(57)【要約】【課題】固定子の巻線を利用して回転子内の磁石を着磁する際、巻線の動きにより固定子の絶縁用樹脂が破壊されない永久磁石電動機の固定子を提供する。【解決手段】固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して巻線を装着し、この巻線により回転子に装着した未着磁の磁石を着磁し永久磁石とする永久磁石電動機の固定子を、略１４０度から略１６０度の熱処理を施すことにより、固定子の歯部と絶縁用樹脂のスロット絶縁部分が隙間無く密着させることができ、固定子の歯部と絶縁用樹脂のガタツキが無くなり絶縁用樹脂が破壊されるのを低減することができる。これにより巻線と固定子の歯部との絶縁を保つことができ耐圧不良が低減でき、電動機の運転中に絶縁用樹脂が脱落することもなくなる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して巻線を装着し、この巻線により回転子に装着した未着磁の磁石を着磁し永久磁石とする永久磁石電動機において、
前記永久磁石電動機の固定子に、略１４０度から略１６０度の熱処理を施したことを特徴とする永久磁石電動機の固定子。
【請求項２】
前記永久磁石電動機を空調装置や冷蔵庫等の駆動源である圧縮機に搭載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の固定子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して巻線を装着した永久磁石電動機の固定子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、空調装置（エアコン等）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動するための永久磁石電動機や車両用に搭載される永久磁石電動機においては、固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して直接巻線が巻き付けられた集中巻き方式による永久磁石電動機が多く用いられている。
【０００３】
このような固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して直接巻線を巻き付けた集中巻き方式とすることにより従来の電動機のように複数の歯部を跨ぎ巻線する分布巻方式と比べて周長（複数の固定子歯部を跨ぎ巻かれた巻線輪）を短くすることができる。これにより巻線の使用量を低減することができ銅損を低減することができる。
【０００４】
図３には、固定子１の歯部１ａに絶縁用樹脂５を介して巻線２が集中巻きされた電動機が記載されている。巻線２は便宜上スロット１１内のみを点線で表している。この絶縁用樹脂５は固定子１の各スロット１１内に伸びる櫛状１２のスロット絶縁を有している。この絶縁用樹脂５は固定子１のスロット１１のほぼ中央で上下に分割され上部絶縁部５ａと下部絶縁部５ｂに分かれている。図４には、図３で示した固定子１の歯部１ａのＥ−Ｅ’断面図を示している。スロット１１内で上部絶縁部５ａと下部絶縁部５ｂの櫛状１２のスロット絶縁部分を重ね合わすことにより絶縁されている。この上部絶縁部５ａと下部絶縁部５ｂの櫛状１２のスロット絶縁部分は、固定子１のスロット１１の形状より若干小さく成形されている。
【０００５】
この上部絶縁部５ａと下部絶縁部５ｂを成形し樹脂型から製品を取り出す際、熱収縮等の影響により製品が縮むことがある。これは型内での製品の保持時間が短い場合に多く発生する。室温との温度差による影響もある。特に、熱収縮等の影響は上部絶縁部５ａと下部絶縁部５ｂのスロット１１部分の櫛状１２に薄く仕上がった箇所に大きくでている。
【０００６】
このような絶縁用樹脂５を固定子１の歯部１ａに装着して巻線２を集中巻きした永久磁石電動機において、固定子１に巻かれた巻線２を着磁用の巻線として回転子１３の磁石収容孔４に装着した未着磁の磁石３を、図５に示す着磁回路により着磁する。
【０００７】
図５の着磁回路は、固定子１の巻線２を利用しているため、Ｕ１、Ｕ２はＵ相、Ｖ１、Ｖ２はＶ相、Ｗ１、Ｗ２はＷ相の巻線である。Ｅは着磁用電源である。図５の着磁回路は、Ｕ１、Ｕ２のＵ相とＶ１、Ｖ２のＶ相の２相で着磁を行う回路になっている（例えば、特許文献１参照）。図５で着磁した場合の磁束の流れ８を図３に示している。これからわかる様に回転子１３の磁石収容孔４に挿入した磁石３は、隣同士が異極となるように着磁される。従って、図３に示す永久磁石電動機は３相４極（対極では２極）を形成することになる。
【０００８】
このような図５の着磁回路で回転子１３を着磁する際、永久磁石電動機の各スロット１１内においては巻装された巻線２同士が互いに引き付け合ったり、あるいは固定子１の両端部の巻線２が固定子内径側に配置した回転子１３に引き寄せられ固定子内径側へ倒れ込んだりする。
【０００９】
特に、図４に示したような固定子１の歯部１ａと絶縁用樹脂５とが密着せずに隙間Ｔを生じた永久磁石電動機においては、固定子１の歯部１ａと絶縁用樹脂５の間にガタツキが生じ、着磁により巻線２が大きく動き固定子内径側へ倒れ込もうとする力も大きくなる。このような状態を図６及び図７に示している。図６及び図７は、図３における固定子１の歯部１ａのＤ−Ｄ’から見た部分断面図である。
【００１０】
図６は着磁前の固定子１と回転子１３の様子を示している。図７は着磁後の固定子１と回転子１３の様子を示している。図６及び図７より解かるように着磁することにより固定子１の巻線２は固定子内径側へ倒れ込もうとする力Ｆが加わり、その結果、巻線２を巻き付けられた絶縁用樹脂５の内径側樹脂壁９ａの根元部分７ａが大きく破損することになる。このような現象は固定子１の両端部で起こり得る。
【００１１】
また、固定子１の外径側樹脂壁９ｂの根元部分７ｂにおいても俵積みされた巻線２の部分が固定子１の内径側へ倒れ込もうとするため外径樹脂壁９ｂを残し固定子１の歯部１ａに巻線２が装着されている部分の絶縁用樹脂５が根こそぎ固定子内径側に倒れ込み外径樹脂壁９ｂの根元部分７ｂも破損することになる。これにより巻線２と固定子１の鉄心部分との絶縁を保つことができなくなり耐圧不良が多く発生している。場合によっては、電動機の運転中に絶縁用樹脂５が脱落する不良も発生している（例えば、特許文献２参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−２２４８１８号公報
【特許文献２】
特開平１１−３３２１５５号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
このように固定子と対向配置された回転子に装着された磁石を、固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して巻き付けた巻線により着磁を施す永久磁石電動機において、着磁時の巻線の動きにより絶縁用樹脂が破壊されないようにすることを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
固定子の歯部に絶縁用樹脂を介して巻線を装着し、この巻線により回転子に装着した未着磁の磁石を着磁し永久磁石とする永久磁石電動機において、この永久磁石電動機の固定子に、略１４０度から略１６０度の熱処理を施すことにより固定子歯部に絶縁用樹脂が隙間なく密着することができ、着磁時の巻線の動きにより絶縁用樹脂が破壊されることがなくなる。
【００１５】
特に、永久磁石電動機を圧縮機内に組み込んだ後に固定子の巻線を着磁用巻線として回転子を着磁するような、空調装置や冷蔵庫等の圧縮機に搭載する永久磁石電動機の固定子として用いることにより耐圧不良等の少ない永久磁石電動機の固定子とすることができる。
【００１６】
【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、固定子１０の歯部１０ａに絶縁用樹脂５０を介して巻線２０を装着した集中巻き方式の固定子である。本実施形態では、絶縁用樹脂５０はスロット内で上下に分割した上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂが施されている。固定子１０は６スロットを有しており、相数は三相、極数は４極（対極では２極）が形成されている。この固定子１０の内径には永久磁石３０を有した回転子１３０が配置されている。
【００１７】
この回転子１３０は、回転子１３０の内部に磁石３０を収容する磁石磁石収容孔４０を有しており、この磁石収容孔４０に磁石３０が挿入されている。実施の形態では平板形状の磁石３０が４枚挿入されているが、例えば、逆円弧、Ｖ字形状、凹字形状、凸字形状、または前記形状における多層形状等種々の形状を用いることができる。
【００１８】
このような回転子１３０を先に記述した固定子１０の内径側に配置させ、固定子１０の歯部１０ａに直接巻き付けた巻線２０に直流のパルス電流を流すことにより、回転子１３０内の未着磁の磁石３０に着磁を施している。これにより回転子１３０の磁石３０が収容されている磁石収容孔４０を１つの極とし隣同士の磁極が交互に異極となるように着磁することができる。実施形態では、４極（対極では２極）が形成されている。
【００１９】
図２は、図１の固定子１０の歯部１０ａにおけるＦ−Ｆ’断面図である。固定子１０は電磁鋼板が軸方向に積層され歯部１０ａに矩形に巻線２０が巻き付けられている。しかしながら、巻線２０を矩形状になるように固定子１０の歯部１０ａに巻き付けるのであるが、実際は図４のように楕円状に巻き付いている。
【００２０】
これは先に述べたように固定子１０に装着した絶縁用樹脂５０はスロット内で上下に分割した上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂのスロット１１０内に薄く伸びた櫛状１２０のスロット絶縁部分が、樹脂型から製品を取り出す際に熱収縮等の影響により反り（縮み）が発生し、スロット先端部に向かうにしたがい反り（縮み）が大きくなる。この絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂを固定子１０の歯部１０ａに装着すると隙間Ｔが生じ、絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂの上に巻線２０を巻き付けると楕円状に巻き付いてしまう。
場合によっては、固定子１０の歯部１０ａに巻き付けた巻線２０が楕円状となることにより隣り合う歯部１０ａに巻き付けられた巻線２０がスロット１１０内で接触することもある。
【００２１】
このような固定子１０を、アニール炉などで熱処理することにより絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂの櫛状１２０に薄く仕上がったスロット絶縁部分が固定子１０の歯部１０ａに馴染み密着させることができる。また、熱処理をすることにより巻線機で直接固定子１０の歯部１０ａに巻き付けた巻線２０の被覆に係るストレスもとることができ、巻線２０の芯線部分が若干硬化することにより着磁により巻線２０自体が動こうとする力も弱くすることができる。
【００２２】
この場合、装着する絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂに使用させる材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー樹脂（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の樹脂であれば略１４０度から略１６０度の熱処理を施せばよい。好ましくは、略１５０度で、熱処理の保持時間を約１０分以上とすることにより固定子１０と絶縁用樹脂５０が密着し隙間なく装着することができる。
【００２３】
また、巻線２０の表面のポリエステル、ポリエステルイミド、ポリアミドイミド、ポリイミドまたは其々の複合品等の被覆のストレスは、被覆部分の分子鎖が無配向のものから、巻線機等により固定子１０の歯部１０ａに直接巻線２０を巻き付けられることにより配向が発生し、例えば、電動機製作時に使用される溶剤や電動機を冷却する際に使用される冷媒等に接触すると局部的な降伏により配向の集中及び緩和が起こり割れや亀裂が発生する。
【００２４】
このような被覆のストレスを除去する場合においても熱処理は有効であり、被覆の配向が回復し無配向となることにより被覆の割れや亀裂を防ぐことができる。尚、略１４０度から略１６０度で熱処理することにより巻線２０の芯線部分が熱により若干の芯線硬化があり着磁により巻線２０が動こうとする力も若干弱くなる。
【００２５】
従って、固定子１０の歯部１０ａに絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂを介して巻線２０を装着し、回転子１３０内の磁石収容孔４０に挿入した未着磁の磁石３０を図５の着磁回路図のように固定子１０の巻線２０を利用して着磁を施しても、固定子１０の歯部１０ａのスロット１１０内で絶縁用樹脂５０の上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂのスロット絶縁部分が密着することによりガタツキがなくなり、固定子１０の歯部１０ａに巻き付けられた巻線２０が固定子内径側に倒れ込もうとしても絶縁用樹脂５０の破壊を防ぐことができる。
【００２６】
また、巻線２０自体も略１４０度から略１６０度で熱処理されていることにより、着磁の際の巻線２０の被覆に係るストレスもとることができ、また、巻線２０の芯線部分が若干硬化することにより着磁により巻線２０自体が動こうとする力も弱くすることができる。
【００２７】
また、空調装置や冷蔵庫用の駆動源である圧縮機内に固定子１０の歯部１０ａに絶縁用樹脂５０を介して巻線２０が巻き付けられた固定子１０に、例えば外部で着磁した回転子１３０を組み込もうとすると周辺の部品に接触し傷やヘコミが発生したり、また鉄粉等が回転子１３０に付着し、そのまま圧縮機内に組み込まれると重大な不良の原因となる。このため回転子１３０を圧縮機内に組み込んだ後に図５のような着磁回路で着磁を施している。
【００２８】
この場合、先に説明したのと同様に、着磁により巻線２０が大きく動き固定子内径側へ巻線２０が倒れ込み内径側樹脂壁９０ａや外径側樹脂壁９０ｂの根元部分が図７のごとく破損し易く、巻線２０と固定子１０の鉄心部分との絶縁を保つことができずに耐圧不良が発生する。場合によっては、電動機の運転中に絶縁用樹脂５０が脱落する不良も発生することになる。
【００２９】
従って、本実施例のように固定子１０の歯部１０ａに絶縁用樹脂５０を介して巻線２０を装着する永久磁石電動機においては、略１４０度から略１６０度の熱処理を施すことにより、絶縁用樹脂５０のスロット内で上下に分割した上部絶縁部５０ａと下部絶縁部５０ｂが固定子１０の歯部１０ａに馴染み破壊され難くなり、また巻線機による巻線２０へのストレスを取り除くことができるため圧縮機内に組み込まれた後の冷媒による巻線２０の被覆への影響が少なくなり被覆の割れや亀裂等が低減できる。また、熱処理を施すことにより巻線２０の芯線部分においてもある程度の硬化があり、着磁の際の巻線２０が動こうとする力を弱めることができる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は、固定子歯部に絶縁用樹脂を介して巻線を装着した集中巻き方式の永久磁石電動機の固定子を略１４０度から略１６０度の熱処理を施すことにより、この固定子の巻線を利用して回転子に装着した未着磁の磁石を着磁する際、固定子の巻線が大きく動き固定子内径側へ巻線が倒れ込もうとしても絶縁用樹脂のスロット内の上下に分割した上部絶縁部と下部絶縁部が固定子歯部に馴染み密着しているため、内径側樹脂壁や外径側樹脂壁の根元部分が破損し難くなる。これにより巻線と固定子鉄心部分との絶縁を保つことができ耐圧不良が低減することができ、電動機の運転中に絶縁用樹脂が脱落することもなくなる。
【００３１】
また、略１４０度から略１６０度に熱処理することにより巻線機による巻線へのストレスを取り除くことができるため、特に、空調装置や冷蔵庫等の駆動源である圧縮機に搭載した永久磁石電動機の固定子の場合、圧縮機内に組み込まれた後の冷媒による巻線の被覆への影響が少なくなり被覆の割れや亀裂等が低減できる。また、熱処理を施すことにより巻線の芯線部分においてもある程度の硬化があり、着磁の際の巻線が動こうとする力を弱めることもできる。尚、固定子と絶縁用樹脂を隙間なく密着させるためには、より良くは略１５０度で熱処理をし保持時間を約１０分以上とするとよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示す固定子の図。
【図２】図１の固定子歯部のＦ−Ｆ’断面図。
【図３】従来の実施例を示す固定子の図。
【図４】図３の固定子歯部のＥ−Ｅ’断面図。
【図５】着磁回路図。
【図６】図３の固定子歯部の着磁前のＤ−Ｄ’部分断面図。
【図７】図３の固定子歯部の着磁後のＤ−Ｄ’部分断面図。
【符号の説明】
１，１０・・・固定子、１ａ，１０ａ・・・歯部、２，２０・・・巻線、３，３０…磁石、４，４０・・・磁石磁石収容孔、５，５０・・・絶縁用樹脂、５ａ，５０ａ・・・上部絶縁部、５ｂ，５０ｂ・・・下部絶縁部、６，Ｔ・・・隙間、７ａ、７ｂ・・・破壊箇所、８・・・磁束の流れ、Ｕ１，Ｕ２，Ｖ１，Ｖ２，Ｗ１，Ｗ２…ステータの相巻線、９ａ，９ｂ，９０ａ，９０ｂ・・・外径樹脂壁、１３，１３０・・・回転子、１１，１１０・・・スロット、１２，１２０・・・櫛状のスロット絶縁部、Ｅ・・・着磁用電源。
【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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