(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動機部と、それによって駆動される圧縮機部とが一体化された電動圧縮機であって、前記電動機部の固定子の鉄心に形成された多数のスロット部に平角銅線からなる多数の導体セグメントが挿入され、前記スロット部から突出する前記導体セグメントの脚部が折り曲げられることにより接触する異なる導体セグメントの脚部同士が接合されることによって、少なくとも１つの連続するコイルが構成される電動圧縮機において、
前記導体セグメントと、前記固定子端板を含む前記固定子の鉄心に形成された前記スロット部との間に、ポリエチレンナフタレート又はポリフェニレンスルフィドからなる絶縁紙が介装されており、
前記導体セグメントの脚部はスロット部の周方向に折り曲げられており、
前記導体セグメントの脚部を折り曲げる時に前記導体セグメントの一部が前記固定子の鉄心に直接に接触するのを避けるために、切り欠きが、前記固定子の鉄心の一部として積層される固定子端板におけるスロット部の底部の二つの隅部の中の、前記導体セグメントの脚部が折り曲げられた側に位置する隅部にのみ形成されていることを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動力源としての電動機と、車両用空調装置の冷媒のような流体を圧縮するための圧縮機とが一体化されて共通の密閉ハウジング内に収容され、両者の回転軸が相互に連結されている所謂「電動圧縮機」に係り、特に、電動圧縮機の電動機部分において、固定子に設けられる巻線の絶縁性を保持するための改良された構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５に示すように、一般に電動機の固定子１の鉄心２は、所定の形状に打ち抜かれた多数の薄い電磁鋼板３を必要な厚さだけ積層すると共に、更に、その積層体の両端に同様な形状を有する鉄板或いは少し厚めの電磁鋼板からなる固定子端板４を積層することによって構成される。図５に示す従来例においては、電磁鋼板３と固定子端板４との積層体である固定子鉄心２は、円環状のヨーク部５と、ヨーク部５から半径方向内方に向かって突出する多数の歯部６を備えており、隣接する２個の歯部６の間にスロット部７を形成している。
【０００３】
固定子鉄心２に巻線（コイル）が施される場合、断面が円形の銅線を使用するよりも、断面が長方形（正方形を含む）の所謂「平角銅線」を使用すると巻線の素線の占積率を高めることができる。通常は平角銅線の表面にポリアミドイミドのような絶縁性の樹脂を被覆したものを使用するが、狭いスロット部７の中へ平角銅線を挿入して固定子鉄心２の歯部６に巻き付けることは難しいし、外部において巻き上げた各歯部６毎のコイルを、相互に連続した状態で各歯部６に嵌め込むという方法も、歯部６が半径方向の内向きに形成されている上に、コイルが平角銅線からなっており、スロット部７の間隔が狭いこともあって難しい。
【０００４】
この問題を解決するために、本出願人が先に出願して特許第２９２７２８８号（特開平１１−１５５２７０号）として登録された「車両用交流発電機」においては、積層された固定子鉄心２の厚さの３〜４倍程度の長さに裁断した平角銅線を中央部で折り曲げて、図７に示すようなＵ字形の導体セグメント（セグメントコンダクタと呼ぶこともある）８を作り、多数の導体セグメント８のそれぞれ２本の脚部８ａ，８ｂを、固定子鉄心２において互いに隣接する２つのスロット部７のような２つのスロット部７の間に跨るように、一方の固定子端板４の側からスロット部７内へ挿入し、他方の固定子端板４におけるスロット部７から突出する導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂを、治具等によって円周方向の同じ方向に倒れるように折り曲げると共に、各スロット部７内において隣接する別の半径位置に挿入された異なる導体セグメント８の群については、それらの導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂを円周方向の反対方向に倒れるように折り曲げることにより、半径方向に隣接する導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂの先端の絶縁性被覆が除去された部分同士を接触させて溶接することにより、連続する巻線を形成するという特殊な方法をとっている。
【０００５】
このような巻線方法をとる場合には、導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂを折り曲げる時に平角銅線からなる導体セグメント８が固定子端板４のスロット部７のエッジと直接に接触し、平角銅線の角部等の被覆が破れて絶縁性が低下する恐れが生じる。この問題を解消する方法として、図５に示すように、固定子端板４の上に同様な形状を有する合成樹脂製の被覆材９を矢印で示す位置にモールド成形によって一体化し、固定子鉄心２のスロット部７の開口部分となる被覆材９のエッジ１０に滑らかな曲面を形成すると共に、スロット部７の内面を概ね覆う形状を有する筒形の絶縁紙１１を挿入して、導体セグメント８と固定子端板４等との間の絶縁性を保持するという方法が考えられている。更に、平角銅線を使用するものではないが、巻線保護のための筒形の絶縁紙１１の端部にフランジ１２を形成し、このフランジ１２が被覆材９のエッジ１０に接触係合するようにして、巻線の絶縁性被覆がエッジ１０によって傷つくのを防止している例もある。
【０００６】
図５に示すような手段を採用する場合には、固定子端板４の上に合成樹脂製の被覆材９をモールド成形するためのコストが嵩む上に、被覆材９として使用される合成樹脂と、電動機の用途との適合性を調べておく必要が生じる。例えば、この電動機が電動圧縮機の電動機部として使用されると共に、その圧縮機部が空調装置の冷媒圧縮機として使用される場合には、被覆材９の合成樹脂材料が、空調装置において使用される可能性がある各種の冷凍機油や冷媒等によって侵される恐れがないということを予め確認しておく必要がある。それによって電動圧縮機の開発期間が長くなるだけでなく、そのために余分のコストが発生するという問題がある。
【０００７】
また、図６に示す固定子１のように、図５に示すような合成樹脂からなる被覆材９を使用しないで、安価なＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリアミド等の弾性のある合成樹脂材料からなる普通の絶縁紙１１だけを使用して、空調装置において一般的に使用されているＲ１３４ａ等のＨＦＣ系の冷媒に対応すると、ＰＥＴの場合はオリゴマーが抽出されて冷媒中へ流れ出し、それが空調装置の冷凍サイクルにおける膨張弁やドライヤーに付属しているスクリーンメッシュのように流路が狭くなっている部分に堆積して、最悪の場合には冷凍サイクルを閉塞させることも起こり得る。また、ポリアミド紙の場合は高い吸湿性を有するために、巻線の絶縁性が低下するという問題がある。
【０００８】
従って、図６に示すような筒型の絶縁紙１１の材料としては、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）やＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）のように、冷媒に対する耐久性が既に確認されている材料を使用する必要があるが、これらの材料は弾力性が乏しいので、平角銅線からなる導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂを折り曲げる際に、参照符号１３によって示すような亀裂を生じることがあり、それによって導体セグメント８が絶縁紙１１から露出すると、固定子端板４に接触して導体セグメント８の絶縁性被覆が剥がれる結果、巻線の絶縁性能が低下するという懸念がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来技術における前述のような問題に鑑み、コストの上昇を招くような新規な材料や部品の追加を必要としないきわめて簡単な手段によって、平角銅線からなる導体セグメントと、固定子端板を含む固定子鉄心との間の絶縁性を確保する手段を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載された電動圧縮機を提供する。
【００１１】
本発明の電動圧縮機においては、少なくとも、電動機部の固定子の鉄心の一部として積層される固定子端板におけるスロット部の一部に切り欠きが形成されているので、固定子の鉄心にコイルを形成するために鉄心のスロット部に挿入した導体セグメントの脚部を折り曲げる時に、導体セグメントの一部が内側へ膨らんでも、その部分は固定子端板に形成された切り欠きの中へ隙間を残して突出するだけであるから、導体セグメントの一部が固定子の鉄心に直接に接触するのを避けることができる。従って、導体セグメントの絶縁性被覆が接触によって剥がれたり、絶縁性が低下するのを未然に防止することができる。
【００１２】
本発明の電動圧縮機においては、通常、電動機部の固定子鉄心に形成される１個のスロット部の幅が、１本の導体セグメントを受け入れ得るだけの幅となっていることが多いので、そのような場合には、本発明の特徴に対応して設けられる切り欠きは、少なくとも固定子端板におけるスロット部の底部の一方の隅にのみ形成されていれば十分である。
【００１３】
本発明の電動圧縮機においては、導体セグメントと、固定子の鉄心及び固定子端板に形成されたスロット部との間に、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）又はＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）からなる絶縁紙を介装して、それらの間の絶縁性を高めることができる。ＰＥＮ及びＰＰＳはＨＦＣ系の冷媒に対する耐久性が優れているので、この絶縁紙を使用した場合の本発明の電動圧縮機は、空調装置における冷媒圧縮機として使用するのに適している。その半面、ＰＥＮ及びＰＰＳは弾力性に乏しいので亀裂が生じ易いが、亀裂が生じた場合でも本発明の特徴としてスロット部に切り欠きが形成されているので、導体セグメントの一部が直接に固定子鉄心に接触する恐れはなく、必要な絶縁性は確保される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に、添付の図面（図１乃至図４）を参照しながら、本発明の電動圧縮機の好適な実施例を詳細に説明する。図示実施例においても前述の従来技術の構成部分と実質的に同じ部分には同じ参照符号を付している。図３に本発明の実施例としての電動圧縮機１４の全体構成を示す。電動圧縮機１４は、例えば、車両用空調装置の冷媒圧縮機として使用することができるように、図３の左端部分に示されたスクロール型の圧縮機部１５と、それ以外の大部分を占めている駆動用の電動機部１６とが一体化されたものである。図３における圧縮機部１５には、それ自体は公知のスクロール型圧縮機が図示されているが、本発明においては圧縮機部１５の構造に特徴がなく、圧縮機部１５にはスクロール型圧縮機以外の斜板型圧縮機やベーン型圧縮機等も使用することができるので、ここでは圧縮機部１５の内部構造についての説明を省略する。
【００１５】
圧縮機部１５のハウジング１７と、電動機部１６のハウジング１８は通しボルトのような手段によって一体化されていて、それらの内部空間の一部が相互に連通していると共に、それらの内部空間は外気に対して密閉されている。電動機部１６の中心軸線に沿って延びる回転軸１９は、圧縮機部１５のハウジング１７の内部まで延びていると共に、圧縮機部１５のクランク軸２０のような被駆動側部材に連結している。回転軸１９は電動機部１６のハウジング１８によって支持された軸受２１と、圧縮機部１５のハウジング１７によって支持された軸受２２とによって前後の部分を軸承されている。
【００１６】
回転軸１９には同心の円筒形の外形を有する回転子２３がキー２４等を使用して一体的に回転可能に取り付けられ、その外周面は僅かな隙間を置いて固定子１の歯部６の先端に向き合っている。回転子２３は多数の薄い電磁鋼板が積層されたもので、その周囲に均等に複数個の永久磁石が取り付けられている。言うまでもなくこれは電動機部１６が磁石式電動機として構成される場合であって、電動機部１６が誘導型電動機として構成される場合には回転子２３に永久磁石を設ける必要はない。電動機部１６としては、固定子１に前述のような平角銅線からなるコイル２５を有する形式の電動機であれば、磁石式電動機や誘導型電動機に限らず、他の形式の電動機であっても使用することができる。
【００１７】
実施例の要部が図１に示されている。図２及び図４や、従来技術を示す図５〜図７とそれらに関する前述の説明をも併せて参照すれば明らかなように、所定の形状に打ち抜かれて積層された電磁鋼板３と、更にその両側に積層された同形の固定子端板４からなる固定子鉄心２は、円環状のヨーク部５と、それから半径方向の内方へ突出する多数の歯部６とを備えており、隣接する歯部６の間にそれぞれ半径方向のスロット部７を形成している。
【００１８】
平角銅線の表面にポリアミドイミドのような絶縁性の樹脂を被覆した素線を固定子鉄心２の厚さの３〜４倍程度の長さに裁断して、２つの脚部の先端の絶縁性被覆を剥がすと共に、中央部においてＵ字形に折り曲げた複数本の導体セグメント８を一方の固定子端板４の側から、それぞれの脚部８ａ，８ｂが固定子鉄心２の２つのスロット部７に跨るように挿入し、他方の固定子端板４から突出する導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂ（８ａのみを図示）を、同じ円周上にあるものは全て同じ方向を向くように治具等を使用して折り曲げると共に、スロット部７内において隣接して挿入された他の導体セグメント８の群の脚部８ａ，８ｂは、図２に示すように、先のものとは直径の異なる別の同心円の円周上において、全て反対方向を向くように折り曲げる。
【００１９】
それによって異なる円周上の導体セグメント８の脚部８ａ或いは８ｂの先端同士が隣接して接触する多数の接触部分ができるので、それらの接触部分を溶接することにより、多数の導体セグメント８が連続して固定子鉄心２の歯部６に巻き付いた形のコイル２５を少なくとも３本構成する。そしてそれらのコイル２５にハーメチックターミナル２６を介して図示しない車載のバッテリー及びインバータから三相交流の電力を供給する。
【００２０】
平角銅線からなる導体セグメント８が固定子端板４のエッジ等に接触することにより、平角銅線の被覆が剥がれて絶縁性が低下するのを避けるために、ＰＥＮやＰＰＳのように冷媒に対する耐侵食性のある材料からなる筒形等の絶縁紙１１を予めスロット部７に挿入して内面を覆うという対策をとることができるが、導体セグメント８の端部を折り曲げる時等に、導体セグメント８の角部に図２において参照符号２７によって示すような膨らみ２７ができて、絶縁紙１１の一部に強く押し付けられるために絶縁紙１１に亀裂１３が生じ、膨らみ２７が固定子端板４のエッジに直接に接触することにより、その部分の被覆が剥がれて絶縁性が低下する可能性がある。
【００２１】
この問題を解消するために、図示実施例においては、図１及び図２に示すように、固定子鉄心２のうちで最も上層となる固定子端板４のスロット部７の一部に逃げ部としての切り欠き２８を形成している。スロット部７の底部に位置する最外周の導体セグメント８の突出部分となる脚部８ａ及び８ｂは、固定子鉄心２の円周方向のいずれか一方へ折り曲げられるので、切り欠き２８は、導体セグメント８の折り曲げられる脚部８ａ，８ｂの内側に対応するスロット部７の底部の一方の隅部にのみ形成することになる。なお、導体セグメント８の膨らみ２７や絶縁紙１１の亀裂１３が長く形成される場合には、固定子端板４だけでなく、積層された電磁鋼板３のうちの上層の２〜３枚にも同様な切り欠きを設けて対応すればよいが、積層される電磁鋼板３にも切り欠きを設けると有効な磁路が減少して僅かながら電動機の効率低下を招くので、通常は電磁鋼板３よりも多少厚めとする固定子端板４だけに切り欠き２８を設ける。
【００２２】
具体的に、固定子端板４に形成する切り欠き２８の大きさを、切り欠き２８の形状が概ね円形であることから直径によって例示すると、平角銅線からなる導体セグメント８の断面寸法をＡ（長辺）×Ｂ（短辺）の長方形として、長辺に沿って膨らみ２７が発生し、その高さｈが最大で長辺Ａの１０〜１５％、短辺に沿った長さｌが短辺Ｂの１３〜１７％、絶縁紙１１の厚さが長辺Ａの９〜１３％であった場合、切り欠き２８の直径は長辺Ａの２０〜３３％程度でよい。切り欠き２８を過度に大きくして、図示実施例における長辺の１／３を超える部分まで拡げると、固定子端板４の機械的強度が低下するだけでなく、平角銅線からなる導体セグメント８の端部を折り曲げる時に導体セグメント８を支持することができなくなる。
【００２３】
図示実施例においては固定子端板４に切り欠き２８を設けたことにより、平角銅線からなる導体セグメント８の脚部８ａ，８ｂを折り曲げた時に、曲げられる部分の内側に膨らみ２７が突出することにより、弾性に乏しいＰＥＮやＰＰＳ等からなる絶縁紙１１の一部に亀裂１３が発生しても、切り欠き２８が突出部分を隙間を残して受け入れることによって、導体セグメント８の一部が固定子鉄心２のスロット部７の内面に直接に接触することが避けられるので、導体セグメント８の表面の絶縁性被覆が傷ついたり、絶縁性が低下するのを未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例である電動圧縮機の一部を拡大して示す斜視図である。
【図２】図１の要部のみを更に拡大して示す横断側面図である。
【図３】実施例としての電動圧縮機の縦断正面図である。
【図４】図３に示す電動圧縮機の電動機部のみの部分的な縦断正面図である。
【図５】第１の従来例を示す分解斜視図である。
【図６】第２の従来例を示す分解斜視図である。
【図７】導体セグメントを示す斜視図である。
【符号の説明】
１…固定子
２…固定子鉄心
３…積層される電磁鋼板
４…固定子端板
５…ヨーク部
６…歯部
７…スロット部
８…平角銅線からなる導体セグメント
８ａ，８ｂ…脚部
９…合成樹脂製の被覆材
１１…絶縁紙
１３…亀裂
１４…電動圧縮機
１５…圧縮機部
１６…電動機部
２７…膨らみ
２８…切り欠き
２５…コイル
【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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