JP5067022B2

JP5067022B2 - 電動圧縮機

Info

Publication number: JP5067022B2
Application number: JP2007148486A
Authority: JP
Inventors: 達也堀場; 泰三平野
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2007-06-04
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-06-04
Also published as: EP2017478A3; CN101319673A; EP2017478B1; US20080317614A1; US8602752B2; CN101319673B; EP2017478A2; JP2008301688A

Description

本発明は、回転電機の固定子のスロットに施された巻き線の相間に相間絶縁シートが介在されている電動圧縮機に関する。

この種の電動圧縮機には回転電機を構成するモータハウジング内に吸入冷媒を導入した後に圧縮室へ吸入するタイプがある（例えば特許文献１参照）。モータハウジング内に吸入冷媒を導入する構成は、回転電機の冷却に寄与する。

特許文献１に開示の電動圧縮機では、吸入冷媒が密閉容器（モータハウジング）の周壁に連結された吸い込み管から密閉容器内へ導入されるが、吸い込み管から密閉容器内へ流入する吸入冷媒の流入方向は、巻き線のコイルエンドと交差している。吸入冷媒中に異物が混入している場合、この異物がコイルエンドに衝突すると、巻き線の表面の絶縁被膜が損傷し、絶縁抵抗が低下する。

特許文献１に開示の電動圧縮機では、前記流入方向と交差するコイルエンドの部位に合成樹脂製の補強部材が設けられている。吸入冷媒中に混入している異物は、補強部材に衝突し、巻き線の損傷が回避される。
特開２０００−３０３９５３号公報

しかし、補強部材は、電動圧縮機の部品を増やす上に、補強部材を所定位置に保持する必要性から電動圧縮機の製作の手間を増やす。
本発明は、電動圧縮機の部品を増やすことなく、吸入冷媒中の異物に起因する巻き線の損傷を回避することを目的とする。

本発明は、回転電機のモータハウジング内のガスが回転電機によって駆動される回転軸の回転に基づく圧縮動作体の吸入動作によって圧縮室に吸入され、前記回転軸の回転に基づく圧縮動作体の吐出動作によって前記圧縮室内のガスが吐出され、前記回転電機は、環状の固定子の内周に複数配列されたティース間のスロットに巻き線を施されており、前記巻き線の相間に相間絶縁シートが介在されている電動圧縮機を対象とし、請求項１の発明は、前記モータハウジングには前記モータハウジング外からガスを導入する導入ポートが設けられており、前記導入ポートから導入されるガスの流入方向は、前記巻き線のコイルエンドと交差しており、前記相間絶縁シートは、前記巻き線のコイルエンドの周方向において、前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆する部分と前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆しない部分とが交互となるように設けられ、前記相間絶縁シートの前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆する部分は、前記導入ポートから導入されるガスの流入方向において前記導入ポートに対向するように設けられていることを特徴とする。

吸入ガス中に混入している異物は、相間絶縁シートに衝突し、巻き線の損傷が回避される。巻き線の相間の絶縁を確保するための相間絶縁シートが吸入ガス中の異物に起因する巻き線の損傷を防止するため、巻き線の損傷を回避するための専用の部品が不要となる。

好適な例では、前記導入ポートは、前記モータハウジングの周壁に設けられており、前記導入ポートにおける前記流入方向は、前記巻き線のコイルエンドの外側部と交差している。

相間絶縁シートを拡張することなく巻き線の損傷を回避することが可能である。
好適な例では、前記導入ポートは、前記モータハウジングの端壁に設けられており、前記導入ポートにおける前記流入方向は、前記巻き線のコイルエンドの端部と交差している。

相間絶縁シートの大きさを少し拡張すれば、巻き線の損傷を回避することが可能である。
好適な例では、前記巻き線の巻き方は、波巻き又は分布巻きである。

波巻き又は分布巻きは、本発明の適用対象として特に好適である。

本発明は、電動圧縮機の部品を増やすことなく、吸入冷媒中の異物に起因する巻き線の損傷を回避することができるという優れた効果を奏する。

以下、本発明を電動圧縮機に具体化した第１の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
図１に示す電動圧縮機１０は、スクロール型電動圧縮機である。回転電機Ｍを構成する回転子１１は、回転軸１２に止着されており、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、モータハウジング１４の内周面に嵌合して固定されている。電動圧縮機１０を構成する圧縮動作体としての可動スクロール１５は、回転電機Ｍを構成する回転軸１２の回転によって旋回し、可動スクロール１５と固定スクロール１６との間の圧縮室１７が容積減少する。

モータハウジング１４の周壁１４２には導入ポート３０が設けられている。導入ポート３０は、図示しない外部冷媒回路に接続されており、外部冷媒回路から冷媒（ガス）が導入ポート３０を介してモータハウジング１４内へ導入される。モータハウジング１４内へ導入された冷媒は、可動スクロール１５の旋回（吸入動作）によって、モータハウジング１４の内周面と固定子１３の外周面との間の通路１４１〔図２，３に図示〕及び吸入ポート１８を経由して圧縮室１７へ吸入される。圧縮室１７内の冷媒は、可動スクロール１５の旋回（吐出動作）によって、吐出ポート１９から吐出弁２０を押し退けて吐出室２１へ吐出される。吐出室２１内の冷媒は、外部冷媒回路へ流出してモータハウジング１４内へ還流する。

図２，３に示すように、回転電機Ｍを構成する固定子１３は、環状のステータコア２２と、ステータコア２２の内周に複数配列されたティース２３間のスロット２４に施された巻き線２５とからなる。本実施形態では、ティース２３及びスロット２４の個数は、１８個である。スロット２４は、環状の固定子１３の周方向に等ピッチで配列されている。

図１に示すように、ステータコア２２は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板２６を積層して構成されている。回転電機Ｍを構成する回転子１１は、ロータコア２７と、ロータコア２７内に埋設された複数の永久磁石２８とからなる。ロータコア２７は、磁性体（鋼板）製の複数枚のコア板２９を積層して構成されている。ロータコア２７の中心部には軸孔２７１が貫設されており、軸孔２７１には回転軸１２が通されて固定されている。

図６は、固定子１３のフロント側〔図１において左側をフロント側、右側をリヤ側としている〕を見た模式図である。スロット２４に施された巻き線２５は、波巻きで巻かれている。スロット２４内の巻き線２５は、図示しない絶縁シートによってスロット２４の内壁面から隔てられている。

Ｕ相巻き線（符合２５Ｕで示す）は、第１のスロット（符合２４Ｕで示す）の群に通されている。Ｖ相巻き線（符合２５Ｖで示す）は、第２のスロット（符合２４Ｖで示す）の群に通されており、Ｗ相巻き線（符合２５Ｗで示す）は、第３のスロット（符合２４Ｗで示す）の群に通されている。各相巻き線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの実線部分は、固定子１３の手前（フロント側）のステータコア２２の端面に配線された部分であり、各相巻き線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの破線部分は、固定子１３の向こう側（リヤ側）のステータコア２２の端面に配線された部分である。各相巻き線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの実線部分と破線部分との繋ぎ部分は、スロット２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ内を通っている部分である。

固定子１３のフロント側においてスロット２４Ｕからはみ出すＵ相巻き線２５Ｕのコイルエンド２５２Ｕと、固定子１３のフロント側においてスロット２４Ｖからはみ出すＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５２Ｖとの間には第１相間絶縁シート３２が回転子１１の周りを一周するように介在されている。固定子１３のフロント側においてスロット２４Ｖからはみ出すＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５２Ｖと、固定子１３のフロント側においてスロット２４Ｗからはみ出すＷ相巻き線２５Ｗのコイルエンド２５２Ｗとの間には第２相間絶縁シート３３が回転子１１の周りを一周するように介在されている。第１，２相間絶縁シート３２，３３は、いずれも合成樹脂製であって、帯形状に形成されている。帯形状の第１，２相間絶縁シート３２，３３の両端部は、重ね合わせられている。

図５は、固定子１３のリヤ側を見た模式図である。各相巻き線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの実線部分は、固定子１３のリヤ側のステータコア２２の端面に配線された部分であり、各相巻き線２５Ｕ，２５Ｖ，２５Ｗの破線部分は、固定子１３のフロント側のステータコア２２の端面に配線された部分である。

固定子１３のリヤ側においてスロット２４Ｕからはみ出すＵ相巻き線２５Ｕのコイルエンド２５１Ｕと、固定子１３のリヤ側においてスロット２４Ｖからはみ出すＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖとの間には第３相間絶縁シート３４が回転子１１の周りを一周するように介在されている。固定子１３のリヤ側においてスロット２４Ｖからはみ出すＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖと、固定子１３のリヤ側においてスロット２４Ｗからはみ出すＷ相巻き線２５Ｗのコイルエンド２５１Ｗとの間には第４相間絶縁シート３５が回転子１１の周りを一周するように介在されている。第３相間絶縁シート３４は、第４相間絶縁シート３５よりも外周側にあり、内周側の第４相間絶縁シート３５は、外周側の第３相間絶縁シート３４によって包囲されている。第３，４相間絶縁シート３４，３５は、いずれも合成樹脂製であって、帯形状に形成されている。帯形状の第３，４相間絶縁シート３４，３５の両端部は、重ね合わせられている。

図４に示すように、スロット２４〔図２，３参照〕からはみ出す巻き線２５のコイルエンド２５１，２５２及び相間絶縁シート３２，３３，３４，３５は、紐３６によって結束されている。コイルエンド２５１は、コイルエンド２５１Ｕ，２５１Ｖ，２５１Ｗをまとめて表しており、コイルエンド２５２は、コイルエンド２５２Ｕ，２５２Ｖ，２５２Ｗをまとめて表している。

図１に示すように、導入ポート３０からモータハウジング１４内へ流入する冷媒の流入方向〔矢印Ｒで示す〕は、回転軸１２に対して垂直な平面と略平行である。このような冷媒の流入方向Ｒは、固定子１３のリヤ側においてスロット２４Ｖからはみ出すＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの外側部２５３と交差する。第３相間絶縁シート３４の一部は、流入方向Ｒに対して交差するコイルエンド２５１Ｖの外側部（以下においては交差表面２５３と記す）を被覆している。交差表面２５３は、第３相間絶縁シート３４によって被覆されており、第３相間絶縁シート３４の一部は、導入ポート３０に対向している。導入ポート３０からモータハウジング１４内へ流入する冷媒流は、第３相間絶縁シート３４に衝突する。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）導入ポート３０からモータハウジング１４内へ導入される冷媒ガスの流入方向Ｒは、第３相間絶縁シート３４と交差している。そのため、吸入冷媒ガス中に混入している異物は、第３相間絶縁シート３４に衝突し、Ｖ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの損傷が回避される。巻き線２５の相間の絶縁を確保するための第３相間絶縁シート３４が吸入冷媒ガス中の異物に起因する巻き線２５の損傷を防止するため、巻き線２５の損傷を回避するための専用の部品が不要となる。

（２）第３相間絶縁シート３４は、回転軸１２の半径方向に見て、Ｖ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの交差表面２５３を被覆しており、ガスの流入方向Ｒは、第３相間絶縁シート３４と交差する。モータハウジング１４の周壁１４２に導入ポート３０を設けた構成は、第３相間絶縁シート３４の大きさを拡張すること（回転軸１２の軸方向の第３相間絶縁シート３４の幅を大きくする）なく巻き線２５の損傷を回避することが可能である。

（３）本実施形態では、Ｕ相巻き線２５Ｕのコイルエンド２５１Ｕによって被覆されない位置に配置された第３相間絶縁シート３４の一部を導入ポート３０に対向させてある。コイルエンド２５１Ｕによって被覆されない位置に配置された第３相間絶縁シート３４の一部と導入ポート３０とが対向する状態となるようにモータハウジング１４に固定子１３を嵌合させれば、コイルエンド２５１Ｕによって被覆されない位置に配置された第３相間絶縁シート３４の一部と冷媒ガスの流入方向Ｒとを交差させることができ、このような嵌合は、容易に行える。

（４）環状の固定子１３の周方向における相間絶縁シート３４の重ね合わせ部３４３〔図５に図示〕の長さが短い場合には、相間絶縁シート３４の端部３４１，３４２〔図５に図示〕間から冷媒及び異物が入り込んで巻き線２５を損傷するおそれがある。このような場合には、本実施形態のように、冷媒ガスの流入方向Ｒが重ね合わせ部３４３以外の相間絶縁シート３４の他の部分と交差するようにするのが好ましい。

次に、図７（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図７（ａ）に示すように、モータハウジング１４の端壁１４３には導入ポート３０Ａが設けられている。導入ポート３０Ａからモータハウジング１４内へ流入する冷媒ガスの流入方向（矢印Ｑで示す）は、Ｖ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの端部及びＷ相巻き線２５Ｗのコイルエンド２５１Ｗの端部と交差する。冷媒ガスの流入方向Ｑと交差するコイルエンド２５１Ｖの端部（以下においては交差表面２５４という）は、第３相間絶縁シート３４の端部３４１，３５１の重ね合わせ部３４３によって被覆されており、冷媒ガスの流入方向Ｑと交差するコイルエンド２５１Ｗの端部（以下においては交差表面２５４という）は、第４相間絶縁シート３５の端部３５１，３５２の重ね合わせ部３５３によって被覆されている。

導入ポート３０Ａからモータハウジング１４内へ流入する冷媒ガスは、重ね合わせ部３４３，３５３に衝突する。そのため、吸入冷媒ガス中に混入している異物は、重ね合わせ部３４３，３５３に衝突し、コイルエンド２５１Ｖ，２５１Ｗの交差表面２５４の損傷が回避される。

相間絶縁シート３４，３５は、第１の実施形態における相間絶縁シート３４，３５に比べて、回転軸１２の軸方向の幅を大きくしてある。つまり、相間絶縁シートの大きさを回転軸１２の軸方向へ少し拡張すれば、モータハウジング１４の端壁１４３側から回転軸１２の軸方向へ冷媒ガスが導入される場合にも、巻き線の損傷を回避することが可能である。

重ね合わせ部３４３は、第３相間絶縁シート３４の２枚重ねになり、重ね合わせ部３５３は、第４相間絶縁シート３５の２枚重ねになるため、吸入冷媒ガス中の異物の衝突による巻き線２５の損傷防止効果が絶縁シート１枚のみの場合に比べて高い。環状の固定子１３の周方向における相間絶縁シート３４，３５の重ね合わせ部３４３，３５３の長さが長く、相間絶縁シート３４の端部３４１，３４２間から冷媒及び異物が入り込むおそれがない場合には、冷媒ガスの流入方向Ｒと重ね合わせ部３４３，３５３とを交差させるのが好ましい。

次に、図８の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
図８は、分布巻きの一例を示す。第３相間絶縁シート３４の重ね合わせ部３４３は、導入ポート３０に対向するＶ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの交差表面２５４を被覆しており、導入ポート３０からモータハウジング１４内へ導入される冷媒ガスの流入方向Ｒは、第３相間絶縁シート３４の重ね合わせ部３４３と交差している。そのため、吸入冷媒ガス中に混入している異物は、第３相間絶縁シート３４の重ね合わせ部３４３に衝突し、Ｖ相巻き線２５Ｖのコイルエンド２５１Ｖの損傷が回避される。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○相間絶縁シートは、無端状の環状の絶縁シートであってもよい。
○導入ポートがモータハウジングのフロントエンド側のコイルエンドを指向する電動圧縮機に本発明を適用してもよい。

○第２の実施形態において、帯形状の相間絶縁シートの長辺の一部からその幅方向へ被覆部を延出して設け、この被覆部を導入ポート３０Ａに対向させるようにしてもよい。
○図５の例では、相間絶縁に関しては実質的に第３相間絶縁シート３４の重ね合わせ部３４３がなくてもよく、固定子１３の周方向おける第３相間絶縁シート３４の長さが固定子１３の周方向に一周する長さよりも短くてもよい。このように相間絶縁に関しては固定子１３の周方向に一周しない相間絶縁シート３４を用いれば事足りる回転電機では、固定子１３の周方向に一周しない相間絶縁シート３４を前記周方向に延長すると共に、この延長部分を導入ポート３０に対向させるようにしてもよい。

○同心巻きや集中巻きの回転電機においても、相間絶縁シートがあり、且つ導入ポートにおけるガス流入方向がコイルエンドと交差する場合には、本発明を適用することができる。

○スクロール型圧縮機以外の電動圧縮機（例えばピストン式圧縮機）に本発明を適用してもよい。ピストンは、圧縮動作体である。
前記した実施形態から把握できる技術思想を以下に記載する。

〔１〕相間絶縁シートは、Ｕ相巻き線のコイルエンドとＵ相巻き線のコイルエンドとの間に介在された外周側の相間絶縁シートと、Ｖ相巻き線のコイルエンドとＷ相巻き線のコイルエンドとの間に介在された内周側の相間絶縁シートとであり、前記導入ポートに対向する相間絶縁シートは、前記外周側の相間絶縁シートである請求項４に記載の電動圧縮機。

第１の実施形態を示す電動圧縮機の全体側面図。図１のＡ−Ａ線断面図。図１のＢ−Ｂ線断面図。部分簡略側面図。波巻きを説明するための模式図。波巻きを説明するための模式図。第２の実施形態を示し、（ａ）は、部分側断面図。（ｂ）は、模式図。第３の実施形態を示す模式図。

符号の説明

１０…電動圧縮機。１２…回転軸。１３…固定子。１４…モータハウジング。１４２…周壁。１４３…端壁。１５…圧縮動作体としての可動スクロール。１７…圧縮室。２３…ティース。２４，２４Ｕ，２４Ｖ，２４Ｗ…スロット。２５…巻き線。２５Ｕ…Ｕ相巻き線。２５Ｖ…Ｖ相巻き線。２５Ｗ…Ｗ相巻き線。２５１，２５２，２５１Ｕ，２５１Ｖ，２５１Ｗ，２５２Ｕ，２５２Ｖ，２５２Ｗ…コイルエンド。２５３…外側部である交差表面。２５４…端部である交差表面。３０，３０Ａ…導入ポート。３４，３５…相間絶縁シート。Ｍ…回転電機。Ｒ，Ｑ…流入方向。

Claims

回転電機のモータハウジング内のガスが回転電機によって駆動される回転軸の回転に基づく圧縮動作体の吸入動作によって圧縮室に吸入され、前記回転軸の回転に基づく圧縮動作体の吐出動作によって前記圧縮室内のガスが吐出され、前記回転電機は、環状の固定子の内周に複数配列されたティース間のスロットに巻き線を施されており、前記巻き線の相間に相間絶縁シートが介在されている電動圧縮機において、
前記モータハウジングには前記モータハウジング外からガスを導入する導入ポートが設けられており、前記導入ポートから導入されるガスの流入方向は、前記巻き線のコイルエンドと交差しており、前記相間絶縁シートは、前記巻き線のコイルエンドの周方向において、前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆する部分と前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆しない部分とが交互となるように設けられ、前記相間絶縁シートの前記巻き線のコイルエンドの外周表面を被覆する部分は、前記導入ポートから導入されるガスの流入方向において前記導入ポートに対向するように設けられている電動圧縮機。
前記導入ポートは、前記モータハウジングの周壁に設けられており、前記導入ポートにおける前記流入方向は、前記巻き線のコイルエンドの外側部と交差している請求項１に記載の電動圧縮機。
前記導入ポートは、前記モータハウジングの端壁に設けられており、前記導入ポートにおける前記流入方向は、前記巻き線のコイルエンドの端部と交差している請求項１に記載の電動圧縮機。
前記巻き線の巻き方は、波巻き又は分布巻きである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電動圧縮機。