WO2010098336A1 - 電機子用コア - Google Patents

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WO2010098336A1
WO2010098336A1 PCT/JP2010/052819 JP2010052819W WO2010098336A1 WO 2010098336 A1 WO2010098336 A1 WO 2010098336A1 JP 2010052819 W JP2010052819 W JP 2010052819W WO 2010098336 A1 WO2010098336 A1 WO 2010098336A1
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WO
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teeth
yoke
armature core
axial direction
reinforcing plate
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Application number
PCT/JP2010/052819
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English (en)
French (fr)
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能成 浅野
敦之 木藤
智教 菊野
伸 中増
竜志 安本
Original Assignee
ダイキン工業株式会社
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Publication date
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Priority to KR1020117019742A priority patent/KR101224716B1/ko
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Priority to DE112010000934T priority patent/DE112010000934T5/de
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/14Stator cores with salient poles
    • H02K1/146Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148Sectional cores
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
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    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit
    • H02K1/18Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
    • HELECTRICITY
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    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos

Definitions

  • the present invention relates to an armature core.
  • Patent Document 1 describes an armature.
  • the armature includes a tooth, a yoke, and a coil.
  • the teeth are arranged in a ring around the axis.
  • the yoke is provided with a through hole for inserting the teeth in the axial direction.
  • the coil is wound around the teeth.
  • the through hole is opened on the radially inner peripheral side. This reduces eddy currents generated in the yoke due to the magnetic flux flowing in the teeth in the axial direction.
  • the teeth, the yoke and the coil are integrally resin-molded.
  • teeth, a yoke, and a coil are accommodated in a predetermined mold, and resin is poured into this and cured.
  • an object of the present invention is to provide an armature core that is easy to use even in an ambient environment where the temperature is high or in an ambient environment where it contacts a refrigerant.
  • a first aspect of the armature core according to the present invention includes a plurality of teeth (10) arranged in a ring around a predetermined axis (P), a radial direction around the axis, and the axis.
  • a yoke (20) formed by a plurality of electromagnetic steel plates (201) or dust cores having an insertion hole (21) through which the teeth are opened by opening in the axial direction, and laminated in the axial direction;
  • a metal plate (30) disposed facing the yoke (20) in the axial direction and fixed to the plurality of teeth (10).
  • a second aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to the first aspect, wherein the plurality of teeth (10) are stacked in a direction perpendicular to the axis (P).
  • a third aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to the first or second aspect, wherein the metal plate (30) is nonmagnetic.
  • a fourth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to the third aspect, wherein the metal plate is stainless steel.
  • a fifth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to fourth aspects, wherein the plurality of cores in the radial direction centering on the axis (P) are provided.
  • the plurality of teeth and the metal plate (30) are welded only at the ends of the teeth (10).
  • a sixth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to fourth aspects, wherein at least one of the plurality of teeth (10) and the metal plate ( 30) is welded over the entire circumference of the at least one of the plurality of teeth (10) when viewed along the axis (P).
  • a seventh aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first, third, and fourth aspects, wherein at least one of the plurality of teeth (10) includes A plurality of magnetic plates (101) stacked in a direction perpendicular to the axis, wherein the at least one of the plurality of teeth and the metal plate (30) are two adjacent ones of the plurality of magnetic plates; Welded between.
  • An eighth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to seventh aspects, wherein at least one of the plurality of teeth (10) is the metal plate.
  • the yoke (20) is sandwiched in the axial direction together with (30).
  • a ninth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to eighth aspects, wherein at least one of the plurality of teeth (10) is the shaft ( P) a plurality of magnetic bodies (101) stacked in a direction perpendicular to P), and the metal plate (30) includes a hole (31) for inserting the at least one of the plurality of teeth in the axial direction, And an urging structure (33) provided around the hole for urging the at least one of the plurality of teeth from the outside to the inside in the stacking direction of the plurality of magnetic bodies.
  • a tenth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to ninth aspects, wherein at least one of the plurality of teeth (10) is the shaft ( A recess (11) that opens in a direction perpendicular to P), wherein the metal plate (30) has a hole (31) for inserting the at least one of the plurality of teeth in the axial direction, and the at least one in the direction. And an urging structure for urging one of the plurality of teeth from the outside to the inside and fitting the tooth into the recess.
  • An eleventh aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first, third, and fourth aspects, and the plurality of teeth (10) include an insulator. It is a dust core, the metal plate (30) is made of sintered metal, and the plurality of teeth and the metal plate are sinter bonded.
  • a twelfth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the outer peripheral edge of the metal plate (30) is viewed from the shaft.
  • the metal plate is fixed to the predetermined case (C10) from the outside.
  • a thirteenth aspect of the armature core according to the present invention is the armature core according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the metal plate (30) is one of the compression mechanisms (C44). Part.
  • the armature can be configured by winding a coil around the teeth.
  • a rotating electric machine can be configured by arranging a field element with a predetermined gap in the axial direction with respect to such an armature. In such a rotating electric machine, magnetic flux flows through the teeth along the axial direction. Further, due to this magnetic flux, a thrust force along the axial direction acts on the teeth.
  • the through hole opened in the radial direction causes a decrease in the strength of the yoke, and a yoke formed of a magnetic steel plate or a dust core causes a decrease in strength compared to a case where the yoke is formed of, for example, a lump of steel.
  • the teeth are fixed to the metal plate, the position of the teeth in the axial direction can be fixed without depending on the strength of the yoke. Therefore, the shake of the teeth can be suppressed with respect to the thrust force without depending only on the strength of the yoke.
  • the teeth are fixed to the metal plate, it can be easily used in an ambient environment where the temperature is high or used in an electric motor for a compressor (for example, an air conditioner or a refrigerator) in contact with the refrigerant. it can.
  • the second aspect of the armature core according to the present invention it is possible to reduce the eddy current caused by the magnetic flux flowing in the teeth along the axial direction.
  • the loss due to the eddy current generated in the metal plate can be reduced.
  • stainless steel is adopted as the metal plate.
  • Stainless steel has a high volume resistivity and can reduce eddy currents generated by minute leakage magnetic flux.
  • the magnetic flux flowing in the axial direction through the teeth flows in the circumferential direction through the yoke. Even if heat generated by welding is transferred to the yoke through the metal plate and the yoke is thermally deformed, welding is avoided while avoiding the path through which the magnetic flux flows, so that deterioration of the magnetic characteristics as an armature can be suppressed. .
  • the fixing force between the teeth and the metal plate can be increased.
  • the welding between the teeth and the metal plate can also serve to fix two adjacent members among the plurality of magnetic plates.
  • the yoke can be fixed by the teeth and the metal plate.
  • the dimensional accuracy of the teeth in the magnetic layer stacking direction is worse than the dimensional accuracy in the direction orthogonal to the stacking direction. Since the metal plate has a pressing body that presses the teeth in the laminating direction, the dimensional error of the teeth in the laminating direction can be absorbed. Therefore, the adhesion between the teeth and the reinforcing plate can be improved, and consequently the fixing force between the teeth and the reinforcing plate can be improved.
  • the pressing structure of the metal plate and the recess of the tooth are fitted, so that the tooth can be prevented from coming off from the metal plate in the axial direction.
  • the powder magnetic core containing the insulator is used for the teeth to reduce eddy current, and the metal plate is made of sintered metal. These are integrally formed by sintered bonding. Therefore, not only the manufacture of the teeth and the metal plate but also the fixation thereof can be performed by the sintering apparatus.
  • the metal plate is fixed to the case, it is not necessary to fix the yoke to the case when fixing the armature core to the case. Therefore, stress is not easily generated in the yoke due to the fixing with the case, and the magnetic characteristics of the yoke are hardly deteriorated.
  • the armature can be configured by winding a coil around the teeth.
  • a rotating electric machine can be configured by arranging a field element with a predetermined gap in the axial direction with respect to such an armature.
  • the metal plate forms a part of the compression mechanism, thereby reducing the number of parts and thus contributing to a reduction in manufacturing cost.
  • FIG. 1 It is a perspective view which shows the notional structure of the armature core. It is a disassembled perspective view which shows the notional structure of the armature core. It is a perspective view which shows the notional structure of the armature core. It is a figure which shows an example of the welding location of a tooth
  • FIG. 1 and 2 show an example of a conceptual configuration of the armature core according to the first embodiment.
  • FIG. 1 shows a perspective view of an armature core
  • FIG. 2 shows components of the armature core separated in an axial direction along the rotation axis P (hereinafter simply referred to as an axial direction).
  • the armature core 1 includes a plurality of teeth 10, a yoke 20, and a reinforcing plate 30.
  • the plurality of teeth 10 are soft magnetic bodies (for example, iron), and are arranged in a ring around the rotation axis P.
  • the yoke 20 is a soft magnetic material (for example, iron), and has a plurality of insertion holes 21 through which the plurality of teeth 10 are inserted in the axial direction.
  • the yoke 20 magnetically couples the plurality of teeth 10 in the circumferential direction.
  • the teeth 10 extend from the yoke 20 to one side in the axial direction.
  • a coil (not shown) is wound around the tooth 10 on one side in the axial direction with respect to the yoke 20. When a current flows through the coil, a magnetic flux flows in the teeth 10 in the axial direction, and a magnetic flux flows in the yoke 20 in the circumferential direction.
  • the tooth 10 is constituted by an electromagnetic steel plate 101 laminated in a radial direction (hereinafter simply referred to as a radial direction) around the rotation axis P at that position. 1 and 2, only the upper surface of the electromagnetic steel plate 101 constituting one tooth 10 is shown, and the illustration of the electromagnetic steel plates constituting the other teeth 10 is omitted.
  • the thickness in the radial direction of each magnetic steel sheet 101 is relatively large for convenience.
  • the number of laminated electromagnetic steel plates 101 for the teeth 10 is simplified to about several tens, but actually more electromagnetic steel plates 101 may be laminated. This is the same in other drawings, and is not limited to the teeth 10 but is also the same for other components constituted by electromagnetic steel sheets.
  • the teeth 10 may be constituted by the electromagnetic steel plates 101 laminated in the circumferential direction (hereinafter simply referred to as the circumferential direction) around the rotation axis P at that position.
  • the teeth 10 are constituted by the electromagnetic steel plates 101 laminated in the direction perpendicular to the rotation axis P, the eddy current generated in the teeth 10 due to the magnetic flux flowing in the teeth 10 in the axial direction can be reduced. Can do.
  • the teeth 10 do not necessarily need to be made of the electromagnetic steel plate 101, and may be a dust core, for example. Since the dust core is intentionally molded including an insulator (for example, resin), its electric resistance is high. This reduces eddy currents.
  • an insulator for example, resin
  • the through hole 21 opens in the radial direction on the rotation axis P side (hereinafter also referred to as the inner peripheral side) or on the side opposite to the rotation axis P (hereinafter also referred to as the outer peripheral side). Thereby, an eddy current generated in the yoke 20 around the tooth 10 viewed from the axial direction due to the magnetic flux flowing along the axial direction of the tooth 10 can be suppressed.
  • the through hole 21 opens to the inner peripheral side.
  • the yoke 20 is constituted by electromagnetic steel plates 201 laminated in the axial direction. Thereby, eddy currents generated in the yoke 20 due to the magnetic flux flowing in the circumferential direction of the yoke 20 can be reduced.
  • the yoke 20 may be formed of a dust core.
  • the reinforcing plate 30 is made of metal (for example, iron, stainless steel, aluminum, etc.).
  • the reinforcing plate 30 has, for example, a plate shape, and is disposed facing the yoke 20 on the other side in the axial direction (the side opposite to the coil).
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other, for example, metallurgically or mechanically. Even when the yoke 20 is composed of the electromagnetic steel plates 201 laminated in the axial direction, the reinforcing plate 30 is sufficiently thick as one armature core 1 by sufficiently increasing the thickness of one of the electromagnetic steel plates 201. High strength can be obtained.
  • the reinforcing plate 30 can obtain strength as a metal.
  • the yoke 20 may be fixed to the reinforcing plate 30 by welding, bonding, or the like, or may not be fixed.
  • the reinforcing plate 30 is not expected to function as a magnetic path that connects the teeth 10 in the circumferential direction.
  • the magnetic path is realized by the yoke 20.
  • Such a matter can be realized, for example, by adjusting the thickness of the yoke 20 in the axial direction. Since the reinforcing plate 30 does not need to realize a function as a magnetic path, it does not need to have a material and a structure (for example, an electromagnetic steel plate or a dust core) for the purpose of reducing eddy current, and is constituted by an inexpensive metal. be able to.
  • the reinforcing plate 30 may be formed of a nonmagnetic metal (for example, stainless steel or aluminum). If the reinforcing plate 30 is made of a nonmagnetic metal, the magnetic flux can be prevented from leaking to the reinforcing plate 30, and the eddy current loss inside the reinforcing plate 30 having no material or structure for reducing eddy current can be reduced. Desirably, the reinforcing plate 30 is made of stainless steel. This is because stainless steel has a higher volume resistivity than aluminum and is suitable for reducing eddy currents generated by minute leakage magnetic flux.
  • an armature in such an armature core 1, can be configured by winding a coil (not shown) around the tooth 10.
  • a rotating electric machine can be configured by arranging a field element (not shown) through a predetermined gap in the axial direction with respect to such an armature. In such a rotating electrical machine, magnetic flux flows through the teeth 10 along the axial direction. Further, a thrust force along the axial direction acts on the teeth 10 due to the magnetic flux.
  • the through hole 21 is opened in the radial direction.
  • the through hole 21 opened in the radial direction causes a reduction in the strength of the yoke 20.
  • the yoke 20 formed of the electromagnetic steel plate 201 or the dust core causes a decrease in strength as compared with the case where the yoke 20 is formed of a steel lump.
  • the teeth 10 are fixed to the reinforcing plate 30, the position of the teeth 10 in the axial direction can be fixed without depending on the strength of the yoke 20.
  • the sectional area of the hole 31 of the reinforcing plate 30 described later is made smaller than the sectional area of the through hole 21 of the yoke 20.
  • the strength of the reinforcing plate 30 can be further increased. Therefore, even if the strength of the yoke 20 alone is insufficient, the vibration and slipping of the teeth 10 can be suppressed against the thrust force.
  • a metal is used as the reinforcing plate 30, it can be easily used in an ambient environment where the temperature is high, or an electric motor for a hermetic compressor (for example, an air conditioner or a refrigerator) that comes into contact with the refrigerant. Can be.
  • the reinforcing plate 30 a metal having a strength higher than that of the resin is used as the reinforcing plate 30, so that the strength can be increased by providing the reinforcing plate 30 only on the side opposite to the teeth 10 with respect to the yoke 20. Can be secured.
  • the fixing strength can be stably maintained above a certain level.
  • the resin functions as a reinforcing member for maintaining the strength.
  • the metal functions as the reinforcing member, so that the thickness of the reinforcing member can be reduced.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed metallurgically, for example, by welding.
  • the reinforcing plate 30 has a hole 31 through which the tooth 10 is inserted in the axial direction.
  • the hole 31 penetrates the reinforcing plate 30 in the axial direction.
  • the hole 31 has, for example, a long shape whose long side extends along the radial direction.
  • FIG. 3 is a conceptual perspective view of the armature core 1 viewed from the reinforcing plate 30 side. Teeth 10 and reinforcing plate 30 are fixed to each other by welding from the other side (the side opposite to the coil) in the axial direction. In the illustration of FIG. 3, the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are the boundary where the end portion in the axial direction of the tooth 10 and the hole 31 are close and exposed to the outside (the welded portion 40 in FIG. 3). Are welded. The welding between the tooth 10 and the reinforcing plate 30 does not hinder the use in an ambient environment where the temperature is high and the use in a situation where it contacts a refrigerant.
  • Such welding is realized by any welding method, for example, gas welding, arc welding, electroslag welding, electron beam welding, laser welding, resistance welding, forging / friction welding / explosion welding, brazing / soldering, etc. Is done.
  • laser welding is preferable because the amount of heat input is small, and the welding bulge and the welding diameter are small.
  • plasma arc welding is preferable because precise welding can be realized.
  • the reinforcing plate 30 be formed of an iron material or nonmagnetic stainless steel that can be easily welded.
  • the tooth 10 having the laminated electromagnetic steel plates 101 is suitable for welding with the reinforcing plate 30.
  • the armature is configured by winding a coil (not shown) around the tooth 10 around the armature core 1.
  • a coil is wound around each of the plurality of teeth 10.
  • insulating paper or the like is wound between the tooth 10 and the coil. This is because the coil and the tooth 10 are electrically insulated, and a short circuit through the tooth can be prevented.
  • the tooth 10 around which the coil is wound is inserted into the insertion hole 21 to arrange the yoke 20.
  • the reinforcing plate 30 is opposed to the yoke 20 in the axial direction from the side opposite to the coil, and the teeth 10 are inserted into the holes 31 and arranged on the reinforcing plate 30.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed by welding.
  • the yoke 20 may be integrated in the circumferential direction, may be divided in the circumferential direction, and any shape can be used.
  • the fixing of the teeth 10 and the reinforcing plate 30 is the first step
  • the winding of the coil around the teeth 10 is the second step
  • the assembly of the teeth 10 and the yoke 20 is the third step.
  • Any of the following procedures may be adopted. For example, you may assemble by performing these in order of a 3rd process, a 1st process, and a 2nd process. For example, you may assemble by performing these in order of a 1st process, a 3rd process, and a 2nd process. In these cases, since the first step of welding is performed prior to the second step of winding the coil, the armature can be assembled without transferring heat from the welding to the coil.
  • the yoke 20 needs to be divided in the circumferential direction and inserted between the reinforcing plate 30 and the coil from the inner peripheral side or the outer peripheral side. There is.
  • FIGS. 4 to 6 are diagrams showing an example of the welded portion between the tooth and the reinforcing plate. 4 to 6, a portion corresponding to one tooth 10 of the armature core 1 is shown on a plane viewed from the other side in the axial direction.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are welded over the entire circumference of the tooth 10 when viewed from the other side in the axial direction. According to the welded portion 40, the fixing force between the tooth 10 and the reinforcing plate 30 is relatively strong. Moreover, according to this welding location 40, the teeth 10 and the reinforcement board 30 are welded along the lamination direction of the electromagnetic steel plate 101. FIG. In other words, the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are welded between the electromagnetic steel plates 101. Therefore, the fixation between the electromagnetic steel sheets 101 and the fixation between the teeth 10 and the reinforcing plate 30 can be realized by welding at the welding point 40.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 may be welded between the electromagnetic steel plates 101. .
  • the welding may not be performed continuously, and the portion where the surfaces of the electromagnetic steel sheets 101 constituting the tooth 10 are in contact may be spot-welded over the entire circumference.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are welded at both ends in the radial direction of the teeth 10.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are welded at the inner peripheral side and the outer peripheral side of the boundary between the tooth 10 and the reinforcing plate 30, and the vicinity of the boundary in the circumferential direction between the tooth 10 and the reinforcing plate 30. Is not welded. According to the welded portion 40, even if thermal distortion due to welding occurs up to the yoke 20 side, the magnetic characteristics are unlikely to deteriorate near the boundary in the circumferential direction between the tooth 10 and the yoke 20.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are welded at the four corners of the tooth 10 (four corners of the hole 31) as viewed from the other side in the axial direction. According to this welding location 40, the teeth 10 and the reinforcing plate 30 can be welded with relatively few welding locations. Further, since the vicinity of the boundary in the circumferential direction between the teeth 10 and the reinforcing plate 30 is not welded, even if thermal distortion due to welding occurs to the yoke 20 side, in the vicinity of the boundary in the circumferential direction between the teeth 10 and the yoke 20. Less likely to cause deterioration of magnetic properties. Further, since the four corners of the tooth 10 are fixed, the position of the tooth 10 is uniquely determined.
  • FIG. 7 shows another example of a conceptual configuration of the armature core in a cross section along the radial direction at a position passing through the teeth.
  • the hole 31 does not penetrate the reinforcing plate 30.
  • the hole 31 opens toward the yoke 20 in the axial direction.
  • the teeth 10 are inserted into the holes 31 along the axial direction, and one end of the teeth 10 in the axial direction comes into contact with the bottom surface of the holes 31.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are welded at a welding point 40 where one end in the axial direction of the tooth 10 and the bottom surface of the hole 31 are in contact with each other.
  • Such welding can be realized, for example, by melting the reinforcing plate 30 from the other side in the axial direction at the welding point 40 by laser welding.
  • the thickness of the reinforcing plate 30 in the axial direction is selected to be sufficiently thin relative to the thickness that prevents laser welding.
  • FIG. 8 is a plan view of the armature core shown in FIG. 7 viewed from the other side in the axial direction.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are welded along the stacking direction of the teeth 10.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are welded between the electromagnetic steel plates 101. Therefore, fixation between the electromagnetic steel sheets 101 can also be realized.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are welded at the center of the teeth 10 in the circumferential direction.
  • the magnetic flux flowing in the axial direction through the teeth 10 flows in two directions opposite to each other in the circumferential direction at a position in contact with the yoke 20.
  • the magnetic flux flowing through the center in the circumferential direction of the tooth 10 is small on the reinforcing plate 30 side in the portion embedded in the yoke 20. Therefore, even if thermal distortion due to welding occurs even in the portion of the tooth 10 embedded in the yoke 20, it is difficult to cause deterioration of the magnetic characteristics due to the welded portion 40.
  • a portion where the coil is wound is a coil winding portion 10 a
  • a portion embedded in the yoke 10 is a yoke embedded portion 10 b
  • a portion embedded in the reinforcing plate 30 is a reinforcing plate embedded portion 10 c.
  • the coil winding portion 10a viewed from the axial direction has a substantially trapezoidal shape, and the yoke embedded portion 10b and the reinforcing plate embedded portion 10c have an elongated shape. Yes.
  • the plurality of teeth 10 are arranged with the upper base ( ⁇ lower base) of the trapezoidal shape in the coil winding portion 10a facing the rotation axis P side. Thereby, the ratio of the area occupied by the coil to the area between the teeth 10 adjacent in the circumferential direction as viewed from the axial direction can be increased. Therefore, it contributes to miniaturization or higher efficiency of the armature.
  • the shape of the yoke embedded portion 10b and the shape of the through hole 21 of the yoke 20 as viewed from the axial direction are both long.
  • the teeth 10 are constituted by the electromagnetic steel sheet 101
  • the dimensional accuracy in a direction perpendicular to the stacking direction of the teeth 10 is relatively good.
  • the yoke embedded portion 10b has a long shape, no step is generated. Therefore, even if there is a dimensional error in the length of the teeth 10 in the stacking direction, the gap in the circumferential direction between the teeth 10 and the yoke 20 can be reduced. Thereby, the flow of magnetic flux from the teeth 10 to the yoke 20 can be improved.
  • FIG. 9 shows a cross section in the circumferential direction at a position passing through the teeth in the armature core of FIGS.
  • the width in the circumferential direction of the reinforcing plate embedded portion 10c is smaller than the width in the circumferential direction of the coil winding portion 10a and the yoke embedded portion 10b. Further, the reinforcing plate embedded portion 10 c is located at the center in the circumferential direction of the tooth 10. Thereby, the boundary 30a between the reinforcing plate 30 and the tooth 10 is formed perpendicular to the axial direction on both sides of the tooth 10 in the circumferential direction.
  • the magnetic flux flowing along the tooth 10 in the axial direction is urged to flow from the reinforcing plate 30 to the yoke 20.
  • the magnetic flux flowing in the axial direction through the teeth 10 continues to flow in two opposite directions in the circumferential direction of the yoke 20 (arrows in FIG. 9).
  • the yoke 20 is composed of electromagnetic steel plates 201 laminated in the axial direction.
  • the electromagnetic steel plate 201 is formed by punching the shape of the yoke 20 in the axial direction with respect to a predetermined electromagnetic steel plate.
  • the surface treatment is applied to the electromagnetic steel sheet, the surface treatment is not applied to the portion punched in the axial direction (surface 20b along the axial direction).
  • Such surface treatment increases the magnetic resistance. That is, the magnetic resistance on the surface 20b perpendicular to the axial direction in the yoke 20 is smaller than the magnetic resistance on the surface 20a along the axial direction.
  • the circumferential width of the coil winding portion 10a is equal to or smaller than the circumferential width of the yoke embedded portion 10b. Therefore, the magnetic flux flowing from the tooth 10 to the yoke 20 does not intersect the surface 20a perpendicular to the axial direction of the yoke 20, but flows across the surface 20b along the axial direction with smaller magnetic resistance. Therefore, the flow of magnetic flux is not easily inhibited.
  • FIG. 10 shows an example of a conceptual configuration of the armature core in a cross section along the circumferential direction at a position passing through the teeth.
  • Teeth 10 is a dust core formed by mixing metallic powder (for example, iron) and insulator (for example, resin).
  • the reinforcing plate 30 is a sintered metal formed by sintering metallic powder (for example, iron or stainless steel). The teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by sintering bonding. Such sintered bonding also does not impede use in high temperature ambient environments and in contact with refrigerants.
  • FIG. 11 shows an example of a conceptual configuration of the armature core in a cross section along the radial direction at a position passing through the teeth.
  • the coil 50 wound around the tooth 10 is indicated by a two-dot chain line.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by interference fitting (for example, press fitting, shrink fitting, cold fitting, etc.). Even with such fixing, since the teeth 10 are fixed to the reinforcing plate 30 as in the first embodiment, the position of the teeth 10 in the axial direction can be fixed without depending on the strength of the yoke 20. Therefore, even if the yoke 20 alone is insufficient in strength, it is possible to suppress the shake of the teeth 10 against the thrust force.
  • the compressor 10 can be used under a high temperature environment or an electric motor for a compressor (for example, an air conditioner or a refrigerator) that contacts the refrigerant. Can be used easily.
  • the teeth 10 are constituted by an electromagnetic steel plate 101.
  • the reinforcing plate 30 is provided with a biasing structure that biases the teeth 10 from the outside to the inside in the stacking direction (here, the radial direction).
  • the electromagnetic steel sheet 101 is pressed and can absorb a dimensional error of the tooth 10 in the stacking direction, thereby improving the contact between the tooth 10 and the reinforcing plate 30. Therefore, the fixing force by interference fit can be improved.
  • the reinforcing plate 30 includes a member 32 facing the yoke 20 in the axial direction, a bending from the member 32 and extending in the axial direction, and the teeth 10 and the yoke in the laminating direction of the electromagnetic steel plates 101. 20 and a member 33 interposed therebetween.
  • the member 33 is inclined so as to approach the tooth 10 as the member 33 moves away from the member 32.
  • the member 33 can be easily grasped as a beam having one end fixed on the member 32 side.
  • the member 33 (beam) is deformed toward the member 32 due to the presence of the teeth 10, and the teeth 10 are pressed in the stacking direction by the elastic deformation.
  • Such a shape of the reinforcing plate 30 can be easily realized by, for example, casting, sintering, and drawing.
  • FIG. 12 shows another conceptual example of the armature core in a cross section along the radial direction at a position passing through the teeth.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by interference fit and also fixed to each other by welding.
  • the member 33 is inclined from the member 32 toward the tooth 10 while extending from the member 32 to one side in the axial direction (coil 50 side). Therefore, a gap is generated between the tooth 10 and the reinforcing plate 30 on the other side in the axial direction (the side opposite to the coil 50). Therefore, it may be difficult to weld the tooth 10 and the reinforcing plate 30 from the other side in the axial direction. Of course, welding may be performed from one side in the axial direction. However, when the tooth 50 is inserted into the hole 31 of the reinforcing plate 30 after the coil 50 is wound around the tooth 10, the coil 50 is one side in the axial direction. The welding of the teeth 10 and the reinforcing plate 30 from the side is obstructed. In such a case, welding from the other side in the axial direction is required.
  • the electromagnetic steel plate 101 located at the end in the stacking direction is bent along the reinforcing plate 30 on the other side in the axial direction. And welding is performed in the welding location 40 where this electromagnetic steel plate 101 and the reinforcement board 30 adjoin.
  • the gap between the electromagnetic steel plate 101 and the reinforcing plate 30 can be reduced, so that these weldings can be facilitated.
  • the bent electromagnetic steel plate 101 is in contact with the reinforcing plate 30 (more specifically, the member 33) in the axial direction.
  • the teeth 10 are hooked to the reinforcing plate 30 in the axial direction. Therefore, it is possible to further prevent the teeth 10 from shifting to one side in the axial direction.
  • FIG. 13 shows another conceptual example of the armature core in a cross section along the radial direction at a position passing through the teeth.
  • the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by interference fit, and are also fixed to each other by welding.
  • the member 33 extends from the member 32 to the other side in the axial direction. Since the member 33 is inclined so as to approach the tooth 10 as it moves away from the member 32, the contact between the tooth 10 and the reinforcing plate 30 is high on the other side in the axial direction. Therefore, welding from the other side can be facilitated.
  • the member 33 is not welded at the corner 33 a closest to the tooth 10.
  • the electromagnetic steel plate 101 positioned at the end in the stacking direction is bent toward the member 33, and the bent electromagnetic steel plate 101 and the member 33 are welded. This further prevents the teeth 10 from shifting to one side in the axial direction.
  • the member 33 is not interposed between the tooth 10 and the yoke 20.
  • Such an embodiment is suitable when the teeth 10 are made of electromagnetic steel plates laminated in the circumferential direction. If the electromagnetic steel plates 101 are laminated in the circumferential direction, the pressing structure of the reinforcing plate 30 presses the teeth 10 in the circumferential direction. Therefore, according to the illustration of FIGS. 11 and 12, the member 33 is interposed between the teeth 10 and the yoke 20 in the circumferential direction. As a result, the magnetic flux flowing in the circumferential direction from the tooth 10 to the yoke 20 is inhibited. On the other hand, according to the illustration of FIG.
  • the member 33 is adjacent to the tooth 10 in the circumferential direction, the member 33 is not interposed between the tooth 10 and the yoke 20 in the circumferential direction.
  • the magnetic flux flowing in the circumferential direction to the yoke 20 is not obstructed.
  • FIG. 14 shows an example of a conceptual configuration of the armature core in a cross section along the circumferential direction at a position passing through the teeth.
  • the teeth 10 have a recess 11 that opens in a direction perpendicular to the rotation axis P (here, the circumferential direction).
  • the reinforcing plate 30 has a pressing structure that presses the teeth 10 in the direction in which the concave portion 11 opens (here, the circumferential direction).
  • the reinforcing plate 30 includes members 32 and 33.
  • the members 32 and 33 are the same as the members 32 and 33 described with reference to FIG.
  • the member 33 is fitted to the recess 11 in the circumferential direction.
  • the teeth 10 are inserted into the holes 31 of the reinforcing plate 30.
  • the end portion of the tooth 10 on the reinforcing plate 30 side with respect to the concave portion 11 is inserted into the hole 31 while the member 33 is expanded to the member 32 side. Thereby, the member 32 is elastically deformed and further bent.
  • FIG. 15 shows another example of the conceptual configuration of the armature core in a cross section along the circumferential direction at a position passing through the teeth.
  • the urging structure is different.
  • the urging structure is realized by a hole 34 provided in the reinforcing plate 30. More specific description will be given below.
  • the teeth 10 are inserted into holes 31 provided in the reinforcing plate 30, and the recesses 11 are fitted in the holes 31 with the reinforcing plate 30 in the circumferential direction.
  • the reinforcing plate 30 includes a hole 34 that is adjacent to the hole 31 in the circumferential direction.
  • the holes 31 and 34 are spaced apart from each other in the circumferential direction. It can be understood that the hole 34 is provided at a position close to the recess 11 in the circumferential direction.
  • the thickness of the reinforcing plate 30 in the axial direction is reduced by the amount of the hole 34 at the position where the hole 34 exists. Therefore, the strength of the portion adjacent to the hole 34 in the axial direction is reduced, so that the elastic deformation of the reinforcing plate 30 in the vicinity of the hole 31 in the circumferential direction can be facilitated.
  • FIG. 16 shows another example of a conceptual configuration of the armature core in a cross section along the circumferential direction at a position passing through the teeth.
  • the hole 34 opens on one side in the axial direction.
  • a portion of the reinforcing plate 30 located on the side of the tooth 10 with respect to the hole 34 can be easily grasped as a beam supported at one end, and the portion is circumferentially moved from the outside to the inside of the tooth 10 due to elastic deformation of the beam. Energize to.
  • the portion adjacent to the hole 34 in the axial direction can be easily elastically deformed in the circumferential direction as in FIG. In addition, you may open to the other side of an axial direction.
  • the urging structure for absorbing dimensional errors in the stacking direction described with reference to FIGS. 11 to 13 may be employed.
  • a perspective view showing an example of a conceptual configuration of the third embodiment is the same as FIG.
  • the tooth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by the method described in the first or second embodiment.
  • an armature core in which the teeth 10 and the reinforcing plate 30 are fixed to each other by welding will be described as an example.
  • FIG. 17 shows another example of the conceptual configuration of the armature core in a cross section along the circumferential direction at a position passing through the teeth.
  • the width in the circumferential direction of the coil winding portion 10a is larger than the width in the circumferential direction of the yoke embedded portion 10b.
  • the teeth 10 sandwich the yoke 20 together with the reinforcing plate 30 in the axial direction. Therefore, the yoke 20 sandwiched between the teeth 10 and the reinforcing plate 30 is also fixed by fixing the teeth 10 and the reinforcing plate 30. In other words, the yoke 20 is held in the axial direction by the teeth 10 and the reinforcing plate 30.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the yoke 20 is constituted by the electromagnetic steel plate 201, the fixing of the teeth 10 and the reinforcing plate 30 can also be fixed between the electromagnetic steel plates 201.
  • FIG. 18 is a plan view of the armature core 1 shown in FIG. 17 viewed from the axial direction. However, in FIG. 18, the hook shape of the teeth 10 is not illustrated. In the illustration of FIG.
  • FIG. 19 shows a partial shape of the armature core 1 as viewed from the axial direction.
  • the yoke embedded part 10b has a substantially trapezoidal shape.
  • the yoke embedded portion 10b is disposed such that the upper and lower bases of the trapezoidal shape of the yoke embedded portion 10b are directed in the circumferential direction.
  • the upper base is located on the inner peripheral side with respect to the lower base.
  • the through hole 21 of the yoke 20 has a shape matching the shape of the yoke embedded portion 10b while opening in the radial direction.
  • the through-hole 21 has a shape along the oblique side of the yoke embedding portion 10b as viewed from the axial direction while opening on the inner peripheral side in the radial direction.
  • the yoke embedded portion 10b and the through hole 21 are brought into close contact with each other by pressing the teeth 10 toward the radially inner peripheral side.
  • the gap in the circumferential direction between the teeth 10 and the yoke 20 can be reduced, so that the flow of magnetic flux between the two is hardly hindered.
  • the yoke 20 has a biasing structure 22 that biases the teeth 10 from the bottom bottom side to the top bottom side of the yoke embedded portion 10b.
  • This urging structure 22 is realized by applying the urging structure described with reference to FIGS. 14 to 16, for example.
  • the biasing structure of FIG. 15 is illustrated.
  • the yoke 20 includes a protrusion 23 that protrudes toward the teeth 10 in the radial direction in the hole 31 and a hole 24 provided in the protrusion.
  • the teeth 10 When the teeth 10 are inserted into the yoke 20 by such an urging structure, the teeth 10 are urged toward the inner circumferential side in the radial direction, and the gap in the circumferential direction between the teeth 10 and the yoke 20 can be reduced.
  • FIG. 20 is a longitudinal sectional view showing an example of a compressor to which the electric motor using the armature core according to the first to fourth embodiments is applied.
  • the compressor shown in FIG. 20 is a high-pressure dome type rotary compressor.
  • HFC hydrofluorocarbon
  • carbon dioxide or the like is employed as the refrigerant.
  • This compressor includes a hermetic container C10, a compression mechanism C40, and an electric motor 300.
  • the compression mechanism part C40 is arrange
  • the electric motor 300 is disposed in the hermetic container C10 and above the compression mechanism C40.
  • the upper side means the upper side along the central axis of the sealed container C10 regardless of whether or not the central axis of the sealed container C10 is inclined with respect to the horizontal plane.
  • the electric motor 300 drives the compression mechanism C40 via the rotation shaft C50.
  • the electric motor 300 includes the armature core 1 described in any of the first to fourth embodiments, the armature 100 including the coil 50, the field element 200, and the stator not including the coil. 400.
  • the armature 100 is fixed to the sealed container C10 and functions as a stator, and the field element 200 is fixed to the rotary shaft C50 and functions as a rotor.
  • the field element 200 includes a field magnet 202, a magnetic body 201, and a magnetic body 203.
  • the field magnet 202 is annularly arranged around the shaft C50.
  • the magnetic body 201 is arranged on the armature 100 side so as to overlap with the field magnet 202 in the axial direction.
  • the magnetic body 201 reduces loss and demagnetization due to the eddy current of the field magnet 202.
  • the magnetic body 203 is arranged on the side opposite to the magnetic body 201 so as to overlap the field magnet 202 in the axial direction.
  • the magnetic body 203 is continuous in the circumferential direction.
  • the magnetic body 203 reduces the thrust force acting on the field element 200 in the axial direction by short-circuiting part of the magnetic flux between the field magnets 202 adjacent in the circumferential direction.
  • the stator 400 is disposed on the side opposite to the armature 100 with respect to the field element 200 via a predetermined gap, and is fixed to the sealed container C10.
  • the stator 400 functions as a yoke of the field element 200 for reducing the axial thrust force acting on the electric motor 300.
  • the suction pipe C30 is connected to the lower side of the sealed container C10, and the discharge pipe C20 is connected to the upper side of the sealed container C10.
  • Refrigerant gas (not shown) is supplied from the suction pipe C30 to the sealed container C10 and guided to the suction side of the compression mechanism C40.
  • This rotary compressor is a vertical type and has an oil sump at least at the lower part of the electric motor 300.
  • the inside of the sealed container C10 is a high-pressure region H, and the high-pressure region H is filled with high-pressure refrigerant gas discharged from the compression mechanism unit C40.
  • the electric motor 300 is disposed in the high pressure region H.
  • the outer peripheral edge of the reinforcing plate 30 is located on the outer peripheral side of the yoke 20 when viewed from the rotary shaft C50, and is fixed to the sealed container C10.
  • the reinforcing plate 30 is fixed to the sealed container C10 from the outside as viewed from the rotation axis P.
  • the reinforcing plate 30 and the sealed container C10 are fixed by interference fitting (for example, shrink fitting). According to such fixing, the yoke 20 does not need to be fixed to the sealed container C10, and therefore stress due to the fixing of the armature core 1 and the sealed container C10 hardly occurs in the yoke 20. Therefore, deterioration of the magnetic characteristics of the yoke 20 can be suppressed.
  • the reinforcing plate 30 may extend in the axial direction on the outer peripheral side of the yoke 20. That is, the reinforcing plate 30 is cup-shaped so that a part or all of the yoke 20 is covered from the outer periphery. According to this, since the contact area between the reinforcing plate 30 and the sealed container C10 can be improved, the fixing force by interference fit can be improved.
  • the compression mechanism C40 includes a cylindrical main body C41, an upper end plate C42 and a lower end plate C45.
  • the upper end plate C42 and the lower end plate C45 are respectively attached to the upper and lower open ends of the main body C41.
  • the rotation shaft C50 passes through the upper end plate C42 and the lower end plate C45 and is inserted into the main body C41.
  • the rotary shaft C50 is rotatably supported by a bearing C44 provided on the upper end plate C42 and a bearing C43 provided on the lower end plate C45.
  • Rotational shaft C50 is provided with a crankpin C47 in the main body C41.
  • the piston C48 is fitted to the crankpin C47 and driven.
  • a compression chamber C46 is formed between the piston C48 and the corresponding cylinder.
  • the piston C48 rotates in an eccentric state or revolves to change the volume of the compression chamber C46.
  • Refrigerant gas is supplied from the suction pipe C30 to the compression chamber C46.
  • the compression mechanism C40 is driven by the electric motor 300, and the refrigerant gas is compressed.
  • the compressed refrigerant gas is transported together with refrigeration oil (not shown) from the compression mechanism C40 to the upper side of the compression mechanism C40 via the discharge hole C49, and further from the discharge pipe C20 to the sealed container C10 via the electric motor 300. Is discharged to the outside.
  • Refrigerant gas moves upward in the electric motor 300 together with the refrigerating machine oil.
  • the refrigerant gas is guided to the upper side of the electric motor 300, but the refrigerating machine oil is directed to the inner wall of the sealed container C10 by the centrifugal force of the field element 200.
  • the refrigeration oil is liquefied by adhering to the inner wall of the sealed container C10 in the form of fine particles, and then returns to the upstream side of the flow of the refrigerant gas in the electric motor 300 by the action of gravity.
  • FIG. 21 is a longitudinal sectional view showing another example of the compressor to which the electric motor using the armature core according to the first to fourth embodiments is applied.
  • the armature is disposed on the compression mechanism C40 side with respect to the field element 200.
  • the reinforcing plate 30 is a part of the compression mechanism C40.
  • the reinforcing plate 30 has the function of the upper end plate C42.
  • the teeth 10 are fixed to the upper end plate C42.
  • the teeth 10 are fixed metallurgically or mechanically.
  • Such fixing can be realized by any of the methods described in the first to fourth embodiments.
  • the upper end plate C42 is fixed by an interference fit.
  • the reinforcing plate 30 and the upper end plate C42 are realized by one member, it is not necessary to use the dedicated reinforcing plate 30 or the dedicated upper end plate C42. Therefore, the manufacturing cost can be reduced.
  • the reinforcing plate 30 may have the function of the main body C41. More specifically, the teeth 10 may be metallurgically or mechanically fixed to the main body C41. Even in this case, the manufacturing cost can be reduced.

Landscapes

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Abstract

 本発明は、温度が高い周囲環境下での使用又は冷媒に接触するような周囲環境下であっても使用が容易な電機子用コアである。ティース(10)は回転軸(P)の周りで環状に配される。ヨーク(20)は貫挿孔(21)を有している。貫挿孔(21)は回転軸(P)を中心とした径方向及び回転軸(P)に沿う軸方向に開口している。貫挿孔(21)にはティース(10)が貫挿される。金属板(30)は、ヨーク(20)に対して軸方向で対面して配置される。また補強板(30)はティース(10)に固定される。

Description

電機子用コア
 本発明は、電機子用コアに関する。
 特許文献1には電機子が記載されている。この電機子は、ティースと、ヨークと、コイルとを備えている。ティースは軸の周りで環状に配置されている。ヨークには軸方向でティースを貫挿する貫挿孔が設けられている。コイルはティースに巻回される。当該貫挿孔は径方向の内周側で開口している。これによって、ティースを軸方向に流れる磁束に起因してヨークに生じる渦電流を低減している。
 そして、ティースがヨークから軸方向に沿って抜けることを防止する、及び電機子の強度を向上するために、ティースと、ヨークと、コイルとを一体で樹脂モールドしている。かかる樹脂モールドをするためには、所定の金型にティースと、ヨークと、コイルとを収納し、これに樹脂を流し込んで硬化させる。
特開2007-28855号公報 特開2007-28854号公報 国際公開第03/047069号
 しかしながら、特許文献1に記載の発明では、ティースと、ヨークと、コイルとを一体で樹脂モールドしているために、温度の高い周囲環境下では使用しにくい。また、電機子が冷媒に接触する使用環境下では、樹脂が冷媒中に溶け出す(抽出される)可能性がある。
 そこで、本発明は温度が高い周囲環境下又は冷媒に接触するような周囲環境下であっても使用が容易な電機子用コアを提供することを目的とする。
 本発明にかかる電機子用コアの第1の態様は、所定の軸(P)の周りで環状に配される複数のティース(10)と、前記軸を中心とした径方向及び前記軸に沿う軸方向に開口して前記ティースが貫挿される貫挿孔(21)を有し、前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板(201)又は圧粉磁心によって形成されたヨーク(20)と、前記ヨーク(20)に対して前記軸方向で対面して配置され、前記複数のティース(10)に固定される金属板(30)とを備える。
 本発明にかかる電機子用コアの第2の態様は、第1の態様にかかる電機子用コアであって、前記複数のティース(10)は、前記軸(P)に垂直な方向に積層された複数の磁性体(101)を有する。
 本発明にかかる電機子用コアの第3の態様は、第1又は第2の態様にかかる電機子用コアであって、金属板(30)は非磁性である。
 本発明にかかる電機子用コアの第4の態様は、第3の態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板はステンレスである。
 本発明にかかる電機子用コアの第5の態様は、第1乃至第4のいずれか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記軸(P)を中心とした径方向における前記複数のティース(10)の端においてのみ、前記複数のティースと前記金属板(30)とが溶接される。
 本発明にかかる電機子用コアの第6の態様は、第1乃至4のいずれか一つの態様にかかる電機子用コアであって、少なくとも一つの前記複数のティース(10)と前記金属板(30)とは、前記軸(P)に沿って見て、前記少なくとも一つの前記複数のティース(10)の全周に渡って溶接される。
 本発明にかかる電機子用コアの第7の態様は、第1、第3及び第4の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸と垂直な方向に積層された複数の磁性板(101)を有し、前記少なくとも一つの前記複数のティースと前記金属板(30)とは前記複数の磁性板のうち隣り合う二者の間で溶接される。
 本発明にかかる電機子用コアの第8の態様は、第1乃至第7の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記金属板(30)と共に前記ヨーク(20)を軸方向で挟む。
 本発明にかかる電機子用コアの第9の態様は、第1乃至第8の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸(P)と垂直な方向に積層された複数の磁性体(101)を有し、前記金属板(30)は前記少なくとも一つの前記複数のティースを前記軸方向に挿入する孔(31)と、前記孔の周囲に設けられて前記複数の磁性体の積層方向において前記少なくとも一つの前記複数のティースをその外部から内部へと付勢する付勢構造(33)とを有する。
 本発明にかかる電機子用コアの第10の態様は、第1乃至第9の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸(P)に垂直な方向で開口する凹部(11)を有し、前記金属板(30)は前記少なくとも一つの前記複数のティースを前記軸方向に挿入する孔(31)と、前記方向で前記少なくとも一つの前記複数のティースをその外部から内部へと付勢して前記凹部に嵌合する付勢構造とを有する。
 本発明にかかる電機子用コアの第11の態様は、第1,3及び4のいずれか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記複数のティース(10)は絶縁物を含んだ圧粉磁心であり、前記金属板(30)は焼結金属によって構成され、前記複数のティースと前記金属板とは焼結結合されている。
 本発明にかかる電機子用コアの第12の態様は、第1乃至第11の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板(30)の外周縁は前記軸から見て前記ヨークよりも外側にあって、前記金属板は所定のケース(C10)に外側から固定される。
 本発明にかかる電機子用コアの第13の態様は、第1乃至第12の何れか一つの態様にかかる電機子用コアであって、前記金属板(30)は圧縮機構(C44)の一部である。
 本発明にかかる電機子用コアの第1の態様によれば、ティースにコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して界磁子を配置することで回転電機を構成できる。かかる回転電機において、ティースには軸方向に沿って磁束が流れる。またこの磁束に起因してティースには軸方向に沿ったスラスト力が作用する。
 径方向に開口した貫挿孔はヨークの強度低下を招き、また電磁鋼板又は圧粉磁心で形成されたヨークは例えば鉄鋼の固まりで形成された場合に比べて強度の低下を招く。しかしながら、ティースは金属板に固定されているので、ヨークの強度に依存せずにティースの軸方向における位置を固定できる。よって、ヨークの強度のみに依存することなく、スラスト力に対してティースのぶれを抑制できる。しかも、ティースが金属板に固定されるので、温度が高い周囲環境下での使用、または冷媒に接触する圧縮機用電動機(例えば空気調和機、冷凍機など)への使用を容易にすることができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第2の態様によれば、軸方向に沿ってティースの内部を流れる磁束に起因した渦電流を低減することができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第3の態様によれば、金属板に磁束が殆ど流れないため、金属板に発生する渦電流による損失を低減できる。
 本発明にかかる電機子用コアの第4の態様によれば、金属板としてステンレスを採用している。ステンレスは体積抵抗率が高く、微小な漏れ磁束により発生する渦電流を低減することができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第5の態様によれば、ティースを軸方向に流れる磁束はヨークを周方向に沿って流れる。溶接による熱が金属板を介してヨークへと伝達され、その結果ヨークに熱変形が生じたとしても、磁束の流れる経路を避けて溶接されるので、電機子としての磁気特性の劣化を抑制できる。
 本発明にかかる電機子用コアの第6の態様によれば、ティースと金属板の固定力を高めることができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第7の態様によれば、ティースと金属板との間の溶接が複数の磁性板のうち隣り合う二者の固定をも兼ねることができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第8の態様によれば、ヨークの固定をティースと金属板によって実現できる。
 本発明にかかる電機子用コアの第9の態様によれば、磁性体の積層方向についてのティースの寸法精度は、当該積層方向に直交する方向についての寸法精度に比べて悪い。金属板は積層方向においてティースを押圧する押圧体を有しているので、積層方向についてのティースの寸法誤差を吸収することができる。よって、ティースと補強板の密着性を向上でき、ひいてはティースと補強板との間の固定力を向上できる。
 本発明にかかる電機子用コアの第10の態様によれば、金属板の押圧構造とティースの凹部が嵌合するので、ティースが軸方向で金属板から抜けることを防止できる。
 本発明にかかる電機子用コアの第11の態様によれば、ティースには絶縁物を含んだ圧粉磁心を採用して渦電流の低減を図るとともに、金属板には焼結金属を採用し、これらを焼結結合によって一体で形成している。よって、ティース及び金属板の製造のみならず、これらの固定も焼結装置で行うことができる。
 本発明にかかる電機子用コアの第12の態様によれば、金属板がケースに固定されるので、電機子用コアをケースに固定するに際してヨークをケースに固定する必要がない。よって、ケースとの固定に起因してヨークに応力が生じにくく、ヨークの磁気特性の劣化を招きにくい。
 本発明にかかる電機子用コアの第13の態様によれば、ティースにコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して界磁子を配置することで回転電機を構成できる。かかる回転電機を圧縮機に搭載する使用方法では、金属板が圧縮機構の一部を構成するので、部品点数を低減し、以って製造コストの低減に寄与する。
 この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。
電機子用コアの概念的な構成を示す斜視図である。 電機子用コアの概念的な構成を示す分解斜視図である。 電機子用コアの概念的な構成を示す斜視図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 ティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。 径方向に沿う断面において電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の断面図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す径方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 電機子用コアの一部の概念的な構成を示す周方向の図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 軸方向に沿って見た電機子用コアの一部の概念的な構成を示す図である。 圧縮機の概念的な構成を示す縦断面図である。 圧縮機の概念的な構成を示す縦断面図である。
 第1の実施の形態.
 図1,2は第1の実施の形態にかかる電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。図1は電機子用コアの斜視図を示し、図2は電機子用コアの構成部品を回転軸Pに沿う軸方向(以下、単に軸方向と呼ぶ)で分離して示している。本電機子用コア1は、複数のティース10と、ヨーク20と、補強板30とを備えている。
 複数のティース10は軟磁性体(例えば鉄)であって、回転軸Pの周りで環状に配置されている。ヨーク20は軟磁性体(例えば鉄)であって、複数のティース10を軸方向でそれぞれ貫挿する複数の貫挿孔21を有している。ヨーク20は複数のティース10を周方向で相互に磁気的に連結する。ティース10はヨーク20から軸方向の一方の側へと延在している。そして、ヨーク20に対して軸方向の一方の側において、不図示のコイルがティース10に巻回される。このコイルに電流が流れることで、ティース10には軸方向に磁束が流れ、ヨーク20には周方向に磁束が流れる。
 図1,2の例示では、ティース10はその位置における回転軸Pを中心とした径方向(以下、単に径方向と呼ぶ)に積層された電磁鋼板101によって構成されている。なお、図1,2では、一つのティース10を構成する電磁鋼板101の上面のみを図示し、他のティース10を構成する電磁鋼板については図示を省略している。また図においては便宜上1枚1枚の電磁鋼板101の径方向における厚みを比較的大きく示している。例えば図1において、ティース10についての電磁鋼板101の積層数は簡略化されて数十枚程度となっているが、実際にはより多くの電磁鋼板101が積層されてよい。これは、他の図においても同様であり、ティース10に限らず、電磁鋼板によって構成される他の構成要素についても同様である。
 なお、図1,2の例示とは異なり、ティース10はその位置における回転軸Pを中心とした周方向(以下、単に周方向と呼ぶ)で積層された電磁鋼板101によって構成されてもよい。いずれにせよ、ティース10が回転軸Pに垂直な方向で積層された電磁鋼板101によって構成されていれば、ティース10を軸方向に流れる磁束に起因してティース10に生じる渦電流を低減することができる。
 またティース10は必ずしも電磁鋼板101で構成される必要はなく、例えば圧粉磁心であってもよい。この圧粉磁心は意図的に絶縁物(例えば樹脂)を含んで成型されるので、その電気抵抗は高い。これによって渦電流が低減される。
 貫挿孔21は径方向において回転軸P側(以下、内周側とも呼ぶ)あるいは回転軸Pとは反対側(以下、外周側とも呼ぶ)に開口している。これによって、ティース10を軸方向に沿って流れる磁束に起因して、軸方向から見たティース10の周りでヨーク20に生じる渦電流を抑制することができる。なお図1,2の例示では貫挿孔21は内周側に開口している。
 また図1,2の例示では、ヨーク20は軸方向に積層された電磁鋼板201によって構成されている。これによって、ヨーク20を周方向に流れる磁束に起因してヨーク20に生じる渦電流を低減することができる。但し、これは必須の要件ではなく、例えばヨーク20が圧粉磁心で構成されていてもよい。
 補強板30は金属(例えば鉄、ステンレス、アルミニウムなど)で形成されている。補強板30は例えば板状の形状を有しており、軸方向における他方の側(コイルと反対側)でヨーク20と対面して配置される。そしてティース10と補強板30とが例えば冶金的又は機械的に相互に固定される。ヨーク20を軸方向に積層された電磁鋼板201によって構成した場合であっても、補強板30の厚みを、電磁鋼板201の1枚の厚み十分に厚くすることで、電機子用コア1として十分な強度を得ることができる。しかも、ヨーク20を微細な鉄粉を絶縁してなる圧粉磁心で構成した場合と違って、補強板30は金属としての強度を得ることができる。なお、ヨーク20は補強板30と溶接、接着などによって相互に固定されていてもよく、固定されていなくても良い。
 なお、補強板30はティース10同士を周方向で繋ぐ磁路としての機能を期待されない。当該磁路はヨーク20によって実現される。かかる事項は、例えばヨーク20の軸方向における厚みを調整することで実現できる。補強板30は磁路としての機能を実現する必要がないので、渦電流の低減を目的とした材質、構造(例えば電磁鋼板や圧粉磁心)を有する必要がなく、安価な金属によって構成されることができる。また、補強板30に磁束が通らないようにするためには、補強板30を非磁性金属(例えばステンレス、アルミニウム)によって形成してもよい。補強板30を非磁性金属とすれば、磁束が補強板30に漏洩することを防止でき、渦電流の低減を目的とした材質、構造を有しない補強板30内部の渦電流損を低減できる。望ましくは、補強板30をステンレスによって構成する。ステンレスはアルミニウムよりも体積抵抗率が高く、微小な漏れ磁束により発生する渦電流を低減することに適しているからである。
 このような電機子用コア1において、ティース10に不図示のコイルを巻回することで電機子を構成できる。かかる電機子に対して軸方向で所定の間隙を介して不図示の界磁子を配置することで回転電機を構成できる。そして、かかる回転電機においては、ティース10には軸方向に沿って磁束が流れる。またこの磁束に起因してティース10には軸方向に沿ったスラスト力が作用する。
 また、上述したように、貫挿孔21は径方向で開口している。これによって、ヨーク20に生じる渦電流を抑制できるものの、径方向で開口した貫挿孔21はヨーク20の強度低下を招く。また、電磁鋼板201又は圧粉磁心で形成されたヨーク20は、ヨーク20が鉄鋼の塊で形成されている場合に比して、強度の低下を招く。しかしながら、ティース10は補強板30に固定されているので、ヨーク20の強度に依存せずにティース10の軸方向における位置を固定できる。望ましくは、ヨーク20の貫挿孔21の断面積より、後述する補強板30の孔31の断面積を小さくする。これによって、さらに補強板30の強度を増すことができる。よって、ヨーク20のみでは強度が不十分であったとしても、上記スラスト力に対してティース10の振動、抜けを抑制することができる。しかも、補強板30として金属を採用しているので、温度が高い周囲環境下での使用、または冷媒に接触する密閉型圧縮機用電動機(例えば空気調和機、冷凍機など)へと使用を容易にすることができる。
 また、例えば樹脂モールドにより強度を確保するためには電機子用コア1と不図示のコイルとの全体を樹脂で覆う必要がある。一方、本実施の形態では、補強板30として樹脂に比して強度の高い金属を採用しているので、ヨーク20に対してティース10とは反対側のみに補強板30を設けるのみで強度を確保することができる。しかもティース10と補強板30との間を固定するだけでよい。よって電機子用コア1とコイルとの全体を樹脂モールドする場合に比べて、電機子用コア1やコイルが受ける圧力等の影響を電機子用コア1の一部(ティース10と補強板30の固定箇所付近)に抑えることができる。また固定の強度を安定して一定以上に保つことができる。また、樹脂モールドの場合に樹脂が強度を保つための補強部材として機能するところ、本電機子用コア1では金属が補強部材として機能するので、補強部材の厚みを小さくできる。
 次に、ティース10と補強板30との具体的な固定の例について述べる。例えばティース10と補強板30とが冶金的に、例えば溶接によって固定される。図2の例示では、補強板30はティース10を軸方向で貫挿する孔31を有している。孔31は補強板30を軸方向で貫通している。孔31は、回転軸Pに垂直な断面において、例えば長辺が径方向に沿って延在する長尺状の形状を有している。
 ティース10は貫挿孔21と孔31とを介してヨーク20,補強板30を軸方向で貫通して配置される。図3は補強板30側から見た電機子用コア1の概念的な斜視図である。ティース10と補強板30とは、軸方向における他方側(コイルと反対側)から溶接によって相互に固定される。図3の例示では、ティース10の軸方向の端部と、孔31とが近接する境界であって、且つ外部に露出した部分(図3の溶接箇所40)において、ティース10と補強板30とが溶接される。ティース10と補強板30との溶接は、温度が高い周囲環境下での使用、及び冷媒と接触する状況での使用を阻害しない。
 このような溶接は任意の溶接方法によって実現され、例えばガス溶接、アーク溶接、エレクトロスラグ溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接、抵抗溶接、鍛接・摩擦圧接・爆発圧接、ろう付け・はんだ付けなどによって実現される。特にレーザ溶接であれば、入熱量が少なく、また溶接の盛り上がりや溶接径が小さいので好適である。またプラズマアーク溶接であれば精密な溶接を実現できるので好適である。なお、ティース10と補強板30とが溶接によって固定される場合は、補強板30は溶接が容易な鉄材または非磁性ステンレスによって形成されることが望ましい。また、積層された電磁鋼板101を有するティース10は補強板30との溶接に適する。
 このような電機子用コア1に対してティース10に不図示のコイルを巻回することで電機子が構成される。かかる電機子は、例えば次の手順によって組み立てることができる。まず、複数のティース10の各々にコイルを巻回する。このとき、例えばティース10とコイルとの間に絶縁紙などを巻く。コイルとティース10とが電気的に絶縁され、ティースを介した短絡を防止できるからである。次に、コイルが巻回されたティース10を貫挿孔21に貫挿してヨーク20を配置する。その後、補強板30を、コイルとは反対側からヨーク20と軸方向で対面させ、ティース10を孔31に貫挿して補強板30に配置する。次に、ティース10と補強板30とを溶接によって固定する。
 この手順では、ティース10がヨーク20あるいは補強板30に設けられる前にコイルを巻回しているので、高い占積率で巻回しやすい。またこの手順では、ティース10をヨーク20に配置した後で補強板30を配置している。従って、ヨーク20が周方向で一体であってもよく、周方向に分割されていてもよく、いずれの形状であっても用いることができる。
 但し、必ずしもこの手順に限る必要がなく、ティース10と補強板30との固定を第1工程、ティース10へのコイルの巻回を第2工程、ティース10とヨーク20との組み立てを第3工程と定義すれば、次の手順のいずれが採用されてもよい。例えば、第3工程、第1工程、第2工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。また、例えば、第1工程、第3工程、第2工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。これらの場合、溶接を行う第1工程がコイルを巻回する第2工程よりも先に実行されるので、溶接による熱がコイルに伝達されることなく、電機子を組み立てることができる。また、例えば第3工程、第2工程、第1工程の順でこれらを実行して組み立ててもよい。但し、第3工程に先だって第1工程及び第2工程を実行する場合、ヨーク20を周方向に分割し、これを内周側あるいは外周側から、補強板30とコイルとの間に挿入する必要がある。
 図4~6はティースと補強板の溶接箇所の一例を示す図である。図4~6においては、軸方向の他方側から見た平面において、電機子用コア1のうち一つのティース10に相当する部分を示している。
 図4の例示では、ティース10と補強板30とが、軸方向の他方側から見てティース10の全周に渡って溶接されている。かかる溶接箇所40によればティース10と補強板30との固定力が比較的強い。また、かかる溶接箇所40によれば電磁鋼板101の積層方向に沿ってティース10と補強板30とが溶接される。言い換えれば、電磁鋼板101の相互間においてティース10と補強板30とが溶接されている。従って、電磁鋼板101の相互間の固定と、ティース10と補強板30との間の固定とを、溶接箇所40における溶接によって実現できる。なお、電磁鋼板101同士の固定という観点では、ティース10の全周に渡って溶接される必要がなく、要するに電磁鋼板101の相互間において、ティース10と補強板30とが溶接されていればよい。溶接は連続的にされていなくてもよく、ティース10を構成する電磁鋼板101同士の表面が接触している部分を、全周に渡ってスポット溶接してもよい。
 但し、図4の溶接箇所40では、ティース10の周方向における端にも溶接が行われている。溶接はティース10や補強板30に熱歪みを生じさせる。この熱歪みがヨーク20側(より具体的には周方向におけるティース10とヨーク20との境界付近)にまで生じると、ティース10とヨーク20との周方向の境界付近で磁気特性の劣化を招くことが考えられる。ティース10とヨーク20との周方向の境界付近は磁束の通り道であるので、かかる磁気特性の劣化は好ましくない。
 図5の例示では、ティース10と補強板30とが、ティース10の径方向における両端にて溶接されている。換言すれば、ティース10と補強板30との境界のうち内周側及び外周側の境界で、ティース10と補強板30とが溶接されており、ティース10と補強板30の周方向の境界付近は溶接されていない。かかる溶接箇所40によれば、たとえ溶接による熱歪みがヨーク20側にまで生じたとしても、ティース10とヨーク20との周方向の境界付近では磁気特性の劣化を招きにくい。
 図6の例示では、ティース10と補強板30とが、軸方向の他方側から見てティース10の4隅(孔31の4隅)で溶接されている。かかる溶接箇所40によれば、比較的少ない溶接箇所でティース10と補強板30とを溶接することができる。また、ティース10と補強板30の周方向の境界付近は溶接されていないので、たとえ溶接による熱歪みがヨーク20側にまで生じたとしても、ティース10とヨーク20との周方向の境界付近では磁気特性の劣化を招きにくい。また、ティース10の4隅が固定されているので、ティース10の位置は一義的に決定される。
 図7は、ティースを通る位置での径方向に沿った断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図7の例示では、孔31が補強板30を貫通していない。孔31は軸方向においてヨーク20側に開口している。ティース10は軸方向に沿って孔31に挿入され、ティース10の軸方向の一端が孔31の底面に当接する。このような電機子用コア1において、ティース10と補強板30とは、ティース10の軸方向の一端と孔31の底面とが接する溶接箇所40にて溶接される。かかる溶接は、例えばレーザ溶接により溶接箇所40において、軸方向の他方側から補強板30を溶かすことで実現できる。孔31の存する位置において、補強板30の軸方向における厚みはレーザ溶接を阻む厚さに対して十分に薄く選定される。
 図8は図7に示す電機子用コアを軸方向の他方側から見た平面図である。ティース10と補強板30とは、ティース10の積層方向に沿って溶接されている。換言すれば、電磁鋼板101の相互間にてティース10と補強板30とが溶接されている。よって、電磁鋼板101の相互間の固定も実現できる。また、図8の例示では、周方向におけるティース10の中央でティース10と補強板30とが溶接されている。ティース10を軸方向に流れる磁束はヨーク20と当接する位置で、周方向の互いに反対する二方向へ向かって流れる。即ち、ティース10において、ヨーク20に埋め込まれる部分のうち補強板30側では、ティース10の周方向における中央を流れる磁束は少ない。従って、溶接による熱歪みが、ティース10のうちヨーク20に埋め込まれる部分にまで生じたとしても、溶接箇所40による磁気特性の劣化を招きにくい。
 ここで、ティース10のうち、コイルが巻回される部分をコイル巻回部10a、ヨーク10に埋め込まれる部分をヨーク埋込部10b、補強板30に埋め込まれる部分を補強板埋込部10cと呼ぶ。
 図1~3の例示では、軸方向から見たコイル巻回部10aは略台形状の形状を有し、ヨーク埋込部10b及び補強板埋込部10cは長尺状の形状を有している。
 複数のティース10は、コイル巻回部10aにおける台形状の上底(<下底)を回転軸P側に向けて配置される。これによって、軸方向から見た、周方向で隣り合うティース10の相互間の面積に対してコイルが占める面積の比を増大させることができる。よって、電機子の小型化あるいは高効率化に寄与する。
 また、軸方向から見たヨーク埋込部10bの形状およびヨーク20の貫挿孔21の形状がいずれも長尺状である。ティース10が電磁鋼板101によって構成される場合であれば、ティース10の積層方向に垂直な方向(ここでは周方向)における寸法精度は比較的良好である。しかも、ヨーク埋込部10bは長尺状の形状を有しているので、段差を生じない。よって、ティース10の積層方向についての長さに寸法誤差があったとしても、ティース10とヨーク20との間の周方向における間隙を小さくできる。これによって、ティース10からヨーク20への磁束の流れを良好にできる。
 図9は図1~3の電機子用コアにおいて、ティースを通る位置での周方向における断面を示している。補強板埋込部10cの周方向における幅は、コイル巻回部10a及びヨーク埋込部10bの周方向における幅よりも小さい。また補強板埋込部10cはティース10の周方向における中央に位置している。これにより、ティース10の周方向における両側でおいて、補強板30とティース10との境界30aが軸方向に垂直に形成される。かかる構造によれば、ティース10を軸方向に沿って流れる磁束が補強板30よりもヨーク20へと流れることを促す。なぜなら、ティース10を軸方向に流れる磁束は、続けてヨーク20を周方向の互いに反対の二方向へと流れる(図9において矢印)ところ、ティース10の周方向における両側で、境界30aが軸方向に対する磁気障壁として機能するからである。境界30aの存在により磁束は境界30aを越えて補強板30へと流れ込みにくく、当該磁束は境界30aに沿ってヨーク20側へと流れやすい。
 またヨーク20は軸方向に積層された電磁鋼板201によって構成されている。かかる電磁鋼板201は所定の電磁鋼板に対してヨーク20の形状を軸方向に打ち抜いて形成される。通常、電磁鋼板には表面処理が施されているものの、軸方向に打ち抜かれた部分(軸方向に沿う表面20b)については表面処理が施されない。かかる表面処理は磁気抵抗を増大させる。即ち、ヨーク20において軸方向に垂直な表面20bにおける磁気抵抗は、軸方向に沿う表面20aにおける磁気抵抗よりも小さい。
 コイル巻回部10aの周方向における幅は、ヨーク埋込部10bの周方向における幅と同一あるいはそれよりも小さい。よって、ティース10からヨーク20へと流れる磁束は、ヨーク20の軸方向に垂直な表面20aと交差せずに、磁気抵抗がより小さい軸方向に沿った表面20bと交差して流れる。よって、磁束の流れが阻害されにくい。
 なお、本第1の実施の形態では、冶金的な固定の例として溶接について説明したが、これに限らず例えばティース10と補強板30とが焼結結合によって相互に固定されていてもよい。図10はティースを通る位置での、周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。
 ティース10は金属性粉末(例えば鉄)と絶縁物(例えば樹脂)とを混合して成型された圧粉磁心である。補強板30は金属性粉末(例えば鉄またはステンレス)を焼結して成型された焼結金属である。そして、ティース10と補強板30とが焼結結合で相互に固定されている。かかる焼結結合も、温度の高い周囲環境下での使用及び冷媒と接触する環境下での使用を阻害しない。
 第2の実施の形態.
 第1の実施の形態では、固定の例として冶金的な固定を説明したが、第2の実施の形態では、固定の例として機械的な固定について説明する。第2の実施の形態にかかる電機子用コアの概念的な構成の一例を示す斜視図は図1と同一である。図11はティースを通る位置での径方向に沿った断面において電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。なお、図11においては、ティース10に巻回されるコイル50が二点鎖線で示されている。
 ティース10と補強板30とが締り嵌め(例えば圧入、焼き嵌め、冷やし嵌めなど)によって相互に固定されている。かかる固定によっても、第1の実施の形態と同様に、ティース10は補強板30に固定されているので、ヨーク20の強度に依存せずにティース10の軸方向における位置を固定できる。よって、ヨーク20のみでは強度が不十分であったとしても、スラスト力に対してティース10のぶれを抑制することができる。しかも、ティース10と金属の補強板30とが機械的に固定されるので、温度が高い周囲の下での使用、または冷媒に接触する圧縮機用電動機(例えば空気調和機、冷凍機など)への使用を容易にすることができる。
 また図11の例示では、ティース10が電磁鋼板101によって構成されている。そして、補強板30には、積層方向(ここでは径方向)においてティース10をその外部から内部へと付勢する付勢構造が設けられている。これによって、電磁鋼板101は押圧され、その積層方向についてのティース10の寸法誤差を吸収することができ、以ってティース10と補強板30との間の接触性を向上できる。従って、締り嵌めによる固定力を向上できる。
 より具体的な一例として、補強板30は、ヨーク20に対して軸方向で対面する部材32と、部材32から屈曲して軸方向に延在し、電磁鋼板101の積層方向におけるティース10とヨーク20との間に介在する部材33とを備えている。部材33は部材32から離れるに従ってティース10に近づくように傾斜している。かかる部材33は例えば部材32側で一端が固定された梁と簡易的に把握できる。部材33(梁)はティース10の存在により部材32へ向かって変形され、その弾性変形によってティース10を積層方向について押圧する。このような補強板30の形状は例えば、鋳造、焼結、絞り加工によって簡単に実現することができる。
 図12はティースを通る位置での径方向に沿う断面において電機子用コアの概念的な他の一例を示している。図11に示す電機子用コアと比較して、ティース10と補強板30とが締り嵌めによって相互に固定されるとともに、溶接によっても相互に固定される。
 図11の例示では、部材33は部材32から軸方向の一方側(コイル50の側)へと延在しつつティース10側に傾斜している。よって、軸方向における他方側(コイル50とは反対側)でティース10と補強板30との間に間隙が生じる。従って、軸方向における他方側からでは、ティース10と補強板30とを溶接しにくい場合がある。もちろん、軸方向における一方の側から溶接してもよいが、ティース10にコイル50が巻回された後に、このティース10を補強板30の孔31に挿入した場合、コイル50が軸方向の一方側からのティース10と補強板30の溶接を阻害する。このような場合、軸方向の他方側からの溶接が求められる。
 そこで、図12の例示では、積層方向の端に位置する電磁鋼板101が軸方向における他方側で補強板30に沿って屈曲される。そして、この電磁鋼板101と補強板30とが近接する溶接箇所40で溶接が行われる。電磁鋼板101を屈曲させて補強板30に沿わせることによって、電磁鋼板101と補強板30との間の間隙を小さくできるので、これらの溶接を容易にできる。
 また、屈曲された電磁鋼板101が軸方向で補強板30(より具体的には部材33)と接する。これによってティース10が軸方向で補強板30と掛止される。従って、ティース10が軸方向の一方側へとずれることを更に抑止できる。
 図13はティースを通る位置での径方向に沿う断面において電機子用コアの概念的な他の一例を示している。図13の例示でも、ティース10と補強板30とが締り嵌めによって相互に固定されるとともに、溶接によっても相互に固定される。但し、図12の電機子用コアと比較して、部材33が部材32から軸方向の他方側へと延在している。部材33は部材32から離れるに従ってティース10へと近づくように傾斜しているので、軸方向の他方側においてティース10と補強板30との接触性が高い。従って、他方側からの溶接を容易にできる。但し、図13においては、部材33の最もティース10に近い角33aで溶接されていない。図12と同様に、積層方向の端に位置する電磁鋼板101が部材33側へと屈曲し、この屈曲した電磁鋼板101と部材33とが溶接されている。これによって、ティース10が軸方向の一方側へとずれることを更に抑止している。
 部材33はティース10とヨーク20との間に介在していない。かかる態様は、ティース10が周方向で積層された電磁鋼板によって構成される場合に好適である。電磁鋼板101が周方向で積層される場合であれば、補強板30の押圧構造はティース10を周方向に押圧する。よって図11,12の例示に則れば、部材33がティース10とヨーク20との周方向における間に介在する。これにより、ティース10からヨーク20へと周方向に流れる磁束を阻害する。他方、図13の例示に則れば、部材33がティース10と周方向で隣り合うものの、部材33は周方向におけるティース10とヨーク20との間に介在しないので、部材33は、ティース10からヨーク20へと周方向に流れる磁束を阻害しない。
 図14はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の一例を示している。ティース10は回転軸Pに垂直な方向(ここでは周方向)に開口する凹部11を有している。
 補強板30は凹部11が開口する方向(ここでは周方向)でティース10を押圧する押圧構造を有している。図14の例示では、補強板30は部材32,33を備えている。部材32,33については、図13を用いて説明した部材32,33と同様である。部材33は凹部11と周方向で嵌合している。かかる構造を形成するには、ティース10を補強板30の孔31に挿入する。凹部11に対して補強板30側のティース10の端部が、部材33を部材32側へと押し広げつつ孔31に挿入される。これにより部材32は弾性変形し、より屈曲する。そして凹部11が軸方向における部材33の位置に到達すると、押し広げられていた部材33はその弾性復元により周方向に狭まって、凹部11と嵌合する。これによって、ティース10と補強板30とが相互に固定され、ティース10が補強板30から抜けることを防止できる。
 図15はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図14の電機子用コアと比較して、付勢構造が相違している。付勢構造は補強板30に設けられる孔34によって実現される。以下、より具体的に説明する。
 ティース10は補強板30に設けられた孔31に貫挿され、凹部11が当該孔31において補強板30と周方向で嵌合する。補強板30は、孔31と周方向で近接した孔34を備えている。孔31,34は周方向で相互に離間している。孔34は凹部11と周方向で近接した位置に設けられているとも把握できる。
 かかる補強板30によれば、孔34が存する位置において軸方向における補強板30の厚みは孔34の分だけ薄くなる。よって、軸方向で孔34と隣接する部分の強度が低下し、以って周方向における孔31近傍での補強板30の弾性変形を容易にできる。
 図16はティースを通る位置での周方向に沿う断面において、電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。図15の電機子用コアと比較して、孔34は軸方向の一方側に開口している。補強板30のうち孔34に対してティース10側に位置する部分が、一端が支持された梁と簡易的に把握でき、当該部分が梁の弾性変形によってティース10の外側から内側へと周方向に付勢する。また、孔34と軸方向で隣接する部分についても、図15と同様に周方向における弾性変形が容易である。なお、軸方向の他方側に開口していてもよい。
 また、図11~図13を参照して説明した、積層方向における寸法誤差を吸収するための付勢構造として、図14~図16を参照して説明した付勢構造を採用してもよい。
 第3の実施の形態.
 第3の実施の形態の概念的な構成の一例を示す斜視図は図1と同一である。また、本第3の実施の形態においても、ティース10と補強板30とが第1又は第2の実施の形態において説明した方法で相互に固定される。ここでは、溶接によってティース10と補強板30とが相互に固定された電機子用コアを例に挙げて述べる。
 図17はティースを通る位置での周方向に沿った断面において電機子用コアの概念的な構成の他の一例を示している。コイル巻回部10aの周方向における幅はヨーク埋込部10bの周方向における幅よりも大きい。換言すると、ティース10は補強板30と共に軸方向でヨーク20を挟んでいる。よって、ティース10と補強板30との固定によって、ティース10と補強板30で挟まれるヨーク20も固定される。換言すると、ヨーク20はティース10と補強板30によって軸方向で狭持される。これによって、ヨーク20をティース10或いは補強板30と固定する専用の固定部を設ける必要がなく、製造コストを低減できる。またヨーク20が電磁鋼板201によって構成されていれば、ティース10と補強板30との固定が、電磁鋼板201の相互間の固定も兼ねることができる。
 但し、ティース10とヨーク20とが軸方向で対面するために、ティース10を流れる磁束が軸方向に垂直なヨーク20の表面と交差する。これによって、磁束の流れが阻害されるので、ティース10のうち、ヨーク20と軸方向で接する部分の面積は小さいほうが望ましい。例えば図18は図17に示す電機子用コア1の軸方向から見た平面図である。但し、図18において、ティース10が有する鍔形状については図示していない。図18の例示では、コイル巻回部10aにおいて周方向における幅が最も広い下底側の一部のみ、ヨーク埋込部10bの幅よりも広くなっている。これによって、ティース10と補強板30とがヨーク20を軸方向で挟んで固定しつつも、磁束の流れを阻害することを抑制できる。
 第4の実施の形態.
 第4の実施の形態では、ティース10の形状について述べる。図19は、軸方向から見た電機子用コア1の一部の形状を示している。ヨーク埋込部10bは略台形形状を有している。図19の例示では、ヨーク埋込部10bの台形形状の上底及び下底がそれぞれ周方向に向けてヨーク埋込部10bが配置されている。また上底は下底に対して内周側に位置している。
 ヨーク20が有する貫挿孔21は、径方向に開口しつつ、ヨーク埋込部10bの形状に合わせた形状を有している。図19の例示では、貫挿孔21は径方向の内周側に開口しつつ、軸方向から見て、ヨーク埋込部10bの斜辺に沿う形状を有している。
 かかるヨーク埋込部10b及び貫挿孔21に依れば、ティース10を径方向内周側へと押圧することで、ヨーク埋込部10bとヨーク20とが密着する。これによって、ティース10からヨーク20との間の周方向における間隙を小さくでき、以って両者間の磁束の流れが阻害されにくい。
 なお、図19の例示では、ヨーク20は、ティース10をヨーク埋込部10bの下底側から上底側へと付勢する付勢構造22を有している。この付勢構造22は、例えば図14~図16を参照して説明した付勢構造が適用されて実現される。図19では、図15の付勢構造が例示されている。具体的には、ヨーク20は孔31において径方向においてティース10側へと突出する突部23と、当該突部の内部に設けられた孔24とを備えている。このような付勢構造によって、ティース10をヨーク20に貫挿配置すると、ティース10が径方向の内周側へと付勢され、ティース10とヨーク20との周方向における間隙を小さくできる。
 第5の実施の形態.
 図20は、第1乃至第4の実施の形態にかかる電機子用コアを用いた電動機が適用される圧縮機の一例を示す縦断面図である。図20に示された圧縮機は高圧ドーム型のロータリ圧縮機である。その冷媒には例えばHFC(ハイドロフルオロカーボン)、二酸化炭素等が採用される。
 この圧縮機は、密閉容器C10と、圧縮機構部C40と、電動機300とを備えている。圧縮機構部C40は密閉容器C10内に配置されている。電動機300は密閉容器C10内かつ圧縮機構部C40の上側に配置される。ここで、上側とは密閉容器C10の中心軸が水平面に対して傾斜しているか否かに関わらず、密閉容器C10の中心軸に沿った上側をいう。
 電動機300は回転軸シャフトC50を介して圧縮機構部C40を駆動する。電動機300は、第1乃至第4の実施の形態のいずれかで説明された電機子用コア1と、コイル50とを有する電機子100と、界磁子200と、コイルを有さない固定子400とを備えている。電機子100は密閉容器C10に固定されて固定子として機能し、界磁子200は回転シャフトC50に固定されて回転子として機能する。
 界磁子200は界磁磁石202と、磁性体201と、磁性体203とを備えている。界磁磁石202はシャフトC50の周りで環状に配置される。磁性体201は電機子100側で界磁磁石202と軸方向で重ね合わせて配置される。磁性体201は界磁磁石202の渦電流による損失及び減磁を低減する。磁性体203は磁性体201とは反対側で界磁磁石202と軸方向で重ね合わせて配置される。磁性体203は周方向で連続している。磁性体203は磁束の一部を、周方向で隣り合う界磁磁石202同士で短絡させることにより、軸方向で界磁子200に作用するスラスト力を低減させる。
 固定子400は界磁子200に対して電機子100とは反対側で所定の間隙を介して配置され、密閉容器C10に固定される。固定子400は電動機300に作用する軸方向のスラスト力を低減するための界磁子200のヨークとして機能する。
 密閉容器C10の下側側方には吸入管C30が接続され、密閉容器C10の上側には吐出管C20が接続される。冷媒ガス(図示省略)が吸入管C30から密閉容器C10へと供給され、圧縮機構部C40の吸込側に導かれる。このロータリ圧縮機は縦型であって、少なくとも電動機300の下部に油溜めを有する。
 密閉容器C10内は高圧領域Hであり、高圧領域Hには圧縮機構部C40から吐出された高圧の冷媒ガスが満たされる。電動機300は高圧領域Hに配置されている。
 補強板30の外周縁は回転シャフトC50から見てヨーク20よりも外周側にあって、密閉容器C10に固定されている。換言すれば、補強板30は回転軸Pから見て外側から密閉容器C10に固定されている。例えば補強板30と密閉容器C10とが締り嵌め(例えば焼き嵌め)によって固定されている。かかる固定によれば、ヨーク20は密閉容器C10と固定される必要がないので、電機子用コア1と密閉容器C10との固定に起因した応力がヨーク20には生じにくい。よって、ヨーク20の磁気特性の劣化を抑制できる。
 また、補強板30はヨーク20の外周側で軸方向へと延在していてもよい。すなわち、補強板30をカップ状にして、ヨーク20の一部又は全てを外周から覆うようにする。これによれば、補強板30と密閉容器C10との接触面積を向上できるので、締り嵌めによる固定力を向上できる。
 圧縮機構部C40は、シリンダ状の本体部C41と、上端板C42および下端板C45とを備える。上端板C42および下端板C45はそれぞれ本体部C41の上下の開口端に取り付けられる。回転シャフトC50は、上端板C42および下端板C45を貫通し、本体部C41の内部に挿入されている。回転軸シャフトC50は上端板C42に設けられた軸受C44と、下端板C45に設けられた軸受C43により回転自在に支持されている。
 回転軸C50には本体部C41内でクランクピンC47が設けられる。ピストンC48はクランクピンC47に嵌合されて駆動される。ピストンC48と、これに対応するシリンダとの間には圧縮室C46が形成される。ピストンC48は偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室C46の容積を変化させる。
 次に、上記ロータリ圧縮機の動作を説明する。吸入管C30から圧縮室C46に冷媒ガスが供給される。電動機300により圧縮機構部C40が駆動されて、冷媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは冷凍機油(図示省略)と共に、吐出孔C49を経由して圧縮機構部C40から圧縮機構部C40の上側へ運ばれ、更に電動機300を経由して吐出管C20から密閉容器C10の外部に吐出される。
 冷媒ガスは冷凍機油と共に電動機300の内部を上側へと移動する。冷媒ガスは電動機300よりも上側に導かれるが、冷凍機油は界磁子200の遠心力で密閉容器C10の内壁へと向かう。冷凍機油は密閉容器C10の内壁に微粒子の状態で付着することで液化した後、重力の作用によって、電動機300の冷媒ガスの流れの上流側に戻る。
 図21は、第1乃至第4の実施の形態にかかる電機子用コアを用いた電動機が適用される圧縮機の他の一例を示す縦断面図である。
 図21では、電機子は界磁子200に対して圧縮機構部C40側に配置される。
 補強板30は圧縮機構部C40の一部である。図21の例示では、補強板30が上端板C42の機能を有している。換言すれば、ティース10が上端板C42と固定される。例えば、ティース10が冶金的又は機械的に固定される。かかる固定は第1乃至第4の実施の形態で述べたいずれかの方法で実現できる。例えば上端板C42と締り嵌めによって固定される。
 補強板30と上端板C42が一つの部材によって実現されるので、専用の補強板30あるいは専用の上端板C42を用いる必要がない。よって、製造コストを低減できる。なお、補強板30が本体部C41の機能を有していてもよい。より具体的にはティース10が本体部C41と冶金的又は機械的に固定されていてもよい。この場合であっても、製造コストを低減できる。
 この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。
 10 ティース
 11 凹部
 20 ヨーク
 21 貫挿孔
 30 補強板
 31,34 孔
 33 部材
 101,201 電磁鋼板

Claims (13)

  1.  所定の軸(P)の周りで環状に配される複数のティース(10)と、
     前記軸を中心とした径方向及び前記軸に沿う軸方向に開口して前記複数のティースが貫挿される複数の貫挿孔(21)を有し、前記軸方向に積層された複数の電磁鋼板(201)又は圧粉磁心によって形成されたヨーク(20)と、
     前記ヨーク(20)に対して前記軸方向で対面して配置され、前記複数のティース(10)に固定される金属板(30)と
    を備える、電機子用コア。
  2.  前記複数のティース(10)の各々は、前記軸(P)に垂直な方向に積層された複数の磁性体(101)を有する、請求項1に記載の電機子用コア。
  3.  前記金属板(30)は非磁性である、請求項1に記載の電機子用コア。
  4.  前記金属板はステンレスである、請求項3に記載の電機子用コア。
  5.  前記軸(P)を中心とした径方向における前記複数のティース(10)の端においてのみ、前記複数のティースと前記金属板(30)とが溶接される、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の電機子用コア。
  6.  少なくとも一つの前記複数のティース(10)と前記金属板(30)とは、前記軸(P)に沿って見て、前記少なくとも一つの前記複数のティース(10)の全周に渡って溶接される、請求項1乃至4のいずれか一つに記載の電機子用コア。
  7.  少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸と垂直な方向に積層された複数の磁性板(101)を有し、前記少なくとも一つの前記複数のティースと前記金属板(30)とは前記複数の磁性板のうち隣り合う二者の間で溶接される、請求項1,3及び4の何れか一つに記載の電機子用コア。
  8.  少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記金属板(30)と共に前記ヨーク(20)を軸方向で挟む、請求項1乃至4の何れか一つに記載の電機子用コア。
  9.  少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸(P)と垂直な方向に積層された複数の磁性体(101)を有し、
     前記金属板(30)は前記少なくとも一つの前記複数のティースを前記軸方向に挿入する孔(31)と、前記孔の周囲に設けられて前記複数の磁性体の積層方向において前記少なくとも一つの前記複数のティースをその外部から内部へと付勢する付勢構造(33)とを有する、請求項1乃至4の何れか一つに記載の電機子用コア。
  10.  少なくとも一つの前記複数のティース(10)は前記軸(P)に垂直な方向で開口する凹部(11)を有し、
     前記金属板(30)は前記少なくとも一つの前記複数のティースを前記軸方向に挿入する孔(31)と、前記方向で前記少なくとも一つの前記複数のティースをその外部から内部へと付勢して前記凹部に嵌合する付勢構造とを有する、請求項1乃至4の何れか一つに記載の電機子用コア。
  11.  前記複数のティース(10)は絶縁物を含んだ圧粉磁心であり、前記金属板(30)は焼結金属によって構成され、前記複数のティースと前記金属板とは焼結結合されている、請求項1,3及び4のいずれか一つに記載の電機子用コア。
  12.  前記金属板(30)の外周縁は前記軸から見て前記ヨークよりも外側にあって、前記金属板は所定のケース(C10)に外側から固定される、請求項1乃至4の何れか一つに記載の電機子用コア。
  13.  前記金属板(30)は圧縮機構(C44)の一部である、請求項1乃至4の何れか一つに記載の電機子用コア。
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