JP6094565B2 - ステータおよびモータ - Google Patents
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Description
図1は、ロータリ圧縮機101の縦断面図である。ロータリ圧縮機101は、主として、ケーシング10と、圧縮機構15と、モータ16と、クランクシャフト17と、吸入管19と、吐出管20とを備える。図1に示される点線の矢印は、冷媒の流れを表す。以下、ロータリ圧縮機101の各構成要素について説明する。
ケーシング10は、略円筒状の胴部ケーシング部11と、胴部ケーシング部11の上端部に気密状に溶接される椀状の上壁部12と、胴部ケーシング部11の下端部に気密状に溶接される椀状の底壁部13とを有する。ケーシング10は、ケーシング10の内部および外部において圧力や温度が変化した場合に、変形および破損が起こりにくい剛性部材で成型されている。ケーシング10は、胴部ケーシング部11の略円筒状の軸方向が鉛直方向に沿うように設置されている。ケーシング10の底部には、潤滑油が貯留される油貯留部10aが設けられている。潤滑油は、ロータリ圧縮機101内部の摺動部を潤滑するために用いられる冷凍機油である。
圧縮機構15は、主として、フロントヘッド23と、シリンダ24と、リアヘッド25と、ピストン21とから構成されている。フロントヘッド23、シリンダ24およびリアヘッド25は、レーザ溶接によって一体的に締結されている。圧縮機構15の上方の空間は、圧縮機構15によって圧縮された冷媒が吐出される高圧空間S1である。
モータ16は、ケーシング10の内部に収容され、圧縮機構15の上方に設置されるブラシレスDCモータである。モータ16は、主として、ケーシング10の内周面に固定されるステータ51と、ステータ51の内側にエアギャップを設けて回転自在に収容されるロータ52とから構成される。モータ16の構成の詳細については、後述する。
クランクシャフト17は、その中心軸が鉛直方向に沿うように配置されている。クランクシャフト17は、偏心軸部17aを有している。クランクシャフト17の偏心軸部17aは、圧縮機構15のピストン21と連結している。クランクシャフト17の鉛直方向上側の端部は、モータ16のロータ52と連結している。クランクシャフト17は、フロントヘッド23およびリアヘッド25によって、回転自在に支持されている。
吸入管19は、ケーシング10の胴部ケーシング部11を貫通する管である。ケーシング10の内部にある吸入管19の端部は、圧縮機構15に嵌め込まれている。ケーシング10の外部にある吸入管19の端部は、冷媒回路に接続されている。吸入管19は、冷媒回路から圧縮機構15に冷媒を供給するための管である。
吐出管20は、ケーシング10の上壁部12を貫通する管である。ケーシング10の内部にある吐出管20の端部は、高圧空間S1においてモータ16の上方に位置している。ケーシング10の外部にある吐出管20の端部は、冷媒回路に接続されている。吐出管20は、圧縮機構15によって圧縮された冷媒を冷媒回路に供給するための管である。
モータ16の構成の詳細について説明する。図2は、図1の線分II−IIにおけるステータ51の断面図である。図3は、モータ16の上面図である。図4は、図3の線分IV−IVにおけるモータ16の断面図である。
ステータ51は、主として、ステータコア61と、インシュレータ62とを有する。図4に示されるように、ステータコア61の鉛直方向の上端面61aおよび下端面61bには、それぞれ、樹脂絶縁体であるインシュレータ62が取り付けられている。
ステータコア61は、電磁鋼からなる多数の円環状板が鉛直方向に積層された略円筒形状の部材である。ステータコア61の略円筒形状の軸方向は、鉛直方向である。
インシュレータ62は、ステータコア61の鉛直方向の両端面61a,61bに取り付けられる絶縁体である。インシュレータ62は、例えば、液晶ポリマー(LCP)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミドおよびポリエステル等の高い耐熱性を有する樹脂から成型される。
ロータ52は、クランクシャフト17に連結されている。クランクシャフト17は、ロータ52の回転中心を鉛直方向に貫通する。ロータ52は、クランクシャフト17の回転軸周りに回転する。ロータ52は、クランクシャフト17を介して、圧縮機構15と接続されている。
モータ16が駆動すると、ロータ52が回転して、クランクシャフト17が軸回転する。クランクシャフト17の軸回転により、圧縮機構15のピストン21は、圧縮室40において、クランクシャフト17の回転軸を中心とする公転運動を行う。ピストン21の公転運動によって、圧縮室40の吸入室および吐出室の容積が変化する。これにより、低圧のガス冷媒は、吸入管19から圧縮室40の吸入室に吸入される。吸入室の容積は、ピストン21の公転運動によって減少し、その結果、冷媒は圧縮され、吸入室は吐出室となる。圧縮された高圧のガス冷媒は、吐出室から高圧空間S1に吐出される。吐出された圧縮冷媒は、鉛直方向上方に向かって、ステータ51とロータ52との間の空間であるエアギャップを通過する。その後、圧縮冷媒は、吐出管20からケーシング10の外部に吐出される。ロータリ圧縮機101で圧縮される冷媒は、例えば、R410A、R22、R32および二酸化炭素である。
モータ16のステータ51は、9個のコイルU1,U2,U3;V1,V2,V3;W1,W2,W3を有している。コイルU1,U2,U3;V1,V2,V3;W1,W2,W3は、ステータコア61の各ティース72に巻線73を巻き付けることによって形成される集中巻きコイルである。集中巻きコイルでは、モータ16の効率を向上させるために、コイルU1,U2,U3;V1,V2,V3;W1,W2,W3の断面積に占める巻線73の断面積の割合である巻線占積率が高くなるように、ティース72に巻線73が巻き付けられる。
(5−1)変形例A
実施形態では、巻線溝d1〜d9は、図9に示されるように、L字型の溝である。巻線溝d1〜d9は、第1空間81と第2空間82とを有する。第1空間81と第2空間82との間の角度である屈曲角度θは、90度である。しかし、屈曲角度θは、90度未満であってもよい。
実施形態では、巻線溝d1〜d9は、図9に示されるように、L字型の溝である。巻線溝d1〜d9は、第1空間81と第2空間82とを有する。第2空間82の先端部84とステータコア61の上端面61aとの間の距離は、巻線溝d1〜d9とステータコア61の上端面61aとの間の最小距離と同じである。しかし、先端部84とステータコア61の上端面61aとの間の距離は、巻線溝d1〜d9とステータコア61の上端面61aとの間の最小距離より長ければ、巻線溝d1〜d9は、他の形状を有していてもよい。
実施形態では、巻線溝d1〜d9は、図9に示されるように、L字型の溝である。巻線溝d1〜d9は、第1空間81と第2空間82とを有する。第2空間82は、屈曲部85に対して、巻線73が巻かれる方向の側に位置している。しかし、第2空間82は、屈曲部85に対して、巻線73が巻かれる方向の反対側に位置している空間を含んでいてもよい。
実施形態では、巻線溝d1〜d9は、図9に示されるように、L字型の溝である。巻線溝d1〜d9の第1空間81は、鉛直方向に延びている。しかし、第1空間81は、鉛直方向に対して傾斜して延びていてもよい。また、変形例A〜Cにおいても、第1空間181,281,381は、鉛直方向に対して傾斜して延びていてもよい。
実施形態において、ステータコア61の上端面61aに取り付けられるインシュレータ62は、巻線溝d1〜d9を有するが、ステータコア61の下端面61bに取り付けられるインシュレータ62は、巻線溝d1〜d9を有さない。しかし、ステータコア61の上端面61aに取り付けられるインシュレータ62の代わりに、ステータコア61の下端面61bに取り付けられるインシュレータ62が、巻線溝d1〜d9を有してもよい。
実施形態では、巻線溝d1〜d9が形成されているインシュレータ62を有するステータ51を備える圧縮機として、ロータリ圧縮機101が用いられているが、スクロール圧縮機等の他の圧縮機が用いられてもよい。
51 ステータ
52 ロータ
61 ステータコア
62 インシュレータ
71 円筒部
72 ティース
73 巻線
74 中性点
81 第1空間
82 第2空間
83 開口部
84 先端部
85 屈曲部
181 第1空間
182 第2空間
183 開口部
184 先端部
185 屈曲部
281 第1空間
282 第2空間
283 開口部
284 先端部
285 屈曲部
381 第1空間
382 第2空間
382a 戻り空間
383 開口部
384 先端部
385 屈曲部
e1〜e9 給電線(第1末端)
c1〜c9 中性線(第2末端)
d1〜d9 巻線溝
θ 屈曲角度
Claims (10)
- 円筒形状のステータコア(61)と、
前記ステータコアの軸方向の端面に取り付けられているインシュレータ(62)と、
を備え、
前記ステータコアは、
円筒部(71)と、
前記円筒部の内周面から前記円筒部の径方向内側に突出し、かつ、前記円筒部の周方向に沿って配置される複数のティース(72)と、
それぞれの前記ティースに巻かれる複数の巻線(73)と、
を有し、
前記巻線は、
前記ティースの巻き始めの部分である第1末端(e1〜e9)と、
前記ティースの巻き終わりの部分である第2末端(c1〜c9)と、
を有し、
前記インシュレータは、複数の巻線溝(d1〜d9)を有し、
前記巻線溝のそれぞれは、前記複数の巻線のうちの一つの前記第2末端を支持し、
前記巻線溝は、
開口部(83,183,283,383)を含む第1空間(81,181,281,381)と、
前記第2末端を引っ掛けるための先端部(84,184,284,384)を含み、かつ、前記第1空間と屈曲部(85,185,285,385)を介して連通している第2空間(82,182,282,382)と、
を有し、
前記開口部は、前記インシュレータの前記軸方向の端面であって、前記ステータコアと接触していない端面に形成され、
前記巻線は、前記ティースの前記径方向内側から前記第2末端が出るように、前記ティースに巻かれ、
前記巻線溝の数は、前記第2末端の数と同じである、
ステータ(51)。 - 前記第1空間は、前記開口部から前記軸方向に沿って延びている、
請求項1に記載のステータ。 - 前記先端部は、前記屈曲部に対して前記巻線が巻かれる方向の側に位置している、
請求項1または2に記載のステータ。 - 前記第2空間(82,182,282)は、前記屈曲部(85,185,285)に対して前記巻線が巻かれる方向の側に位置しており、
前記屈曲部は、前記第1空間(81,181,281)と前記第2空間との間を、90度以下の屈曲角度(θ)で連結している、
請求項1から3のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記第2空間(382)は、前記屈曲部(385)に対して前記巻線が巻かれる方向の反対側に位置している戻り空間(382a)をさらに含む、
請求項1から3のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記開口部は、前記周方向において、ティース中心位置と隣接スロット中心位置との間に位置し、
前記ティース中心位置は、前記開口部を有する前記巻線溝に支持される前記第2末端を有する前記巻線が巻かれる前記ティースの前記周方向の中心位置であり、
前記隣接スロット中心位置は、前記ティース中心位置にある前記ティースと、前記巻線が巻かれる方向の反対方向において隣接する前記ティースとの間の空間である隣接スロットの前記周方向の中心位置である、
請求項1から5のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記先端部と前記ステータコアとの間の距離は、前記巻線溝と前記ステータコアとの間の最小距離より長い、
請求項1から6のいずれか1項に記載のステータ。 - 前記第2末端は、中性点(74)に接続されている、
請求項1から7のいずれか1項に記載のステータ。 - 請求項1から8のいずれか1項に記載のステータと、
前記ステータの内側に配置されるロータ(52)と、
を備える、モータ(16)。 - 円筒形状のステータコア(61)と、前記ステータコアの軸方向の端面に取り付けられているインシュレータ(62)とを備えるステータ(51)の製造方法であって、
前記ステータコアの複数のティース(72)のそれぞれに、巻線(73)を同時に巻き付ける巻き付け工程と、
前記ティースの巻き終わりの部分である、前記巻線の第2末端(c1〜c9)を、前記インシュレータの巻線溝(d1〜d9)の先端部(84,184,284,384)に引っ掛けて、前記第2末端を支持する引っ掛け工程と、
前記ティースの巻き始めの部分である、前記巻線の第1末端(e1〜e9)の結線、および、前記第2末端の結線を行う結線工程と、
を備え、
前記ティースは、前記ステータコアの円筒部(71)の内周面から前記円筒部の径方向内側に突出し、かつ、前記円筒部の周方向に沿って配置され、
前記インシュレータは、複数の前記巻線溝を有し、
前記巻線溝のそれぞれは、前記複数のティースのそれぞれに巻かれる前記巻線のうちの一つの前記第2末端を支持し、
前記巻線溝は、
開口部(83,183,283,383)を含む第1空間(81,181,281,381)と、
前記先端部を含み、かつ、前記第1空間と屈曲部(85,185,285,385)を介して連通している第2空間(82,182,282,382)と、
を有し、
前記開口部は、前記インシュレータの前記軸方向の端面であって、前記ステータコアと接触していない端面に形成され、
前記巻線は、前記ティースの前記径方向内側から前記第2末端が出るように、前記ティースに巻かれ、
前記巻線溝の数は、前記第2末端の数と同じである、
ステータの製造方法。
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