JP4457612B2 - Compressor, electric motor and its stator - Google Patents
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Description
本発明は電動機の構造及び製造技術に関する。 The present invention relates to the structure and manufacturing technology of an electric motor.
電動機は、固定子鉄心に開けられた巻線格納部に巻回された導線(以下「巻線」と称す)を備えている。固定子鉄心が環状である場合、巻線格納部はその内周側に開口する。 The electric motor includes a conducting wire (hereinafter referred to as “winding”) wound around a winding housing portion opened in the stator core. When the stator core is annular, the winding housing part opens to the inner peripheral side.
巻線を巻回する方法として、巻線ノズルなどにより、その開口側から巻線格納部に供給し、所定のテンションを与えつつ巻回する、いわゆる直巻と呼ばれる巻回方法がある。かかる巻回方法は例えば特許文献1に記載の技術に採用されている。
As a method for winding the winding, there is a so-called direct winding method in which a winding nozzle or the like is used to supply the winding from the opening side to the winding storage portion and wind it while applying a predetermined tension. This winding method is employed in the technique described in
一方、直巻に対し、予め用意された巻枠に巻線を巻回し、巻回された状態で巻線を巻線格納部に挿入する、いわゆるインサータ方式と呼ばれる巻回方法もある。かかる巻回方法は例えば特許文献2に記載の技術に採用されている。
On the other hand, there is also a so-called inserter winding method in which a winding is wound around a winding frame prepared in advance for direct winding, and the winding is inserted into a winding storage portion in a wound state. Such a winding method is employed in the technique described in
巻線占積率を向上させるために、巻線格納部の底部形状が、突極に直交する線を含む技術が特許文献3に、歯部の幅を外周から内周へと向かうほど狭くする技術が特許文献4に、それぞれ開示されている。 In order to improve the winding space factor, Patent Document 3 discloses a technique in which the bottom shape of the winding housing portion includes a line orthogonal to the salient pole, and the width of the tooth portion becomes narrower from the outer periphery toward the inner periphery. Techniques are disclosed in Patent Document 4, respectively.
インサータ方式では、巻線と固定子との間でテンションが与えられずに巻線を巻回するため、巻線が巻き付く強さ(以下「巻き付き強度」と称す)を高めることはできない。これは固定子と巻線との間の相対的移動などによる振動を軽減することが困難である。更に、一般に固定子が積層鉄心で構成されていることを考えると、積層鉄心間の固着強度を高めることができないことになる。これは電動機を駆動する周波数によっては積層鉄心が振動するという問題をも招来する。 In the inserter method, since the winding is wound without applying tension between the winding and the stator, the strength of winding of the winding (hereinafter referred to as “winding strength”) cannot be increased. This makes it difficult to reduce vibration due to relative movement between the stator and the winding. Furthermore, considering that the stator is generally composed of laminated iron cores, it is impossible to increase the bonding strength between the laminated iron cores. This also causes a problem that the laminated iron core vibrates depending on the frequency of driving the electric motor.
直巻ではインサータ方式と比較して、巻き付き強度を高めることができる。しかし巻線は巻線格納部に直接巻回されるため、巻線占積率及び巻き付き強度は巻線格納部の形状に大きく影響される。巻線格納部は歯部及びヨーク部によって囲まれるので、歯部及びヨーク部の形状によって巻線占積率及び巻き付き強度は大きな影響を受ける、ということもできる。 In the direct winding, the winding strength can be increased as compared with the inserter method. However, since the winding is wound directly around the winding housing, the winding space factor and the winding strength are greatly affected by the shape of the winding housing. Since the winding storage portion is surrounded by the tooth portion and the yoke portion, it can be said that the winding space factor and the winding strength are greatly affected by the shape of the tooth portion and the yoke portion.
図13はかかる事情を説明する断面図であり、固定子の環状コア200の、中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のZ座標に採用し、半径方向のR座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining such a situation, and shows a cross section perpendicular to the central axis of the
環状コア200は、Z方向に積層された複数の磁性層を備えている。その磁性層の各々は、Z軸方向から見て半径方向Rに延在する6個の歯部21と、歯部21を環状に連結する連結部22とを一体に有している。隣接する一対の歯部21及びそれらを連結する連結部22は、巻線が格納される巻線格納部20を形成する。即ち巻線格納部20の側壁20bは歯部21の側壁であり、外周面20cは連結部22の内周面である。
The
連結部22のうち、歯部21と対向する位置には外周側に向かって開口する凹部23が形成されている。凹部23は潤滑油が通過する経路として機能する。
A
歯部21の内周端には円周方向Θに沿って延在する凸部21aが歯部21の両側に設けられており、巻線格納部20はその内周側に、当該巻線格納部20を挟んで隣接する歯部21に属する凸部21aの二つによって巻線ノズル挿入口20aが形成されている。
Convex
図14は歯部21の一つの近傍における、直巻によって巻線を巻回する様子を示す平面図である。歯部21にはそのZ軸方向の端部に巻線枠30が設けられている。巻線枠30はコの字型を有しており、Z軸方向に開口している。巻線50は巻線枠30及び歯部11Aの周囲に巻回される。
FIG. 14 is a plan view showing a state in which the winding is wound by direct winding in the vicinity of one of the
直巻では、巻回の対象となる歯部21を挟む両側の巻線格納部20の巻線ノズル挿入口20aへと巻線ノズル40を交互に挿入することにより巻線52を巻回する。巻線52は巻線ノズル40の先端から供給される。ここでは歯部21に巻回される前の巻線と、巻回された後の巻線とを区別するために、前者に及び後者にそれぞれ符号52、51を採用している。但し、特に両者を区別しない場合にはいずれをも符号50を割り当てる。
In the direct winding, the winding 52 is wound by alternately inserting the winding
図中左側の巻線格納部20の巻線ノズル挿入口20aから巻線ノズル40が挿入され、その巻線格納部20の内周側の位置40aから巻線が開始される。環状コア200と巻線ノズル40とがZ軸方向に沿って相対的に移動することにより、所定のテンションを与えつつ歯部21の図中左側に巻線51を巻き付けてから、巻線ノズル40はZ軸方向において左側の巻線格納部20を脱する。
The winding
その後、環状コア200と巻線ノズル40とが円周方向Θに沿って相対的な移動MΘを行うことにより、巻線ノズル40は巻線枠30に所定のテンションを与えつつ巻線51を巻き付け、右側の巻線格納部20の巻線ノズル挿入口20aに挿入される。
Thereafter, the
更に環状コア200と巻線ノズル40とがZ軸方向に沿って相対的に移動することにより、歯部21の図中右側に所定のテンションを与えつつ巻線51を巻き付けてから、巻線ノズル40はZ軸方向において右側の巻線格納部20を脱する。
Further, the
このように巻線ノズル40は環状コア200に対してZ軸方向、円周方向Θの相対的移動MΘを交互に繰り返して歯部21に巻線51を巻き付けて行く。しかも半径方向Rについての相対的移動MRをも伴っているので、巻線51が内周側から外周側へと歯部21に巻き付いて行く。
In this manner, the
しかしながら、巻線ノズル40が巻線格納部20の最外周の位置40c、40dの位置に達しても、歯部21の最外周側まで巻線51を十分に巻回することはできない。上記のように巻き付けは主としてZ軸方向、円周方向Θの相対的移動を交互に繰り返して行うので、所定のテンションを与えつつ巻回して十分な巻き付き強度を得ることができるのは領域Aの範囲に限られていた。領域Aの最内周は巻線枠30の巻回可能な位置の最内周である。また最外周は、巻線ノズル40が巻線格納部20の最外周の位置40c、40dの位置に達した時に巻線51が歯部21に巻き付く位置である。この最外周の位置は、巻線ノズル40の先端や巻線50の寸法が小さいことに鑑みれば、ほぼ、巻線格納部20の半径方向Rについての最外周の位置から歯部21に下ろした垂線の足と見ることができる。
However, even if the
そして、このような、歯部21の外周側での巻き付き強度の不足は、固定子と巻線との間の相対的移動などによる変形の抑制や、積層鉄心間の固着強度の向上を損なうことになる。
And such a lack of winding strength on the outer peripheral side of the
しかも、領域Aよりも外周側での巻線格納部20における巻線占積率は、領域Aよりも劣ってしまう。図15はある歯部21の近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線51の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠30から巻線格納部20に至る位置での巻線51は除去して示している。
In addition, the winding space factor in the
巻線枠30や巻線格納部20の外周側では、所定のテンションが与えられないので、領域Aの最外周から巻線51が内周側にこぼれるように巻回される。そのため、領域Aの最外周近傍を境に、内周側から外周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配のみならず、外周側から内周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配も生じる。後者の勾配は、巻線51が内周側へと巻回される傾向をより助長する。そして、これによって巻線51が存在しない空隙53が巻線格納部20の外周側に形成される。かかる空隙53の存在が巻線占積率の悪化を招来することは明白である。
Since a predetermined tension is not applied to the outer peripheral side of the
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、巻線占積率を高めること、巻き付き強度を高めることを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and aims to increase the winding space factor and increase the winding strength.
この発明にかかる第1の固定子は、電動機に用いられ、中心軸方向(Z)に積層された複数の磁性層(100A)と、前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線(51)とを備える。前記磁性層の各々は、前記中心軸から見て半径方向(R11)に延在する複数の歯部(11A)と、前記歯部を環状に連結する連結部(12A)とを一体に有する。前記歯部は、前記中心軸方向から見て前記歯部の延在方向(R11)に平行な一対の第1面(10b)と、前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して90度よりも大きな角度(θ1,θ2)を成して前記第1面と接する一対の第2面(10d)とを含む。隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部(10A)を形成し、隣接する一対の前記巻線格納部は一つの前記歯部を挟む。前記巻線格納部の前記半径方向(R101,R102)についての最外周の位置(10c)から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向(R11)に下ろした垂線の足(S)は、当該歯部の前記第1面と前記第2面とが接する位置(B)から前記延在方向に下ろした垂線の足(G)と一致するかあるいは外周側である。そして前記第2面(10d)と前記延在方向(R11)とが成す角度は、前記外周側に向かうに従って増加する。 A first stator according to the present invention is used in an electric motor, and is wound in a direct winding around a plurality of magnetic layers (100A) stacked in a central axis direction (Z) and the plurality of magnetic layers. Winding (51). Each of the magnetic layers integrally includes a plurality of tooth portions (11A) extending in the radial direction (R11) when viewed from the central axis and a connecting portion (12A) for connecting the tooth portions in an annular shape. The tooth portion includes a pair of first surfaces (10b) parallel to the extending direction (R11) of the tooth portion when viewed from the central axis direction, and 90 with respect to the extending direction when viewed from the central axis direction. And a pair of second surfaces (10d) in contact with the first surface at angles (θ1, θ2) larger than degrees. A pair of adjacent tooth portions forms a winding storage portion (10A) in which the winding is stored, and a pair of adjacent winding storage portions sandwich one tooth portion. A leg of a perpendicular line (10) from the outermost circumferential position (10c) in the radial direction (R101, R102) of the winding housing portion in the extending direction (R11) of the tooth portion sandwiched by the winding housing portion ( S) coincides with the foot (G) of the perpendicular line dropped in the extending direction from the position (B) where the first surface and the second surface of the tooth portion are in contact with each other or on the outer peripheral side. And the angle which the said 2nd surface (10d) and the said extending direction (R11) comprise increases as it goes to the said outer peripheral side.
望ましい第1の態様は、前記第2面(10d)と前記延在方向(R11)とが成す角度は180度未満である。 In a desirable first aspect, an angle formed by the second surface (10d) and the extending direction (R11) is less than 180 degrees.
望ましい第2の態様は、前記第2面には前記巻線を個別に格納する微細な溝を有する絶縁部材(60)が設けられる。 In a desirable second aspect, an insulating member (60) having a fine groove for individually storing the winding is provided on the second surface.
この発明にかかる第1の固定子や第2の固定子を有する電動機や、当該電動機を備える圧縮機もこの発明の範囲にある。 An electric motor having the first stator and the second stator according to the present invention and a compressor including the electric motor are also within the scope of the present invention.
この発明にかかる第1の固定子によれば、巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率や巻き付き強度が高まる。しかも巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率を高めることができる。 According to the 1st stator concerning this invention, it becomes easy to wind a coil | winding to the outer peripheral side, and a coil | winding space factor and winding strength increase. And it becomes easy to wind a coil | winding to the outer peripheral side, and a coil | winding space factor can be raised.
望ましい第1の態様を採用すれば、第2面の作用の実効が図られる。 If the desirable first aspect is adopted, the effect of the second surface can be achieved.
望ましい第2の態様を採用すれば、巻線が整列して巻回される。 If the desirable second mode is adopted, the windings are wound in an aligned manner.
第1の実施の形態.
図1は本発明の第1の実施の形態にかかる固定子に採用される環状コア100Aの構成を示す断面図であり、環状コア100Aの中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のZ座標に採用し、半径方向のR座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。
First embodiment.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of an
環状コア100Aは、そのZ軸方向に積層された複数の磁性層を有し、これら複数の磁性層に対して直巻で巻線が巻回される。
The
これらの複数の磁性層の各々は、中心軸から見て半径方向Rに延在する複数の、例えば9個の歯部11Aと、これらの歯部11Aを環状に連結する連結部12Aとを一体に有している。隣接する一対の歯部11Aは巻線が格納される巻線格納部10Aを形成する。隣接する一対の巻線格納部10Aは一つの歯部11Aを挟む。
Each of the plurality of magnetic layers integrally includes a plurality of, for example, nine
図2は図1に示された環状コア100Aとわずかな空隙を以て内挿されて用いられる回転子300Aの構成を例示する断面図である。回転子300Aは永久磁石埋め込み型であり、6個の永久磁石301Aが配置されている。永久磁石埋め込み型の回転子300Aを採用することは効率を高める観点からは望ましい。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
図3は歯部11Aの近傍を拡大して示す平面図である。歯部11AにはそのZ軸方向の端部に巻線枠30が設けられている。巻線枠30はコの字型を有しており、Z軸方向に開口している。巻線は巻線枠30及び歯部11Aの周囲に巻回される。
FIG. 3 is an enlarged plan view showing the vicinity of the
歯部11Aは、第1面10bの一対と、第2面10dの一対と、凸部11aを有している。第1面10bは、Z軸方向から見ると、いずれも歯部11Aの延在方向(つまり半径方向R11)に平行である。第2面10dは、Z軸方向から見ると、延在方向に対して90度を超えて180度未満の角度θ1,θ2を成す。これら第1面10b及び第2面10dは歯部11Aの側壁であり、巻線格納部10Aの側壁でもある。巻線格納部10Aは、半径方向Rについての最外周の位置として外周壁10cをも有するが、これは連結部12Aの内周壁でもある。
The
凸部11aは歯部11Aの内周端に円周方向Θに沿って歯部11Aの両側に延在して設けられている。巻線格納部10Aはその内周側に、巻線格納部10Aを挟んで隣接する歯部11Aに属する凸部11aの二つによって巻線ノズル挿入口10aが形成されている。
The
巻線格納部10Aの半径方向R101,R102についての最外周の位置、即ち外周壁10cの中央から、当該巻線格納部10Aが挟む歯部11Aの延在方向R11に下ろした垂線の足Sは、当該歯部11Aの第1面10bと第2面10dとが接する位置Bから延在方向R11に下ろした垂線の足Gと一致するか外周側である。よって外周壁10cにまで巻線用ノズル40の先端が到達しても(位置40c,40d)、少なくとも第1面10bについては、直巻を用いて所定のテンションで巻線を歯部11Aに巻回することができる。外周壁10cはZ軸方向から見ると、歯部11Aの延在方向R11に対して90度よりも小さい角度を成し、円弧を呈してもよい。図3ではZ軸方向から見て、巻線格納部10Aについての半径方向R101,R102に対して垂直な線状を呈している。
The perpendicular foot S of the winding
図4は、ある歯部11Aの近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線51の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠30から巻線格納部10Aに至る位置での巻線51は除去して示している。但し巻線51の断面には番号1〜5を付記しており、これらの番号は巻線格納部10Aにおいて歯部11Aに近い側から何番目の層の巻線51であるかを示している。
FIG. 4 is a perspective view showing a part of a configuration near a
巻線枠30や巻線格納部10Aの外周側では、図4に示されるように巻線枠30においては巻線格納部10Aにおける高層の巻線51の一部は、巻線枠30においては低層に位置する。例えば巻線枠30の底部30bから数えて第1層目には、巻線格納部10Aにおいて第2層や第4層にある巻線51が位置している。
On the outer peripheral side of the winding
このように、歯部11Aの延在方向に対して斜めとなる第2面10dの傾斜に起因して、配線の領域Aの最外周近傍では、内周側から外周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配が生じ、従来の技術のように外周側から内周側へと向かって巻線の層数が減少する勾配は生じない。よって巻線格納部10Aの外周側にも巻線がこぼれてゆき、巻線占積率を向上させることができる。
Thus, due to the inclination of the
特に、歯部11Aに対して巻線を巻回する際には、まず第1面10bに対して巻回される。そして第1面10bの外周側端部となる位置Bは領域Aの内部にあるので、第1面10bに巻回される巻線は、その巻き付け強度が高く強固に巻き付けられる。よって積層されて固定子100を構成する複数の磁性層と共に巻線が強固に密着し、固定子の剛性を高めることができる。これは積層鉄心の振動を抑制する上で効果的である。
In particular, when winding the winding around the
また、第2面10dに巻回される巻線も、角度θ1,θ2が90度よりも大きいので、歯部11Aとの間で所定のテンションを受けつつ歯部11Aに巻回される。よって固定子の剛性を高めることに寄与することになる。
Further, since the angles θ1 and θ2 are larger than 90 degrees, the winding wound around the
なお、角度θ1,θ2は90度よりも大きければよいが、180度まで大きくすると、実質的に第1面10bと第2面10dとの区別がなくなり、第2面10dの作用の実効が図れないので、θ1,θ2は180度未満の方が望ましい。
The angles θ1 and θ2 need only be larger than 90 degrees. However, if the angles θ1 and θ2 are increased to 180 degrees, the
また、第2面10dは、Z軸方向から見て直線状である場合を図示しているが、角度θ1、θ2が90度よりも大きく180度未満であれば、曲線であってもよい。例えば第1面10bから離れるにつれ、Z軸方向から見てその接線と歯部11Aの延在方向R11との成す角度が大きくなってもよい。この角度が第1面10bから離れるにつれ増加すれば、巻線枠30においては巻回の初期には巻線が勾配を高めつつ、巻回の後期となるほど多くの巻線が外周側に供給される。よって巻線が外周側へ巻回されやすくなり、巻線占積率を高めることができる。
Further, the
逆に、この角度が第1面10bから離れるにつれ減少するような形状、例えばZ軸方向から見て巻線格納部10Aに向かって凹となる円弧を呈する形状は、第2面10dとして採用することは望ましくない。巻線枠30においては巻回の初期には巻線が多く外周側に供給されるので勾配を高めにくく巻線占積率の向上度が小さいからである。従って、第2面10dと延在方向R11とが成す角度は、外周側に向かうに従って非減少であることが望ましい。
Conversely, a shape that decreases as the angle moves away from the
図2に示されたような永久磁石埋め込み型の回転子300Aを採用すると、回転子300Aと固定子との間に強大な吸引力、反発力が発生し、固定子の内径部に大きな力が作用する。これは固定子を円環状に振動させる力となる。しかし、本発明によれば巻き付き強度が高く、円環状の振動を抑制する。よって効率の高い永久磁石埋め込み型の回転子を採用しても音の発生を低減することができる。
When the permanent magnet embedded
また、磁束Φは連結部12Aのみならず、図3に白抜き矢印で示されるように歯部11Aをも通過するので、連結部12Aの外周に設けられる凹部13を大きくし易い。換言すれば、Z軸方向から見た凹部13の面積を従来と変えなければ、巻線格納部10Aの断面積を従来よりも大きくして、巻線数を多くすることができる。
Further, since the magnetic flux Φ passes through not only the connecting
凹部13の形状は、凹部13を形成する連結部12Aの外周13aが、第2面10dとほぼ平行となることが望ましい。磁束Φが通過する幅を制限しないためである。
The shape of the
図5は本実施の形態の望ましい変形の一例を示す断面図であり、巻線格納部10Aの一つの近傍を示す。巻線格納部10Aはその周囲、具体的には第1面10b、第2面10dに絶縁部材60を設けている。図5では外周壁10c並びに凸部11aの巻線格納部10A側の面にも絶縁部材60を設けた場合が例示されている。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing an example of a desirable modification of the present embodiment, and shows one vicinity of the winding
絶縁部材60は環状コア100Aよりも弾性を有することが望ましい。予め絶縁部材60を成形してから巻線格納部10Aに入れる工程によって図5に示された構成を得ることができる。あるいは環状コア100Aに対して絶縁物をモールドしてもよい。あるいは弾性ある絶縁フィルムを巻線格納部10Aに沿わせて変形して挿入してもよい。
The insulating
図6はより望ましい態様を示す断面図であり、図5の絶縁部材60近傍を拡大して示している。絶縁部材60は巻線格納部10Aに向かって開口する溝を有しており、ここでは第2面10dとは非平行な面61,62によって形成されるV字溝を有している場合が例示されている。V字溝をU字溝で代替してもよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a more desirable mode, in which the vicinity of the insulating
歯部11Aに巻回された巻線51のうち、初期に巻回されたものは、巻線格納部10Aにおいて上記V字溝に沿って個別に格納される。巻線51には歯部11Aに向かって力Fで示されるテンションが付加されて巻回されている。巻線51は面61,62に接触しているので、それぞれの面に対して分力f1,f2で押圧される。そして分力f1は巻き付け強度の向上に寄与する。また面62は分力f2に抗して巻線51が内周側へと滑ることを防止する。このようにして微細な面61,62を設けることにより、巻線51を整列させて巻回することができる。
Of the
図6では第2面10dが微細的にも平坦な構造を例示しているが、面61,62と同様の傾斜面を微視的に有していてもよい。その場合、これらの傾斜面自身ではなく、これらが配列される方向が、上述の角度θ1,θ2についての条件を満足する必要がある。逆に、微視的な傾斜面の角度は上述の角度θ1,θ2についての条件を満足する必要はない。
Although FIG. 6 illustrates a structure in which the
第2面10dが微細的に上述の傾斜面を有していれば、絶縁部材60をモールドで形成しても当該傾斜面の形状を反映して面61,62を形成することは容易である。
If the
本実施の形態では固定子極歯数9(図1参照)、磁極数6(図2参照)の場合を例示したが、極数が多いほど、巻線格納部10Aの面積を有効に確保しやすい。換言すれば、外周壁10cは狭いほど望ましい。外周壁10cを省略して、異なる歯部11Aに属する二つの第2面10dが同じ巻線格納部10Aにおいて相互に接触することも望ましい。
In the present embodiment, the case where the number of stator pole teeth is 9 (see FIG. 1) and the number of magnetic poles is 6 (see FIG. 2) is exemplified. However, the larger the number of poles, the more effectively the area of the winding
第2の実施の形態.
図7は本発明の第2の実施の形態にかかる固定子に採用される環状コア100Bの構成を示す断面図であり、環状コア100Bの中心軸に垂直な断面を示している。固定子の中心軸方向を円筒座標系のZ座標に採用し、半径方向のR座標及びこれに垂直な円周方向のΘ座標を採用する。
Second embodiment.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of an
環状コア100Bも環状コア100Aと同様に、そのZ軸方向に積層された複数の磁性層を有し、これら複数の磁性層に対して直巻で巻線が巻回される。
Similarly to the
これらの複数の磁性層の各々は、中心軸から見て半径方向Rに延在する複数の、例えば6個の歯部11Bと、これらの歯部11Bを環状に連結する連結部12Bとを一体に有している。隣接する一対の歯部11Bは巻線が格納される巻線格納部10Bを形成する。隣接する一対の巻線格納部10Bは一つの歯部11Bを挟む。
Each of the plurality of magnetic layers integrally includes a plurality of, for example, six
図8は図7に示された環状コア100Bとわずかな空隙を以て内挿されて用いられる回転子300Bの構成を例示する断面図である。回転子300Bは永久磁石埋め込み型であり、4個の永久磁石301Bが配置されている。永久磁石埋め込み型の回転子300Bを採用することは効率を高める観点からは望ましい。
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the configuration of a
図9は歯部11Bの近傍を拡大して示す平面図である。歯部11BにはそのZ軸方向の端部に巻線枠30が設けられている。巻線枠30はコの字型を有しており、Z軸方向に開口している。巻線は巻線枠30及び歯部11Bの周囲に巻回される。
FIG. 9 is an enlarged plan view showing the vicinity of the
歯部11Bは、第1面10bの一対と、第2面10eの一対と、第3面10fの一対と、凸部11aを有している。第1面10bは、第1の実施の形態で説明されたように、Z軸方向から見ると、いずれもその延在方向(つまり半径方向R11)に平行である。第2面10e及びこれと隣接する第3面10fとは凸部14を形成している。凸部14は巻線格納部10Bに向かって突出している。例えば第2面10eは第1面10bに対して垂直に隣接する。また例えば第3面10fは第1面10bと平行であって第2面10eと隣接する。第2面10eは、第1の実施の形態の第2面10dと同様に、半径方向R11に対して90度を超える角度で傾斜していてもよい。
The
第1面10b、第2面10e、第3面10fは歯部11Bの側壁であり、巻線格納部10Bの側壁でもある。巻線格納部10Bは、半径方向Rについての最外周の位置として外周壁10cをも有するが、これは連結部12Bの内周壁でもある。外周壁10cはZ軸方向から見て、例えば円弧を呈する。
The
凸部11aは歯部11Bの内周側に円周方向Θに沿って歯部11Bの両側に延在して設けられている。巻線格納部10Bはその内周側に、当該巻線格納部10Bを挟む歯部11Bに属する凸部11aの二つによって巻線ノズル挿入口10aが形成されている。凸部11aの先端は、例えば、Z軸方向から見て第3面10fの延長上に位置する。あるいは図9に点線で示されるように、第2面10eと第3面10fとが接する位置と、凸部11aとを結ぶ線が第3面10fの延長上に位置しなくてもよい。
The
図10及び図11は、ある歯部11Bの近傍の構成を一部破断して示す斜視図である。巻線51の巻き付き方を明瞭にするために、巻線枠30から巻線格納部10Bに至る位置での巻線51は除去して示している。図10は第1面10bと第2面10eと凸部11aとが形成する凹部10P(図9参照)内で巻線51が巻回された状態での巻回途中の状態を示している。図11は凹部10Pを越えて更に巻回を施した状態を示している。凹部10Pを越えないで巻回された巻線51は第1部分51aとしてその断面(巻き付き方を明瞭にするための仮想的な断面)にハッチングを施さず、凹部10Pを越えて巻回された巻線51は第2部分51bとして、その仮想的な断面にハッチングを施している。
FIG.10 and FIG.11 is a perspective view which partially fractures | ruptures and shows the structure of the vicinity of a certain tooth |
巻線格納部10Bの外周壁10cは、当該巻線格納部10Bが挟む歯部11Bの延在方向R11に沿って見て、当該歯部11Bの第1面10bと第2面10eとが接する位置Cよりも外周側である。つまり巻線格納部10Bの半径方向R101,R102についての最外周の位置から、当該巻線格納部10Bが挟む歯部11Bの延在する半径方向R11に下ろした垂線の足Sが、歯部11Bの第1面10bと第2面10eとが接する位置Cから、半径方向R11に下ろした垂線の足Tと一致するか外周側にある。
The outer
よって外周壁10cにまで巻線用ノズル40の先端が到達しても(位置40c,40d)、少なくとも凹部10Pにおいては、直巻を用いて所定のテンションで巻線を歯部11Bに巻回し、かつ整列して巻回することが容易である。
Therefore, even if the tip of the winding
この整列して巻回される巻線51を多くすることは、巻線占積率を高める上で重要であり、よって凹部10Pを広く採ることが望ましい。この観点からは、凸部11aは、その先端がZ軸方向から見て第3面10fの延長上に位置するまで延在する方が望ましい。また位置Cについての垂線の足Tと、巻線格納部10Bの最外周の位置についての垂線の足Sとが一致するまで第1面10bを拡げることが望ましい。
Increasing the number of
凸部14よりも歯部11B側で、即ち凹部10P内において巻回されている巻線51の第1部分51aについては、第2面10eよりも外周側に巻回できる空間がない。よって第1部分51aが巻回され終わるまでの状態では、巻線枠30の半径方向での巻回の外周側に空隙54が存在する。
The
凹部10Pを越えて巻回された巻線51の第2部分51bは、巻線格納部10Bにおいては、第1部分51aよりも歯部11Bから離れて巻回され、いわば第1部分51aよりも高層に位置している。
The
しかし、空隙54が上述のように存在するので、第2部分51bの一部は巻線枠30の底部30bに接触して巻回される。つまり巻線51の第1部分51aと、第2部分51bの一部とが、Z軸方向についての歯部11Bの端部において同じ高さに巻回される、よって巻線51によって、巻線枠30において内周側から外周側へと巻線51の層数が減少する勾配が形成される。その結果、巻線51は巻線格納部10Bの外周側にこぼれて行き、図15を用いて説明された空隙53が残ることはなく、巻線占積率を高めることができる。
However, since the
凸部14が設けられることにより巻線格納部10の、Z軸方向から見た凹部13の面積が減少することも考えられる。しかし連結部22のうち、歯部11Bと対向する位置に設けられて外周側に向かって開口する凹部23の深さd(図9参照)を浅くすれば、外周壁10cを更に外周側に設定することができ、巻線格納部10Bを拡げ、巻線数を高めることが可能である。
It is conceivable that the area of the
この場合、凹部23の深さdを浅くしても、潤滑油が通過する経路を狭くしないために、凹部23に対して更なる凹部15を設けることができる。凹部15は歯部11Bの一対の第1面10b同士の中間の位置に対向して配置される。凸部14の存在により、環状コア100Bを通過する磁束は、やや歯部11B寄りを通過する。よって凹部15を設けても磁束の通過を阻害する影響は小さくてすむ。
In this case, even if the depth d of the
図12は本発明にかかる環状コア100A,100Bを適用可能な圧縮機700の構成を例示する断面図であり、上記実施の形態で述べたZ軸方向に平行な断面が示されている。
FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a
冷媒供給口701から圧縮機700へ供給された冷媒は、スクロールピストン703によって圧縮され、冷媒排出口702から排出される。スクロールピストン703はクランク軸705によって回転する。クランク軸705は回転子300によって回転される。回転子300の周囲には固定子100が設けられ、回転子300と固定子100とは電動機を構成する。
The refrigerant supplied from the
回転子300には上記実施の形態で説明した回転子300A,300Bを採用することができる。固定子100の環状コアには上記実施の形態で説明した環状コア100A,100Bを採用することができる。固定子100の外周側には切り欠き704が設けられており、ここを潤滑油が通過する。切り欠き704は上記実施の形態で説明された凹部13,15,23を採用できる。
As the
10b 第1面
10c 外周壁
10d,10e 第2面
10f 第3面
10A,10B 巻線格納部
11a,14 凸部
11A,11B 歯部
12A,12B 連結部
51 巻線
51a 第1部分
51b 第2部分
60 絶縁部材
Claims (5)
前記複数の磁性層に対して直巻で巻回された巻線(51)と
を備える固定子であって、
前記磁性層の各々は、
前記中心軸から見て半径方向(R11)に延在する複数の歯部(11A)と、
前記歯部を環状に連結する連結部(12A)と
を一体に有し、
前記歯部は、
前記中心軸方向から見て前記歯部の延在方向(R11)に平行な一対の第1面(10b)と、
前記中心軸方向から見て前記延在方向に対して90度よりも大きな角度(θ1,θ2)を成して前記第1面と接する一対の第2面(10d)と
を含み、
隣接する一対の前記歯部は前記巻線が格納される巻線格納部(10A)を形成し、
隣接する一対の前記巻線格納部は一つの前記歯部を挟み、
前記巻線格納部の前記半径方向(R101,R102)についての最外周の位置(10c)から、当該巻線格納部が挟む前記歯部の前記延在方向(R11)に下ろした垂線の足(S)が、当該歯部の前記第1面と前記第2面とが接する位置(B)から前記延在方向に下ろした垂線の足(G)と一致するかあるいは外周側であり、
前記第2面(10d)と前記延在方向(R11)とが成す角度は、前記外周側に向かうに従って増加する、電動機の固定子。 A plurality of magnetic layers (100A) laminated in the central axis direction (Z);
A stator comprising a winding (51) wound in a direct winding around the plurality of magnetic layers,
Each of the magnetic layers is
A plurality of teeth (11A) extending in the radial direction (R11) when viewed from the central axis;
Integrally having a connecting portion (12A) for connecting the tooth portions in an annular shape;
The tooth portion is
A pair of first surfaces (10b) parallel to the extending direction (R11) of the tooth portion as seen from the central axis direction;
A pair of second surfaces (10d) in contact with the first surface at angles (θ1, θ2) larger than 90 degrees with respect to the extending direction when viewed from the central axis direction;
A pair of adjacent tooth portions forms a winding storage portion (10A) in which the winding is stored,
A pair of adjacent winding storage portions sandwich one tooth portion,
A leg of a perpendicular line (10) from the outermost circumferential position (10c) in the radial direction (R101, R102) of the winding housing portion in the extending direction (R11) of the tooth portion sandwiched by the winding housing portion ( S) is Ri or the outer peripheral side der coincides with the teeth of the first surface and the second surface are in contact position (B) from the perpendicular drawn to the extending direction foot (G),
The second surface (10d) and the extending direction (R11) and the angle formed by the you increase toward the outer peripheral side, the stator of the electric motor.
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