JP6578267B2

JP6578267B2 - 永久磁石式回転電動機、および、これを用いた圧縮機

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Publication number: JP6578267B2
Application number: JP2016215077A
Authority: JP
Inventors: 太田　裕樹; 裕樹太田; 明和柴田; 義武二宮; 晃平横山
Original assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Current assignee: Hitachi Johnson Controls Air Conditioning Inc
Priority date: 2016-11-02
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2036-11-02
Also published as: TW201818638A; WO2018083916A1; JP2018074848A; TWI663814B

Description

本発明は、永久磁石式回転電動機およびこれを用いた圧縮機に関する。

永久磁石式回転電機およびこれを用いた圧縮機の従来技術としては、例えば特許文献１に記載のものがある。

特許文献１に記載の電動機は、同文献の要約書で「端部絶縁部材２０の少なくとも一方には、第１の部材３０の周方向両端部に段差部３１と切欠部３２（案内部）が形成されている。第１の巻線絶縁部材７０は、切欠部３２により案内されてスロット１５内に挿入され、段差部３１によってスロット１５内に固定される。」と説明されるように、固定子鉄心（同文献中では「ステータコア１０」）の軸方向両端に配したインシュレータ（同文献中では「端部絶縁部材２０」）に段差を設け、これを案内部（同文献中では「切欠部３２」）とすることで、相間絶縁シート（同文献中では「第１の巻線絶縁部材７０」）をガイドしながら容易に挿入でき、電動機製作時の組立性向上に効果が得られるとしている（同文献の図２、図３、図５、図６など参照）。

特開２０１２-５５０９８号公報

しかし、特許文献１の構成では、同文献の図２、図３などに示されるように、インシュレータにガイド部が必要となり、この部分が薄肉部となるため、主に樹脂成型されるインシュレータの成型性が悪化するという問題がある。また、インシュレータに設けたガイド部からの挿入性を向上させた分、そのガイド部からの相間絶縁シートの脱落も発生しやすくなり、ガイド部が相間絶縁シートの保持性の悪化を招くといった問題もある。

そこで、本発明では、インシュレータに案内部を配さずとも、相間絶縁シートの挿入性を向上させ、永久磁石式回転電動機の組立性向上を達成することを目的とする。

また、本発明の別の目的としては、組立てた後の相間絶縁シートの保持性を向上させ、相間絶縁シートが抜け落ち難くすることで、永久磁石式回転電動機の信頼性を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の永久磁石式回転電動機は、回転子と固定子から構成される永久磁石式回転電動機であって、前記固定子は、略環状の固定子鉄心と、該固定子鉄心の内周側に設けられた複数のスロット部と、前記固定子鉄心の内周側に設けられた複数のティース部と、各々のティース部にコイルを巻き回した複数の電機子巻線と、各々の電機子巻線間に配置され、両者を絶縁する樹脂製の相間絶縁シートと、該相間絶縁シートの上方に配置したインシュレータと、を備え、前記相間絶縁シートは、一方の端部から他方の端部にかけて、谷折の第一折り目、谷折の第四折り目、山折の第二折り目、山折の第三折り目、山折の第二折り目、谷折の第四折り目、谷折の第一折り目の順に配置した断面形状を有し、内周側の端部の前記二つの第一折り目間の周方向距離よりも、前記二つの第二折り目間の周方向距離を大きくした、前記スロット部の内面に引っ掛ける拡張部を有し、前記二つの第二折り目の間に、先が尖る断面形状を有する前記第三折り目を設け、さらに、前記第一折り目と前記第二折り目の間に前記第四折り目を設けているものとした。

本発明によれば、相間絶縁シートの挿入性を向上させ、永久磁石式回転電動機の組立性向上を達成することができる。

また、相間絶縁シートが抜け落ち難くすることができ、信頼性を向上させることができる。

一実施例の圧縮機の断面図一実施例の回転電動機の固定子の拡大上面図図２ＡのＤ部拡大図一実施例の相間絶縁シートの斜視図一実施例の相間絶縁シートの固定子への挿入中の斜視図一実施例の相間絶縁シートの固定子への挿入後の斜視図一実施例の相間絶縁シートの断面図一実施例の相間絶縁シートの断面図一実施例の相間絶縁シートの断面図

以下、本発明の圧縮機、および、それに用いる回転電動機の具体的実施例を、図面に基づいて説明する。

先ず、図１の断面図を用いて、本実施例の永久磁石式回転電動機を適用した圧縮機２００の概要を説明する。ここに示すように、本実施例の圧縮機２００は、圧縮容器でもあるケーシング２０４の内部に、圧縮機構部２０１と、駆動軸２０２と、回転電動機部２０３とを設けており、また、回転電動機部２０３の下方に図示しない電源線を設けている。回転電動機部２０３は、外周側の固定子１と内周側の回転子８から構成された永久磁石式回転電動機であり、回転子８を回転させたときに、回転子８と一体化した駆動軸２０２が回転し、駆動軸２０２先端の圧縮機構部２０１で冷媒を圧縮する。

ここで、回転電動機部２０３は、冷媒が循環するケーシング２０４の内部に位置しているため、回転電動機部２０３を構成する諸部品も、冷媒の流れによる力が作用することになる。本実施例では、固定子１に挿入する相間絶縁シート１０を、図２〜図４のように構成することで、冷媒の流れが相間絶縁シート１０に作用したとしても、これに耐え得る構成とした。

次に、図２Ａと図２Ｂを用いて、固定子１内の相間絶縁シート１０を詳細に説明する。

図２Ａは、回転電動機部２０３の固定子１を上方から見た拡大上面図であり、ここに示すように、略環状の固定子鉄心７の内周側には、スロット部２とティース部５が交互に配置されている。また、各々のティース部５にコイルを巻き回すことで複数の電機子巻線６が形成されている。電機子巻線６とティース部５は樹脂製のスロット絶縁シート３で絶縁されており、また、電機子巻線６同士は樹脂製の相間絶縁シート１０で絶縁されている。

次に、図２Ｂを用いて、スロット部２内でのスロット絶縁シート３と相間絶縁シート１０の配置を更に詳細に説明する。図２Ｂは、図２ＡのＤ部の拡大図であり、ここに示すように、固定子鉄心７の内面に沿ってスロット絶縁シート３が配置されている。スロット絶縁シート３は、スロット部２の中心付近で分離した１枚の絶縁シートであり、その両端の各々を内側に屈曲させて案内部３ａを形成している。

一方、相間絶縁シート１０は、その両端の各々を外側に屈曲させるとともに、各々の先端をスロット絶縁シート３と電機子巻線６で挟むことで、固定子１の半径方向への移動を防止している。また、相間絶縁シート１０の上方に、樹脂製のインシュレータ４を配置することで、相間絶縁シート１０がスロット部２の上方に脱落するのを防止している。

次に、図３Ａから図３Ｃを用いて、本実施例の相間絶縁シート１０の形状と、固定子１への装着方法を説明する。

図３Ａは、固定子１に挿入する前の相間絶縁シート１０の斜視図である。ここに示すように、相間絶縁シート１０は、固定子１に挿入する際の組立性を向上するために、短手方向の両端部に切り欠き１２を有している。この切り欠き１２は、長手方向の一方（図３Ａでは下側）のみに配し、他方（図３Ａでは上側）は切り欠き１２を設けずに角部１３としている。なお、切り欠き１２は、短手方向両端の最外部に位置する折り目近傍まで切り欠いたものである。

また、図３Ｂは、相間絶縁シート１０を固定子１に挿入している途中の状態を示す斜視図である。なお、ここでは、電機子巻線６を省略している。ここに示すように、相間絶縁シート１０を固定子１に装着するときには、相間絶縁シート１０の切り欠き１２側を固定子１へ挿入する際の挿入側とするとともに、内周側を幅方向に潰し案内部３ａに沿わせながらスロット部２に挿入することで、容易に固定子１へ挿入することができる。このように、本実施例によれば、インシュレータ４に相間絶縁シート挿入用のガイドを配して成形性を悪化させることなく、固定子１への挿入を容易とすることができる。

つまり、相間絶縁シート１０に切り欠き１２を設けたことにより、相間絶縁シート１０は先細り形状となっているため、スロット部２に挿入し易く、切り欠き１２を有する先端部が入った状態で押し込むことで、スロット部２の奥まで簡単に案内することができる。特に、切り欠き１２の形状を、段差形状ではなく傾斜形状としたため、先端部を挿入した後、そのまま奥に差し込むように力を加えるだけで容易にスロット部２の奥まで案内することができる。

図３Ｃは、相間絶縁シート１０を固定子１に挿入した後の状態を示す斜視図である。なお、ここでも、電機子巻線６を省略している。図３Ｃまたは図２Ｂに示すように、相間絶縁シート１０の挿入後は、相間絶縁シート１０の上側両端の角部１３が、インシュレータ４とスロット絶縁シート３によって保持されるため、相間絶縁シート１０に上方からの冷媒流が作用した場合であっても、相間絶縁シート１０の脱落を抑制できるので、電動機としての信頼性を向上させることができる。

次に、図４Ａ〜図４Ｃを用い、相間絶縁シート１０の形状について詳細に説明する。本実施例の相間絶縁シート１０は、信頼性と保持性を向上させるために四箇所以上の折り目１１を有している。

上述したように、電動機が圧縮機等に使用される場合、内部において電動機の周辺やスロット部２には冷媒が流通しており、相間絶縁シート１０が抜け落ちる虞がある。また、圧縮機運転時に内部が高温となった場合に、相間絶縁シート１０がスロット部２の形状に沿って熱変形し、スロット部２の中で広がることでインシュレータ４に引っかかる部分がスロット部２内側へ引き込まれ、相間絶縁シート１０は脱落し易くなる。

そこで、本実施例の相間絶縁シート１０では、四箇所以上の折り目を設け、予めスロット部２内で広げた形状とし、相間絶縁シート１０が熱変形しても脱落しにくくしている。

例えば、図４Ａの断面図に示す七つ折りの相間絶縁シート１０は、谷折の２つの第一折り目１１ａによりインシュレータ４に引っ掛ける角部１３を構成するとともに、２つの第一折り目１１ａ間の周方向距離ｄ１よりも山折の２つの第二折り目１１ｂ間の周方向距離ｄ２を大きくすることでスロット部２の内面に引っ掛ける拡張部を形成する。これらにより、相間絶縁シート１０は、インシュレータ４側とスロット部２側の両方で保持されることになり、冷媒の流通や熱変形に起因する脱落を防止することができる。また、２つの第一折り目の間に山折の第三折り目１１ｃを設け先が尖る形状とすることで、挿入作業が更に容易になり、また、各第一折り目と第二折り目との間に谷折の第四折り目１１ｄを設けることで、インシュレータ４への引っ掛けが更に強固となる。

なお、２つの第二折り目１１ｂ間に形成される拡張部は、五つ折りの相間絶縁シート１０（図４Ｂ）や、四つ折りの相間絶縁シート１０（図４Ｃ）でも形成できるが、第二折り目を１つしか有さない三つ折りの相間絶縁シート（特許文献１の図５参照）では拡張部を形成することができず、スロット部２側での保持性が劣後する。

以上で説明した本実施例の構成によれば、永久磁石式回転電動機の相間絶縁シート１０の固定子１への挿入を含めた組立性を向上させることができるのに加え、永久磁石式回転電動機や圧縮機の使用中の相間絶縁シート１０の脱落についての信頼性向上を図ることが可能である。

１固定子
２スロット部
３スロット絶縁シート
３a 案内部
４インシュレータ
５ティース部
６電機子巻線
７固定子鉄心
８回転子
１０相間絶縁シート
１１折り目
１１ａ第一折り目
１１ｂ第二折り目
１１ｃ第三折り目
１１ｄ第四折り目
１２切り欠き
１３角部
２００圧縮機
２０１圧縮機構部
２０２駆動軸
２０３回転電動機部
２０４ケーシング

Claims

回転子と固定子から構成される永久磁石式回転電動機であって、
前記固定子は、
略環状の固定子鉄心と、
該固定子鉄心の内周側に設けられた複数のスロット部と、
前記固定子鉄心の内周側に設けられた複数のティース部と、
各々のティース部にコイルを巻き回した複数の電機子巻線と、
各々の電機子巻線間に配置され、両者を絶縁する樹脂製の相間絶縁シートと、
該相間絶縁シートの上方に配置したインシュレータと、を備え、
前記相間絶縁シートは、
一方の端部から他方の端部にかけて、谷折の第一折り目、谷折の第四折り目、山折の第二折り目、山折の第三折り目、山折の第二折り目、谷折の第四折り目、谷折の第一折り目の順に配置した断面形状を有し、
内周側の端部の前記二つの第一折り目間の周方向距離よりも、前記二つの第二折り目間の周方向距離を大きくした、前記スロット部の内面に引っ掛ける拡張部を有し、
前記二つの第二折り目の間に、先が尖る断面形状を有する前記第三折り目を設け、
さらに、前記第一折り目と前記第二折り目の間に前記第四折り目を設けていることを特徴とする永久磁石式回転電動機。
請求項１に記載の永久磁石式回転電動機において、
該相間絶縁シートは、挿入方向の先端側に切り欠きを有していることを特徴とする永久磁石式回転電動機。
請求項２に記載の永久磁石式回転電動機において、
さらに、前記回転子鉄心の上方に樹脂製のインシュレータを有しており、
前記相間絶縁シートの挿入方向の後端側は、前記インシュレータによって保持されることを特徴とする永久磁石式回転電動機。
請求項２に記載の永久磁石式回転電動機において、
前記間絶縁シートの切り欠きは、電源線引出側に設けられていることを特徴とする永久磁石式回転電動機。
請求項１から請求項４の何れか一項に記載の永久磁石式回転電動機と、
該永久磁石式回転電動機の回転子とともに回転する駆動軸と、
該駆動軸の先端に設けられ、該駆動軸の回転により冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
前記永久磁石式回転電動機、前記駆動軸、および、前記圧縮機構部を内蔵したケーシングと、
を備えたことを特徴とする圧縮機。