JP6115672B2 - 固定子、および、それを有するモータおよび圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、固定子、および、それを有するモータおよび圧縮機に関する。

モータは、固定子と、この固定子の内側の空洞に配置される回転子を有する。固定子には、固定子コアとその端面に設置されたインシュレータとが含まれる。固定子コアには、コイル巻線を巻きつけるための複数のティースが形成されている。各々のコイル巻線の両端から延びる引出線は、長い距離を延び、最終的には相互の接続点または電源端子に達する。この長い引出線は、例えば特許文献１（特許３８２４００１号公報）に示されるように、複数のコイルの近傍を渡るように這いまわされる。

振動などによってモータが悪影響を受けるのを防止するため、這いまわされた引出線はインシュレータに対して糸で結束して固定される。この結束作業は複雑な工程であるため、手作業により行われることがある。結束作業の具体的手順の一例は次の通りである。まず、作業員が専用ニードルを用いて糸を誘導し、糸が引出線とコイル巻線の間を通るようにする。次に、作業員はそのニードルを用いて、インシュレータに設けられた穴にその糸を通すか、またはインシュレータに設けられた鉤状部にその糸を係合させる。最後に、作業員は糸を結ぶ。この作業では、作業員が誤ってニードルで引出線またはコイル巻線を突くことにより、それらに設けられた絶縁被覆または絶縁被膜の破損が引き起こされることがある。したがって、引出線の結束作業は、労力、時間、注意力を要する。

本発明の課題は、引出線の結束作業を容易にすることによって、モータの製造において不良品の発生を抑制し、生産効率を高めることである。

本発明の第１観点に係る固定子は、中心軸を有する。固定子は、コアと、インシュレータと、複数のコイル巻線と、引出線と、糸と、を備える。コアは、中心軸の方へ径方向内側に延びる複数のティースを有する。インシュレータは、コアの端面に設置されている。複数のコイル巻線は、それぞれ複数のティースの１つに巻きつけられている。引出線は、各コイル巻線の両端から延びる。糸は、引出線をインシュレータに固定する。インシュレータは、外壁と、複数のティースカバー部と、複数の内壁と、を有する。外壁は、中心軸を取り囲みつつ端面から上方に延びるように立設されている。複数のティースカバー部は、外壁から中心軸の方へ径方向内側に延びる。複数の内壁は、複数のティースカバー部の各々の端部に立設されている。コイル巻線は、外壁と内壁の間に設置されている。複数のティースカバー部の少なくとも１つには、径方向に延びる通過部が形成されている。通過部は、糸を通すためのものである。

この構成によれば、ティースカバー部には通過部が形成される。引出線を固定するための糸は、専用ニードルを用いてこの通過部を通過させられる。この作業において、ニードルはコイル巻線または引出線と接触することが抑制される。したがって、引出線やコイル巻線の損傷による絶縁不良を抑制でき、引出線の結束作業が容易になる。

本発明の第２観点に係る固定子は、第１観点に係る固定子において、複数の内壁の少なくとも１つが、糸の動きを規制するための糸規制手段を有する。

この構成によれば、内壁に設けられた糸規制手段により、糸が回転子に接触することが抑制される。したがって、糸が回転子の回転を阻害することを抑制できる。

本発明の第３観点に係る固定子は、第２観点に係る固定子において、複数のティースカバー部のうちの２つ以上に、通過部がそれぞれ形成されている。複数の内壁のうちの２つ以上が、糸規制手段をそれぞれ有する。

この構成によれば、引出線は２箇所以上において結束される。したがって、引出線はより確実に固定される。

本発明の第４観点に係る固定子は、第２観点または第３観点に係る固定子において、糸規制手段が、糸を収容するための溝を含む。

この構成によれば、内壁に設けられた糸規制手段は、糸を収容するための溝を含む。したがって、糸は溝に収容されて内壁の表面に露出しないので、糸が回転子の回転を阻害することをより抑制できる。

本発明の第５観点に係る固定子は、第２観点から第４観点のいずれか１つに係る固定子において、糸規制手段が、糸を係合させるための切欠きを含む。

この構成によれば、内壁に設けられた糸規制手段は、糸を係合させるための切欠きを含む。したがって、糸が内壁において動くことをより抑制できる。

本発明の第６観点に係る固定子は、第１観点から第５観点のいずれか１つに係る固定子において、外壁における通過部の上方の箇所に、糸を係合するための切欠きが設けられている。

この構成によれば、外壁には糸を受容する切欠きが形成される。したがって、糸の位置がずれることを抑制できる。

本発明の第７観点に係る固定子は、第１観点から第６観点のいずれか１つに係る固定子において、通過部が、円形、楕円形、または三角形の断面形状を有する。

この構成によれば、通過部の具体的形状が特定される。

本発明の第８観点に係るモータは、固定子と、回転子と、を備える。固定子は、第１観点から第７観点のいずれか１つに係るものである。回転子は、固定子と磁気的に相互作用する。

この構成によれば、モータは本発明に係る固定子を有する。したがって、モータの組立ては容易であり、製造時に部品を破損することを防げる。

本発明の第９観点に係る圧縮機は、モータと、シャフトと、流体圧縮機構と、圧力容器と、を備える。モータは、第８観点に係るものである。シャフトは、モータによって回転させられる。流体圧縮機構は、シャフトの回転によって流体を圧縮する。圧力容器は、モータ、シャフト、および流体圧縮機構を収容する。

この構成によれば、圧縮機は、本発明に係るモータを有する。したがって、圧縮機の組立ては容易であり、部品の破損を抑制できる。

本発明の第１観点に係る固定子では、引出線やコイル巻線の損傷による絶縁不良を抑制できる。

本発明の第２観点または第４観点に係る固定子では、糸が回転子の回転を阻害することを抑制できる。

本発明の第３観点に係る固定子では、引出線はより確実に固定される。

本発明の第５観点または第６観点に係る固定子では、糸が動くことを抑制できる。

本発明の第７観点に係る固定子は、具体的なデザインを提示されたインシュレータを備える。

本発明の第８観点に係るモータは、組立てが容易である。

本発明の第９観点に係る圧縮機は、組立てが容易である。

本発明の第１実施形態に係るモータ１００の断面図である。 本発明の第１実施形態に係るモータの固定子５０の平面図である。 本発明の第１実施形態に係るモータの固定子コア１０の平面図である。 本発明の第１実施形態に係るモータのインシュレータ２０の平面図である。 固定子コア１０の上に設置されたインシュレータ２０の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るモータの固定子５０の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るモータの固定子５０の電気回路図である。 引出線４０を糸Ｓで結束する工程を示す図である。 引出線４０を糸Ｓで結束する工程を示す図である。 通過部２４の形状の変形例を示す側面図である。 本発明の第１実施形態の変形例に係るモータの固定子５０の電気回路図である。 本発明の第２実施形態に係るモータ１００の固定子５０Ａの固定子コア１０の上に設置されたインシュレータ２０Ａの斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る圧縮機３００の断面図である。

＜第１実施形態＞
（１）全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータ１００の断面図である。モータ１００は、ケーシング９０に取り付けられた固定子５０と、シャフト１１０に取り付けられた回転子６０を備えている。固定子５０Ａは円筒形状であり、回転子６０の外周に設けられている。固定子５０と回転子６０が磁気的に相互作用をすることにより、回転子６０はシャフト１１０とともに中心軸Ｃを中心として回転する。

（２）詳細構成
（２−１）固定子５０
図１に示すとおり、固定子５０は、固定子コア１０、上側のインシュレータ２０、下側のインシュレータ２０’、コイル巻線３０、引出線４０、糸Ｓを備える。

図２は、固定子５０の平面図である。固定子５０には、回転子６０を収容するための空洞５１が形成されている。空洞５１は固定子５０Ａの中心軸Ｃを含んでいる。本図中のＩ−Ｉ線に沿った平面が、図１の断面図の固定子５０の部分に相当する。

（２−１−１）固定子コア１０
図３は、固定子コア１０の平面図である。固定子コア１０は、例えば積層鋼板からなり、円筒部１２と、円筒部１２から中心軸Ｃに向かって延びる９つのティース１１を有する。

（２−１−２）上側のインシュレータ２０
図１に示す上側のインシュレータ２０は、固定子コア１０の上端面１３に設けられており、例えば樹脂製である。

図４は、インシュレータ２０の平面図である。インシュレータ２０は、円筒状の外壁２１と、外壁２１から中心軸Ｃに向かって延びる複数のティースカバー部２３と、各ティースカバー部の先端に１つずつ設けられた内壁２２を有する。

さらに、インシュレータ２０は、外壁２１、ティースカバー部２３、および内壁２２を貫通する複数の通過部２４を有する。通過部２４は、後述する糸Ｓを通過させるためのものである。本実施形態において通過部２４は、穴として形成されている。

図５は、固定子コア１０の上に設置されたインシュレータ２０を示す。固定子コア１０の上端面１３の各ティース１１の部分は、対応する内壁２２およびティースカバー部２３に覆われている。

それぞれの内壁２２には、中央に通過部２４、中央から上端にかけて溝２５、上端に切欠き２６が設けられている。

さらに、外壁２１の上端における、それぞれのティースカバー部２３の根元に相当する箇所には、切欠き２７が設けられている。

（２−１−３）下側のインシュレータ２０’
図１に示す下側のインシュレータ２０’は、固定子コア１０の下端面１４に設けられており、例えば樹脂製である。下側のインシュレータ２０’は、引出線４０の拘束機能を特に有しない。

（２−１−４）コイル巻線３０
図２に示すように、固定子５０は、ティース１１と同じく９つのコイル巻線３０を有する。

図１に示すように、各コイル巻線３０は、上側のインシュレータ２０の１つのティースカバー部２３、固定子コア１０の１つのティース１１、および、下側のインシュレータ２０の１つのティースカバー部に巻き付いている。

図６は、コイル巻線３０が取り付けられた固定子５０を示す。コイル巻線３０は、ティースカバー部２３（図５）の上において、外壁２１と内壁２２の間を通っている。

コイル巻線３０は、絶縁被服によって覆われている部分、または、絶縁コーティングを施されている部分を有してもよい。

図７は、固定子５０の電気回路を示す。９つのコイル巻線３０は、３つの相を構成している。各相は、並列に接続された３つのコイル巻線３０からなる。

（２−１−５）引出線４０
図７に示すとおり、すべてのコイル巻線３０の両端からは、引出線４０が延びており、１つの引出線４０は他のいずれかの引出線４０と接続されている。これらの引出線４０のうち、励磁電流を印加するための端子４３に接続されている箇所を電源線４１、すべてのコイル巻線３０の一端と接続されている箇所を中性線４２と呼ぶ。引出線４０は、絶縁被服によって覆われている部分、または、絶縁コーティングを施されている部分を有してもよい。

（２−１−６）糸Ｓ
図６に示すように、引出線４０はコイル巻線３０の上に載置され、通過部２４を通過している糸Ｓで結束されることによって拘束される。糸Ｓは、内壁２２に設けられた溝２５および切欠き２６を通るとともに、外壁２１の上端にある切欠き２７と係合する。これにより、糸Ｓは動きを制限されている。

（２−２）回転子６０
図１に示すとおり、回転子６０は、回転子コア６１、永久磁石６２、上下２枚の端板６３を備える。

回転子コア６１は、例えば積層鋼板からなる。

永久磁石６２は、磁極を作るためのものであり、回転子コア６１に設けられた貫通孔に収容されている。

２枚の端板６３は、回転子コア６１の上面と下面を覆っており、永久磁石６２が回転子コア６１の貫通孔から外れることを防いでいる。

（３）固定子５０の組立て
固定子５０は、以下の手順で組み立てられる。

まず、固定子コア１０の上端面１３と下端面１４に、それぞれ上側のインシュレータ２０と下側のインシュレータ２０’が設置される。

次に、各ティース１１およびそれに対応するティースカバー部２３に導線を巻きつけることによって、コイル巻線３０を作る。

次に、各コイル巻線３０の両端から延びる引出線４０を、作業員が誘導し、コイル巻線３０の上に載置する。

次に、図８Ａに示すように、作業員がニードルＮを用いて糸Ｓを通過部２４に通す。

最後に、図８Ｂに示すように、糸Ｓを結束することによって、引出線４０がインシュレータ２０に対して拘束されるようにする。

（４）特徴
（４−１）
それぞれのティースカバー部２３には通過部２４が形成されている。引出線４０を固定するための糸Ｓは、ニードルＮを用いて通過部２４を通過させられる。この作業において、ニードルＮはコイル巻線３０または引出線４０と接触することはない。したがって、引出線４０やコイル巻線３０の損傷による絶縁不良を抑制でき、引出線４０の結束作業が容易になる。

（４−２）
内壁２２に設けられた溝２５および切欠き２６は、糸Ｓを規制することによって、糸Ｓが回転子６０に接触することを抑制する。したがって、糸Ｓが回転子６０の回転を阻害することを抑制できる。

（４−３）
通過部２４、溝２５、切欠き２６、切欠き２７は、それぞれ２つ以上存在する。したがって、引出線４０は２箇所以上において結束されるので、引出線４０はより確実に固定される。

（４−４）
糸Ｓは内壁２２に設けられた溝２５に収容される。したがって、糸Ｓは内壁２２の表面に露出しないので、糸Ｓが回転子６０の回転を阻害することをより抑制できる。

（４−５）
糸Ｓは内壁２２に設けられた切欠き２６に係合する。したがって、糸Ｓが内壁２２において動くことをより抑制できる。

（４−６）
外壁２１には糸Ｓを受容する切欠き２７が形成される。したがって、糸Ｓの位置がずれることを抑制できる。

（４−７）
モータ１００は、上述の固定子５０を有する。したがって、モータ１００の組立ては容易であり、コイル巻線３０、引出線４０、その他の部品の破損を抑制できる。

（５）変形例
（５−１）通過部２４の形状
上述の第１実施形態では、図９に示すように、通過部２４の形状は円形である。これに代えて、同じく図９に示す楕円形の通過部２４ａ、三角形の通過部２４ｂ、正方形の通過部２４ｃ、または、長方形の通過部２４ｄ、２４ｅなどを採用してもよい。

（５−２）下側のインシュレータ
上述の第１実施形態では、図１に示すように、固定子５０の下端面１４には、上側のインシュレータ２０とは異なる形状を持つ下側のインシュレータ２０’が設けられている。これに代えて、固定子５０の下端面１４にもインシュレータ２０を設けて、固定子５０の上側と下側の両方において引出線４０を固定してもよい。

（５−３）通過部２４の数
上述の第１実施形態では、図２に示すように、通過部２４の数はコイル巻線３０の数と同じである。これに代えて、通過部２４の数は、コイル巻線３０の数より少なくてもよいし、多くてもよい。

（５−４）ティース１１およびコイル巻線３０の数
上述の第１実施形態では、ティース１１の数およびコイル巻線３０の数は、いずれも９である。これに代えて、ティース１１の数およびコイル巻線３０の数は、６、１２、または、その他の数であってもよい。

（５−５）相の構成
上述の第１実施形態では、各相を構成するコイル巻線３０は、図７に示すように並列に接続されている。これに代えて、各相を構成するコイル巻線３０は、図１０に示すように直列に接続されていてもよい。この場合、引出線４０には、電源線４１および中性線４２のみならず、２つのコイル巻線３０を接続するコイル接続線４４が含まれる。

＜第２実施形態＞
図１１は、本発明の第２実施形態に係るモータ１００が備える固定子５０Ａである。固定子５０Ａのインシュレータ２０Ａは、通過部２４の構成が、第１実施形態に係るモータ１００のインシュレータ２０と相違する。第１実施形態と同様の構成要素には、同じ参照番号を付している。

本実施形態では、通過部２４は、インシュレータ２０Ａの下面において開放された凹部として形成されている。この構成によれば、インシュレータ２０Ａの製造が容易になる場合がある。

第１実施形態の変形例を、本実施形態に適用してもよい。

＜第３実施形態＞
（１）全体構成
図１２は、本発明の第３実施形態に係る圧縮機３００の断面図である。圧縮機３００は、空気調和装置などに搭載され、流体冷媒などを圧縮するのに用いられる。

圧縮機３００は、モータ１００、シャフト１１０、圧力容器２１０、流体圧縮機構２２０、吸入管２３０、吐出管２４０、潤滑油貯留部２５０を備えている。

（２）詳細構成
（２−１）圧力容器２１０
圧力容器２１０は、高圧に耐えることができ、圧縮機３００の他の構成要素を収容している。

（２−２）モータ１００
モータ１００は、第１実施形態に係るモータ１００、第２実施形態に係るモータ１００、またはそれらの変形例に係るモータである。圧力容器２１０が、モータ１００のケーシング９０（図１）の機能も併せ持つ。

（２−３）シャフト１１０
シャフト１１０は、モータ１００の動力を流体圧縮機構２２０に伝達するためのものであり、偏心部１１１を有する。

（２−４）流体圧縮機構２２０
流体圧縮機構２２０は、モータ１００の動力によって流体を圧縮するものであり、シリンダ２２１およびピストン２２２を有する。シリンダ２２１とピストン２２２は圧縮室２２３を規定している。ピストン２２２はシャフト１１０の偏心部１１１に設けられている。シャフト１１０が回転すると、ピストン２２２が動き、圧縮室２２３の容積を変化させる。これにより、流体が圧縮される。

（２−５）吸入管２３０
吸入管２３０は、圧縮される前の流体を流体圧縮機構２２０へ案内する。

（２−６）吐出管２４０
吐出管２４０は、圧縮された後の流体を圧力容器２１０の外部へ案内する。

（２−７）潤滑油貯留部２５０
潤滑油貯留部２５０は、流体圧縮機構２２０およびその他の機構を潤滑するための潤滑油を貯留する。

（３）特徴
圧縮機３００は、上述の固定子５０または固定子５０Ａを有する。したがって、圧縮機３００の組立ては容易であり、コイル巻線３０、引出線４０、その他の部品の破損を抑制できる。

本発明は、あらゆる技術分野において用いられるモータに対して広く適用可能である。さらに本発明は、空気調和装置に搭載される圧縮機にも適用可能である。

Ｃ 中心軸
Ｓ 糸
１０ 固定子コア
１１ ティース
１３ 上端面
１４ 下端面
２０、２０Ａ 上側のインシュレータ
２０’ 下側のインシュレータ
２１ 外壁
２２ 内壁
２３ ティースカバー部
２４ 通過部
２５ 溝
２６ 切欠き
２７ 切欠き
３０ コイル巻線
４０ 引出線
５０、５０Ａ 固定子
５１ 空洞
６０ 回転子
１００ モータ
１１０ シャフト
２１０ 圧力容器
２２０ 流体圧縮機構
３００ 圧縮機

特許３８２４００１号公報

Claims (10)

1. 中心軸（Ｃ）を有する固定子であって、
   前記中心軸の方へ径方向内側に延びる複数のティース（１１）を有するコア（１０）と、
   前記コアの端面（１２）に設置されたインシュレータ（２０、２０Ａ）と、
   それぞれ前記複数のティースの１つに巻きつけられた複数のコイル巻線（３０）と、
   各コイル巻線の両端から延びる引出線（４０）と、
   前記引出線を前記インシュレータに固定する糸（Ｓ）と、
   を備え、
   前記インシュレータは、
   前記中心軸を取り囲みつつ前記端面から上方に延びるように立設された外壁（２１）と、
   前記外壁から前記中心軸の方へ径方向内側に延びる複数のティースカバー部（２２）と、
   前記複数のティースカバー部の各々の端部に立設された複数の内壁（２３）と、
   を有し、
   前記コイル巻線は、前記外壁と前記内壁の間に設置され、
   前記複数のティースカバー部の少なくとも１つには、前記糸を通すための、径方向に延びる通過部（２４）が形成されており、
   前記通過部は前記複数のコイル巻線から離間している、
   固定子（５０、５０Ａ）。
2. 前記通過部は前記コアから離間している、
   請求項１に記載の固定子（５０）。
3. 前記複数の内壁の少なくとも１つは、前記糸の動きを規制するための糸規制手段（２５、２６）を有する、
   請求項１または請求項２に記載の固定子。
4. 前記複数のティースカバー部のうちの２つ以上に、前記通過部（２４）がそれぞれ形成されており、
   前記複数の内壁のうちの２つ以上が、前記糸規制手段をそれぞれ有する、
   請求項３に記載の固定子。
5. 前記糸規制手段は、前記糸を収容するための溝（２５）を含む、
   請求項３または請求項４に記載の固定子。
6. 前記糸規制手段は、前記糸を係合させるための切欠き（２６）を含む、
   請求項３から５のいずれか１つに記載の固定子。
7. 前記外壁における前記通過部の上方の箇所には、前記糸を係合するための切欠き（２７）が設けられている、
   請求項１から６のいずれか１つに記載の固定子。
8. 前記通過部は、円形、楕円形、または三角形の断面形状を有する、
   請求項１から７のいずれか１つに記載の固定子。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の固定子（５０、５０Ａ）と、
   固定子と磁気的に相互作用する回転子（６０）と、
   を備える、モータ（１００）。
10. 請求項９に記載のモータと、
    モータによって回転させられるシャフト（１１０）と、
    前記シャフトの回転によって流体を圧縮する流体圧縮機構（２２０）と、
    モータ、前記シャフト、および前記流体圧縮機構を収容する圧力容器（２１０）と、
    を備える圧縮機（３００）。

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