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公開番号2020078208
公報種別公開特許公報(A)
公開日20200521
出願番号2018211551
出願日20181109
発明の名称電動圧縮機用モータ及びそれを備えた電動圧縮機
出願人サンデンホールディングス株式会社
代理人個人
主分類H02K 3/34 20060101AFI20200424BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】巻線とコアを絶縁するインシュレータの欠陥に基づく絶縁破壊の発生を効果的に抑制若しくは解消することができる電動圧縮機用モータを提供する。
【解決手段】電動圧縮機のモータは、ステータの巻線23とコア22の間にインシュレータ33を配置して成るものであって、インシュレータ33の内壁34Aに、複数層で構成された樹脂フィルム36を配置した。樹脂フィルム36を、それよりも誘電率が低い接着剤、又は、超音波によりインシュレータ33の内壁34Aに接合した。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成る電動圧縮機用モータにおいて、
前記インシュレータの内壁に、複数層で構成された樹脂フィルムを配置したことを特徴とする電動圧縮機用モータ。
続きを表示(約 720 文字)【請求項2】
前記樹脂フィルムは、当該樹脂フィルムよりも誘電率が低い接着剤、又は、超音波により前記インシュレータの内壁に接合されていることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機用モータ。
【請求項3】
前記インシュレータは、合成樹脂の射出成型により構成されていると共に、
前記樹脂フィルムは、前記インシュレータの内壁にインサート成型により配置されていることを特徴とする請求項1に記載の電動圧縮機用モータ。
【請求項4】
ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成る電動圧縮機用モータにおいて、
前記インシュレータが配置されるコアに、絶縁テープを複数回巻装したことを特徴とする電動圧縮機用モータ。
【請求項5】
前記インシュレータは、合成樹脂の射出成型により構成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項4のうちの何れかに記載の電動圧縮機用モータ。
【請求項6】
前記ステータのコアは、
隣接するティースの先端が連続しているティース部材と、
該ティース部材の外側に結合して磁路を形成するヨーク部材とから構成されていると共に、
前記巻線が巻回された前記インシュレータが前記ティースに外側から装着されることにより前記ティース部材に巻線が施され、当該巻線と前記ティースの間に前記インシュレータが配置されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のうちの何れかに記載の電動圧縮機用モータ。
【請求項7】
請求項1乃至請求項6のうちの何れかに記載のモータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする電動圧縮機。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置した電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機に関するものである。
続きを表示(約 7,900 文字)【背景技術】
【0002】
従来より電動圧縮機の圧縮要素を駆動するためのモータは、ステータとこのステータの内側で回転するロータにより構成されている。このうちステータは、電磁鋼板を積層してなるコアと、このコアから径方向に突出する複数のティースと、各ティースに巻装された巻線から構成されるが、コアと巻線は絶縁する必要があることから、コアと巻線の間には、絶縁性の樹脂から構成されたインシュレータが配置される(例えば、特許文献1参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2016−82624号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、インシュレータは通常射出成型で構成されるが、モータの軸方向に長い形状であるため、成型する際のゲートの位置は長手方向の両端部になる場合が多い。即ち、各ゲートから注入された樹脂は、ゲート間の中間部で合流することになるため、この合流部分で厚みが薄くなる可能性が高くなる。
【0005】
このように、インシュレータに厚みが薄い箇所が発生し、或いは、クラックが発生した場合、巻線に高電圧が印加されると、このような欠陥箇所に電界が集中する。これは下記式(I)の放電開始電圧Vが、インシュレータの厚みtが薄いところ程、高くなることに起因する。そのため、繰り返し電圧が印加されることで微小放電が発生し、インシュレータが絶縁破壊してしまう問題があった。
【0006】
V=√2×163×(t/ε)
0.46
・・・式(I)
但し、Vは放電開始電圧、tはインシュレータの厚み、εはインシュレータの比誘電率である。
【0007】
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、巻線とコアを絶縁するインシュレータの欠陥に基づく絶縁破壊の発生を効果的に抑制若しくは解消することができる電動圧縮機用モータ、及び、それを備えた電動圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するために、請求項1の発明の電動圧縮機用モータは、ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成るものであって、インシュレータの内壁に、複数層で構成された樹脂フィルムを配置したことを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明の電動圧縮機用モータは、上記発明において樹脂フィルムが、当該樹脂フィルムよりも誘電率が低い接着剤、又は、超音波によりインシュレータの内壁に接合されていることを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明の電動圧縮機用モータは、請求項1の発明においてインシュレータが、合成樹脂の射出成型により構成されていると共に、樹脂フィルムが、インシュレータの内壁にインサート成型により配置されていることを特徴とする。
【0011】
請求項4の発明の電動圧縮機用モータは、ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成るものであって、インシュレータが配置されるコアに、絶縁テープを複数回巻装したことを特徴とする。
【0012】
請求項5の発明の電動圧縮機用モータは、上記各発明においてインシュレータが、合成樹脂の射出成型により構成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項6の発明の電動圧縮機用モータは、上記各発明においてステータのコアが、隣接するティースの先端が連続しているティース部材と、このティース部材の外側に結合して磁路を形成するヨーク部材とから構成されていると共に、巻線が巻回されたインシュレータがティースに外側から装着されることによりティース部材に巻線が施され、当該巻線とティースの間にインシュレータが配置されることを特徴とする。
【0014】
請求項7の発明の電動圧縮機は、上記各発明のモータと圧縮要素を容器内に収納して成ることを特徴とする。
【発明の効果】
【0015】
請求項1の発明によれば、ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成る電動圧縮機用モータにおいて、インシュレータの内壁に、複数層で構成された樹脂フィルムを配置したので、例えば、請求項5の発明の如く合成樹脂の射出成型により構成されるインシュレータに欠陥が生じていても、自らの欠陥が重なり合う確率が低い複数層の樹脂フィルムをインシュレータの内壁に配置することにより、インシュレータの欠陥箇所に電界が集中することを回避し、インシュレータが絶縁破壊に至る不都合を未然に解消することができるようになる。
【0016】
これにより、電動圧縮機用モータの故障の確率が低下するので、廃棄コストを向上させることができるようになると共に、従来欠陥を補うことに必要であったインシュレータの厚み寸法を、本発明によれば低減することができるようになるので、生産コストの低減と寸法の縮小を図ることもできるようになるものである。
【0017】
この場合、例えば請求項2の発明の如く樹脂フィルムを、当該樹脂フィルムよりも誘電率が低い接着剤、又は、超音波によりインシュレータの内壁に接合するようにすることで、組立作業を容易にすることができるようになる。
【0018】
また、例えば請求項3の発明の如くインシュレータを、合成樹脂の射出成型により構成する際に、樹脂フィルムをインシュレータの内壁にインサート成型により配置するようにすれば、インシュレータの成型と同時に樹脂フィルムをインシュレータの表面若しくは内部に配置することが可能となるので、生産性が一層向上する。
【0019】
また、請求項4の発明によれば、ステータの巻線とコアの間にインシュレータを配置して成る電動圧縮機用モータにおいて、インシュレータが配置されるコアに、絶縁テープを複数回巻装するようにしたので、前述同様にインシュレータに欠陥が生じていても、自らの欠陥が重なり合う確率が低くなるように絶縁テープをインシュレータが配置されるコアに複数回巻装することにより、同様にインシュレータの欠陥箇所に電界が集中することを回避し、インシュレータが絶縁破壊に至る不都合を未然に解消することができるようになる。
【0020】
これにより、電動圧縮機用モータの故障の確率が低下するので、廃棄コストを向上させることができるようになると共に、従来欠陥を補うことに必要であったインシュレータの厚み寸法を、本発明によれば低減することができるようになるので、生産コストの低減と寸法の縮小を図ることもできるようになるものである。
【0021】
特に、請求項6の発明の如くステータのコアを、隣接するティースの先端が連続しているティース部材と、このティース部材の外側に結合して磁路を形成するヨーク部材とから構成することで、巻線の密度を大きくして性能の向上を図ることができる。また、ティースの先端が連続しており、その剛性が向上するため、ロータの回転に伴う反力によるステータの変形量も減少することになり、振動の発生も抑制される。
【0022】
そして、巻線が巻回されたインシュレータをティースに外側から装着することによりティース部材に巻線が施され、当該巻線とティースの間にインシュレータが配置されるようにすれば、ティース部材への巻線の巻装も極めて容易となる。
【0023】
そして、請求項7の発明の如く上記各発明のモータと圧縮要素を容器内に収納して電動圧縮機を構成することにより、小型で振動も少なく、高性能で故障も少ない電動圧縮機とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
本発明のモータを搭載した一実施形態の電動圧縮機の縦断側面図である。
図1のモータを構成するステータの分解斜視図である。
図2のステータの要部拡大平断面図である(実施例1、実施例2)。
図2のステータのコアの平面図である。
本発明の他の実施例のステータのコアの要部拡大平面図である(実施例3)。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明の実施形態について、図面に基づき詳細に説明する。
【実施例】
【0026】
図1は本発明のモータ4を搭載した実施例の電動圧縮機1の縦断側面図、図2はモータ4のステータ21の分解斜視図、図3はステータ21の要部拡大平断面図、図4はステータ21のコア22の平面図をそれぞれ示している。
【0027】
図1において、実施例の電動圧縮機1は、容器2内にスクロール圧縮要素3と本発明のモータ4を収納してなるスクロール電動圧縮機である。圧縮要素の実施例としてのスクロール圧縮要素3は、容器2に固定された固定スクロール6と、モータ4の回転軸8により、固定スクロール6に対して回転せずに公転運動される可動スクロール7とから成り、固定スクロール6に形成された渦巻き状のラップ11と可動スクロール7に形成された渦巻き状のラップ12とが噛み合うように配置されている。
【0028】
容器2内には図示しない冷媒導入通路から冷媒が導入され、両ラップ11、12間に構成される圧縮室に外側から吸い込まれる。この圧縮室は可動スクロール7の公転運動により中心に向けて狭くなるため、吸い込まれた冷媒は圧縮され、中心部から吐出室14、図示しない冷媒吐出通路を経て吐出されることになる。また、容器2内は低圧となるため、モータ4の周囲にも冷媒が通過することになり、この冷媒でモータ4は冷却されるかたちとなる。
【0029】
次に、本発明のモータ4について説明する。実施例のモータ4は永久磁石同期モータであり、コア22と巻線23から成るステータ21と、回転軸8に固定されてステータ21の内側で回転する磁石内蔵型のロータ24(複数枚の電磁鋼板を積層して成る)とから構成されている。
【0030】
ステータ21のコア22は、複数(極数に応じた数。実施例では12個)のティース27を有するティース部材26(内側コア)と、ヨーク部材28(外側コア)とが分離された二分割構成とされており、ティース部材26の隣接するティース27、27の各先端部27A、27Aは、ブリッジ部29により相互に連続した構成とされている。これにより、ティース部材26の各ティース27間のスロット31は、外方向に向けて開放し、中心方向が閉じた形状とされている。
【0031】
係るティース部材26及びヨーク部材28は複数枚の電磁鋼板を積層し、結合して構成されている。また、ヨーク部材28の内側には、ティース部材26のティース27と同数の嵌合凹所32が形成されている。
【0032】
一方、巻線23は絶縁体から成るインシュレータ(ボビン)33に予め巻回されており、このインシュレータ33の内側にはティース部材26のティース27が差し込まれる装着孔34が形成されている。インシュレータ33は、実施例ではPET(ポリエチレンテレフタレート)、又は、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の合成樹脂の射出成型により構成されている。
【0033】
そして、ステータ21を組み立てる際には、先ず、電磁鋼板を積層して結合することにより、ティース部材26とヨーク部材28を構成する。また、巻線23をインシュレータ33に巻回し、それを12個用意する。次に、巻線23を巻回した各インシュレータ33の装着孔34内にティース部材26のティース27を挿入するかたちでインシュレータ33を全てのティース27に外側から装着する(計12個装着する)。
【0034】
このようにしてティース部材26に巻線23が巻装される。次に、巻線23が施されたティース部材26をヨーク部材28内に嵌め込む。この際、ティース部材26の各ティース27の外端部がヨーク部材28の各嵌合凹所32内に嵌着されることでティース部材26とヨーク部材28は一体化される(図4)。尚、各インシュレータ33の巻線23は所定の電気回路を構成するように配線されるものとする。また、図4ではこのインシュレータ33と巻線23の表示を省略している。
【0035】
このように、ステータ21はティース27の先端部27Aが連続しており、外方に開放したスロット31に外側から巻線23を装着するため、ティース先端部の隙間からノズルを挿入して巻線を直巻するモータに比べて巻線の密度を大きくし、性能の向上を図ることができる。
【0036】
また、隣接するティース27、27の先端部27A、27Aがブリッジ部29で連続しており、その剛性が向上するため、ロータ24の回転に伴う反力によるステータ27の変形量も減少することになり、振動の発生も抑制される。更に、巻線23が巻回されたインシュレータ33をティース27に外側から装着することによりティース部材26に巻線23が施され、当該巻線23とティース27の間にインシュレータ33が配置されるようにしているので、ティース部材26への巻線23の巻装も極めて容易となる。
【0037】
そして、上記構成のモータ4とスクロール圧縮要素3を容器2内に収納して構成された実施例の電動圧縮機1は、小型で振動も少ない高性能なものとなる。
【0038】
次に、図3を参照しながら上記インシュレータ33の構成について詳述する。前述した如く、実施例のインシュレータ33は射出成型で構成されており、モータ4の軸方向に長い形状となっている。そのため、インシュレータ33を成型する際のゲート(合成樹脂を注入するゲート)の位置は、例えば、インシュレータ33の長手方向の両端部になる。即ち、各ゲートから注入された合成樹脂は、ゲート間の中間部で合流することになるため、この合流部分で厚みが薄くなる可能性がある。
【0039】
このような樹脂射出成型品に内在する欠陥としてはクラック等もあるが、インシュレータ33に厚みが薄い箇所が発生したり、クラックが発生していると、巻線23に高電圧が印加された場合、このような欠陥箇所に電界が集中する。そして、PWM制御により繰り返し電圧が印加されることで微小放電が発生し、インシュレータ33が絶縁破壊してしまう。
【0040】
そこで、この実施例ではインシュレータ33の装着孔34を構成する内壁、即ち、インシュレータ33が配置されるティース27に対向する内壁(図3に34Aで示す)に、絶縁性の樹脂フィルム36を配置している。この樹脂フィルム36もPET(ポリエチレンテレフタレート)、又は、PEN(ポリエチレンナフタレート)等の合成樹脂から構成されており、更に、複数層で構成されている。
【0041】
樹脂フィルム36は複数層で構成されることにより、各層の欠陥同士が重なり合う確立が非常に低くなっている。そして、樹脂フィルム36は、この実施例では当該樹脂フィルム36よりも誘電率が低い接着剤か、或いは、超音波によりインシュレータ33の内壁34Aに接合されている。
【0042】
このように、自らの欠陥が重なり合う確率が低い複数層の樹脂フィルム36をインシュレータ33の内壁34Aに配置することにより、インシュレータ33の欠陥箇所に電界が集中することを回避し、インシュレータ33が絶縁破壊に至る不都合を未然に解消することができるようになる。
【0043】
これによって、モータ4の故障の確率が低下するので、廃棄コストを向上させることができるようになると共に、従来欠陥を補うことに必要であったインシュレータ33の厚み寸法も低減することができるようになるので、生産コストの低減と寸法の縮小を図ることもできるようになる。
【0044】
また、この実施例の如く樹脂フィルム36を、当該樹脂フィルム36よりも誘電率が低い接着剤、又は、超音波によりインシュレータ33の内壁34Aに接合するようにすることで、組立作業を容易にすることができるようになる。
【実施例】
【0045】
尚、上記実施例では接着剤等により樹脂フィルム36をインシュレータ33の内壁34Aに接合するようにしたが、インシュレータ44を射出成型により構成する際に、樹脂フィルム36をインシュレータ33の内壁34Aにインサート成型により配置してもよい。そのようにすれば、インシュレータ33の成型と同時に樹脂フィルム36をインシュレータ33の表面、若しくは、内部に配置することができるようになるので、上記実施例の如く接着剤等で接合する場合に比べて、モータ4の生産性が一層向上する。
【実施例】
【0046】
次に、図5を参照しながら本発明の他の実施例について説明する。上記実施例ではインシュレータ33の内壁34Aに絶縁フィルム36を配置するようにしたが、それに代えて、図5に示す如くコア22を構成するティース部材26の各ティース27に絶縁テープ37を複数回(複数周)巻き付けるようにしてもよい。
【0047】
この絶縁テープ37はPET(ポリエチレンテレフタレート)、又は、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の合成樹脂から構成されている。そして、ティース27に複数回(複数周)巻き付けられることにより、各層の絶縁テープ37の欠陥同士が重なり合う確立が非常に低くなっている。
【0048】
この場合には、図5の如く絶縁テープ37が巻き付けられたティース27に、外側からインシュレータ33を装着することになる。それにより、ティース27とインシュレータ33の間には、自らの欠陥が重なり合う確率が低くなるよう複数回巻装された絶縁テープ37が配置されることになる。従って、前述同様にインシュレータ33に欠陥が生じていても、インシュレータ33の欠陥箇所に電界が集中することを回避し、インシュレータ33が絶縁破壊に至る不都合を未然に解消することができるようになる。
【0049】
そして、同様にモータ4の故障の確率が低下するので、廃棄コストを向上させることができるようになると共に、従来欠陥を補うことに必要であったインシュレータ33の厚み寸法も低減することができるようになり、生産コストの低減と寸法の縮小を図ることもできるようになる。
【0050】
そして、上記の各構成のモータ4とスクロール圧縮要素3を容器2内に収納して構成された実施例の電動圧縮機1は、小型で振動も少ない高性能なものとなる。
(【0051】以降は省略されています)

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