KR20180113564A - 전동기, 압축기, 및 냉동 사이클 장치 - Google Patents

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Abstract

회전축을 중심으로 회전 구동되는 회전자와, 회전자의 외주측에 원환형상으로 마련된 고정자를 갖는 전동기이다. 고정자는, 고정자 철심과, 복수의 코일엔드 절연부재와, 복수의 벽부 절연부재를 갖고 있다. 고정자 철심은, 티스부의 둘레방향에서의 측벽 및 백요크부의 내주벽으로서 축방향의 각 단부측에 마련된 한 쌍의 단차부를 갖고 있다. 코일엔드 절연부재는, 티스부의 축방향에서의 양단부를 덮고 있다. 코일엔드 절연부재의 주연부는 단차부에 배치되어 있다. 벽부 절연부재는, 티스부 각각의 둘레방향에서의 측벽, 및 당해 측벽에 연속하는 백요크부의 내주벽을 덮는 것이다.

Description

전동기, 압축기, 및 냉동 사이클 장치
본 발명은, 고정자 철심의 각 자극치(磁極齒)에 절연부품을 통하여 고정자 권선이 권회(卷回)된 전동기, 압축기, 및 냉동 사이클 장치에 관한 것이다.
종래의 전동기에서의 고정자는, 도 14의 종단면도에 도시하는 바와 같이, 복수의 강판을 적층하여 형성된 고정자 코어(1420)의 양단부에, 권선과의 절연을 취하기 위한 코일엔드 절연부재(1451)가 마련되어 있다. 또한, 고정자 코어(1420)는, 자극치인 티스부를 갖고 있고, 티스부 중 권선이 감겨지는 부분인 기부(基部)의 측면에는, 박형 절연부재(1452)가 마련되어 있다.
단, 상기 종래 기술에 관한 코일엔드 절연부재(1451)는, 도 14와 같이, 고정자 코어(1420)의 양단부에 감입(嵌入)되고, 코일엔드 절연부재(1451)의 주연부가 티스부의 측면이라고 겹쳐지기 때문에, 코일엔드 절연부재(1451)의 주연부와 티스부의 측면과의 사이에 단차(段差)가 생긴다. 따라서, 도 14에 도시하는 바와 같이, 티스부의 측면과 박형 절연부재(1452)의 사이에 데드 스페이스(X)가 생기기 때문에, 권선 효율이 저하되고, 전동기의 효율 로스를 일으킨다.
이 문제에 대해, 고정자 코어의 양단부에 단부(段部)를 마련하고, 이 단부에 코일엔드 절연부재를 감입한다고 말한 구성을 채택한 고정자가 알려져 있다(예를 들면 특허문헌 1 및 2 참조). 도 15의 종단면도에 도시하는 바와 같이, 특허문헌 1의 고정자 코어(2420)는, 복수의 동일 형상의 강판을 적층함과 함께, 티스부의 기부의 폭만을 가늘게 한 내경측 감합분(嵌合分)의 강판을 적후 방향의 양단에 적층하여 형성된 것이다. 이와 같이 하여, 고정자 코어(2420)에는, 티스부의 기부에서의 양단부에 단부가 형성되고, 당해 단부에 고정자용 보호부재(2450)의 단부가 감입되어 부착되어 있다.
또한, 도 16의 종단면도에 도시하는 바와 같이, 특허문헌 2의 고정자 코어(3420)는, 티스부의 기부의 코어폭을 좁게 한 단부용(端部用) 코어 피스가 양단부에 적층되어 형성된 볼록형 코어 단부를 갖고 있다. 고정자 코어(3420)의 양단부에는, 볼록형 코어 단부에 감합하는 오목부을 갖는 안장형의 코일엔드 절연부재(3450)가 감입되어 있다. 고정자 코어(3420)의 측면에 마련된 박형 절연물(3450c)의 단부는, 도 17에 도시하는 바와 같이, 고정자 코어(3420)와 코일엔드 절연부재(3450)와의 사이에 절입(折入)되어 협지되어 있다.
일본 특개2015-171249호 공보 일본 특개2003-299289호 공보
그렇지만, 특허문헌 1의 고정자 코어(1420)의 측면에는, 절연 코팅이 시행되어 있는데 지나지 않는다. 즉, 특허문헌 1의 구성에서는, 권선과 고정자 코어(1420)가, 절연 코팅만에 의해 절연되기 때문에, 고정자의 코어폭 확대 또는 인가 전압 증가에 의한 누설 전류의 증가에 대응할 수 있지 않다. 또한, 특허문헌 2로 사용되는 코일엔드 절연부재(3450)는, 안장형의 절연부 품위이기 때문에, 티스부의 선단부에 권선을 권회할 수가 없다. 또한, 박형 절연물(3450c)의 단부는, 고정자 코어(3420)와 코일엔드 절연부재(3450)와의 사이에 절입되어 협지되기 때문에, 박형 절연물(3450c)을 절입된 부분에 데드 스페이스가 생기고, 또한, 백요크부와 권선과의 절연성을 확보할 수가 없다.
본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 고정자의 코어폭 확대 또는 인가 전압 증가에 의한 누설 전류의 증가에 대한 유용한 대처를 실현 가능하게 하고, 또한 권선 효율을 향상시키는 전동기, 압축기, 및 냉동 사이클 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 전동기는, 회전축을 중심으로 회전 구동되는 회전자와, 회전자의 외주측에 원환형상으로 마련된 고정자를 갖는 전동기로서, 고정자는, 복수의 전자강판이 적층되어 형성된 것이고, 환형상(環狀)의 백요크부 및 백요크부로부터 회전자의 방향으로 돌출한 복수의 티스부를 갖는 고정자 철심과, 티스부의 회전축의 축방향에서의 양단부를 덮는 한 쌍의 코일엔드 절연부재와, 티스부의 둘레방향에서의 측벽, 및 당해 측벽에 연속하는 백요크부의 내주벽을 덮는 벽부 절연부재와, 티스부에, 코일엔드 절연부재 및 벽부 절연부재를 통하여 권회된 고정자 권선을 구비하고, 고정자 철심은, 티스부의 둘레방향에서의 측벽 및 백요크부의 내주벽으로서 축방향의 각 단부측에 마련된 한 쌍의 단차부를 가지며, 코일엔드 절연부재의 주연부는, 당해 코일엔드 절연부재에 대응하는 단차부에 배치되어 있다.
본 발명은, 고정자 철심이 단차부를 갖고 있고, 코일엔드 절연부재는, 티스부의 양단부를 덮고, 또한 주연부가 단차부에 배치되어 있다. 그리고, 벽부 절연부재는, 티스부의 측벽 및 백요크부의 내주벽을 덮고 있다. 따라서, 티스부의 측벽과 벽부 절연부재 사이의 데드 스페이스를 삭감함과 함께, 고정자 철심과 고정자 권선과의 절연성을 확보할 수 있기 때문에, 고정자의 코어폭 확대 또는 인가 전압 증가에 의한 누설 전류의 증가에 대해 유용하게 대처할 수 있고, 또한 권선 효율의 향상을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 냉동 사이클 장치의 구성도.
도 2는 도 1의 압축기의 단면 구성의 한 예를 도시하는 개략도.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 압축 기구의 개략 단면도.
도 4는 도 2의 B-B선에 따른 전동기의 개략 단면도.
도 5는 도 4의 전동기에서의 고정자 권선의 결선도.
도 6은 도 4의 고정자를 구성하는 분할 코어를 도시하는 사시도.
도 7은 도 6의 분할 코어를 도시하는 분해 사시도.
도 8은 도 6의 D-D선에 따른 개략 종단면도.
도 9는 도 8의 고정자 코어의 티스부의 폭 치수와 손실 및 효율과의 관계를 도시하는 그래프.
도 10은 도 7의 상방에 배치된 코일엔드 절연부재를 하방에서 본 상태를 도시하는 평면도.
도 11은 도 7의 하방에 배치된 코일엔드 절연부재를 상방에서 본 상태를 도시하는 평면도.
도 12는 도 6의 분할 코어를 영역(E)의 범위에서 부분적으로 도시하는 확대도.
도 13은 도 6의 F-F선에 따른 개략 횡단면도.
도 14는 종래 기술에 관한 고정자 코어 및 절연부재를 도시하는 종단면도.
도 15는 특허문헌 1에 관한 고정자 코어 및 절연부재를 도시하는 종단면도.
도 16은 특허문헌 2에 관한 고정자 코어 및 절연부재를 도시하는 종단면도.
실시의 형태.
도 1은, 본 발명의 한 실시의 형태에 관한 냉동 사이클 장치의 구성도이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 냉동 사이클 장치(200)는, 압축기(100)와, 흡입 머플러(101)와, 4방전환밸브(103)와, 실외측 열교환기(104)와, 전동팽창(電動膨脹) 등의 감압기(105)와, 실내측 열교환기(106)를 갖고 있다. 흡입 머플러(101)는, 압축기(100)의 흡입측에 접속되어 있다. 즉, 냉동 사이클 장치(200)는, 배관을 통하여, 압축기(100), 흡입 머플러(101), 4방전환밸브(103), 실외측 열교환기(104), 전동팽창 등의 감압기(105), 및 실내측 열교환기(106)가 접속되어 형성된 냉매 회로를 갖고 있다.
압축기(100)는, 예를 들면 로터리 압축기로 이루어지는 밀폐형의 압축기이다. 4방전환밸브(103)는, 압축기(100)의 토출측에 접속되어, 압축기(100)로부터의 냉매의 흐름을 전환하는 것이다. 실외측 열교환기(104)는, 예를 들면 핀 앤드 튜브형 열교환기로 이루어지고, 외기와 냉매와의 열교환을 행하는 것이다. 감압기(105)는, 예를 들면 전동팽창 밸브로 이루어지고, 냉매의 유량을 조정하는 것이다. 실내측 열교환기(106)는, 예를 들면 핀 앤드 튜브형 열교환기로 이루어지고, 실내의 공기와 냉매와의 열교환을 행하는 것이다. 또한, 실외측 열교환기(104) 또는 실내측 열교환기(106)로서, 플레이트식 열교환기를 채용하고, 냉매와 열교환하는 열매체로서, 물 또는 부동액 등을 이용할 수 있도록 하여도 좋다.
또한, 냉동 사이클 장치(200)를 공기 조화기에 적용한 경우는, 일반적으로, 실내측 열교환기(106)는, 옥내에 배치되는 실내기 등의 장치에 탑재되고, 압축기(100), 4방전환밸브(103), 실외측 열교환기(104), 및 감압기(105)는, 옥외에 배치되는 실외기 등의 장치에 탑재된다. 또한, 이 경우, 4방전환밸브(103)는, 예를 들면, 난방 운전시에는 도 3의 실선측에 접속되어, 냉방 운전시에는 도 3의 파선측에 접속된다.
그리고, 난방 운전시에는, 압축기(100)에서 압축된 고온 고압의 냉매는, 실내측 열교환기(106)에 흐르고, 응축되고, 액화한 후, 감압기(105)에서 조여지고, 저온 저압의 2상 상태가 되어, 실외측 열교환기(104)에 흐르고, 증발하고, 가스화하여 4방전환밸브(103)를 통과하여 재차 압축기(100)로 되돌아온다. 즉, 냉동 사이클 장치(200) 내의 냉매는, 도 1의 실선 화살표로 도시하는 바와 같이 순환한다. 이 순환에 의해, 증발기로서 기능하는 실외측 열교환기(104)에서는, 냉매가 외기와 열교환하고, 응축기로서 기능한 실내측 열교환기(106)에서는, 냉매가 실내의 공기와 열교환한다. 즉, 난방 운전시의 냉동 사이클 장치(200)에서는, 실외측 열교환기(104)에 보내져 온 냉매가 외기로부터 흡열하고, 흡열한 냉매는, 압축기(100)를 통하여 실내측 열교환기(106)에 보내지고, 실내의 공기와 열교환을 행함에 의해, 실내의 공기를 따뜻하게 한다.
또한, 냉방 운전시에는, 압축기(100)에서 압축된 고온 고압의 냉매는, 실외측 열교환기(104)에 흐르고, 응축되고, 액화한 후, 감압기(105)에서 조여지고, 저온 저압의 2상 상태가 되고, 실내측 열교환기(106)에 흐르고, 증발하고, 가스화하여 4방전환밸브(103)를 통과하여 재차 압축기(100)로 되돌아온다. 즉, 난방 운전으로부터 냉방 운전으로 변하면, 실내측 열교환기(106)가 응축기로부터 증발기로 변화하고, 실외측 열교환기(104)가 증발기로부터 응축기로 변화한다. 그리고, 냉동 사이클 장치(200) 내의 냉매는, 도 1의 파선 화살표로 도시하는 바와 같이 순환한다. 이 순환에 의해, 증발기로서 기능하는 실내측 열교환기(106)에서는, 냉매가 실내의 공기와 열교환하고, 증발기로서 기능하는 실외측 열교환기(104)에서는, 냉매가 외기와 열교환한다. 즉, 냉방 운전시의 냉동 사이클 장치(200)에서는, 실내측 열교환기(106)에 보내져 온 냉매가, 실내의 공기로부터 흡열 즉 실내의 공기를 냉각한다. 또한, 실내측 열교환기(106)에서 실내의 공기로부터 흡열한 냉매는, 압축기(100)를 통하여 실외측 열교환기(104)에 보내지고, 외기와 열교환을 행하고, 외기로 방열한다.
냉동 사이클 장치(200) 내를 순환시키는 냉매로서는, R407C 냉매, R410A 냉매, 또는 R32 냉매 등을 채용할 수 있다. 다만, 상기한 바와 같은 단일 냉매로 한하지 않고, 혼합 냉매를 채용하여도 좋다.
도 2는, 도 1의 압축기(100)의 단면 구성의 한 예를 도시하는 개략도이다. 도 3은, 도 2의 A-A선에 따른 압축 기구(20)의 개략 단면도이다. 도 4는, 도 2의 B-B선에 따른 전동기(30)의 개략 단면도이다. 도 2∼도 4에서는, 압축기(100)의 한 예로서, 1실린더형 로터리 압축기를 나타낸다.
우선, 도 2를 참조하여, 압축기(100)의 전체 구성을 설명한다. 압축기(100)는, 밀폐 용기(10) 내에, 냉매 가스를 압축하는 압축 기구(20)와, 압축 기구(20)를 구동하는 전동기(30)가 수납되어 구성되어 있다. 밀폐 용기(10)는, 상부 용기(11)와 하부 용기(12)로 구성되어 있다. 여기서, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, x축, y축, 및 z축을 정의하고, z축 정측을 상방으로 하고, z축 부측을 하방으로 하고, z축 방향을 축방향으로 한다.
압축 기구(20)는, 밀폐 용기(10)의 하방에 수납되고, 전동기(30)는, 밀폐 용기(10)의 상방에 수납되어 있다. 압축 기구(20)와 전동기(30)는, 회전축(21)으로 연결되어 있다. 회전축(21)은, 전동기(30)의 회전력을 압축 기구(20)에 전달하고, 압축 기구(20)에서는, 전달된 회전력에 의해 냉매 가스가 압축되고, 압축된 냉매 가스는, 밀폐 용기(10) 내로 토출된다. 밀폐 용기(10) 내는, 압축된 고온이면서 고압의 냉매 가스에 의해 채워지고 있다. 또한, 밀폐 용기(10)의 하방 즉 저부에는 압축 기구(20)의 윤활용의 냉동기유가 저류되어 있다.
회전축(21)의 하부에는, 오일 펌프가 마련되어 있다. 오일 펌프는, 회전축(21)의 회전에 응하여, 밀폐 용기(10)의 저부에 저류된 냉동기유를 퍼 올리고, 압축 기구(20)의 각 활주부에 급유하는 것이다. 이와 같이, 오일 펌프에 의해 냉동기유가 급유됨으로써, 압축 기구(20)의 기계적 윤활 작용이 확보된다.
회전축(21)은, 주축부(21a), 편심축부(21b), 및 부축부(21c)에 의해 구성되고, 축방향에 따라 상방부터 하방으로 주축부(21a), 편심축부(21b), 부축부(21c)의 순서로 형성되어 있다. 주축부(21a)에는, 전동기(30)가 수축 끼워맞춤(燒嵌) 또는 압입되어 고정되어 있고, 편심축부(21b)에는, 원통현상의 롤링 피스톤(22)이 활주 자유롭게 감합되어 있다.
도 3은, 도 2의 A-A선에 따라 압축 기구(20)를 절단하여 상면측에서 본 개략 단면도이고, 압축 기구(20)는, 실린더(23), 롤링 피스톤(22), 상축받이(24), 하축받이(25), 및 베인(26)으로 구성되어 있다.
실린더(23)는, 내부에, 축방향의 양단이 개구된 원통형상의 공간인 실린더실(23a)이 마련되어 있다. 실린더실(23a) 내에는, 실린더실(23a) 내에서 편심 운동을 행하는 회전축(21)의 편심축부(21b)와, 편심축부(21b)에 감합된 롤링 피스톤(22)과, 실린더실(23a)의 내주와 롤링 피스톤(22)의 외주에 의해 형성된 공간을 구획하는 베인(26)이 수납되어 있다.
실린더(23)에는, 일방이 실린더실(23a) 내에 개구하고, 또 일방에 배압실(23b)이 마련된 베인홈(23c)이 형성되어 있다. 베인홈(23c)에는, 베인(26)이 수납되어 있고, 베인(26)은, 베인홈(23c) 내를 지름방향으로 왕복 운동한다.
베인(26)의 형상은, 베인홈(23c)에 부착된 상태에서, 실린더실(23a)의 둘레방향의 두께가, 실린더실(23a)의 지름방향 및 축방향의 길이(두께)보다도 작은 거의 직방체의 형상이다. 여기서, 둘레방향은 x축에 따른 방향에 상당하고, 지름방향은 y축에 따른 방향에 상당한다.
베인홈(23c)의 배압실(23b)에는, 도시하지 않은 베인 스프링이 마련되어 있다. 압축 기구(20)는, 밀폐 용기(10) 내의 고압의 냉매 가스가 배압실(23b)에 유입하도록 구성되고, 배압실(23b) 내의 냉매 가스의 압력과 실린더실(23a) 내의 냉매 가스의 압력과의 차압에 의해, 실린더실(23a)의 중심을 향하여 지름방향으로 베인(26)을 움직이는 힘을 만들어 낸다. 배압실(23b) 내와 실린더실(23a) 내와의 차압에 의한 힘과, 베인 스프링이 지름방향으로 가압하는 힘에 의해, 베인(26)은, 실린더실(23a)의 중심을 향하여 지름방향으로 작동된다. 베인(26)을 지름방향으로 움직인 힘은, 베인(26)의 일단 즉 실린더실(23a)측의 단부를, 롤링 피스톤(22)의 원통형상의 외주에 당접시킨다. 베인(26)이 롤링 피스톤(22)의 외주에 당접함에 의해, 실린더(23)의 내주와 롤링 피스톤(22)의 외주에 의해 형성된 공간을 구획할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 실시의 형태에서의 압축 기구(20)는, 배압실(23b)에 베인 스프링을 갖고 있다. 이 때문에, 밀폐 용기(10) 내의 냉매 가스, 즉 배압실(23b) 내의 냉매 가스의 압력과 실린더실(23a) 내의 냉매 가스의 압력과의 차압이, 베인(26)을 롤링 피스톤(22)의 외주에 가압하기 때문에 충분한 압력을 갖지 않는 경우에도, 베인 스프링의 힘에 의해, 베인(26)의 일단을 롤링 피스톤(22)의 외주에 가압할 수 있다. 즉, 압축 기구(20)에 의하면, 베인(26)의 일단이, 롤링 피스톤(22)의 외주에 당접하는 상태를, 항상 유지할 수 있다.
상축받이(24)는, 회전축(21)의 주축부(21a)에 감합되고, 주축부(21a)를 회전 자유롭게 지지하고 있다. 또한, 상축받이(24)는, 실린더실(23a)의 축방향의 일방의 개구부, 즉 실린더실(23a)의 상측의 개구부를 폐색하고 있다. 마찬가지로, 하축받이(25)는, 회전축(21)의 부축부(21c)에 감합되고, 부축부(21c)를 회전 자유롭게 지지하고 있다. 또한, 하축받이(25)는, 실린더실(23a)의 축방향의 일방의 개구부, 즉 실린더실(23a)의 하측의 개구부를 폐색하고 있다.
실린더(23)에는, 밀폐 용기(10)의 외부로부터, 냉매 가스를 실린더실(23a) 내에 흡입하는 흡입 포트가 마련되어 있다. 상축받이(24)에는, 압축한 냉매 가스를 실린더실(23a) 밖으로 토출하는 토출 포트가 마련되어 있다. 상축받이(24)는, 측면에서 볼 때 거의 역T자형상이고, 하축받이(25)는, 측면에서 볼 때 거의 T자형상이다.
상축받이(24)의 토출 포트에는, 토출 밸브가 마련되어 있고, 실린더(23)로부터 토출 포트를 통하여 토출되는 고온·고압의 냉매 가스의 토출 타이밍을, 토출 밸브에 의해 제어한다. 즉, 토출 밸브는, 실린더(23)의 실린더실(23a) 내에서 압축되는 냉매 가스가, 소정의 압력이 될 때까지 폐색하고, 소정의 압력 이상이 되면 개구하여, 고온·고압의 냉매 가스를 실린더실(23a) 밖으로 토출시킨다.
실린더실(23a) 내에서는, 흡입, 압축, 및 토출의 동작이 반복되고 있기 때문에, 토출 포트로부터 토출되는 냉매 가스는, 간헐적으로 토출되어, 맥동음(脈動音) 등의 소음이 된다. 이러한 소음을 저감하기 위해, 상축받이(24)의 외측 즉 전동기(30) 측에는, 상축받이(24)를 덮도록 토출 머플러(27)가 마련되어 있다. 토출 머플러(27)에는, 토출 머플러(27)와 상축받이(24)에 의해 형성된 공간과 밀폐 용기(10) 내를 연통하는 토출구멍이 마련되어 있다. 실린더(23)로부터 토출 포트를 통하여 토출된 냉매 가스는, 토출 머플러(27)와 상축받이(24)에 의해 형성된 공간에, 일단 토출되고, 그 후, 토출구멍으로부터 밀폐 용기(10) 내로 토출된다.
밀폐 용기(10)의 옆에는, 액냉매가 직접 실린더(23)의 실린더실(23a)에 흡입되는 것을 억제하는 흡입 머플러(101)가 마련되어 있다. 압축기(100)에는, 냉동 사이클 장치(200)를 구성하는 냉매 회로로부터, 저압의 냉매 가스와 액냉매가 혼재한 기액2상의 냉매가 보내져 온다. 액냉매가 실린더(23)에 유입하여 압축 기구(20)에서 압축되면, 압축 기구(20)의 고장이 되기 때문에, 흡입 머플러(101)는, 액냉매와 냉매 가스를 분리하고, 냉매 가스만을 실린더실(23a)에 보낸다. 흡입 머플러(101)는, 실린더(23)의 흡입 포트와 흡입 연결관에 의해 접속되고, 흡입 머플러(101)로부터 보내지는 저압의 냉매 가스는, 흡입 연결관을 통하여 실린더실(23a)에 흡입된다.
이상과 같이 구성된 압축 기구(20)에서는, 회전축(21)의 회전 운동에 의해, 실린더(23)의 실린더실(23a) 내에서 회전축(21)의 편심축부(21b)가 회전한다. 실린더실(23a)의 내주와 편심축부(21b)에 감합된 롤링 피스톤(22)의 외주와 베인(26)에 의해 구획된 압축실은, 회전축(21)의 회전과 함께, 용적이 증가 또는 감소한다.
구체적으로는, 우선 처음에, 압축실과 흡입 포트가 연통하고, 저압 냉매 가스가 흡입된다. 다음에, 흡입 포트의 연통이 폐쇄되고, 압축실의 용적 감소와 함께, 압축실 내의 냉매 가스가 압축된다. 최후에, 토출 포트와 연통하고, 압축실 내의 냉매 가스가 소정의 압력에 달한 후, 토출 포트에 마련된 토출 밸브가 열리고, 압축되어 고압·고온이 된 냉매 가스가, 압축 실외 즉 실린더실(23a)의 밖으로 토출된다.
실린더실(23a)로부터 토출 머플러(27)를 통하여, 밀폐 용기(10) 내에 토출된 고압·고온의 냉매 가스는, 전동기(30) 내를 통과하고, 밀폐 용기(10) 내를 상승하고, 밀폐 용기(10)의 상부에 마련된 토출관(102)으로부터, 밀폐 용기(10)의 외부에 토출된다. 밀폐 용기(10)의 외부에는, 냉매가 흐른 냉매 회로가 구성되어 있고, 토출된 냉매는 냉매 회로를 순환하여, 재차 흡입 머플러(101)로 되돌아온다.
다음에, 도 4를 참조하여, 압축 기구(20)에 회전력을 전달하는 전동기(30)에 관해 설명한다. 도 4는, 도 2의 B-B선에 따라 전동기(30)를 절단하여 상면측에서 본 개략 단면도이고, 전동기(30)는, 밀폐 용기(10)의 내주에 고정되는 거의 원통형상의 고정자(41)와, 고정자(41)의 내측에 마련된 거의 원주형상의 회전자(31)를 구비한다.
회전자(31)는, 박판 전자강판을 타발(打拔)한 철심 시트를 복수장 적층하여 형성된 회전자 철심(32)에 의해 구성되어 있다. 회전자(31)의 구성에는, 브러시레스 DC 모터와 같이 영구자석을 이용하는 것과, 유도 전동기와 같이 2차 권선을 사용하는 것이 있다.
예를 들면, 회전자(31)가, 도 4와 같은 브러시레스 DC 모터인 경우는, 회전자 철심(32)의 축방향에 자석 삽입구멍(33)이 마련되고, 자석 삽입구멍(33)에는, 페라이트 자석 또는 희토류 자석 등의 영구자석(34)이 삽입되어 있다. 영구자석(34)에 의해 회전자(31)상의 자극을 형성한다. 전동기(30)는, 회전자(31)상의 자극이 만드는 자속과, 고정자(41)의 고정자 권선이 만드는 자속과의 작용에 의해, 회전자(31)를 회전시킨다.
회전자(31)가, 도시하지 않은 유도 전동기인 경우는, 회전자 철심(32)에 영구자석 대신에 2차 권선이 마련되고, 고정자(41)의 고정자 권선(46)이, 회전자측의 2차 권선에 자속을 유도하여 회전력을 발생시키고, 회전자(31)를 회전시킨다.
회전자 철심(32)의 중심에는, 회전축(21)을 통과하는 축구멍(35)이 마련되어 있고, 회전축(21)의 주축부(21a)가 수축 끼워맞춤 등에 의해 체결되어 있다. 이에 의해, 회전자(31)는, 자신의 회전 운동을 회전축(21)에 전달한다. 축구멍(35)의 주위에는, 바람구멍(36)이 마련되어 있고, 전동기(30)의 하방에 있는 압축 기구(20)에서 압축된 고압·고온의 냉매가, 바람구멍(36)을 통과한다. 또한, 압축 기구(20)에서 압축된 냉매는, 바람구멍(36) 이외에도, 회전자(31)와 고정자(41) 사이의 에어 갭 및 고정자 권선(46)의 간극도 통과한다.
고정자(41)는, 고정자 철심(42), 복수의 코일엔드 절연부재(45a), 복수의 코일엔드 절연부재(45b), 복수의 벽부 절연부재(45c), 및 고정자 권선(46)으로 구성되어 있다. 고정자(41)는, 거의 원통형상의 형상이고, 중심에 거의 원주형상의 회전자(31)가 배치를 되어 있다. 즉, 고정자(41)는, 회전자(31)의 외주측에 원환형상으로 마련되어 있다. 이후에 있어서, 복수의 코일엔드 절연부재(45a), 복수의 코일엔드 절연부재(45b), 및 복수의 벽부 절연부재(45c)를 총칭한 때는, 단지 절연부재(45)라고도 한다.
고정자 철심(42)은, 회전자(31)와 마찬가지로, 박판 전자강판을 타발한 철심 시트를 복수장 적층하여 형성되어 있고, 고정자 철심(42)의 외경은 하부 용기(12)의 중간부분의 내경보다 크게 제작되고, 하부 용기(12)의 내경에 수축 끼워맞춤에 의해 고정되어 있다.
고정자 철심(42)은, 외주측의 원통형부를 형성한 백요크부(43)와, 고정자 철심(42)은, 백요크부(43)로부터 고정자(41)의 지름방향의 중심측, 즉 회전자(31)의 방향으로 돌출한 복수의 티스부(44)에 의해 구성되어 있다. 복수의 자극치인 각 티스부(44)는, 백요크부(43)의 내주에 따라 동일 간격으로 마련되어 있다. 각 티스부(44)는, 고정자 권선(46)이 시행됨에 의해, 자극을 구성한다. 이웃하는 티스부(44)와 티스부(44) 사이에는, 고정자 권선(46)이 수용될 수 있는 공간, 즉 슬롯(47)이 형성되어 있다.
고정자 권선(46)에는, 리드선(51)이 접속되어 있다. 리드선(51)은, 밀폐 용기(10)에 고정된 유리 단자(52)와 접속되어 있고, 유리 단자(52)로부터 전력이 공급된다. 유리 단자(52)에는, 리드선(51)을 통하여 고정자 권선(46)에 전력을 공급하는 외부 전원이 접속된다. 외부 전원은, 밀폐 용기(10)의 밖에 마련되는 인버터 장치 등이다.
고정자 권선(46)은, 고정자 철심(42)에 복수 마련된 티스부(44)의 각각에, 절연부재(45)를 통하여 고정자(41)의 축방향 즉 상하 방향으로 휘감겨진 권선의 집합체이다. 고정자 권선(46)은, 예를 들면, 절연 피막으로 덮여진 구리선 또는 알루미늄선으로 구성되어 있다. 고정자 권선(46)을 구성하는 각 권선은, 이웃하는 2개의 티스부(44)의 사이에 마련된 각 슬롯(47)에, 거의 간극 없이 수납되어 있다. 고정자 권선(46)에 전류를 흘린 때, 각 권선이 휘감겨 진 각 티스부(44)가 자극이 된다. 자극의 방향은, 고정자 권선(46)에 흘리는 전류의 방향에 의해 변한다.
도 5는, 도 4의 전동기(30)에 고정자 권선(46)의 결선도이다. 본 실시의 형태에서의 전동기(30)는, 3상 교류로 회전 자계를 생성하는 3상 전동기이다. 일반적으로, 3상 전동기의 고정자 권선은, 3의 독립한 고정자 권선의 집합체이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 고정자 권선(46)은, U상에 대응하는 U상 고정자 권선(46U)과, V상에 대응하는 V상 고정자 권선(46V)과, W상에 대응하는 W상 고정자 권선(46W)의 집합체이다. 리드선(51)은, U상에 대응하는 리드선(51u)과, V상에 대응하는 리드선(51v)과, W상에 대응하는 리드선(51w)에 의해 구성되어 있다.
U상 고정자 권선(46U)은, 대응하는 각 티스부(44)에 휘감겨진 권선(46a), 권선(46b), 및 권선(46c)으로 이루어지는 것이다. 즉, U상 고정자 권선(46U)은, 도 5와 같이, 권선(46a)과 권선(46b)과 권선(46c)이 직렬로 접속되어 구성되어 있다. U상 고정자 권선(46U)의 단말의 일방은 중성점(55)에 접속되고, 또 일방의 단말인 U상 단자(55u)는 단자대(50u)에 리드선(51u)에 접속되어, 고정자(41)의 U상을 구성한다.
마찬가지로, V상 고정자 권선(46V)은, 대응하는 각 티스부(44)에 휘감겨진 권선(46d), 권선(46e), 및 권선(46f)으로 이루어지는 것이다. 즉, V상 고정자 권선(46V)은, 권선(46d)과 권선(46e)과 권선(46f)이 직렬로 접속되고 구성되어 있다. V상 고정자 권선(46V)의 단말의 일방은 중성점(55)에 접속되고, 또 일방의 단말인 V상 단자(55v)는 단자대(50v)에 리드선(51v)에 접속되어, 고정자(41)의 V상을 구성한다.
또한, W상 고정자 권선(46W)은, 대응하는 각 티스부(44)에 휘감겨진 권선(46g), 권선(46h), 및 권선(46i)으로 이루어지는 것이다. 즉, W상 고정자 권선(46W)은, 권선(46g)과 권선(46h)과 권선(46i)이 직렬로 접속되고 구성되어 있다. W상 고정자 권선(46W)의 단말의 일방은 중성점(55)에 접속되고, 또 일방의 단말인 W상 단자(55w)는 단자대(50w)에 리드선(51w)에 접속되어, 고정자(41)의 W상을 구성한다.
U상 고정자 권선(46U)과, V상 고정자 권선(46V)과, W상 고정자 권선(46W)에 전류를 흘림에 의해, 고정자 권선(46)이 여자되고, 각 티스부(44)가 자극이 된다. 각 티스부(44)의 회전축(21)에 대해 원주 방향의 측면, 즉, 각 티스부(44)의 슬롯(47)측의 측벽은, 각 티스부(44)와 고정자 권선(46)이 접촉하지 않도록, 절연부재(45)로 덮여있다. 또한, 단자대(50u)와 단자대(50v)와 단자대(50w)는, 인접하여 마련되어 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 전동기(30)는, 회전자(31)가 만드는 자속과 고정자(41)의 고정자 권선(46)이 만드는 자속과의 작용에 의해, 회전자(31)를 회전시키고, 회전력을 회전축(21)에 전달하고, 회전축(21)을 통하여 압축 기구(20)에 전달한다.
전동기(30)가 발생하는 회전력, 즉 전동기(30)의 발생 토오크는, 압축 기구(20)의 흡입, 압축, 및 토출의 각 공정에 필요한 부하량에 따른다. 즉, 압축 기구(20)의 부하량이 커지면, 전동기(30)가 발생하는 토오크도 크게 할 필요가 있다. 전동기(30)의 발생 토오크는, 고정자 권선(46)에 흘리는 전류에 의해 발생하는 자속과, 회전자(31)에 마련된 영구자석 또는 2차 권선의 자속과의 작용에 의해 발생한다. 전동기(30)의 발생 토오크의 크기는, 고정자(41)와 회전자(31)가 발생하는 자속의 크기에 의해 결정된다.
일반적으로는, 회전자(31)측의 자속의 크기는, 탑재하는 영구자석 또는 2차 권선의 설계에 응하여, 설계시에 대강 결정되고, 고정자(41)의 자속의 크기를 정하는 요소 중, 고정자 권선(46)을 권회하는 회수도 설계시에 결정된다. 이 때문에, 전동기(30)의 발생 토오크의 크기는, 고정자 권선(46)에 흘리는 전류의 증감에 의해 제어한다. 즉, 전동기(30)의 발생 토오크를 크게 하고 싶은 경우에는, 고정자 권선(46)에 흘리는 전류를 증가시키고, 전동기(30)의 발생 토오크를 작게 하고 싶은 경우에는, 고정자 권선(46)에 흘리는 전류를 감소시킨다.
고정자 권선(46)에 흘리는 전류는, 리드선(51) 및 유리 단자(52)를 통하여 접속된 외부 전원에 의해 제어할 수 있다. 전동기(30)에 필요한 발생 토오크는, 예를 들면 인버터 장치로 이루어지는 외부 전원에 의해, 압축 기구(20)의 부하량에 맞추어서 발생시킬 수 있다. 인버터 장치는, 전동기(30)의 U상 고정자 권선(46U), V상 고정자 권선(46V), 및 W상 고정자 권선(46W)의 각각에, 120°씩 위상이 다른 교류 전압을 인가시켜 전동기(30)를 구동한다.
여기서, 본 실시의 형태에 관한 고정자(41)는, 복수의 분할 코어가 원환형상으로 연결되고 구성되어 있다. 도 4에서는, 9개의 분할 코어로 이루어지는 고정자(41)를 예시하고 있다. 이들의 분할 코어는 어느 것이나 마찬가지로 구성되어 있기 때문에, 이하, 도 4의 범위(C)에 도시하는 분할 코어의 구성을 구체적으로 설명한다.
도 6은, 도 4의 고정자를 구성하는 분할 코어를 도시하는 사시도이다. 도 7은, 도 6의 분할 코어를 도시하는 분해 사시도이다. 도 8은, 도 6의 D-D선에 따른 개략 종단면도이다. 즉, 도 8에는, 도 6의 D-D선에 따른 yz평면에서의 개략 단면도를 도시하고 있다. 도 9는, 도 8의 고정자 코어의 티스부의 폭 치수와 손실 및 효율과의 관계를 도시하는 그래프이다. 도 10은, 도 7의 상방에 배치된 코일엔드 절연부재를 하방에서 본 상태를 도시하는 평면도이다. 도 11은, 도 7의 하방에 배치된 코일엔드 절연부재를 상방에서 본 상태를 도시하는 평면도이다. 도 12는, 도 6의 분할 코어를 영역(E)의 범위에서 부분적으로 도시하는 확대도이다. 도 13은, 도 6의 F-F선에 따른 개략 횡단면도이다. 즉, 도 13에는, 도 6의 F-F선에 따른 xy평면에서의 개략 단면도를 도시하고 있다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 고정자 권선(46)을 생략하고 있다. 또한, 도 8 및 도 13에서는, 각 구성 부재의 구조를 명시하기 위해, 고정자 철심(42)에의 해칭을 생략하고 있다.
도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 고정자(41)를 구성하는 분할 코어(41a)는, 고정자 철심(42)의 일부인 고정자 코어(42a)를 갖고 있다. 본 실시의 형태에서, 고정자 철심(42)은, 9개의 고정자 코어(42a)가 원환형상으로 연결된 것이다. 따라서 고정자 코어(42a)는, 두께 방향 즉 축방향으로 적층된 복수장의 전자강판으로 구성되어 있다. 고정자 코어(42a)는, 백요크부(43)를 구성하는 분할 요크부(43a)와, 분할 요크부(43a)로부터 회전자(31)측으로 돌출한 티스부(44)에 의해 구성되어 있다. 티스부(44)는, 분할 요크부(43a)의 둘레방향에서의 중앙부로부터 지름방향으로 돌출한 기부(44a)와, 기부(44a)의 단면(端面)에 마련되고, 둘레방향의 폭이 기부(44a)보다도 넓게 형성된 선단부(44b)를 갖고 있다. 기부(44a)는, 고정자 권선(46)이 권회되는 부분이다. 본 실시의 형태에서의 선단부(44b)는, 기부(44a)의 단면부터 둘레방향으로 좌우 균등하게 넓어지면서 회전자(31)측으로 늘어나도록 구성되어 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 고정자 코어(42a)는, 회전축(21)의 축방향에서의 일단부 및 타단부에, 각각, 코일엔드 절연부재(45a) 또는 코일엔드 절연부재(45b)가 감입되는 단부(段部)(424)를 갖고 있다. 각 단부(424)는, 고정자 코어(42a)의 둘레방향 양측에 마련된 단차부(423)에 의해 형성되어 있다. 각 단차부(423)는, 분할 요크부(43a)의 내주벽 및 티스부(44)의 둘레방향에서의 양측의 측벽에 형성되어 있다. 여기서, 티스부(44)의 둘레방향에서의 양측의 측벽에는, 기부(44a)의 양측벽과, 선단부(44b)의 둘레방향에서의 양측의 측벽을 포함하는 것으로 한다. 또한, 분할 요크부(43a)의 내주벽이란, 분할 요크부(43a)의 회전자(31)측의 측벽인 것이다. 보다 구체적으로, 단차부(423)는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 티스부(44)의 둘레방향에서의 측벽부터, 당해 측벽에 연속하는 분할 요크부(43a)의 내주벽에 걸쳐서 형성된 단단면(段端面)(421) 및 단차면(段差面)(422)에 의해 구성되어 있다.
여기서, 도 8 및 도 9를 참조하여, 고정자 코어(42a)의 티스부(44)의 폭 치수와 손실 및 효율과의 관계를 설명한다. 그런데, 도 8은, 도 6의 D-D선에 따른 yz평면에서의 개략 단면도이기 때문에, 도 8에서의 고정자 코어(42a)는, 티스부(44)의 기부(44a)에 상당한다.
도 9에서는, 단부(424)에 기부(44a)의 둘레방향의 폭인 협폭(狹幅)(dn)의, 단부(424) 이외의 부분에서의 기부(44a)의 둘레방향의 폭인 광폭(廣幅)(dw)에 대한 비율[%]을 횡축에 취하고서, 전동기(30)의 손실[W]과 전동기(30)의 효율[%]을 종축에 취하고 있다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 광폭(dw)에 대한 협폭(dn)의 비율이 증가함에 따라, 전동기(30)의 손실이 감소하고, 전동기(30)의 효율이 상승한다. 그리고, 광폭(dw)에 대한 협폭(dn)의 비율이 70% 이상의 범위에서, 전동기(30)의 손실 및 효율이 알맞은 상태에서 안정됨을 알 수 있다.
그래서, 본 실시의 형태의 고정자 코어(42a)는, 광폭(dw)에 대한 협폭(dn)의 비율이 70% 이상이 되도록 구성되어 있다. 즉, 전동기(30)는, 광폭(dw)에 대한 협폭(dn)의 비율이 70% 이상인 고정자 코어(42a)를 갖고 있기 때문에, 티스부(44)의 자속밀도 증가에 의한 철손(鐵損)의 증가를 억제하고, 효율 저하를 방지할 수 있다(단차 없음 코어에 대해 -1% 이내).
또한, 분할 코어(41a)는, 고정자 코어(42a)의 일단부에 형성된 단부(424)에 감입되는 코일엔드 절연부재(45a)와, 고정자 코어(42a)의 타단부에 형성된 단부(424)에 감입되는 코일엔드 절연부재(45b)와, 코일엔드 절연부재(45a)와 코일엔드 절연부재(45b)에 의해 상하로부터 파지(把持)되는 한 쌍의 벽부 절연부재(45c)를 갖고 있다. 코일엔드 절연부재(45a), 코일엔드 절연부재(45b), 및 각 벽부 절연부재(45c)는, 예를 들면 수지 재료 등으로 형성되어 있고, 고정자 철심(42)과 고정자 권선(46)과의 절연을 취하는 것이다.
코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 도 6 및 도 8에 도시하는 바와 같이, 고정자 코어(42a)의 양단부의 전체를 덮도록 조립된다. 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연부의 형상은, 고정자 코어(42a)의 단부(424)의 형상에 대응하고 있다. 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 각각, 단차부(423)에 대응하는 주연부로부터 고정자 코어(42a)를 향하여 연출(延出)하는 주연벽(451)을 갖고 있다. 주연벽(451)은, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 본체로부터 수직으로 늘어나 있고, 단단면(421)에 대향하는 주연 단면(452)을 갖고 있다.
본 실시의 형태에서, 분할 코어(41a)는, 도 8에 도시하는 바와 같이, 주연벽(451)의 둘레방향에서의 두께인 벽두께(W1)와, 단단면(421)의 폭(W2)이 동등하게 되도록 형성되어 있다. 이 때문에, 각 단부(424)에 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)를 감입하면, 단단면(421)에 주연 단면(452)이 당접하고, 고정자 코어(42a)와 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)와의 연결 부분이 동일면(面一)의 상태가 된다. 즉, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연부와, 당해 주연부에 대응하는 티스부(44)의 둘레방향에서의 각 측벽 및 백요크부(43)의 내주벽은, 동일면의 상태로 되어 있다.
도 10 및 도 11에 도시하는 바와 같이, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 모두, 분할 요크부(43a)에 대향하는 요크 대향부(451p)와, 기부(44a)에 대향하는 기부 대향부(451q)와, 선단부(44b)에 대향하는 선단 대향부(451r)를 갖고 있다. 주연벽(451)은, 요크 대향부(451p)와 기부 대향부(451q)와의 접속부(Co)에서 L자형상으로 구부러져 있다.
또한, 코일엔드 절연부재(45a)는, 2개의 티스측 지지 부재(453)와, 하나의 요크측 지지 부재(454)를 갖고 있다. 코일엔드 절연부재(45b)는, 2개의 티스측 지지 부재(453)와, 2개의 요크측 지지 부재(454)를 갖고 있다.
티스측 지지 부재(453)는, 선단 대향부(451r)의 지름방향의 양단부에 마련되어 있다. 티스측 지지 부재(453)는, 선단 대향부(451r)에 위치하는 주연벽(451)에 평행하게 되도록 배설된 직방체형상의 수납벽(453w)을 갖고 있다. 수납벽(453w)의 높이는, 예를 들면 주연벽(451)의 1/3로 설정된다. 티스측 지지 부재(453)에서, 수납벽(453w)은, 선단 대향부(451r)에 소정이 간격을 두고 접속되어 있다. 따라서, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)에는, 주연벽(451)과 수납벽(453w)과의 접속부에, 벽부 절연부재(45c)를 삽입 가능한 티스측 수납홈(453g)이 형성되어 있다. 티스측 수납홈(453g)의 폭은, 벽부 절연부재(45c)의 두께에 응하여 설정된다.
요크측 지지 부재(454)는, 접속부(Co)의 위치에서의 주연벽(451)의 외측에 마련되고, 주연벽(451)에 따라 돌기하는 돌기부(454w)를 갖고 있다. 돌기부(454w)의 높이는, 예를 들면 주연벽(451)의 반분의 높이로 설정된다. 요크측 지지 부재(454)에서, 돌기부(454w)는, 접속부(Co)에 위치하는 요크 대향부(451p) 및 기부 대향부(451q)에 소정이 간격을 두고 접속되어 있다. 따라서 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)에는, 주연벽(451)과 돌기부(454w)와의 접속부에, 벽부 절연부재(45c)를 삽입 가능한 요크측 수납홈(454g)이 형성되어 있다. 요크측 수납홈(454g)의 폭은, 벽부 절연부재(45c)의 두께에 응하여 설정된다.
한 쌍의 벽부 절연부재(45c)는, 코일엔드 절연부재(45a)가 갖는 각 지지 부재와, 코일엔드 절연부재(45b)가 갖는 각 지지 부재에 의해 파지되는 것이다. 즉, 한 쌍의 벽부 절연부재(45c)는, 코일엔드 절연부재(45a)가 갖는 티스측 수납홈(453g) 및 요크측 수납홈(454g)과, 코일엔드 절연부재(45b)가 갖는 티스측 수납홈(453g) 및 요크측 수납홈(454g)에 의해, 상하로부터 파지되는 것이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 벽부 절연부재(45c)는, 분할 요크부(43a)의 회전자(31)측의 면에 대향 배치되는 요크측 절연부재(451c)와, 기부(44a)의 측벽을 덮는 기부 절연부재(452c)와, 선단부(44b)의 둘레방향측의 측벽을 덮는 선단 절연부재(453c)를 갖고 있다. 여기서, 기부 절연부재(452c) 및 선단 절연부재(453c)는, 티스 절연부재라고도 총칭한다.
요크측 절연부재(451c)와 기부 절연부재(452c)와의 접합부에서의 횡단면 L자형상의 각 단부(Le)는, 각각, 대향하는 요크측 수납홈(454g)에 삽입된다. 본 실시의 형태에서는, 권선의 원활성을 고려하여, 코일엔드 절연부재(45a)가, 접속부(Co)의 위치에서의 일방의 주연벽(451)의 외측에만 요크측 지지 부재(454)를 갖고 있다. 이 때문에, 도 7에 도시하는 3개소의 단부(Le)는, 요크측 수납홈(454g)에 삽입되어 지지된다. 또한, 영역(E)을 확대한 도 12에 도시하는 바와 같이, 선단 절연부재(453c)의 하단부는, 대향하는 티스측 수납홈(453g)에 삽입되어 지지된다. 즉, 선단 절연부재(453c)의 상단부 및 하단부는, 각각, 대향하는 티스측 수납홈(453g)에 삽입되어 지지된다.
즉, 도 13에 도시하는 바와 같이, 벽부 절연부재(45c)는, 티스부(44)의 둘레방향에서의 각 측벽으로부터 분할 요크부(43a)의 내주벽에 걸쳐서 고정자 코어(42a)를 덮도록 형성되어 있다. 마찬가지로, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연부는, 각단부(424)에 감입되고, 티스부(44)의 둘레방향에서의 각 측벽으로부터 분할 요크부(43a)의 내주벽에 걸쳐서 고정자 코어(42a)를 덮도록 형성되어 있다. 따라서, 분할 코어(41a)가 연결된 고정자(41)에 의하면, 백요크부(43) 및 티스부(44)의 선단부(44b)와 고정자 권선(46)과의 절연성을 확보할 수 있기 때문에, 각 권선(46a∼46i)를 백요크부(43)측 및 선단부(44b)측에도 충분히 권회할 수 있고, 권선 효율의 향상을 도모할 수 있다.
벽부 절연부재(45c)의 두께는, 예를 들면 t 0.075㎜∼t 0.250㎜의 범위로 설정된다. 즉, 티스측 수납홈(453g) 및 요크측 수납홈(454g)의 폭을 조정함에 의해, 다양한 두께를 갖는 벽부 절연부재(45c)를 선택할 수 있기 때문에, 전동기(30)의 코어폭 증가 및 전동기(30)의 인가 전압 증가에 기인하여 발생하는 누설 전류에의 유용한 대처가 가능해진다.
또한, 도 4에서는, 9개의 분할 코어로 구성된 9슬롯 타입의 고정자(41)를 예시하고 있지만, 고정자(41)는 원환형상으로 형성되어 있으면 되고, 예를 들면 12개라는 임의의 개수의 분할 코어를 원환형상으로 연결하여 고정자(41)를 구성하여도 좋다. 또한, 고정자 철심(42)은, 복수의 고정자 코어(42a)를 원환형상으로 연결하여 형성되어 있지만, 이것으로 한하지 않고, 고정자 철심(42)은, 원환형상으로 타발된 철심 시트를 적층함에 의해 일체적으로 형성하여도 좋다. 또한, 도 5에서는, 고정자 권선(46)의 3상이 결선된 경우를 예로 설명하였지만, 고정자 권선(46)의 3상은 델타(Δ) 결선된 구성이라도 좋다.
이상과 같이, 본 실시의 형태에서의 전동기(30)는, 고정자 철심(42)이, 티스부(44)의 둘레방향에서의 측벽 및 백요크부(43)의 내주벽이고 축방향의 각 단부측에 마련된 한 쌍의 단차부(423)를 갖고 있다. 또한, 고정자(41)는, 복수의 티스부(44) 각각의 축방향에서의 양단부를 덮는 한 쌍의 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)와, 복수의 티스부(44) 각각의 측벽 및 백요크부(43)의 내주벽을 덮는 벽부 절연부재(45c)를, 갖고 있다. 그리고, 한 쌍의 코일엔드 절연부재인 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연부는, 각각, 당해 코일엔드 절연부재에 대응하는 단차부(423)에 배치되어 있다. 이 때문에, 고정자(41)에서는, 티스부(44)의 측벽과 벽부 절연부재(45c) 사이의 데드 스페이스를 삭감함과 함께, 고정자 철심(42)과 고정자 권선(46)과의 절연성을 확보할 수 있다. 따라서, 전동기(30)에 의하면, 고정자의 코어폭 확대 또는 인가 전압 증가에 의한 누설 전류의 증가에 대해 유용하게 대처할 수 있고, 또한 권선 효율의 향상을 도모할 수 있다.
더하여, 전동기(30)에서는, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)가, 대응하는 고정자 코어(42a)에 마련된 단부(424)에 감합되어 조립되어 있다. 따라서, 고정자 코어(42a)와 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)와의 위치 결정이 용이해지기 때문에, 작업성의 향상을 도모할 수 있다. 아울러서, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)를 고정자 코어(42a)에 대해 강고하게 고정할 수 있다. 또한, 고정자 권선(46)의 권회시에 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)에 가하여지는 하중에 대한 응력을 완화할 수 있기 때문에, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 열화를 막을 수 있고, 결과로서 전동기(30)의 품질을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 구성을 채택한 전동기(30)에 의하면, 고정자 철심(42)과 고정자 권선(46)과의 절연 거리를 확보하고 나서, 각 권선(46a∼46i)을 권회할 수 있는 면적을 늘리는 것이 가능해져서, 모터 손실의 하나인 동손(銅損)을 저감할 수 있다.
또한, 각 코일엔드 절연부재(45a 또는 45b)의 주연부는, 각각, 고정자 철심(42)을 향하여 축방향에 따라 연출하고, 당해 주연부에 대응하는 단차부(423)에 배치되는 주연벽(451)을 갖고 있다. 따라서, 주연벽(451)의 주연 단면(452)이 단차부(423)의 단단면(421)에 당접함으로써, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 둘레방향의 폭을 단축할 수 있기 때문에, 티스부(44)의 측벽과 벽부 절연부재(45c) 사이의 데드 스페이스를 더욱 삭감할 수 있다.
더하여, 고정자(41)는, 주연벽(451)의 벽두께(W2)와 단차부의 폭(W1)이 동등하게 되도록 형성되어 있다. 즉, 고정자(41)에서는, 고정자 코어(42a)와 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)가, 티스부(44)의 둘레방향에서의 각 측벽으로부터 백요크부(43)의 내주벽에 걸쳐서 동일면이 되도록 연결되어 있다. 즉, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연부와, 당해 주연부에 대응하는 티스부(44)의 각 측벽 및 백요크부(43)의 내주벽은, 동일면의 상태로 되어 있다. 따라서 전동기(30)에 의하면, 티스부(44)의 측면과 벽부 절연부재(45c)의 사이에 데드 스페이스가 생기지 않기 때문에, 권선 효율을 향상시켜, 전동기(30)의 효율 업을 도모할 수 있다.
또한, 벽부 절연부재(45c)는, 고정자 코어(42a)의 단차부(423)와 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)의 주연벽(451)과의 연결 부분을 덮고, 또한 주연벽(451), 분할 요크부(43a)의 내주벽, 및 티스부(44)의 둘레방향에서의 각 측벽에 당접하도록 마련되어 있다. 따라서, 고정자 철심(42)과 고정자 권선(46)과의 절연성을 충분히 확보할 수 있다.
또한, 각 티스부(44)는, 각각, 단차부(423)가 형성되어 있는 위치에서의 기부(44a)의 둘레방향에서의 폭인 협폭(dn)의, 단차부(423)가 형성되어 있지 않은 위치에서의 기부(44a)의 둘레방향에서의 폭인 광폭(dw)에 대한 비율이, 70% 이상으로 되어 있다. 이 때문에, 전동기(30)에 의하면, 티스부(44)의 자속밀도 증가에 의한 철손의 증가를 억제하고, 효율 저하를 방지할 수 있다.
또한, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 각각, 벽부 절연부재(45c)를 지지하는 복수의 지지 부재를 주연부의 외측에 갖고 있다. 벽부 절연부재(45c)는, 당해 벽부 절연부재(45c)에 대응하는 한 쌍의 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)가 갖는 각 지지 부재에 의해 파지되어 있다. 그리고, 각 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 각각, 각 지지 부재로서, 티스부(44)의 선단부(44b)측에 마련된 한 쌍의 티스측 지지 부재(453)와, 백요크부(43)측에 마련된 적어도 하나의 요크측 지지 부재(454)를 갖고 있다. 따라서, 전동기(30)에 의하면, 벽부 절연부재(45c)를 안정적으로 지지할 수 있다.
또한, 각 티스측 지지 부재(453)는, 각각, 주연부와의 거리를 두고 당해 주연부에 평행하게 되도록 배치된 수납벽(453w)을 갖고 있다. 각 벽부 절연부재(45c)는, 각각, 당해 벽부 절연부재(45c)에 대응하는 수납벽(453w)과 주연부와의 사이에 형성된 티스측 수납홈(453g)에 삽입되어 파지되어 있다. 또한, 각 요크측 지지 부재(454)는, 각각, 주연부와의 거리를 두고 배치되고, 당해 주연부에 따라 돌기하는 돌기부(454w)를 갖고 있다. 각 벽부 절연부재(45c)는, 각각, 당해 벽부 절연부재(45c)에 대응하는 돌기부(454w)와 주연부와의 사이에 형성된 요크측 수납홈(454g)에 삽입되어 파지되어 있다. 따라서 전동기(30)에서는, 벽부 절연부재(45c)를 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)에 간이하게 또한 안정적으로 부착할 수 있다. 그리고, 고정자(41)의 코어폭 확대 또는 모터 인가 전압 증가일 때는, 티스측 수납홈(453g) 및 요크측 수납홈(454g)의 폭과 함께, 벽부 절연부재(45c)의 두께를 변경함으로써, 누설 전류의 증가에 대해 유용하게 대처할 수 있다.
즉, 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)는, 벽부 절연부재(45c)가 티스측 수납홈(453g) 및 요크측 수납홈(454g)에 삽입된 상태에서, 주연부가 고정자 코어(42a)의 각 단부(424)에 감입된다. 따라서 벽부 절연부재(45c)는, 코일엔드 절연부재(45a)의 각 수납홈과, 코일엔드 절연부재(45b)의 각 수납홈에 의해 상하로부터 파지된다. 이 때문에, 전동기(30)에서는, 벽부 절연부재(45c)를 안정된 상태에서 간이하게 부착할 수 있다. 또한, 요크측 수납홈(454g)의 횡단면은, 요크측 절연부재(451c)와 기부 절연부재(452c)와의 접속부분에 대응하는 L자형상으로 되어 있다. 이 때문에, 요크측 수납홈(454g)을 갖는 코일엔드 절연부재(45a 및 45b)에 의하면, 직선형상으로 형성된 홈보다도 벽부 절연부재(45c)를 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 상술한 실시의 형태는, 전동기, 압축기, 및 냉동 사이클 장치에서의 알맞은 구체례이고, 본 발명의 기술적 범위는, 이들의 상태로 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 상기 실시의 형태에서는, 돌기부(454w)의 높이가 주연벽(451)의 반분 정도로 설정되어 있는 경우를 예시하였지만, 이것으로 한하지 않고, 돌기부(454w)의 높이는, 벽부 절연부재(45c)를 안정적으로 파지할 수 있는 범위 내에서 임의로 변경하여도 좋다. 마찬가지로, 수납벽(453w)의 높이는, 벽부 절연부재(45c)를 안정적으로 유지할 수 있는 범위 내에서 임의로 변경하여도 좋다. 또한, 도 12 등에서는, 수납벽(453w)이 직방체형상의 형상인 경우를 예시하였지만, 이것으로 한하지 않고, 수납벽(453w)의 형상은, 벽부 절연부재(45c)를 안정적으로 지지할 수 있는 범위에서 적절히 변경하여도 좋다. 또한, 기부 대향부(451q)의 지름방향에서의 중앙부 등에, 티스측 수납홈(453g)과 같은 수납홈을 형성하고, 벽부 절연부재(45c)를 삽입하여 지지하도록 하여도 좋다. 더하여, 벽부 절연부재(45c)는, 요크측 절연부재(451c)와 기부 절연부재(452c)와 선단 절연부재(453c)가 일체적으로 형성된 구성이라도 좋고, 개별적으로 형성된 요크측 절연부재(451c)와 기부 절연부재(452c)와 선단 절연부재(453c)에 의해 구성되어 있어도 좋다.
10 : 밀폐 용기
11 : 상부 용기
12 : 하부 용기
20 : 압축 기구
21 : 회전축
21a : 주축부
21b : 편심축부
21c : 부축부
22 : 롤링 피스톤
23 : 실린더
23a : 실린더실
23b : 배압실
23c : 베인홈
24 : 상축받이
25 : 하축받이
26 : 베인
27 : 토출 머플러
30 : 전동기
31 : 회전자
32 : 회전자 철심
33 : 자석 삽입구멍
34 : 영구자석
35 : 축구멍
36 : 바람구멍
41 : 고정자
41a : 분할 코어
42 : 고정자 철심
42a, 1420, 2420, 3420 : 고정자 코어
43 : 백요크부
43a : 분할 요크
44 : 티스부
44a : 기부
44b : 선단부
45 : 절연부재
45a, 45b, 1451, 3450 : 코일엔드 절연부재
45c : 벽부 절연부재
46 : 고정자 권선
46U : U상 고정자 권선
46V : V상 고정자 권선
46W : W상 고정자 권선
46a∼46i : 권선
47 : 슬롯
50u, 50v, 50w : 단자대
51, 51u, 51v, 51w : 리드선
52 : 유리 단자
55 : 중성점
55u : U상 단자
55v : V상 단자
55w : W상 단자
100 : 압축기
101 : 흡입 머플러
102 : 토출관
103 : 4방전환밸브
104 : 실외측 열교환기
105 : 감압기
106 : 실내측 열교환기
200 : 냉동 사이클 장치
421 : 단단면
422 : 단차면
423 : 단차부
424 : 단부
451 : 주연벽
451c : 요크측 절연부재
451p : 요크 대향부
451q : 기부 대향부
451r : 선단 대향부
452 : 주연 단면
452c : 기부 절연부재
453 : 티스측 지지 부재
453c : 선단 절연부재
453g : 티스측 수납홈
453w : 수납벽
454 : 요크측 지지 부재
454g : 요크측 수납홈
454w : 돌기부
1452 : 박형 절연부재
2450 : 고정자용 보호부재
3450c : 박형 절연물
dn : 협폭
dw : 광폭

Claims (10)

  1. 회전축을 중심으로 회전 구동되는 회전자와, 상기 회전자의 외주측에 원환형상으로 마련된 고정자를 갖는 전동기로서,
    상기 고정자는,
    복수의 전자강판이 적층되어 형성된 것이고, 환형상의 백요크부 및 상기 백요크부로부터 상기 회전자의 방향으로 돌출한 복수의 티스부를 갖는 고정자 철심과,
    상기 티스부의 상기 회전축의 축방향에서의 양단부를 덮는 한 쌍의 코일엔드 절연부재와,
    상기 티스부의 둘레방향에서의 측벽, 및 당해 측벽에 연속하는 상기 백요크부의 내주벽을 덮는 벽부 절연부재와,
    상기 티스부에, 상기 코일엔드 절연부재 및 상기 벽부 절연부재를 통하여 권회된 고정자 권선을 구비하고,
    상기 고정자 철심은, 상기 티스부의 둘레방향에서의 측벽 및 상기 백요크부의 내주벽으로서 상기 축방향의 각 단부측에 마련된 한 쌍의 단차부를 가지며,
    상기 코일엔드 절연부재의 주연부는, 당해 코일엔드 절연부재에 대응하는 상기 단차부에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코일엔드 절연부재의 상기 주연부는, 상기 축방향에 따라 연출하고, 당해 주연부에 대응하는 상기 단차부에 배치되는 주연벽을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 주연벽의 벽두께와 상기 단차부의 폭이 동등하게 되도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일엔드 절연부재는, 상기 벽부 절연부재를 지지하는 복수의 지지 부재를 상기 주연부의 외측에 가지며,
    상기 벽부 절연부재는, 당해 벽부 절연부재에 대응하는 상기 한 쌍의 코일엔드 절연부재가 갖는 각 지지 부재에 의해 파지되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 코일엔드 절연부재는, 각 지지 부재로서, 상기 티스부의 선단부측에 마련된 한 쌍의 티스측 지지 부재와, 상기 백요크부측에 마련된 적어도 하나의 요크측 지지 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 전동기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 티스측 지지 부재는, 상기 주연부에 평행하게 되도록 배치된 수납벽을 가지며,
    상기 벽부 절연부재는, 당해 벽부 절연부재에 대응하는 상기 수납벽과 상기 주연부와의 사이에 형성된 티스측 수납홈에 삽입되어 파지되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 요크측 지지 부재는, 상기 주연부에 따라 돌기하는 돌기부를 가지며,
    상기 벽부 절연부재는, 당해 벽부 절연부재에 대응하는 상기 돌기부와 상기 주연부와의 사이에 형성된 요크측 수납홈에 삽입되어 파지되어 있는 것을 특징으로 하는 전동기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 티스부는, 상기 백요크부에 접속되어, 상기 고정자 권선이 권회되는 부분인 기부를 가짐과 함께, 상기 단차부가 형성되어 있는 위치에서의 상기 기부의 둘레방향에서의 폭인 협폭의, 상기 단차부가 형성되지 않은 위치에서의 상기 기부의 둘레방향에서의 폭인 광폭에 대한 비율이, 70% 이상인 것을 특징으로 하는 전동기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 전동기를 구비한 것을 특징으로 하는 압축기.
  10. 제9항에 기재된 압축기를 구비한 것을 특징으로 하는 냉동 사이클 장치.
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