WO2003007457A1

WO2003007457A1 - Moteur electrique

Info

Publication number: WO2003007457A1
Application number: PCT/JP2002/007042
Authority: WO
Inventors: Hideharu Hiwaki; Yoshinari Asano; Hisakazu Kataoka; Sunao Hashimoto; Shinichi Okuyama; Hiroshi Murakami
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2001-07-11
Filing date: 2002-07-11
Publication date: 2003-01-23
Also published as: EP1414132A4; JP2003032939A; EP1414132A1; JP4942259B2; US6952064B2; US20040195926A1; EP1414132B1; DE60238122D1

Description

明細書電動機技術分野

本発明は、低騒音、低振動を実現する集中巻電動機およびそれを用いた密閉型圧縮機などに関するものである。 · 、背景技術従来、エアコンや冷蔵庫の圧縮機などに使用される集中卷電動機は、図 1 0〜図 1 2に示すように構成されている。

これは、固定子 60とその内側で回転自在に支持された回転子 8 0からなり、図 1 0と図 1 2に示す固定子 6 0は、固定子鉄心 6 1 を積層して構成されている。この固定子鉄心 6 1は、卷線が施されるティース 6 2と、ティース 6 2の外周部をつなぐ略環状のヨーク 64から形成されている。ティース 6 2の先端には、固定子鉄心内径部に沿って周方向に突出したティース先端突出部 6 5が形成されている。

固定子鉄心 6 1に設けられた 6本のティース 6 2に施される巻線は、図 1 0では 3相卷線 6 3U， 6 3 V, 6 3 Wで表されているが、この 3相巻線 6 3 U， 6 3 V, 6 3 Wの寸法形状は正確に表記されていない。正確に寸法形状を表記すると、図 1 1に示すように卷装されている。

図 1 1は図 1 0の X— X 線に沿う断面図で、 3相卷線 63 U， 6 3 V , 6 3 Wを表す巻線 6 3は、フィルム状または樹脂成形されたィンシユレ一夕からなる絶縁物 6 7を介して固定子鉄心の前記ティース 6 2に施されている。

3相卷線 6 3 U , 6 3 V , 6 3 Wは、互いにス夕一結線されており、同時に 3相中の 2相が通電して駆動される 1 2 0 ° 矩形波通電である。また、印加電圧は P WM制御によって変化させられる。

また、この形状の固定子鉄心 6 1は、スキューを形成せずに軸方向にまっすぐに積層されている。固定子鉄心 6 1の外周に形成された切り欠き 6 6は、固定子 6 0が圧縮機のシェル 9 0の内側に焼.き. ばめ圧入された状態で、前記シェル 9 0 と固定子鉄心 6 1 との間に貫通孔として作用することになり、冷媒の通路となる。

回転子 8 0は、固定子 6 0の内側に、固定子 6 0 と同心円状に、回転自在に保持されている。回転子 8 0は、回転子鉄心 8 1に永久磁石 8 2が埋め込まれている。回転子鉄心^ 1の両端には端板（図示せず）が取り付き、回転子鉄心に設けられた貫通孔にリベット（図示せず）を通しかしめることで、両端の端板が固定されている。また、軸孔 8 3にはシャフトが入る。

したがって、回転子 8 0は固定子 6 0に施された 3相卷線 6 3 U , 6 3 V , 6 3 Wに流れる電流による回転磁界によって、マグネヅトトルクとリラクタンストルクとを合わせた回転力によって、前記シャフトを中心にして回転する。

上記のように、スキュ一を形成せずに、軸方向にまっすぐに積層される固定子 6 0では、互いに隣接したティース先端突出部 6 5の間に、作用する互いに引き合うあるいは反発する応力が増加するために、分布卷に比べて振動が増加する傾向にある。これには、回転方向の振動のみならず、半径方向の振動も大きく影響を及ぼしている。

特に、 P W M制御を行う場合、さらには 3相中 2相のみに通電する 1 2 0 ° 矩形波通電では振動の増加が顕著であった。これは、正弦波駆動に比べて、巻線に流れる電流に高調波を多く含むためである。また、 1 2 0 ° 矩形波通電では、電流の変化が急峻であることから、ティース先端突出部には強い加振力が発生し、振動が増大す o

回転力のムラを低減し、振動低減を図る方法として、スキュー形成が有効であることが従来から知られている。スキューは固定子についてのみならず、例えば、特開 2 0 0 0— 1 7 5 3 8 0号には、回転子、または固定子と回転子との両方へのスキュー形成について開示されており、スキューを形成することによって前述の図 1 0に示す集中卷電動機に発生する振動を低減することが可能である。

しかし、固定子にスキューを形成することにより、回転力のムラを低減させると共に、固定子鉄心を、ヨークを形成す.る円環の内径にティ一スを形成するリブを有する形状を考えた場合には、スキュ一によりリブが斜めになり、円環振動の発生を低減することはできるが、単に固定子にスキューすることのみでは、完全になくすことは不可能である。そして、発生するわずかな円環振動に対して、非接触状態で同一卷線用溝内に収納される卷線は質量となり、振動を増幅させていることが判明した。発明の開示本発明は、集中巻電動機の運転時の振動、騒音を抑制することであり、高効率で低振動、低騒音である電動機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明の電動機は、集中巻線を施してなる固定子と回転子の少なくとも一方にスキューを形成し、かつ前記卷線用溝内の前記卷線間に卷線制振体が前記巻線と直接または絶縁物を介して接触するように挿入し、卷線用溝内の卷線を卷線制振体で支持したものである。

. また、'極数が N pである場合、固定子と回転子により形成される相対的なスキュー角度が、 4 ° 以上（ 1 2 O /N p ) ° 以下としたものである。 '

このような構成により、集中巻線電動機の運転時の振動、騒音を抑制した高効率の電動機を実現できる。本発明の請求項 1に記載の電動機は、環状のヨークと前記ヨークの内周部に略等間隔に略半径方向に配置された複数のティースを有して隣接するティースの間に巻線用溝が設けられ前記ティースに集中巻線を施してなる固定子と、前記固定子の内周に僅かな空隙を介して対向し回転自在に保持された回転子により構成される電動機において、前記固定子と前記回転子の少なくとも一方にスキューが形成され、かつ前記卷線用溝内の前記巻線間に卷線制振体を挿入したことを特徴とする。

この構成によると、巻線の占積率が低い場合であっても、卷線用溝内で卷線を卷線制振体で支持することで、固定子の強度を向上させ、卷線の振動を抑制または減衰できる。固定子にスキューを形成するだけでなく回転子にもスキューを形成した場合には、固定子に形成するスキュ一角度を小さくしてもコギングトルクおよびトルク脈動を低減できる。本発明の請求項 2に記載の電動機は、請求項 1において、卷線制振体を、非磁性体あるいは導電率：びがびく 1 X 1 (Τ⁵ Ω ^{_ 1} πΓ ¹の材料で構成したことを特徴とする。本発明の請求項 3に記載の電動機は、旨青求項 1 または請求項 2において、卷線制振体の熱膨張係数：が、ひ > 1 . 1 X 1 0—5 k一¹ であることを特徴とする。この構成に.よると、固定子鉄心よりも熱膨張係数を大きくすることで、電動機運転時の発熱によってティース間をより強固に保持できる。本発明の請求項 4に記載の電動機は、請求項 1〜請求項 3において、前記回転子には回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれていることを特徴とする。この構成によると、永久磁石によるマグネヅトトルクとロータの突極性に起因するリラクタンストルケを有効に利用できる。本発明の請求項 5に記載の電動機は、請求項 4において、回転子スキュ一は、回転子軸方向に磁石埋め込み孔が設けられ、かつ回転子軸方向に少なくとも 2つに分割された回転子鉄心ュニヅトが、それそれの前記磁石埋め込み孔に永久磁石を埋め込むとともに円周方向に任意の角度回転させ一体に形成された回転子鉄心に形成されていることを特徴とする。この構成によると、' 永久磁石の漏れ磁束を低減できる。本発明の請求項 6に記載の電動機は、請求項 5において、回転子鉄心の軸方向分割、および回転子鉄心ユニットを円周方向への回転角度は回転子鉄心ュニットごとに等間隔であることを特徴とする。この構成によると、.部品点数を削減できる。

' 本発明の請求項 7に記載の電動機は、請求項 1〜請求項 6におい · て、前記回転子の極数が N pである場合、固定子ど回転子により形成される相対的なスキュ一角度が、 4 ° 以上、（ 1 2 0 /N p ) ° 以下であることを特徴とする。この構成によると、固定子、回転子鉄心の円環振動を抑制できる。また、固定子および回転子にスキュ一を形成した場合、各々に形成すべきスキュ一角度を小さくできる。本発明の請求項 8に記載の電動機は、請求項 1〜請求項 7において、前記巻線が自己融着電線からなることを特徴とする。この構成によると、巻線および固定子鉄心を含めた固定子の剛性が向上できる ο 本発明の請求項 9に記載の電動機は、請求項 1〜請求項 8において、前記固定子が、打ち抜いた電磁鋼板を積層してなり、スキュー角度を 0 s、電磁鋼板の積層枚数を N s としたとき、打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に、回転中心に対して 0 h = 0 s ÷ N s ( ° ) ピッチの小穴を少なくとも同一円周上に N s個設けたことを特徴とする。この構成によると、固定子鉄心のスキュー角度を、容易に精度良く固定できる。本発明の請求項 1 0に記載の電動機は、請求項 1〜請求項 8において、前記固定子が、打ち抜いた電磁鋼板を積層してなり、スキュ一角度を 0 sとしたとき、打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に、回転中心に対して、 0 h = O s +ひ（° ) の角度にわたって同一円周上に伸びた長孔を設けたことを特徴とする。この構成によると、固 . 定子鉄心のスキュー角度を、容易に精度良く固定できる。本発明の請求項 1 1に記載の電動機は、請求項 Ί〜請求項 8において、 '固定子鉄心の外周に溝または突起を形成し、かつ内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または溝を形成した円筒枠を固定 ' '子鉄心に係合させてスキュ一を形成したことを特徴とする。この構成によると、固定子のスキュー角度を、容易に精度良く固定できる。本発明の請求項 1 2に記載の密閉型圧縮機は、請求項 1から請求項 1 0のいずれかに記載の電動機を搭載したことを特徴とする。この構成によると、低振動、低騒音の密閉型圧縮機を実現できる。本発明の請求項 1 3に記載の密閉型圧縮機は、請求項 1 2において、電動機の固定子は、ティースに対応した固定子鉄心の外周に冷媒通路用の切り欠きを形成したことを特徴とする。この構成によると、磁束が通過するために必要な磁路を確保しつつ、固定子が圧縮機のシェルに焼きばめ圧入された時、圧縮機のシヱルと固定子鉄心との間に冷媒通過用の貫通孔を形成できる。本発明の請求項 1 4に記載の密閉型圧縮機は、請求項 1 0に記載の電動機を用いた密閉型圧縮機であって、前記円筒枠が密閉型圧縮機のシヱルを兼ねていることを特徴とする。この構成によると、固定子にスキューを形成するための特別な治具を必要せず、組立工数を削減できる。 ' 本発明の請求項 1 5に記載の密閉型圧縮機は、請求項 1 2〜請求項 1 4において、 ί令媒として H F Cまたは自然冷媒を使用したことを特徴とする。この構成によると、環境負荷を低減できる。本発明の請求項 1 6に記載の密閉型圧縮機は、請求項 1 2〜請求項 1 5において、電動機の卷線の端子間にかかる電圧が 5 0ボルト以下であることを特徴とする。この構成によると、バヅテリー駆動が可能な、低振動、低騒音の密閉型圧縮機を実現できる。本発明の請求項 1 Ίに記載の冷凍サイクルは、請求項 1 2から請求項 1 6のいずれかに記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。この構成によると、低振動、低騒音の冷凍サイクルを実現できる ο 本発明の請求項 1 8に記載の空気調和機は、請求項 1 3から請求項 1 6のいずれかに記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする。この構成によると、低振動、低騒音の空気調和機を実現できる。本発明の請求項 1 9に記載の自動車は、請求項 1 8に記載の空気調和機を搭載したことを特徴とする。この構成によると、低振動、低騒音の自動車を実現できる。本発明の請求項 2 0に記載の自動車は、請求項 1から請求項 1 0 のいずれかに記載の電動機をァクチユエ一夕として搭載し、かつ前記電動機の巻線の端子間にかかる電圧が 5 0ボルト以下であることを特徴とする。この構成によると、低振動、低騒音の自動車を実現できる。 ' 本発明の請求項 2 1に記載の電動機の製造方法は、請求項 9記載の電動機を製造するに際し、電磁鋼板に形成された前記小穴を ίつずつずらしながら前記電磁鋼板を積層し、積層された電磁鋼板の前記小穴にピンを挿通して前記電磁鋼板を固定してスキューが形成された固定子を製造することを特徴とする。本発明の請求項 2 2に記載の電動機の製造方法は、請求項 1 0記載の電動機を製造するに際し、打ち抜いた電磁鋼板の前記長孔にピンを揷通して積層し、固定子の下層に対して上層を軸心回りに捻つて固定子にスキューを形成し、積層された電磁鋼板の外周を溶接または接着あるいは加圧によりが固定して固定子を製造することを特徴とする。本発明の請求項 2 3に記載の密閉型圧縮機の製造方法は、請求項 1 1記載の電動機を使用した密閉型圧縮機を製造するに際し、固定子鉄心の外周に溝または突起を形成し、かつ内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または溝を形成した円筒枠の.密閉型圧縮機シエルに固定子鉄心を係合させてスキューを形成することを特徴とす

^ o ' .

■ · ' 本発明の請求項 2 4に記載の密閉型圧縮機の製造方法は、' 請求項 1 1記載の電動機を使甩した密閉型圧縮機を製造するに際し、固定子鉄心の外周に溝または突起を形成し、円筒粋でその円周方向に少なくとも 2以上に分割でき内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または'溝を形成した治具に、固定子鉄心を係合させてスキューを形成し、スキューが形成された固定子を前記治具から取り外して密閉型圧縮機シェルの内側に取り付けることを特徴とする。図面の簡単な説明図 1は本発明の実施例の集中卷線電動機の断面図

図 2は同実施例の固定子の斜視図

図 3は同実施例の固定子鉄心のティースおよび卷線用溝部の断面図

図 4は同実施例の固定子鉄心外周部変位量と固定子鉄心に形成されるスキュー角度の特性図図 5は同実施例のトルク脈動とスキュー角度の特性図

図 6は本発明の電動機を構成する固定子の第一の製造方法を示す斜視図

図 7は本発明の電動機を構成する固定子の第二の製造方法を示す斜視図

図 8は本発明の電動機を構成する固定子の第三の製造方法を示す斜視図 ·

図 9は本発明のスキューを形成した回転子を示す図

図 1 0は従来の集中巻電動機の断面図 . .

図 1 1は従来の集中卷電動機における固定子鉄心のティースおよび卷線用溝部の断面図

図 1 2は従来の集中巻電動機における固定子鉄心の斜視図発明を実施するための最良の形態 ' 以下、本発明の実施例を図 1〜図 9に基づいて説明する。

図 1〜図 3は本発明の実施例の集中卷電動機を示す。図 1 0〜図 1 2に示した従来の集中卷の電動機では固定子鉄心 6 1を軸方向にまっすぐに積層してスキューが形成されていないため、ティース先端突出部 6 5の周方向の端部 6 5 aは、軸方向に沿って延びる直線状であつたが、この実施の形態では、固定子鉄心 1 0のティース先端突出部 1 5の周方向の端部 1 5 aが軸方向に対して傾くように積層してスキューが形成されている。

また、ティースへの巻線状態は図 3に示すように、卷線用溝 1 9 内で異なる相の巻線同士 1 3の間に卷線制振体 1 8が介装されて互いに接触しており、図 1 1の従来の巻線状態の'ように、卷線用溝内で異なる相の卷線同士 6 3 - 6 3の間に隙間 1 0 0があるものとは異なっている。

なお、固定子の構造、 3相卷線 1 3 U , 1 3 V , 1 3 Wの結線状態、 3相卷線 1 3 U〜 1 3 Wの通電駆動状態などは従来例と同様である。

以下に、詳しく説明する。

空気調和機や冷蔵庫の圧縮機などに使用される図 1に示す電動機は、固定子 1 0 と回転子 2 0からなり、固定子 1 0は、固定子鉄心 1 1に設けられた 6本のティ一ス 1 2に、図 3に示すように卷線 1 3 と固定子鉄心 1 1の間にフィルム状またはィンシユレ一夕等の絶縁物 1 7を介して 3相卷線 1 3 U , 1 3 V， 1 3 Wが施されている。

固定子鉄心 1 1の外周部には切り欠き 1 6が形成されており、この切り欠き 1 6は、固定子 1 0が圧縮機のシェル 9 0の内側に焼きばめ圧入された状態で、前記シェルと固定子鉄心 1 1 との間に貫通孔として作用することになり冷媒の通路となる。

回転子鉄心 1 1に形成した孔に配置される回転子 2 0は、回転子鉄心 2 1に永久磁石 2 2が埋め込まれて構成されている。なお、永久磁石 2 2は、図 1に示すものに制限するものではなく、例えば、少なくとも 1層以上に逆円弧状に複数配置（埋め込む）したものであっても良い。

図 2は図 1に示した平面形状の固定子鉄心 1 1 を積層して構成される固定子 1 0にスキューを形成した状態を示している。なお、固定子鉄心 1 1以外の構成部品、例えば、巻線 1 3を構成する 1 3 U , 1 3 V , 1 3 Wなどは、その描画を省略してある。巻線 1 3の卷線工法としては、ノズル卷工法、あるいはインサー夕工法、あるいは銅線（卷線）の先端が固定子鉄心の天面側及び底面側の巻線用溝端を複数回通過して、ティース 1 2に巻線を卷回する巻線工法のいずれによっても製造できる。

5 ノズル巻工法によって巻線 1 3を施す場合、整列卷線が可能であり占積率が向上すると共に、電動機の軸方向長さを小さく抑えることが可能である、一方、卷回後に前記スキューを固定子 1 0に形成する場合、固定子 1 0にスキューを形成することによって卷線 1 3 に引張力が作用する。しかし、あらかじめ緩めに巻線 1 3を施す、0 あるい-は固定子鉄心 1 1の軸方向の両端面または片端面に、スキュ一に対応する長さ分の空間を設けることで、引張力を緩和することが可能である。また、積層した固定子鉄心 1 1にノズル巻工法を行う場合、卷線用溝 1 9内にノズル移動するスペースが必要であり、隣接するティース 1· 2に卷回された同一卷線用溝 1 9内に収納され5 る巻線 1 3同士の接触が、前述の所定のスキュー角度範囲において十分確保できないような場合、卷線制振体 1 8を用いると良い。次に、インサ一夕工法によって巻線 1 3を施す場合、卷線用溝 1 • 9開口部の幅（隣接するティース先端突出部 1 5間の隙間の.幅）をノズル巻工法に比べて小さくできるため有効に磁束を鎖交させることができ、占積率も向上させることが可能であり、電動機の効率を向上できる。また、通常、挿入前の巻線 1 3は、ティース先端突出部 1 5の幅より大きく仮巻されており、かつその内周長はティース 1 2 (ティース先端突出部 1 5より固定子鉄心 1 1の外径側部）外周長より長くしてあるため、巻線用溝 1 9内に装填したとき、固定子鉄心 1 1の軸方向端部と巻線 1 3の軸方向端部の内周部との間に、スペースが形成され、卷線後に固定子 1 0にスキューを形成しても卷線 1 3に引張力は作用しない。したがって、生産性および信頼性上有利となる。

最後に、銅線（巻線 1 3 ) の先端が固定子 1 1の天面側及び底面側の卷線用溝 1 9端を複数回通過して、ティース 1 2に卷線 1 3を巻回する卷線工法の場合、卷線用溝 1 9の開口部から卷線 1 3を揷入する必要が無いため、卷線用溝 1 9の開口部の大きさを自由に設定でき、整列卷線を施すのも容易である。特に、固定子 1 0にスキユーを形成することにより、卷線用溝 1 9の内周側の開口部から卷き線用ノズルが入らない、あるいは、仮巻した卷線 1 3が挿入できないような場合であっても、巻回が可能である。特に、卷数の少ない場合に有効であり、太線、平角線などを使用する場合に適している o

固定子鉄心 1 1は、卷線 1 3が卷回されているティース 1 2 と、回転子 2 ひ外周に面し、ティース 1 2の先端に、通常幅広に配置されたティース先端突出部 1 5 と、各ティース 1 2間を連結する略環状のヨーク 1 4からなる。

図 2は図 1に示した固定子 1 0にスキューを形成した状態を示している。なお、本図においては、固定子鉄心 1 1以外の部分、例えば卷線 1 3などは、その描画を省略してある。

固定子 1 0にスキューを形成することによって、主に回転力のムラによる振動を緩和できる。

しかし、騒音、振動の原因としては半径方向の加振力や、特に集中巻の場合には隣接するティース 1 2間における吸引力の影響があるため、スキューのみでは振動を十分に低減することができない。なお、固定子鉄心 1 1には、その外周に切り欠き 1 6が形成されている。切り欠き 1 6はティース 1 2に対応した位置、すなわちティース 1 2 と同一線（固定子鉄心 1 2の中心を通る径方向線）上に形成されており、ティース 1 2 と同様の角度が付されている。

図 3は固定子 1 0にスキューを形成し、かつ隣接するティースに卷回された同一卷線用溝 1 9内に収納される卷線 1 3同士が卷線制振体 1 8を介して接触する状態を示したものである。

固定子 1 0にスキューを形成する場合、スキュー角度と巻回されている卷線 1 3の量により、あるス'キュー角度を境にして隣接する各ティース 1 2 と、これらに卷回された巻線 1 3が同一卷線用溝 1 9内で、卷線制振体 1 .8を介して互いに接触するため、固定子 1 0 ' (固定子鉄心 1' 1 ) の強度を向上させると共に、巻線 1 3により、 ' ティース 1 2の振動を抑制する固定子 1 0の強度を向上できる。さらに、卷線制振体 1 8を介して互いに接触する各卷線 1 3のダンバ効果により、ティース 1 2および卷線 1 3の振動を抑制または減衰させられ、電動機の騒音、振動を低減できる。 ·

特に、電動機の仕様により卷線量が少ない（占積率が低い）場合、卷線 1 3の間に卷線制振体 1 8を挿入す.ることで、上記のような作用効果を確実かつ容易に得ることができる。

卷線制振体 1 8 としては、非磁性体あるいは導電率：びが

び < 1 X 1 O ^ Q ^ m"¹ - である材料で、さらに前記特性を有する材料で、かつ熱膨張係数：力 ^¾

> 1 . 1 x 1 0 ~⁵ k ^{_ 1}

である材料を使用することにより、振動を抑制できる。導電率：びがびく 1 X 1 0—

¹である材料を使用した場合、隣接するティース 1 2間で発生する磁束の変動による誘導電流の発生を抑制できるため、ジュール発熱を抑制した状態でティ —ス 1 2の振動を低減できる。

熱膨張係数：が α > 1 . 1 X 1 0— ⁵ k— ¹である材料を使用した場合、固定子鉄心 1 1を構成する鉄系材料よりも熱膨張係数を大きくすることで、電動機運転時の発熱によってティース 1 2の間をより強固に保持することができ、よりティース 1 2の振動を抑制可能となる。特に高温で使用される場合には効果が大きくなる _ό

非磁性の卷線制振体 1 8 として ; P P S、 P E T、 P B .T、 P A、 P T F Eなどの樹脂成形品を使用することで固定子 Γ 0の剛性を向上させる共に、振動の減衰効果を得ることも期待できる。特に、これらのポリエステル系樹脂は、密閉型圧縮機などのように、冷媒中で使用される場合に特に好適である。

なお、巻線 1 3はティース 1 2に絶縁物 1 7 (絶縁フィルム、ィンシユレ一夕など）を介して巻回すると良い。特に、密閉型圧縮機などのように、冷媒中で使用される場合、絶縁物 1 7としてはポリエステル系のフィルムが好適である。冷媒としては、具体的には H F Cなどが使用でき、自然冷媒を使用することもできる。

固定子鉄心 1 1 と卷線 1 3の絶縁にフィルムを用いる場合、コィルェンドと固定子鉄心 1 1の軸方向の端面との空間絶縁距離を確保するために、フィルムの軸方向両端を所定の幅で折り返し、その端部が固定子鉄心 1 1の端部に引つかかるようにすると良い。また、固定子鉄心 1 1 と卷線 1 3を絶縁するフィルムを卷線用溝 1 9に沿わせ、その端部を延長して、同一巻線用溝 1 9内の異なる相の巻線 1 3間の絶縁も同時に行っても良い。

また、固定子鉄心 1 1 と卷線 1 3の絶縁には樹脂にて成形したィンシュレ一夕を卷線用溝 1 9に沿わせて用いても良い。

さらに、卷線 1 3 と絶縁支持部材 1 8間に絶縁物 1 7を挿入することも可能である。

図 4は、固定子鉄心外周部変位量（電動機運転時の加振力を固定子内径に設定）と固定子鉄心に形成されるスキュー角度、図 5は、トルク脈動とスキュ一角度の関係を示す。

図 4は、固定子鉄心 1 1を、ヨークを形成する円環の内側にティスを形成する突起、即ちリブを設けたものとして考えるとき、リブが軸方向にまっすぐではなく、円周方向にスキュー角度 4 ° 以上で捻られていることにより、円環振動が抑制される。 ·

■ なお、図 4は任意の一定荷重に対する固定子の外周変位量を示したものであり、例えば、荷重の増減により、図中に示す線図は上下に平行移動するが、どのような荷重においても、スキュー角度 4 ° で、変位量は一定となる関係にある。

また、図 5によれば、回転子 2 0の極数が N p = 4である場合にスキュー角度を 3 0 ( 1 2 0 /N p ) 。以上で、トルク脈動が増大することが確認できる。

従って、スキュー角度を 4 ° 以上、（ 1 2 0 /N p ) 。以下とすることにより、トルク脈動を低減しつつ、円環振動の固有振動数が高くなり、固定子鉄心の振動の変位量が低下するため、運転時の振動や騒音が低減できる。

卷線 1 3を自己融着電線とし、固定子 1 0にスキューを形成した後に、卷線 1 3を加熱または通電することにより巻線 1 3を固着させることで、卷線用溝 1 9内で同相の巻線 1 3同士がより強固に接触、固着するため、卷線 1 3そのものの振動を抑制できる。

次に、本発明の電動機の固定子に適用されるスキュー形成について説明する。 '

固定子 1 0にスキューを形成する方法としては、二通りの方法が考えられる。

一方は、卷回（前述のィンサ一夕工法による卷線 1. 3の挿入含む。以下同様）後にスキュ一を形成する方法であり、他方は、固定子 1 0·にスキューを形成した後に巻回する方法である。 .

前者による場合、卷線用溝 1 9の開口部が軸方向にまっすぐであるので巻回'が容易であり、生産性が良好である。

後者による場合、固定子鉄心 1 1をスキューした状態で巻回することから、巻回後、固定子 1 0にスキューを形成する際に、巻線 1 3を損傷することなく、絶縁性の良好な電動機の製造が可能である。図 6に固定子 1 0にズ—キューを形成する具体例を示す。

スキュー角度を 0 s、電磁鋼板 4 0の積層枚数を N sとしたとき、打ち抜いた電磁鋼板からなる固定子鉄心 1 1の外周部付近に、回転中心に対して 0 hピヅチの小穴 4 1を少なくとも同一円周上に N s 個設ける。 6> hは、 0 h = 0 s ÷ N s ）である。

この小穴 4 1を 1つずつずらしながら固定子 1 0にスキューを形成し、小穴 4 1にピン 3 1を通して固定子鉄心 1 1を固定することで、容易に固定子鉄心 1 1のスキュー角度を精度良く決め、 .固定できる。

例えば、 4極 6卷線用溝の場合において、 1 5 ° のスキューを形成する場合、 0 . 5 m mの厚みの電磁鋼板 4 0を 8 0枚積層し 4 0 m mの積厚とする場合、 0 h = 1 5 ÷ 8 O = O . 1 8 7 5 ° ピッチの微少な穴を少なくとも 8 0個設けると良レ、。特に、容量の大きい、例えば、パッケージエアコンの圧縮機などに適用可能である。さらに、これらの穴は 1 8 0 ° 対称位置にも設けると、スキューの工程がより確実に行える。また、小穴 4 1にピン 3 1を通した後、固定子 1 0外周を溶接または接着または加圧（かしめ）により積層間の固着を行うことも可能である。この場合、巻線 1: 3の張力が強い場合であっても、固定子鉄心 1 1の積層間の固着を保つことができる。 - .このような製造方法では、積層枚数が異なった場合には同一の打ち抜き形状の固定子鉄心 1 1を使用で'きないが、図 7に示す製造方法ではこの点を改善できる。

'図 7に示す製造方法では、図 6における小穴 4 1の代わりに；同： ——円周上に伸びた長孔 4 2を、回転中心に対して O h = 0 's + ひ）（ひはピンの幅に相当する角度）の角度にわたって設け、この長孔 4 2にピン 3 2を挿入した状態で積層した固定子鉄心 1 1の下層に対して上層を軸心回りに捻って固定子 1 0にスキュー.を形成した後、積層した固定子鉄心 1 1の外周を溶接または接着または加圧（かしめ'）により積層間の固着を行うことで、固定子鉄心 1 1のスキュー角度を精度良く決め、固定する。

このように、積層が変更されても同一の打ち抜き形状を用いることができ、部品の共用化を図ることが可能である。なお、図 7では長孔 4 2は固定子鉄心 1 1の周方向に 1個しか設けていなかつたが、複数個を設けて構成することもできる。

図 8は固定子 1 0にスキューを形成する他の具体例を示している _c なお、図 8において、卷線 1 3などの固定子 1 0を構成する要素の描画は省略している。

固定子鉄心 1 1の外周部の少なくとも 1箇所に溝 4 3を設け、スキューを形成する前は、溝 4 3が同一箇所に揃えられている。一方、固定子鉄心 1 1の外側に嵌合するシヱル 9 0の内側には、溝 4 3の位置に対応して、所定のスキュ一角度だけ軸方向の回り方向に埝られた突起 5 1が設けられており、前記シヱル 9 0に固定子鉄心 1 1 をシェル 9 0に収める際に、固定子 1 0にスキューを形成する。

このような製造方法により、固定子 1 0に容易にスキュ一を形成できるため、生産性が向上する。この時、固定子鉄心 1 1は圧入や焼きばめでも良いが、打ち抜いた電磁鋼板の 1枚 1枚が強く固着しているわけではないので、シメ代は小さい方が望ましい。また、隙間嵌めの場合は、シェル 9 0 と固定子鉄心 1 1を固定する手段が必要である。 ' ■ .

上記の説明では、固定子鉄心 1 1の外側に嵌合するシヱル 9 0は、圧縮機のシヱルであったので、固定子 .1 0にスキュ一を形成するための特別な治具を必要とせず、そのまま部品として利用でき使用材料の低減や生産設備の簡素化ができ、生産性が向上する。

このシェル 9 0に固定子 1 0を収める前に、このシェル 9 0と同様の筒状で、その円周方向に少なくとも 2以上に分割することができ、内周面に溝 4 3の位置に対応して、所定のスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起 5 1が設けられた治具を使用し、この治具を使用してスキューが形成された固定子 1 0を形成し、これをシェル 9 0に収めるようにも構成できる。

さらに、固定子 1 0にスキューを形成した場合について記載したが、図 1に示すような永久磁石を埋め込んだ回転子 2 0にスキューを形成した場合も、電動機の振動を抑制する、あるいはスキューを形成されていない回転子と比較し、有利な作用効果を得ることが可能となる。

そして、さらに、スキュー角度は固定子 1 0 と回転子 2 0により形成される相対的な角度であるため、回転子 2 0にスキューを形成した場合、固定子 1 0に形成するスキュー角度を小さくすることができ、固定子 1 ◦の製造がより容易になる。このときの相対的な角度は 4 ° 以上、（ 1 2 O Z N p ) ° 以下であり、固定子 1 0のスキ - ユーの傾き方向と回転子 2. 0のスキューの傾き方向とは、逆方向に形成される。'

上記の各実施例では、固定子鉄心 1 1に溝 4' 3を形成し、シェル 9 0または前記治具に前記溝 4 3に係合する突起 5 1を形成したが、固定子鉄心 1 1に突起を形成し、シェル 9 0または'前記治具に固定子鉄心 1 1の側の突起に係合する溝を形成しても'同様に構成できる。

上記の各実施例では、固定子鉄心 1 1が取り付けられるシェル 9 0は密閉圧縮機のシェル 9 0であったが、各種装置のァクチユエ一ダとして使用され.る電動機のシェルであつても同様に実施できる。図 9にスキューを形成した回転子 2 0を示す。

■ スキューが形成された回転子 2 0は、回転子 2 0の軸方向に 2つに分割された回転子鉄心ュニヅト 2 1 Α， 2 1 Βで構成されている。回転子鉄心ュニット 2 1 Α , 2 1 Βは、いずれも、回転子 2 0の軸方向に磁石埋め込み孔 2 3が設けられている。

回転子鉄心ュニヅト 2 1 Αと回転子鉄心ュニヅト 2 1 Bとは、それそれの磁石埋め込み孔 2 3に永久磁石 2 2 A , 2 2 Bを埋め込み、円周方向に任意の角度回転だけずらせて一体に形成した回転子鉄心 2 1によって構成されている。

このように構成したため：回転子 2 0は、永久磁石 2 2 A , 2 2 Bが上下に分割はされているものの、回転子 2 0の端面側から投影した場合、 X状に配置されており、例えば、永久磁石 2 2 Aの一方側面（例えば、 N極）から永久磁石 2 2 Bの他方側面（前記永久磁石 2 2 Aの一方側面が N極の場合、 S極）に磁束が流れ、漏れ磁束を低減できる。 ' '

また、回転子 2 0へのスキュー形成は、固定子 1 0へのスキュー '形成と同様に連続的に行っても良く、このような場合、永久磁石 2 2 A , 2 2 Bは射出成形などが可能である樹脂磁石とすると、その製造が容易となる。 .

図 9では回転子鉄心 2 1が、 · 2つの回転子鉄心ユニット 2 1 , 2 1 Bで構成したが、回転子 2 0の軸方向に少なぐとも 2つに分割され、円周方向に任意の角度回転だけずらせて一体に形成して構成すればよい。

上記の各実施例では、固定子 1 0または固定子 1 0と回転子 2 0 の両にスキューを形成したが、回転子 2 0にだけスキューを形成して構成することもできる。 .

なお、これらの電動機は密閉型圧縮機だけでなく、移動体（例えば、自動車、電動車椅子、電気自転車、あるいは電動配膳車など）のァクチユエ一夕や、移動体に搭載された空気調和機の冷凍サイクルに使用することができ、同一の移動体に搭載されたバッテリーによる駆動に際しても、電動機の効率が高いため、バッテリーの電力消費を低減できる。また、電動機の効率が高いので、同じ出力を得るために必要な電動機の大きさを従来よりも小さくできる。また、電動機運転用の電源がバッテリーである場合、すなわち、電動機の巻線の端子間にかかる電圧が 5 ◦ボルト以下、例えば、 1 2、 2 4または 4 2ボルトなどである時、電動機の効率が高いためバッテリーの電力消費を低減でき、長時間運転ができる。以上のように本発明によれば、固定子と回転子の少なくとも一方にスキューが形成され、かつ前記固定子の卷線用溝内の卷線間に巻線制振体を挿入したので、固定子の強度を向上させ、さらに、ティースおよび卷線の振動を抑制または減衰させる.'ことが.可能であり ·、低振動、低騒音を実現できる。また、特に占積率が低い場合であつても、 '容易に卷線用溝内の卷線を支持できる。 - " また、回転子は回転子鉄心内部に永久磁石が埋め込まれているので、永久磁石によるマグネットトルクとロー夕の突極性に起因するリラクタンストルクを有効に利用することができ、. 電動機の高効率化を実現できる。さらに、回転子にスキューを形成しているので、コギングトルクおよびトルク脈動を低減でき、かつ固定子に形成するスキュー角度を小さくできる。さらにまた、回転子スキューは、回転子軸方向に少なくとも 2つに分割された回転子鉄心ュニットを、円周方向に任意の角度回転させ一体的に形成された固定子鉄心に永久磁石を埋め込み形成されているので、漏れ磁束を低減することができ、さらなる高効率を実現できる。

また、スキュー角度は、 .極数が N pである場合、固定子と回転子により形成される相対的なスキュー角度が、 4。以上、（ 1 2 0 Z N p ) ° 以下としたので、円環振動が抑制され、かつ固有振動数が高くなり、固定子鉄心振動の変位量が低下し、運転時の振動や騒音が低減できる。さらに、固定子と回転子共にスキューを形成した場合、各々に形成するスキュー角度を小さくすることができ、生産性を向上できる。

また、自己融着電線を用いているので、卷線を含めた固定子の剛性を向上させることができ、さらなる巻線の振動を抑制または減衰できる。

· .また、固定子は、打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に設けた 6> h = θ s ÷ N s ( ° ) ピッチの小穴を 1つずつずらしながらスキューが形成され、かつ電磁鋼板外周部付近に設けた小穴にピンが挿通され、あ''るいは、 ·打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に、 '回転中心に対して、 O h = O s + ひ）（ひはピンの幅に相当する角度）の角度にわたって、同一円周上に伸びた長穴を 1個または複数個設け、前記長穴にピンを挿入した状態で固定子にスキュを形成し、かつ固定子外周を溶接または溶着あるいは加圧により積層された電磁鋼 ' 板を固定することにより、固定子鉄心のスキュー角度を容易に精度良く形成できる。 . .

また、上記特有の効果を有する本発明による電動機を密閉型圧縮機あるいは力一ァクチユエ一夕、または前記密閉型圧縮機を冷凍サィクルあるいは空気調和機、または自動車に用いているので、これら機器の低振動、低騒音を実現できる。

さらに.、これら機器に用いられている密閉型圧縮機用の電動機の固定子鉄心のティースに対応した外周に冷媒通過用の切り欠きを形成しているので、磁束が通過するために必要な磁路を確保することが可能であり、電動機の効率低下を抑制できる。

Claims

請求の範囲

1，

環状のヨークと前記ヨークの内周部に略等間隔に略半径方向に配置された複数のティースを有して隣接するティースの間に卷線用溝が設けられ前記ティースに集中卷線を施してなる固定子と、

前記固定子の内周に僅かな空隙を介して対向し回転自在に保持された回転子により構成される電動機において、 +

前記固定子と前記回転子の少なくとも一方にスキューが形成され、かつ前記卷線用溝内の前記巻線間に巻線制振体を挿入した

電動機。 '

2.

卷線制振体を、非磁性体あるいは導電率：びがび< 1 X 1 0^_5Ω一 im— ¹の材料で構成した

請求項 1記載の電動機。

3.

卷線制振体の熱膨張係数：ひが、ひ > 1. 1 x 1 0— 5k—¹である請求項 1または請求項 2の何れかに記載の電動機。

4.

前記回転子には回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれている請求項 1〜請求項 3の何れかに記載の電動機。

5. 回転子スキューは、回転子軸方向に磁石埋め込み孔が設けられ、かつ回転子軸方向に少なくとも 2つに分割された回転子鉄心ュニットが、それぞれの前記磁石埋め込み孔に永久磁石を埋め込むとともに円周方向に任意の角度回転させ一体に形成された回転子鉄心に形成されている .

請求項 4に記載の壩動機。

6 .

…回転子鉄心の軸方向分割、および回転子鉄心ュニ'ットを円周方向への回転角度は回転子鉄心ュニットごとに等間隔であることを特徴とする '

請求項 5に記載の電動機。

7 .

前記回転子の極数が N pである場合、固定子と回転子により形成される相対的なスキュー角度が、 4 ° 以上、（ 1 2 0 /N p ) 。以下であることを特徴とする

請求項 1から請求項 6のいずれかに記載の電動機。 .

8 .

前記卷線が自己融着電線からなることを特徴とする

請求項 1から請求項 7のいずれかに記載の電動機。

9 .

前記固定子が、打ち抜いた電磁鋼板を積層してなり、スキュー角度を 0 s、電磁鋼板の積層枚数を N s としたとき、打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に、回転中心に対して ] = s ÷ N s ）ピツチの小穴を少なくとも同一円周上に N s個設けた

請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の電動機。

1 0 .

前記固定子が、打ち抜いた電磁鋼板を積層してなり、スキュー角度を 0 sとしたとき、打ち抜いた電磁鋼板の外周部付近に、回転中心に対して、 Θ ι = θ s + a ）の角度にわたって同一円周上に伸びた長孔を設けた

請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の電動機。

1 1 .

固定子鉄心の外周に溝または突起を形成し、かつ内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または溝を形成した円筒枠を固定子鉄心に係合させてスキュ一を形成した

請求項 1から請求項 8のいずれかに記載の電動機。

1 2 .

請求項 1から請求項 1 0のいずれかに記載の電動機を搭載した密閉型圧縮機。

1 3 .

電動機の固定子は、ティースに対応した固定子鉄心の外周に冷媒通路用の切り欠きを形成した

請求項 1 2に記載の密閉型圧縮機。

1 4.

請求項 1 0に記載の電動機を用いた密閉型圧縮機であって、前記円筒枠が密閉型圧縮機のシヱルを兼ねていることを特徴とする密閉型圧縮機。 '

1 5

冷媒として H F Cまたは自然冷媒を使用したことを特徴とする請求項 1 2から請求項 1 4のいずれかに記載の密閉型圧縮機。 '

1 6.

電動機の卷線の端子間にかかる電圧が 5 0ボルト以下であることを特徴とする

請求項 1 2から請求項 1 5のいずれかに記載の密閉型圧縮機。 1 7.

請求項 1 2から請求項 1 6のいずれかに記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする

冷凍サイクル。

1 8.

請求項 1 3から請求項 1 6のいずれかに記載の密閉型圧縮機を用いたことを特徴とする空気調和機。 1 9 .

請求項 1 8に記載の空気調和機を搭載したことを特徴とする自動車。

2 0 .

請求項 1から請求項 1 0のいずれかに記載の電動機をァクチユエ一夕として搭載し、かつ前記電動機の卷線の端子間にかかる電圧が 5 0ボルト以下であることを特徴とする

自動車。 ·

2 1 .

請求項 9記載の電動機を製造するに際し、

電磁鋼板に形成された前記小穴を 1つずつずらしながら前記電磁鋼板を積層し、

積層された電磁鋼板の前記小穴にピンを挿通して前記電磁鋼板を固定してスキューが形成された固定子を製造する

電動機の製造方法。

2 2 .

請求項 1 0記載の電動機を製造するに際し、打ち抜いた電磁鋼板の前記長孔にピンを挿通して積層し、

固定子の下層に対して上層を軸心回りに捻って固定子にスキューを形成し、積層された電磁鋼板の外周を溶接または接着あるいは加圧によりが固定して固定子を製造する

電動機の製造方法。 '

2 3 .

請求項 1 1記載の電動機を使用した密閉型圧縮機を製造するに際し、

固定子鉄心の外周に溝または突起を形成し、かつ内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または溝を形成した円筒枠の密閉型圧縮機シェルに固定子鉄心を係合させてスキューを形成する

密閉型圧縮機の製造方法。

2 4 .

請求項 1 1記載の電動機を使用した密閉-型圧縮機を製造するに際し、

固定子鉄心'の外周に溝または突起を形成し、

- 円筒枠でその円周方向に少なくとも 2以上に分割.でき内周に固定子鉄心の外周の前記溝または前記突起に対応してスキュー角度だけ軸方向の回り方向に捻られた突起または溝を形成した治具に、固定子鉄心を係合させてスキューを形成し、

スキューが形成された固定子を前記治具から取り外して密閉型圧縮機シヱルの内側に取り付ける

密閉型圧縮機の製造方法。