JP4450086B2 - ステータ、モータおよび圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、ステータ、モータおよび圧縮機に関する。

従来、ステータとしては、ステータコアと、このステータコアの軸方向の端面に取り付けられたインシュレータと、上記ステータコアおよび上記インシュレータに巻回されたコイルとを備えたものがある（特許第３８２４００１号公報：特許文献１参照）。

上記インシュレータは、環状部と、この環状部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数の歯部と、この環状部の軸方向の端面に立てられた円筒状の壁部とを有する。

上記コイルの渡り線は、上記壁部の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して平行な方向（水平方向）に引き回されている。
特許第３８２４００１号公報

しかしながら、上記従来のステータでは、上記コイルの渡り線は、上記壁部の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して平行な方向に引き回されているので、上記ステータコアのスロット部が多い場合に、隣り合うスロット部を一組として複数組を、同時に、上記コイルにて巻回す際に、複数の上記渡り線を、互いに接触しないように、上記壁部に引き回すとき、上記渡り線の上記環状部（上記ステータコア端面）からの高さが高くなる問題があった。このため、上記壁部の軸方向の高さを高くしなければならなかった。

そこで、この発明の課題は、インシュレータの壁部の高さを低減できるステータ、このステータを用いたモータ、および、このモータを用いた圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のステータは、
ステータコアと、
このステータコアの軸方向の端面に取り付けられたインシュレータと、
上記ステータコアおよび上記インシュレータに巻回されたコイルと
を備え、
上記インシュレータは、
環状部と、
この環状部の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数の歯部と、
この環状部の軸方向の端面に立てられた円筒状の壁部と
を有し、
上記コイルの渡り線は、上記壁部の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されており、
上記壁部は、高さ方向に、複数の段を有し、
上記渡り線における上記壁部の内面から外面に引き出される部分である引き出し部と、上記渡り線における上記壁部の外面から内面に引き入れられる部分である引き入れ部とは、互いに、隣り合う段に位置することを特徴としている。

ここで、上記渡り線とは、上記コイルの各相を接続する配線である。また、上記隣り合う段の間の間隔は、上記渡り線の線径以上である。

この発明のステータによれば、上記コイルの上記渡り線は、上記インシュレータの上記壁部の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されているので、上記ステータコアのスロット部において隣り合うスロット部を一組として複数組を、同時に、上記コイルにて巻回す際に、複数の上記渡り線を、互いに接触しないように、上記壁部に引き回すとき、上記渡り線の上記環状部（上記ステータコア端面）からの高さを低くできる。このため、上記壁部の軸方向の高さを低減できて、ステータの小型化を図ることができる。また、上記渡り線の引き出し部および引き入れ部は、互いに、隣り合う段に位置するので、上記壁部の軸方向の高さを一層低減できる。

また、この発明のモータは、
ロータと、
このロータの外周側を囲むように配置された上記ステータと
を備えることを特徴としている。

この発明のモータによれば、上記ステータを備えるので、上記ステータを小型にできて、モータの小型化を図ることができる。

また、この発明の圧縮機は、
密閉容器と、
この密閉容器内に配置された圧縮機構部と、
上記密閉容器内に配置されると共に上記圧縮機構部を駆動する上記モータと
を備えることを特徴としている。

この発明の圧縮機によれば、上記モータを備えるので、上記モータを小型にできて、圧縮機の小型化を図ることができる。つまり、上記モータと上記圧縮機構部との距離を近づけることができて、圧縮機の全高を低くできる。また、これにより、圧縮機の剛性を向上できて、圧縮機の運転音を低減できる。

この発明のステータによれば、上記コイルの上記渡り線は、上記インシュレータの上記壁部の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されているので、上記壁部の軸方向の高さを低減できて、ステータの小型化を図ることができる。

この発明のモータによれば、上記ステータを備えるので、上記ステータを小型にできて、モータの小型化を図ることができる。

この発明の圧縮機によれば、上記モータを備えるので、上記モータを小型にできて、圧縮機の小型化を図ることができる。

以下、この発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１は、この発明の圧縮機の一実施形態である縦断面図を示している。この圧縮機は、密閉容器１と、この密閉容器１内に配置された圧縮機構部２およびモータ３とを備えている。この圧縮機は、ロータリ圧縮機である。

上記密閉容器１の下側側方に、吸入管１１を接続する一方、密閉容器１の上側に吐出管１２を接続している。上記吸入管１１から供給される冷媒は、上記圧縮機構部２の吸込側に導かれる。この冷媒は、二酸化炭素であるが、Ｒ４１０ＡやＲ２２等であってもよい。

上記モータ３は、上記圧縮機構部２の上側に配置され、上記圧縮機構部２を回転軸４を介して駆動する。上記モータ３は、上記圧縮機構部２から吐出された高圧の冷媒が満たされる上記密閉容器１内の高圧領域に配置されている。

上記圧縮機構部２は、シリンダ状の本体部２０と、この本体部２０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端部８および下端部９とを備える。

上記回転軸４は、上端部８および下端部９を貫通して、本体部２０の内部に挿入されている。上記回転軸４は、圧縮機構部２の上端板８に設けられた軸受２１と、圧縮機構部２の下端部９に設けられた軸受２２により回転自在に支持されている。

上記本体部２０内の回転軸４にクランクピン５が設けられ、このクランクピン５に嵌合されて駆動されるピストン６とそれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７により圧縮を行う。ピストン６は、偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室７の容積を変化させる。

図１と図２に示すように、上記モータ３は、上記回転軸４に固定された円筒形状のロータ３０と、上記ロータ３０の外周側を囲むように配置されたステータ４０とを有する。上記ステータ４０は、上記ロータ３０の径方向外側にエアギャップを介して配置されている。つまり、上記モータ３は、インナーロータ型のモータである。

上記ロータ３０は、ロータコア３１と、このロータコア３１に軸方向に埋め込まれると共に周方向に配列された６つの磁石３２とを有する。

上記ロータコア３１は、円筒形状であり、例えば積層された電磁鋼板からなる。上記ロータコア３１の中央の孔部には、上記回転軸４が取り付けられている。上記磁石３２は、平板状の永久磁石である。

上記ステータ４０は、ステータコア４１と、このステータコア４１の軸方向の両端面に取り付けられたインシュレータ５１と、上記ステータコア４１および上記インシュレータ５１に巻回されたコイル５０とを有する。なお、図２では、上記コイル５０および上記インシュレータ５１を一部省略して描いている。

上記ステータコア４１は、例えば積層された電磁鋼板からなり、円筒部４５と、この円筒部４５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つのティース部４６とを有する。

上記ステータコア４１は、内周側に開口すると共に周方向に配列された９つのスロット部４７を有する。つまり、このスロット部４７は、隣り合う上記ティース部４６の間に形成される。

上記コイル５０は、複数の上記ティース部４６に渡って巻かれておらず各ティース部４６に巻かれている集中巻きである。上記モータ３は、いわゆる６極９スロットである。上記コイル５０に電流を流して上記ステータ４０に発生する電磁力によって、上記ロータ３０を、上記回転軸４と共に、回転させる。

上記インシュレータ５１は、上記ステータコア４１と上記コイル５０との間に挟持され、上記ステータコア４１と上記コイル５０とを絶縁している。

上記インシュレータ５１は、環状部５５と、この環状部５５の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された９つの歯部５６と、上記環状部５５の軸方向の端面に立てられた円筒状の壁部５７とを有している。

上記インシュレータ５１の上記環状部５５は、上記ステータコア４１の上記円筒部４５に対向して接触し、上記インシュレータ５１の上記複数の歯部５６は、それぞれ、上記ステータコア４１の上記複数のティース部４６に対向して接触している。

上記ステータコア４１の上記ティース部４６と、上記インシュレータ５１の上記歯部５６とは、上記ステータコア４１の軸方向からみて、略同じ形状である。

図３に示すように、上記壁部５７の外周面には、上記コイル５０の渡り線５０ａ，５０ｂ，５０ｃが周方向に這わされている。図３は、上記インシュレータ５１の外周側の展開図である。

上記渡り線５０ａ〜５０ｃは、上記コイル５０の各相を接続する。この渡り線５０ａ〜５０ｃには、それぞれ、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の三相の電流が流される。図３では、Ｕ相の渡り線５０ａを白抜きで示し、Ｖ相の渡り線５０ｂをハッチングで示し、Ｗ相の渡り線５０ｃを黒塗りで示す。また、丸付き数字１〜９は、ティース部４６の位置を示し、丸付き数字１，４，７は、Ｕ相のティース部４６を指し、丸付き数字２，５，８は、Ｖ相のティース部４６を指し、丸付き数字３，６，９は、Ｗ相のティース部４６を指す。

上記壁部５７の外周面には、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの軸方向への移動を規制する複数の突起部５８が設けられている。上記壁部５７の高さ方向に隣り合う上記突起部５８の間の間隔は、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの線径以上である。上記渡り線５０ａ〜５０ｃの線径は、例えば、０．５ｍｍ〜１．２ｍｍである。

図３と図４に示すように、上記渡り線５０ａ〜５０ｃは、上記壁部５７の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されている。図４は、図３の模式図である。図４の枠付き数字１〜９は、図３の丸付き数字１〜９に対応している。以下、数字１〜９にて示すティース部４６を、第１〜第９のティース部４６という。

上記壁部５７は、高さ方向に、複数の段を有し、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの引き出し部Ａおよび引き入れ部Ｂは、互いに、隣り合う段に位置する。

上記引き出し部Ａは、上記渡り線５０ａ〜５０ｃにおける上記壁部５７の内面から外面に引き出される部分であり、図４中の白丸で示される。

上記引き入れ部Ｂは、上記渡り線５０ａ〜５０ｃにおける上記壁部５７の外面から内面に引き入れられる部分である。図４中の黒丸で示される。

上記壁部５７の段は、上記突起部５８によって、区画されており、上記隣り合う段の間の間隔は、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの線径以上である。

上記渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回し方法を説明する。

図４に示すように、隣り合うスロット部を一組として３組を、同時に、コイルにて巻回す。つまり、Ｕ相の第１のティース部４６、Ｗ相の第３のティース部４６、および、Ｖ相の第５のティース部４６に、同時に、コイルを巻く。

その後、第１、第３および第５のティース部４６から、壁部の１段目に、引き出し部Ａに示すように、同時にコイルを引き出す。そして、実線に示すように、渡り線５０ａ〜５０ｃを、１段目から２段目の斜め方向に、同時に引き回して、第１、第３および第５のティース部４６から引き回された渡り線５０ａ〜５０ｃを、それぞれ、第４、第６および第８のティース部４６に、２段目から、引き入れ部Ｂに示すように、同時にコイルを引き入れる。

そして、第４、第６および第８のティース部４６に、同時に、コイルを巻く。その後は、同様にして、渡り線５０ａ〜５０ｃを斜め方向に引き回しつつ、全てのティース部４６にコイルを巻く。図４では、渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回しの順番について、実線にて１回目を示し、点線にて２回目を示し、一点鎖線にて３回目を示す。

上記構成のステータ４０によれば、上記コイル５０の上記渡り線５０ａ〜５０ｃは、上記インシュレータ５１の上記壁部５７の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されているので、上記ステータコア４１のスロット部４７において隣り合うスロット部４７を一組として３組を、同時に、上記コイル５０にて巻回す際に、複数の上記渡り線５０ａ〜５０ｃを、互いに接触しないように、上記壁部５７に引き回すとき、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの上記環状部５５（上記ステータコア４１の端面）からの高さを低くできる。このため、上記壁部５７の軸方向の高さを低減できて、ステータ４０の小型化を図ることができる。

つまり、図４に示すように、渡り線５０ａ〜５０ｃを斜め方向に引き回すことで、９スロットのステータでは、壁部５７の高さを４段とすることができる。

これに対して、図５の比較例に示すように、隣り合うスロット部を一組として３組を、同時に、コイルにて巻回す際に、複数の渡り線１５０ａ〜１５０ｃを、互いに接触しないように、インシュレータの壁部に、水平方向に引き回すとき、渡り線１５０ａ〜１５０ｃのステータコア端面からの高さが高くなる。つまり、渡り線１５０ａ〜１５０ｃを水平方向に引き回すことで、９スロットのステータでは、壁部の高さが６段となり、ステータが大型になる問題がある。

また、上記構成のステータ４０によれば、上記渡り線５０ａ〜５０ｃの引き出し部Ａおよび引き入れ部Ｂは、互いに、隣り合う段に位置するので、上記壁部５７の軸方向の高さを一層低減できる。

また、上記構成のモータ３によれば、上記ステータ４０を備えるので、上記ステータ４０を小型にできて、モータ３の小型化を図ることができる。

また、上記構成の圧縮機によれば、上記モータ３を備えるので、上記モータ３を小型にできて、圧縮機の小型化を図ることができる。つまり、上記モータ３と上記圧縮機構部２との距離を近づけることができて、圧縮機の全高を低くできる。また、これにより、圧縮機の剛性を向上できて、圧縮機の運転音を低減できる。

（第２の実施形態）
図６は、この発明のステータの第２の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図４）と相違する点を説明すると、この第２の実施形態では、ステータコアのティース部（スロット部）の数量が相違する。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図６に示すように、この第２の実施形態のステータでは、１２スロットの場合の渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回し状態を示す。渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回しの順番について、実線にて１回目を示し、点線にて２回目を示し、一点鎖線にて３回目を示し、二点鎖線にて４回目を示す。渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回し方法は、上記第１の実施形態と同様である。

したがって、隣り合うスロット部を一組として３組を、同時に、コイルにて巻回す際に、渡り線５０ａ〜５０ｃを斜め方向に引き回すことで、インシュレータ壁部の高さを４段と低くすることができる。

これに対して、図７の比較例に示すように、渡り線１５０ａ〜１５０ｃを水平方向に引き回すと、インシュレータ壁部の高さが６段と高くなる。

（第３の実施形態）
図８は、この発明のステータの第３の実施形態を示している。上記第１の実施形態（図４）と相違する点を説明すると、この第３の実施形態では、ステータコアのティース部（スロット部）の数量が相違する。なお、その他の構造は、上記第１の実施形態と同じであるため、その説明を省略する。

図８に示すように、この第３の実施形態のステータでは、６スロットの場合の渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回し状態を示す。渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回しの順番について、実線にて１回目を示し、点線にて２回目を示す。渡り線５０ａ〜５０ｃの引き回し方法は、上記第１の実施形態と同様である。

したがって、隣り合うスロット部を一組として３組を、同時に、コイルにて巻回す際に、渡り線５０ａ〜５０ｃを斜め方向に引き回すことで、インシュレータ壁部の高さを３段と低くすることができる。

これに対して、図９の比較例に示すように、渡り線１５０ａ〜１５０ｃを水平方向に引き回すと、インシュレータ壁部の高さを６段と高くしても、渡り線１５０ａ〜１５０ｃを引き回すことができない。つまり、図９中の×印に示すように、１回目のＶ相の渡り線１５０ｂの引き入れ部Ｂと、２回目のＶ相の渡り線１５０ｂの引き入れ部Ｂとが、他の渡り線と接触する。

なお、この発明は上述の実施形態に限定されない。例えば、圧縮機構部として、ロータリタイプ以外に、スクロールタイプやレシプロタイプを用いてもよい。また、ステータコアのティース部（スロット部）の数量の増減は、自由である。

本発明の圧縮機の一実施形態を示す縦断面図である。 圧縮機のモータ付近の横断面図である。 本発明のステータの第１実施形態を示すと共にインシュレータの外周側の展開図である。 渡り線の引き回しを説明する模式図である。 ステータの比較例を示すと共に渡り線の引き回しを説明する模式図である。 本発明のステータの第２実施形態を示すと共に渡り線の引き回しを説明する模式図である。 ステータの比較例を示すと共に渡り線の引き回しを説明する模式図である。 本発明のステータの第３実施形態を示すと共に渡り線の引き回しを説明する模式図である。 ステータの比較例を示すと共に渡り線の引き回しを説明する模式図である。

符号の説明

１ 密閉容器
２ 圧縮機構部
３ モータ
４ 回転軸
５ クランクピン
６ ピストン
７ 圧縮室
８ 上端部
９ 下端部
１１ 吸入管
１２ 吐出管
２０ 本体部
２１，２２ 軸受
３０ ロータ
３１ ロータコア
３２ 磁石
４０ ステータ
４１ ステータコア
４５ 円筒部
４６ ティース部
４７ スロット部
５０ コイル
５０ａ （Ｕ相の）渡り線
５０ｂ （Ｖ相の）渡り線
５０ｃ （Ｗ相の）渡り線
５１ インシュレータ
５５ 環状部
５６ 歯部
５７ 壁部
５８ 突起部
Ａ 引き出し部
Ｂ 引き入れ部

Claims (3)

1. ステータコア（４１）と、
   このステータコア（４１）の軸方向の端面に取り付けられたインシュレータ（５１）と、
   上記ステータコア（４１）および上記インシュレータ（５１）に巻回されたコイル（５０）と
   を備え、
   上記インシュレータ（５１）は、
   環状部（５５）と、
   この環状部（５５）の内周面から径方向内側に突出すると共に周方向に配列された複数の歯部（５６）と、
   この環状部（５５）の軸方向の端面に立てられた円筒状の壁部（５７）と
   を有し、
   上記コイル（５０）の渡り線（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）は、上記壁部（５７）の外周面に、軸直交方向からみて、軸直交方向平面に対して斜め方向に引き回されており、
   上記壁部（５７）は、高さ方向に、複数の段を有し、
   上記渡り線（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）における上記壁部（５７）の内面から外面に引き出される部分である引き出し部（Ａ）と、上記渡り線（５０ａ，５０ｂ，５０ｃ）における上記壁部（５７）の外面から内面に引き入れられる部分である引き入れ部（Ｂ）とは、互いに、隣り合う段に位置することを特徴とするステータ。
2. ロータ（３０）と、
   このロータ（３０）の外周側を囲むように配置された請求項１に記載のステータ（４０）と
   を備えることを特徴とするモータ。
3. 密閉容器（１）と、
   この密閉容器（１）内に配置された圧縮機構部（２）と、
   上記密閉容器（１）内に配置されると共に上記圧縮機構部（２）を駆動する請求項２に記載のモータ（３）と
   を備えることを特徴とする圧縮機。

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