(57)【要約】【課題】  密閉形電動圧縮機を、相間絶縁材を挿入するときの作業性を損なうことなく、相間絶縁材のずれ、落下の恐れのないものにできるようにする。【解決手段】  電動機固定子のスロット１５内の異なる相の巻線間を電気的に絶縁する相間絶縁材２５を、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に位置して前記固定子の軸線方向に延在するとともに前記スロット内で半径方向に延在する相間絶縁部２５ａと、この相間絶縁部２５ａの前記軸線方向の一方の端部または両方の端部に、前記軸線方向と直交し、隣接する前記巻線の方向に突出して形成された係止部２５ｂとを含んで構成し、前記係止部２５ｂを結束部材２２により固定子巻線１７に結束、固定する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線が絶縁材を介して固定子鉄心に直接巻き付けられている集中巻方式の固定子と、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に挿入されて前記巻線間を電気的に絶縁する相間絶縁材とを有してなり、前記相間絶縁材が、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に位置して前記固定子鉄心の軸線方向に延在するとともに前記スロット内で半径方向に延在する相間絶縁部と、この相間絶縁部の前記軸線方向の一方の端部または両方の端部に、前記軸線方向と直交し、隣接する前記巻線の方向に突出して形成された係止部とを含んで構成されている密閉型電動圧縮機。
【請求項２】
請求項１記載の密閉型電動圧縮機において、前記相間絶縁部が、断面がV字形をなすように組み合わされた２枚の平面部材を有してなり、前記V字形の稜線方向を固定子軸線に合わせて前記固定子のスロット内巻線の異なる相の間に挿入されているとともに、前記係止部は、前記平面部材の、前記V字形の稜線方向の一方の端部または両方の端部に平面をなして形成されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項３】
請求項１または２記載の密閉型電動圧縮機において、前記相間絶縁材は絶縁フィルムで形成されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項４】
請求項１または２記載の密閉型電動圧縮機において、前記相間絶縁材はプラスチック成形品であることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機において、前記係止部が結束部材により固定子巻線に固定されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機において、電動圧縮機電源供給用のリード線が固定子巻線の固定子軸方向端部上を引き回され、相間絶縁材の前記係止部は前記リード線の引き回し部と固定子巻線の間に配置され、リード線の引き回し部は、相間絶縁材の前記係止部を挟んで結束部材により固定子巻線に固定されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の密閉型電動圧縮機において、固定子鉄心のスロット数がｎを自然数として３ｎ個であり、内２ｎ個のスロットに前記相間絶縁材が挿入されていることを特徴とする密閉型電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集中巻方式で巻線された固定子を備えた電動機を搭載する密閉型電動圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫や空気調和機に使用されている電動圧縮機の低消費電力化手段として電動機の固定子巻線方式の集中巻化が挙げられる。集中巻方式は巻線が絶縁材を介して固定子鉄心に直接巻線されるので分布巻方式に比べ、巻線の長さを短くし巻線抵抗を低減させることができ、銅損が低減でき消費電力を低減することができる。
【０００３】
集中巻き方式で巻線される場合、固定子には、ｎを自然数としたとき、３ｎ個のティース及びスロットが形成され、各スロットにはスロット絶縁材を介して直接巻線が施される。また、隣り合うティースの巻線は相が異なる為、一つのスロット内に相の異なる巻線が共存することとなる。
【０００４】
そして、圧縮機電動機の高効率化のために回転子に高性能な永久磁石を組み込んだ電動機とする場合には、固定子、回転子を圧縮機の容器に組み込んだ状態で、固定子巻線に瞬間的に大電流を流すことにより回転子内の永久磁石を磁化する、巻線着磁を行う必要がある。
【０００５】
巻線着磁時は、巻線相互間に定格運転時の数倍の電圧、１０倍以上の電流が発生する。そのため大電圧により、スロット内部の異なる相の巻線相互間の絶縁破壊に至り、大電流により隣り合う異なる相の巻線相互間に吸引力が働き、巻線同士の衝突、巻線の被覆の傷発生に至る恐れがある。巻線着磁を行わず、予め永久磁石が磁化された状態で回転子を組み込む圧縮機の製造方法もあるが、この場合回転子に磁気吸引力が発生する為、磁気の吸引力により固定子や回転子の組み込み作業性が悪化したり、回転子に鉄粉等が付着して圧縮内に混入し圧縮機運転障害を生じたりする恐れがある等の問題点がある為、前述したように、固定子と回転子を圧縮機の密閉容器内に組み込んだ状態で回転子の永久磁石の着磁を行っている。
【０００６】
そのため、巻線着磁を行っても信頼性を低下させないように、各スロット内で隣接する相の異なる巻線相互間の絶縁を十分に施す必要がある。
【０００７】
スロット内の巻線の異なる相の間に絶縁を施す方法は種々知られているが、例えば特許文献１には、スロット内巻線の異なる相の間に、断面Ｖ字形の相間絶縁材を、Ｖ字形の稜線方向を電動機の軸線方向に合わせて挿入することにより絶縁を施す方法が開示されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１１２４８８号公報（第３頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記特許文献１に開示された方法は、相間絶縁材をスロット内の異なる相の巻線の間に容易に挿入することができ、作業性よく異なる相の巻線相互間の絶縁を行うことができる。しかし、相間絶縁材のスロット内固定は、異なる相の巻線相互間の狭い隙間に相間絶縁材を介挿することにより得られる摩擦力によるものであり、巻線相互間の隙間の大きさによっては固定力が十分に得られず、相間絶縁材のずれ、落下を招く恐れがあった。
【００１０】
つまり、前記特許文献１に開示された方法は、作業性はよいが、挿入後の固定方法が十分考慮されておらず、圧縮機の輸送時や運転時の振動により、相間絶縁材が電動機軸線方向にずれたり、落下したりする恐れがあった。
【００１１】
本発明の課題は、固定子巻線の異なる相の間に相間絶縁材を挿入する密閉形電動圧縮機を、相間絶縁材を挿入するときの作業性を損なうことなく、相間絶縁材のずれ、落下の恐れのないものにできるようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題は、巻線が絶縁材を介して固定子鉄心に直接巻き付けられている集中巻方式の固定子と、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に挿入されて前記巻線間を電気的に絶縁する相間絶縁材とを有してなり、前記相間絶縁材が、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に位置して前記固定子鉄心の軸線方向に延在するとともに前記スロット内で半径方向に延在する相間絶縁部と、この相間絶縁部の前記軸線方向の一方の端部または両方の端部に、前記軸線方向と直交し、隣接する前記巻線の方向に突出して形成された係止部と、を含んで構成されている密閉型電動圧縮機とすることで達成される。
【００１３】
前記相間絶縁部が、断面がV字形をなすように組み合わされた２枚の平面部材で形成され、前記V字形の稜線方向を固定子軸線に合わせて前記固定子のスロット内巻線の異なる相の間に挿入されている場合、前記係止部は、前記平面部材の、前記V字形の稜線方向の一方の端部または両方の端部に平面をなして形成されていることが望ましい。
【００１４】
相間絶縁材としては、絶縁フィルムでもよいし、電気絶縁性の樹脂成形品（プラスチック成形品）でもよい。また、前記相間絶縁材の係止部は、結束部材で固定子巻線に固定されているのが望ましい。さらに、電動圧縮機電源供給用のリード線を固定子巻線の軸方向端部上を引き回し、前記相間絶縁材の係止部を前記リード線引き回しと固定子巻線との間に配置して、リード線の引き回しを、前記相間絶縁材の係止部を挟んで結束部材により固定子巻線に固定するのが望ましい。
【００１５】
なお、固定子のスロット内巻線の異なる相の間に挿入される相間絶縁材は、巻線着磁の際に、異なる相の巻線の間に吸引力が生ずる箇所のみとしてよい。すなわち、ｎを自然数としたとき、スロットの数が３ｎ個であれば、相間絶縁材は、２ｎ個のスロットに配置すればよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、固定子巻線の異なる相の間に相間絶縁材を挿入する密閉形電動圧縮機を、相間絶縁材を挿入するときの作業性を損なうことなく、相間絶縁材のずれ、落下の恐れのないものにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図１、図２を参照して本発明の実施の形態に係る密閉型電動圧縮機を説明する。密閉型電動圧縮機には、ロータリ方式、スクロール方式、ピストンロッド式等があるが、スコッチヨーク方式の密閉型電動圧縮機の例を用いて説明する。他の方式の密閉型電動圧縮機については説明を省略するが、本発明はそれらの方式の密閉型電動圧縮機に適用しても、同様の効果が得られる。
【００１８】
図１に本実施の形態に係る密閉型電動圧縮機の構成の要部を示す。図示の密閉型電動圧縮機１は、軸方向両端が鏡板で塞がれ、軸線を上下方向にして配置される円筒状の密閉容器２と、密閉容器２内の上部に配置され、フレーム５に支持された圧縮機構部３と、密閉容器２内の前記フレーム５の下方に配置された電動機４と、これらを密閉容器２の底部に弾性支持するバネ１１とを含んで構成されている。
【００１９】
圧縮機構部３は、ピストン７、シリンダ８などの部品で構成され、電動機４は、固定子鉄心１４と固定子巻線１７からなる固定子１２と、固定子１２内に、固定子１２と同心に配置されて回転する回転子１３で構成されている。固定子１２はフレーム５にボルト１０で固着されており、回転子１３には、前記ピストン７を駆動するクランクシャフト６が圧入、叉は焼き嵌めにより連結されている。固定子巻線１７にはリード線１８の一端が接続され、リード線１８の他端は密閉容器２の壁面に取り付けられた端子２１に接続されている。
【００２０】
固定子鉄心１４は各３ｎ（ｎは自然数）個のティースおよびスロットを構成し、各ティースにはスロット絶縁材を介して巻線が直接施されている。回転子１３内には電動機の高効率化のために２ｎ個の永久磁石が埋設され、永久磁石は圧縮機の組立工程の中で巻線着磁法により磁化されている。
【００２１】
このように構成された密閉型電動圧縮機は、電動機４が通電されて回転すると、回転子１３に連結されているクランクシャフト６の偏心回転運動により、ピストン７が往復運動を行い、シリンダ８内に冷媒ガスを吸い込み、圧縮し、吐き出しを行う。
【００２２】
ここで本実施の形態の固定子の構造について６スロット集中巻電動機の例で説明する。図３に示すように固定子鉄心１４は電動機軸線方向に延在する６つのティース１４ａを備え、ティース１４ａの間に、合計６個のスロット１５が形成されている。各スロット１５にスロット絶縁紙１６が挿入され、固定子巻線１７は前記スロット絶縁紙１６を介して固定子鉄心１４のティース１４ａそれぞれに直接巻き回されている。
【００２３】
このような集中巻方式で巻線された固定子は、相の異なる巻線１７が隣り合うティース１４ａに巻き回され、１つのスロット１５内に相の異なる巻線１７が存在することになる。固定子鉄心１４に巻き回された固定子巻線１７はリード線１８と接続され、リード線１８は密閉型電動圧縮機の密閉容器２に備え付けられた端子２１に接続されている。なお、リード線１８は固定子巻線１７の上部を引き回され、レーシング糸などの結束部材２２により固定子巻線１７に固定される。これにより、外部から端子２１、リード線１８を通じて電動機への電力供給が可能となる。
【００２４】
先に述べたように、電動機の高効率化のために永久磁石が回転子１３の鉄心内に埋設されており、前記永久磁石の着磁は、圧縮機に固定子１２、回転子１３を組み込んだ状態で固定子巻線１７に大電流を流す巻線着磁により行われている。
【００２５】
ここで巻線着磁時の着磁電流の方向と巻線に働く力の関係について図８〜図１１を用いて説明する。図８は、６スロット（ｎ＝２）の固定子の巻線の相配置を示し、時計回りに、Ｕ１、Ｗ２、Ｖ１、Ｕ２、Ｗ１、Ｖ２の順に固定子鉄心１４のティース１４ａに巻線が巻かれている。したがって、例えば、Ｖ１相が巻かれているティース１４ａと、Ｕ２相が巻かれているティース１４ａとの間のスロット１５では、Ｖ１相とＵ２相の巻線が隣り合っている。他のスロットにおいても、それぞれ異なる相の巻線が隣り合っている。
【００２６】
図９は、図８に示す固定子巻線を持つ固定子を回転子と組み合わせて巻線着磁を行う場合の、固定子巻線と着磁装置２６の結線図である。本実施の形態における回転子の永久磁石の巻線着磁では、図９に示すように結線して固定子の各巻線に直流電圧を加え、瞬間的に着磁電流を流すことにより回転子の永久磁石に強力な磁場を与え、永久磁石を磁化した。このとき、着磁電流の流れる向きを固定子の端子から中性点へ流れる向きを正、逆に中性点から端子へ流れる向きを負と定義すると、図９の例ではＵ相は正、Ｖ相とＷ相は負の着磁電流が流れることになる。このような向きで着磁電流が流れる場合、Ｕ相とＷ相、Ｕ相とＶ相の巻線相互間には吸引力Ｆ１、逆にＶ相とＷ相の間には反発力Ｆ２が着磁時に発生する。これらの力の向きを図８の矢印で示す。すなわち６スロットの固定子で図９に示すやり方で巻線着磁を行う場合、内４スロット内部では巻線相互間に吸引力が働き、残り２スロットの内部では反発力が発生することになる。
【００２７】
図１０は９スロット（ｎ＝３）の固定子の固定子巻線の例を示しており、時計回りに、Ｕ１、Ｗ３、Ｖ３、Ｕ３、Ｗ２、Ｖ２、Ｕ２、Ｗ１、Ｖ１の順に固定子鉄心１４のティース１４ａに巻線が巻かれている。したがって、例えば、Ｖ１相が巻かれているティース１４ａと、Ｕ１相が巻かれているティース１４ａとの間のスロット１５では、Ｖ１相とＵ１相の巻線が隣り合っている。他のスロットにおいても、それぞれ異なる相の巻線が隣り合っている。図１１は図１０に示す固定子巻線を持つ固定子を回転子と組み合わせて巻線着磁を行う場合の、固定子巻線と着磁装置２６の結線図の例である。図１１に示す結線で９スロットの固定子で巻線着磁を行う場合、図１０に示すように、内６スロット内部では巻線相互間に吸引力Ｆ１が働き、残り３スロットの内部では反発力Ｆ２が発生することになる。
【００２８】
前述したように集中巻方式で巻線された固定子１２においては、各スロット１５内に相の異なる固定子巻線１７が隣接して存在することになるため、相の異なる固定子巻線相互間の絶縁を施す必要が生じる。特に、巻線着磁の際には、巻線相互間に、定格運転時の数倍の電圧、１０倍以上の電流が発生する。このため大電圧により、スロット内部の巻線相互間の絶縁破壊に至り、大電流により隣り合う巻線相互間に吸引力が働き、巻線同士の衝突、巻線の被覆の傷発生に至る恐れがあるから、各スロット内で隣接する相の異なる巻線相互間の絶縁を行う。
【００２９】
本実施の形態においては、各スロット内で隣接する、相の異なる巻線相互間の電気的絶縁を行う相間絶縁材２５は、図４に示すように、２枚の同一大きさ形状の四角形の平板が、対応する辺を互いに結合されて前記辺に垂直な断面がＶ字形となる形状に構成された相間絶縁部２５ａと、相間絶縁部２５ａの前記Ｖ字形の稜線方向の一方の端部に、前記稜線に直交する直線に沿って接続された係止部２５ｂとを含んで形成されている。
【００３０】
相間絶縁部２５ａは、前記固定子のスロット内の異なる相の巻線間に位置して固定子鉄心の軸線方向に延在するとともに前記スロット内で半径方向に延在して、スロット内の異なる相の巻線間を電気的に絶縁する。係止部２５ｂは、相間絶縁部２５ａの前記Ｖ字形の稜線方向の一方の端部、相間絶縁材２５がスロット内に装着された状態では、相間絶縁部２５ａの前記軸線方向の一方の端部に、前記軸線方向と直交し、隣接する前記巻線の方向に突出して平面状に形成されている。
【００３１】
係止部２５ｂは、本実施の形態では、結合された２枚の平板の双方に設けられているが、一方の平板にのみ、設けるようにしてもよい。係止部２５ｂは、また、相間絶縁材２５の前記Ｖ字形の稜線方向の一方の端部だけでなく、双方の端部に設けるようにしてもよい。
【００３２】
上記構成の相間絶縁材２５は、図５に示すように、スロット１５内部に、Ｖ字形断面の稜線を電動機軸線方向に合わせて挿入され、係止部２５ｂを固定子巻線１７上に当接させることにより、運転時の振動により相間絶縁材２５のずれ、落下を防止することができ、信頼性を確保することができる。なお、相間絶縁材２５の前記Ｖ字形の稜線方向の双方の端部に係止部２５ｂを設けた場合は、図５の矢印Ｂの方向に、相間絶縁材２５を挿入すればよい。
【００３３】
相間絶縁材２５は絶縁フィルムで形成されたものでもよいが、その場合は係止部２５ｂと相間絶縁部２５ａの接続部にはある程度の剛性を付与し、係止部２５ｂと相間絶縁部２５ａがなす角が容易に大きくなってしまわないようにしておくことが望ましい。また、相間絶縁材２５を樹脂で一体成形されたものとしてもよいが、この場合は、相間絶縁部２５ａにＶ字のなす角度が小さくなるような力を加えた状態で挿入し、挿入後加えた力を解放したらＶ字のなす角度が大きくなるような、弾性を備えたものとするのが望ましい。
【００３４】
なお、本実施の形態では、係止部２５ｂは相間絶縁部２５ａのなすＶ字の稜線方向に直交する平板をなしているが、必ずしも平板である必要はなく、棒状、あるいは櫛状でもよい。要は、例えば固定子軸線を上下方向にした状態で相間絶縁材２５をスロット１５に挿入したとき、係止部２５ｂが固定子巻線１７の固定子軸線方向端面に当接して相間絶縁材２５が下方に落下しないことである。
【００３５】
また、相間絶縁材２５をスロット１５に挿入したのち、係止部２５ｂをレーシング糸等の結束部材で固定子巻線１７に結束することにより更に確実に固定を行うことができる。このとき、相間絶縁材２５の固定は、図６、１１に示すように固定子巻線１７に当接している係止部２５ｂ上にリード線１８を配し、リード線１８と固定子巻線１７で相間絶縁材２５の係止部２５ｂを挟み込むようにして結束することでも固定を確実なものとし、信頼性を確保することができる。
【００３６】
前述したように６スロット固定子で巻線着磁を行う場合、固定子巻線相互間に吸引力が発生するのは４個のスロット内部である。反発力が発生する２個のスロット内部に関しては反発力が発生する為、着磁電流による巻線同士が衝突して巻線に傷がついて信頼性を低下する恐れがないため、相間絶縁材２５を挿入することは不要である。従って６スロット固定子の場合は、図７に示すように、巻線着磁時に吸引力が発生する４箇所にのみ相間絶縁材を挿入することでも十分に信頼性を確保することができる。
【００３７】
同様に３ｎスロットの固定子の場合は、巻線着磁時に吸引力が発生する２ｎ箇所にのみ相間絶縁材を挿入することでも十分に信頼性を確保することができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態では、相間絶縁部２５ａは、２枚の平板を断面がＶ字形となるように組み合わせてあるが、必ずしも断面がＶ字形でなくともよい。例えば断面Ｕ字形やＸ形などでもよい。要はスロット挿入時には力を加えられてスロット周方向に圧縮され、スロット挿入後に前記圧縮力が解放されたら広がって巻線に当接するような形状であればよい。このような形状とすることで、相間絶縁材と巻線の間に摩擦力が生じ、相間絶縁材のずれ、脱落の防止に役立つ。
【００３９】
本実施の形態によれば、電動機の効率を低下させることなく、また組み立て時の作業性を損なうことなく、スロット内の巻線相互間の絶縁を確実に行うことができるから、固定子巻線の絶縁破壊、巻線の傷つきを防ぐことができ、信頼性の高い密閉型電動圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る密閉型電動圧縮機の要部構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視平面図である。
【図３】図１に示す密閉型電動圧縮機の固定子の巻線構造を示す一部断面平面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る相間絶縁材を示す斜視図である。
【図５】図１に示す密閉型電動圧縮機の固定子に装着された相間絶縁材を示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る相間絶縁材の結束状況を示す摸式図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る相間絶縁材の装着状況を示す平面図である。
【図８】６スロット固定子の巻線着磁において固定子巻線に加わる吸引力及び反発力を示す断面図である。
【図９】６スロット固定子の巻線着磁における固定子巻線の電流方向の例を示す着磁装置の結線図である。
【図１０】９スロット固定子の巻線着磁において固定子巻線に加わる吸引力及び反発力を示す断面図である。
【図１１】９スロット固定子の巻線着磁における固定子巻線の電流方向の例を示す着磁装置の結線図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  密閉型電動圧縮機
２  密閉容器
３  圧縮機構部
４  電動機部
５  フレーム
６  シャフト
７  ピストン
８  シリンダ
９  ヘットカバー
１０  ボルト
１１  バネ
１２  固定子
１３  回転子
１４  固定子鉄心
１４ａ  ティース
１５  スロット
１６  スロット絶縁紙
１７  固定子巻線
１８  リード線
１９  リード線接続部
２０  リード線接続部用絶縁材
２１  端子
２２  結束部材
２５  相間絶縁材
２５ａ  相間絶縁部
２５ｂ  係止部
２６  着磁装置
【図１】
2006115563.tif 000003
【図２】
2006115563.tif 000004
【図３】
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【図４】
2006115563.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006115563.tif 000008
【図７】
2006115563.tif 000009
【図８】
2006115563.tif 000010
【図９】
2006115563.tif 000011
【図１０】
2006115563.tif 000012
【図１１】
2006115563.tif 000013