(57)【要約】【課題】  解決しようとする課題は、潤滑油の流路を従来どおり確保でき、振動・騒音の小さい電動機とこれを用いた圧縮機を提供することにある。【解決手段】  本発明では、固定子鉄心の円形の外周面に直線のカット面を有し、固定子鉄心に複数のスロットを形成してスロット中に電機子巻線を施した固定子と、固定子の内周側に所定の空隙を介して回転自由に支持された回転子を有する電動機において、固定子鉄心の直線のカット面を軸方向の任意の積厚ごと周方向にスタガしたことにより、固定子鉄心のコアバック面積が軸方向および周方向で均一となってコアバックの局部的な磁気飽和が解消され、潤滑油の流路を従来どおり確保してコギングトルクや誘起電圧波形ひずみ率を改善でき、その結果、振動・騒音を低減できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心の外周面にカット面を有し、前記固定子鉄心に複数のスロットを形成して前記スロット中に電機子巻線を施した固定子と、前記固定子の内周側に所定の空隙を介して回転可能に支持された回転子を有する電動機において、前記固定子鉄心の前記カット面を固定子鉄心の軸方向において周方向にスタガしたことを特徴とする電動機。
【請求項２】
固定子鉄心の外周面にカット部を有し、前記カット面が回転子鉄心の軸方向において周方向にずらされ、前記固定子鉄心の内周側に回転子が配置され、前記固定子鉄心は複数のスロットを有し、前記スロット内には電機子巻線が巻き回されていることを特徴とする電動機。
【請求項３】
請求項１において、前記固定子鉄心の前記カット面を軸方向において前記スロットピッチのｎ倍（ｎ＝１，２，…）ピッチずつスタガしたことを特徴とする電動機。
【請求項４】
請求項２において、前記固定子鉄心の前記カット面を軸方向において前記スロットピッチのｎ倍（ｎ＝１，２，…）ピッチずつスタガしたことを特徴とする電動機。
【請求項５】
請求項１において、前記固定子鉄心のコアバックに積層固定のための複数のかしめ穴を設け、前記かしめ穴の個数Ｎｋを前記スロット数Ｎｓに対してＮｋ＝Ｎｓ／ｎ（ｎ＝１，２，…）の関係とし、かつ前記ＨＡＣの周方向幅開度Ｔｋを前記スロットのスロットピッチＴｓに対してＴｋ＝ｎ・Ｔｓの関係に設定するとともに、前記固定子鉄心の前記カット面を固定子鉄心の軸方向において周方向に前記周方向幅開度Ｔｋピッチずつスタガすることを特徴とする電動機。
【請求項６】
請求項２において、前記固定子鉄心のコアバックに積層固定のための複数のかしめ穴を設け、前記かしめ穴の個数Ｎｋを前記スロット数Ｎｓに対してＮｋ＝Ｎｓ／ｎ（ｎ＝１，２，…）の関係とし、かつ前記ＨＡＣの周方向幅開度Ｔｋを前記スロットのスロットピッチＴｓに対してＴｋ＝ｎ・Ｔｓの関係に設定するとともに、前記固定子鉄心の前記カット面を固定子鉄心の軸方向において周方向に前記周方向幅開度Ｔｋピッチずつスタガすることを特徴とする電動機。
【請求項７】
請求項１において、前記回転子が回転子鉄心と前記回転子鉄心外周部近傍に設けた複数のスロット内に導電性のバーと前記バーを軸方向端面で短絡する導電性のエンドリングを備えるかご型巻線を有する電動機。
【請求項８】
請求項１において、前記回転子が回転子鉄心と前記回転子鉄心外周部近傍に設けた複数のスロット内に導電性のバーと前記バーを軸方向端面で短絡する導電性のエンドリングとで構成したかご型巻線と前記バーの内周側に配置した磁石挿入孔に永久磁石を配置した電動機。
【請求項９】
請求項１において、前記回転子が回転子鉄心と前記回転子鉄心の内側に配置した磁石挿入孔に永久磁石を配置した電動機。
【請求項１０】
固定子鉄心の外周面にカット面を有し、前記固定子鉄心に複数のスロットを形成して前記スロット中に電機子巻線を施した固定子と、前記固定子の内周側に所定の空隙を介して回転可能に支持された回転子を有し、前記固定子鉄心の前記カット面を固定子鉄心の軸方向において周方向にスタガした電動機を備え、前記電動機の回転子を駆動することにより圧縮動作を行う圧縮機。
【請求項１１】
固定子鉄心の外周面にカット面を有し、前記固定子鉄心に複数のスロットを形成して前記スロット中に電機子巻線を施した固定子と、前記固定子の内周側に所定の空隙を介して回転自由に支持された回転子を有し、前記固定子鉄心の前記カット面を固定子鉄心の軸方向において周方向にスタガした電動機を備え、前記電動機の回転子を駆動することにより圧縮動作を行う圧縮機を備える空気調和機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電動機及び圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
圧縮機の圧縮要素にはスクロール，ロータリー方式が採用され、機械的機構であるために潤滑油を必要とする。そのため、圧縮機の底部には油溜め部があり、この油溜め部内の潤滑油を圧縮要素に導き、その後潤滑油が固定子鉄心外周に設けられた直線のカット面
（４面カットがＤ形状に見えるので、以下Ｄカットと略す）を通って油溜め部に戻る。固定子鉄心外周に設けられた直線のカット面は圧縮機構部を流れる潤滑油の流路として不可欠であり、Ｄカット面積が大きいほど潤滑油の環流が容易になるとともに、材料利用率の向上にも寄与することとなる。特開２００３−２６９３３５号公報は、電動機の外周コア部にカット部を設け、ケースとコアカット部間を冷媒油が流れる構造としたものである。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２６９３３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
種々実験検討した結果、Ｄカットを設けた電動機は振動・騒音が大きい課題があった。
【０００５】
本発明の目的は、潤滑油の流路を従来どおり確保でき、振動・騒音の小さい電動機とこれを用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、固定子鉄心の円形の外周面に直線のカット面を有し、固定子鉄心に複数のスロットを形成してスロット中に電機子巻線を施した固定子と、固定子の内周側に所定の空隙を介して回転自由に支持された回転子を有する電動機において、固定子鉄心の直線のカット面を軸方向の任意の積厚ごと周方向にスタガしたことにより、固定子鉄心のコアバック面積が軸方向および周方向で均一となってコアバックの局部的な磁気飽和が解消され、潤滑油の流路を従来どおり確保してコギングトルクや誘起電圧波形ひずみ率を改善できる。
【発明の効果】
【０００７】
固定子鉄心のコアバック面積が周方向で均一となってコアバックの局部的な磁気飽和が解消され、コギングトルクや誘起電圧波形ひずみ率を改善でき、その結果、振動・騒音を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本実施例はエアコン，冷凍機，ショーケースなどに用いられる電動機およびそれを用いた圧縮機に関するものである。
【実施例１】
【０００９】
図１に本発明の一実施例に係る電動機の軸方向断面図を示す。図１において、固定子１は、固定子鉄心２とそれに施された複数（図では３０個）のスロット３と、これらのスロット３で分割されたティース４とを備えており、外周面には複数（図では４個）のＤカット５が施されている。電機子巻線６（Ｕ相巻線６Ａ，Ｖ相巻線６Ｂ，Ｗ相巻線６Ｃからなる）は、複数のスロット３に同じ相が分布する分布巻で巻装されている。回転子は、回転子鉄心７の外周部近傍に設けた複数のスロット内の導電性バー８とこれを軸方向端面で短絡する導電性のエンドリング（図示せず）とで構成したかご型巻線と、シャフト９を備えている。
【００１０】
図２は、図１で示した固定子のＦＥＭ解析結果である。（ａ）図は、磁束が固定子鉄心の円筒部に集中しているときの様子を示しており、顕著な磁気飽和は見当たらない。一方、（ｂ）図に示すように、磁束がＤカット部に集中しているときは局部的な磁気飽和が顕著になり、この飽和現象が回転子の回転に伴い周期的に繰り返されるために振動・騒音が大きくなるという課題がある。
【００１１】
この課題を解決するために、本発明の電動機は図３に示す構造とすることで、振動・騒音の低減を実現する。図３において、（ａ）図は本発明の一実施例に係る固定子の軸方向スタガ概念図であり、（ｂ）図は回転子の３次元構造である。（ａ）図において、Ｄカット５はスロットピッチの２倍ピッチずつ軸方向にスタガされ、固定子鉄心２は溶接により固定されている。図３に示すように、固定子鉄心の直線のカット面を軸方向の任意の積厚ごと周方向にスタガすることにより、固定子鉄心のコアバック面積が軸方向および周方向で均一となってコアバックの局部的な磁気飽和が解消され、潤滑油の流路を従来どおり確保してコギングトルクや誘起電圧波形ひずみ率を改善できる。なお、本実施例でスタガするとは、軸方向において周方向にずらすことを意味する。また、本実施例のカット面は直線であるが、直線でなくても、潤滑油の流路が確保できるように、円形から窪んだ形状であれば十分である。さらに、本実施例においては、巻線は分布巻きとしたが、集中巻きでも本実施例の効果は得られる。
【００１２】
スロットピッチのｎ倍（ｎ＝１，２，…）ピッチずつ軸方向に０°〜９０°の範囲でスタガする場合、スロットピッチが１２°であるので以下の４通りの方法がある。―（１）スロットピッチの１倍ピッチ、すなわち１２°ずつ８段階スタガ、（２）スロットピッチの２倍ピッチ、すなわち２４°ずつ４段階スタガ、（３）スロットピッチの３倍ピッチ、すなわち３６°ずつ３段階スタガ、（４）スロットピッチの４倍ピッチ、すなわち４８°ずつ２段階スタガがある。
【００１３】
図４及び図５に、上記（１）〜（４）の各場合における特性改善効果をサーベイした結果を示す。図４はコギングトルクのＰｅａｋ−Ｐｅａｋ値比較を示し、図５は誘起電圧の歪率比較を示している。コギングトルクは、ｎ＝１およびｎ＝２のときに大幅な低減を図ることができ、誘起電圧の歪率はｎ＝１〜４いずれの場合においても低減される。従って、製作工程の簡略化を考慮した場合、ｎ＝２となるようにスタガするのが好ましいと言える。
【００１４】
本実施例によれば、固定子鉄心のコアバック面積が軸方向および周方向で均一となってコアバックの局部的な磁気飽和が解消され、潤滑油の流路を従来どおり確保してコギングトルクや誘起電圧波形ひずみ率を改善でき、その結果、振動・騒音を低減できる。
【実施例２】
【００１５】
図６に本発明の一実施例に係る電動機の軸方向断面図を示す。図６において、実施例１と異なる点は、回転子鉄心７に備えた導電性バー８の内周側に、永久磁石１０及び空孔
１１を配置した点にある。図７に本発明の一実施例に係る固定子の軸方向スタガ概念図を示す。（ｂ）図は回転子の３次元構造である。
【実施例３】
【００１６】
図８に本発明の一実施例に係る電動機の軸方向断面図を示す。図８において、実施例１及び実施例２と異なる点は、回転子鉄心７に導電性バーを設けることなく永久磁石１０を配置した点にある。図９に本発明の一実施例に係る固定子の軸方向スタガ概念図を示す。（ｂ）図は回転子の３次元構造である。
【実施例４】
【００１７】
図１０に本発明の一実施例に係る電動機の固定子軸方向断面図を示す。図１０において、実施例１，実施例２及び実施例３と異なる点は、固定子鉄心２にかしめ穴１２が施されている点にある。ここで、かしめ穴１２の個数Ｎｋはスロット数Ｎｓに対し、Ｎｋ＝Ｎｓ／ｎ（ｎ＝１，２，…）の関係となるように構成し、かつ周方向開度ＴｋはスロットピッチＴｓに対し、Ｔｋ＝ｎ・Ｔｓの関係となるように構成されている。図１０において、ｎ＝２である。
【００１８】
図１１に本発明の一実施例に係る固定子の軸方向スタガ概念図を示す。図において、Ｄカット５はスロットピッチの２倍ピッチずつ周方向にスタガされ、固定子鉄心２はＨＡＣにより固定されている。
【実施例５】
【００１９】
図１２に本発明の対象とする圧縮機の断面構造を示す。図１２において、圧縮機構部は、固定スクロール部材１３の端板１４に直立する渦巻状ラップ１５と、旋回スクロール部材１６の端板１７に直立する渦巻状ラップ１８とを噛み合わせて形成し、旋回スクロール部材１６をクランクシャフト２７によって旋回運動させることで圧縮動作を行う。
【００２０】
固定スクロール部材１３及び旋回スクロール部材１６によって形成される圧縮室１９
（１９ａ，１９ｂ，…）のうち、最も外径側に位置している圧縮室１９は、旋回運動に伴って両スクロール部材１３，１６の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。
【００２１】
両圧縮室１９ａ，１９ｂが両スクロール部材１３，１６の中心近傍に達すると、両圧縮室１９内の圧縮ガスは圧縮室１９ｂと連通した吐出口２０から吐出される。吐出された圧縮ガスは、固定スクロール部材１３及びフレーム２１に設けられたガス通路（図示せず）を通ってフレーム２１下部の圧力容器２２内に至り、圧力容器２２の側壁に設けられた吐出パイプ２３から圧縮機外に排出される。
【００２２】
また、本圧縮機では、圧力容器２２内に同期電動機２４が内封されており、一定速度で回転し圧縮動作を行う。
【００２３】
同期電動機２４の下部には、油溜部２５が設けられている。油溜部２５内の油は回転運動により生ずる圧力差によって、クランクシャフト２７内に設けられた油孔２６を通って、旋回スクロール部材１６とクランクシャフト２７との摺動部、滑り軸受２７等の潤滑に供される。
【００２４】
同期電動機２４は、これまで図１〜図１０にて説明したように、固定子１と回転子７とで構成される同期電動機である。
【００２５】
上述の圧縮機の駆動用電動機として本発明記載の電動機を適用すれば、一定速圧縮機の高効率化を実現できる。また、上記圧縮機を用いた空気調和機によれば、高効率，低騒音の空気調和機を実現できる。
【００２６】
上記実施例では、固定子を軸方向において、周方向に２段階，３段階，４段階、８段階に段階的にずらす例を説明したが、固定子を連続的に周方向にずらす構成も考えられる。このように連続的にずらした場合がコギングトルク低減の効果が最も高い。その反面、固定子を段階的にずらし、かつなるべく段階数が少ない構成の方が少ない工程で製造することができるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施例に係る誘導電動機の径方向断面図。
【図２】本発明の一実施例に係る固定子のＦＥＭ解析結果。
【図３】本発明の一実施例に係る誘導電動機の固定子の軸方向スタガ概念図及び回転子の３次元構造（実施例１）。
【図４】本発明によるコギングトルク改善効果比較。
【図５】本発明による誘起電圧の歪率改善効果比較。
【図６】本発明の一実施例に係る自己始動型誘導電動機の径方向断面図。
【図７】本発明の一実施例に係る自己始動型誘導電動機の固定子の軸方向スタガ概念図及び回転子の３次元構造（実施例２）。
【図８】本発明の一実施例に係る同期電動機の径方向断面図。
【図９】本発明の一実施例に係る同期電動機の固定子の軸方向スタガ概念図及び回転子の３次元構造（実施例３）。
【図１０】本発明の一実施例に係る電動機の固定子径方向断面図。
【図１１】本発明の一実施例に係る電動機の固定子の軸方向スタガ概念図(実施例４)。
【図１２】本発明の対象とする圧縮機の断面構造。
【符号の説明】
【００２８】
１…固定子、２…固定子鉄心、３…スロット、４…ティース、５…Ｄカット、６…電機子巻線、７…回転子鉄心、８…導電性バー、９…シャフト、１０…永久磁石、１１…空孔、１２…かしめ穴、１３…固定スクロール部材、１４，１７…端板、１５，１８…渦巻状ラップ、１６…旋回スクロール材、１９…圧縮室、２０…吐出口、２１…フレーム、２２…圧力容器、２３…吐出パイプ、２４…同期電動機、２５…油溜部、２６…油孔、２７…滑り軸受。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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