(57)【要約】【課題】カシメによる鉄損を抑えたステータ、モータ、圧縮機、およびステータの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るステータ１１は、複数枚の積層板１２ａが外周に接する領域でかしめられて形成されるステータコア１２と、複数枚の積層板１２ａがかしめられた状態でステータコアの一部に集中巻で巻き付けられている巻線１３と、を有する。【選択図】図３Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の積層板が外周に接する領域でかしめられて形成されるステータコアと、
複数枚の前記積層板がかしめられた状態で前記ステータコアの一部に集中巻で巻き付けられている巻線と、
を有するステータ。
【請求項２】
前記巻線は、含浸されたワニスが硬化して形成されたワニス層を有する、
請求項１に記載のステータ。
【請求項３】
前記巻線は、インシュレータを介して前記ステータコアに巻き付けられている、
請求項１または２に記載のステータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のステータと、
前記ステータに対向した位置に配置される回転子と、
を有するモータ。
【請求項５】
請求項１から３のいずれか一項に記載のステータと、前記ステータに対向した位置に配置される回転子と、を有するモータを備えた、
圧縮機。
【請求項６】
複数枚の積層板を、外周に接する領域でかしめてステータコアを形成し、
複数枚の前記積層板がかしめられた状態で前記ステータコアの一部に集中巻で巻き付けられた巻線を形成する、
ステータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ステータ、モータ、圧縮機、およびステータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
空調装置や冷凍装置等の各種電気機器に搭載されるＤＣモータ（電動機）は、回転磁界を発生する略円筒状の固定子（ステータ）と、ステータに対して回転自在に設けられる回転子（ロータ）とを有する。渦電流による鉄損を抑えたステータの磁心（ステータコア）を製造する方法として、例えば軟磁性材料である電磁鋼板を金型で打ち抜いた積層板をモータ出力軸の軸方向に積層し、カシメ等で一体化することでブロック状に形成する方法がある。このような積層板を有するステータは、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−２２９１４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、積層コアのヨーク部に設けられたカシメによって複数の積層コアが互いに締結されて固定され、ステータコアが形成されることが開示されている。しかしながら、磁束通路がヨーク部近傍に形成されるため、鉄損を抑えるという観点からすればヨーク部にカシメが設けられることは好ましくない。このため、カシメによる鉄損を抑えたステータを有するモータが要望されている。
【０００５】
本開示の目的は、カシメによる鉄損を抑えたステータ、モータ、圧縮機、およびステータの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のステータは、複数枚の積層板が外周に接する領域でかしめられて形成されるステータコアと、複数枚の前記積層板がかしめられた状態で前記ステータコアの一部に集中巻で巻き付けられている巻線と、を有する。
【０００７】
本開示のモータは、上記したステータと、ステータに対向した位置に配置される回転子と、を有する。
【０００８】
本開示の圧縮機は、上記したステータと、ステータに対向した位置に配置される回転子と、を有するモータを備える。
【０００９】
本開示のステータの製造方法は、複数枚の積層板を、外周に接する領域でかしめてステータコアを形成し、複数枚の前記積層板がかしめられた状態で前記ステータコアの一部に集中巻で巻き付けられた巻線を形成する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、カシメによる鉄損を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係るステータを有するモータの分解斜視図
【図２】ステータコアの軸方向に垂直な平面における断面図
【図３Ａ】ステータコアの側面図
【図３Ｂ】カシメ部の拡大図
【図４】従来のモータに使用されている積層板の一例を示す平面図
【図５Ａ】インシュレータの平面図
【図５Ｂ】インシュレータの側面図
【図６】ステータコアとインシュレータとの接続関係を説明するための図
【図７】巻線が巻き付けられた状態のステータコアの、ティースにおける断面模式図
【図８】本発明に係るステータコアを有するモータが使用された圧縮機を説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の各実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明、例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明等は省略する場合がある。なお、以下の説明および参照される図面は、当業者が本開示を理解するために提供されるものであって、本開示の請求の範囲を限定するためのものではない。
【００１３】
以下では、本発明に係るステータの実施の形態について説明する。図１は、本発明に係るステータを有するモータの分解斜視図である。
【００１４】
＜モータ１００の構成＞
図１に示すように、モータ１００は、ステータ１１と、ロータ２１と、を備える。
【００１５】
以下の説明において、周方向とは、ほぼ中空の円筒形状を有するステータ１１の外周に沿った方向をいう。また、径方向とは、ステータ１１の半径方向をいう。また、軸方向とは、ほぼ円筒形状を有するステータ１１の中心軸に沿った方向をいう。
【００１６】
図１に示すように、ステータ１１は、ステータコア１２と、巻線１３と、を有する。ステータコア１２の軸方向における両端部にはインシュレータ１８が配置される。巻線１３は、このインシュレータ１８を介して、エナメル線等の絶縁電線１３ａが集中巻（直巻）でステータコア１２に巻き付けられて形成される。
【００１７】
また、図１に示すように、ロータ２１は、ステータ１１の内部にステータ１１と対向するように配置される。ロータ２１は、ロータコア２２と、シャフト２３と、を有する。ロータコア２２は、ステータ１１に対して回動可能に支持される。ロータコア２２は、例えば電磁鋼板を積層する、または、磁性粉末を固めることで形成される。
【００１８】
図１に示すように、ロータコア２２の側壁には、周方向に沿って複数の永久磁石２４が取り付けられる。複数の永久磁石２４は、磁極の向きが交互に反転するように配置されている。
【００１９】
ロータコア２２の中心部にはシャフト２３が設けられる。ロータコア２２はシャフト２３に固定されており、シャフト２３とロータコア２２および永久磁石２４とは一体となって回転することができる。
【００２０】
ロータ２１に取り付けられた永久磁石２４の表面とステータ１１の内周面１１ａとは、エアギャップを介して向かい合うように配置される。
【００２１】
＜ステータコア１２の説明＞
次に、ステータコア１２について詳細に説明する。図２は、ステータコア１２の軸方向に垂直な平面における断面図である。
【００２２】
図２に示すように、ステータコア１２は、ヨーク１４およびティース１５を有する。ヨーク１４は磁束通路となる箇所である。ヨーク１４の内周側には中心軸に向かって突出する形状のティース１５が設けられている。なお、図２ではステータコア１２が６つのティース１５を有する例を示したが、本発明はこれに限定されない。
【００２３】
ステータコア１２の外周側に位置するヨーク１４と、隣接する２つのティース１５と、によって、空隙であるスロット１６が形成される。図２では図示を省略するが、ティース１５のそれぞれにはインシュレータ１８を介して絶縁電線１３ａが集中巻（直巻）で巻き付けられ、巻線１３が形成される（図１参照）。従って、巻線１３の少なくとも一部は、スロット１６に配置される。
【００２４】
図３Ａは、ステータコア１２の側面図である。図３Ａの上下方向がステータコア１２の軸方向に対応する。図３Ａに示すように、ステータコア１２は、複数枚の積層板１２ａが軸方向に沿って積層されて接合されることで形成されている。
【００２５】
積層板１２ａは、例えば電磁鋼板の薄板が打ち抜かれて形成される。積層板１２ａは、図２に示すような形状に形成される。図２および図３Ａに示すように、積層板１２ａの外周に接する領域には、カシメ部１７が設けられている。カシメ部１７は、図３Ｂに示すように、複数の積層板１２ａが積層された状態で、積層板１２ａの外周に接する領域においてかしめられる（カシメ加工が行われる）ことで生成される。図３Ｂは、カシメ部１７の拡大図である。なお、図２では積層板１２ａが６つのカシメ部１７を有する例を示したが、本発明はこれに限定されず、カシメ部１７の数はいくつでもよい。
【００２６】
以下では、複数の積層板１２ａを接合するためのカシメ部１７が、積層板１２ａの外周に接する領域に設けられている理由について、図４に例示する、従来のモータ（不図示）において使用されている積層板１１２ａと比較しながら説明する。図４は、従来のモータに使用されている積層板１１２ａの一例を示す平面図である。図４に示すように、従来のモータに使用される積層板１１２ａは、外周に接する領域にではなく、例えばヨーク１１４の径方向における中央部付近に設けられる。その理由は、ヨーク１１４の中央部へカシメ部１１７を設けた場合、カシメ部１１７の変形の両側で積層板１１２ａ同士が接触するため、バランスが良くバラケにくくなり、製造工程での取り扱いや全体剛性等の面で好ましいからである。
【００２７】
従来のように、磁束通路となるヨーク１１４の中央部付近にカシメ部１１７が設けられた場合、カシメ部１１７によりヨーク１１４の鉄損が増大しモータ特性が低下することがある。一方、本発明では、モータ特性を向上させるために積層板１２ａの外周に接する領域にカシメ部１７を設けることによって、カシメ部１７によるモータ特性への影響を最小限に抑えることができる。
【００２８】
しかしながら、本発明のように積層板１２ａの外周に接する領域にカシメ部１７を設けた場合、積層板１２ａ同士の接合強度が従来と比較して弱いため、本発明では以下のような方法により積層板１２ａ同士の接合強度を補強している。
【００２９】
＜モータ１００の製造方法の詳細＞
以下では、本発明に係るモータ１００の製造方法について詳細に説明する。
【００３０】
まず、複数の積層板１２ａが、ステータ１１の断面形状に打ち抜かれた電磁鋼板によって形成される。
【００３１】
次に、形成した積層板１２ａの外周に接する所定の位置に、カシメ部１７が形成される。カシメ部１７の形状や形成方法については本発明では特に限定しない。カシメ部１７は、例えば丸形またはＶ字型の形状を有し、形状に対応したパンチ等によって形成されればよい。
【００３２】
そして、モータ特性向上（磁束密度向上および／または鉄損低減等）のため、ステータコア１２に対する熱処理が実施される。さらに、ステータコア１２に対し、ワニスを含浸させて硬化させるワニス処理が行われてもよい。また、スロット１６同士の絶縁のため、絶縁紙１９（図７参照）がスロット１６内に挿入される。
【００３３】
複数の積層板１２ａが積層されたステータコア１２の軸方向における両側に、絶縁のためのインシュレータ１８が接続される。図５Ａおよび図５Ｂは、インシュレータ１８を説明するための図である。また、図６は、ステータコア１２とインシュレータ１８との接続関係を説明するための図である。
【００３４】
図５Ａはインシュレータ１８の平面図であり、図５Ｂはインシュレータ１８の側面図である。図５Ａに示すように、インシュレータ１８は、図２に示すステータコア１２の断面形状と同様に、外周がほぼ円形状に形成されている。インシュレータ１８の外周部１８ａから内周側へ向かって突起部１８ｂが形成されている。この突起部１８ｂの形状および数は、図２に示すステータコア１２のティース１５に合わせて形成されており、インシュレータ１８がステータコア１２に接続される場合には、突起部１８ｂがティース１５に重なるように配置される。そしてその状態で、図６の矢印に示すように、ステータコア１２の積層方向に沿った両側からインシュレータ１８が接続される。
【００３５】
ステータコア１２にインシュレータ１８が接続されると、ステータコア１２およびインシュレータ１８に対して、絶縁紙１９を介して絶縁電線（マグネットワイヤ）１３ａが集中巻（直巻）で巻き付けられ、巻線１３が形成される。そして、巻線１３の結線処理が行われる。これにより、巻線１３がスロット１６に収容される。
【００３６】
図７は、巻線１３が巻き付けられた状態のステータコア１２の、ティース１５における断面模式図である。図７に示すように、カシメ部１７によって互いに接合された複数の積層板１２ａに対して絶縁電線１３ａが集中巻（直巻）で巻き付けられることにより、複数の積層板１２ａ同士の接合がより強固なものとなる。換言すれば、巻線１３を構成する絶縁電線１３ａが巻き付けられる力によって、複数の積層板１２ａの接合強度が補強される。このような構成によって、複数の積層板１２ａが強固に接合されたステータコア１２が形成されるので、例えばモータ１００の駆動時に振動等が生じても、積層板１２ａのずれ等に起因するモータ特性の低下を防止することができる。
【００３７】
さらに好適には、巻線１３に対して、ワニス処理が行われてもよい。ワニス処理により、巻線１３には、ワニス層１３ｂが形成される。ワニス層１３ｂによってステータコア１２およびインシュレータ１８に対して巻き付けられた絶縁電線１３ａ同士が硬化するので、ステータコア１２における積層板１２ａ同士の接合がより強固なものとなる。
【００３８】
＜作用・効果＞
以上説明したように、本発明に係るステータ１１は、複数枚の積層板１２ａが外周に接する領域でかしめられて形成されるステータコア１２と、複数枚の積層板１２ａがかしめられた状態でステータコアの一部に集中巻で巻き付けられている巻線１３と、を有する。
【００３９】
このように積層板１２ａの外周に接する領域でかしめられてカシメ部１７が設けられることにより、ステータ１１における磁束通路は、カシメ部１７の影響を受けにくい。このため、積層板１２ａ同士を接合するためのカシメ部１７に起因するモータ１００駆動時の鉄損増加を防止することができるので、高効率のモータ１００を提供することができる。
【００４０】
そして、複数の積層板１２ａ同士が外周に接する領域に設けられたカシメ部１７によって互いに接合された後、複数の積層板１２ａに対して絶縁電線１３ａが集中巻（直巻）で巻き付けられるので、複数の積層板１２ａ同士を強固に接合することができる。これにより、複数の積層板１２ａが強固に接合されたステータコア１２が形成されるので、例えばモータ１００の駆動時に振動等が生じても積層板１２ａ同士にずれが生じにくく、積層板１２ａのずれ等に起因するモータ特性の低下を防止することができる。
【００４１】
さらに、巻線１３は、含浸されたワニスが硬化して形成されたワニス層１３ｂを有する。このような構成により、ステータコア１２における積層板１２ａ同士の接合がより強固なものとなる。
【００４２】
＜使用例＞
上記説明した、本発明に係るステータ１１を有するモータ１００は、例えば空調または冷凍等の用途で用いられる圧縮機に使用されることが好適である。図８は、本発明に係るステータコア１２を有するモータ１００が使用された圧縮機２００を説明するための図である。
【００４３】
図８に示すように、圧縮機２００は、密閉容器２０１と、本発明に係るステータコア１２（図８に図示せず）を有するモータ１００と、圧縮機構部２０２と、オイル分離部２０３と、を有する。密閉容器２０１は、例えば鋼板で形成された円筒形状の容器である。モータ１００は、密閉容器２０１の内部に配置されている。圧縮機構部２０２は、偏心ローラ２０４ａ，２０４ｂと、シリンダ室２０５ａ，２０５ｂとを有する。
【００４４】
圧縮機構部２０２は、偏心ローラ２０４ａ，２０４ｂと、シリンダ室２０５ａ，２０５ｂとを有する。モータ１００のシャフト２３の下端には、軸芯がずれた偏心軸に取り付けられた偏心ローラ２０４ａ，２０４ｂが設けられている。
【００４５】
モータ１００に電力が供給されてシャフト２３が回転すると、偏心ローラ２０４ａ，２０４ｂが偏心回転する。これにより、外部から密閉容器２０１内に導入された冷媒ガスは、シリンダ室２０５ａ，２０５ｂ内で圧縮される。
【００４６】
シリンダ室２０５ａ，２０５ｂ内で圧縮された冷媒ガスは、霧状となった圧縮機構部２０２の潤滑オイルを含んだ状態で、オイル分離部２０３へ流入する。オイル分離部２０３において、冷媒ガスは遠心力によりオイル分離部２０３内に配置されたモータ１００の巻線１３（図８に図示せず）端部やインシュレータ１８に吹き付けられ、これによって冷媒ガスとオイルとが好適に分離される。オイル分離が行われた冷媒ガスは、吐出管から圧縮機２００の外部へと導出される。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、圧縮機に使用されるモータのステータとして有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１００  モータ
１１  ステータ
１１ａ  内周面
１２  ステータコア
１２ａ  積層板
１３  巻線
１３ａ  絶縁電線
１３ｂ  ワニス層
１４  ヨーク
１５  ティース
１６  スロット
１７  カシメ部
１８  インシュレータ
１８ａ  外周部
１８ｂ  突起部
１９  絶縁紙
２１  ロータ
２２  ロータコア
２３  シャフト
２４  永久磁石
１１２ａ  積層板
１１４  ヨーク
１１７  カシメ部
２００  圧縮機
２０１  密閉容器
２０２  圧縮機構部
２０３  オイル分離部
２０４ａ，２０４ｂ  偏心ローラ
２０５ａ，２０５ｂ  シリンダ室
【図１】
2019146428.tif 000003
【図２】
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【図３Ａ】
2019146428.tif 000005
【図３Ｂ】
2019146428.tif 000006
【図４】
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【図５Ａ】
2019146428.tif 000008
【図５Ｂ】
2019146428.tif 000009
【図６】
2019146428.tif 000010
【図７】
2019146428.tif 000011
【図８】
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