(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を用いて界磁を形成する回転子および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固定子を備え、該固定子を多数枚積層したコアシートで構成するとともに、該コアシートに所定数のスロットの溝を形成し、該スロット間の各歯に巻線を施してなる永久磁石電動機において、
前記固定子の軸方向両端の複数枚のコアシートを第１および第２のコア部とし、該第１および第２のコア部の間の多数枚のコアシートを第３のコア部としてなり、前記第１および第２のコア部のみ、その歯端部のチップの深さを深くするとともに、前記第３のコア部を構成するコアシートについては、その歯端部のチップの深さを前記第１および第２のコア部を構成するコアシートの歯端部のチップの深さより浅くし、前記第１ないし第３のコア部のスロットの溝をカフス付きの絶縁フィルムで絶縁し、該溝を介して前記各歯に巻線を施すようにしたことを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
前記第１ないし第３のコア部のスロットの溝の外径側を当該コアシートの外周に沿った形状とし、前記各歯に集中巻で巻線を施すようにしてなる請求項１に記載の永久磁石電動機。
【請求項３】
前記絶縁フィルムとして、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルムもしくは芳香族ポリアミド紙を用いる請求項１または２に記載の永久磁石電動機。
【請求項４】
前記固定子の外周を多角形状としてなる請求項１ないし３のいずれか１項に記載のコンプレッサー用永久磁石電動機。
【請求項５】
前記第１ないし第３のコア部の外形の各辺の中央に前記歯を設けるとともに、該歯を前記第１ないし第３のコア部のヨークと直角方向としてなる請求項４に記載のコンプレッサー用永久磁石電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和機や電気冷蔵庫等のコンプレッサに用いるインナーロータ型永久磁石電動機の固定子構造に係り、特に詳しくはモータの低コスト化、高効率化を実現する永久磁石電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
永久磁石電動機は、内側に永久磁石を用いて界磁を形成する回転子（例えば極数４）と、その回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固定子とを備え、例えば６スロットの固定子の場合には図６に示す構造となる。
【０００３】
図６において、固定子１は外周を円形としてドーナツ状のヨーク部を有しており、歯２はヨーク部から中心方向に延び、かつ円周方向に等間隔で６個形成されている。また、歯２の端部は円周方向で左右方向に延びた形状であり、隣接する歯２の間には同一形状のスロット３が円周方向に等間隔で形成されている。なお、４は回転子、５はシャフトである。
【０００４】
上記永久磁石電動機の固定子１は、図６に示す形状に電磁鋼板を打ち抜いたコアシート１ａを多数枚積層し、隣接するスロット３を介して各歯２に巻線機で直に集中巻を施すが、その固定子１のスロット３の溝には予め絶縁を施す必要がある。
この絶縁方式としては、固定子１に合成樹脂（ＰＳＳ（ポリフェニレンサルファイド）等）で成形した薄肉ボビンをコア上下両面からスロット３の溝に嵌合させる方法があるが、この合成樹脂を用いた絶縁方式は、どうしても高コストになってしまう。
そこで、コストの安価なＰＥＴフィルムを用いる方法がある。このＰＥＴフィルムを用いる絶縁方式は、ＰＥＴフィルムでカフス付のスロットライナを形成し、これをスロット３の溝に装着する。
【０００５】
しかし、上記構造の固定子１を有する電動機を空気調和機や電気冷蔵庫のコンプレッサに用いた場合、固定子１の外周が円形であることから、外周側に隙間がとれないため、冷媒や冷凍機油の通りがあまりよくなく、コンプレッサの品質や性能がどうしても劣ってしまう。
【０００６】
また、上記固定子１の歯２の端部が回転子４の外周に沿って延びた形状であることから、歯２に集中巻を施す場合には巻線が同歯２から外れやすい。しかも、スロット３の溝のうちヨーク側が固定子１の外周側に沿った円弧であることから、その巻線の巻数が限られ、その巻線が固定子１の内径側（回転子４側）にはみ出し易く、この巻線と回転子４との距離が規定以下になり易い。
【０００７】
そこで、例えば図７に示すように、固定子６の外周をほぼ多角形（例えば正六角形の角を丸めた形状）とし、その固定子６の外周部に隙間に冷媒や冷凍機油を通り易くしたものがある。
なお、固定子６は図７に示す形状に電磁鋼板を打ち抜いてコアシート６ａを得、このコアシート６ａを多数枚積層してなる。
【０００８】
また、固定子６の他の部分については、図６に示す固定子１と同様に歯７およびスロット８が形成されているが、その歯７の端部の形状が異なっている。
図８に示すように、その端部の内径側とスロット８の外径側とが直線的でほぼ平行で、その端部のチップの深さａが図６に示す歯２の端部のチップの深さよりも深くなっている。
【０００９】
したがって、歯７に集中巻を施した場合には巻線の巻数を多くすることができ、しかもこの巻線が歯端部で抑えられるために、巻線が固定子６の内径側にはみ出すことがなく、この巻線と回転子４との距離が規定以内に保てる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記永久磁石電動機においては、スロットの溝絶縁に合成樹脂を用いた場合モータコストが高くなってしまい、また、歯端部のチップの深ａさを深くした場合隣接する歯２，７の端部間の漏れ磁束（一次漏れ磁束）が多くなり、モータ効率が低くなるという欠点がある。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、モータのコスト低下を図るとともに、一次漏れ磁束を少なくしてモータの効率向上を図ることができるようにした永久磁石電動機を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、永久磁石を用いて界磁を形成する回転子および同回転子の外側に位置して回転磁界を発生する固定子を備え、該固定子を多数枚積層したコアシートで構成するとともに、該コアシートに所定数のスロットの溝を形成し、該スロット間の各歯に巻線を施してなる永久磁石電動機において、前記固定子の軸方向両端の複数枚のコアシートを第１および第２のコア部とし、該第１および第２のコア部の間の多数枚のコアシートを第３のコア部としてなり、前記第１および第２のコア部のみ、その歯端部のチップの深さを深くするとともに、前記第３のコア部を構成するコアシートについては、その歯端部のチップの深さを前記第１および第２のコア部を構成するコアシートの歯端部のチップの深さより浅くし、前記第１ないし第３のコア部のスロットの溝をカフス付きの絶縁フィルムで絶縁し、該溝を介して前記各歯に巻線を施すようにしたことを特徴としている。
【００１３】
本発明において、前記第１ないし第３のコア部のスロットの溝の外径側を当該コアシートの外周に沿った形状とし、前記各歯に集中巻で巻線を施すことが好ましい。
【００１４】
また、前記第３のコア部を構成するコアシートの歯端部のチップの深さを１ｍｍ以下あるいは前記コアシートの厚さの２倍以下とし、前記絶縁フィルムには、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）もしくは芳香族ポリアミド紙を用いることが好ましい。
【００１５】
前記第１ないし第３のコア部のヨークの幅を一定とし、その歯の幅を前記ヨークの幅の１倍ないし２倍としてなるとよい。
前記第１ないし第３のコア部の外形の各辺の中央に前記歯を設けるとともに、該歯を前記第１ないし第３のコア部のヨークと直角方向とし、前記丸めた角側に前記スロットの溝の中心を配してなるとよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図１ないし図５を参照して詳しく説明する。なお、図中、図６および図７と同一部分および相当する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
また、図１は図２および図３を組み合わせたもので、それぞれのＡ―ＡＡ線断面およびＢ―ＢＢ線断面を表している。
【００１７】
図１において、このインナーロータ型の永久磁石電動機の固定子１０は、外周をほぼ多角形としたコアシートを積層してなるが、その両端側に数枚（例えば４，５枚）のコアシート６ａからなる第１および第２のコア部１１，１２と、この第１および第２のコア部１１，１２の間に多数枚（ほぼ当該固定子１０を構成するコアシート１３ａの枚数；例えば１００枚程度）のコアシート１３ａからなる第３のコア部１３とを組合せ、第１および第２のコア部１１，１２を図２に示す形状のコアシート６ａで構成し、第３のコア部１３を図３に示す形状のコアシート１３ａで構成してなる。
【００１８】
図２に示すように、第１および第２のコア部１１，１２は、従来例に示した図７と同様の形状のコアシート６ａで構成されている。
既に、従来例で説明したように、第１および第２のコア部１１，１２は外周をほぼ正六角形（角を丸めた形状）で６スロット構造としたコアシート６ａを積層したものである。なお、正六角形の丸めは同一円に沿うようにする。
【００１９】
具体的には、上記コアシート６ａのほぼ六角形の各辺中央部を当該コア中心に延ばして歯７とすることで歯７をヨーク部に対して直角に形成し、各角側にスロット８の溝を形成してスロット８の溝の中心を各角としている。
また、その歯７の端部のチップの深さａはある程度深くし（後述する第３のコア部１３の歯端のチップの深さｂより深くし）、その溝開口部の寸法を３ｍｍないし４ｍｍとしてヨーク部の内側が交わる非直線部の円周方向弦の長さをその溝開口部の寸法の１倍ないし３倍としている。
【００２０】
図３および図４に示すように、第３のコア部１３は、第１および第２のコア部１１，１２と同様に、外周をほぼ正六角形（角を丸めた形状）で６個のスロット１４を有するコアシート１３ａを積層したものであるが、歯１５の端部形状が第１および第２のコア部１１，１２の歯７と異なる。
歯１５の端部（歯端）のチップの深ｂさは、図８に示したチップの深さａよりも浅くして一次漏れ磁束を少なくし、その歯端のチップの深さｂを浅くした分、その歯端のマウスの深さｃが深くなっている（端部の甲が高くしている）。
【００２１】
具体的には、例えば、歯端のチップの深さｂを１ｍｍ以下あるいはコアシート１３ａの厚さの２倍以下とすることが好ましい。
【００２２】
第１ないし第３のコア部１１，１２，１３のヨーク部の幅はほぼ一定とし、少なくとも正六角形の辺に相当部分のヨーク幅は一定値ｋとする。
また、第１および第２のコア部１１，１２の歯７、第３のコア部１３の歯１５の幅（歯幅）ｈはヨーク幅ｋの１倍ないし２倍とする。これにより、ヨーク部の磁束密度のバランスが良好になり、ひいてはモータ効率の向上が図られる。
【００２３】
上記構成の固定子１０に巻線の集中巻を施す場合、まず図１および図５に示すように、上記第３のコア部１３を第１のコア部１１と第２のコア部１２で挟んだ固定子１０のスロット８，１４の溝に絶縁を施す。
この溝絶縁方法は、絶縁フィルム（ＰＥＴフィルム）を用いてカフス付（折り返し付）のスロットライナを形成してスロット８，１４に装着する。なお、その他好ましい絶縁フィルムとして、ＰＥＮフィルムや芳香族ポリアミド紙が例示される。
【００２４】
そして、その絶縁フィルム１６を装着したスロット８，１４を介して各歯７，１５に巻線機で直に集中巻を施して巻線を形成する（図５の二点鎖線参照）。この場合、スロット８，１４の溝の内径側と外径側が直線的で平行であることから、巻線の巻数を多くすることができる。また、第１および第２のコア部１１，１２の歯７の端部のチップの深さａが深いことから、巻線が内径側（回転子４側）にはみ出すことがなく、巻線と回転子４との距離が規定値に保たれる。
【００２５】
このように、ＰＥＴフィルムの絶縁フィルム１６を使用することにより、低コスト化が実現できるとともに、第３のコア部１３の歯端部のチップの深さｂが浅いことから、隣接する歯１５の端部間における漏れ磁束（一次漏れ磁束）を少なくすることができる。
【００２６】
また、固定子１０の外形をほぼ正六角形していることから、当該電動機をコンプレッサに適用した場合に冷媒（ガス）、冷凍機油の通路面積を拡大することができるため、高品質、高性能のコンプレッサを得ることができる。したがって、このコンプッサを採用することにより、空気調和機や電気冷蔵庫の性能アップにも寄与する。
【００２７】
なお、上記実施の形態では、固定子１０を６スロットとした場合について説明したが、異なるスロット数の固定子にも適用することができ、特にスロット数の少ない固定子に適用すると好ましい。
また、上記実施の形態では、固定子１０の外形をほぼ正六角形とした場合について説明したが、異なる多角形の固定子にも適用することができ、特にその角数の少ない固定子に適用すると好ましい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、以下に述べる効果を奏する。本発明の永久磁石電動機の固定子は、その軸方向両端の複数枚のコアシートを第１および第２のコア部とし、第１および第２のコア部の間の多数枚のコアシートを第３のコア部としてなり、第１および第２のコア部のみ、その歯端部のチップの深さを深くするとともに、第３のコア部を構成するコアシートについては、その歯端部のチップの深さを前記第１および第２のコア部を構成するコアシートの歯端部のチップの深さより浅くし、第１ないし第３のコア部のスロットの溝をカフス付きの絶縁フィルムで絶縁し、この溝を介して各歯に巻線を施すようにしていることから、絶縁フィルムを安価なＰＥＴフィルムやＰＥＮフィルムもしくは芳香族ポリアミド紙とすることができ、モータの低コストを実現することができる。また、当該固定子の多数を占める第３のコア部のコアシートの歯端部間における漏れ磁束（一次漏れ磁束）が少なくなり、モータの効率向上を図ることができる効果がある。
【００２９】
さらに、上記固定子の外形をほぼ正六角形し、スロットの溝を外径側と内径側とを直線的で平行にしていることから、各歯の巻線数を多くすることができるばかりか、第１および第２のコア部のコアシートの歯端部により各歯の巻線を確実に保持することができ、巻線と回転子との距離を規定値内に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示し、永久磁石電動機を説明するための概略的断面図。
【図２】図１に示す永久磁石電動機の固定子を構成する第１および第２のコア部を説明するための概略的平面図。
【図３】図１に示す永久磁石電動機の固定子を構成する第３のコア部を説明するための概略的平面図。
【図４】図３に示す第３のコア部の一部分を説明するための概略的平面図。
【図５】本発明の永久磁石電動機を説明するための概略的平面図。
【図６】従来の永久磁石電動機を説明するための概略的平面図。
【図７】従来の永久磁石電動機を説明するための概略的平面図。
【図８】図７に示す永久磁石電動機の固定子の一部分を説明するための概略的平面図
【符号の説明】
６ａ  コアシート（第１および第２のコア部１１，１２の）
７  歯（第１および第２のコア部１１，１２の）
８  スロット（第１および第２のコア部１１，１２の）
１０  固定子
１１  第１のコア部
１２  第２のコア部
１３  第３のコア部
１３ａ  コアシート（第３のコア部の）
１４  スロット（第３のコア部の）
１５  歯
１６  絶縁フィルム（ＰＥＴフィルム）
ａ  チップの深さ（第１および第２のコア部の）
ｂ  チップの深さ（第３のコア部の）
ｃ  マウスの深さ（第３のコア部の）
ｈ  歯幅
ｉ  歯端幅
ｋ  ヨーク幅
【図１】
0004210811.tif 000002
【図２】
0004210811.tif 000003
【図３】
0004210811.tif 000004
【図４】
0004210811.tif 000005
【図５】
0004210811.tif 000006
【図６】
0004210811.tif 000007
【図７】
0004210811.tif 000008
【図８】
0004210811.tif 000009