WO2015063877A1 - 電動機及びこれを備えた圧縮機、電動機の製造方法 - Google Patents

電動機及びこれを備えた圧縮機、電動機の製造方法 Download PDF

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WO2015063877A1
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winding
stator
wound
layer
electric motor
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PCT/JP2013/079372
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良平 宇野
増本 浩二
真理子 永井
一之 山本
良行 寺井
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三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28Layout of windings or of connections between windings
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/08Forming windings by laying conductors into or around core parts
    • H02K15/095Forming windings by laying conductors into or around core parts by laying conductors around salient poles
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00Details of windings
    • H02K3/04Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/18Windings for salient poles

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor, a compressor provided with the electric motor, and a method for manufacturing the electric motor, and more particularly to a winding means for windings wound around an insulator.
  • the compressor used for compressing the refrigerant and the like includes, for example, a shell that is a sealed container, a stator that is fixed to the inner peripheral surface of the shell, a rotor that is connected to a shaft and is rotatably supported, The rotation of the rotor is transmitted through a shaft, and the compressor has a compression mechanism that uses the transmitted power to compress the refrigerant.
  • the stator has, for example, an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates, an insulator formed of an insulator such as resin, and a winding wound around the insulator. This winding is wound around an insulator in a plurality of layers, and various methods have been proposed for this winding method.
  • Patent Document 1 For example, a stator that employs a winding method that effectively utilizes a dead space formed between windings of two adjacent cores has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
  • the technique described in Patent Document 1 uses a dead space as an asymmetrical method for winding two adjacent cores and improves the space factor of the winding.
  • the winding method of two adjacent cores is asymmetrical as in the technique described in Patent Document 1, and the position of the winding on the innermost diameter side is shifted. It is possible to make a wall with windings of adjacent cores so that there is no such thing.
  • a stator has been proposed in which a winding is wound around a core while providing a gap for accommodating the winding in any winding layer, and then the winding is performed while filling the gap (for example, Patent Documents 2 and 3). reference).
  • Patent Documents 2 and 3 in winding of the outermost layer of the winding, the winding is wound from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator while leaving a gap corresponding to a preset pitch. Inner winding is given. Then, after performing the inner winding, the outer winding is performed in which the winding is wound from the inner diameter side of the stator toward the outer diameter side so as to fill a gap formed by the inner winding.
  • Patent Documents 2 and 3 by using the inner winding and the outer winding together, the windings of the outermost layers intersect each other, and the winding of the winding is suppressed.
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-333783 see, for example, paragraphs [0061]-[0066], FIG. 19 and FIG. 20
  • Japanese Patent Laying-Open No. 2005-12876 see, for example, abstract and FIG. 6
  • Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-240010 see abstract, for example
  • the means for suppressing the unwinding of the winding using the technique described in Patent Document 1 uses the winding of the adjacent core as a wall for preventing the unwinding, so that the gap between the adjacent cores is as close to 0 as possible. Winding design is required. For this reason, it is necessary to consider the wire diameter lineup of ready-made windings, the required number of turns for windings, the manufacturing variation of windings, the processing variation of windings, etc., and there is a problem that the design of the stator becomes complicated .
  • the position of the winding sandwiched between the inner diameter side winding and the outer diameter side winding is regulated by the inner diameter side winding and the outer diameter side winding, the positional deviation hardly occurs.
  • the innermost diameter winding there is an outer diameter side winding, but no winding for position restriction is arranged on the inner diameter side.
  • the innermost diameter winding is separated from the innermost diameter side wall of the core (insulator).
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the winding wound around the insulator is unraveled while suppressing the complexity of the stator design and increasing the manufacturing cost. It aims at providing the electric motor which can suppress this, a compressor provided with the same, and the manufacturing method of an electric motor.
  • An electric motor includes a stator having a core in which windings are wound around a plurality of layers at a predetermined pitch on a tooth, and the windings of adjacent windings are inclined so that the windings of the windings are inclined.
  • the n-th layer fills the gap with the first winding portion wound from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator so as to form a gap of one pitch or more of the winding at a preset position.
  • the second winding portion that is wound continuously from the inner diameter side to the outer diameter side of the stator and intersects the first winding portion, and the gap is the stator of the teeth. It is an intermediate part in the radial direction and is provided at a position where the nth layer switches to the (n + 1) th layer.
  • the electric motor according to the present invention has the above-described configuration, so that the winding wound around the insulator is unraveled while suppressing the complexity of the stator design and the increase in manufacturing cost. Can be suppressed. be able to.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an insulator and the like attached to the stator shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a schematic configuration example diagram of a state where a winding is wound around the insulator shown in FIG. 3. It is explanatory drawing of the coil
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a compressor 100 including an electric motor 1b according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of the stator 2 of the electric motor 1b according to the present embodiment, and is a view of the stator 2 as viewed from above.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of the stator 2 of the electric motor 1b according to the present embodiment, and is a view of the stator 2 seen from the side.
  • the electric motor 1b according to the present embodiment suppresses the winding 6 wound around the insulator 7 from being unwound while suppressing the complexity of the design of the stator 2 and suppressing an increase in manufacturing cost. Improvements that can be made.
  • the compressor 100 is connected to the airtight container 1, the suction pipe 1g for supplying the refrigerant into the airtight container 1, the liquid reservoir 1h connected to the suction pipe 1g, and the suction pipe 1g, and compresses the refrigerant.
  • the compressor 100 is shown as an example of a rolling piston type compressor.
  • the hermetic container 1 constitutes an outer shell of the compressor 100.
  • the hermetic container 1 is composed of an upper shell 1a1 and a lower shell 1a2 that constitutes a shell and a lower shell of the compressor 100.
  • the upper shell 1a1 is an end-side shell that constitutes the upper portion of the sealed container 1, and is, for example, drawn and has a bowl shape.
  • the upper shell 1a1 is connected to a discharge pipe 1f provided in communication with the inside and outside of the sealed container 1.
  • the upper shell 1a1 is provided with a glass terminal used for passing a current through the electric motor 1b.
  • the lower shell 1a2 constitutes an intermediate portion and a lower portion of the sealed container 1, and has, for example, a bottomed cylindrical shape whose lower side is closed. That is, the lower shell 1a2 is formed with an opening on the upper side to press-fit the upper shell 1a1, and stores the refrigerating machine oil used for reducing the sliding friction of the compression mechanism 1d by closing the lower side. It is like that.
  • the lower shell 1 a 2 is connected to a suction pipe 1 g for supplying a refrigerant into the sealed container 1.
  • the stator 2 of the electric motor 1b is attached to the inner peripheral surface of the lower shell 1a2, and the compression mechanism 1d is attached to the inner peripheral surface of the lower shell 1a2 and below the surface to which the stator 2 is attached. Yes.
  • suction pipe 1g and reservoir 1h One of the suction pipes 1g is connected to the lower shell 1a2 of the sealed container 1 so as to communicate with the cylinder of the compression mechanism 1d.
  • the other end of the suction pipe 1g is connected to a liquid reservoir 1h.
  • the liquid reservoir 1h has a function as a muffler for reducing refrigerant sound and the like flowing into the compressor 100.
  • the liquid reservoir 1h also has a function as an accumulator capable of storing a liquid refrigerant.
  • One side of the liquid reservoir 1h is connected to the suction pipe 1g.
  • the compression mechanism 1 d compresses the refrigerant supplied via the liquid reservoir 1 h and the suction pipe 1 g and discharges it into the sealed container 1.
  • the compression mechanism 1d is attached to the inner surface of the lower shell 1a2.
  • the compression mechanism 1d is provided with a cylinder that compresses the refrigerant supplied from the suction pipe 1g, a piston that slidably rotates the cylinder, and the like. This piston is connected to the shaft 1c and moves eccentrically in the cylinder.
  • the compression mechanism 1d is provided with bearings 1e that rotatably support the shaft 1c on the upper end surface side and the lower end surface side.
  • the motor 1b includes a shaft 1c whose lower end is connected to the bearing 1e of the compression mechanism 1d, a rotor 3 to which the shaft 1c is fixed and which transmits its rotation to the shaft 1c, and a stator around which a plurality of windings 6 are wound. 2.
  • the rotor 3 is fixed to the upper side of the connection position of the compression mechanism 1d, and the shaft 1c rotates with the rotation of the rotor 3 to rotate the piston of the compression mechanism 1d.
  • the rotor 3 is provided with a permanent magnet (not shown) and is rotatably supported by a shaft 1c.
  • the rotor 3 is supported at a predetermined interval with respect to the inside of the stator 2.
  • the stator 2 rotates the rotor 3, and the outer peripheral surface is fixed to the inner peripheral surface of the lower shell 1a2.
  • the stator 2 includes a core 5 made of a plurality of electromagnetic steel plates, an insulator 7 attached to the core 5, and a winding 6 wound around the core 5 through the insulator 7. .
  • the core 5 is configured by arranging a plurality of magnetic steel sheets obtained by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets in an annular shape.
  • An insulator 7 used for insulation between the winding 6 and the core 5 is attached to the core 5.
  • the insulator 7 is made of, for example, a resin so that the winding 6 and the core 5 are insulated.
  • the compression mechanism 1d side of the insulator 7 is an insulator lower portion 7a
  • the upper shell 1a1 side of the insulator 7 is an insulator upper portion 7b. That is, a portion located below the lower end surface from the core 5 is referred to as an insulator lower portion 7a, and a portion located above the upper end surface from the core 5 is referred to as an insulator upper portion 7b.
  • a cavity portion (not shown) is formed in the insulator upper portion 7b, and a magmate 8 to which a lead wire 9 used for supplying electricity to the U phase, the V phase, and the W phase is connected is embedded. .
  • the U phase, the V phase, and the W phase are electrically connected to each other via a jumper wire 10.
  • the winding 6 is wound around the core 5 through the insulator 7 in a plurality of layers.
  • the stator 2 functions as an electromagnet, and interacts with a permanent magnet provided in the rotor 3 to generate a rotational force of the rotor 3.
  • the discharge pipe 1f is a pipe that discharges the high-temperature and high-pressure refrigerant in the sealed container 1 compressed by the compression mechanism 1d.
  • One end of the discharge pipe 1f is connected to a four-way valve (not shown) used for switching the flow path, and the other end is connected to the upper shell 1a1 so as to communicate with the inside and outside of the sealed container 1. .
  • FIG. 4 is a schematic configuration diagram of an insulator 7 and the like mounted on the stator 2.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram of a state where the winding 6 is wound around the insulator 7.
  • 4 (a) and 5 (a) are views of the insulator 7 and the like seen from the inner peripheral surface side of the stator 2
  • FIGS. 4 (b) and 5 (b) are the lower side of the stator 2
  • 4 (c) and FIG. 5 (c) are views of the insulator 7 and the like viewed from the side surface of the insulator 7,
  • FIG. 5D is a view of the insulator 7 and the like as viewed from above the stator 2 (upper shell 1a1 side).
  • the insulator 7 and the winding 6 will be described with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the insulator 7 includes, in addition to the insulator lower part 7 a and the insulator upper part 7 b that constitute a part of the outer peripheral side of the insulator 7, a winding part 7 c that is a part around which the winding 6 is wound, and an inner side surface of the rotor 3.
  • the outer peripheral surface has an inner peripheral portion 7d facing the winding 6.
  • the outer peripheral side portion of the insulator 7 including the insulator lower portion 7a and the insulator upper portion 7b is referred to as an outer peripheral portion 7A.
  • the insulator 7 has the outer peripheral part 7A, the winding part 7c, and the inner peripheral part 7d.
  • the winding part 7c has an inner diameter side connected to the inner peripheral part 7d and an outer diameter side connected to the outer peripheral part 7A.
  • the winding portion 7c is formed so as to cover a part of a portion called a tooth of the core 5.
  • the dimension from the right side to the left side of FIG. 4A (the dimension from the upper side to the lower side in FIG. 4B and FIG. 4D) is defined as the width dimension.
  • the vertical dimension is longer than the width dimension. Therefore, a surface corresponding to the vertical dimension of the winding portion 7c is defined as a long surface, and a surface corresponding to the width dimension of the winding portion 7c is defined as a short surface.
  • a first short side surface 7c1 (upper surface) constituting the lower end surface of the winding portion 7c is formed on the winding portion 7c, and a second short side constituting the upper end surface of the winding portion 7c.
  • a surface 7c2 (lower surface) is formed.
  • the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2 are opposed to each other.
  • the winding portion 7c has a first longitudinal surface 7c3 (side surface) constituting a side surface of the winding portion 7c and a second longitudinal surface 7c4 (side surface) formed at a position opposed to the first longitudinal surface 7c3. ) And are formed.
  • the first longitudinal surface 7c3 and the second longitudinal surface 7c4 are opposed surfaces.
  • the winding portion 7c is formed with the first short surface 7c1, the second short surface 7c2, the first long surface 7c3, and the second long surface 7c4 as outer peripheral surfaces.
  • the first long surface 7c3 and the second long surface 7c4 are formed on the end side of the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2, and from the first short surface 7c1 side to the second short surface 7c2 side.
  • the winding 6 is wound in parallel to the direction of heading.
  • one of the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2 is wound such that the winding 6 is inclined with respect to the radial direction of the stator 2, and the inner layer winding 6 is further wound. And the outer layer winding 6 adjacent to the inner layer cross.
  • the winding 6 is wound in parallel to the direction from the first long surface 7c3 side to the second long surface 7c4 side. That is, the pitch of the winding 6 is advanced by one on one of the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2.
  • the inner peripheral portion 7 d is formed so that the inner surface faces the outer peripheral surface of the rotor 3 and the outer surface faces the winding 6.
  • 7 d of inner peripheral parts are connected to the inner diameter side part of the stator 2 among the winding parts 7c, and are formed so that it may extend up and down.
  • the inner peripheral portion 7d is used for regulating the winding 6 wound around the winding portion 7c so as not to drop off.
  • Winding 6 The winding 6 is wound around the winding portion 7c of the insulator 7 in a plurality of layers, and is composed of, for example, a copper wire.
  • the winding 6 is wound while being shifted in the pitch direction every time the winding portion 7c of the insulator 7 makes one round.
  • the pitch direction is a direction parallel to the direction from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator 2.
  • the winding 6 is wound around the insulator 7 by repeating this operation.
  • the odd-numbered layer is wound from the inner diameter side to the outer diameter side
  • the even-numbered layer is wound from the outer diameter side to the inner diameter side.
  • the winding 6 may be wound by skipping one pitch or more.
  • the winding 6 that is wound while being shifted from the inner diameter side to the outer diameter side and the winding 6 that is wound while being shifted from the outer diameter side to the inner diameter side may be mixed in the same layer. This will be described in detail with reference to FIGS.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of the winding 6 wound around the insulator 7 of the electric motor 1b according to the embodiment.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing the first winding portion 6A and the gap 6C in the winding 6 shown in FIG.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram showing the second winding portion 6B of the winding 6 shown in FIG.
  • the line L shown in FIG. 6 interferes with the winding 6 wound around the adjacent insulator 7 when the layer of the winding 6 exceeds the line L, and the reliability of the electric motor 1b is impaired. Therefore, the winding 6 is shown to be wound within a range not exceeding the line L.
  • the detailed configuration of the winding 6 will be described with reference to FIGS.
  • FIGS. 6 and 7 are cross-sectional views of the winding 6 and the insulator 7 in a plane parallel to the radial direction of the stator 2.
  • the dotted lines shown in FIGS. 6 and 7 show the winding 6 of the seventh layer, which is the winding 6 wound around the first short surface 7c1.
  • the winding 6 indicated by the dotted line is a first winding wound from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator 2 so as to form a gap 6C corresponding to one pitch or more of the winding 6 at a preset location. Part 6A.
  • the winding 6 shown by the thicker solid line in FIGS. 6 and 8 is continuous from the first winding portion 6A, and the inner diameter of the stator 2 is filled so as to fill the gap 6C provided by the first winding portion 6A. It is the 2nd coil
  • the winding 6 in the seventh layer is composed of the first winding portion 6A and the second winding portion 6B.
  • the inner diameter side of the stator 2 with respect to the gap 6C provided in the first winding portion 6A of the first winding portion 6A and the second winding portion 6B are It is wound so as to intersect.
  • the second winding portion 6B is wound around the outside of the first winding portion 6A and intersects the first winding portion 6A.
  • the winding 6 intersects at the first winding portion 6A and the second winding portion 6B, and swells in the direction of the shaft 1c at the intersecting portion. That is, when viewed in cross section along AA ′ shown in FIG. 6, the second winding portion 6B (thick solid line in FIG. 6) swells in the direction of the shaft 1c, and the eighth layer from the seventh layer side. Projects to the eye side.
  • This swollen portion plays a role as a wall (unmelting prevention wall W) that prevents the winding 6 at the beginning of winding of the eighth layer from being unwound.
  • the second winding portion 6B immediately before switching to the eighth layer (n + 1 layer) has the winding 6 immediately after switching to the eighth layer (n + 1 layer) as the stator.
  • the position intersecting with the first winding portion 6A protrudes to the eighth layer (n + 1th layer) side so as to prevent shifting to the inner diameter side of 2.
  • winding 6 As a method of winding the winding 6 around the insulator 7 of the stator 2, concentrated winding in which the winding 6 is intensively wound around one insulator 7 and distributed winding in which the winding 6 is wound over a plurality of teeth. There is. (2) Furthermore, the winding 6 wound around the insulator 7 has a long side in a direction parallel to the shaft 1c and a short side in a direction orthogonal to the shaft 1c. When winding the winding 6 around the insulator 7, the winding 6 is wound while being shifted in the radial direction of the stator 2 on either the long side or the short side.
  • the winding 6 indicated by the thin solid line in FIG. 6 is the winding 6 in the eighth layer wound from the inner diameter side of the stator 2 toward the outer diameter side.
  • the seventh layer winding 6 (first winding portion 6A) and the eighth layer winding 6 cross each other at the first short surface 7c1. This shows that the electric motor 1b is a short side cross system.
  • the winding 6 is wound by being advanced by one pitch on the first short surface 7c1 which is one of the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2.
  • the winding 6 has only to be advanced by one pitch every time the winding 6 makes one turn.
  • the winding 6 advances by 1/2 pitch on the first short surface 7c1 and advances by 1/2 pitch on the second short surface 7c2. You may have done.
  • the first short surface 7c1 is advanced by 1 ⁇ 2 pitch and the second short surface 7c2 is advanced by 1 ⁇ 2 pitch, both the first short surface 7c1 and the second short surface 7c2 are inward and outward. The windings 6 of the adjacent layers will cross.
  • the winding 6 of the inner layer is wound while being inclined, and the winding 6 of the outer layer is wound so as to cross the one of the inner layer is wound around the adjacent insulator 7.
  • the winding 6 is wound in the direction of the shaft 1c so that the windings 6 do not interfere with each other. That is, the winding 6 is wound so that the shape of the winding 6 becomes a bowl shape, and the winding space factor is easily secured.
  • the short side cross method is employed has been described, but a long side cross method may be employed and a gap 6C may be provided on the long side side.
  • the winding 6 is wound around the winding portion 7c of the insulator 7 over 11 layers.
  • the winding 6 is configured such that the number of turns decreases as the winding 6 advances from the innermost layer to the outermost layer.
  • the winding 6 is wound entirely from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator 2 (insulator 7) from the first layer to the seventh layer, which is the innermost layer.
  • the number of turns decreases as the number of layers increases. For example, when comparing the seventh layer and the eighth layer, the number of windings is about 15 in the seventh layer, but about 10 in the eighth layer, which is about 5 times smaller.
  • the gap 6C is provided in the middle of the teeth, that is, in the middle of the winding portion 7c of the insulator 7.
  • the intermediate portion refers to a portion between the innermost diameter side and the outermost diameter side, not the outermost diameter side and the outermost diameter side of the teeth (insulator 7).
  • the gap 6C is provided at a position where the seventh layer to the eighth layer are switched. That is, the gap 6C is provided at a position adjacent to a portion (see N in FIG. 8) where the seventh layer has been wound and the eighth layer has been wound.
  • the gap 6C is provided at the position of the middle portion of the teeth in the radial direction of the stator 2 and switched from the nth layer to the (n + 1) th layer.
  • n is an integer of 1 or more.
  • the gap 6C is a portion that is filled by winding the second winding portion 6B. For this reason, the gap 6C is not formed at the stage where the electric motor 1b is manufactured.
  • an example is shown in which the gap 6C is set to two pitches of the winding 6.
  • the seventh layer winding 6 is wound from the outer diameter side to the inner diameter side of the stator 2 so as to form a gap 6C of one pitch or more at a preset position of the seventh layer winding 6.
  • the winding 6 is wound from the inner diameter side to the outer diameter side of the stator 2 so as to fill the gap 6C formed in the gap forming step and intersect the winding 6 in the gap forming step.
  • This is a gap filling process.
  • the winding 6 is wound twice in the direction from the inner diameter side to the outer diameter side of the stator 2 so as to fill the gap 6C (see N-2 and N-1 in FIG. 8). ).
  • the winding 6 wound in this gap forming step intersects with the winding 6 wound in the gap forming step, and swells in the direction of the shaft 1c at the intersecting portion.
  • the winding 6 indicated by N-1 serves as a wall (unmelting prevention wall W) that prevents the winding 6 at the beginning of winding of the eighth layer indicated by N from being unraveled.
  • the winding 6 of the eighth layer is wound immediately after winding the winding 6 so as to fill the gap 6C in the gap filling process.
  • This is a layer switching process. Specifically, the winding 6 is wound so that the winding of the winding 6 in the eighth layer is in contact with the winding 6 wound so as to fill the gap 6C in the gap filling process (see FIG. 8). N).
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of a conventional winding method for windings.
  • the winding start winding 6 in the eighth layer which is a switching portion of the layers of the winding 6, intersects the winding 6 in the previous layer (seventh layer). It can be seen that exists. At this point, due to the swelling due to the intersection, the fixing force of the winding 6 is insufficient, and the winding 6 is likely to be unraveled.
  • the windings 6 of both layers are crossed by inclining and winding the windings 6 of the inner layer and the outer layer adjacent to each other on the first short surface 7c1, so that the winding 6 becomes the shaft. Swells in the direction of 1c.
  • the first winding portion 6A and the second winding portion 6B intersect each other, and the second winding portion 6B rides on a part of the first winding portion 6A. That is, the second winding portion 6B has a portion that fits in the gap 6C, but a portion that intersects the first winding portion 6A swells in the direction of the shaft 1c. This means that the winding 6 (see N-1 in FIG. 6) of the turn immediately before the winding layer is switched swells in the direction of the shaft 1c.
  • the winding 6 (see N in FIG. 6) of the turn whose winding layer is switched is wound around the insulator 7 along the bulge by the winding 6 (see N-1 in FIG. 6) of the immediately preceding turn. It becomes. Then, the swelling of the winding 6 (see N-1 in FIG. 6) of the immediately preceding turn unwinds the winding 6 (see N in FIG. 6) of the turn where the winding layer is switched to the inner diameter side of the stator 2. It acts as a wall that suppresses this (the anti-melting wall W). In this manner, the electric motor 1b according to the present embodiment is prevented from being melted.
  • the winding indicated by N-1 and the winding indicated by N-5 of the winding 6 intersect and swell in the axial direction.
  • the swelling of the winding 6 indicated by N-1 in the direction of the shaft 1c acts as a wall W for preventing the winding 6 indicated by N on the inner diameter side in the A-A 'cross section.
  • the one indicated by N-5 in the first winding portion 6A not only intersects with the one indicated by N-1 among the second winding portion 6B but also the one indicated by N-2. ing. For this reason, even if the winding 6 indicated by N, which is the start of winding of the eighth layer, is over the anti-melting wall W formed by the winding 6 indicated by N-1, the winding indicated by N-2 By the anti-melting wall W formed by the wire 6, it is possible to suppress the inner wall from being unwound from the winding 6 indicated by N-2.
  • the electric motor 1b according to the present embodiment is not a method in which the windings of adjacent cores are used as a wall for preventing unraveling as in Patent Document 1, and the design of the stator 2 can be suppressed from becoming complicated.
  • the electric motor 1b according to the present embodiment is not fixed by impregnating the winding 6 and the insulator 7 with a varnish, resin-molding and integrally forming, or hardening with an adhesive or the like. Therefore, it can suppress that manufacturing cost increases.
  • the gap 6C may be 1 pitch or 3 pitches or more. If the gap 6C is made larger, the second winding portion 6B of the winding 6 can easily enter the gap 6C, so that there is an advantage that it is easy to wind. On the other hand, if the gap 6C is made small, the second winding portion 6B of the winding 6 becomes difficult to enter the clearance 6C and may become difficult to wind. However, the winding 6 swells toward the shaft 1c as the entry becomes difficult. It becomes. For this reason, there is an effect that the winding 6 at the beginning of the winding of the eighth layer can be more reliably prevented from unraveling.

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Abstract

 ティースに予め設定されたピッチで巻線が複数層巻き付けられたコアを有するステータを備え、隣接する層の巻線が傾斜するように巻き付けられた電動機において、巻線の第n層目は、予め設定された箇所に巻線の1ピッチ以上分の隙間を形成するように、ステータの外径側から内径側に巻き付けられた第1の巻線部と、隙間を埋めるように第1の巻線部から連続してステータの内径側から外径側に巻き付けられ、第1の巻線部と交差する第2の巻線部とを有し、隙間は、ティースのステータ径方向における中間部であって第n層目から第n+1層目に切り替わる位置に設けられているものである。

Description

電動機及びこれを備えた圧縮機、電動機の製造方法
 本発明は、電動機及びこれを備えた圧縮機、電動機の製造方法に関し、特に、インシュレータに巻き付けられる巻線の巻き付け手段に関するものである。
 冷媒などを圧縮するのに利用される圧縮機は、たとえば、密閉容器であるシェルと、シェルの内周面に固定されるステータと、シャフトに接続されて回転自在に支持されているローターと、ローターの回転がシャフトを介して伝達され、この伝達された動力を冷媒の圧縮に利用する圧縮機構とを有している。
 なお、ステータは、たとえば電磁鋼板を複数積層させて構成される鉄心コアと、樹脂などの絶縁体で構成されるインシュレータと、インシュレータに巻き付けられる巻線とを有している。この巻線はインシュレータに複数層巻き付けられるが、この巻き付け方法には各種の方法が提案されている。
 たとえば、隣接する2つのコアの巻線間に形成されるデッドスペースを有効に活用する巻き方を採用したステータが提案されている(たとえば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の技術は、隣接する2つのコアの巻き付け方法を左右非対称として、デッドスペースを有効活用し、巻線の占積率を向上させたものである。
 たとえば、最内径側の巻線の位置ずれを抑制するため、この特許文献1に記載の技術のように隣接する2つのコアの巻き付け方法を左右非対称とし、最内径側の巻線の位置がずれないように隣接するコアの巻線で壁を作る方法が考えられる。
 また、いずれかの巻線層に巻線が収まる隙間を設けながらコアに巻線を巻き付け、その後にその隙間を埋めながら巻線を施したステータが提案されている(たとえば、特許文献2、3参照)。この特許文献2、3では、巻線の一番外側の層の巻線の巻き付けにおいて、予め設定されたピッチ分の隙間を空けながら、ステータの外径側から内径側に向かって巻線を巻く内巻きが施される。そして、内巻きを実施した後に、内巻きにて空けた隙間を埋めるようにステータの内径側から外径側に向かって巻線を巻く外巻きを実施する。このように、特許文献2、3では、内巻き及び外巻きを併用することで、一番外側の層の巻線同士が交差し、巻線の解けが抑制されるようになっている。
特開2003-333783号公報(たとえば、段落[0061]-[0066]、図19及び図20参照) 特開2005-12876号公報(たとえば、要約書及び図6参照) 特開2009-240010号公報(たとえば、要約書参照)
 特許文献1に記載の技術を利用して巻線の解けを抑制する手段では、隣接するコアの巻線を解け防止の壁とする方式なので、隣接コア間の隙間が限りなく0に近くなるような巻線設計が必要である。このため、既製巻線の線径ラインナップ、巻線の設計要求ターン数、巻線の製造バラツキ、及び巻線の加工バラツキなどを考慮する必要があり、ステータの設計が煩雑になるという課題がある。
 ここで、内径側巻線及び外径側巻線に挟まれている巻線は、内径側巻線及び外径側巻線に位置規制されているため、位置のずれが起こりにくい。しかし、最内径の巻線については、外径側巻線があるが、内径側には位置規制のための巻線が配置されていない。特に、コア(インシュレータ)の最内径側まで巻線が巻き付けられない場合においては、最内径の巻線がコア(インシュレータ)の最内径側の壁とも離れている。このため、特許文献2、3に記載の技術では、ステータにたとえば外力、振動などが加わると、最内径側の巻線がステータの内径側に位置がずれてしまい、それに伴って巻き付けられた巻線が解けてしまう可能性がある。
 なお、特許文献1~3に記載の技術の他に、巻線が解けることを抑制する手段として、巻線が巻き付けられたコアを、ワニスに含浸させたり、樹脂モールドして一体成形したり、接着材などで固めたりする手段が考えられる。しかし、これらの手段を用いると、ワニスなどの分の製造コストが増大してしまうという課題がある。
 本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、ステータの設計の煩雑さの抑制及び製造コストが増大することを抑制しながら、インシュレータに巻き付けられた巻線が解けてしまうことを抑制することができる電動機及びこれを備えた圧縮機、電動機の製造方法を提供することを目的としている。
 本発明に係る電動機は、ティースに予め設定されたピッチで巻線が複数層巻き付けられたコアを有するステータを備え、隣接する層の巻線が傾斜するように巻き付けられた電動機において、巻線の第n層目は、予め設定された箇所に巻線の1ピッチ以上分の隙間を形成するように、ステータの外径側から内径側に巻き付けられた第1の巻線部と、隙間を埋めるように第1の巻線部から連続してステータの内径側から外径側に巻き付けられ、第1の巻線部と交差する第2の巻線部とを有し、隙間は、ティースのステータ径方向における中間部であって第n層目から第n+1層目に切り替わる位置に設けられているものである。
 本発明に係る電動機によれば、上記構成を有しているため、ステータの設計の煩雑さの抑制及び製造コストが増大することを抑制しながら、インシュレータに巻き付けられた巻線が解けてしまうことを抑制することができる。
 ことができる。
本発明の実施の形態に係る電動機を備えた圧縮機の概要構成例図である。 本発明の実施の形態に係る電動機のステータの説明図であってステータを上側から見た図である。 本発明の実施の形態に係る電動機のステータの説明図であってステータを側面から見た図である。 図2に示すステータに装着されたインシュレータなどの概要構成例図である。 図3に示すインシュレータに巻線を巻き付けた状態の概要構成例図である。 本発明の実施の形態に係る電動機のインシュレータに巻き付けられた巻線の説明図である。 図6に示す巻線のうち第1の巻線部及び隙間について示した説明図である。 図6に示す巻線のうち第2の巻線部について示した説明図である。 従来の巻線の巻き付け方法について明図である。
 以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態.
 図1は、実施の形態に係る電動機1bを備えた圧縮機100の概要構成例図である。図2は、本実施の形態に係る電動機1bのステータ2の説明図であってステータ2を上側から見た図である。図3は、本実施の形態に係る電動機1bのステータ2の説明図であってステータ2を側面から見た図である。
 本実施の形態に係る電動機1bは、ステータ2の設計の煩雑さの抑制及び製造コストが増大することを抑制しながら、インシュレータ7に巻き付けられた巻線6が解けてしまうことを抑制することができる改良が加えられたものである。
[構成説明]
 圧縮機100は、密閉容器1と、密閉容器1内に冷媒を供給するための吸入パイプ1gと、吸入パイプ1gに接続される液だめ容器1hと、吸入パイプ1gに接続され、冷媒を圧縮する圧縮機構1dと、回転するシャフト1c、シャフト1cに接続されるローター3及びローター3を回転させるステータ2を有する電動機1bと、密閉容器1から圧縮された冷媒を吐出する吐出パイプ1fとを有しているものである。本実施の形態では、圧縮機100がローリングピストン型の圧縮機であるもの一例として示している。
(密閉容器1)
 密閉容器1は、圧縮機100の外郭を構成するものである。密閉容器1内には、圧縮機構1d及び電動機1bなどが少なくとも設けられている。密閉容器1は、上シェル1a1と、圧縮機100の胴体部及び下部の外郭を構成する下シェル1a2とから構成されている。上シェル1a1は、密閉容器1の上部を構成する端部側シェルであり、たとえば絞り加工などが施され、椀形状をしているものである。上シェル1a1は、密閉容器1の内外とを連通して設けられる吐出パイプ1fが接続されている。また、図示は省略しているが、上シェル1a1には、電動機1bに電流を流すのに利用されるガラス端子が設置される。
 下シェル1a2は、密閉容器1の中間部分及び下部を構成するものであり、たとえば、下側が閉塞されている有底筒状をしているものである。すなわち、下シェル1a2には、上側に開口部が形成されて上シェル1a1が圧入されるとともに、下側が閉塞されて圧縮機構1dの摺動摩擦を軽減するのに利用される冷凍機油が貯留されるようになっている。下シェル1a2は、密閉容器1内に冷媒を供給するための吸入パイプ1gが接続されている。また、下シェル1a2の内周面には、電動機1bのステータ2が取り付けられ、下シェル1a2の内周面であってステータ2の取り付けられる面の下側には、圧縮機構1dが取り付けられている。
(吸入パイプ1g及び液だめ容器1h)
 吸入パイプ1gの一方は、圧縮機構1dのシリンダと連通するように、密閉容器1の下シェル1a2に接続されているものである。吸入パイプ1gの他方は、液だめ容器1hに接続されている。液だめ容器1hは、圧縮機100に流入する冷媒音などを低減するマフラーとしての機能を有するものである。また、液だめ容器1hは、液冷媒を貯留することができるアキュムレータとしての機能も有している。この液だめ容器1hは、一方が吸入パイプ1gに接続されている。
(圧縮機構1d)
 圧縮機構1dは、液だめ容器1h及び吸入パイプ1gを介して供給される冷媒を圧縮し、密閉容器1の内部に放出するものである。圧縮機構1dは、下シェル1a2の内側面に取り付けられている。圧縮機構1dには、吸入パイプ1gから供給される冷媒を圧縮するシリンダ、及び当該シリンダを摺動自在に回転するピストンなどが設けられている。このピストンは、シャフト1cに接続され、シリンダ内を偏心運動する。圧縮機構1dには、上端面側及び下端面側にシャフト1cを回転自在に支持する軸受1eが設けられている。
(電動機1b)
 電動機1bは、下端側が圧縮機構1dの軸受1eに接続されるシャフト1cと、シャフト1cが固定され自身の回転をシャフト1cに伝達するローター3と、複数相の巻線6が巻き付けられているステータ2とを有している。シャフト1cは、圧縮機構1dの接続位置の上側にローター3が固定され、ローター3の回転とともに自身が回転し、圧縮機構1dのピストンを回転させるものである。ローター3は、図示省略の永久磁石が設けられ、シャフト1cによって回転自在に支持されているものである。ローター3は、ステータ2の内側に対して、予め設定された間隔を空けて支持されている。
 ステータ2は、ローター3を回転させるものであり、外周面が下シェル1a2の内周面に固定されて設けられている。ステータ2は、複数の電磁鋼板などで構成したコア5と、コア5に装着されるインシュレータ7と、インシュレータ7を介してコア5に複数層巻き付けられる巻線6とを有しているものである。コア5は、複数の電磁鋼板を積層して得られたものを、円環状に複数配置することで構成されるものである。コア5には、巻線6とコア5との絶縁に利用されるインシュレータ7が装着されている。
 インシュレータ7は、巻線6とコア5との絶縁がなされるように、たとえば樹脂などで構成されるものである。ここで、インシュレータ7のうちの圧縮機構1d側をインシュレータ下部7aとし、インシュレータ7のうち上シェル1a1側をインシュレータ上部7bとする。すなわち、コア5から下端面の下側に位置する部分をインシュレータ下部7aとし、コア5から上端面の上側に位置する部分をインシュレータ上部7bとする。
 インシュレータ上部7bには、図示省略のキャビティー部が形成されており、U相、V相及びW相に電気を供給するのに利用されるリード線9が接続されたマグメイト8が埋め込まれている。また、図2に示すように、U相、V相及びW相は、お互いがジャンパー線10を介して電気的に接続されている。
 巻線6は、インシュレータ7を介してコア5に複数層巻き付けられるものである。巻線6に電流が供給されることによりステータ2が電磁石として機能し、ローター3に設けられた永久磁石と相互作用してローター3の回転力が生じるようになっている。
(吐出パイプ1f)
 吐出パイプ1fは、圧縮機構1dで圧縮された密閉容器1内の高温、高圧冷媒を吐出する配管である。この吐出パイプ1fは、一方が流路の切り替えなどを行うのに利用される図示省略の四方弁などに接続され、他方が密閉容器1の内外を連通するように上シェル1a1に接続されている。
[ステータ2の詳細説明]
 図4は、ステータ2に装着されたインシュレータ7などの概要構成例図である。図5は、インシュレータ7に巻線6を巻き付けた状態の概要構成例図である。なお、図4(a)及び図5(a)はステータ2の内周面側からインシュレータ7などを見た図であり、図4(b)及び図5(b)はステータ2の下側(圧縮機構1d側)からインシュレータ7などを見た図であり、図4(c)及び図5(c)はインシュレータ7の側面側からインシュレータ7などを見た図であり、図4(d)及び図5(d)はステータ2の上側(上シェル1a1側)からインシュレータ7などを見た図である。図4及び図5を参照して、インシュレータ7及び巻線6について説明する。
(インシュレータ7)
 インシュレータ7は、インシュレータ7の外周側の一部を構成するインシュレータ下部7a及びインシュレータ上部7bに加えて、巻線6が巻き付けられる部分である巻付部7cと、内側面がローター3の外周面と対向し、外側面が巻線6と対向する内周部7dとを有している。なお、以下の説明においては、インシュレータ下部7a及びインシュレータ上部7bを含むインシュレータ7の外周側部分を外周部7Aと称する。
 このように、インシュレータ7は、外周部7A、巻付部7c及び内周部7dを有しているということである。
 巻付部7cは、内径側が内周部7dに接続されており、外径側が外周部7Aに接続されているものである。巻付部7cは、図示は省略しているがコア5のティースと呼ばれる部分の一部を覆うように形成されているものである。ここで、図4(a)の紙面の右側から左側にかけての寸法(図4(b)、図4(d)の上側から下側にかけての寸法)を幅寸法とする。巻付部7cを垂直断面視すると、垂直方向の寸法の方が幅寸法よりも長くなっている。そこで、巻付部7cの垂直方向の寸法に対応する面を長手面と定義し、巻付部7cの幅寸法に対応する面を短手面と定義する。
 巻付部7cには、巻付部7cのうちの下端面を構成する第1短手面7c1(上面)が形成されるとともに、巻付部7cのうちの上端面を構成する第2短手面7c2(下面)が形成されている。なお、第1短手面7c1と第2短手面7c2とはお互いが対向面である。また、巻付部7cには、巻付部7cのうちの側面を構成する第1長手面7c3(側面)と、第1長手面7c3の対向位置に形成されている第2長手面7c4(側面)とが形成されている。なお、第1長手面7c3と第2長手面7c4とはお互いが対向面である。このように、巻付部7cには、外周面としての第1短手面7c1、第2短手面7c2、第1長手面7c3、及び第2長手面7c4が形成されている。
 第1長手面7c3及び第2長手面7c4は、第1短手面7c1及び第2短手面7c2の端部側に形成され、第1短手面7c1側から第2短手面7c2側に向かう方向に平行に巻線6が巻き付けられる。一方、第1短手面7c1及び第2短手面7c2のうちの一方は、巻線6がステータ2の径方向に対して傾斜するように巻き付けられており、さらに、内側層の巻線6とこの内側層に隣接する外側層の巻線6とがクロスしている。第1短手面7c1及び第2短手面7c2のうちの他方は、第1長手面7c3側から第2長手面7c4側に向かう方向に平行に巻線6が巻き付けられる。すなわち、第1短手面7c1及び第2短手面7c2のうちの一方において、巻線6のピッチが1つ進められる。
 内周部7dは、内側面がローター3の外周面と対向し、外側面が巻線6と対向するように形成されたものである。内周部7dは、巻付部7cのうちステータ2の内径側部分に接続され、上下に延出するように形成されているものである。内周部7dは、巻付部7cに巻き付けられる巻線6が脱落などしないように規制することなどに利用されるものである。
(巻線6)
 巻線6は、インシュレータ7の巻付部7cの周囲に複数層巻き付けらるものであり、たとえば銅線などで構成されるものである。巻線6は、インシュレータ7の巻付部7cを1周するごとに、ピッチ方向にずらして巻き付けられている。ここで、ピッチ方向とはステータ2の外径側から内径側に向かう方向と平行な方向である。巻線6は、ある任意の層について内径側から外径側にピッチ方向にずらして巻き付けたら、この任意の層の次の層は外径側から内径側にピッチ方向にずらして巻き付けられる。そして、さらに次の層は内径側から外径側にピッチ方向にずらして巻き付けられる。以後、この動作を繰り返すことで巻線6はインシュレータ7に巻き付けられる。たとえば、後述の図6では、奇数層が内径側から外径側に巻き付けられ、偶数層が外径側から内径側に巻き付けられる。
 ここで、巻線6は、1ピッチ以上とばして巻き付けられる場合がある。さらに、内径側から外径側にずらして巻き付けられる巻線6と、外径側から内径側にずらして巻き付けられる巻線6とが同一の層に混在する場合がある。これについては、後段の図6~図8で詳しく説明する。
[巻線6の詳細構成]
 図6は、実施の形態に係る電動機1bのインシュレータ7に巻き付けられた巻線6の説明図である。図7は、図6に示す巻線6のうち第1の巻線部6A及び隙間6Cについて示した説明図である。図8は、図6に示す巻線6のうち第2の巻線部6Bについて示した説明図である。なお、図6に示す線Lは、巻線6の層が線Lを超えてしまうと、隣接するインシュレータ7に巻き付けられた巻線6と干渉してしまい、電動機1bの信頼性を損ねることとなるので、この線Lを超えない範囲で巻線6を巻き付けることを示したものである。図6~図8を参照して、巻線6の詳細構成について説明する。
 図6~図8は、巻線6及びインシュレータ7をステータ2の径方向と平行な面で断面視した図である。そして、図6及び図7に示す点線は、第1短手面7c1に巻き付けられた巻線6であって第7層目の巻線6を示している。この点線で示す巻線6は、予め設定された箇所に巻線6の1ピッチ以上分の隙間6Cを形成するように、ステータ2の外径側から内径側に巻き付けられた第1の巻線部6Aである。
 また、図6及び図8の太い方の実線で示す巻線6は、第1の巻線部6Aから連続し、第1の巻線部6Aで設けた隙間6Cを埋めるようにステータ2の内径側から外径側に巻き付けられた第2の巻線部6Bである。このように、第7層目の巻線6は、第1の巻線部6A及び第2の巻線部6Bから構成されている。なお、図6に示すように、第1の巻線部6Aのうち第1の巻線部6Aに設けた隙間6Cよりもステータ2の内径側のものと、第2の巻線部6Bとは交差するように巻き付けられている。すなわち、第2の巻線部6Bは、第1の巻線部6Aの外側に巻き付けられて第1の巻線部6Aと交差している。
 そして、巻線6は、第1の巻線部6Aと第2の巻線部6Bとにおいて交差し、交差部分でシャフト1c方向に膨らむ。すなわち、図6で示すA-A’で断面視したときに、第2の巻線部6B(図6の太い方の実線)がシャフト1c方向に膨らんで、第7層目側から第8層目側に突出する。この膨らんだ部分が、第8層目の巻き始めの巻線6が解けてしまうことを抑制する壁(解け防止壁W)としての役割を果たしている。
 このように、第2の巻線部6Bのうち第8層目(第n+1層目)に切り替わる直前のものは、第8層目(第n+1層目)に切り替わった直後の巻線6がステータ2の内径側にずれるのを妨げるように、第1の巻線部6Aと交差している位置が第8層目(第n+1層目)側に突出している。
 ここで、巻線6の各種の巻き付け方式について説明する。
 (1)ステータ2のインシュレータ7に巻線6を巻き付ける方式としては、一つのインシュレータ7に集中的に巻線6を巻き付ける集中巻と、複数のティースに跨がって巻線6を巻き付ける分布巻きがある。(2)さらに、インシュレータ7に巻き付けられた巻線6は、シャフト1cと平行な方向が長辺であり、シャフト1cに直交する方向が短辺となる。巻線6をインシュレータ7に巻き付ける際には、長辺又は短辺のいずれかで、ステータ2の径方向にずらして巻き付けられる。インシュレータ7の長辺側(第1長手面7c3及び第2長手面7c4)でずらす場合は、長辺側において隣接する2層の巻線6がクロスする長辺クロス方式である。一方、インシュレータ7の短辺側でずらす場合は、短辺側において隣接する2層の巻線6がクロスする短辺クロス方式である。本実施の形態1では、集中巻、及び短辺クロス方式を採用した電動機1bを例に説明している。
 なお、図6の細い方の実線で示す巻線6は、ステータ2の内径側から外径側に向かって巻き付けられた第8層目の巻線6である。このように、第7層目の巻線6(第1の巻線部6A)と第8層目の巻線6とは、第1短手面7c1でクロスしている。これより、電動機1bが短辺クロス方式であることがわかる。
 なお、本実施の形態では、巻線6は、第1短手面7c1及び第2短手面7c2のうちの一方である第1短手面7c1においてピッチが1つ進められて巻き進められるものとして説明するが、それに限定されるものではない。巻線6が1周するごとに1ピッチ進んでいればよく、巻線6は、たとえば第1短手面7c1で1/2ピッチ進め、第2短手面7c2で1/2ピッチ進めるようにしたものでもよい。第1短手面7c1で1/2ピッチ進め、第2短手面7c2で1/2ピッチ進める場合には、第1短手面7c1及び第2短手面7c2の両方において、内側と外側に隣接する層の巻線6がクロスすることとなる。このように、内側の層の巻線6を傾斜させて巻き付けるとともに、外側の層の巻線6を内側の層のものとクロスするように傾斜させて巻き付けるのは、隣接するインシュレータ7に巻き付けられた巻線6同士が干渉しないようにシャフト1c方向に巻線6を巻き膨ませるためである。すなわち、巻線6の形状が俵状となるように巻き膨らませ、巻線占積率を確保しやすくしている。
 また、本実施の形態では、短辺クロス方式を採用した例を説明したが、長辺クロス方式を採用し、長辺側に隙間6Cを設けたものであってもよい。
 図6に示すように、巻線6は、11層にわたってインシュレータ7の巻付部7cに巻き付けられている。そして、巻線6は、最内層から最外層に巻き進むにつれて巻数が少なくなるような構成となっている。具体的には、巻線6は、一番内側の層である第1層目~第7層目までは、概ねステータ2(インシュレータ7)の外径側から内径側にわたって全体的に巻き付けられる。そして、第8層目~第11層目では、層が増えるにしたがって巻き数が小さくなる。たとえば、第7層目と第8層目を比較すると、第7層目では巻き数が15回程度であるが、第8層では10回程度となっており、5回分ほど小さくなっている。このような構成を採用することにより、隣接するインシュレータ7に巻き付けられた巻線6同士が干渉してしまうことが防止される。
 図6~図8に示すように、隙間6Cは、ティースの中間部、すなわちインシュレータ7の巻付部7cの中間部の位置に設けられている。ここで、中間部とは、ティース(インシュレータ7)の最内径側及び最外径側ではなく、最内径側と最外径側との間を指している。また、隙間6Cは、第7層目から第8層目に切り替わる位置に設けられている。すなわち、隙間6Cは、第7層目を巻き終えて第8層目を巻き始める部分(図8のN参照)に隣接する位置に設けられているということである。
 このように、隙間6Cは、ステータ2の径方向におけるティースの中間部の位置であって第n層目から第n+1層目に切り替わる位置に設けられているということである。ただし、nは、1以上の整数である。ただし、この隙間6Cは、第2の巻線部6Bが巻き付けられることで埋められる部分である。このため、電動機1bが製造された段階では、隙間6Cは形成されていない。なお、本実施の形態では、隙間6Cを、巻線6の2ピッチ分としている例を示している。
 次に、図6~図8を参照して巻線6を巻き付ける手順について説明する。
 第7層目の巻線6の予め設定された箇所に1ピッチ以上分の隙間6Cを形成するように、第7層目の巻線6をステータ2の外径側から内径側に巻き付ける。これが、隙間形成工程である。具体的には、巻線6を巻線6をステータ2の外径側から内径側に向かう方向に10回程度巻き回す(図7のN-6参照)。次に、2ピッチ分の隙間6Cを形成して巻線6を巻き付け(図7のN-5参照)、さらに2回ほど巻線6をステータ2の外径側から内径側に向かう方向に巻き付ける(図7のN-3及びN-2参照)。
 次に、隙間形成工程で形成した隙間6Cを埋めるとともに隙間形成工程の巻線6と交差するように、ステータ2の内径側から外径側に巻線6を巻き付ける。これが、隙間埋め工程である。具体的には、隙間6Cを埋めるようにして、巻線6を巻線6をステータ2の内径側から外径側に向かう方向に2回巻き回す(図8のN-2及びN-1参照)。そして、この隙間形成工程で巻いた巻線6は、隙間形成工程で巻いた巻線6と交差し、交差部分でシャフト1c方向に膨らむ。このN-1で示す巻線6が、Nで示す第8層目の巻き始めの巻線6が解けてしまうことを抑制する壁(解け防止壁W)としての役割を果たす。
 隙間埋め工程で隙間6Cを埋めるように巻線6を巻き付けた直後に第8層目の巻線6を巻き付ける。これが、層切替工程である。具体的には、第8層目の巻線6のうち巻き始めのものが、隙間埋め工程の隙間6Cを埋めるように巻き付けた巻線6と当接するように巻線6を巻き付ける(図8のN参照)。
[本実施の形態に係る電動機1bの有する効果]
 図9は、従来の巻線の巻き付け方法についての説明図である。図9に示すように、たとえば、巻線6の層の切り替わり部分である第8層目の巻き始めの巻線6は、前層(第7層目)の巻線6に対して交差する箇所が存在していることがわかる。この箇所は、交差による膨らみにより巻線6の固定力が不足し、巻線6が解けてしまいやすい。
 本実施の形態でも、第1短手面7c1において隣接する内側層及び外側層の巻線6を傾斜させて巻き付けることで両方の層の巻線6同士をクロスさせることにより、巻線6がシャフト1cの方向に膨らむ。ここで、第1の巻線部6Aと第2の巻線部6Bとが交差しており、第2の巻線部6Bが第1の巻線部6Aの一部に乗り上げている。すなわち、第2の巻線部6Bは、隙間6Cに収まっている部分もあるが、第1の巻線部6Aと交差している部分はシャフト1cの方向に膨らむ。巻線層が切替わる直前のターンの巻線6(図6のN-1参照)が、シャフト1cの方向に膨らんでいるということである。
 これにより、巻線層が切替わるターンの巻線6(図6のN参照)は、直前のターンの巻線6(図6のN-1参照)による膨らみに沿いながらインシュレータ7に巻き付けられることとなる。そして、直前のターンの巻線6(図6のN-1参照)の膨らみは、巻線層が切替わるターンの巻線6(図6のN参照)がステータ2の内径側に解けてしまうことを抑制する壁(解け防止壁W)として作用している。このようにして、本実施の形態に係る電動機1bは、解けの発生が抑制されている。このような巻線配置とすることで、A-A’断面において巻線6のうちのN-1で示すものと、N-5で示すものとが交差し、軸方向に対して膨らむ。このN-1で示す巻線6のシャフト1c方向への膨らみが、A-A’断面においてNで示す巻線6の内径側への解け防止壁Wとして作用している。
 また、第1の巻線部6AのうちN-5で示すものは、第2の巻線部6BのうちN-1に示すものと交差するだけでなく、N-2に示すものとも交差している。このため、第8層目の巻き始めであるNで示す巻線6が、N-1に示す巻線6により形成された解け防止壁Wを乗りこえてしまったとしても、N-2に示す巻線6により形成された解け防止壁Wにより、N-2に示す巻線6よりも内径側に解けてしまうことが抑制される。
 本実施の形態に係る電動機1bは、特許文献1のような隣接するコアの巻線を解け防止の壁とする方式ではなく、ステータ2の設計が煩雑になることを抑制することができる。
 本実施の形態に係る電動機1bは、巻線6とインシュレータ7とを、ワニスに含浸させたり、樹脂モールドして一体成形したり、接着材などで固めたりすることで固定するものではなく、その分、製造コストが増大してしまうことを抑制することができる。
 本実施の形態では、隙間6Cの間隔として巻線6の2ピッチ分を空けた場合を例に説明したが、それに限定されるものではない。隙間6Cは、1ピッチでもよいし、3ピッチ以上であってもよい。なお、隙間6Cを大きくすると、その分、巻線6の第2の巻線部6Bが隙間6Cに入り込みやすくなるので巻きやすいというメリットがある。一方、隙間6Cを小さくすると、巻線6の第2の巻線部6Bが隙間6Cに入り込みにくくなり、巻きにくくなる場合があるが、入り込みにくくなる分、巻線6がシャフト1c側に膨らむこととなる。このため、より確実に第8層目の巻き始めの巻線6が解けてしまうことを抑制することができるという効果がある。
 1 密閉容器、1a1 上シェル、1a2 下シェル、1b 電動機、1c シャフト、1d 圧縮機構、1e 軸受、1f 吐出パイプ、1g 吸入パイプ、1h 容器、2 ステータ、3 ローター、5 コア、6 巻線、6A 第1の巻線部、6B 第2の巻線部、6C 隙間、7 インシュレータ、7A 外周部、7a インシュレータ下部、7b インシュレータ上部、7c 巻付部、7c1 第1短手面、7c2 第2短手面、7c3 第1長手面、7c4 第2長手面、7d 内周部、8 マグメイト、9 リード線、10 ジャンパー線、100 圧縮機、W 解け防止壁。

Claims (6)

  1.  ティースに予め設定されたピッチで巻線が複数層巻き付けられたコアを有するステータを備え、隣接する層の前記巻線が傾斜するように巻き付けられた電動機において、
     前記巻線の第n層目は、
     予め設定された箇所に前記巻線の1ピッチ以上分の隙間を形成するように、前記ステータの外径側から内径側に巻き付けられた第1の巻線部と、
     前記隙間を埋めるように前記第1の巻線部から連続して前記ステータの内径側から外径側に巻き付けられ、前記第1の巻線部と交差する第2の巻線部とを有し、
     前記隙間は、
     前記ティースのステータ径方向における中間部であって前記第n層目から第n+1層目に切り替わる位置に設けられている
     ことを特徴とする電動機。
  2.  前記巻線の第n層目は、
     前記第1の巻線部のうち前記隙間よりも前記ステータの内径側のものと、前記第2の巻線部とが交差するように巻き付けられている
     ことを特徴とする請求項1に記載の電動機。
  3.  前記第2の巻線部は、
     前記第1の巻線部のうち1ピッチ以上分の前記隙間を形成するように巻き付けられた前記巻線と交差し、前記第n+1層目側に突出して解け防止壁を形成している
     ことを特徴とする請求項2に記載の電動機。
  4.  前記第n層目よりも前記第n+1層目の方が前記巻線の巻き数が少ない
     ことを特徴とする請求項1~3のいずれか一項に記載の電動機。
  5.  請求項1~4のいずれか一項に記載の電動機を備えた
     ことを特徴とする圧縮機。
  6.  電磁鋼板であるティースに予め設定されたピッチで巻線が巻き付けられたコアを有するステータを備え、隣接する層の前記巻線が傾斜するように巻き付けられた電動機の製造方法において、
     第n層目の前記巻線に1ピッチ以上分の隙間が前記ティースのステータ径方向における中間部に形成されるように、前記第n層目の前記巻線を前記ステータの外径側から内径側に巻き付ける隙間形成工程と、
     前記隙間形成工程で形成した前記隙間を埋めるとともに前記隙間形成工程の前記巻線と交差するように、前記ステータの内径側から外径側に前記巻線を巻き付ける隙間埋め工程と、
     第n+1層目の前記巻線のうち巻き始めのものが、前記隙間埋め工程の前記隙間を埋めるように巻き付けた前記巻線と当接するように前記巻線を巻き付ける層切替工程と、
     を有する
     ことを特徴とする電動機の製造方法。
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