JP2014165991A - 電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】ステータに設けられたインシュレータにコイルを巻き付ける速度が低減することを抑制し、電動機の生産性が損なわれることを抑制することができる。
【解決手段】インシュレータは、コイルがピッチ方向にずれながら巻き付けられる一対の対向する短手面と、短手面の端部側に形成され、コイルが一方の短手面側から他方の短手面側に向かう方向に平行に巻き付けられる一対の対向する長手面とを有し、短手面は、巻き付けられているコイルと、長手面に直交する方向との間に傾斜角が設けられるように形成されているものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電動機に関するものである。

冷媒などを圧縮するのに利用される圧縮機は、たとえば、密閉容器であるシェルと、シェルの内周面に固定されるステータと、シャフトに接続されて回転自在に支持されているローターと、ローターの回転がシャフトを介して伝達され、この伝達された動力を冷媒の圧縮に利用する圧縮機構とを有している。
なお、ステータは、たとえば電磁鋼板を複数積層させて構成される鉄心コアと、樹脂などの絶縁体で構成されるインシュレータと、インシュレータに巻き付けられるコイルとを有している。このコイルは、インシュレータに複数層巻き付けられる。

インシュレータにコイルを巻き付ける方法としては、たとえば、インシュレータの短手面にコイルの位置を規制する位置決め用の溝を設け、コイルが短手面でピッチ方向にずれるように巻き付けるようにしたものが提案されている（たとえば、特許文献１、２参照）。また、インシュレータにコイルを巻き付ける方法としては、長手面にダミーコイルを設け、短手面の任意の層のコイルと、この任意の層に隣接する層のコイルとがクロスするようにしたものも提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
特許文献１〜３に記載の技術は、短手面の任意の層のコイルを平面視したとき、コイルがピッチ方向に巻き付けられるので、コイルがピッチ方向に対して垂直ではなく斜めに巻き付けられる。そして、短手面の任意の層が巻き終わると、その上の層の巻き付けがなされるが、この上の層は下の層のコイルとクロスするように巻き付けられる。すなわち、特許文献１〜３に記載の技術では、短手面の任意の層のコイルと、この任意の層に隣接する層のコイルとがクロスするように、コイルがインシュレータに巻き付けられている。
これにより、ローターの周囲に複数配置されるインシュレータに巻き付けられたコイル同士が干渉しないように、電動機のシャフト方向にコイルが巻き膨む結果、コイルの形状が俵状となってコイル占積率を確保している。

ここで、インシュレータにコイルを巻き付けるのにあたり、たとえば、集中巻線機が用いられる。この集中巻線機は、コイルをインシュレータに供給するノズルを有する回転自在のフライヤと、フライヤを軸回転させるとともにピッチ方向に移動させることができる空シャフトとを有しているものである。
この集中巻線機は、インシュレータの短手面から巻き始めるとしたとき、第１短手面、第１長手面、第２短手面及び第２長手面の順番でコイルを巻き付けることで、インシュレータを１周する。なお、第１短手面と第２短手面とはお互いが対向面であり、第１長手面と第２長手面とはお互いに対向面である。
インシュレータにコイルを巻き付ける速度は、「ノズルの送り量」及び「フライヤの送り回転範囲」の関係で決定される。
「フライヤの送り回転範囲」について、たとえば、第１短手面を例として説明する。「第２長手面にコイルを当接させた状態のコイル」と「ノズルが回転することで形成される円」との交点を交点１とする。また、第２長手面を巻き終えてフライヤ及びノズルが回転し、第１短手面とコイルとが当接したとき、「第１短手面にコイルを当接させた状態のコイル」と「ノズルが回転することで形成される円」との交点を交点２とする。
第１短手面の「フライヤの送り回転範囲」とは、この交点１と交点２とによって形成される回転範囲を指している。

特開平３−１０６７５６号公報（たとえば、図１８） 特開２００６−６７７７８号公報（たとえば、図４、図５及び図１２） 特開平１１−３４１７２０号公報（たとえば、図７）

特許文献１、２に記載の技術は、インシュレータの予め設定された箇所にダミーコイルとしての溝を複数形成したものである。ここで、この溝の形状とコイル径とが合っていないと巻乱れが発生しやすいので、この溝の形状はコイル径に応じて設定される。すなわち、特許文献１、２に記載の技術は、圧縮機の大きさなどに応じて採用するコイル径が異なるため、その分、そのコイル径に合った溝が形成されたインシュレータを保有していなければならず、汎用性を損ねてしまうという課題があった。

特許文献３に記載の技術は、長手面にダミーコイルが設置されている分、長手面同士の対向間隔に対応するインシュレータの厚みが大きくなってしまい、コイル占積率が低減してしまうという課題があった。すなわち、長手面にダミーコイルが設置されていると、隣接するインシュレータのコイルとの間隔が小さくなってしまい、コイル占有率が低減してしまうという課題があった。

特許文献３に記載の技術は、短手面の巻き付け面が、両方の長手面に直交するように形成されている。このように、短手面の巻き付け面が、両方の長手面に直交するように形成されていると、短手面における「フライヤの送り回転範囲」を稼ぐことができず、結果として集中巻線機による巻き付け速度が低減してしまい、電動機の生産性を損ねてしまうという課題があった。

本発明は、以上のような課題のうちの少なくとも１つを解決するためになされたもので、ステータに設けられたインシュレータにコイルを巻き付ける速度が低減することを抑制する電動機を提供することを目的としている。

本発明に係る電動機は、回転自在に設けられたローターと、電磁鋼板で構成されるコア、コアに装着されるインシュレータ、及び、インシュレータを介してコアに複数層巻き付けられるコイルを有し、ローターを回転させるステータと、を備え、インシュレータは、コイルがピッチ方向にずれながら巻き付けられる一対の対向する短手面と、短手面の端部側に形成され、コイルが一方の短手面側から他方の短手面側に向かう方向に平行に巻き付けられる一対の対向する長手面とを有し、短手面は、巻き付けられているコイルと、長手面に直交する方向との間に傾斜角が設けられるように形成されているものである。

本発明に係る電動機によれば、上記構成を有しているため、ステータに設けられたインシュレータにコイルを巻き付ける速度が低減することを抑制し、電動機の生産性が損なわれることを抑制することができる。

本発明の実施の形態に係る電動機を備えた圧縮機の概要構成例図である。 本発明の実施の形態に係る電動機のステータの説明図である。 図２に示すステータに装着されたインシュレータなどの概要構成例図である。 図３に示すインシュレータにコイルを巻き付けた状態の概要構成例図である。 図４に示すＡ−Ａ断面図である。 任意の層のコイルとこの層に隣接する層のコイルとが交差するようにインシュレータにコイルを巻き付けた状態の説明図である。 集中巻線機等の模式図である。 傾斜角が設けられていない短手面を有するインシュレータ等の説明図である。 図８に示すＢ−Ｂ断面図である。 インシュレータの変形例１の概要構成例図である。 インシュレータの変形例２の概要構成例図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態．
図１は、実施の形態に係る電動機１ｂを備えた圧縮機１００の概要構成例図である。図２は、実施の形態に係る電動機１ｂのステータ２の説明図である。なお、図２（ａ）は、ステータ２を上側から見た図であり、図２（ｂ）は、ステータ２をステータ２の外周面側から見た図である。
本実施の形態に係る電動機１ｂは、ステータ２に設けられたインシュレータ７にコイル６を巻き付ける速度が低減することを抑制する改良が加えられたものである。

［構成説明］
圧縮機１００は、「密閉容器１」と、「密閉容器１内に冷媒を供給するための吸入パイプ１ｇ」と、「吸入パイプ１ｇに接続される液だめ容器１ｈ」と、「吸入パイプ１ｇに接続され、冷媒を圧縮する圧縮機構１ｄ」と、「回転するシャフト１ｃ、シャフト１ｃに接続されるローター３及びローター３を回転させるステータ２を有する電動機１ｂ」と、「密閉容器１から圧縮された冷媒を吐出する吐出パイプ１ｆ」とを有しており、ローリングピストン型の圧縮機である。

（密閉容器１）
密閉容器１は、圧縮機１００の外郭を構成するものである。密閉容器１内には、圧縮機構１ｄ及び電動機１ｂなどが少なくとも設けられている。密閉容器１は、上シェル１ａ１と、圧縮機１００の胴体部及び下部の外郭を構成する下シェル１ａ２とから構成されている。
上シェル１ａ１は、密閉容器１の上部を構成する端部側シェルであり、たとえば絞り加工などが施され、略お椀形状をしているものである。上シェル１ａ１は、密閉容器１の内外とを連通して設けられる吐出パイプ１ｆが接続されている。また、図示は省略しているが、上シェル１ａ１には、電動機１ｂに電流を流すのに利用されるガラス端子が設置される。

下シェル１ａ２は、密閉容器１の中間部分及び下部を構成するものであり、たとえば、下側が閉塞されている有底筒状をしているものである。すなわち、下シェル１ａ２には、上側に開口部が形成されて上シェル１ａ１が圧入されるとともに、下側が閉塞されて圧縮機構１ｄの摺動摩擦を軽減するのに利用される冷凍機油が貯留されるようになっている。
下シェル１ａ２は、密閉容器１内に冷媒を供給するための吸入パイプ１ｇが接続されている。また、下シェル１ａ２の内周面には、電動機１ｂのステータ２が取り付けられ、下シェル１ａ２の内周面であってステータ２の取り付けられる面の下側には、圧縮機構１ｄが取り付けられている。

（吸入パイプ１ｇ及び液だめ容器１ｈ）
吸入パイプ１ｇの一方は、圧縮機構１ｄのシリンダと連通するように、密閉容器１の下シェル１ａ２に接続されているものである。吸入パイプ１ｇの他方は、液だめ容器１ｈに接続されている。
液だめ容器１ｈは、圧縮機１００に流入する冷媒音などを低減するマフラーとしての機能を有するものである。また、液だめ容器１ｈは、液冷媒を貯留することができるアキュムレータとしての機能も有している。この液だめ容器１ｈは、一方が吸入パイプ１ｇに接続されている。

（圧縮機構１ｄ）
圧縮機構１ｄは、液だめ容器１ｈ及び吸入パイプ１ｇを介して供給される冷媒を圧縮し、密閉容器１の内部に放出するものである。圧縮機構１ｄは、下シェル１ａ２の内側面に取り付けられている。
圧縮機構１ｄには、吸入パイプ１ｇから供給される冷媒を圧縮するシリンダ、及び当該シリンダを摺動自在に回転するピストンなどが設けられている。このピストンは、シャフト１ｃに接続され、シリンダ内を偏心運動する。圧縮機構１ｄには、上端面側及び下端面側にシャフト１ｃを回転自在に支持する軸受１ｅが設けられている。

（電動機１ｂ）
電動機１ｂは、下端側が圧縮機構１ｄの軸受１ｅに接続されるシャフト１ｃと、シャフト１ｃが固定され自身の回転をシャフト１ｃに伝達するローター３と、複数相のコイル６が巻き付けられているステータ２とを有している。
シャフト１ｃは、圧縮機構１ｄの接続位置の上側にローター３が固定され、ローター３の回転とともに自身が回転し、圧縮機構１ｄのピストンを回転させるものである。
ローター３は、図示省略の永久磁石が設けられ、シャフト１ｃによって回転自在に支持されているものである。ローター３は、ステータ２の内側に対して、予め設定された間隔を空けて支持されている。

ステータ２は、ローター３を回転させるものであり、外周面が下シェル１ａ２の内周面に固定されて設けられている。ステータ２は、複数の電磁鋼板などで構成したコア５と、コア５に装着されるインシュレータ７と、インシュレータ７を介してコア５に複数層巻き付けられるコイル６とを有しているものである。
コア５は、複数の電磁鋼板を積層して得られたものを、円環状に複数配置することで構成されるものである。コア５には、コイル６とコア５との絶縁に利用されるインシュレータ７が装着されている。
インシュレータ７は、コイル６とコア５との絶縁がなされるように、たとえば樹脂などで構成されるものである。ここで、インシュレータ７のうちの圧縮機構１ｄ側をインシュレータ下部７ａとし、インシュレータ７のうち上シェル１ａ１側をインシュレータ上部７ｂとする。すなわち、コア５から下端面の下側に位置する部分をインシュレータ下部７ａとし、コア５から上端面の上側に位置する部分をインシュレータ上部７ｂとする。
インシュレータ下部７ａは、図２に示すように、ステータ２の外周側からステータ２を見ると、インシュレータ７に巻き付けられたコイル６の一部が見えていることが分かる。
インシュレータ上部７ｂには、図示省略のキャビティー部が形成されており、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相に電気を供給するのに利用されるリード線９が接続されたマグメイト（登録商標）８が埋め込まれている。また、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相は、お互いがジャンパー線１０を介して電気的に接続されている。
コイル６は、インシュレータ７を介してコア５に複数層巻き付けられるものである。コイル６に電流が供給されることによりステータ２が電磁石として機能し、ローター３に設けられた永久磁石と相互作用してローター３の回転力が生じるようになっている。
なお、ステータ２の構成の詳細説明は、後述の図３〜７でする。

（吐出パイプ１ｆ）
吐出パイプ１ｆは、圧縮機構１ｄで圧縮された密閉容器１内の高温・高圧冷媒を吐出する配管である。この吐出パイプ１ｆは、一方が流路の切り替えなどを行うのに利用される図示省略の四方弁などに接続され、他方が密閉容器１の内外を連通するように上シェル１ａ１に接続されている。

［ステータ２の詳細説明］
図３は、図２に示すステータ２に装着されたインシュレータ７などの概要構成例図である。図４は、図３に示すインシュレータ７にコイル６を巻き付けた状態の概要構成例図である。図５は、図４に示すＡ−Ａ断面図である。図６は、任意の層のコイル６とこの層に隣接する層のコイル６とが互いに交差するようにインシュレータ７にコイル６を巻き付けた状態の説明図である。
なお、図３（ａ）及び図４（ａ）はステータ２の内周面側からインシュレータ７などを見た図であり、図３（ｂ）及び図４（ｂ）はステータ２の下側（圧縮機構１ｄ側）からインシュレータ７などを見た図であり、図３（ｃ）及び図４（ｃ）はインシュレータ７の側面側からインシュレータ７などを見た図であり、図３（ｄ）及び図４（ｄ）はステータ２の上側（上シェル１ａ１側）からインシュレータ７などを見た図である。
図３〜図６を参照して、特に、インシュレータ７及びコイル６について詳しく説明する。

（インシュレータ７）
インシュレータ７は、インシュレータ７の外周側の一部を構成するインシュレータ下部７ａ及びインシュレータ上部７ｂに加えて、「コイル６が巻き付けられる部分である巻付部７ｃ」と、「内側面がローター３の外周面と対向し、外側面がコイル６と対向する内周部７ｄ」とを有している。なお、以下の説明においては、インシュレータ下部７ａ及びインシュレータ上部７ｂを含むインシュレータ７の外周側部分を外周部７Ａと称する。
このように、インシュレータ７は、外周部７Ａ、巻付部７ｃ及び内周部７ｄを有しているということである。

巻付部７ｃは、内径側が内周部７ｄに接続されており、外径側が外周部７Ａに接続されているものである。巻付部７ｃは、図示は省略しているがコア５のティースと呼ばれる部分の一部を覆うように形成されているものである。
ここで、図３（ａ）の紙面の右側から左側にかけての寸法（図３（ｂ）（ｄ）の上側から下側にかけての寸法）を幅寸法とする。巻付部７ｃを垂直断面視すると、垂直方向の寸法の方が幅寸法よりも長くなっている。そこで、巻付部７ｃの垂直方向の寸法に対応する面を長手面と定義し、巻付部７ｃの幅寸法に対応する面を短手面と定義する。
巻付部７ｃは、縦断面形状が台形状となっている台形部７Ｂ及び台形部７Ｃと、巻付部７ｃのうちの側面を構成する第１長手面７ｃ３と、第１長手面７ｃ３の対向位置に形成されている第２長手面７ｃ４とを有している。なお、第１長手面７ｃ３と第２長手面７ｃ４とはお互いが対向面である。
そして、台形部７Ｂには巻付部７ｃのうちの下端面を構成する第１短手面７ｃ１が形成され、台形部７Ｃには巻付部７ｃのうちの上端面を構成する第２短手面７ｃ２が形成されている。なお、第１短手面７ｃ１と第２短手面７ｃ２とはお互いが対向面である。
このように、巻付部７ｃには、外周面としての第１短手面７ｃ１、第２短手面７ｃ２、第１長手面７ｃ３、及び第２長手面７ｃ４が形成されている。

第１短手面７ｃ１は、図５に示すように、紙面の右側から左側に向かって紙面下側に傾斜する斜面を有するものである。すなわち、第１短手面７ｃ１には、第１長手面７ｃ３側から第２長手面７ｃ４側に向かって傾斜する斜面を有するものである。第１短手面７ｃ１は、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、水平面に対して傾斜する斜面を有しているということである。
なお、第１短手面７ｃ１は、第１長手面７ｃ３に接続される側の端部側が、尖り形状となっている。一方、第１短手面７ｃ１は、第２長手面７ｃ４に接続される側の端部側は、この尖り形状よりも緩やかに形成されている。

第１短手面７ｃ１には、第１短手面７ｃ１に巻き付けられているコイル６がピッチ方向にずれるようにコイル６を位置決めするのに利用される第１ダミーコイル３３が設けられている。
第１ダミーコイル３３は、コイル６を第１短手面７ｃ１に巻き付けたときに、コイル６がピッチ方向に半ピッチ分だけ移動するように形成されたものである。なお、本実施の形態では、第１ダミーコイル３３がインシュレータ７とともに一体形成されたものとして説明するがそれに限定されるものではなく、インシュレータ７とは別体であり、巻付部７ｃに取り付けるようにしてもよい。

第２短手面７ｃ２は、図５に示すように、第１短手面７ｃ１と平行な斜面を有するものである。すなわち、第２短手面７ｃ２には、第２長手面７ｃ４側から第１長手面７ｃ３側にかけて、第１短手面７ｃ１と平行な斜面を有している。第２短手面７ｃ２は、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、水平面に対して傾斜する斜面を有しているということである。
なお、第２短手面７ｃ２は、第２長手面７ｃ４に接続される側の端部側が、尖り形状となっている。一方、第２短手面７ｃ２は、第１長手面７ｃ３に接続される側の端部側は、この尖り形状よりも緩やかに形成されている。

第２短手面７ｃ２には、第２短手面７ｃ２に巻き付けられているコイル６がピッチ方向にずれるようにコイル６を位置決めするのに利用される第２ダミーコイル３２が設けられている。
第２ダミーコイル３２は、コイル６を第２短手面７ｃ２に巻き付けたときに、コイル６がピッチ方向に半ピッチ分だけ移動するように形成されたものである。すなわち、コイル６が巻付部７ｃを一周すると、第１ダミーコイル３３で半ピッチずれ、第２ダミーコイル３２で半ピッチずれる。このように、インシュレータ７は、コイル６が巻付部７ｃを一周すると、コイル６が１ピッチ分だけピッチ方向にずれるように構成されている。
なお、本実施の形態では、第１短手面７ｃ１と第２短手面７ｃ２とが平行であるものとして説明したが、それに限定されるものではなく、平行でなくてもよい。
また、本実施の形態では、第２ダミーコイル３２がインシュレータ７とともに一体形成されたものとして説明するがそれに限定されるものではなく、インシュレータ７とは別体であり、巻付部７ｃに取り付けるようにしてもよい。

このように、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２は、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、水平面に対して傾斜する斜面を有している。このため、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２をステータ３の径方向と直交する垂直断面で見たときに、「第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２に巻き付けられているコイル６と」、「第１長手面７ｃ３及び第２長手面７に直交する方向」との間には、傾斜角αが設けられる。すなわち、インシュレータ７は、コイル６との間に傾斜角αが形成されるように、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２が形成されているということである。
これにより、インシュレータ７にコイル６を巻き付けることを高速化することができるようになっている。これについては、後述の図７の［短手面におけるフライヤ送り回転範囲２５］で説明する。

第１長手面７ｃ３は、図３〜図５に示すように、垂直方向に平行な面を有するものである。すなわち、第１長手面７ｃ３は、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、水平面に対して直交する面を有している。
なお、第２長手面７ｃ４については、図５に示すように、第１長手面７ｃ３と平行な面を有するものである。すなわち、第２長手面７ｃ４は、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、水平面に対して直交する面を有している。
第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４は、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の端部側に形成され、第１短手面７ｃ１側から第２短手面７ｃ２側に向かう方向に平行にコイル６が巻き付けられる。

なお、本実施の形態では、第１長手面７ｃ３と第２長手面７ｃ４とは平行であるものとして説明するが、それに限定されるものではなく、平行からずれていてもよい。
また、本実施の形態では、第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４は、たとえば耐熱性などを有する絶縁フィルムで構成される場合を例に説明する。第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４の位置を絶縁フィルムとすると、インシュレータ７で一体成形して第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４を構成するよりも薄くすることができる。ただし、絶縁フィルムではなく、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２と同様に一体成形して第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４を構成してもよいが、絶縁フィルムの方が薄い分、コイル占有率をより確保することができる。

内周部７ｄは、内側面がローター３の外周面と対向し、外側面がコイル６と対向するように形成されたものである。内周部７ｄは、巻付部７ｃのうちステータ２の内径側部分に接続され、上下に延出するように形成されているものである。内周部７ｄは、巻付部７ｃに巻き付けられるコイル６が脱落などしないように規制することができる。

（コイル６）
コイル６は、インシュレータ７の巻付部７ｃの周囲に複数層巻き付けられるものであり、たとえば銅線などで構成されるものである。コイル６のうち第１短手面７ｃ１に巻き付けられている部分をコイル下側部分６ａ、コイル６のうち第２短手面７ｃ２に巻き付けられている部分をコイル上側部分６ｂ、コイル６のうち第１長手面７ｃ３に巻き付けられている部分をコイル側面部分６ｃ、コイル６のうち第２長手面７ｃ４に巻き付けられている部分をコイル側面部分６ｄとする。

巻付部７ｃと当接する最内層のコイル６は、図４（ｂ）及び図４（ｄ）に示すように、第１ダミーコイル３３及び第２ダミーコイル３２の作用により、１周するごとに、ピッチ方向に１ピッチずつずれて巻き付けられている。すなわち、コイル下側部分６ａ及びコイル上側部分６ｂは、図４（ｂ）及び図４（ｄ）に示すように、外周部７Ａ側から内周部７ｄ側に向かう径方向に対して直交しているのではなく、傾斜している。
なお、図６に示すように、コイル上側部分６ｂのうちの最内層６ｃ１と、その上の層６ｃ２とは互いに交差するように巻き付けられている。最内層のコイル上側部分６ｂと二層目のコイル上側部分６ｂとがクロスするようにコイル６は巻き付けられているということである。
また、図示は省略しているが、コイル下側部分６ａについても、最内層のコイル下側部分６ａと二層目のコイル下側部分６ａとがクロスするようにコイル６は巻き付けられている。これにより、隣接するインシュレータ７に巻き付けられたコイル６同士が干渉しないように、シャフト１ｃ方向にコイル６が巻き膨む結果、コイル６の形状が俵状となってコイル占積率を確保しやすくなっている。

なお、本実施の形態では、コイル下側部分６ａ及びコイル上側部分６ｂの両方でコイル６が互いに交差するように巻き付けるものとして説明するが、それに限定されるものではない。たとえば、コイル下側部分６ａ及びコイル上側部分６ｂのうちの一方でコイル６が交差するように巻き付けるようにしてもよい。ただし、この場合には第１ダミーコイル３３及び第２ダミーコイル３２の形状を変更する。すなわち、第１短手面７ｃ１のみで交差させる例について説明すれば、第１ダミーコイル３３は、コイル６がピッチ方向に半ピッチではなく、１ピッチ分だけ移動するように形成する。

コイル側面部分６ｃ、６ｄについては、図４（ｃ）に示すように、外周部７Ａ側から内周部７ｄ側に向かう径方向に対して直交している。すなわち、コイル側面部分６ｃ、６ｄは、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、垂直方向に平行となっている。

［集中巻線機の説明］
図７は、集中巻線機等の模式図である。上述した図５及び図７を参照してインシュレータ７にコイル６を巻き付ける動作などについて説明する。
集中巻線機は、コア５の１スロットに集中してコイル６を巻き付けるものである。集中巻線機は、インシュレータ７にコイル６を供給するノズル２０ａと、回転自在に設けられ、ノズル２０ａに供給するコイル６の方向を変化させるプーリー２０ｂと、ノズル２０ａ及びプーリー２０ｂが設けられ、軸回転自在及び紙面の上下方向に移動自在なフライヤ２０ｃと、コイル６を通すことができるように内部が中空となっている空シャフト２０ｅと、コア５及びインシュレータ７を支持するチャック２２とを有している。
フライヤ２０ｃの角度θ及びフライヤ２０ｃのＸ軸方向の位置に応じてコイル６をノズル２０ａからインシュレータ７に送ると「第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２にてコイル６が交差巻」となり、「第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４ではコイル６が図５の上下方向に平行となる整列巻」となる。

第２短手面７ｃ２側の第２長手面７ｃ４からコイル６を導入してコイル６を反時計回り（図５の符号３５参照）でインシュレータ７の巻付部７ｃの側面に巻き付ける。まず、一層目のコイル６の巻き付け方法について説明する。
（１Ａ）第２短手面７ｃ２には、一層目のコイル６の位置を決める機能を有する第２ダミーコイル３２が設けられているため、コイル６の半ピッチに対応する分だけ、フライヤ２０ｃをＸ軸方向に移動させ、ノズル２０ａを半ピッチ送る。そして、第２短手面７ｃ２とコイル６とが当接している状態では、コイル６の延長線と、図５の紙面の水平線Ｈとは交差する（図５の６ｅ参照）。
（２Ａ）フライヤ２０ｃをθ方向に回転させて第１長手面７ｃ３にコイル６を巻き付ける。第１長手面７ｃ３では、図５の紙面の下から上に向かってコイル６が巻き付けられる。そして、第１長手面７ｃ３では、図５の紙面の垂直方向に平行にコイル６が当接するようにコイル６が巻き付けられる。
（３Ａ）フライヤ２０ｃをθ方向に回転させて第１短手面７ｃ１にコイル６を巻き付ける。第１短手面７ｃ１には、第１ダミーコイル３３が設けられているため、コイル６の半ピッチに対応する分だけ、フライヤ２０ｃをＸ軸方向に移動させ、ノズル２０ａを半ピッチ送る。
（４Ａ）フライヤ２０ｃをθ方向に回転させて第２長手面７ｃ４にコイル６を巻き付ける。第２長手面７ｃ４では、図５の紙面の上から下に向かってコイル６が巻き付けられる。そして、第２長手面７ｃ４では、第１長手面７ｃ３と同様に、図５の紙面の垂直方向に平行にコイル６が当接するようにコイル６が巻き付けられる。
以上（１Ａ）〜（４Ａ）を複数回繰り返すことでインシュレータ７に最内層のコイル６が巻き付けられる。

次に、二層目のコイル６の巻き付け方法について説明する。
（１Ｂ）第２短手面７ｃ２では、一層目のコイルと交差する方向にコイル６が巻き付けられる。すなわち、コイル６の半ピッチに対応する分だけ、フライヤ２０ｃを−Ｘ軸方向に移動させ、ノズル２０ａを半ピッチ送る。なお、−Ｘ軸方向とは、（１Ａ）におけるノズル２０ａとは逆の方向にノズル２０ａを移動させるということである。
（２Ｂ）第１長手面７ｃ３では、図５の紙面の下から上に向かってコイル６が巻き付けられる。第１長手面７ｃ３では、一層目のコイル６と平行に二層目のコイル６が巻き付けられる。
（３Ｂ）第１短手面７ｃ１でも、一層目のコイルと交差する方向にコイル６が巻き付けられる。すなわち、コイル６の半ピッチに対応する分だけ、フライヤ２０ｃを−Ｘ軸方向に移動させ、ノズル２０ａを半ピッチ送る。
（４Ｂ）第２長手面７ｃ４では、図５の紙面の上から下に向かってコイル６が巻き付けられる。第２長手面７ｃ４では、一層目のコイル６と平行に二層目のコイル６が巻き付けられる。
以上（１Ｂ）〜（４Ｂ）を複数回繰り返すことでインシュレータ７に二層目のコイル６が巻き付けられる。三層目では、（１Ａ）〜（４Ａ）と同様の要領でコイル６が巻き付けられ、四層目では、（１Ｂ）〜（４Ｂ）と同様の要領でコイル６が巻き付けられる。５層目以降も同様である。

このように、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の両方でコイル６を交差させるようにしているので、フライヤ２０ｃのノズル２０ａの送り量を分散させることができ、コイル６をインシュレータ７に巻き付ける作業を高速化することができる。
たとえば、仮に第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２のうちの一方で巻線を交差させる場合には、ノズル２０ａの速度が９４０ｒｐｍ程度であるが、本実施の形態のように第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の両方でコイル６を交差させると、約１８８０ｒｐｍ程度となりインシュレータ７にコイル６を巻き付ける速度を約２倍にすることができる。

［短手面におけるフライヤ送り回転範囲２５］
上述の図５及び図７を参照して第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２において、フライヤ２０ｃの送り回転範囲が拡大し、その分、インシュレータ７へのコイル６の巻き付けを高速化することができることについて説明する。
「コイル側面部分６ｃの延長線Ｌ１」と「ノズル２０ａが回転軌道上の軌跡であるノズル回転軌道線２３」との交点を点Ｃとする。また、「第２短手面７ｃ２にコイル６が押しつけられた状態におけるコイル上側部分６ｂの延長線Ｌ２」と「ノズル回転軌道線２３」との構成を点Ｄとする。
このとき、第２短手面７ｃ２におけるフライヤ送り回転範囲２５とは、この点Ｃと点Ｄとで形成される角度範囲に対応する。

本実施の形態に係る電動機１ｂのインシュレータ７の第２短手面７ｃ２は、このフライヤ送り回転範囲２５が９１．３°となるように形成されている。
すなわち、第２短手面７ｃ２は、第１長手面７ｃ３側との接続部分が尖り形状となっており、そこから斜面が形成されたものであり、フライヤ送り回転範囲２５が９１．３°となっている。また、第１短手面７ｃ１は、第２短手面７ｃ２と平行に形成されているので、第１短手面７ｃ１のフライヤ送り回転範囲２５も９１．３°である。

ここで、仮に、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２が、水平面に対して傾斜する斜面を有していないと、図８及び図９に示すように、フライヤ送り回転範囲２５が７５．３°になる。なお、図８及び図９中の符号にふられた「’」は、本実施の形態に係る電動機１ｂの各構成に対応する箇所を示しているが、本実施の形態に係る電動機１ｂのインシュレータ７とは異なるインシュレータであることを表している。
すなわち、実施の形態に係る電動機１ｂのインシュレータ７の方が、図８及び図９に示す態様よりも、フライヤ送り回転範囲２５が１６°大きくなる。
これにより、インシュレータ７にコイル６を巻き付ける速度が、約２２８０ｒｐｍ程度となる。すなわち、本実施の形態に係る電動機１ｂのインシュレータ７にコイル６を巻き付ける速度は、「図８及び図９に示すように、両方の短手面が水平面に対して傾斜する斜面を有しておらず、且つ、一方の短手面にてコイルを交差させる場合」と比較すると約２．４倍向上している。

［変形例１］
図１０は、インシュレータ７の変形例１の概要構成例図である。
本実施の形態では、インシュレータ７の巻付部７ｃが、第１短手面７ｃ１が形成されている台形部７Ｂ及び第２短手面７ｃ２が形成されている台形部７Ｃを有するものとして説明したが、それに限定されるものではない。
図１０に示すように、台形部７Ｂ及び台形部７Ｃの代わりに、縦断面形状が平板状の傾斜形状７Ｄとしても、台形部７Ｂ及び台形部７Ｃとしたときと同様の効果を得ることができる。

［変形例２］
図１１は、インシュレータ７の変形例２の概要構成例図である。
本実施の形態では、台形部７Ｂ及び台形部７Ｃの代わりに、第１突起部７Ｅ１及び第２突起部７Ｅ２と第１突起部７Ｆ１及び第２突起部７Ｆ２を形成してもよい。
すなわち、第１短手面７ｃ１には、第１短手面７ｃ１に対して突出するように形成された第１突起部７Ｅ１及び第２突起部７Ｅ２を形成する。また、第２短手面７ｃ２には、第２短手面７ｃ２に対して突出するように形成された第１突起部７Ｆ１及び第２突起部７Ｆ２を形成する。

第１突起部７Ｅ１はコイル６の曲げ角度が鈍角となる方の長手面である第２長手面７ｃ４側に形成され、第２突起部７Ｅ２はコイル６の曲げ角度が鋭角となる方の長手面である第１長手面７ｃ３側に形成されている。すなわち、第１突起部７Ｅ１は第１短手面７ｃ１と第２長手面７ｃ４との接続位置に形成されており、第２突起部７Ｅ２は第１短手面７ｃ１と第１長手面７ｃ３との接続位置に形成されている。
第１突起部７Ｆ１はコイル６の曲げ角度が鈍角となる方の長手面である第１長手面７ｃ３側に形成され、第２突起部７Ｆ２はコイル６の曲げ角度が鋭角となる方の長手面である第２長手面７ｃ４側に形成されている。すなわち、第１突起部７Ｆ１は第２短手面７ｃ２と第１長手面７ｃ３との接続位置に形成されており、第２突起部７Ｆ２は第２短手面７ｃ２と第２長手面７ｃ４との接続位置に形成されている。
なお、第２突起部７Ｅ２の方が第１突起部７Ｅ１よりも第１短手面７ｃ１に対して突出するように形成され、第２突起部７Ｆ２の方が第１突起部７Ｆ１よりも第２短手面７ｃ２に対して突出するように形成されている。

次に、コイル６を巻き付ける動作について説明する。
第２短手面７ｃ２側の第２長手面７ｃ４からコイル６を導入してコイル６を反時計回り（図１１の符号３５参照）でインシュレータ７の巻付部７ｃの側面に巻き付ける。なお、一層目のコイル６の巻き付け方法について説明するものとし、二層目以降は記載を省略する。

（１Ｃ）第２短手面７ｃ２には、第２突起部７Ｆ２が形成されているため、コイル６が屈曲し、フライヤ２０ｃを回転させていくと、第１突起部７Ｆ１に当接する。この第２突起部７Ｆ２に当接してから第１突起部７Ｆ１に当接するまでの間に、フライヤ２０ｃをＸ軸方向に送る。
（２Ｃ）フライヤ２０ｃを回転させて第１長手面７ｃ３にコイル６を巻き付ける。なお、フライヤ２０ｃをＸ軸方向に送る動作は行わない。
（３Ｃ）第１短手面７ｃ１には、第２突起部７Ｅ２が形成されているため、コイル６が屈曲し、フライヤ２０ｃを回転させていくと、第１突起部７Ｅ１に当接する。この第２突起部７Ｅ２に当接してから第１突起部７Ｅ１に当接するまでの間に、フライヤ２０ｃをＸ軸方向に送る。
（４Ｃ）フライヤ２０ｃを回転させて第２長手面７ｃ４にコイル６を巻き付ける。なお、（２Ｃ）と同様にフライヤ２０ｃをＸ軸方向に送る動作は行わない。

以上（１Ｃ）〜（４Ｃ）を複数回繰り返すことでインシュレータ７にコイル６を巻き付けることができる。なお、説明は省略したが、上述の（１Ｂ）〜（４Ｂ）と同様の要領で巻き付けることで第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２のコイル６を交差させることができる。
図１１に示すように、台形部７Ｂ及び台形部７Ｃの代わりに、第１突起部７Ｅ１及び第２突起部７Ｅ２と第１突起部７Ｆ１及び第２突起部７Ｆ２を形成しても、台形部７Ｂ及び台形部７Ｃとしたときと同様の効果を得ることができる。

本実施の形態では、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の両方に、台形状（７Ｂ、７Ｃ）、傾斜形状（７Ｄ）、或いは突起（７Ｅ１、７Ｅ２、７Ｆ１、７Ｆ２）を形成した場合を例に説明したが、それに限定されるものではなく、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２のうちの一方でもよい。ただし、両方に形成した方が、コイル６をインシュレータ７に巻き付ける速度を向上させる効果が大きい。

［本実施の形態に係る電動機１ｂの有する効果］
本実施の形態に係る電動機１ｂは、電動機１ｂが密閉容器１に取り付けられた状態において、インシュレータ７の巻付部７ｃの第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２に水平面に対して傾斜する斜面が形成されている。このため、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２におけるフライヤ送り回転範囲２５を拡大することができ、コイル６をインシュレータ７に巻き付ける速度を向上させることができる。これにより、電動機１ｂの生産性が損なわれることを抑制することができる。

本実施の形態に係る電動機１ｂは、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の両方において、任意の層のコイル６とその層に隣接する層のコイル６とが交差するように巻き付けられているので、シャフト１ｃ方向にコイル６が巻き膨む結果、コイル６の形状が俵状となってコイル占積率を確保することができるようになっている。

本実施の形態に係る電動機１ｂは、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２の両方において、任意の層のコイル６とその層に隣接する層のコイル６とが交差するように巻き付けられているので、フライヤ２０ｃのノズル２０ａの送り量を分散させることができ、コイル６をインシュレータ７に巻き付ける速度を向上させることができる。これにより、電動機１ｂの生産性が損なわれることを抑制することができる。

本実施の形態に係る電動機１ｂは、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２に、第１ダミーコイル３３及び第２ダミーコイル３２が設けられている。すなわち、本実施の形態に係る電動機１ｂは、巻付部７ｃに複数の溝などを形成してコイル６を規制する態様を採用していないため、コイル６の径によらないで、コイル６をピッチ方向にずらしながら巻き付けることができ、汎用性を損ねてしまうことを抑制することができるようになっている。

本実施の形態に係る電動機１ｂは、第１長手面７ｃ３及び第２長手面７ｃ４ではなく、第１短手面７ｃ１及び第２短手面７ｃ２に第１ダミーコイル３３及び第２ダミーコイル３２が設けられているので、インシュレータ７の短手方向に対応する厚みが大きくなってしまうことを抑制することができ、コイル占積率を確保することができるようになっている。

１ 密閉容器、１ａ１ 上シェル、１ａ２ 下シェル、１ｂ 電動機、１ｃ シャフト、１ｄ 圧縮機構、１ｅ 軸受、１ｆ 吐出パイプ、１ｇ 吸入パイプ、１ｈ 液だめ容器、２ ステータ、３ ローター、５ コア、６ コイル、６ａ コイル下側部分、６ｂ コイル上側部分、６ｃ コイル側面部分、６ｃ１ 最内層、６ｃ２ 層、６ｄ コイル側面部分、７ インシュレータ、７Ａ 外周部、７Ｂ 台形部、７Ｃ 台形部、７Ｄ 傾斜形状、７Ｅ１ 第１突起部、７Ｅ２ 第２突起部、７Ｆ１ 第１突起部、７Ｆ２ 第２突起部、７ａ インシュレータ下部、７ｂ インシュレータ上部、７ｃ 巻付部、７ｃ１ 第１短手面、７ｃ２ 第２短手面、７ｃ３ 第１長手面、７ｃ４ 第２長手面、７ｄ 内周部、８ マグメイト（登録商標）、９ リード線、１０ ジャンパー線、２０ａ ノズル、２０ｂ プーリー、２０ｃ フライヤ、２０ｅ 空シャフト、２２ チャック、２３ ノズル回転軌道線、２５ フライヤ送り回転範囲、３２ 第２ダミーコイル、３３ 第１ダミーコイル、１００ 圧縮機、Ｈ 水平線、Ｌ１ 延長線、Ｌ２ 延長線、α 傾斜角。

Claims (9)

1. 回転自在に設けられたローターと、
   電磁鋼板で構成されるコア、前記コアに装着されるインシュレータ、及び、前記インシュレータを介して前記コアに複数層巻き付けられるコイルを有し、前記ローターを回転させるステータと、
   を備え、
   前記インシュレータは、
   前記コイルがピッチ方向にずれながら巻き付けられる一対の対向する短手面と、
   前記短手面の端部側に形成され、前記コイルが一方の前記短手面側から他方の前記短手面側に向かう方向に平行に巻き付けられる一対の対向する長手面とを有し、
   前記短手面は、
   巻き付けられている前記コイルと、前記長手面に直交する方向との間に傾斜角が設けられるように形成されている
   ことを特徴とする電動機。
2. 一方の前記短手面及び他方の前記短手面の少なくとも一方で、
   隣接する層の前記コイルが互いに交差するように前記コイルが前記インシュレータに巻き付けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記短手面には、
   一方の前記長手面側から他方の前記長手面側にかけて傾斜面が形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。
4. 一方の前記短手面及び前記他方の前記短手面の両方に、前記傾斜面が形成されている
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動機。
5. 前記短手面は、
   前記コイルの曲げ角度が鈍角となる方の前記長手面側に形成され、前記短手面に対して突出している第１突起部と、
   前記コイルの曲げ角度が鋭角となる方の前記長手面側に形成され、前記第１突起部よりも前記短手面に対して突出している第２突起部とを有する
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電動機。
6. 一方の前記短手面及び前記他方の前記短手面の両方に、前記第１突起部及び前記第２突起部が形成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の電動機。
7. 一方の前記短手面に設けられ、一方の前記短手面の前記コイルがピッチ方向にずれるように前記コイルを位置決めする第１ダミーコイルを有する
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の電動機。
8. 他方の前記短手面に設けられ、他方の前記短手面の前記コイルがピッチ方向にずれるように前記コイルを位置決めする第２ダミーコイルを有し、
   前記第１ダミーコイル及び前記第２ダミーコイルは、
   前記第１ダミーコイルによる前記コイルの前記ピッチ方向のずれと、前記第２ダミーコイルによる前記コイルの前記ピッチ方向のずれとをあわせると、前記コイルが１ピッチずれるように形成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の電動機。
9. 前記第１ダミーコイル及び前記第２ダミーコイルは、
   それぞれ前記コイルが半ピッチずつずれるように形成されている
   ことを特徴とする請求項８に記載の電動機。

Images