(57)【要約】【課題】永久磁石電動機が搭載されるケース内の装置の配置に影響されない固定子を提供する。【解決手段】固定子歯部に直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、固定子の外周には複数の切り欠けが設けられ、前記切り欠けの少なくとも１対が前記固定子内径を挟んだ平行面であり、前記固定子内径中心から其々の平行面までの相互距離が異なるようにする。特に、固定子内径中心から平行面までの距離が長い方に、切り欠けと直交する線上にスロットの中心を配置し、また、固定子内径中心から平行面までの距離が短い方に、切り欠けと直交する線上に歯部の中心を配置することによりヨーク部の磁束密度を低くすることができ、尚且つ固定子ヨーク部の厚さを確保することができるため電動機性能を向上させ、強度を上げることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子歯部に直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、前記固定子の外周には複数の切り欠けが設けられ、前記切り欠けの少なくとも１対が前記固定子内径を挟んだ平行面であり、前記固定子内径中心から其々の平行面までの相互距離が異なることを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
前記固定子内径中心から平行面までの距離が長い方には、切り欠けと直交する線上にスロットの中心が配置され、前記固定子内径中心から平行面までの距離が短い方には、切り欠けと直交する線上に歯部の中心を配置したことを特徴とする請求項１項記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
前記固定子のスロット数が９スロットであり、極数が６極であることを特徴とする請求項１項または請求項２項記載の永久磁石電動機。
【請求項４】
前記固定子が、冷蔵庫に搭載される圧縮機の電動機に用いたことを特徴とする請求項１項及至請求項３項いずれかに記載の永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、産業用機器、事務用機器、家電用機器に使用される電動機の固定子であり、特に冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機の電動機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、冷蔵庫等の圧縮機に搭載される電動機の固定子としては、図３に記載されているものが知られている。図３の電動機の固定子は、単相誘導電動機の出力に応じて固定子の外形形状を変化させても、スロット形状が一定である電動機の固定子が示されている。（例えば、特許文献１参照。）これにより電動機製作時の巻線設備等を共用化することができるものである。
【０００３】
この場合、一般的には2極の単相誘導電動機であるため固定子内を磁束が流れる磁路長が非常に長くなるため固定子ヨーク部の径方向の厚さが電動機の能力を大きく左右することになる。これは、固定子のスロットを多少大きくし巻線を多く巻き込んだとしても電動機の性能はなかなか改善することはできないが、固定子のヨーク部の厚さを厚くすることにより磁束密度が低くなり鉄損が大幅に改善され電動機性能を上げることができる。
【０００４】
特に、冷蔵庫等の低負荷トルクにおける損失の割合としては、鉄損の占める割合が非常に大きいため顕著に効果が表れる。従って、２極の単相誘導電動機においては固定子のスロット形状を多少大きく変更するより、電動機の固定子外形状を出力に応じた大きさにすることが望ましいことになる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−１２５１８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、小型高性能の要求が高くなり、消費電力の少ない電動機の要求が強く求められている。これに伴い、電動機としては永久磁石を回転子内部に内蔵した永久磁石電動機が製作されている。
【０００７】
このような永久磁石電動機においては、磁極数を増やし固定子内に流れる磁束の磁路長を短くしている場合が多い。従って、このような固定子では、ヨーク部の厚さがある程度薄くても磁束密度に余裕があり十分に電動機性能を発揮することができる。しかしながら、更なる電動機性能の向上に伴い電動機の銅損を減らす手法として固定子の歯部に直接巻線を巻き付けた集中巻方式による固定子が製作されるようになってきた。
【０００８】
集中巻方式の電動機は、従来の分布巻き方式の巻線の周長と比べて固定子の歯部に直接巻線を巻き付けるため巻線の巻線周長を短くすることができ、電動機の損失である銅損を低減することができる。集中巻方式による電動機の多くは、電動機の性能向上は無論であるが、巻線作業を容易にするためにスロット断面積を大きくし、スロット数も少なくなっている。これは巻線機の巻線ノズルが固定子歯部に直接巻線を巻き付けていくため、巻線が巻かれるスペース以外にも巻線ノズルが通過するためのスペースを確保するためスロット断面積を大きくしている。また、スロット数が少ないことにより巻線時間を短縮することもできる。
【０００９】
このように固定子内のスロット断面積を大きくしたり、スロット数を少なくすることによって、比較的影響の少なかった永久磁石電動機の固定子ヨーク部の磁束密度が高くなってきている。その結果、電動機性能を悪化させ、また固定子の強度も低下し、音、振動等における騒音が発生するようになってきた。
【００１０】
このような場合、固定子外径を大きくし、ヨーク部面積を確保することによって解決するのであるが、電動機を搭載しているケースの大きさに制限があり容易に大きくすることができない。特に、冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機の電動機においては、冷媒を圧縮するための機械部、消音装置、電動機を固定するための台座、ケース内部に冷媒を圧縮したガスを循環させるための配管等があり固定子外径を容易に大きくすることができない。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
固定子歯部に直接巻線を巻き付けられた集中巻方式の電動機において、固定子の外周には複数の切り欠けが設けられ、前記切り欠けの少なくとも１対が前記固定子内径を挟んだ平行面であり、前記固定子内径中心から其々の平行面までの相互距離が異なるようにすることにより、ケース内部の装置に接触することなく電動機を配置することができ、尚且つ、固定子ヨーク部の厚さを確保することができるため電動機性能を向上させることができる。また、固定子ヨーク部の厚さを厚くすることができるため固定子強度を上げることができ音、振動等による騒音の発生を低減することができる。
【００１２】
特に、固定子内径中心から平行面までの距離が長い方に、切り欠けと直交する線上にスロットの中心を配置することによりスロット底部の磁束密度が厳しいヨーク部分を厚くすることができる。また、固定子内径中心から平行面までの距離が短い方に、切り欠けと直交する線上に歯部の中心を配置することにより、ヨーク部の磁束密度を低くすることができ電動機性能を向上させることができる。
【００１３】
また、固定子ヨーク部の厚さが薄い側に固定子歯部を持ってくるため固定子強度を上げることができ音、振動等による騒音の発生を低減することができる。固定子のスロット数が９スロットで、極数が６極の場合、その効果は顕著に表れる。
【００１４】
このような永久磁石電動機の固定子を、冷蔵庫に搭載される圧縮機の電動機に用いることにより、冷媒を圧縮するための機械部、消音装置、電動機を固定するための台座、ケース内部の冷媒を圧縮したガスを循環するための配管等に影響されない永久磁石電動機とすることができ、電動機の性能を向上し、音、振動等による騒音の発生を低減した永久磁石電動機とすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図面を用いて説明する。図１は、電動機の固定子１を示している。この固定子１は、産業用機器、事務用機器、家電用機器に使用される電動機の固定子に用いることができ、特に冷媒を圧縮する密閉型電動圧縮機の電動機に用いるができる。固定子１の外周は、複数の切り欠け２が設けられている。固定子１には、電動機を固定するためのボルト孔３が設けられている。
【００１６】
図１の実施形態の固定子１は、スロット４の数が９スロットで、極数は６極の永久磁石電動機の固定子である。固定子歯部５には巻線を直接巻き付ける集中巻き方式による巻線が施される。固定子絶縁としては、固定子鉄心をインサートして一体成形した樹脂成形絶縁や、固定子のスロット中央部でセパレートできる樹脂成形絶縁、或いは、固定子両端部のみ樹脂成形された絶縁端板とスロット内をフィルム状のスロット絶縁にて構成する方法がある。本実施形態では、巻線及び樹脂成形絶縁等は便宜上図示していない。
【００１７】
ヨーク部６は、先に示した図３より薄くなっている。図１の本実施形態の固定子１は、三相の永久磁石電動機に用いられ、スロット４の数が９スロットで、極数が６極であるため固定子ヨーク部分６の磁束の磁路は、２極の単相誘導電動機と比べた場合短い磁路長とすればよく、ヨーク部分６の厚さも図３のように厚くする必要はない。しかしながら、図１の本実施形態における固定子１のような小型、高性能を目的とした永久磁石電動機の固定子１においては、多くの巻線を巻き付けるため固定子１のスロット４を大きくしている。
【００１８】
スロット形状を大きくする手法として、例えば固定子歯部５を固定子１の内径側から外径側にかけて徐々に細くする逆テーパとし、更にスロット底部を固定子１の外径方向に深くすることにより、より多くの巻線を巻く手法がある。
【００１９】
このように固定子１のスロット４を固定子１の外径方向に深くすることによって、ヨーク部分６の磁束密度が非常に厳しい状態となるため固定子１の外形を大きくしなくてはならない。
【００２０】
図１の永久磁石電動機の固定子１が組み込まれるケースとしては、例えば図２に記載された冷媒等を圧縮する密閉型電動圧縮機の圧縮機ケース９がある。図２よりわかる様に、ケース９内は冷媒を圧縮するための機械部１０や消音装置１１、電動機の固定子１を固定する台座１２及び冷媒等の圧縮されたガスを循環させる配管１３等があり固定子１の外周を多く取り巻いている。固定子１は圧縮機ケース９の台座１２にボルト１４にて固定され固定子１から引出されたリード線の先端のクラスタ１６を圧縮機ケース９に設けられたハーメピン１５へ接続されている。固定子１の歯部に巻線が巻き付けられている様子を一点鎖線で示している。また、回転子内には、逆円弧状の永久磁石が配置されている。
【００２１】
図１及び図２に示す様に、巻線が集中巻きされた固定子１の切り欠き２の固定子１の内径を挟んで設けられる平行面（例えば、電磁鋼板の材料巾またはプレス機に材料を送りこむ送り方向の巾などが主に平行面として構成されているが）は、固定子１のヨーク部６ａの固定子内径中心からの距離Ｘと、固定子１のヨーク部６ｂの固定子内径中心からの距離Ｙとを均等にすることができないため固定子１の内径を中心として其々の平行面までの相互距離Ｘ、Ｙを異ならせスロット４及び歯部５の配置を考慮することによりヨーク部の磁束密度を増加することもなく配置することができる。
【００２２】
仮に、片方の切り欠き２側に圧縮機の冷媒を圧縮する機械部１０、消音装置１１、電動機の固定子１を固定する台座１２、及び冷媒等の圧縮されたガスを循環させる配管１３等が配置されているとしても、容易にもう一方の切り欠き２側に偏った位置に電動機の固定子１を配置でき、固定子１内の磁束密度が影響されない永久磁石電動機とすることができる。
【００２３】
特に、固定子１の内径中心から平行面までの距離が長い方X側に、切り欠け２と直交する線上にスロット４の中心がくる様に配置することによりスロット４の底部のヨーク部分６ａを厚くすることができ、磁束密度を低くすることができる。また、固定子１の内径中心から平行面までの距離が短い方Y側に、切り欠け２と直交する線上に歯部５の中心を配置することにより、ヨーク部６ｂの磁束密度を低くでき電動機性能を向上させることができる。
【００２４】
また、固定子１のヨーク部６ｂの厚さが薄い側に固定子１の歯部５を持ってくるため固定子１の強度を上げることができ音、振動等による騒音の発生を低減することもできる。固定子１のスロット４の数が９スロットで、極数が６極の場合、その効果は顕著に表れ、冷蔵庫に搭載される圧縮機の電動機として用いることにより圧縮機ケース９内の狭いスペースに電動機の固定子１を配置することができ小型、高性能で音、振動等による騒音の少ない永久磁石電動機とすることができる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば永久磁石電動機が搭載されるケース内の装置の配置に影響されることなく固定子の外周を大きくすることができ、固定子歯部に直接巻線が巻き付けられた永久磁石電動機の固定子外周の切り欠け位置における磁束密度を低減し、電動機の損失である鉄損を削減し電動機性能を向上することができる。
【００２６】
特に、固定子内径中心から平行面までの距離が長い方に、切り欠けと直交する線上にスロットの中心を配置し、また、固定子内径中心から平行面までの距離が短い方に、切り欠けと直交する線上に歯部の中心を配置することによりヨーク部の磁束密度を低くすることができ、尚且つ固定子ヨーク部の厚さを確保することができるため電動機性能を向上することができる。
【００２７】
また、固定子ヨーク部の厚さを厚くすることができるため固定子強度を上げることができ音、振動等による騒音の発生を低減することができる。これは、固定子のスロット数が９スロットで、極数が６極の場合、その効果は顕著に表れる。
【００２８】
また、このような永久磁石電動機の固定子を、冷蔵庫に搭載される圧縮機の電動機に用いることにより、冷媒を圧縮するための機械部、消音装置、電動機を固定するための台座、ケース内部に冷媒を圧縮したガスを循環させるための配管等に影響されない永久磁石電動機とすることができ、電動機の性能を向上し、音、振動等による騒音の発生を低減した永久磁石電動機とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す固定子の横断面図。
【図２】図１における固定子を圧縮機に組み込んだ図。
【図３】従来例を示す固定子の横断面図。
【符号の説明】
１・・・固定子、２・・・切り欠き、３・・・ボルト孔、４・・・スロット、５・・・歯部、６、６ａ、６ｂ・・・ヨーク部、９・・・ケース、１０・・・冷媒を圧縮するための機械部、１１・・・消音装置、１２・・・台座、１３・・・配管、１４・・・ボルト、１５・・・ハーメピン、１６・・・クラスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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