JPWO2020240735A1 - 電動機及びそれを備えた圧縮機 - Google Patents

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Abstract

電動機は、複数の固定子を円環形状に連結した固定子ユニットを備えている。固定子は、円弧状のコアバック部及びコアバック部から突出するティース部を有し、隣接する固定子との間にスロット部を形成する鉄心と、鉄心の軸方向の両端部に配置された絶縁部材と、鉄心のスロット部の内壁に当接して配置される絶縁フィルムと、スロット部に配置され、絶縁部材及び絶縁フィルムを介して鉄心に巻回される巻線とを有する。絶縁フィルムは、スロット部の内壁に当接する部分のうち、少なくともティース部のティース先端部の外周面に当接する部分の軸方向の長さが、鉄心の前記軸方向の長さよりも長く構成されている。絶縁部材は、鉄心に係合して絶縁部材の位置を固定する位置固定部を有する。

Description

この発明は、冷凍機用の圧縮機などに搭載される電動機及びそれを備えた圧縮機に関し、特に絶縁構造に関する。
従来の電動機は、円環状の固定子ユニットと、この固定子ユニットの内周側に回転自在に配置された回転子とで構成されている。固定子ユニットは、複数の固定子を円環状に連結することで構成されている。各固定子は、鉄心と、鉄心同士の間に形成されたスロット部に収納された巻線とを有する。スロット部の内部には、絶縁フィルムがスロット部の内壁に沿うように配置され、鉄心の軸方向の両端面には絶縁部材が配置されている。巻線は、絶縁フィルム及び絶縁部材の上から巻かれており、これにより巻線と鉄心とが絶縁されている。
このような電動機は、回転子が回転することによって軸受等が摺動し、金属同士が擦れ合うことで摩耗粉等の金属異物が発生する。その金属異物が冷媒及び油に溶け込むことで、電動機の巻線又は鉄心などに付着することで絶縁状態を低下させる。そこで、巻線と鉄心との絶縁性を向上させるため、絶縁フィルムの軸方向長さを鉄心の軸方向長さより一様に長くした電動機が提案されている(例えば、特許文献1参照)。この電動機は絶縁フィルムを長くして鉄心と巻線との沿面距離を確保することで、絶縁性を向上している。
特願2017−500186号公報
金属異物は、回転子の磁力によって鉄心の径方向内側に引き寄せられるため、少なくとも金属異物が付着しやすい鉄心部分の絶縁性の向上を図ればよいが、特許文献1ではこの点について検討されていない。
また、特許文献1の電動機では、絶縁フィルムの軸方向の長さを、鉄心の軸方向の長さよりも一様に長く構成したことで絶縁性の向上効果が得られている。しかしながら、特許文献1の電動機では、絶縁部材と鉄心との間に絶縁フィルムが挟まれることで全体の位置が固定される構造である。このため、組立性の向上の観点から、鉄心に絶縁部材を配置した後、絶縁部材と鉄心との隙間に絶縁フィルムを差し込む手順を取る場合、組立性が低下するという問題があった。
すなわち、特許文献1の絶縁部材は、絶縁フィルムの厚み相当分、鉄心との間に隙間を有し、絶縁フィルムが取り付けられていない状態では、絶縁部材は鉄心に対して位置が固定されていない。したがって、絶縁フィルムを絶縁部材と鉄心との隙間に差し込む際に、絶縁フィルムによって絶縁部材が押しのけられて鉄心から外れてしまい、組立性が低下するという問題があった。
本発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、巻線と鉄心との絶縁性を確保しつつ、組立性を向上することが可能な電動機及びそれを備えた圧縮機を提供することを目的とするものである。
本発明に係る電動機は、複数の固定子を円環形状に連結した固定子ユニットを備えた電動機であって、固定子は、円弧状のコアバック部及びコアバック部から突出するティース部を有し、隣接する固定子との間にスロット部を形成する鉄心と、鉄心の軸方向の両端部に配置された絶縁部材と、鉄心のスロット部の内壁に当接して配置される絶縁フィルムと、スロット部に配置され、絶縁部材及び絶縁フィルムを介して鉄心に巻回される巻線とを有し、鉄心のティース部は、コアバック部から内周側に突出したティース基部と、ティース基部の先端部から周方向に突設されたティース先端部とを有し、絶縁フィルムは、スロット部の内壁を構成する、コアバック部の内周面と、ティース基部の周方向の側面と、ティース先端部の外周面と、に当接して配置されており、少なくともティース先端部の外周面に当接する部分の軸方向の長さが、鉄心の軸方向の長さよりも長く構成されており、絶縁部材は、鉄心に係合して絶縁部材の位置を固定する位置固定部を有するものである。
本発明によれば、絶縁フィルムにおいて、スロット部に当接する部分のうち、少なくともティース先端部の外周面に当接する部分の軸方向の長さが、鉄心の軸方向の長さよりも長く構成されているため、金属異物が付着しやすい鉄心部分と巻線との絶縁性を確保できる。また、絶縁部材が、鉄心に係合して絶縁部材の位置を固定する位置固定部を有するため、組立時に絶縁部材を鉄心に固定することができ、絶縁フィルムを差し込む際に絶縁部材が鉄心から外れることを抑制でき、組立性を向上できる。
本実施の形態1に係る圧縮機100の概略構成を示す縦断面図である。 本実施の形態1に係る固定子ユニット35を上側から見た概略平面図である。 本実施の形態1に係る固定子31の分解斜視図である。 本実施の形態1に係る鉄心50を示した斜視図である。 本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を示した斜視図である。 本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を固定子ユニット35の内周面側から見た斜視図である。 本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図である。 本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図である。 本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を固定子ユニット35の外周面側から見た図である。 本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を示した斜視図である。 本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を固定子ユニット35の内周面側から見た斜視図である。 本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た図である。 本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を固定子ユニット35の外周面側から見た斜視図である。 本実施の形態1に係る絶縁フィルム80を展開した状態を示す図である。 本実施の形態1に係る固定子31を固定子ユニット35の内周面側から見た図である。 本実施の形態1に係る固定子31を周方向の端部側から見た斜視図である。 本実施の形態1に係る固定子31に巻線55を巻回した状態の斜視図である。 本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態を内周側から見た図である。 本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態の斜視図である。 本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態を周方向の端部側から見た図である。 本実施の形態2に係る鉄心50の斜視図である。 本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を固定子31の内周面側から見た斜視図である。 本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図である。 本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た斜視図である。 本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を固定子31の内周面側から見た斜視図である。 本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た図である。 本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た斜視図である。 本実施の形態2に係る絶縁フィルム80を展開した状態を示す図である。 本実施の形態2に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態の斜視図である。
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ及び配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。
実施の形態1.
図1は、本実施の形態1に係る圧縮機100の概略構成を示す縦断面図である。本実施の形態に係る圧縮機100は、たとえば、空気調和装置、冷蔵庫、冷凍機、自動販売機及び給湯器などに用いられる冷凍サイクル装置の構成要素の一つとなるものである。
圧縮機100は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する流体機械である。なお、図1を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係及び形状などが実際のものとは異なる場合がある。本実施の形態1では、圧縮機100として、スクロール圧縮機を例に挙げて説明する。また、図面におけるZ方向は、圧縮機100の軸方向を示している。なお、以下で用いる位置関係及び方向を説明する際に「上」、「下」という表現を使う場合があるが、特に断りのない限り図1の圧縮機の設置姿勢を基準としたものとする。
[圧縮機100について]
図1に示すように、圧縮機100は、冷媒を圧縮する圧縮室11を含む圧縮機構部10と、圧縮機構部10を駆動する電動機部30と、圧縮機構部10及び電動機部30を収容する圧力容器40と、を備えている。圧縮機構部10には、圧縮室11で圧縮された冷媒を吐出する吐出口3が形成されている。圧力容器40は、たとえば、円筒状の胴部42、胴部42の上側の開口に圧入される上部容器41、及び、胴部42の下側の開口に圧入される下部容器43によって構成されている。圧力容器40の底部には油溜め40aが設けられている。油溜め40aに貯留された油は、後述の回転軸33に設けられた給油路を通って、回転軸33の軸受等に供給される。また、圧力容器40には、外部の冷媒を圧力容器40内に吸入する吸入管44と、圧縮された冷媒を圧力容器40外に吐出する吐出管45と、が接続されている。
圧縮機100は、圧力容器40内に設けられ、固定スクロール21上に配置されたチャンバー4を備えている。チャンバー4には、圧縮機構部10の吐出口3から吐出された冷媒が溜められる凹状部4Aが形成されている。凹状部4Aは、Z方向における下側から上側に向かって凹むように形成されている。凹状部4Aの中央部には、Z方向に延びる吐出口4Bが形成されている。ここで、吐出口3と凹状部4Aとは連通し、凹状部4Aと吐出口4Bとは連通している。このため、圧縮室11で圧縮された冷媒は、吐出口3、凹状部4A及び吐出口4Bを介して後述する吐出マフラー7Aに吐出される。
また、圧縮機100は、圧力容器40内に設けられ、チャンバー4上に配置された吐出弁5及び弁押さえ6を備えている。なお、吐出弁5及び弁押さえ6は、その一端側の部分が、たとえばボルトなどで構成される固定部材8によってチャンバー4上に固定されている。以下では、吐出弁5、弁押さえ6及び固定部材8を吐出弁機構と総称する。つまり吐出弁機構は、吐出弁5、弁押さえ6及び固定部材8を備えている。
圧縮機100は、圧力容器40内に配置され、チャンバー4上に配置された吐出マフラー7A及び吐出マフラー7Bを備えている。吐出マフラー7A及び吐出マフラー7Bは、吐出マフラー7Aの上側に、吐出マフラー7Bがかぶさるように設けられている。吐出マフラー7Aの下面及びチャンバー4の上面などの間に、吐出口4Bを介して冷媒が吐出される空間を形成している。吐出マフラー7Aには、たとえば複数の穴(図示省略)が形成されており、この複数の穴を介して吐出マフラー7A側から吐出マフラー7B側に冷媒が流出する。吐出マフラー7Bの下面及び吐出マフラー7Aの上面などの間に、吐出マフラー7A側から冷媒が流出する空間を形成している。また、吐出マフラー7Bにも、穴(図示省略)が形成されており、この穴を介して冷媒が吐出マフラー7B側から圧力容器40内の空間に流出する。吐出マフラー7Bから流出した冷媒は、吐出管45を介して圧縮機100から吐出される。
圧縮機構部10は、電動機部30により駆動されることで、吸入管44から吸入したガス冷媒を圧縮室11内で圧縮し、吐出口3を介して吐出マフラー7A内の空間に吐出する機能を有している。圧縮機構部10は、固定スクロール21と、揺動スクロール22とを有している。
固定スクロール21は、圧力容器40内に固定支持されている第1のフレーム46にボルトなどによって固定されている。固定スクロール21は、台板部23と、台板部23の一方の面(本実施の形態では、下面)に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯25と、を有している。また、固定スクロール21の中央部には、圧縮室11内で圧縮されて高圧となったガス冷媒を吐出する吐出口3が形成されている。吐出口3の出口側(台板部23の他方の面側)には、冷媒の吐出圧力に応じて吐出口3を開閉すると共に冷媒の逆流を防ぐ上述の吐出弁機構が設けられている。
揺動スクロール22は、第1のフレーム46によって回転自在に支持されている。揺動スクロール22は、オルダム継手(図示省略)により、固定スクロール21に対して自転運動することなく公転旋回運動(以下、揺動運動という)を行うようになっている。揺動スクロール22は、台板部24と、台板部24の一方の面(本例では、上面)に立設されたインボリュート曲線形状の突起である渦巻歯26と、を有している。また、台板部24の他方の面(スラスト面)の略中心部には、中空円筒形状の揺動スクロールボス部27が形成されている。揺動スクロールボス部27には、後述する回転軸33の上端に設けられた偏心軸部33aが嵌入される。
固定スクロール21と揺動スクロール22とは、渦巻歯25と渦巻歯26とを互いに噛み合わせるようにして嵌合し、圧力容器40内に装着される。渦巻歯25と渦巻歯26との間には、圧縮室11が形成される。圧縮室11は、揺動スクロール22が揺動運動することで渦巻歯25と渦巻歯26との相対的な位置関係が変わり、それによって容積が変化する。
第1のフレーム46は、第1のフレーム46内に設けられたスラストプレート(図示省略)上で、揺動スクロール22が摺動可能なように、揺動スクロール22を支持するものである。第1のフレーム46の上部は、固定スクロール21により閉じられており、第1のフレーム46の下部には、回転軸33を回転自在に保持する軸受(図示省略)が設けられている。軸受は、鉄系の磁性材料で構成されている。
電動機部30は、圧力容器40に固定された固定子ユニット35と、固定子ユニット35に対して回転自在に取り付けられ、固定子ユニット35に通電されることにより回転駆動される回転子32と、を有している。回転子32の中心には、回転軸33が取り付けられている。回転軸33の上端には、揺動スクロールボス部27と回転自在に嵌合する偏心軸部33aが形成されている。電動機部30が回転軸33を介して揺動スクロール22を駆動することにより、圧縮機構部10でガス冷媒が圧縮されるようになっている。
圧力容器40内における電動機部30の下方には、第2のフレーム47が固定されている。第2のフレーム47は、ボールベアリング48を圧力容器40内で支える機能を有している。第2のフレーム47の中心部には、回転軸33の下端を回転自在に支持するためのボールベアリング48の外輪が圧入固定されている。
上記の構成を有する圧縮機100において、電動機部30の固定子ユニット35に通電されると、回転子32と回転子32に取り付けられた回転軸33とが回転する。回転軸33が回転することによって、揺動スクロール22が固定スクロール21に対して揺動運動を行う。これにより、固定スクロール21の渦巻歯25と揺動スクロール22の渦巻歯26との間に形成された圧縮室11の容積が連続的に変動する。この際、圧縮室11の容積が増大すると、圧縮室11内の圧力が、圧縮室11の外周側の吸入空間の圧力よりも低下し、圧力容器40内の冷媒が圧縮室11に吸入される。
その後、揺動スクロール22の揺動運動によって圧縮室11の容積が縮小していくと、圧縮室11内に吸入された冷媒が圧縮され、圧縮室11内の圧力が上昇する。圧縮室11内の圧力が予め設定された圧力より高くなると、圧縮された冷媒は、吐出弁機構の吐出弁5を押し上げ、吐出マフラー7A内の空間に吐出される。
なお、ここでは、圧縮機100が、スクロール圧縮機である例を示したが、これに限られたものではなく、ロータリ圧縮機又はスクリュー圧縮機であってもよい。
[固定子ユニット35の概略構成]
以下、固定子ユニット35の中心軸JをZ方向(鉛直方向)とした状態で説明する。
図2は、本実施の形態1に係る固定子ユニット35を上側から見た概略平面図である。なお、図2において、上部絶縁部材60の図示は省略している。図3は、本実施の形態1に係る固定子31の分解斜視図である。なお、図3において巻線55の図示は省略している。図4は、本実施の形態1に係る鉄心50を示した斜視図である。なお、以下で用いる位置関係及び方向を説明する際に「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面63a」、「外周面」というときは、それぞれ、固定子ユニット35の「軸方向」、「周方向」、「径方向」、「内周側」、「外周側」、「内周面」、「外周面」を言うものとする。
図2及び図3に示すように、固定子ユニット35は、複数の固定子31を円環形状に連結することで構成されている。各固定子31は、コアとなる鉄心50と、鉄心50に集中巻された巻線55と、上部絶縁部材60と、下部絶縁部材70と、2枚の絶縁フィルム80とを備えている。
鉄心50は、磁性体で形成された複数枚の鉄板を積層して構成されている。図3及び図4に示すように鉄心50は、平面的に見て略T字型形状をしており、外周部を構成する円弧状のコアバック部51と、コアバック部51から固定子ユニット35の軸心方向に突出して形成されたティース部52とから構成されている。ティース部52は更に、コアバック部51の中央部から内周側に突出したティース基部52aと、ティース基部52aの先端部から周方向に突設された一対のティース先端部52bとから構成されている。ティース基部52aは、上部絶縁部材60、下部絶縁部材70及び絶縁フィルム80を介して巻線55が巻きつけられる部分である。また、鉄心50は、隣接する固定子31の鉄心50との間に、巻線55が配置されるスロット部53を形成する。
絶縁フィルム80は、鉄心50のスロット部53の内壁に沿うように配置される。スロット部53の内壁は、コアバック部51の内周面51aと、ティース基部52aの周方向の側面52aaと、ティース先端部52bの外周面52cとで構成される。絶縁フィルム80の軸方向と直交する方向の長さは、スロット部53の内壁の同方向の長さよりも長く形成されており、スロット部53の内壁からはみ出た部分は、図3に示すように折り畳まれるようになっている。これにより、絶縁フィルム80は中空状に構成され、この空間部分に巻線55が配置される。
上部絶縁部材60は、鉄心50の軸方向の上端部に取り付けられる。下部絶縁部材70は、鉄心50の軸方向の下端部に取り付けられる。上部絶縁部材60及び下部絶縁部材70は、鉄心50との間に絶縁フィルム80を挟み込むようにして鉄心50に固定される。
巻線55は、上部絶縁部材60に設けた接続端子を介して配線に接続され、U、V、W相の電源端子に接続される。また、U、V、W相はジャンパー線を介して電気的に接続されている。
以上の構成の各固定子31の鉄心50のコアバック部51を円周方向に連結することで、コアバック部51同士が円環状に繋がり、固定子ユニット35は円筒状に構成される。固定子ユニット35は、円筒形状の中心軸JをZ方向(鉛直方向)に向けた状態で圧力容器40内に収納される。
以下、固定子31を構成する各構成部品の詳細について説明する。
[上部絶縁部材60について]
図5は、本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を示した斜視図である。図6は、本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を固定子ユニット35の内周面側から見た斜視図である。図7は、本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図である。図8は、本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図であって、図7とは別の角度から見た斜視図である。図9は、本実施の形態1に係る上部絶縁部材60を固定子ユニット35の外周面側から見た図である。
上部絶縁部材60は、鉄心50の上部に配置される部材である。上部絶縁部材60は、巻線55と鉄心50との絶縁がなされるように、ポリブチレンテレフタラート(PBT)などで構成されるものである。
上部絶縁部材60は、ティース基部52aの軸方向の端部を覆う中央基部61と、中央基部61の外周側に形成される外周壁部63と、中央基部61の内周側に形成される内周壁部62とを有する。中央基部61は、中央基部61の周方向の両側からスロット部53に向けて軸方向の下方に延びる一対の中央脚部65を有している。
外周壁部63は、中央基部61の外周側の端部から周方向両側に張り出し、且つ軸方向の上方に延びて形成されている。外周壁部63の下方には、外周壁部63の周方向の両側からスロット部53に向けて軸方向の下方に延びる一対の外周脚部66が形成されている。外周壁部63の内周面63aの上部には、接続端子(図示省略)を圧入するためのスロット63bと、配線を配置する配線溝63cとが形成されている。
内周壁部62は、中央基部61の内周側の端部から周方向両側に張り出し、且つ軸方向の上方に延びて形成されている。内周壁部62の下方には、内周壁部62の周方向の両側からスロット部53に向けて軸方向の下方に延びる一対の内周脚部64が形成されている。
上部絶縁部材60は、鉄心50に係合して上部絶縁部材60の位置を固定する位置固定部65aを有する。位置固定部65aは、一対の中央脚部65のそれぞれの根元に設けられ、その根元を鉄心50側つまり内側に厚肉に形成した一対の厚肉部65aaで構成されている。一対の厚肉部65aaの互いの対向面は、上部絶縁部材60が鉄心50の軸方向の上端部に配置された際に、鉄心50のティース基部52aの周方向の側面52aaに接触する。つまり、上部絶縁部材60は、一対の厚肉部65aaで鉄心50のティース基部52aを周方向の両側から挟み込むことで鉄心50に固定される。
一対の厚肉部65aaの肉厚は、絶縁フィルム80の厚みと同じかそれよりも僅かに厚く形成されている。これにより、鉄心50に固定された上部絶縁部材60と鉄心50のティース基部52aとの間には、一対の厚肉部65aaの肉厚分の隙間、言い換えれば絶縁フィルム80が差し込めるだけの隙間が形成される。なお、ここでは、一対の厚肉部65aaが、一対の中央脚部65の根元のうち、外周側つまり径方向外側に形成されているが、この位置に限定されるものではない。
また、上部絶縁部材60は、鉄心50に対する上部絶縁部材60の径方向の位置決めを行う位置決め部66aを有する。位置決め部66aは、図9に示すように一対の外周脚部66の径方向外側の外周面であって、一対の外周脚部66の根元に設けられている。位置決め部66aは、一対の外周脚部66の根元を径方向外側に厚肉に形成した一対の厚肉部66aaで構成されている。一対の厚肉部66aaの肉厚は、絶縁フィルム80の厚みと同じかそれよりも僅かに厚く形成されている。一対の厚肉部66aaの外周面がコアバック部51に当接するように上部絶縁部材60を鉄心50に固定することで、上部絶縁部材60と鉄心50のコアバック部51との間に、一対の厚肉部66aaの肉厚分の隙間、つまり絶縁フィルム80を差し込めるだけの隙間が形成される。位置決め部66aを構成する一対の厚肉部65aaと、位置固定部65aを構成する一対の厚肉部66aaとは繋がって形成されている。
また、上部絶縁部材60は、絶縁フィルム80の軸方向の上端部が差し込まれる差込凹部67を有している。差込凹部67は、図7に示すように、第1凹部64aと、第2凹部64bと、第3凹部65bとを有する。第1凹部64aは、図5に示すように内周壁部62の周方向両端部の下部に形成された切欠きである。第2凹部64bは、図7及び図8に示すように、一対の内周脚部64の根元の鉄心50側に形成された溝である。第3凹部65bは、一対の中央脚部65の根元の鉄心50側に形成された溝である。第1凹部64a、第2凹部64b及び第3凹部65bは連通している。
[下部絶縁部材70について]
図10は、本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を示した斜視図である。図11は、本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を固定子ユニット35の内周面側から見た斜視図である。図12は、本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た図である。図13は、本実施の形態1に係る下部絶縁部材70を固定子ユニット35の外周面側から見た斜視図である。
下部絶縁部材70は、上部絶縁部材60と略同一の構成であり、少なくとも上記で説明した上部絶縁部材60の構造については全て備えている。したがって、図10〜図13において、上部絶縁部材60と同一の構成部分には、上部絶縁部材60において示した各符号の2桁目の数字を「6」から「7」に代えて示し、その説明を省略する。
[絶縁フィルム80について]
図14は、本実施の形態1に係る絶縁フィルム80を展開した状態を示す図である。
絶縁フィルム80は、略矩形形状の薄膜フィルムで形成されている。絶縁フィルム80は、巻線55と鉄心50との絶縁がなされるように、ポリエチレンテレフタラート(PET)などで構成されている。絶縁フィルム80は、上部絶縁部材60及び下部絶縁部材70と鉄心50との間に挟持されて固定される。
絶縁フィルム80は、鉄心50のティース基部52aの側面52aaに当接する中央フィルム部81と、ティース先端部52bの外周面52cに当接する内周フィルム部82と、コアバック部51の内周面51aに当接する外周フィルム部83と、それ以外の部分84とを有する。図14において、点線は、これら各部の境目に設けられた折り目80aであり、絶縁フィルム80を鉄心50に装着する際には、各折り目80aで折られて図3に示したように中空状に形成された状態で用いられる。
ところで、回転子32が回転することによって、圧縮機100の軸受等が摺動し、金属同士が擦れ合うことで摩耗粉等の金属異物が発生する。金属異物は、冷媒及び油の中に混じって固定子31全体に降り注ぐが、回転子32の磁力によって、鉄心50の径方向内側に引き寄せられる。したがって、本実施の形態1では、鉄心50の径方向内側の絶縁性を高めるため、絶縁フィルム80は、鉄心50のスロット部53の内壁に当接する部分のうち、少なくとも径方向内側の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く構成されている。以下、具体的な構成について説明する。
図14において、横方向に延びる2本の一点鎖線80bは、絶縁フィルム80が鉄心50に装着された状態での鉄心50の軸方向の両端面の位置を示している。中央フィルム部81は、鉄心50よりも軸方向の上側及び下側に突出した中央突出部81aを有する。内周フィルム部82は、中央フィルム部81の中央突出部81aよりも更に突出した内周突出部82aを有する。中央突出部81a及び内周突出部82aの軸方向の長さは、例えば0.15mm以上に構成されている。つまり、中央突出部81a及び内周突出部82aは、鉄心50よりも例えば0.15mm以上、突出するように構成されている。
金属異物は、ティース先端部52bに付着しやすい。このため、絶縁フィルム80は、少なくともティース先端部52bの外周面52cに当接する部分の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く構成されていればよい。ここでは、絶縁フィルム80は、ティース先端部52bの外周面52cに当接する部分に加えて、更にティース基部52aの側面52aaに当接する中央フィルム部81のうちティース先端部52b側も長くしている。
また、ここでは、内周突出部82aの軸方向の長さを、中央突出部81aの軸方向の長さよりも長く構成している。これにより、内周突出部82aの軸方向の長さを、中央突出部81aの軸方向の長さと同じとする場合よりも、絶縁性がより高まる。しかし、内周突出部82a及び中央突出部81aは、鉄心50よりも突出して構成されていればよく、内周突出部82a及び中央突出部81aの軸方向の長さは同じであってもよい。
このように、絶縁フィルム80は、ティース先端部52b及びティース基部52aのティース先端部52b側に当接する部分の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く構成されている。これにより、金属異物による絶縁性低下を防ぐことができる。
絶縁フィルム80において、中央フィルム部81及び外周フィルム部83の軸方向の両端辺には、凹状の切欠部83aが形成されている。切欠部83aは、上部絶縁部材60の位置固定部65a及び位置決め部66aとの干渉を回避するために設けられている。
また、絶縁フィルム80の四隅には、突設部85が形成されている。突設部85は、後述の図17に示すように巻線55を超える位置まで絶縁フィルム80が立ち上がり、隣り合う固定子31の巻線55同士が接触することを防止するために設けられている。
図15は、本実施の形態1に係る固定子31を固定子ユニット35の内周面側から見た図である。図16は、本実施の形態1に係る固定子31を周方向の端部側から見た斜視図である。図17は、本実施の形態1に係る固定子31に巻線55を巻回した状態の斜視図である。図18は、本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態を内周側から見た図である。図19は、本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態の斜視図である。図20は、本実施の形態1に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態を周方向の端部側から見た図である。
図15〜図20を参照して、鉄心50に上部絶縁部材60及び絶縁フィルム80を取り付ける組立手順について説明する。
まず、上部絶縁部材60を鉄心50に取り付ける。すなわち、上部絶縁部材60を上方から鉄心50に被せ、位置固定部65aの一対の厚肉部65aaでティース基部52aを挟んで上部絶縁部材60を鉄心50に固定する。この際、上部絶縁部材60自身を外周方向に押しやることで、上部絶縁部材60の位置決め部66aの一対の厚肉部66aaがコアバック部51の内周面51aに当接し、上部絶縁部材60の鉄心50に対する径方向の位置決めが行われる。
このようにして鉄心50に固定された上部絶縁部材60と鉄心50との隙間に、絶縁フィルム80を差し込む。絶縁フィルム80は、図14に示した折り目80aで予め折られた状態で差し込まれる。なお、折り目80aがあった方が差し込み易いが、折り目80aは必須なものではない。
絶縁フィルム80は、上部絶縁部材60の一対の内周脚部64、一対の中央脚部65及び一対の外周脚部66と、鉄心50との間に挟まれて固定される。絶縁フィルム80の軸方向の上端部は、差込凹部67に収納される。絶縁フィルム80の軸方向の上端部には、位置固定部65a及び位置決め部66aとの干渉を回避するための切欠部83aが形成されている。このため、絶縁フィルム80は、位置固定部65a及び位置決め部66aと干渉することなく、上端部が差込凹部67に収納されつつ、上部絶縁部材60と鉄心50との隙間に差し込むことができる。
ここで、仮に上部絶縁部材60に位置固定部65aを設けない構成とした場合、組立の際、上部絶縁部材60が鉄心50の上端部に乗っかるだけで固定されない。このため、上部絶縁部材60は、鉄心50に対して自由に動くことができる。したがって、絶縁フィルム80を上部絶縁部材60と鉄心50との隙間に挿入しようとした際に、絶縁フィルム80によって上部絶縁部材60を押し上げて鉄心50から外れてしまい、組立性が悪くなる。これに対し、本実施の形態1では、上部絶縁部材60が位置固定部65aによって鉄心50に固定されることで、組立時に上部絶縁部材60が鉄心50から外れる不都合を抑制でき、組立性を向上できる。
以上のようにして鉄心50に上部絶縁部材60及び絶縁フィルム80を取り付けた後、下部絶縁部材70が取り付けられる。なお、ここでは、上部絶縁部材60を下部絶縁部材70より先に鉄心50に取り付ける方法を説明したが、逆順でもよい。下部絶縁部材70を先に鉄心50に取り付ける場合には、下部絶縁部材70の位置固定部75aで下部絶縁部材70を鉄心50に固定してから絶縁フィルム80を装着し、上部絶縁部材60を固定すればよい。
[効果]
以下に実施の形態1の効果について説明する。以下において「絶縁部材」とは、上部絶縁部材60又は下部絶縁部材70を指している。以下における「絶縁部材」の符号は、上部絶縁部材60の符号を用いることとする。この点は後述の実施の形態2でも同様である。
以上のように、本実施の形態1に係る電動機は、複数の固定子31を円環形状に連結した固定子ユニット35を備えた電動機である。固定子31は、円弧状のコアバック部51及びコアバック部51から突出するティース部52を有し、隣接する固定子31との間にスロット部53を形成する鉄心50と、鉄心50の軸方向の両端部に配置された絶縁部材60と、鉄心50のスロット部53の内壁に当接して配置される絶縁フィルム80と、スロット部53に配置され、絶縁部材60及び絶縁フィルム80を介して鉄心50に巻回される巻線55とを有する。鉄心50のティース部52は、コアバック部51から内周側に突出したティース基部52aと、ティース基部52aの先端部から周方向に突設された一対のティース先端部52bとを有する。絶縁フィルム80は、スロット部53の内壁を構成する、コアバック部51の内周面51aと、ティース基部52aの周方向の側面52aaと、ティース先端部52bの外周面52cと、に当接して配置されている。絶縁フィルム80は、少なくともティース先端部52bの外周面52cに当接する部分の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く構成されている。絶縁部材60は、鉄心50に係合して絶縁部材60の位置を固定する位置固定部65aを有する。
このように、絶縁フィルム80は、スロット部53の内壁に当接する部分のうち、少なくとも固定子ユニット35の中心軸J側の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く構成されている。これにより、固定子ユニット35の中心軸Jに引き寄せられる金属異物が鉄心50に付着することを抑制でき、巻線55と鉄心50との絶縁性を確保できる。また、絶縁部材60は、鉄心50に係合して絶縁部材60の位置を固定する位置固定部65aを有するので、組立中に絶縁部材60が鉄心50から外れる不都合を抑制でき、組立性を向上できる。
本実施の形態1によれば、絶縁フィルム80は、ティース先端部52bの外周面52cに当接する部分と、ティース基部52aの周方向の側面52aaのティース先端部52b側に当接する部分とが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く形成されている。ティース先端部52bに当接する部分は、ティース基部52aの周方向の側面52aaのティース先端部52b側に当接する部分よりも軸方向の長さが長く形成されている。
これにより、金属異物が付着しやすいティース先端部52bの絶縁性を、より高めることができる。
本実施の形態1によれば、絶縁部材60は、ティース基部52aの軸方向の端部を覆う中央基部61を有し、中央基部61は、中央基部61の周方向の両側から軸方向にスロット部53に向けて延びる一対の中央脚部65を有する。位置固定部65aは、一対の中央脚部65に形成された、内側に厚肉の一対の厚肉部66aaであり、一対の厚肉部66aaでティース基部52aを周方向の両側から挟み込むことで絶縁部材60の位置を固定する。
このように、位置固定部65aは一対の厚肉部65aaで構成でき、一対の厚肉部65aaでティース基部52aを周方向の両側から挟み込むことで絶縁部材60の位置を固定できる。
本実施の形態1によれば、絶縁フィルム80には、位置固定部65aとの干渉を回避する切欠部83aが形成されている。
このように、絶縁フィルム80に切欠部83aを設けたことで、位置固定部65aとの干渉を回避できる。
本実施の形態1によれば、絶縁部材60は、ティース基部52aの内周側に形成された内周壁部62を更に有し、内周壁部62には、内周壁部62の周方向の両側から軸方向にスロット部53に向けて延びる一対の内周脚部64が形成されている。絶縁部材60には、絶縁フィルム80の軸方向の端部が差し込まれる差込凹部67が、内周壁部62に形成された第1凹部64a、一対の内周脚部64の根元に形成された第2凹部64b、及び一対の中央脚部65の根元に形成された第3凹部65bによって形成されている。
このように構成された差込凹部67に、絶縁フィルム80の軸方向の端部を差し込むことができる。
本実施の形態1によれば、絶縁部材60は、ティース基部52aの外周側に形成された外周壁部63を有する。外周壁部63には、外周壁部63の周方向の両側から軸方向にスロット部53に向けて延びる一対の外周脚部66が形成されている。一対の外周脚部66には、絶縁部材60の鉄心50に対する径方向の位置決めを行う位置決め部66aが形成されている。位置決め部66aは、一対の外周脚部66の径方向外側の外周面に形成された一対の厚肉部66aaで構成されている。
このように、絶縁部材60に位置決め部66aが設けられていることで、組立性をより向上できる。また、位置決め部66aは一対の厚肉部66aaで形成されているので、構造が簡単である。
実施の形態2.
実施の形態2は、上部絶縁部材60及び下部絶縁部材70における位置固定部の構造が実施の形態1と異なる。以下、実施の形態2が実施の形態1と異なる構造を中心に説明する。
図21は、本実施の形態2に係る鉄心50の斜視図である。図22は、本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を固定子31の内周面側から見た斜視図である。図23は、本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た図である。図24は、本実施の形態2に係る上部絶縁部材60を鉄心50側から見た斜視図である。
実施の形態2に係る鉄心50は、図21に示す通りティース基部52aの外周側の軸方向両端部に、周方向に対向する一対の凹部54が形成されている。
上記実施の形態1では、上部絶縁部材60における位置固定部65aが、一対の厚肉部65aaで構成されていた。これに対し、実施の形態2では、上部絶縁部材60における位置固定部65aが、図22、図23及び図24に示すように、一対の中央脚部65の内側に位置する一対の凸部68で構成されている。一対の凸部68は、中央基部61の鉄心50側の面から突出して鉄心50の一対の凹部54に係合するように構成されている。つまり、本実施の形態2の上部絶縁部材60は、位置固定部65aの一対の凸部68が鉄心50の一対の凹部54に係合することで鉄心50に固定される。この固定により、上部絶縁部材60の径方向の位置が定まるため、実施の形態2では、実施の形態1の位置決め部66aが削除されている。
実施の形態2では、第3凹部65bが、一対の中央脚部65の根元の外周面側まで延長されている。また、第3凹部65bに連通して、一対の外周脚部66の根元の外周側に第4凹部66bが形成されている。
図25は、本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を固定子31の内周面側から見た斜視図である。図26は、本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た図である。図27は、本実施の形態2に係る下部絶縁部材70を鉄心50側から見た斜視図である。
下部絶縁部材70は、上部絶縁部材60と略同一の構成であり、少なくとも上記で説明した上部絶縁部材60の構造については全て備えている。したがって、図25〜図27において、上部絶縁部材60と同一の構成部分には、上部絶縁部材60において示した各符号の2桁目の数字を「6」から「7」に代えて示し、その説明を省略する。
図28は、本実施の形態2に係る絶縁フィルム80を展開した状態を示す図である。図29は、本実施の形態2に係る固定子31から上部絶縁部材60を除いた状態の斜視図である。
実施の形態2に係る絶縁フィルム80は、図28に示す通り、実施の形態1の図14と比較して切欠部83aが設けられておらず、中央フィルム部81及び外周フィルム部83の両方全体に中央突出部81aが設けられた構成となっている。本実施の形態2の上部絶縁部材60は、上述したように、位置固定部65aの一対の凸部68が鉄心50の一対の凹部54に係合することで鉄心50に固定される。よって、絶縁フィルム80には、位置固定部65aを一対の厚肉部66aaで構成した場合に必要であった切欠部83aが不要となり、鉄心50のスロット部53の内壁全体を絶縁フィルム80で全て覆うことができる。つまり、実施の形態2の絶縁フィルム80は、絶縁フィルム80全体の軸方向の長さが、鉄心50の軸方向の長さよりも長く形成されている。
[効果]
以上のように、実施の形態2によれば、実施の形態1と同様の効果が得られると共に、以下の効果が得られる。すなわち、実施の形態2の電動機は、位置固定部65aが、一対の中央脚部65の内側に設けた一対の凸部68で構成されている。そして、一対の凸部68が、鉄心50のティース基部52aに設けられた一対の凹部54に係合することで、絶縁部材60の位置が固定される。
これにより、実施の形態2では、実施の形態1と比較して、位置固定部65aとの干渉を回避するための切欠部83aを絶縁フィルム80に設ける必要がない。したがって、鉄心50のスロット部53の内壁全体を絶縁フィルム80で全て覆うことができるので、鉄心50と巻線55との絶縁性をより向上できる。
3 吐出口、4 チャンバー、4A 凹状部、4B 吐出口、5 吐出弁、6 弁押さえ、7A 吐出マフラー、7B 吐出マフラー、8 固定部材、10 圧縮機構部、11 圧縮室、21 固定スクロール、22 揺動スクロール、23 台板部、24 台板部、25 渦巻歯、26 渦巻歯、27 揺動スクロールボス部、30 電動機部、31 固定子、32 回転子、33 回転軸、33a 偏心軸部、35 固定子ユニット、40 圧力容器、40a 油溜め、41 上部容器、42 胴部、43 下部容器、44 吸入管、45 吐出管、46 第1のフレーム、47 第2のフレーム、48 ボールベアリング、50 鉄心、51 コアバック部、51a 内周面、52 ティース部、52a ティース基部、52aa 側面、52b ティース先端部、52c 外周面、53 スロット部、54 凹部、55 巻線、60 上部絶縁部材、61 中央基部、62 内周壁部、63 外周壁部、63a 内周面、63b スロット、63c 配線溝、64 内周脚部、64a 第1凹部、64b 第2凹部、65 中央脚部、65a 位置固定部、65aa 厚肉部、65b 第3凹部、66 外周脚部、66a 位置決め部、66aa 厚肉部、66b 第4凹部、67 差込凹部、68 凸部、70 下部絶縁部材、75a 位置固定部、80 絶縁フィルム、80a 折り目、80b 一点鎖線、81 中央フィルム部、81a 中央突出部、82 内周フィルム部、82a 内周突出部、83 外周フィルム部、83a 切欠部、84 部分、85 突設部、100 圧縮機、J 中心軸。
本発明に係る電動機は、複数の固定子を円環形状に連結した固定子ユニットを備えた電動機であって、固定子は、円弧状のコアバック部及びコアバック部から突出するティース部を有し、隣接する固定子との間にスロット部を形成する鉄心と、鉄心の軸方向の両端部に配置された絶縁部材と、鉄心のスロット部の内壁に当接して配置される絶縁フィルムと、スロット部に配置され、絶縁部材及び絶縁フィルムを介して鉄心に巻回される巻線とを有し、鉄心のティース部は、コアバック部から内周側に突出したティース基部と、ティース基部の先端部から周方向に突設されたティース先端部とを有し、絶縁フィルムは、スロット部の内壁を構成する、コアバック部の内周面と、ティース基部の周方向の側面と、ティース先端部の外周面と、に当接して配置されており、ティース先端部の外周面に当接する部分と、ティース基部の周方向の側面のティース先端部側に当接する部分とが、鉄心の軸方向の長さよりも長く構成されており、ティース先端部の外周面に当接する部分が、ティース基部の周方向の側面のティース先端部側に当接する部分よりも軸方向の長さが長く形成されており、絶縁部材は、鉄心に係合して絶縁部材の位置を固定する位置固定部を有するものである。

Claims (9)

  1. 複数の固定子を円環形状に連結した固定子ユニットを備えた電動機であって、
    前記固定子は、
    円弧状のコアバック部及び前記コアバック部から突出するティース部を有し、隣接する前記固定子との間にスロット部を形成する鉄心と、
    前記鉄心の軸方向の両端部に配置された絶縁部材と、
    前記鉄心の前記スロット部の内壁に当接して配置される絶縁フィルムと、
    前記スロット部に配置され、前記絶縁部材及び前記絶縁フィルムを介して前記鉄心に巻回される巻線とを有し、
    前記鉄心の前記ティース部は、前記コアバック部から内周側に突出したティース基部と、前記ティース基部の先端部から周方向に突設されたティース先端部とを有し、
    前記絶縁フィルムは、
    前記スロット部の前記内壁を構成する、前記コアバック部の内周面と、前記ティース基部の周方向の側面と、前記ティース先端部の外周面と、に当接して配置されており、
    少なくとも前記ティース先端部の外周面に当接する部分の前記軸方向の長さが、前記鉄心の前記軸方向の長さよりも長く構成されており、
    前記絶縁部材は、前記鉄心に係合して前記絶縁部材の位置を固定する位置固定部を有する電動機。
  2. 前記絶縁フィルムは、前記ティース先端部の外周面に当接する部分と、前記ティース基部の周方向の側面の前記ティース先端部側に当接する部分とが、前記鉄心の前記軸方向の長さよりも長く構成されており、前記ティース先端部の外周面に当接する部分が、前記ティース基部の周方向の側面の前記ティース先端部側に当接する部分よりも前記軸方向の長さが長く形成されている請求項1記載の電動機。
  3. 前記絶縁部材は、
    前記ティース基部の前記軸方向の端部を覆う中央基部を有し、
    前記中央基部は、前記中央基部の周方向の両側から前記軸方向に前記スロット部に向けて延びる一対の中央脚部を有し、
    前記位置固定部は、前記一対の中央脚部に形成された、内側に厚肉の一対の厚肉部であり、前記一対の厚肉部で前記ティース基部を周方向の両側から挟み込むことで前記絶縁部材の位置を固定する請求項1又は請求項2記載の電動機。
  4. 前記絶縁フィルムには、前記位置固定部との干渉を回避する切欠部が形成されている請求項3記載の電動機。
  5. 前記絶縁部材は、前記ティース基部の外周側に形成された外周壁部を有し、
    前記外周壁部には、前記外周壁部の周方向の両側から前記軸方向に前記スロット部に向けて延びる一対の外周脚部が形成されており、
    前記一対の外周脚部は、前記絶縁部材の前記鉄心に対する径方向の位置決めを行う位置決め部を有し、前記位置決め部が、前記一対の外周脚部の径方向外側の外周面に形成された一対の厚肉部で構成されている請求項1〜請求項4の何れか一項に記載の電動機。
  6. 前記絶縁部材は、
    前記ティース基部の前記軸方向の端部を覆う中央基部を有し、
    前記中央基部は、前記中央基部の周方向の両側から前記軸方向に前記スロット部に向けて延びる一対の中央脚部を有し、
    前記位置固定部は、前記一対の中央脚部の内側に位置する一対の凸部で構成されており、前記一対の凸部が、前記鉄心の前記ティース基部に設けられた一対の凹部に係合することで、前記絶縁部材の位置を固定する請求項1又は請求項2記載の電動機。
  7. 前記絶縁フィルムは、前記スロット部に当接する部分全体の軸方向の長さが、前記鉄心の軸方向の長さよりも長く形成されている請求項6記載の電動機。
  8. 前記絶縁部材は、前記ティース基部の内周側に形成された内周壁部を更に有し、
    前記内周壁部には、前記内周壁部の周方向の両側から前記軸方向に前記スロット部に向けて延びる一対の内周脚部が形成されており、
    前記絶縁部材には、前記絶縁フィルムの軸方向の端部が差し込まれる差込凹部が、前記内周壁部に形成された第1凹部、前記一対の内周脚部の根元に形成された第2凹部、及び前記一対の中央脚部の根元に形成された第3凹部によって形成されている請求項3又は請求項6記載の電動機。
  9. 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載の電動機を備えた圧縮機。
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