JP4108792B2 - 密閉形圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子と固定子とからなる電動機を備えた密閉型圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図８は、従来より用いられる電動機の平面視の図である。この電動機は、中心軸をなす回転軸Ｓを介してたとえば圧縮機構部に連結され、この圧縮機構部を駆動する密閉型圧縮機に用いられる。この密閉型圧縮機は、空気調和機の冷凍サイクルを構成する。
【０００３】
上記電動機は、回転軸Ｓに一体に取付けられる回転子Ａと、この回転子Ａの外周面と狭小の間隙を存して配置され、密閉型圧縮機を構成する密閉ケースに取付けられる固定子Ｂからなる。
【０００４】
上記電動機は、省エネルギの観点から可変速化が普通となっていて、そのため上記回転子に永久磁石Ｍが用いられている。この永久磁石Ｍは、磁性粉が固められて成形されるものであるため、はじめは磁極を有しておらず、組立て完了後になされる着磁処理によって初めて磁極が形成される。
【０００５】
上記固定子Ｂは、回転子Ａが挿通される環状の連結部ａを介して連結され、外側に向けて放射状にそれぞれ延びる複数の磁極歯ｂ…を備えた磁極部鉄心ｃと、この磁極部鉄心ｃの外側を囲むように配置され、内周部に上記各磁極歯端部ｂ1 が嵌合される複数の嵌合溝ｄが形成される継鉄鉄心ｅとから構成される。
【０００６】
そして、図９にも示すように、巻線ｆが巻装された絶縁部材であるボビンｇが各磁極歯ｂに嵌入固定される。すなわち、ボビンｇは枠状に形成されて、この外周面に巻線ｅが巻装され、内周開口部が磁極歯ｂに嵌入されることになる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような電動機Ｂであるが、以下のような問題があった。
上記回転子Ａの永久磁石Ｍに対する着磁処理をなすのに、図１０（Ａ）に示す２相通電と、図１１（Ａ）に示す３相通電がある。２相通電の場合は、図１０（Ｂ）に示す回路を構成して着磁電流（パルス電流）を流し、３相通電の場合は、図１１（Ｂ）に示す回路を構成して着磁電流（パルス電流）を流す。
【０００８】
２相通電の場合は、着磁電流がＵ相巻線（磁極歯No１，４）を介してＶ相巻線（磁極歯No３，６）に流れるため、図１０（Ｃ）に示す不均一な磁束の流れとなり、上記巻線を巻装する磁極歯に電磁力が強く出る。逆に、着磁電流が流れないＷ相巻線（磁極歯No２，５）に対応する磁極歯では電磁力が弱い。
３相通電の場合は、着磁電流の全てがＵ相巻線に流れるのに対して、Ｖ相巻線とＷ相巻線では互いに半分に分流されるため、図１１（Ｃ）に示す不均一な磁束の流れとなる。したがって、磁極歯No１，４で電磁力が強く出る反面、磁極歯No２，３，５，６での電磁力が弱い。
図１２（Ａ）に模式的に示すように、着磁電流を通電（２相通電および３相通電）する前は断面が概略矩形状をなしている巻線ｆが、着磁電流を通電することにより、同図（Ｂ）に示すように、対向する辺部ｆa ，ｆb で電流の流れる方向と磁界の発生方向とが互いに逆になるため、互いに反発力が働いて外側に膨出変形する。
【０００９】
再び図８に示すように、６スロットを有する固定子Ｂでは、着磁時に、磁極歯ｂに施される巻線ｆの対向する辺部ｆa ，ｆb で電流の向きが互いに逆になり、したがって磁界の方向も互いに逆になる。
【００１０】
特にＵ相巻線では、各辺部ｆa ，ｆb が同一スロットＨ内にある異相（Ｖ相、Ｗ相）巻線の辺部ｆa ，ｆb に対して、電流の向きと磁界の発生方向とが同一である。したがって、同一スロットＨ内でのＵ相巻線と異相巻線では、互いに吸引力が働く。
【００１１】
先に説明したように、もともと巻線７に着磁電流を通電すると対向する辺部ｆa ，ｆb で反発力が働いて外側に膨出変形する傾向にあるところへ、Ｕ相巻線の対向する辺部ｆa ，ｆb では、この反発力と、同一スロットＨ内にある異相巻線の影響で膨出変形の度合いが大となる。
【００１２】
ところが、Ｖ相巻線と、Ｗ相巻線が存在している同一スロットＨでは、電流方向がそれぞれ逆になっているので、対向する辺部ｆa ，ｆb における反発力が相殺され、膨出変形がほとんど見られない。
【００１３】
図１３に示すように、着磁量に対する着磁電流は、従来の電動機（固定子内周部に沿ってスロットが形成され、複数スロットに亘って巻線が施されたもの）の一点鎖線変化Ｍと比較して、以上説明した電動機の実線変化Ｎは、非常に大きな電流を必要とし、反発力や吸引力の発生が大となっている。
【００１４】
したがって、ボビンｇを用いず磁極歯ｂに直接巻線ｆを巻いたものは勿論のこと、反発力や吸引力が大きな場合にはボビンｇを用いたものにおいても、上述のようにＵ相巻線が膨出変形することにより、隣接する異相巻線に接触する恐れがあり、この接触個所において巻線の被覆が落ちた場合などは、異相同士で短絡することとなり、電動機として機能しなくなる。
【００１５】
本発明は上記事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは、固定子の各巻線に電流を通して回転子の永久磁石に対する着磁処理を行う際の各巻線相互の短絡を防止して、電動機特性の向上を図り信頼性の向上を得る密閉型圧縮機を提供しようとするものである。
【００１７】
上記目的を満足するため、本発明は、永久磁石を有する回転子と、この回転子が挿通される固定子とからなり、上記固定子は複数の磁極歯と継鉄鉄心とを有し、上記各磁極歯に巻線が施され、上記固定子の各巻線に電流を通して上記回転子の永久磁石に対する着磁処理を行なう電動機を備えた密閉形圧縮機において、
上記電動機の各巻線のうち、磁極歯間に位置し、着磁処理時に隣接する巻線と電流の流れる方向が同一となる巻線間にのみ耐冷媒性を有する絶縁体を介在させたことを特徴とする。
以上の課題を解決する手段を採用することにより、本発明では、固定子の各巻線に電流を通して回転子の永久磁石に対する着磁処理を行う際の各巻線相互の短絡を防止して、電動機特性の向上を図り密閉型圧縮機の信頼性の向上を得る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施の形態を図面にもとづいて説明する。
ここに用いられる電動機は、たとえば先に説明したように空気調和機に備えられる密閉型圧縮機の圧縮機構部を駆動するためのものである。
【００１９】
基本的には、回転軸に一体に取付けられる回転子と、この回転子の外周面と狭小の間隙を存して配置される固定子からなり、後述する固定子以外は先に説明したものと同一である。
【００２０】
図１および図２（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、上記固定子１は、内径側に先に説明した回転子が挿通される連結部２を介して連結され、外側に向けて放射状にそれぞれ延びる複数の磁極歯３を備えた磁極部鉄心４と、この磁極部鉄心４の外側を囲むように配置され、内周部に上記各磁極歯先端部３ａが嵌合される複数の嵌合溝５が設けられる継鉄鉄心６とから構成される。
【００２１】
上記磁極歯３の外周側である先端部３ａはＴ字状に形成されており、継鉄鉄心６に設けられる嵌合溝５は同形状の凹部となっている。上記磁極歯３の内周側である連結部２側端部には、円形の連結部２内径に対して接線方向に傾斜するテーパ状の基端部３ｂが設けられ、左右両側の基端部３ｂ，３ｂをもって末広がり状をなす。
【００２２】
この基端部３ｂと先端部３ａとの間はストレート状の杆部３ｃに形成されているが、磁極歯３全体として、内周側である連結部２側の幅寸法が外周側である継鉄鉄心嵌合溝５側の幅寸法よりも広く形成されることになる。
【００２３】
図３に示すように、上記磁極歯３には、巻線７が施された絶縁部材であるボビン８が嵌入される。このボビン８は、磁極歯３のＴ字状先端部３ａを露出する位置にある鍔部８ａと、磁極歯３のテーパ状基端部３ｂ，３ｂを覆う三角状の基端部８ｂ、８ｂおよび、磁極歯３のストレート状杆部３ｃに嵌入される主杆部８ｃとからなる。上記巻線７は、ボビン８の鍔部８ａと基端部８ｂとの間の主杆部８ｃに密に巻装されている。
【００２４】
また、ボビン８のテーパ状基端部８ｂは、主杆部８ｃ側端を頂角部ｋとした三角状に形成されていて、上記頂角部ｋに対する対辺部ｐ、すなわち基端部３ｂ側面が各ボビン８を磁極歯３に嵌入した状態で隣接するボビン８に対向する。
【００２５】
そして、ボビン８の左右両側のテーパ状基端部８ｂ，８ｂ両側面である両対辺部ｐ，ｐのなす角度αは、隣接するボビン基端部８ｂの対辺部ｐと面接触するように設定されており、組立てられた状態で少しの隙間も存在しない。
【００２６】
しかして、固定子１を成形するため、それぞれの磁極歯３に巻線７を巻装したボビン８を嵌入したあと、磁極部鉄心４を継鉄鉄心６に組み込む。すなわち、連結部２で連結された磁極歯３の先端部３ａを継鉄鉄心６に設けられる嵌合溝５に圧入嵌合する。
【００２７】
このとき、磁極歯先端部３ａと継鉄鉄心嵌合溝５の嵌合部分において反方向に反発力が生じるが、磁極歯先端部３ａと嵌合溝５が互いにＴ字状に形成されるところから、反方向への反発力の発生がなく、したがって連結部２に影響が及ばずにすみ変形が生じない。
【００２８】
さらに、磁極歯３の左右両基端部３ｂ，３ｂを三角状に形成したので、磁極部鉄心４を継鉄鉄心６に組み込む際に発生する応力に対して磁極歯３自身が十分な強度を保持することとなり、よって磁極歯基端部３ｂ，３ｂに連なる連結部２の変形が確実に防止される。
【００２９】
全ての磁極歯３に巻線７を施したボビン８を嵌入した状態で、隣接するボビン基端部８ｂ，８ｂの対辺部ｐ，ｐが互いに密接する。したがって、磁極部鉄心４を継鉄鉄心６に組み込む際にボビン８の位置ズレがないから、磁極歯３を介して連結部２に外力が加わることがない。
【００３０】
および、後述するように着磁電流を巻線７に通電した際の、巻線７の変形がボビン８を介して磁極歯３に及んだ場合、あるいは直接磁極歯３が電磁力の影響で変形した場合でも、同様の作用効果を得られる。
【００３１】
これらの条件から、連結部２に変形が生じることは全くなく、このあと組立てられた固定子１を密閉ケースに取付け固定するのに何らの問題もないばかりか、この内径側に配置される上記回転子とのギャップが均一に保持されるので、磁気騒音やプルフォースの発生が防止される。
【００３２】
上記連結部２は、可能な限り桟幅を薄くすることができて、連結部２の磁束密度を十分に高くすることが可能となる。特に、磁極歯３間の中間部において連結部２の桟幅が薄くなることにより、ここで回転に寄与しない磁界が遮断されて効率向上を図ることができ、高効率な電動機を提供できる。
【００３３】
なお、上記実施の形態においては、各磁極歯３は、先端部３ａと基端部３ｂとの間の杆部３ｃをストレート状の同一幅に形成したが、これに限定されるものではなく、以下のような変形実施が可能である。
【００３４】
すなわち、図４（Ａ）に示すように、磁極歯３Ａは、先端部３ａがＴ字状に形成され、基端部３ｂは両側に三角状に形成されることは同一であるが、これら先端部３ａと基端部３ｂとの間は、内周部である基端部３ｂ側（連結部２側でもある）から外周部である先端部３ａ側（嵌合溝５側でもある）に亘って、幅寸法が漸次狭くなるテーパ状の杆部３ｄに形成される。
【００３５】
したがって、この磁極歯３Ａでは両基端部３ｂ，３ｂが三角状に形成されることと相俟って、テーパ状杆部３ｄを設けたことにより外力に対する強度の増大を得られ、連結部２の変形をより確実に防止することができる。
【００３６】
同図（Ｂ）に示すように、上記磁極歯３Ａに嵌入されるボビン８Ａは、鍔部８ａと三角状の基端部８ｂ，８ｂを備えていて、外見的には先に説明したものと全く同一であるが、磁極歯３Ａのテーパ状杆部３ｄと嵌合する主杆部８ｄ内部はこの杆部３ｄと同一形状に形成され、嵌合した状態で位置ズレがない。
【００３７】
図５（Ａ）に示すように、全ての磁極歯３Ａは、先端部３ａと基端部３ｂとの間を、テーパ状杆部３ｄとしたものに代えてもよい。この場合は、２相通電と、３相通電の種類にかかわらず、全てに適用できる。
【００３８】
また、上記回転子Ａを構成する永久磁石Ｍの着磁にあたって、２相通電をなす場合は、Ｕ相巻線が施される磁極歯No１とNo４の電磁力が他の磁極歯と比較して大であるので、これに耐え得るよう、同図（Ｂ）に示すように、上記Noはテーパ状杆部３ｄを備えた磁極歯３Ａとし、他はストレート状杆部３ｃを備えた磁極歯３としてもよい。
【００３９】
同図（Ｃ）に示すように、３相通電をなす場合は、Ｕ相巻線とＶ相巻線が施される磁極歯No１およびNo４と、磁極歯No３およびNo６の電磁力が大であるので、これに耐え得るように、上記Noはテーパ状杆部３ｄを備えた磁極歯３Ａとし、他のＷ相巻線が施される磁極歯No２とNo５はストレート状杆部３ｃを備えた磁極歯３としてもよい。
【００４０】
図６（Ａ）に示すような磁極歯３Ｂであってもよい。この磁極歯３Ｂは、先端部３ａがＴ字状に形成され、両側の基端部３ｂ，３ｂは三角状に形成されることは同一であるが、これらの間は基端部３ｂ側から先端部３ａ側に亘って、幅寸法が漸次狭くなる段状の杆部３ｅに形成される。
【００４１】
同図（Ｂ）に示すように、上記磁極歯３Ｂに嵌入されるボビン８Ｂは、鍔部８ａと三角状の基端部８ｂ，８ｂを備えていて、外見的には先に説明したものと全く同一であるが、磁極歯３Ｂの段状杆部３ｅと嵌合する主杆部８ｅ内部はこの杆部３ｅと同一形状に形成され、嵌合した状態でボビン８Ｂの位置ズレがない。
【００４２】
また、着磁時の反発力や吸引力が大きく巻線７の膨出変形が顕著な場合などには、図７に示すように、磁極歯No１および磁極歯No４に巻装される巻線７に対する絶縁処理を施す。
【００４３】
すなわち、磁極歯No１，No４の両側と、それぞれに隣接する磁極歯３との間にのみ、絶縁体である絶縁板１０が介在される。具体的には、ボビン８の基端部８ｂから巻線７を介して継鉄鉄心６の内周部に亘る部分に絶縁板１０が設けられる。
【００４４】
ここで説明する電動機は、たとえば空気調和機に用いられる密閉型圧縮機を構成するものであり、冷媒としてはＲ２２などに代表されるＨＣＦＣ冷媒は勿論のこと、１３４ａなどに代表されるＨＦＣ冷媒が使用されるので、長期の使用に耐えられるよう、上記絶縁板１０は耐冷媒性を有することが必要となる。
【００４５】
先に説明したように、３相通電をなすと、Ｕ相巻線を構成する磁極歯No１およびNo４に巻装される巻線７の対向する辺部が外側へ膨出変形する。しかしながら、この両側にのみ絶縁板１０が介在しているので、巻線７がいくら膨出変形をしても絶縁板１０に阻止されて隣接する巻線７に接触することがない。
【００４６】
すなわち、隣接する巻線７，７相互の短絡事故を防止することができて、信頼性と電動機特性の向上を図れる。
加えて、膨出変形する恐れのない部分には絶縁板１０を設けることは不用であるので、この部分における絶縁板１０のコストの低減および組立て工数の省略が可能となる。
【００４７】
また、巻線７の膨出変形にともなう絶縁処理として、巻線７相互間に絶縁板１０を介在させるばかりでなく、たとえば膨出変形する巻線７を構成する銅線として、通常のエナメル銅線を用い、これに対してワニス処理してもよい。
【００４８】
この場合は、銅線相互が密に固着されることになり、巻線７が固形化する。したがって、その磁極歯３にたとえ大なる電磁力がかかっても、巻装される巻線７が膨出変形することがないから、隣接する巻線７に接触して短絡事故を発生する恐れもない。
【００４９】
あるいは、自己融着性銅線を用いた絶縁処理であってもよい。この場合は、銅線を加熱することにより、銅線が自己融着して相互に密に固着し、巻線が固形化する。
【００５０】
したがって、その磁極歯３にたとえ大なる電磁力がかかっても、巻装される巻線７が膨出変形することがないから、隣接する巻線７に接触して短絡事故を発生する恐れもない。
【００５１】
加えて、膨出変形する恐れのない部分においては、通常の巻線に対してコストのかかるワニス処理を施すことや、自己融着性銅線を用いる必要がないので、この部分における絶縁処理のコスト低減や処理作業工程の省略が可能となる。
【００５２】
なお、上記実施の形態における絶縁処理は、ボビンを用いたものについて説明したが、これに限定されるものではなく、ボビンを用いず、巻線を磁極歯に直接巻装したものにおいても当然有効である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、固定子の各巻線に電流を通して回転子の永久磁石に対する着磁処理を行う際の巻線同士の接触と短絡を防止して、電動機の特性の向上と、この電動機を備えた密閉型圧縮機の信頼性の向上を得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施の形態を示す、電動機の一部を分解した平面図と、その要部を拡大した図。
【図２】 同実施の形態の、組立てられた固定子要部の平面図。
【図３】 同実施の形態の、固定子の平面図と、その要部を拡大した図。
【図４】 他の実施の形態の、磁極歯要部と、ボビンの平面図。
【図５】 同実施の形態の、磁極歯を用いた固定子各種の平面図。
【図６】 さらに他の実施の形態の、磁極歯要部と、ボビンの平面図。
【図７】 さらに他の実施の形態の、固定子の平面図。
【図８】 従来の、電動機の平面図。
【図９】 従来の、電動機の平面図。
【図１０】 回転子に対する着磁であって、２相通電の場合の回路構成と、磁束の流れを説明する図。
【図１１】 回転子に対する着磁であって、３相通電の場合の回路構成と、磁束の流れを説明する図。
【図１２】 通電前と通電時での巻線の形態の変化を模式的に表す図。
【図１３】 従来構成のモータと本発明で説明するモータの着磁量に対する着磁電流の特性を示す図。
【符号の説明】
Ａ…回転子、２…連結部、３…磁極歯、４…磁極部鉄心、５…嵌合溝、６…継鉄鉄心、７…巻線、８…絶縁部材（ボビン）、８ｂ…（ボビンの）基端部。

Claims (1)

1. 永久磁石を有する回転子と、この回転子が挿通される固定子とからなり、上記固定子は複数の磁極歯と継鉄鉄心とを有し、上記各磁極歯に巻線が施され、上記固定子の各巻線に電流を通して上記回転子の永久磁石に対する着磁処理を行なう電動機を備えた密閉形圧縮機において、
   上記電動機の各巻線のうち、磁極歯間に位置し、着磁処理時に隣接する巻線と電流の流れる方向が同一となる巻線間にのみ耐冷媒性を有する絶縁体を介在させたことを特徴とする密閉形圧縮機。

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