JPWO2019077826A1 - ステータ、モータおよび圧縮機 - Google Patents
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Abstract
環状のステータコアヨーク部、およびステータコアヨーク部の内周側に配置された複数のステータコアティース部を有するステータコア（２１）を備える。ステータコアヨーク部の上に設けられた環状の壁部（２２ａ）、環状の壁部（２２ａ）の内周側に配置された複数のインシュレータティース部（２２ｂ）、およびインシュレータティース部（２２ｂ）に巻線を巻く際に、環状の壁部（２２ａ）に設けられ、巻線の巻き始め部（２３ａ）が入る溝（２２ｃ）、を有するインシュレータを備える。さらに、巻線の巻き始め部（２３ａ）が、環状の壁部（２２ａ）の内径側で結線されている。
Description
本発明は、ステータコアと巻線との絶縁を図るためのインシュレータを備えたステータ、モータおよび圧縮機に関するものである。
巻線を通したノズルでステータのティース部に巻きつけていくノズル巻線手法を採用したステータにおいて、巻線の巻き始め部は、その後に巻き回される巻線によりインシュレータの壁部に押圧されてしまう。
これにより、巻線の巻き始め部にストレスが加わり、巻線の絶縁皮膜に傷が入り絶縁性を保てなくなり、最悪の場合は断線する恐れがある。
そこで従来のインシュレータを備えたステータでは、インシュレータの壁部に切り欠きを設けて、巻線の巻き始め部をインシュレータの壁部の外径側に通すことで、巻線の巻き始め部にストレスが掛からないような構成としていた（特許文献１参照）。
しかしながら、従来の構成では、巻線の巻き始め部をインシュレータの切り欠きを通して、インシュレータの壁部の外径側で結線していることにより、圧縮機の密閉容器と巻線が近づくため、漏れ電流が増えてしまうという課題を有していた。
本発明は、巻線の巻き始め部にストレスが掛からない構成を備えつつ、巻線と圧縮機の密閉容器の間の漏れ電流を低減することを可能としたステータ、モータおよび圧縮機を提供する。
本発明におけるステータは、環状のステータコアヨーク部、およびステータコアヨーク部の内周側に配置された複数のステータコアティース部を有するステータコアを備える。ステータコアヨーク部の上に設けられた環状の壁部、環状の壁部の内周側に配置された複数のインシュレータティース部、およびインシュレータティース部に巻線を巻く際に、環状の壁部に設けられ、巻線の巻き始め部が入る溝を有するインシュレータを備える。さらに、巻線の巻き始め部が、環状の壁部の内径側で結線されている。
この構成によって、巻線の巻き始め部にストレスが加わらないため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
（第１の実施の形態）
＜圧縮機の全体構成＞
まず、図１で、第１の実施の形態における圧縮機の構成について説明する。
＜圧縮機の全体構成＞
まず、図１で、第１の実施の形態における圧縮機の構成について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態における圧縮機の縦断面図である。
図１に示すように、本実施の形態の圧縮機は、密閉容器１と、密閉容器１の内部に配置された圧縮機構部１０２およびモータ１０３を備えている。
＜圧縮機構＞
圧縮機構部１０２には、主軸受部材１０４、固定スクロール１０６および旋回スクロール１０７が含まれる。
圧縮機構部１０２には、主軸受部材１０４、固定スクロール１０６および旋回スクロール１０７が含まれる。
主軸受部材１０４は密閉容器１の内部に溶接や焼き嵌めなどにより固定してあり、この主軸受部材１０４はシャフト１０５を軸支している。主軸受部材１０４の上には固定スクロール１０６がボルト止めにより固定されている。固定スクロール１０６と主軸受部材１０４との間には、固定スクロール１０６と噛み合う旋回スクロール１０７を挟み込んであり、主軸受部材１０４、固定スクロール１０６および旋回スクロール１０７がスクロール式の圧縮機構部１０２を構成している。すなわち、本実施の形態における圧縮機は、スクロール式の圧縮機である。
旋回スクロール１０７と主軸受部材１０４との間には、旋回スクロール１０７の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングを含む自転拘束機構１０８を設けている。シャフト１０５の上端にある偏心軸部１０５ａにて旋回スクロール１０７を偏心駆動することにより、自転拘束機構１０８によって自転が防止されている旋回スクロール１０７は円軌道運動をする。
以上説明した旋回スクロール１０７の動作により、固定スクロール１０６と旋回スクロール１０７との間に形成している圧縮室１０９が、外周側から中央部に向かって容積を縮めながら移動する。この動きを利用して、密閉容器１の外の冷凍サイクルに通じた吸入管１１０から、吸入管１１０と圧縮室１０９の間にある固定スクロールに設けられ常に吸入圧力である吸入室１１１を経て冷媒ガスが密閉容器１の内部に吸入される。密閉容器１の内部に吸入された冷媒ガスは圧縮室１０９に閉じ込まれたのちに圧縮される。所定の圧力に到達した冷媒ガスは、固定スクロール１０６の中央部の吐出口１１２からリード弁１１３を押し開けて、マフラー１１６の内部に形成されたマフラー空間１１４に吐出される。
マフラー空間１１４に吐出された冷媒ガスは、密閉容器１の容器内空間１１５を経由して吐出管１１７から密閉容器１の外の冷凍サイクルへと送出される。
なお、本実施の形態では、冷媒としてＲ３２冷媒を利用している。
一方、旋回スクロール１０７を旋回駆動するシャフト１０５はその下端にはポンプ１１８が設けられ、ポンプ１１８の吸い込み口が密閉容器１の底部に設けられたオイル貯留部１１９内に存在するように配置されている。ポンプ１１８はスクロール圧縮機と同時に駆動されるため、ポンプ１１８は密閉容器１の底部に設けられたオイル貯留部１１９にあるオイルを、圧力条件や運転速度に関係なく、確実に吸い上げることができる。ポンプ１１８で吸い上げたオイルは、シャフト１０５内を貫通しているオイル供給穴１２０を通じて圧縮機構部１０２に供給される。なお、オイルをポンプ１１８で吸い上げる前もしくは吸い上げた後に、オイルフィルタ等でオイルから異物を除去すると、圧縮機構部１０２への異物混入が防止でき、信頼性の向上を図ることができる。
＜モータ＞
モータ１０３は、圧縮機構部１０２を駆動するために密閉容器１の内部に設けられており、ロータ１２１と、このロータ１２１の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ２と、を有している。
モータ１０３は、圧縮機構部１０２を駆動するために密閉容器１の内部に設けられており、ロータ１２１と、このロータ１２１の径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータ２と、を有している。
＜ロータ＞
ロータ１２１は、コア（図示せず）及び複数の永久磁石（図示せず）を有している。
ロータ１２１は、コア（図示せず）及び複数の永久磁石（図示せず）を有している。
コアは、金属材料からなる複数の薄板が互いに積層されるとともに、溶接などによって積層された薄板が互いに接合されることによって形成されている。
また、コアには、その略中央部に、平面視で略円形の貫通孔が形成されている。貫通孔には、シャフト１０５が挿入されており、ロータ１２１とステータ２との間に発生する磁力によって、シャフト１０５がロータ１２１と共に回転する。
なお、本実施の形態では、スクロール式の圧縮機で説明したが、本発明は、例えば、ロータリ式の圧縮機や、その他の圧縮機についても、適用可能である。
また、本実施の形態では、冷媒をＲ３２冷媒で説明したが、本発明は、例えば、Ｒ４１０Ａ冷媒や、その他の冷媒についても、適用可能である。
以下、ステータ２について、詳細に説明する。
＜ステータ＞
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるステータの上面図を示すものである。
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるステータの上面図を示すものである。
図２において、圧縮機を構成する密閉容器１に固定されたステータ２は、ステータコア２１と、ステータコア２１の上部と下部に各々配置されたインシュレータ２２と、を備えている。
ここで、ステータコア２１は、図４に示すように、環状のステータコアヨーク部２１ａと、ステータコアヨーク部２１ａの内周側に配置された複数のステータコアティース部２１ｂと、を有する。
また、インシュレータ２２は、図３Ａ、図３Ｂに示すように、ステータコアヨーク部２１ａの上に設けられた環状の壁部２２ａと、環状の壁部２２ａの内周側に配置された複数のインシュレータティース部２２ｂと、インシュレータティース部２２ｂに巻線を巻く際に、環状の壁部２２ａに設けられ、巻線の巻き始め部２３ａが入る溝２２ｃと、を有する。
また、巻線の巻き始め部２３ａが結線用絶縁チューブ２８ａを通して、ステータコアティース部２１ｂとインシュレータティース部２２ｂに巻かれた巻線２３と絶縁を保ちつつ、複数本をまとめる結線部２８を有する。
ここで、結線部２８は、環状の壁部２２ａに対して、内径側に位置される。
また、結線部２８でまとめられた巻線の巻き始め部２３ａは、巻線２３を引き出す際に異相間を絶縁する為の絶縁チューブ２５を通り、巻線を固定する縛り糸２４で固定され、電源用巻線用の電源用端子２６が接続される構成となる。
なお、本実施の形態では、環状の壁部２２ａに設けられた溝２２ｃは、特許文献１に記載されているような切り欠きではなく、環状の壁部２２ａの内面に設けられ、所定の深さを有する凹部である。
このように溝２２ｃは、切り欠きでなく、所定の深さを有する凹部とすることで、環状の壁部２２ａの外径部で結線されている巻線（巻き終わり部）と絶縁距離を取ることができ、耐圧不良を防ぐことが可能となる。
また、溝２２ｃを切り欠きとした場合、環状の壁部２２ａを高くすることにより、絶縁距離をとることができるが、インシュレータの材料が必要となり、コストが上がってしまうため、溝２２ｃは、所定の高さを有する凹部とする。
また、溝２２ｃは、インシュレータティース部２２ｂから上方に向かって、環状の壁部２２ａの頂点まで設けられたものではなく、環状の壁部２２ａの頂点から所定の距離だけ離れた位置まで、設けられたものである。
図３Ａは、巻き線前のステータの斜視図を示し、図３Ｂは、巻き線後のステータの斜視図を示す。
図４は、インシュレータ２２とステータコア２１を組立図の斜視図である。図５は、インシュレータ２２の拡大図である。図６は、インシュレータ溝部の拡大図である。
図３Ａに示すように、インシュレータ２２はステータコア２１の上部に配置されており、インシュレータ２２は、インシュレータティース部２２ｂと、ステータコアヨーク部２１ａの上に配置された環状の壁部２２ａと、インシュレータティース部２２ｂの横壁部２２ｄと、巻線の巻き始め部２３ａが入る溝２２ｃと、から構成されている。
また、図３Ａおよび図５に示すように、溝２２ｃは、インシュレータティース部２２ｂの横壁部２２ｄの端部の直線上近傍に配置されている。
この構成により、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、精度よく結線処理ができる。
また、図６に示す溝２２ｃの「溝の幅」は、巻線２３の直径以上、巻線の直径＋３ｍｍ以下としている。
これにより、巻線の巻き始め部が溝に収まり易く、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない為、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器１から離すことができ、漏れ電流を低減することができる。
また、図６Ｂに示すように、溝２２ｃの「溝の深さ」は、巻線２３の半径以上としている。
これにより、巻線が溝の深さの半分以上収まることとなり、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない為、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器１から離すことができ、漏れ電流を低減することができる。
また、図６Ｂに示すように、溝２２ｃは、インシュレータティース部２２ｂに向かって「溝の深さ」が浅くなるテーパー形状である。
この構成により、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、インシュレータ２２の環状の壁部２２ａの根元の強度を保つことができる。
また、図示していないが、ヨーク部とティース部の内径側側面部には、ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁フィルムが配置される構成となっている。
巻線２３は、図２および図３Ｂに示すように巻かれた状態となる。
以上のように構成されたステータ２について、以下その動作、作用を説明する。
まず、インシュレータティース部２２ｂに巻線を巻く際、巻線の巻き始め部２３ａを溝２２ｃに配置させた後に巻線を巻くことにより、巻線の巻き始め部２３ａが、環状の壁部２２ａとインシュレータティース部２２ｂに巻かれた巻線２３の間に挟まれてストレスが加わることなく巻線を巻くことができる。
すなわち、複数本の巻き始め部をまとめた結線部２８は、環状の壁部２２ａに対して、内径側に位置される。
その後、巻線の結線処理を、環状の壁部２２ａの内径側でおこなうことで、巻線を密閉容器１から離して配置することができる。
以上のように、本実施の形態においては、ステータ２を構成するインシュレータ２２へ巻線の巻き始め部２３ａが入る溝２２ｃを設けることにより、巻線の巻き始め部２３ａへストレスが加わらず巻線品質を維持でき、かつ、巻線の結線処理を環状の壁部２２ａの内径側で結線を行うことで、巻線と密閉容器１の距離を保つことができ、漏れ電流を低減することができる。
また、図３Ａ、図５に示す本実施の形態の構成では、インシュレータティース部２２ｂの左側に巻線の巻き始め部２３ａが入る溝２２ｃを配置しているが、インシュレータティース部２２ｂの右側に巻線の巻き始め部２３ａが入る溝２２ｃを配置しても、同様の効果が期待できる。
なお、本実施の形態の圧縮機は、ルームエアコン、除湿機、ヒートポンプ給湯器、冷蔵庫、ショーケース等、空調装置、冷凍機器等に適用可能である。
以上説明したように、第１の開示におけるステータは、環状のステータコアヨーク部、およびステータコアヨーク部の内周側に配置された複数のステータコアティース部を有するステータコアを備える。ステータコアヨーク部の上に設けられた環状の壁部、環状の壁部の内周側に配置された複数のインシュレータティース部、およびインシュレータティース部に巻線を巻く際に、環状の壁部に設けられた巻線の巻き始め部が入る溝を有するインシュレータを備える。さらに、巻線の巻き始め部が、環状の壁部の内径側で結線される。
この構成により、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない。そのため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することが可能となるステータを提供することができる。
第２の開示におけるステータは、第１の開示において、巻線の巻き始め部が入る溝を、インシュレータティース部の横壁部の直線上近傍に配置してもよい。
この構成により、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらないため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することが可能となる。
第３の開示におけるステータは、第１または第２の開示のいずれかにおいて、巻線の巻き始め部が入る溝の幅が、巻線の直径以上であって、巻線の直径＋３ｍｍ以下であってもよい。
この構成により、巻線の巻き始め部が溝に収まり易く、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない。そのため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することができる。
第４の開示におけるステータは、第１の開示から第３の開示のいずれかにおいて、巻線の巻き始め部が入る溝の深さを、巻線の半径以上としてもよい。
この構成により、巻線が溝の深さの半分以上収まることとなり、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない。そのため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することができる。
第５の開示におけるステータは、第１の開示から第４の開示いずれかにおいて、巻線の巻き始め部が入る溝が、インシュレータティース部に向かってテーパー形状であってもよい。
この構成により、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、巻線の巻き始め部にストレスが加わらない。そのため、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することができる。
また、巻線の巻き始め部のずれを防止でき、かつ、インシュレータの環状の壁部の根元の強度を保つことができる。
第６の開示におけるモータは、第１の開示から第５の開示のいずれかにおけるステータと、ステータの内側に配置されたロータと、を備えてもよい。
この構成により、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することが可能となるモータを提供することができる。
第７の開示における圧縮機は、第６の開示におけるモータを備えてもよい。
この構成により、巻線品質を維持しつつ、巻線を圧縮機の密閉容器から離すことができ、漏れ電流を低減することが可能となる圧縮機を提供することができる。
本発明を利用すれば、コイルの巻線品質を向上させ、漏れ電流を低減できることが可能なステータ、モータおよび圧縮機を得ることができる。
１ 密閉容器
２ ステータ
２１ ステータコア
２１ａ ステータコアヨーク部
２１ｂ ステータコアティース部
２２ インシュレータ
２２ａ 環状の壁部
２２ｂ インシュレータティース部
２２ｃ 溝
２２ｄ 横壁部
２３ 巻線
２３ａ 巻線の巻き始め部
２３ｂ 巻線後の巻線
２４ 縛り糸
２５ 絶縁チューブ
２６ 電源用端子
２８ 結線部
１０２ 圧縮機構部
１０３ モータ
１０４ 主軸受部材
１０５ シャフト
１０６ 固定スクロール
１０７ 旋回スクロール
１０８ 自転拘束機構
１０９ 圧縮室
１１０ 吸入管
１１１ 吸入室
１１２ 吐出口
１１３ リード弁
１１４ マフラー空間
１１５ 容器内空間
１１６ マフラー
１１７ 吐出管
１１８ ポンプ
１１９ オイル貯留部
１２０ オイル供給穴
１２１ ロータ
２ ステータ
２１ ステータコア
２１ａ ステータコアヨーク部
２１ｂ ステータコアティース部
２２ インシュレータ
２２ａ 環状の壁部
２２ｂ インシュレータティース部
２２ｃ 溝
２２ｄ 横壁部
２３ 巻線
２３ａ 巻線の巻き始め部
２３ｂ 巻線後の巻線
２４ 縛り糸
２５ 絶縁チューブ
２６ 電源用端子
２８ 結線部
１０２ 圧縮機構部
１０３ モータ
１０４ 主軸受部材
１０５ シャフト
１０６ 固定スクロール
１０７ 旋回スクロール
１０８ 自転拘束機構
１０９ 圧縮室
１１０ 吸入管
１１１ 吸入室
１１２ 吐出口
１１３ リード弁
１１４ マフラー空間
１１５ 容器内空間
１１６ マフラー
１１７ 吐出管
１１８ ポンプ
１１９ オイル貯留部
１２０ オイル供給穴
１２１ ロータ
Claims (7)
- 環状のステータコアヨーク部、
および前記ステータコアヨーク部の内周側に配置された複数のステータコアティース部
を有するステータコアと、
前記ステータコアヨーク部の上に設けられた環状の壁部、
前記環状の壁部の内周側に配置された複数のインシュレータティース部、
および前記インシュレータティース部に巻線を巻く際に、前記環状の壁部に設けられた巻線の巻き始め部が入る溝
を有するインシュレータと、
を備えたステータであって、
前記巻線の巻き始め部が、前記環状の壁部の内径側で結線されるステータ。 - 前記巻線の巻き始め部が入る溝は、前記インシュレータティース部の横壁部の直線上近傍に配置される請求項１に記載のステータ。
- 前記巻線の巻き始め部が入る溝の幅は、前記巻線の径以上であって、前記巻線の径＋３ｍｍ以下である請求項１または２に記載のステータ。
- 前記巻線の巻き始め部が入る溝の深さは、前記巻線の半径以上である請求項１から３のいずれか一項に記載のステータ。
- 前記巻線の巻き始め部が入る溝は、前記インシュレータティース部に向かってテーパー形状である請求項１から４のいずれか一項に記載のステータ。
- 請求項１から５のいずれか一項に記載のステータと、前記ステータの内側に配置されたロータと、を備えたモータ。
- 請求項６に記載のモータを備えた圧縮機。
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|---|---|---|---|
| JP2017203073 | 2017-10-20 | ||
| JP2017203073 | 2017-10-20 | ||
| PCT/JP2018/027590 WO2019077826A1 (ja) | 2017-10-20 | 2018-07-24 | ステータ、モータおよび圧縮機 |
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Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
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