JP5542723B2 - セグメント化された固定子用端部キャップ - Google Patents
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Description
本出願は、関連する内容を開示する、代理人整理番号10800.0048.NPUS00(Express Mail No. EV 317623705 US)の米国特許出願、発明の名称“End Cap for Interconnecting Winding Coils of Segmented Stator to Reduce Phase-on-Phase Conditions and Associated Methods”(フェーズ・オン・フェーズ状態を減少させるためにセグメント化された固定子の巻線コイルを相互接続するための端部キャップ、およびそれに関連する方法)、代理人整理番号10800.0051.NPUS00(Express Mail No. EV 317623609 US)の米国意匠出願、意匠の名称“Lead End Cap for Segmented Stator”(セグメント化された固定子用のリード端部キャップ)、代理人整理番号10800.0050.NPUS00(Express Mail No. EV 317623714 US)の米国意匠出願、意匠の名称“Base End Cap for Segmented Stator”(セグメント化された固定子用のベース端部キャップ)、代理人整理番号10800.0047.NPUS00(Express Mail No. EV 317623688 US)の米国意匠出願、意匠の名称“Contoured Stator”(成形固定子)、と共に出願するものである。
本発明の特徴によれば、電磁機器用の端部キャップは、固定子を有する。その固定子は複数の隣接するセグメントを有し、各セグメントはセグメント面を有する。その端部キャップは本体を有し、その本体は本体面を有する。その本体面は、その本体面とそのセグメント面が実質的に同じ平面上に位置するように、その複数の隣接するセグメントの中の1つのセグメントのセグメント面に接触状態で位置するよう構成されている。その本体面の一部は、隣接するセグメントの面が実質的に同じ平面上に位置するように、その隣接するセグメントをその固定子の中心軸に実質的に平行な方向に整列させるようその1つの隣接するセグメントの面に接触状態で配置可能である。その本体面の一部はその本体の第1の端部から伸びる指状部を含んでいる。その本体は、さらに、その指状部に隣接するその本体のその第1の端部上の雌形結合部と、その本体の第2の端部上の雄形結合部と、を具えている。隣接する端部キャップ上のその雄形結合部とその雌形結合部は、その隣接するセグメントを共に充分に保持するように互いに雌雄結合する。
図1および図2Aおよび2Bを参照すると、本明細書の開示内容の或る教示による1つのセグメント化された固定子アセンブリ(組立体)10の一実施形態が示されている。図1はリード端部(lead-end:前端部、先頭端、導入端)から見たその開示された固定子アセンブリの平面図を示している。図2Aおよび2Bは、それぞれリード端およびベース端部(base-end:基端部)から見たその開示された固定子アセンブリ10の斜視図を示している。その開示された固定子アセンブリ10は“ルースな(loose:ゆるい)”セグメント化された固定子タイプのものである。その開示された固定子アセンブリ10は、例えば車載用または住宅用の冷凍(冷却)システム用の密閉型コンプレッサのような可変速度のモータのアプリケーション(適用例)において使用することができる。しかし、その開示内容の教示は、他のタイプの固定子と共に使用することができ、また他のモータのアプリケーションで使用することもできる。
図3Aおよび3Bを参照すると、本明細書に開示された固定子アセンブリ10のラミネートされた(薄層板状にされた)セグメント20の平面図および斜視図がそれぞれ示されている。各セグメント20の構成は通常のセグメント化された固定子で使用されるセグメントの構成と概して同様である。例えば、各セグメント20は実質的に同形の複数の薄層状板(ラミネーション:laminations)21で形成されている。薄層状板21は打ち抜きスチールで形成されており、セグメント20を形成するために共にいっしょに積層される。
図1および図2Aおよび2Bに示されているように、組立てられたセグメント化固定子10の個々の固定子セグメント20はリード端部キャップ50およびベース端部キャップ150を有する。図5A〜5Dを参照すると、端部キャップ50、150を有する個々の固定子セグメント20は、開示された固定子アセンブリのリード端部キャップ50の関連する細部を明確にするために分離された幾つかの斜視図で示されている。リード端部キャップ50は固定子セグメント20のリード端部(即ち、モータの主軸受けまたは“頂部(top)”に向けて配置された固定子セグメント20の端部)上で使用されている。リード端部キャップ50は非導電性材料で形成されており、好ましくはデュポン(Dupont)社製のRYNITE(登録商標)FR530で作られる。
図5A〜5Dに最も良好に示されているように、リード端部キャップ50は複数の脚部(legs)を用いて固定子セグメント20上に配置されている。この実施形態では、リード端部キャップ50は2つの歯側(歯部)脚部(tooth leg)82と本体側(本体部)脚部(body leg)88を具えている。歯側脚部82は内側壁76に取り付けられており、本体側脚部88は本体部分60の端部に取り付けられており、これらの脚部82および88はセグメント20上に嵌合するように端部キャップ50の平坦な表面52から伸びている。端部キャップ50がセグメント20上に配置されるとき、歯側脚部82は歯部分24のいずれかの側面(側部)に(いずれの側面にも)嵌合し、本体側脚部88はセグメント20の外側の端縁(縁部)(outboard edge)30上に形成された溝(チャネル)38に嵌合する。歯側脚部82の端縁(edge:縁部)は締りばめ(interference fit)で歯部分24のいずれかの側面(側部)に(いずれの側面にも)嵌合しており、歯側脚部82の外側面は極(ポール)の端部26の内側面に対向して配置されている。
リード端部キャップ50の脚部82および88はセグメント20と締りばめ(interference fit)を形成するそれぞれの端縁(縁部)を有するので、端部キャップ50がセグメント20上に配置されたときその各端縁(縁部)は固定子セグメント20の各端縁(縁部)に押し付けられた状態で(against:接触した状態で、抗して)通る(移動する)。その結果、セグメント20の各端縁(縁部)は、端部キャップ50がセグメント20上に配置されるときにプラスチック製の脚部82および88の材料を削る(こする)可能性があり、削られた(skived:薄くはぎ取られた)材料を、端部キャップ50の平坦な表面52に(against)押し付ける。表面52とセグメント20の間に集められたいずれかの削られた材料は、端部キャップ50がセグメント20のリード端部に対して適正に平坦に嵌合するのを妨げる可能性がある。従って、図6Bの底面図に最も良好に示されているように、本明細書に開示された端部キャップ50には、歯側脚部82に隣接し且つ本体側脚部88に隣接する平坦な表面上52にアンダーカット溝(チャネル)54が形成(画定)されている。これらのアンダーカット溝54は、端部キャップ50がそのセグメント上に嵌合するときに脚部82および88からの任意の削り取られた材料を収集して、それによって端部キャップ50の平坦な表面52がそのセグメントのリード端部に(接触状態で)ぴったりと嵌合することができる。
この実施形態では、図4に最も良好に詳しく示されているように、リード端部キャップ50は、それぞれ好ましくは、圧接式接続コネクタ(IDC:insulation displacement connector:絶縁体無剥離接続コネクタ)(図示せず)用の第1ポケット68+および第2のポケット68−を具えている。IDCポケット68+および68−は、それぞれ、内側スリット(inboard slit)69−Iおよび外側スリット(outboard slit)69−Oを有する。巻線コイル92を形成するために使用されるワイヤの先端部分(リーディング部分)93LはIDCポケット68+の1つに嵌入しており、巻線コイル92のワイヤ90の後端部分(トレイリング部分)93Tは他のIDCポケット68−に嵌入している。以下でさらに詳しく説明する典型例の相互結合方式(構造)では、同じ相(phase:位相)のセグメント20相互間の巻線コイルを相互結合するのに使用される相の相互結合ワイヤ94Aは端部キャップ50上の1つのIDCポケット68+に嵌入する。典型例の相互結合方式では、固定子の複数の巻線コイル92の共通端部を相互結合するのに使用される中立すなわち共通の相互接続ワイヤ96は他のIDC68−に嵌合する。従って、スリット69−I、69−Oは、固定子アセンブリ10の内側の側面(側部)(inboard side)と外側の側面(側部)(outboard side)の間のIDCポケット68+、68−中を通してワイヤ90、94、96を通す。
上述のように、固定子10の個々のセグメント20はベース端部キャップ150を有する。図9A〜9Cを参照すると、端部キャップ50、150を有する固定子セグメント20が、本明細書に開示された固定子アセンブリのベース端部キャップ150の関連する細部を明らかにする別々の複数の斜視図で示されている。ベース端部キャップ150は固定子セグメント20のベース端部上で使用される(即ち、固定子セグメントの端部はモータのオイル溜(oil sump)または“底:bottom”に向けて配置される。ベース端部キャップ150は前述のリード端部キャップと実質的に類似している。例えば、図10A〜10Fの別々の複数の図に示されたベース端部キャップ150は、本体部分160、巻線部分174、内側壁176、および実質的に平坦な表面152を有する。
本明細書に開示された固定子10の組み立て期間中、セグメント20は、例えば図3Aおよび3Bに示すように、この技術分野で周知のプロセスで積層された複数の薄板で形成される。次いで、リード端部キャップ50およびベース端部キャップ150は別々のセグメント20上に配置される。次に、MYLAR(登録商標)または他の同様な材料(図示せず)のストリップ(細片:strip)が、この技術分野で周知のようにセグメント20の歯部分24の各側面に取り付けられる。それらのストリップは、典型的には、取り付けるための接着性の裏打ち(backing:裏張り)を有し、歯部分24に巻回されるワイヤを保護し、絶縁する。次に、例えば図5Cおよび5Dに概略的に示されている巻線コイル92がセグメント20上に形成される。巻線コイル92はフライ(fly)またはニードル巻回(needle winding)のようなこの技術分野で周知の技法を用いて形成される。この実施形態では、好ましくは、スピンドル(spindle)およびボビン(bobbin)を有する巻回技術を使用して、巻線コイル92がそれぞれの別々の固定子セグメント20の周りに個々に巻回される。
ここで詳細に説明された開示内容の或る教示に従って各セグメント20に個々に巻回した後、個々に巻回されたセグメント20は概して環状構造に組立てられて固定子が形成される。本明細書の背景技術の項で説明したように、幾つかのセグメント化された固定子アセンブリはそれらのセグメントを一緒に(共に、まとめて)保持するためにそれらのセグメント上に相互結合構造または蝶番(ヒンジ)を使用する。別のタイプのセグメント化固定子アセンブリ(組立体)については、本願と共に係属中の2003年4月30日付け米国特許出願第10/427,450号、発明の名称“Segmented Stator With Improved Handling And Winding Characteristics And Method Of Winding The Same”(改善された取扱いおよび巻線特性を有するセグメント化固定子、およびそれの巻線方法)に、それらのセグメントを一緒に保持するためにそれらのセグメント上に柔軟な緊束構造(flexible containment structure)を使用したセグメント化固定子アセンブリが開示されている。ここで、この文献全体を参照により組み込む。これに対して、この実施形態の固定子セグメント20は、閉じた磁気回路を形成するように、好ましくは互いに物理的に接触して配置された突条端部34とスロット端部32を有し、固定セグメント20相互間に直接のセグメント−セグメント・アッタチメント(セグメント−セグメント間の結合手段)は存在しない。
本明細書の背景技術の項に記載されているように、“ルースな”セグメント化固定子(例えば、蝶番によって相互に結合されていない複数のセグメントを有する固定子)は、特に組み立て処理工程期間において、それらのセグメントを一緒にまとめて保持するためにそれらのセグメントの外側を取り巻いて配置される典型的には金属製の重い帯(バンド)を必要とする。しかし、この実施形態では、本明細書に開示された端部キャップ50および150の各端部62/64および162/164が、個々に巻線が巻回された固定子セグメント20を共に互いに連結または実質的に保持するために、共に互いに結合させる。開示された端部キャップ50および150の各端部62/64および162/164は、手作業でまたは自動的に相互結合させることができる。図5A〜5Dに最も良好に示されているように、リード端部キャップ50において、端部キャップの本体部分60の一方の端部62は好ましくは雄形結合部62を含み、他端64は好ましくは雌形結合部64を含んでいる。雄形結合部62および雌形結合部64は好ましくは端部キャップ50の本体部分60中に組み込まれた構造である。雄形結合部62は、好ましくはセグメント20のヨーク部分22のスロット付き端部32に隣接した本体部分60の端部から伸びている。また、雌形結合部64は、好ましくはヨーク部分22の突条端部34(32)に隣接して配置された本体部分60の端部に形成されている。
図9A〜9Cに最も良好に示されているように、ベース端部キャップ150は、同様に、隣接するセグメント20をまとめて保持するように係合する端部162および164を有する。この実施形態における端部162および164は、上述のリード端部キャップの端部の実施形態と実質的に同様である。係合用端部162および164に加えて、ベース端部キャップ150は、隣接する複数のセグメント20を整列させるための特徴的構成(機能)を有する。この整列の特徴的構成(配列の特徴的構成:alignment feature)は、本体部分160の一端部に整列用(位置合わせ)スロット192を含み、他端に整列用指状部(finger:フィンガ)194を含んでいる。
本明細書の背景技術の項で述べたように、3つのタイプのモータの全て、即ちインダクション(誘導)モータ、BPMモータまたはSRモータは、電気的に反対位相の隣接ワイヤがこの隣接ワイヤ間に大きい電圧差を生じさせる所謂フェーズ・オン・フェーズ(phase-on-phase)の問題を有し得る。このようなフェーズ・オン・フェーズの問題が大きくなり得るのは、モータが或る所与の瞬間に固定子を通して大きな電圧および電流が通る(加わり流れる)磁化装置として使用されるときである。さらに、駆動装置(図示せず)が、固定子10の巻線コイルの付勢(電気的エネルギ供給)を制御するように動作する。一実施形態では、パルス幅変調(PWM)駆動装置が、上述の固定子アセンブリ10と共に使用できる。しかし、巻線コイルの付勢を制御するために他の通常の技術を使用することもできる。上述のように、フェーズ・オン・フェーズの問題は、モータを駆動するのにPWM駆動装置を使用するときに、大きくなり得る。その理由は、PWM駆動装置からの波形が波形の先端縁(leading edge)および後端縁(trailing edge)に高電圧のスパイクをもつことがあり、それによって位相間を分離させる必要性が生じるからである。
この実施形態では、リード端部キャップ50は、相互接続ワイヤを経路形成(案内)し分離するための複数のワイヤ分離(絶縁)の特徴的構成(wire isolation feature)を含んでいる。従来技術とは異なり、このワイヤ分離の特徴的構成は、任意の所与の相の複数の相互接続ワイヤがそれと異なる相の別のワイヤと接触するかまたは異なる相の別のワイヤに実質的に(充分)接近して配置されるのを防止することによって、追加的な絶縁物を使用することなく、隣接する相互接続ワイヤ間の上述のようなフェーズ・オン・フェーズの問題を実質的に解消または低減させることを意図したものである。一例として、ワイヤ絶縁の特徴的構成は、隣接する相互接続ワイヤ間に最小約0.762mm(0.030インチ)(1本のワイヤの直径)の空気間隙(エア・クリアランス:air clearance)を作り出す。さらに、本明細書で開示された端部キャップ50上のワイヤ分離の特徴的構成は自動化ステッチング(stitching)用に設計されている。図5A〜6Fに示されているように、リード端部キャップ50のこの実施形態では、ワイヤ分離の特徴的構成は、内側ルータ(inboard router)またはフック110、外側ルータ(outboard router)またはフック120、および開示された端部キャップ50上に配置された別の内側ルータまたはウォール・シェルフ(壁の棚状部:wall shelf)を含んでいる。
例えば、図5Bに最も良好に示されているように、内側フック110はリード端部キャップ50の内側の壁74(76)上に配置されており、内側の壁74の一方の側端縁(縁部)から伸びている。内側フック110は、上側の(high)側方の棚部(ledge:レッジ、突起部、突起棚部)112、下側(low)の側方の棚部(ledge)114およびキャッチ(catch:つめ、留め金)116を有する。上側の棚部112はワイヤを固定子のセグメント20から遠く離れた距離(位置)で経路形成(案内)し、下側の棚部114はワイヤを固定子のセグメント20に近い距離で経路形成(案内)する。従って、内側フック110上の上側の棚部112および下側の棚部114によって、固定子の或る部分から別の部分に経路形成(案内)される相互接続ワイヤを互いに分離することができる。キャッチ116によって相それぞれの互接続ワイヤは棚部112、114上に配置され、キャッチ116を用いてそれらの相互接続ワイヤが曲げられる。
例えば、図5Cに示されているように、外側フック120は、複数のIDCポケット68+の中の1つに隣接するリード端部キャップ50の本体部分60の上に配置されている。外側フック120は、本体部分60を越えて伸びており、上側の側方の棚部122と下側の側方の棚部124を有する。上側の棚部122は相互接続ワイヤを固定子のセグメント20から遠く離れた距離(位置)で経路形成(案内)し、下側の棚部124は相互接続ワイヤを固定子のセグメント20に近い距離(位置)で経路形成(案内)する。従って、外側フック120上の上側の棚部122および下側の棚部124は、固定子の或る部分から別の部分に経路形成(案内)されるそれぞれの相互接続ワイヤを互いに分離する。上側の棚部122には、好ましくはワイヤをこの上側の棚部122上に配置するためのノッチ(切り込み)126が形成(規定)されている。上述のように、端部キャップ50は、好ましくは成型(モールド)処理期間において側部(側面)引張り手段(side pulls)の必要なしに、好ましくは射出(injection)成型されて、端部キャップ50の表面は、引離される2つのダイによって形成されるようにする。本体部分60に隣接した位置を通る下側の棚部124を形成するために、窓125(図6Aおよび6Bに示されている)が、この下側の棚部124上に隣接して本体部分60中に形成されている。窓125は本体の空洞61と連通しており、端部キャップ50を、側部(側面)引離し手段を用いずに成型することができ、それによって製造に関連する時間およびコストを低減することができる。
例えば、図5A(6A)に示されているように、ウォール・シェルフ(壁の棚:Wall Shelf)130は内側壁76の外側の側面(側部)上に配置されている。この実施形態では、内側壁76は既存の端部キャップ上で見られるものよりも相対的に高く、相互接続ワイヤが回転中の回転子(図示せず)と干渉(接触)するのを防止するように意図されている。さらに、その高い内側壁76は、相互接続ワイヤが互いに接触しないようにこれらの相互接続ワイヤを案内するのを助ける。ウォール・シェルフ130は、内側壁76を通って固定子の1つの部分から別の部分へと経路形成される相互接続ワイヤを分離するための上側の側方の棚部(レッジ)132および下側の側方の棚部134を含んでいる。上側の棚部132は相互接続ワイヤを固定子のセグメント20から遠く離れた距離(位置)で経路形成(案内)し、下側の棚部134は相互接続ワイヤを固定子のセグメント20に近い距離(位置)で経路形成(案内)する。上側の棚部132は好ましくは内側壁76の側面(側部)の端縁(縁部)上の内側フック110に隣接して配置されており、下側の棚部134は好ましくは内側壁76の反対側の側面(側部)の端縁(縁部)に隣接して配置されている。モータの各相を巻回する間、相互接続ワイヤを内側壁76上のウォール・シェルフ130上に置くことができ、それによって、ワイヤをしっかり(きつく)と固定している(締め付ける)間に(ときに)相互接続ワイヤが回転子と干渉(接触)するのを防止することができる。
互いに結合された個々に巻回されたセグメント20を用いることによって、セグメント20を共にまとめて保持するための殻(シェル)または金属バンドを必要とすることなく、組立てた固定子を製造処理工程期間中に進ませる(処理する)ことができる。図1に示されているように、通常のプラスチック製のケーブル・タイ(ケーブル製のひも、バンド、綱、拘束手段)12を、さらに後の製造工程期間において固定子アセンブリを一時的に保持するために、固定子アセンブリ10の周りに配置することができる。
最初にセグメント20が図12Aに示すように環状の固定子10になるように形成されたときは、相(位相)A、B、Cの巻線コイル(図示せず)は互いに電気的に接続されていない。固定子アセンブリ10用の巻線コイルを接続する最初(第1)のステッチング処理工程は、相Cの巻線コイルを逆方向(図示の例では反時計方向)に接続することを含んでいる。後の図面では、図を判り易くするために各工程間のステッチ(結合、縫い合わせ、編み合わせ)されたいかなる相互接続ワイヤも示されていない。さらに、最終的に除去されるステッチング操作で使用されるワイヤのいずれの余剰(過剰)部分も同様に図を判り易くするために示されていない。この最初のステッチング処理工程で、相Cの相互接続ワイヤ94Cの部分は、セグメントS−3用の端部キャップ上のポケットIDC+を通して配置される。上述のように、セグメントS−3用の巻線コイル92の先端部分はポケットIDC+を通して既に経路形成(案内)されていて、位相Cの相互接続ワイヤと巻線コイル用のワイヤとを、後の組み立て段階の期間中にポケットIDC+内に配置されるIDC(図示せず)によって電気的に接続することができる。
図12Bに示されているように、後続のステッチング処理工程は、相Bを反対方向(例えば、図示の例では反時計方向)に接続することを含んでいる。このステッチング処理工程において、相Bの相互接続ワイヤ94Bの部分は、セグメントS−2用の端部キャップ上のポケットIDC+を通って配置される。次に、ワイヤ94Bは、セグメントS−2上の下側の外側棚部124に向けて反時計方向に経路形成(案内)され、セグメントS−1上の内側壁を通過し、セグメントS−9上の上側の内側棚部112に至り、さらにセグメントS−8上の上側の内側棚部112に至る。相Bを有するセグメントS−8において、ワイヤ94Bは、接続基準(参照)壁の端縁(縁部)142を回って経路形成(案内)され、ポケットIDC+中のスリットを通って配置される。次に、ワイヤは、セグメントS−8上の下側の外側棚部124に経路形成(案内)され、セグメントS−7上の外側壁を通過し、セグメントS−6上の上側の内側棚部112に至り、さらにセグメントS−5上の下側の内側棚部114に至る。また、相Bを有するS−5において、ワイヤ94Bは、接続基準(参照)壁の端縁(縁部)142を回って経路形成(案内)され、ポケットIDC+中のスリットを通って配置される。このようにして、相Bの相互接続ワイヤ94Bは、相BのセグメントS−2、S−8、S−5における全てのポケットIDC+を相互接続する。最終的に、相互接続ワイヤ94Bは、セグメントS−2およびS−5上のポケットIDC+の外側スリットで終端する。
図12Cに示されているように、処理工程の次のステップは、相Aを反対方向(例えば、図示の例では反時計方向)に接続することを含んでいる。このステッチング処理工程において、相Aの相互接続ワイヤ94Aの部分は、セグメントS−7用の端部キャップ上のポケットIDC+を通して配置される。相互接続ワイヤ94Aは、ポケットIDC+からセグメントS−6上の内側壁を通って反時計方向に経路形成(案内)され、セグメントS−5上の上側の内側棚部112に至り、さらにセグメントS−4上の上側の内側棚部112に至る。相Aを有するS−4において、ワイヤ94Aは、接続基準(参照)壁の端縁(縁部)142を回って経路形成(案内)され、ポケットIDC+中のスリットを通って配置される。ワイヤは、ポケットIDC+からセグメントS−4上の下側の外側棚部124に経路形成(案内)され、セグメントS−3上の内側壁を通過してセグメントS−2上の上側の内側棚部112に至り、さらにセグメントS−1上の上側の内側棚部112に至る。また、相Aを有するセグメントS−1において、ワイヤ94Aは、接続基準(参照)壁の端縁(縁部)142を回って経路形成(案内)され、ポケットIDC+中のスリットを通って配置される。このようにして、相Aの相互接続ワイヤ94Aは、相AのセグメントS−1、S−4、S−7における全てのポケットIDC+を相互接続する。最終的に、相互接続ワイヤ94Aは、セグメントS−1およびS−7上のポケットIDC+の外側スリットで終端する。
図12Dに示されているように、中立または共通の相互接続ワイヤ96は順方向に接続される。このステッチング処理工程では、共通の相互接続ワイヤ96の部分は、S−1と符号が付されたセグメント用の端部キャップ上の共通のポケットIDC+内に配置される。上述のように、セグメントS−1の巻線コイル用のワイヤの後端部分もまたポケットIDC−を通って配置されていて、相互接続ワイヤ96および巻線コイルのワイヤは、後の組み立て段階の期間中にポケットIDC−中に配置されるIDC(図示せず)によって電気的に接続できる。ワイヤ96は、ポケットIDC−から時計方向にセグメントS−2上の接続基準(参照)壁の端縁(縁部)142を回って経路形成(案内)され、セグメントS−2上のポケットIDC−内に配置され、セグメントS−3上の上側の外側棚部122に至る。次に、共通相互接続ワイヤ96について同様の経路形成工程がセグメントS−3〜S−9の各々について繰り返される。これによって、共通の相互接続ワイヤ96は、セグメントS−1〜S−9における全ての中立ポケットIDC−を相互接続する。最終的に、相互接続ワイヤ96は、セグメントS−1およびS−9上の中立ポケットIDC−の外側スリットで終端する。
上述のように相互接続ワイヤをステッチした後、IDCはIDCポケットIDC+、IDC−内に配置され、ポケットIDC+、IDC−を通して配置されたワイヤ上に押し付けられる。この技術分野で周知のように、IDCは、IDCポケット中に配置された複数のワイヤを電気的に接続し、相に対するワイヤ・リード線の端子端部に接続するための端子接続部を形成している。好ましくはタイコー(Tyco)製の圧接式接続コネクタ(IDC)が、本明細書に開示された固定子アセンブリ10および端部キャップ50と共に使用される。固定子10の外側の側面(側部)上の支柱(ポスト)148と同様に相互接続ワイヤの余剰部分は切断され、固定子10は殻(シェル)内に配置されてもよい。
上述の特徴的構成に加えて、本明細書で開示されたセグメント化固定子10は、固定子10の外形(contour:輪郭)、オイル冷却(cooling)およびドレイン(draining:排出)、材料効率、および殻(シェル)中の固定子10の均一な適合性(嵌合性)に関する追加的な特徴的構成を含んでいる。本明細書の背景技術の項で述べたように、コンプレッサで使用される密閉型モータは、オイル溜(oil sump)として知られているコンプレッサの底部に設けられたオイル・ポンプを有する。典型的には、オイルは、回転子のシャフト(軸)中の空洞を通って吸引(ポンプアップ)され、モータを通過して主軸受け(ベアリング)に流れる。主軸受けを潤滑した後、オイルは、モータのリード端部または“上側部(topside)”上に放出されて排出されてオイル溜に戻される。
固定子10とシェルSの周囲(周辺、周面)の間の接触領域(コンタクト・エリア、接触面積)の量は、開示されたセグメント20のスカロップ状外形(輪郭)36の設計における1つの関心事項である。例えば、図13において、複数のセグメント20の外側の端縁(縁部)30と固定子10を所定の場所に保持する殻(シェル)Sとの間には、少なくとも最小の接触領域(コンタクト・エリア)を必要とする。固定子10を所定位置に保持するためには、典型的には、殻Sの全周の約18〜25%の接触領域とすることが望ましい。図14に示されているように、開示されたセグメント20の外側の端縁(縁部)30は、接触領域(コンタクト・エリア)A1+A2で殻Sの周囲に接触している。従って、スカロップ状外形(輪郭)36は、好ましくはセグメント20に形成されていて、殻Sの外側の端縁(縁部)30と殻Sの周囲の間の接触領域A1+A2は、セグメント20の全角範囲の約18〜25%である。このようにして、複数のセグメント20で形成された図13の固定子10は、外側の端縁(縁部)30と殻Sの間に所望の接触領域(コンタクト・エリア)を持つことができ、また、図14に示すようにスカロップ状外形(輪郭)36の半径R3をその外形(輪郭)36によって与えられるドレイン領域A3を最大化するように選択することもできる。
図13を参照すると、固定子10による殻(シェル)Sの潜在的な変形は、セグメント20上のスカロップ状外形(輪郭)36の設計における別の関心事項である。スカロップ状外形(輪郭)36は固定子10の周囲の周りに対称(点対称)なので、そのセグメント20のスカロップ状外形(輪郭)36は、固定子10と殻Sの間に最高の優れた適合性(嵌合性)を与えることができる。さらに、固定子10の周囲の周りに対称なスカロップ状外形(輪郭)36は、潜在的な変形が生じた場合に殻Sを均等に変形させることができる。本明細書の背景技術の項に記載されているように、従来技術では固定子の外側の端縁(縁部)の周囲に平坦な部分を使用している。従来技術とは異なり、固定子10上に対称に配列されたスカロップ状外形(輪郭)36は、殻Sと干渉(接触)し得る固定子10の平坦部の長さを減少させ、殻の不所望な変形を低減することができる。図14に示されているように、セグメント20中のスカロップ状外形(輪郭)36は、その外形(輪郭)36の両端部に、殻Sと接触する外側の端縁(縁部)30と合流(に接続)する滑らかな曲線の半径(スイープ半径)R4を有することが好ましい。滑らかな曲線の半径(スイープ角)R4は、セグメント20の外側の端縁(縁部)30上の鋭い(とがった)端縁(縁部)を取除き、殻Sの変形を潜在的に低減させることができる。
図13に示されている回転子14と固定子10の間の典型例の配列では、セグメントS−2、S−5およびS−8は集中した磁束路を有する。セグメント20中の磁束の飽和を防止するために固定子10上に充分な量のバック・アイアン(back iron)を維持することは、固定子10のスカロップト(貝殻状)外形(輪郭)36の設計におけるさらに別の関心事項である。上述のように、従来技術による解決法では、モータの所望の性能を得るのに必要な固定子上のバック・アイアンの量を減らし得る。スカロップト外形(輪郭)36を有するこの実施形態は、より多くのオイル・ドレイン領域を与えて殻(シェル)の変形を充分に(実質的に)低減するだけでなく、開示されたスカロップト外形(輪郭)36はセグメント20のバック・アイアンを実質的に好ましいレベルに維持する。
再び図6A〜6Fを参照すると、この実施形態におけるリード端部キャップ50はオイルの冷却およびドレイン用の特徴的構成をも含んでいる。図6Bに最も良好に示されているように、リード端部キャップ50上の本体部分60には成型(モールド)用の空洞61が形成(画定)されている。その理由は、端部キャップ50がプラスチックで射出成型されるからである。また、本体部分60には、ケーブル・タイ(ケーブル連結:cable tie)(図示せず)用の取り付け用の開孔66が形成(画定)されている。完成した固定子アセンブリ上のリード端部キャップ50上の全ての取付け用開孔66が、取付けられたケーブル・タイを有するものではない。例えば、典型例の3相モータでは、3つのケーブル・タイのみが取付け用開孔66に結合されている。従って、多数の開いた取付け用開孔66が、端部キャップ50上の空洞61を露出させる。密閉型コンプレッサ・アプリケーションにおけるモータはオイルに浸漬された環境にあるので、ケーブル・タイが存在しないときは、オイルは取付け用開孔66を通って端部キャップ50の空洞61内を通って流れることができる。また、図6Aおよび6Bに最も良好に示されているように、オイルは、例えば整列用開孔146または窓125のような端部キャップ50中の他の開孔を通って流れることもできる。その結果、オイルは、端部キャップ50の空洞61内に集まる可能性があり、また固定子のリード端部に溜まる(蓄積される)可能性もあり、好ましくない。
Claims (10)
- 固定子を有する電磁機器用の端部キャップであって、
前記固定子は複数の隣接するセグメントを有し、各セグメントはセグメント面を有し、
前記端部キャップは本体を有し、前記本体は本体面を有し、
前記本体面は、前記本体面と前記セグメント面が実質的に同じ平面上に位置するように、前記複数の隣接するセグメントの中の1つのセグメントのセグメント面に接触状態で位置するよう構成されたものであり、
前記本体面の一部は、隣接するセグメントの面が実質的に同じ平面上に位置するように、前記隣接するセグメントを前記固定子の中心軸に実質的に平行な方向に整列させるようその1つの隣接するセグメントの面に接触状態で配置可能なものであり、
前記本体面の一部は前記本体の第1の端部から伸びる指状部を含み、
前記本体は、さらに、前記指状部に隣接する前記本体の前記第1の端部上の雌形結合部と、前記本体の第2の端部上の雄形結合部と、を具え、
隣接する端部キャップ上の前記雄形結合部と前記雌形結合部は、前記隣接するセグメントを共に充分に保持するように互いに雌雄結合するものである、
端部キャップ。 - 前記雄形部材は、前記第1の端部から伸びる二股の爪を含み、同様の隣接する端部キャップの前記雌形部材にスナップ式に嵌合するよう構成されているものである、請求項1に記載の端部キャップ。
- 前記雌形部材は前記第2の端部に定められたスナップ式のスロットを含むものである、請求項1に記載の端部キャップ。
- さらに、前記隣接するセグメントの中の1つのセグメントに接触状態で配置可能な複数の脚部と、
前記端部キャップが前記隣接するセグメントの中の1つのセグメント上に配置されたときに前記複数の脚部の中の1つの脚部から潜在的に削りとられ得る材料の一部を受け入れるために、前記複数の脚部の中の前記1つの脚部に隣接した少なくとも1つの凹所領域を定める1つの表面と、
を具える、請求項1に記載の端部キャップ。 - 前記本体は、第1および第2の端部と、前記第1および第2の端部上にそれぞれ第1および第2のスナップ式結合部とを含み、
前記第1および第2のスナップ式結合部は、隣接する端部キャップを共に充分に連結して保持するように、その隣接する端部キャップ上の端部にスナップ式で結合するよう構成されているものである、請求項4に記載の端部キャップ。 - 各セグメントがセグメント面を有する固定子の複数の隣接するセグメントと、複数の端部キャップと、を具える電磁機器用の固定子であって、
各端部キャップは、本体面を有する本体を具え、前記本体面は、前記本体面および前記セグメント面が実質的に同じ平面上に位置するように前記複数の隣接するセグメントの中の1つのセグメントのセグメント面に接触状態で配置されており、
前記本体面の一部は、隣接するセグメントの面が実質的に同じ平面上に位置するように、前記隣接するセグメントを前記固定子の中心軸と概して平行な方向に整列させるようその1つの隣接するセグメントの面に接触状態で配置されるものであり、
各本体は、第1および第2の端部と、前記第1および第2の端部上にそれぞれ第1および第2のスナップ式結合部とを含み、
前記第1および第2のスナップ式結合部は、前記隣接するセグメントを共に充分に連結して保持するように、隣接する端部キャップ上の端部にスナップ式で結合するよう構成されているものである、
電磁機器用の固定子。 - 各端部キャップが、さらに、前記隣接するセグメントの中の1つのセグメントに接触状態で配置される複数の脚部と、前記端部キャップが前記隣接するセグメントの中の1つのセグメント上に配置されたときに前記複数の脚部の中の1つの脚部から潜在的に削り取られ得る材料の一部を受入れるために、前記複数の脚部の中の前記1つ脚部に隣接した少なくとも1つの凹所領域を定める表面と、を含むものである、請求項6に記載の固定子。
- 電磁機器の固定子を組立てる方法であって、
前記固定子は、複数のセグメント、複数の端部キャップ、およびワイヤを含み、各セグメントは、両側の面、ヨーク部分、歯部分および極端部を有し、
a)前記端部キャップを前記セグメントの両側の面上に配置して、前記端部キャップが前記ヨーク部分を実質的にカバーするようにするステップと、
b)前記端部キャップを締りばめ嵌合によって前記歯部分上に係合させることによって前記端部キャップを前記セグメント上に充分に保持するステップと、
c)前記セグメントおよび前記端部キャップ上にワイヤを巻回するステップと、
d)前記セグメントを前記固定子の形に形成するステップであって、隣接する前記セグメントの中の少なくとも1つのセグメントの両側の面の一方と接触状態で前記端部キャップの各端部キャップの面の一部を配置することによって、隣接する前記セグメントの各セグメントの両側の面の一方を実質的に同じ平面上に実質的に整列させることを含むステップと、
を含む、方法。 - 各端部キャップは、複数の脚部と、前記複数の脚部の中の1つの脚部に隣接した1つの凹所領域を定める表面とを含み、
前記ステップa)は、前記端部キャップが前記複数のセグメントの中の1つセグメント上に配置されたときに前記1つの脚部から削り取られた材料の一部を前記凹所領域に受入れることを含むものである、請求項8に記載の方法。 - 各端部キャップは、両側の端部と、前記両側の端部上にスナップ式結合部とを有する本体部分を含み、
前記ステップd)は、隣接する前記端部キャップの端部を共にスナップ式に結合することによって、隣接する前記セグメントの端部を共に充分に連結して保持することを含むものである、請求項8または9に記載の方法。
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