の形状を有している。

複数のティース１０は、コイル巻回部１０ａにおける台形状の上底（＜下底）を回転軸Ｐ側に向けて配置される。これによって、軸方向から見た、周方向で隣り合うティース１０の相互間の面積に対してコイルが占める面積の比を増大させることができる。よって、電機子の小型化あるいは高効率化に寄与する。

また、軸方向から見たヨーク埋込部１０ｂの形状およびヨーク２０の貫挿孔２１の形状がいずれも長尺状である。ティース１０が電磁鋼板１０１によって構成される場合であれば、ティース１０の積層方向に垂直な方向（ここでは周方向）における寸法精度は比較的良好である。しかも、ヨーク埋込部１０ｂは長尺状の形状を有しているので、段差を生じない。よって、ティース１０の積層方向についての長さに寸法誤差があったとしても、ティース１０とヨーク２０との間の周方向における間隙を小さくできる。これによって、ティース１０からヨーク２０への磁束の流れを良好にできる。

図９は図１〜３の電機子用コアにおいて、ティースを通る位置での周方向における断面を示している。補強板埋込部１０ｃの周方向における幅は、コイル巻回部１０ａ及びヨーク埋込部１０ｂの周方向における幅よりも小さい。また補強板埋込部１０ｃはティース１０の周方向における中央に位置している。これにより、ティース１０の周方向における両側でおいて、補強板３０とティース１０との境界３０ａが軸方向に垂直に形成される。かかる構造によれば、ティース１０を軸方向に沿って流れる磁束が補強板３０よりもヨーク２０へと流れることを促す。なぜなら、ティース１０を軸方向に流れる磁束は、続けてヨーク２０を周方向の互いに反対の二方向へと流れる（図９において矢印）ところ、ティース１０の周方向における両側で、境界３０ａが軸方向に対する磁気障壁として機能するからである。境界３０ａの存在により磁束は境界３０ａを越えて補強板３０へと流れ込みにくく、当該磁束は境界３０ａに沿ってヨーク２０側へと流れやすい。

またヨーク２０は軸方向に積層された電磁鋼板２０１によって構成されている。かかる電磁鋼板２０１は所定の電磁鋼板に対してヨーク２０の形状を軸方向に打ち抜いて形成される。通常、電磁鋼板には表面処理が施されているものの、軸方向に打ち抜かれた部分（軸方向に沿う表面２０ｂ）については表面処理が施されない。かかる表面処理は磁気抵抗を増大させる。即ち、ヨーク２０において軸方向に垂直な表面２０ｂにおける磁気抵抗は、軸方向に沿う表面２０ａにおける磁気抵抗よりも小さい。

コイル巻回部１０ａの周方向における幅は、ヨーク埋込部１０ｂの周方向における幅と同一あるいはそれよりも小さい。よって、ティース１０からヨーク２０へと流れる磁束は、ヨーク２０の軸方向に垂直な表面２０ａと交差せずに、磁気抵抗がより小さい軸方向に沿った表面２０ｂと交差して流れる。よって、磁束の流れが阻害されにくい。

なお、本第１の実施の形態では、冶金的な固定の例として溶接について説明したが、これに限らず例えばティース１０と補強板３０とが焼結結合によって相互に固定されていてもよい。図１０はティースを通る位置での、周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。

ティース１０は金属性粉末（例えば鉄）と絶縁物（例えば樹脂）とを混合して成型された圧粉磁心である。補強板３０は金属性粉末（例えば鉄またはステンレス）を焼結して成型された焼結金属である。そして、ティース１０と補強板３０とが焼結結合で相互に固定されている。かかる焼結結合も、温度の高い周囲環境下での使用及び冷媒と接触する環境下での使用を阻害しない。

第２の実施の形態．
第１の実施の形態では、固定の例として冶金的な固定を説明したが、第２の実施の形態では、固定の例として機械的な固定について説明する。第２の実施の形態にかかる電機子用コアの概念的な構成の一例を示す斜視図は図１と同一である。図１１はティースを通る位置での径方向に沿った断面において電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。なお、図１１においては、ティース１０に巻回されるコイル５０が二点鎖線で示されている。

ティース１０と補強板３０とが締り嵌め（例えば圧入、焼き嵌め、冷やし嵌めなど）によって相互に固定されている。かかる固定によっても、第１の実施の形態と同様に、ティース１０は補強板３０に固定されているので、ヨーク２０の強度に依存せずにティース１０の軸方向における位置を固定できる。よって、ヨーク２０のみでは強度が不十分であったとしても、スラスト力に対してティース１０のぶれを抑制することができる。しかも、ティース１０と金属の補強板３０とが機械的に固定されるので、温度が高い周囲の下での使用、または冷媒に接触する圧縮機用電動機（例えば空気調和機、冷凍機など）への使用を容易にすることができる。

また図１１の例示では、ティース１０が電磁鋼板１０１によって構成されている。そして、補強板３０には、積層方向（ここでは径方向）においてティース１０をその外部から内部へと付勢する付勢構造が設けられている。これによって、電磁鋼板１０１は押圧され、その積層方向についてのティース１０の寸法誤差を吸収することができ、以ってティース１０と補強板３０との間の接触性を向上できる。従って、締り嵌めによる固定力を向上できる。

より具体的な一例として、補強板３０は、ヨーク２０に対して軸方向で対面する部材３２と、部材３２から屈曲して軸方向に延在し、電磁鋼板１０１の積層方向におけるティース１０とヨーク２０との間に介在する部材３３とを備えている。部材３３は部材３２から離れるに従ってティース１０に近づくように傾斜している。かかる部材３３は例えば部材３２側で一端が固定された梁と簡易的に把握できる。部材３３（梁）はティース１０の存在により部材３２へ向かって変形され、その弾性変形によってティース１０を積層方向について押圧する。このような補強板３０の形状は例えば、鋳造、焼結、絞り加工によって簡単に実現することができる。

図１２はティースを通る位置での径方向に沿う断面において電機子用コアの概念的な他の一例を示している。図１１に示す電機子用コアと比較して、ティース１０と補強板３０とが締り嵌めによって相互に固定されるとともに、溶接によっても相互に固定される。

図１１の例示では、部材３３は部材３２から軸方向の一方側（コイル５０の側）へと延在しつつティース１０側に傾斜している。よって、軸方向における他方側（コイル５０とは反対側）でティース１０と補強板３０との間に間隙が生じる。従って、軸方向における他方側からでは、ティース１０と補強板３０とを溶接しにくい場合がある。もちろん、軸方向における一方の側から溶接してもよいが、ティース１０にコイル５０が巻回された後に、このティース１０を補強板３０の孔３１に挿入した場合、コイル５０が軸方向の一方側からのティース１０と補強板３０の溶接を阻害する。このような場合、軸方向の他方側からの溶接が求められる。

そこで、図１２の例示では、積層方向の端に位置する電磁鋼板１０１が軸方向における他方側で補強板３０に沿って屈曲される。そして、この電磁鋼板１０１と補強板３０とが近接する溶接箇所４０で溶接が行われる。電磁鋼板１０１を屈曲させて補強板３０に沿わせることによって、電磁鋼板１０１と補強板３０との間の間隙を小さくできるので、これらの溶接を容易にできる。

また、屈曲された電磁鋼板１０１が軸方向で補強板３０（より具体的には部材３３）と接する。これによってティース１０が軸方向で補強板３０と掛止される。従って、ティース１０が軸方向の一方側へとずれることを更に抑止できる。

図１３はティースを通る位置での径方向に沿う断面において電機子用コアの概念的な他の一例を示している。図１３の例示でも、ティース１０と補強板３０とが締り嵌めによって相互に固定されるとともに、溶接によっても相互に固定される。但し、図１２の電機子用コアと比較して、部材３３が部材３２から軸方向の他方側へと延在している。部材３３は部材３２から離れるに従ってティース１０へと近づくように傾斜しているので、軸方向の他方側においてティース１０と補強板３０との接触性が高い。従って、他方側からの溶接を容易にできる。但し、図１３においては、部材３３の最もティース１０に近い角３３ａで溶接されていない。図１２と同様に、積層方向の端に位置する電磁鋼板１０１が部材３３側へと屈曲し、この屈曲した電磁鋼板１０１と部材３３とが溶接されている。これによって、ティース１０が軸方向の一方側へとずれることを更に抑止している。

部材３３はティース１０とヨーク２０との間に介在していない。かかる態様は、ティース１０が周方向で積層された電磁鋼板によって構成される場合に好適である。電磁鋼板１０１が周方向で積層される場合であれば、補強板３０の押圧構造はティース１０を周方向に押圧する。図１１，１２の例示に則れば、部材３３がティース１０とヨーク２０との周方向における間に介在するため、ティース１０からヨーク２０へと周方向に流れる磁束を阻害する。他方、図１３の例示に則れば、部材３３がティース１０と周方向で隣り合うものの、部材３３は周方向におけるティース１０とヨーク２０との間に介在しないので、部材３３は、ティース１０からヨーク２０へと周方向に流れる磁束を阻害しない。

図１４はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。ティース１０は回転軸Ｐに垂直な方向（ここでは周方向）に開口する凹部１１を有している。

補強板３０は凹部１１が開口する方向（ここでは周方向）でティース１０を押圧する押圧構造を有している。図１４の例示では、補強板３０は部材３２，３３を備えている。部材３２，３３については、図１３を用いて説明した部材３２，３３と同様である。部材３３は凹部１１と周方向で嵌合している。かかる構造を形成するには、ティース１０を補強板３０の孔３１に挿入する。凹部１１に対して補強板３０側のティース１０の端部が、部材３３を部材３２側へと押し広げつつ孔３１に挿入される。これにより部材３２は弾性変形し、より屈曲する。そして凹部１１が軸方向における部材３３の位置に到達すると、押し広げられていた部材３３はその弾性復元により周方向に狭まって、凹部１１と嵌合する。これによって、ティース１０と補強板３０とが相互に固定され、ティース１０が補強板３０から抜けることを防止できる。

図１５はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図１４の電機子用コアと比較して、付勢構造が相違している。付勢構造は補強板３０に設けられる孔３４によって実現される。以下、より具体的に説明する。

ティース１０は補強板３０に設けられた孔３１に貫挿され、凹部１１が当該孔３１において補強板３０と周方向で嵌合する。補強板３０は、孔３１と周方向で近接した孔３４を備えている。孔３１，３４は周方向で相互に離間している。孔３４は凹部１１と周方向で近接した位置に設けられているとも把握できる。

かかる補強板３０によれば、孔３４が存する位置において軸方向における補強板３０の厚みは孔３４の分だけ薄くなる。よって、軸方向で孔３４と隣接する部分の強度が低下し、以って周方向における孔３１近傍での補強板３０の弾性変形を容易にできる。

図１６はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図１５の電機子用コアと比較して、孔３４は軸方向の一方側に開口している。補強板３０のうち孔３４に対してティース１０側に位置する部分が、一端が支持された梁と簡易的に把握でき、当該部分が梁の弾性変形によってティース１０の外側から内側へと周方向に付勢する。また、孔３４と軸方向で隣接する部分についても、図１５と同様に周方向における弾性変形が容易である。なお、軸方向の他方側に開口していてもよい。

また、図１１〜図１３を参照して説明した、積層方向における寸法誤差を吸収するための付勢構造として、図１４〜図１６を参照して説明した付勢構造を採用してもよい。

第３の実施の形態．
第３の実施の形態の概念的な構成の一例を示す斜視図は図１と同一である。また、本第３の実施の形態においても、ティース１０と補強板３０とが第１又は第２の実施の形態において説明した方法で相互に固定される。ここでは、溶接によってティース１０と補強板３０とが相互に固定された電機子用コアを例に挙げて述べる。

図１７はティースを通る位置での周方向に沿った断面において電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。コイル巻回部１０ａの周方向における幅はヨーク埋込部１０ｂの周方向における幅よりも大きい。換言すると、ティース１０は補強板３０と共に軸方向でヨーク２０を挟んでいる。よって、ティース１０と補強板３０との固定によって、ティース１０と補強板３０で挟まれるヨーク２０も固定される。換言すると、ヨーク２０はティース１０と補強板３０によって軸方向で狭持される。これによって、ヨーク２０をティース１０或いは補強板３０と固定する専用の固定部を設ける必要がなく、製造コストを低減できる。またヨーク２０が電磁鋼板２０１によって構成されていれば、ティース１０と補強板３０との固定が、電磁鋼板２０１の相互間の固定も兼ねることができる。

但し、ティース１０とヨーク２０とが軸方向で対面するために、ティース１０を流れる磁束が軸方向に垂直なヨーク２０の表面と交差する。これによって、磁束の流れが阻害されるので、ティース１０のうち、ヨーク２０と軸方向で接する部分の面積は小さいほうが望ましい。例えば図１８は図１７に示す電機子用コア１の軸方向から見た平面図である。但し、図１８において、ティース１０が有する鍔形状については図示していない。図１８の例示では、コイル巻回部１０ａにおいて周方向における幅が最も広い下底側の一部のみ、ヨーク埋込部１０ｂの幅よりも広くなっている。これによって、ティース１０と補強板３０とがヨーク２０を軸方向で挟んで固定しつつも、磁束の流れを阻害することを抑制できる。

第４の実施の形態．
第４の実施の形態では、ティース１０の形状について述べる。図１９は、軸方向から見た電機子用コア１の一部の形状を示している。ヨーク埋込部１０ｂは略台形形状を有している。図１９の例示では、ヨーク埋込部１０ｂの台形形状の上底及び下底がそれぞれ周方向に向けてヨーク埋込部１０ｂが配置されている。また上底は下底に対して内周側に位置している。

ヨーク２０が有する貫挿孔２１は、径方向に開口しつつ、ヨーク埋込部１０ｂの形状に合わせた形状を有している。図１９の例示では、貫挿孔２１は径方向の内周側に開口しつつ、軸方向から見て、ヨーク埋込部１０ｂの斜辺に沿う形状を有している。

かかるヨーク埋込部１０ｂ及び貫挿孔２１に依れば、ティース１０を径方向内周側へと押圧することで、ヨーク埋込部１０ｂとヨーク２０とが密着する。これによって、ティース１０からヨーク２０との間の周方向における間隙を小さくでき、以って両者間の磁束の流れが阻害されにくい。

なお、図１９の例示では、ヨーク２０は、ティース１０をヨーク埋込部１０ｂの下底側から上底側へと付勢する付勢構造２２を有している。この付勢構造２２は、例えば図１４〜図１６を参照して説明した付勢構造が適用されて実現される。図１９では、図１５の付勢構造が例示されている。具体的には、ヨーク２０は孔３１において径方向においてティース１０側へと突出する突部２３と、当該突部の内部に設けられた孔２４とを備えている。このような付勢構造によって、ティース１０をヨーク２０に貫挿配置すると、ティース１０が径方向の内周側へと付勢され、ティース１０とヨーク２０との周方向における間隙を小さくできる。

第５の実施の形態．
図２０は、第１乃至第４の実施の形態にかかる電機子用コアを用いた電動機が適用される圧縮機の一例を示す縦断面図である。図２０に示された圧縮機は高圧ドーム型のロータリ圧縮機であって、その冷媒には例えばＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）、二酸化炭素等が採用される。

この圧縮機は、密閉容器Ｃ１０と、圧縮機構部Ｃ４０と、電動機３００とを備えている。圧縮機構部Ｃ４０は密閉容器Ｃ１０内に配置されている。電動機３００は密閉容器Ｃ１０内かつ圧縮機構部Ｃ４０の上側に配置される。ここで、上側とは密閉容器Ｃ１０の中心軸が水平面に対して傾斜しているか否かに関わらず、密閉容器Ｃ１０の中心軸に沿った上側をいう。

電動機３００は回転軸シャフトＣ５０を介して圧縮機構部Ｃ４０を駆動する。電動機３００は、第１乃至第４の実施の形態のいずれかで説明された電機子用コア１と、コイル５０とを有する電機子１００と、界磁子２００と、コイルを有さない固定子４００とを備えている。電機子１００は密閉容器Ｃ１０に固定されて固定子として機能し、界磁子２００は回転シャフトＣ５０に固定されて回転子として機能する。

界磁子２００は界磁磁石２０２と、磁性体２０１と、磁性体２０３とを備えている。界磁磁石２０２はシャフトＣ５０の周りで環状に配置される。磁性体２０１は電機子１００側で界磁磁石２０２と軸方向で重ね合わせて配置される。磁性体２０１は界磁磁石２０２の渦電流による損失及び減磁を低減する。磁性体２０３は磁性体２０１とは反対側で界磁磁石２０２と軸方向で重ね合わせて配置される。磁性体２０３は周方向で連続している。磁性体２０３は磁束の一部を、周方向で隣り合う界磁磁石２０２同士で短絡させることにより、軸方向で界磁子２００に作用するスラスト力を低減させる。

固定子４００は界磁子２００に対して電機子１００とは反対側で所定の間隙を介して配置され、密閉容器Ｃ１０に固定される。固定子４００は電動機３００に作用する軸方向のスラスト力を低減するための界磁子２００のヨークとして機能する。

密閉容器Ｃ１０の下側側方には吸入管Ｃ３０が接続され、密閉容器Ｃ１０の上側には吐出管Ｃ２０が接続される。冷媒ガス（図示省略）が吸入管Ｃ３０から密閉容器Ｃ１０へと供給され、圧縮機構部Ｃ４０の吸込側に導かれる。このロータリ圧縮機は縦型であって、少なくとも電動機３００の下部に油溜めを有する。

密閉容器Ｃ１０内は高圧領域Ｈであり、高圧領域Ｈには圧縮機構部Ｃ４０から吐出された高圧の冷媒ガスが満たされる。電動機３００は高圧領域Ｈに配置されている。

補強板３０の外周縁は回転シャフトＣ５０から見てヨーク２０よりも外周側にあって、密閉容器Ｃ１０に固定されている。換言すれば、補強板３０は回転軸Ｐから見て外側から密閉容器Ｃ１０に固定されている。例えば補強板３０と密閉容器Ｃ１０とが締り嵌め（例えば焼き嵌め）によって固定されている。かかる固定によれば、ヨーク２０は密閉容器Ｃ１０と固定される必要がないので、電機子用コア１と密閉容器Ｃ１０との固定に起因した応力がヨーク２０には生じにくい。よって、ヨーク２０の磁気特性の劣化を抑制できる。

また、補強板３０はヨーク２０の外周側で軸方向へと延在していてもよい。すなわち、補強板３０をカップ状にして、ヨーク２０の一部又は全てを外周から覆うようにする。これによれば、補強板３０と密閉容器Ｃ１０との接触面積を向上できるので、締り嵌めによる固定力を向上できる。

圧縮機構部Ｃ４０は、シリンダ状の本体部Ｃ４１と、上端板Ｃ４２および下端板Ｃ４５とを備える。上端板Ｃ４２および下端板Ｃ４５はそれぞれ本体部Ｃ４１の上下の開口端に取り付けられる。回転シャフトＣ５０は、上端板Ｃ４２および下端板Ｃ４５を貫通し、本体部Ｃ４１の内部に挿入されている。回転軸シャフトＣ５０は上端板Ｃ４２に設けられた軸受Ｃ４４と、下端板Ｃ４５に設けられた軸受Ｃ４３により回転自在に支持されている。

回転軸Ｃ５０には本体部Ｃ４１内でクランクピンＣ４７が設けられる。ピストンＣ４８はクランクピンＣ４７に嵌合されて駆動される。ピストンＣ４８と、これに対応するシリンダとの間には圧縮室Ｃ４６が形成される。ピストンＣ４８は偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室Ｃ４６の容積を変化させる。

次に、上記ロータリ圧縮機の動作を説明する。吸入管Ｃ３０から圧縮室Ｃ４６に冷媒ガスが供給される。電動機３００により圧縮機構部Ｃ４０が駆動されて、冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは冷凍機油（図示省略）と共に、吐出孔Ｃ４９を経由して圧縮機構部Ｃ４０から圧縮機構部Ｃ４０の上側へ運ばれ、更に電動機３００を経由して吐出管Ｃ２０から密閉容器Ｃ１０の外部に吐出される。

冷媒ガスは冷凍機油と共に電動機３００の内部を上側へと移動する。冷媒ガスは電動機３００よりも上側に導かれるが、冷凍機油は界磁子２００の遠心力で密閉容器Ｃ１０の内壁へと向かう。冷凍機油は密閉容器Ｃ１０の内壁に微粒子の状態で付着することで液化した後、重力の作用によって、電動機３００の冷媒ガスの流れの上流側に戻る。

図２１は、第１乃至第４の実施の形態にかかる電機子用コアを用いた電動機が適用される圧縮機の他の一例を示す縦断面図である。

図２１では、電機子は界磁子２００に対して圧縮機構部Ｃ４０側に配置される。

補強板３０は圧縮機構部Ｃ４０の一部である。図２１の例示では、補強板３０が上端板Ｃ４２の機能を有している。換言すれば、ティース１０が上端板Ｃ４２と固定される。例えば、ティース１０が冶金的又は機械的に固定される。かかる固定は第１乃至第４の実施の形態で述べたいずれかの方法で実現できる。例えば上端板Ｃ４２と締り嵌めによって固定される。

補強板３０と上端板Ｃ４２が一つの部材によって実現されるので、専用の補強板３０あるいは専用の上端板Ｃ４２を用いる必要がない。よって、製造コストを低減できる。なお、補強板３０が本体部Ｃ４１の機能を有していてもよい。より具体的にはティース１０が本体部Ｃ４１と冶金的又は機械的に固定されていてもよい。この場合であっても、製造コストを低減できる。

１０ ティース
１１ 凹部
２０ ヨーク
２１ 貫挿孔
３０ 補強板
３１,３４ 孔
３３ 部材
１０１，２０１ 電磁鋼板

Claims (10)

1. 所定の軸（Ｐ）の周りで環状に配されるティース（１０）と、
   前記軸を中心とした径方向及び前記軸に沿う軸方向に開口して前記ティースが貫挿される貫挿孔（２１）を有し、前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板（２０１）又は圧粉磁心によって形成されたヨーク（２０）と、
   前記ヨーク（２０）に対して前記軸方向で対面して配置され、前記ティース（１０）に溶接固定される金属板（３０）と
   を備える、電機子用コア。
2. 前記軸（Ｐ）を中心とした径方向における前記ティース（１０）の端においてのみ、前記ティースと前記金属板（３０）とが溶接される、請求項１に記載の電機子用コア。
3. 前記ティース（１０）と前記金属板（３０）とは、前記軸（Ｐ）に沿って見て、前記ティース（１０）の全周に渡って溶接される、請求項１に記載の電機子用コア。
4. 前記ティース（１０）は前記軸と垂直な方向に積層された磁性板（１０１）を有し、前記ティースと前記金属板（３０）とは前記磁性板の相互間で溶接される、請求項１に記載の電機子用コア。
5. 前記ティース（１０）は前記金属板（３０）と共に前記ヨーク（２０）を軸方向で挟む、請求項１乃至４のいずれか一つに記載の電機子用コア。
6. 前記金属板（３０）の外周縁は前記軸から見て前記ヨークよりも外側にあって、前記金属板は所定のケース（Ｃ１０）に外側から固定される、請求項１乃至５の何れか一つに記載の電機子用コア。
7. 前記金属板（３０）は圧縮機構（Ｃ４４）の一部である、請求項１乃至６の何れか一つに記載の電機子用コア。
8. 前記ティース（１０）は、前記軸（Ｐ）に垂直な方向に積層された磁性体（１０１）を有する、請求項１乃至３，５乃至７のいずれか一つに記載の電機子用コア。
9. 前記金属板（３０）は非磁性である、請求項１乃至８の何れか一つに記載の電機子用コア。
10. 前記金属板はステンレスである、請求項９に記載の電機子用コア。

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