JP6639569B2 - ステータアセンブリ - Google Patents

Description

本開示は、電気機械のステータアセンブリに関する。

通常、電気機械のステータアセンブリは複数のステータコアを含み、各ステータコアはＣ字形に形成されることが多い。各Ｃ字形ステータコアは、後部と、後部から延びる２つの磁極アームとを有し、各磁極アームの端部には磁極面が存在する。Ｃ字形ステータコアには、巻線が巻回されたボビンが設けられる。図１は、従来技術によるステータアセンブリ１の典型的な巻線スキームの概略図である。４つのＣ字形ステータコア２が設けられ、各ステータコア２に巻線３が巻回される。４つのステータコア及び巻線は、それぞれ同一である。Ｃ字形ステータコア２に電場を誘導するために、巻線３には電流が流される。図１に示すように、図示のような正端子及び負端子に巻線が接続されている場合、極面には図示のように交互する北磁極及び南磁極が誘導される。

一般に、多くの点でブラシレス電気モータなどの電気機械を改善することが望まれている。具体的には、サイズ、重量、製造コスト、効率性、信頼性及びノイズの面の改善が望まれていると考えられる。

本発明は、少なくとも一対のＣ字形ステータコアを含むステータアセンブリであって、各Ｃ字形ステータコアが、ボビンと、各ボビンに巻回された巻線とを有し、隣接するＣ字形ステータコア上の巻線がそれぞれ逆方向に巻かれたステータアセンブリを提供する。

この結果、ステータアセンブリの巻線の終端スキームを単純化することができる。隣接するＣ字形ステータコア上の巻線を逆方向に巻くことにより、Ｃ字形ステータコアの対の間の互いに最も近い巻線の端部を同じ電荷で励起させることができる。この結果、終端スキームを単純化して整理できるようになり、これによってステータアセンブリを含む電気機械のサイズを小型化することができる。

１つのＣ字形ステータコアに属する第１の巻線の端部は、隣接するＣ字形ステータコアに属する第２の巻線の最も近い端部と共に、端部間に電気的接続部を形成するようにグループ化することができる。この結果、巻線への電気的接続部の数を半分にすることができる。各巻線の各端部を別個に接続する必要があるのに代えて、巻線端部のグループへの接続が可能になる。これにより、終端スキームのサイズをさらに縮小することができ、ステータアセンブリを含む電気機械をさらに小型化することができる。

ステータアセンブリは終端ブロックをさらに含むことができ、電気的に接続された巻線端部のグループが終端ブロック内の端子に接続されて電力を供給される。終端ブロックは、巻線の電源への接続をさらに容易することができる単純なインターフェイスを提供する。巻線端部のグループ同士が接続されるようにすることにより、終端ブロックにおいて必要とされる端子の数を減少させることができ、ステータアセンブリと、このステータアセンブリを含むあらゆる電気機械の全体的なサイズを縮小することができる。

ステータアセンブリは、４つのＣ字形ステータコアを含むことができる。各Ｃ字形ステータコアは２つの極を有するので、これによって８つの極を有するステータアセンブリが提供される。隣接する巻線の最も近い端部同士を電気的にグループ化して、４つのグループ化された巻線終端を形成することができる。この結果、ステータアセンブリを電気機械に電気的に接続するために４つの接続部しか必要でなくなる。

ステータアセンブリは、対角的に向かい合うグループ化された巻線終端の対を接続する架橋端子を有する終端ブロックをさらに含むことができる。これにより、４つのＣ字形ステータコアを有するステータアセンブリに、架橋端子の対に単一の電気的接続部が提供され、電気的に接続された巻線端部のグループへの電気的接続部を各端子が提供することができる単純な終端スキームがもたらされる。この結果、小型化されて機械的に単純化されたステータアセンブリを達成できるとともに、これに応じてステータアセンブリを含むあらゆる電気機械のサイズを縮小することができる。

本発明は、上記記載のうちのいずれかによるステータアセンブリを含む電気機械であって、ステータアセンブリが固定されたフレームを含む電気機械をさらに提供する。このフレームには、各Ｃ字形ステータコアを個別に取り付けることができる。

ステータアセンブリが終端ブロックを含む実施形態では、終端ブロックを、Ｃ字形ステータコアに隣接するフレームに取り付けることができる。

以下、本発明をさらに容易に理解できるように、以下の添付図面を参照しながら本発明の実施形態を一例として説明する。

従来技術によるステータアセンブリの巻線スキームの概略図である。 電気機械の分解斜視図である。 本発明の実施形態によるステータアセンブリの巻線スキームの概略図である。 電気機械の断面図である。 電気機械を示す図である。

図２は、電気機械１０の分解斜視図である。明確にするために、制御電子回路及び外部ハウジングなどのいくつかの部品は示していない。電気機械１０は、ロータアセンブリ１２と、フレーム１４と、４つのステータ部品１６、１８、２０及び２２を含むステータアセンブリとを含み、各ステータ部品はＣ字形ステータコアを含む。電気機械１０の組み立て時には、ロータアセンブリ１２をフレーム１４内に配置して取り付け、フレーム１４のそれぞれのスロット内にステータ部品を配置する。例えば、ステータ部品２０は、フレームのスロット２４内に配置される。フレーム１４は、例えば単一物体として成形された一体構造とすることができる。図２に示す実施形態では、電気機械１０がコンプレッサであり、従ってロータアセンブリ１２がインペラ（羽根車）を含み、フレーム１４が、インペラを覆うインペラシュラウド（羽根車側板）２６を含む。モータ１０は、ディフューザ２８も含む。

ステータ部品１６、１８、２０及び２２の各々には、それぞれ１７、１９、２１及び２３で参照する巻線が巻回される。巻線は、時計回り（ＣＷ）及び反時計回り（ＣＣＷ）と呼ばれる２つの異なる方向の一方に巻くことができる。ステータ部品は、１つのステータ部品の巻線が２つの隣接するステータ部品の各々の巻線とは逆方向に巻かれるように交互方向に巻かれた巻線を有する。

例えば、ステータ部品１６上の巻線１７が時計回り方向に巻かれている場合には、ステータ部品１８及び２２上の巻線１９及び２３は反時計回り方向に巻かれ、ステータ部品２０上の巻線２１は時計回り方向に巻かれる。この理由については、図３を参照しながらさらに詳細に検証する。

図３は、図２に示す電気機械１０で使用されるような巻線スキームの概略図である。ステータアセンブリ３０は、４つのＣ字形ステータコア３２、３４、３６及び３８を含む。Ｃ字形ステータコア３６について参照しているように、Ｃ字形ステータコア３２、３４、３６及び３８の各々は、ステータ後部４０と、後部から延びる磁極アーム４２とで形成される。各磁極アーム４２の端面には極面４４が存在する。各Ｃ字形ステータコア３２、３４、３６及び３８には、巻線３３、３５、３７及び３９がそれぞれ巻回される。これらの巻線は、巻線の隣に付した参照符号ＣＷ及びＣＣＷで示すように交互方向に巻かれる。巻線３３及び３７は時計回り方向（ＣＷ）に巻かれ、巻線３５及び３９は反時計回り方向（ＣＣＷ）に巻かれる。これらの巻線のうちの２つの巻き方向を逆にした影響を打ち消すとともに、電気機械が機能するために極面において必要とされる交互の磁極性を達成するために、各巻線端子の電荷も交互の巻線の組で逆になっている。

例えば、図３のスキームを図１のスキームと比較すると、巻線３５及び３９では、＋記号及び−記号で示す巻線の各端部に供給される電荷が図１に示すものと比べて逆になっていることが分かる。この理由は、巻線３５及び３９の巻き方向が図１と比べて逆になっているからである。

図１のスキームに対する図３のスキームの利点は、同様に荷電された端子を隣接するステータコア間でグループ化できる点である。

図４は、組み立てた電気機械１０のロータアセンブリ１２の回転軸に垂直な平面を通じた断面図である。図示のステータ部品１６、１８、２０及び２２は、それぞれの巻線を含む。ステータ部品内の巻線が巻回されたＣ字形ステータコアがはっきりと見える。ステータ部品１８及び２２は、第１の方向に巻かれた巻線５０を有し、ステータ部品１６及び２０は、第１の方向とは逆の第２の方向に巻かれた巻線５２を有する。図示のステータ部品１６、１８、２０及び２２は、フレーム１４のそれぞれのスロットに挿入されている。例えば、ステータアセンブリ１６はスロット５４に挿入されているのに対し、図示のステータアセンブリ２０はスロット２４に挿入されている。

全てのステータ部品１６、１８、２０及び２２がフレーム内の適所にある時には、ステータアセンブリ１２のシャフト６０に取り付けられた磁石６４のごく近くに極面が位置する。

図５に、組み立てた電気機械１０を示す。ステータアセンブリの隣接するステータ部品１６及び２２と、それぞれの巻線５２及び５０のワイヤ端部７０及び７２とが示されている。巻線５２及び５０は逆方向に巻かれているので、図３の概略図に関連して上述したようにワイヤ端部７０及び７２をグループ化することができる。従って、ステータ部品１６のＣ字形ステータコアに属する巻線５２の端部７０は、隣接するステータ部品２２のＣ字形ステータコアに属する巻線５０の最も近い端部７２と共にグループ化される。端部７０及び７２をグループ化してこれらの間に電気的接続部を形成すると、グループ化された巻線終端７４が得られる。ステータ部品の他の隣接する対から生じるグループ化された端部ワイヤを含む他のグループ化された巻線終端７６及び７８も見える。従って、このステータアセンブリは、たとえ接続する必要がある８つの巻線端部が存在する場合でも、４つのグループ化された巻線終端のみを接続すればよい。このことは、終端スキームを単純に保つとともにモータのサイズを縮小するのに役立つことができる。

ステータ部品１６、１８、２０及び２２と、その対応するＣ字形ステータコアの端部とに隣接するフレーム１４には、終端ブロック８０が取り付けられる。終端ブロック８０は、端子８２及び８４を有し、これらにグループ化された巻線終端７４、７６及び７８が接続される。端子８２及び８４は、架橋端子であり、これら架橋端子は、終端ブロックを貫いて延びて、対角的に向かい合うグループ化された巻線終端の対同士を接続する。例えば、グループ化された巻線終端７６及び７８は、いずれも単一の架橋端子８４に接続される。従って、２つの架橋端子８２及び８４は、わずか２つの電力端子８６及び８８からの電源に接続することができる。

以上、特定の実施形態について説明したが、特許請求の範囲に定める本発明の範囲から逸脱することなく様々な修正を行うことができると理解されるであろう。

３０ ステータアセンブリ
３２ Ｃ字形ステータコア
３３ 巻線
３４ Ｃ字形ステータコア
３５ 巻線
３６ Ｃ字形ステータコア
３７ 巻線
３８ Ｃ字形ステータコア
３９ 巻線
４０ ステータ後部
４２ 磁極アーム

Claims (8)

1. 少なくとも一対のＣ字形ステータコアを備え、各Ｃ字形ステータコアが、ボビンと、各ボビンに巻回された巻線と、を有する、ステータアセンブリであって、
   隣接するＣ字形ステータコア上の前記巻線がそれぞれ逆方向に巻かれており、
   １つのＣ字形ステータコアに属する第１の巻線の端部は、隣接するＣ字形ステータコアに属する第２の巻線の最も近い端部と共に、端部間に電気的接続部を形成するようにグループ化されている、ステータアセンブリ。
2. 前記ステータアセンブリは終端ブロックをさらに備え、
   電気的に接続された巻線の端部のグループは、電力を供給するために前記終端ブロック内の端子に接続されている、請求項１に記載のステータアセンブリ。
3. ４つのＣ字形ステータコアを備える、請求項１又は２に記載のステータアセンブリ。
4. 隣接する巻線の最も近い端部同士が電気的にグループ化されて、４つのグループ化された巻線終端を形成する、請求項３に記載のステータアセンブリ。
5. 対角的に向かい合うグループ化された巻線終端の対を接続する架橋端子を有する終端ブロックをさらに備える、請求項４に記載のステータアセンブリ。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のステータアセンブリを備えた電気機械であって、 前記ステータアセンブリが固定されたフレームを備える、電気機械。
7. 前記フレームに、各Ｃ字形ステータコアが個別に取り付けられている、請求項６に記載の電気機械。
8. 前記終端ブロックは、前記Ｃ字形ステータコアに隣接する前記フレームに取り付けられている、請求項５に従属する請求項６又は７に記載の電気機械。