JP2015070652A - 永久磁石電動機、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】６極９スロットの集中巻固定子を有する永久磁石電動機において、巻線の接続構造を簡単化する。【解決手段】各相３個の巻線２０を有する９スロットの集中巻固定子１４を有する永久磁石電動機において、各相の３個の巻線２０が交互に巻方向を変えて連続して巻装され、各相ごとに２個の巻線２０間の渡り線２１と他の巻線２０の端末線２２とが接続されて口出線２３側端部とされている。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、永久磁石電動機、この永久磁石電動機を用いた密閉型圧縮機及びこの密閉型圧縮機を用いた冷凍サイクル装置に関する。

従来、固定子鉄心の磁極歯に巻線を巻装した永久磁石電動機としては、種々の構造のものが知られている（下記特許文献１、２参照）。

このような永久磁石電動機において各相の巻線を並列接続する場合に、その永久磁石電動機が３相６極９スロットタイプであると、各相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ごとに６本、合計で１８本の端末線が発生する。

そして、各相の口出線に対するそれぞれ３本の端末線の接続は、ハンダ付けや溶着により行われている。

また、中性点側の端末線の接続においては、１箇所に接続する場合は９本の端末線を接続する必要がある。

特開２００１−２７５２９１号公報 特開２０００−２３２７４５号公報

しかしながら、各相の口出線に端末線を３本ずつ接続する場合には、接続する端末線の本数が多くなるため、手間がかかっている。

そして、これらの接続をハンダ付けや溶着で行う場合には、端末線の被覆を剥離する必要があり、剥離した被膜片が永久磁石電動機の回転部の隙間に入り込み、永久磁石電動機の性能を損なう場合がある。さらに、ハンダ付けや溶着した接続部に絶縁体を被せ、どこかに固定するという対策をとる必要がある。また、ハンダ付けや溶着による接続作業は、作業のバラツキにより永久磁石電動機の性能を損なう場合がある。

また、中性点の接続においても、１箇所に接続する場合は９本の端末線を接続する必要があり、被膜を剥離しての溶着あるいはハンダ付けとなり、端末線の引き回し処理と合わせて多大な工数を要する。

本発明の目的は、９スロットの集中巻固定子を有する永久磁石電動機において、巻線の接続構造を簡単化することである。

実施形態の永久磁石電動機は、各相３個の巻線を有する９スロットの集中巻固定子を有する永久磁石電動機において、各相の３個の巻線が交互に巻方向を変えて連続して巻装され、各相ごとに２個の巻線間の渡り線と他の巻線の端末線とが接続されて口出線側端部とされていることを特徴とする。

第１の実施形態における、断面で示した密閉型圧縮機を含む冷凍サイクル装置の構成図である。 永久磁石電動機の水平断面図である。 永久磁石電動機の３相の巻線の接続状態を示す結線図である。 圧接端子を示す正面図である。 圧接端子を用いて接続される渡り線と端末線との配線状態を示す平面図である。 圧接端子による渡り線と端末線との接続状態を示す正面図である。 第２の実施形態における、ヒュージング端子を用いて渡り線と端末線とが接続された状態を示す正面図である。 ヒュージング端子を用いて渡り線と端末線とが接続された状態を示す側面図である。 第３の実施形態における、圧着端子を用いて渡り線と端末線と口出線とが接続された状態を示す説明図である。 第４の実施形態における、永久磁石電動機の３相の巻線の接続状態を示す結線図である。 圧接端子を示す正面図である。 圧接端子を用いて接続される３本の端末線の配線状態を示す平面図である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態について、図１ないし図６に基づいて説明する。図１は冷凍サイクル装置１を示しており、この冷凍サイクル装置１は、圧縮機本体２とアキュムレータ３とを有して作動流体であるガス冷媒を圧縮する密閉型圧縮機４と、圧縮機本体２に接続されて圧縮機本体２から吐出された高圧のガス冷媒を凝縮して液冷媒にする凝縮器５と、凝縮器５に接続されて液冷媒を減圧する膨張装置６と、膨張装置６とアキュムレータ３との間に接続されて液冷媒を蒸発させる蒸発器７とを有している。アキュムレータ３と圧縮機本体２とは、ガス冷媒が流れる吸込管８により接続されている。

圧縮機本体２は、円筒状に形成された密閉ケース９を有し、密閉ケース９内には、上部側に位置する永久磁石電動機１０と、下部側に位置する圧縮機構部１１とが収容されている。永久磁石電動機１０には上下方向向きの中心線を有する回転軸１２が設けられており、この回転軸１２に圧縮機構部１１が連結されている。

永久磁石電動機１０は、圧縮機構部１１を駆動する部分であり、回転軸１２に固定された回転子１３と、密閉ケース９の内面に固定されて回転子１３を囲む位置に配置された集中巻固定子１４とを有している。

圧縮機構部１１は、ガス冷媒を圧縮する部分であり、吸込管８を介して吸込まれるガス冷媒を圧縮する圧縮要素（図示せず）を有している。この圧縮要素は、ガス冷媒が流入するシリンダ室を有するシリンダ、回転軸１２の偏心部に嵌合されてシリンダ室内を偏心回転するローラ、先端部をローラの外周面に当接させて摺動可能に設けられることによりシリンダ室内をガス冷媒の吸込室と圧縮室とに区画するブレード等により構成されている。圧縮機構部１１において圧縮されて高圧になったガス冷媒は、密閉ケース内に吐出される。

図２は、永久磁石電動機１０を示す水平断面図である。この永久磁石電動機１０は、３相６極９スロットタイプのものであり、回転子１３と回転子１３の外周部に配置された集中巻固定子１４とを有している。

回転子１３は、薄板状の鉄板を積層して円筒状に形成された回転子鉄心１５を有し、この回転子鉄心１５が回転軸１２に固定されている。回転子鉄心１５の内部には、６個の板状の永久磁石１６が回転子鉄心１５の周方向に沿って等間隔に設置されている。

集中巻固定子１４は、薄板状の鉄板を積層して円筒状に形成された固定子鉄心１７を有し、固定子鉄心１７には、固定子鉄心１７の周方向にそって９個のスロット１８が等間隔で形成されており、隣合って位置するスロット１８の間の部分に内周方向に向けて突出する磁極歯１９が形成されている。各磁極歯１９には、それぞれ巻線２０が巻装されている。巻線２０は、３個の相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）ごとに３個の巻線２０が交互に巻方向を変えて連続して巻装されている。すなわち、Ｕ相は、２０Ｕ１、２０Ｕ２、２０Ｕ３の３個の巻線２０が連続して巻装され、巻線２０Ｕ１の巻方向（例えば右巻き）に対し、巻線２０Ｕ２の巻方向は逆（左巻き）にされ、さらに、巻線２０Ｕ２の巻方向（左巻き）に対して、巻線２０Ｕ３の巻方向は逆（右巻き）にされている。Ｖ相は、２０Ｖ１、２０Ｖ２、２０Ｖ３の３個の巻線２０が連続して巻装され、巻線２０Ｖ１の巻方向（例えば右巻き）に対し、巻線２０Ｖ２の巻方向は逆（左巻き）にされ、さらに、巻線２０Ｖ２の巻方向（左巻き）に対して、巻線２０Ｖ３の巻方向は逆（右巻き）にされている。Ｗ相は、２０Ｗ１、２０Ｗ２、２０Ｗ３の３個の巻線２０が連続して巻装され、巻線２０Ｗ１の巻方向（例えば右巻き）に対し、巻線２０Ｗ２の巻方向は逆（左巻き）にされ、さらに、巻線２０Ｗ２の巻方向（左巻き）に対して、巻線２０Ｗ３の巻方向は逆（右巻き）にされている。

ここで、巻線２０、後述する渡り線、端末線、リード線、口出線については、各相との関係を説明する場合には各相を意味するＵ、Ｖ、Ｗの符号を付けて説明するが、各相との関連を説明する必要がない場合には、必要に応じてＵ、Ｖ、Ｗの符号は省略する。

図３は、３相の巻線２０の接続状態を示す結線図である。電源側においては、Ｕ相の２個の巻線２０Ｕ１、２０Ｕ２の間の渡り線２１Ｕと巻線２０Ｕ３の端末線２２Ｕとが接続されて口出線２３Ｕ側の端部とされている。

同様に、Ｖ相においても、Ｖ相の２個の巻線２０Ｖ１、２０Ｖ２の間の渡り線２１Ｖと巻線２０Ｖ３の端末線２２Ｖとが接続されて口出線２３Ｖ側の端部とされている。同様に、Ｗ相においても、Ｗ相の２個の巻線Ｗ１、Ｗ２の間の渡り線２１Ｗと巻線２０Ｗ３の端末線２２Ｗとが接続されて口出線２３Ｗ側の端部とされている。

中性点側においては、Ｕ相の２個の巻線２０Ｕ２、２０Ｕ３の間の渡り線２４Ｕに接続されたリード線２５Ｕと、Ｕ相の巻線２０Ｕ１の端末線２６Ｕと、Ｖ相の２個の巻線２０Ｖ２、２０Ｖ３の間の渡り線２４Ｖに接続されたリード線２５Ｖと、Ｖ相の巻線２０Ｖ１の端末線２６Ｖと、Ｗ相の２個の巻線２０Ｗ２、２０Ｗ３との間の渡り線２４Ｗに接続されたリード線２５Ｗと、Ｗ相の巻線２０Ｗ１の端末線２６Ｗとが、接続されている。

図４は、渡り線２１と端末線２２とを接続する場合に使用する圧接端子２７である。圧接端子２７には、３個の圧接用突部２８と、隣り合う圧接用突部２８の間に位置してＵ字状に切り込まれた２個の圧接スロット２９と、口出線２３を接続するためのタブ３０とが形成されている。

図５は、圧接端子２７を用いて接続される渡り線２１と端末線２２との配線状態を示す平面図である。固定子鉄心１７の端面側には巻線受け３２が固定され、この巻線受け３２には渡り線２１と端末線２２とを保持する保持部３３と、圧接端子２７の圧接用突部２８が挿入される挿入部３４とが形成されている。

図６は、圧接端子２７による渡り線２１と端末線２２との接続状態を示している。圧接端子２７の圧接用突部２８が巻線受け３２の挿入部３４に挿入されるとともに、保持部３３に保持された渡り線２１と端末線２２とが圧接スロット２９に圧入されている。さらに、タブ３０に口出線２３が接続されている。圧接スロット２９の周縁には刃部が形成されており、渡り線２１と端末線２２とが圧接スロット２９に圧入されることにより渡り線２１と端末線２２との被膜が刃部により破られ、渡り線２１と端末線２２とが圧接端子２７を介して電気的に接続される。

このような構成において、この密閉型圧縮機４においては、永久磁石電動機１０に通電されることにより回転軸１２が中心線回りに回転し、回転軸１２の回転により圧縮機構部１１が駆動され、圧縮機構部１１においてガス冷媒が圧縮される。

圧縮されたガス冷媒は圧縮機構部１１から密閉ケース９内に吐出され、密閉ケース９内に吐出された高圧のガス冷媒は、凝縮器５、膨張装置６、蒸発器７を順に経由して再び圧縮機構部１１へ循環することにより、冷凍サイクルが実行される。

ここで、３相の永久磁石電動機１０の巻線２０を通電側の口出線２３に接続する場合において、２個の巻線２０の渡り線２１と１個の巻線２０の端末線２２とを口出線２３に接続しているため、口出線２３に接続する配線の本数が少なくなり、接続作業が容易になる。しかも、渡り線２１と端末線２２との接続を、２個の圧接スロット２９を有する圧接端子２７を用いて行っているため、渡り線２１と端末線２２の皮膜を剥離する必要がなく、接続作業を手間をかけず行うことができる。しかも、被膜を剥離することによる被膜片の発生がなく、発生した被膜片が永久磁石電動機１０の回転部の隙間に入り込み、永久磁石電動機１０の性能を損なうということが発生しない。

（第２の実施形態）
第２の実施形態について、図７及び図８に基づいて説明する。なお、第２の実施形態以降の各実施形態において、第１の実施形態において説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同じであり、第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、渡り線２１と端末線２２とを接続するために、圧接端子２７に代えてヒュージング端子４１を用いた点である。

図７及び図８に示すように、ヒュージング端子４１には、接続する渡り線２１と端末線２２とを挟み込むヒュージング部４２と、口出線２３を接続するためのタブ３０とが形成されている。

ヒュージング端子４１を用いた渡り線２１と端末線２２との接続は、渡り線２１と端末線２２とを平行に重ねて配列してヒュージング部４２で挟み込み、ヒュージング部４２を加圧するとともに電流を流し、渡り線２１と端末線２２とヒュージング端子４１とを溶着することにより行われている。

ヒュージング端子４１は渡り線２１の引き回し経路に設ければよく、例えば、集中巻固定子１４に設けられている絶縁体の外側鍔部に取付けることができる。

このような構成において、ヒュージング端子４１を用いて配線を接続する場合において、接続する配線の本数が３本以上になると、加圧や電流のバラツキにより接続不良が発生しやすくなる。しかし本発明では、３相の永久磁石電動機１０の巻線２０を通電側の口出線２３に接続する場合において、２個の巻線２０の渡り線２１と１個の巻線２０の端末線２２とをヒュージング端子４１を用いて接続しているため、ヒュージング端子４１を用いて接続する配線の本数が２本となり、溶着不良を生じることなく信頼性の高い接続状態を得ることができる。

また、ヒュージング端子４１を用いた接続では、渡り線２１や端末線２２の皮膜を剥がすことなく接続することができ、被膜を剥がす手間が軽減される。

（第３の実施形態）
第３の実施形態について、図９に基づいて説明する。第３の実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同じであり、第３の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、渡り線２１と端末線２２との接続構造である。

第３の実施形態では、渡り線２１と端末線２２と口出線２３の芯線とが平行に並べて配置され、これらの渡り線２１と端末線２２と口出線２３の芯線とが圧着端子５１により圧着接続されている。渡り線２１と端末線２２とは、例えば、集中巻固定子１４に設けられている絶縁体５２の外側鍔部に這わせておく。

圧着端子５１は、図９に示すように一端側が拡開された略Ｖ字形に形成されており、その内側には溝５３が形成されている。圧着端子５１の内側に渡り線２１と端末線２２と口出線２３の芯線とを位置させて拡開側をかしめることにより、溝５３により渡り線２１と端末線２２との被膜が破られ、渡り線２１と端末線２２と口出線２３の芯線とが電気的に接続されている。

このような構成において、３相の永久磁石電動機１０の巻線２０を通電側の口出線２３に接続する場合において、２個の巻線２０の渡り線２１と１個の巻線２０の端末線２２と口出線２３の芯線とを圧着端子５１で圧着すればよく、圧着する配線の数が少なくなるため信頼性の高い接続状態を得ることができる。また、圧着端子５１による接続では、渡り線２１と端末線２２と口出線２３の芯線とを同時に接続することができ、先に接続した渡り線２１と端末線２２とに対して口出線２３を後から接続するという必要がなくなり、接続作業の工程数を少なくすることができる。

（第４の実施形態）
本発明の第４の実施形態を図１０乃至図１２に基づいて説明する。第４の実施形態の基本的な構成は第１の実施形態と同じであり、第４の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、中性点側の結線構造である。

図１０に示すように、中性点側の３本の渡り線２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗを少なくとも２箇所で接続することにより第１の中性点６１とされ、残りの端末線２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗを接続することにより第２の中性点６２とされている。

渡り線２４Ｕ、２４Ｖ、２４Ｗの接続は、図９に示したような圧着端子５１を用いて行われている。

図１１は、端末線２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗを接続する連結圧接端子６３を示している。この連結圧接端子６３は、２個の圧接端子６４を連結部６５で連結ことにより形成されている。各圧接端子６４には、図４に示した圧接端子２７と同様に、２個の圧接スロット２９と３個の圧接用突部２８とが形成されている。

図１２は、連結圧接端子６３を用いて接続される３本の端末線２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗの配線状態を示す平面図である。固定子鉄心１７の端面側には巻線受け６６が固定され、この巻線受け６６には３本の端末線２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗを保持する保持部６７と、圧接用突部２８が挿入される挿入部６８とが形成されている。１本の端末線２６Ｗは、２箇所で保持されるように引き回して配線され、圧接用突部２８が巻線受け６６の挿入部６８に挿入された場合、端末線２６Ｗは２個の圧接スロット２９に圧入される。

このような構成において、第１の中性点６１においては、２本の渡り線２４を圧着端子５１を用いて接続する構成であるので、圧着する配線の数が少なくなり信頼性の高い接続状態を得ることができる。

第２の中性点６２においては、１本の端末線２６Ｗを各圧接端子６４の圧接スロット２９に圧入されるように引き回して配線されているため、４個の圧接スロット２９を有する連結圧接端子６３を用いて３本の端末線２６Ｕ、２６Ｖ、２６Ｗを接続しても、バランスのよい接続状態とすることができる。しかも、端末線２６Ｗが２個の圧接端子６４の圧接スロット２９に跨って圧入されることにより、この端末線２６Ｗが２個の圧接端子６４の連結線として機能することになり、連結部６５の導体断面積を補うことができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…冷凍サイクル装置、４…密閉型圧縮機、５…凝縮器、６…膨張装置、７…蒸発器、９…密閉ケース、１０…永久磁石電動機、１１…圧縮機構部、１４…集中巻固定子、２０…巻線、２１…渡り線、２２…端末線、２３…口出線、２４…渡り線、２６…端末線、２７…圧接端子、２９…圧接スロット、５１…圧着端子、６１…第１の中性点、６２…第２の中性点、６３…連結圧接端子、６４…圧接端子

Claims (7)

1. 各相３個の巻線を有する９スロットの集中巻固定子を有する永久磁石電動機において、
   各相の３個の前記巻線が連続して巻装され、
   各相ごとに２個の前記巻線間の渡り線と他の前記巻線の端末線とが接続されて口出線側端部とされていることを特徴とする永久磁石電動機。
2. 前記渡り線と前記端末線とは、これらの渡り線と端末線とが圧入される２個の圧接スロットを有する圧接端子により接続されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
3. 前記渡り線と前記端末線と口出線の芯線とが並べて配置され、これらの各線が圧着端子により接続されていることを特徴とする請求項１記載の永久磁石電動機。
4. 各相３個の巻線を有する９スロットの集中巻固定子を有する永久磁石電動機において、
   各相の３個の前記巻線が連続して巻装され、
   各相の２個の前記巻線間の渡り線と他の前記巻線の端末線とが接続されて口出線側端部とされ、
   各相の残りの渡り線同士が少なくとも２箇所で接続されて第１の中性点とされ、
   各相の残りの端末線の３本が接続されて第２の中性点とされていることを特徴とする永久磁石電動機。
5. 各相の残りの前記端末線の３本は、２個の圧接スロットを有する圧接端子を２つ連結した構造の連結圧接端子により接続され、１本の前記端末線は２個の前記圧接端子の前記圧接スロットにまたがって引き回されていることを特徴とする請求項４記載の永久磁石電動機。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の永久磁石電動機と、
   前記永久磁石電動機の回転軸に連結されて駆動されることにより作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記永久磁石電動機と前記圧縮機構部とを収容する密閉ケースと、
   を備えることを特徴とする密閉型圧縮機。
7. 請求項６記載の密閉型圧縮機と、前記密閉型圧縮機に接続される凝縮器と、前記凝縮器に接続される膨張装置と、前記膨張装置と前記密閉型圧縮機との間に接続される蒸発器とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。
   
   

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