JP4815686B2 - 電動機の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、密閉型圧縮機用電動機およびその製造方法に関するものであり、樹脂材料の使用量を削減し、キャピラリーチューブ詰まりの発生し難い密閉型圧縮機およびそれを用いた冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、密閉型圧縮機には、小型高効率の観点から、突極部を有する電動機が用いられてきている。
【０００３】
突極部を有する電動機については、特開平７−４６７８２号公報に開示されているように、インシュレータと云われる樹脂等から形成される絶縁部材を介して固定子鉄心に、コイルが形成されている。一般的にコイル形成は、ノズル部を有する巻線機により、直接、ティースに巻線する直巻工法が採用されている。
【０００４】
このように製造された電動機は、当該公報にも開示されているように、隣接するティースに巻線されたコイルを収納するスロットにおいては空間が形成されており、隣接するコイル同士の絶縁が確保されている。
【０００５】
しかし、上記のような一体型の固定子鉄心による直巻工法においては、スロット内のノズル通過空間を確保する観点から、スロット内に空間（結果的に、絶縁を確保する空間となる）が形成され、これ以上の占積率の向上が困難であり、さらなる、小型高効率を実現することが不可能であった。
【０００６】
そこで、特開平９−１９１５８８号公報には、固定子鉄心は略直線状に展開した状態で直巻線した後、環状とし、固定子を形成する製造方法が開示されている。当該製造方法により占積率を大幅に向上した固定子を得ることが可能である。そして、占積率向上に伴い、同一スロットに収納された隣接するコイル同士の絶縁が必要となる。相間絶縁方法として、当該公報には、スロット絶縁紙に折り曲げ部を有する構造とし、固定子鉄心を環状にする際に、折り曲げ部が突起となり、コイル間に配置される技術的思想が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような、固定子鉄心を略直線状に展開した状態で直巻線した後、環状とし、固定子を形成する製造方法においては、主たる磁束の通り道となる固定子のヨーク部が接合部において切断されているため、寸法のバラツキ等を考慮すると、微小な隙間がヨーク部に複数存在することになり、磁気抵抗が増加すると共に、接合部における積層間の短絡等により鉄損も増加する。
【０００８】
また、密閉型圧縮機のように、半抜きによるカラマセや外周部の溶接等で積層間を固着している場合においては、落下時の接合強度の確保が困難であり、ＴＩＧ溶接等で接合した場合は、溶接部の積層間短絡により鉄損が増加する。また、固定子外周部をシェルに焼きばめしてなる密閉型圧縮機においては、固定子鉄心の外径寸法精度によってしか、内径寸法精度を確保することができず、ギャップ不同になりやすく、振動、騒音の面でも問題があった。また、接合部が、スロット内部に突出した場合、スロット絶縁紙を破損する可能性もあった。
【０００９】
本発明は、高占積率巻線を可能とし、さらに、磁束の急峻な変化による振動、騒音を抑制するものであり、低振動、低騒音な電動機、およびその製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、あらかじめ環状に巻線された後に前記ティースにスロットオープンを介して集中巻状にコイルを挿入する際、互いに隣接しない前記ティースに同時にコイルを挿入する工程をＭ回繰り返す。それによりコイルの挿入が容易になり、絶縁も含めて自動化することができることに加え、占積率も向上する。また、固定子鉄心の剛性が向上し、巻線振動も抑制されることにより、鉄心の円環振動による振動、騒音を低減できる。具体的には、つぎのとおりである。
【００１１】
請求項１に記載の発明は、先端部の円周方向に幅広部を有する複数のティースと環状のヨーク部により一体的に形成される固定子鉄心と、あらかじめ環状に巻線された後に前記ティースにスロットオープンを回して集中巻状に挿入されるコイルと、前記ティースと前記ヨークにより形成されるスロット部に挿入収納された隣接する異相コイル間を絶縁する相間絶縁紙と、前記スロットに収納されたコイルと前記固定子鉄心を絶縁するスロット絶縁紙で構成される、突極部を有する固定子と、永久磁石を有する回転子により構成される電動機の製造方法において、互いに隣接しない前記ティースに同時にコイルを挿入する工程をＭ（Ｍは２以上の整数）回、繰り返し行うことを特徴とする電動機の製造方法であり、相間絶縁構造が取りやすくなり、絶縁性を向上させ、信頼性が向上するという効果が得られる。また、同一スロット内で異なる相のコイルが混同することなく巻線が可能になる。さらにコイルの挿入性を向上させ、高占積率巻線を可能にし、電動機の効率が向上する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、コイル内径幅が、ティース先端部の円周方向に幅広となったティース幅広部より大きくなるように環状に巻線されたコイルを前記ティースに挿入する工程において、コイルをティース幅広部より奥に挿入した後、コイル内径幅を縮小し、かつコイル内径高さを内径幅の縮小に応じて拡大することを特徴とする請求項１記載の電動機の製造方法であり、占積率および絶縁性が向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、コイルを挿入する工程において、コイル内径高さを内径幅の縮小に応じて拡大することによって、固定子鉄心の軸方向端部とコイルの軸方向端部の内径部との間に、十分な絶縁空間距離を確保することを特徴とする請求項２記載の電動機の製造方法であり、絶縁性が向上することによりインシュレータを廃止することができ、樹脂使用量が減量できるため、特に密閉型圧縮機の用途に適する。
【００１４】
請求項４に記載の発明は各コイル挿入工程において、断面形状がコイル側に凹の略コの字型である相間絶縁紙をコイルと共に挿入することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、従来絶縁紙設置をコイル挿入後に行う場合、人の手で設置せねばならず、また絶縁紙の腰折れが発生するが、本発明は相間絶縁紙の設置が容易であり、機械による自動化が可能になる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、コイルが収納されるスロットで、かつコイル未挿入の隣接するティースのコイルが収納される前記スロットの部分にダミー部材を配置した状態で、コイル挿入を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、同一スロット内の異なる相のコイルを前記ダミー部材の使用によって左右に分けることにより、占積率および耐圧性が向上する。加えて相間絶縁紙の挿入が容易になるため、相間絶縁紙の挿入工程の自動化が可能となる。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、ティースに挿入されるコイルの前進に追従して、スロットの部分に配置したダミー部材を押し出すことを特徴とする請求項５記載の電動機の製造方法であり、占積率および耐圧性が向上し、また、相間絶縁紙の挿入が容易になるため、相間絶縁紙の挿入工程の自動化が可能となる。加えてダミー部材の押出のための特別な装置および工程が不要となる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、巻線可能な全スロット断面積のうち、コイルを挿入する挿入可能部分の断面積がダミー部材の断面積より小さいことを特徴とする請求項６記載の電動機の製造方法であり、コイルの挿入工程において相互の相間絶縁紙の干渉がなくなるため、安定したコイル挿入が可能となり、占積率を向上させるという効果が得られる。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、ダミー部材が、抜く方向の先端に向かって断面積が大きくなるようなテーパ形状を有する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、抜きテーパがついているためダミー部材の押出が容易になり、コイルダメージが少なくなるという効果が得られる。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、ダミー部材が、抜く方向の先端に向かって断面積が小さくなるようなテーパ形状を有する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、ダミー部材をスロットから抜き出す際に、ダミー部材自身で先に挿入されているコイルをスロット内で整形し、次のコイル挿入を容易にするという効果が得られる。
【００２０】
請求項１０に記載の発明は、スロットへのコイルの挿入は、互いに隣接しない、各相のコイルを同数ずつ同時に行う、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、各相のコイル内径面積の合計が同一になるため、各相の誘起電圧が同一になるという効果が得られる。また、各相のコイルの抵抗も同一になるため、電流が安定するという効果が得られ、これらの効果により駆動が安定し、電気的あるいは磁気的なアンバランスが低減される。
【００２１】
請求項１１に記載の発明は、３相巻線が施され、スロット数が偶数のときはＭ＝２、スロット数が奇数の時はＭ＝３である、請求項１０記載の電動機の製造方法であり、工程が少なくなるため、生産性が向上する。
【００２２】
請求項１２に記載の発明は、同一スロット内部に挿入された異なる相のコイルを挿入した後、前記コイルの軸方向両端部を整形し、かつ、前記同一スロット内部に挿入された異なる相のコイルを相間絶縁紙を介して接触させることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電動機の製造方法であり、固定子鉄心の剛性が向上し、巻線振動を抑制する効果があり、隣接するティースが互いに引き合うことにより発生する円環振動を抑制する効果があり、振動、騒音が低減される。また、スロットオープン部の絶縁紙と兼用する場合、十分に絶縁性が確保された状態で工程および使用材料を削減できる。
【００２３】
なお、ちなみに、参考例について説明する。先端部の円周方向に幅広部を有する複数のティースと環状のヨーク部により一体的に形成される固定子鉄心と、あらかじめ巻線された後に前記ティースにスロットオープンを介して挿入されるコイルと、前記ティースと前記ヨークにより形成されるスロット部に挿入収納された隣接する異相コイル間を絶縁する相間絶縁紙と、前記スロットに収納されたコイルと前記固定子鉄心を絶縁するスロット絶縁紙で構成される突極部を有する固定子と、永久磁石を有する回転子により構成される電動機において、前記スロット絶縁紙の固定子鉄心の軸方向両端面側に形成される折り返し角部を切欠形状とした電動機では、ステータ内径への絶縁紙のはみ出しがない、あるいは耐圧や信頼性などに影響がない程度まではみ出しを少なくすることができるため、信頼性の高い電動機が得られる。
【００２４】
なお、上記参考例において、さらに、スロット絶縁紙の固定子鉄心の軸方向両端面側に形成される折り返し角部を切欠形状とすることによって、固定子巻線終了後、前記スロット絶縁紙の折り返し角部がステータの内径より内周側に突出しないようにした電動機では、ステータ内径への絶縁紙のはみ出しがなく、信頼性の高い電動機が得られる。
【００２５】
なお、上記参考例において、さらに、スロット絶縁紙の固定子鉄心両端面側に形成される折り返し部の一部を収納する段差を固定子鉄心のスロット両端面側に設けた電動機では、固定子鉄心両端面側のスロットのエッジ部に、スロット絶縁紙折り返し部が当るため、絶縁性が良好となる。特に巻線のストレスによるスロット絶縁紙への応力により、絶縁破壊が少なくなるという効果が得られる。
【００２６】
請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載の製造方法により製造された電動機、又は上記参考例による電動機を用いた密閉型圧縮機では、集中巻の小型化・使用銅量低減という良さはそのままでありながら、高効率・低振動・低騒音が実現できる。
【００２７】
なお、ちなみに、冷媒がＨＦＣである上記参考例の密閉型圧縮機では、高効率・低振動・低騒音であると共に、インシュレータを使用しなくてよいため、キャピラリチューブづまり等が発生しにくいという効果が得られる。
【００２８】
なお、ちなみに、冷媒が自然冷媒である上記参考例の密閉型圧縮機では、高効率・低振動・低騒音であると共に、インシュレータを使用しなくてよいため、キャピラリチューブづまり等が発生しにくいという効果が得られる。
【００２９】
なお、ちなみに、上記参考例の密閉型圧縮機を搭載した冷凍サイクルでは、高効率でありながら使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００３０】
なお、ちなみに、上記参考例の冷凍サイクルを搭載した空調機器では、高効率でありながら使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００３１】
なお、ちなみに、上記参考例の冷凍サイクルを搭載した冷蔵庫では、高効率でありながら使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００３２】
なお、ちなみに、上記参考例の冷凍サイクルを搭載した電子回路冷却システムでは、特に近年のＩＴ産業の急成長により、インターネットのホスト局や移動体通信の中継局など、至るところに電子回路が集中しており、さらなる省エネが急務となっている中で、高効率でありながら使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例を用いて説明する。
【００３４】
【実施例】
以下本発明の実施例について説明する。
【００３５】
図１は本発明の一実施例における電動機の断面図である。
【００３６】
図２は本発明の一実施例における電動機の製造方法を示す図である。
【００３７】
図３は本発明の一実施例における電動機のコイル挿入方法を示す図であり、（ａ）は固定子鉄心の軸方向端面側、（ｂ）は正面側からの図である。
【００３８】
固定子１０は先端部の円周方向に幅広部１４を有する複数のティース１２と環状のヨーク部１３により一体的に形成される固定子鉄心１１に、あらかじめ環状に巻線されたコイル１５Ｕ１、１５Ｖ１、１５Ｗ１、１５Ｕ２、１５Ｖ２、１５Ｗ２を前記ティースにスロットオープン１６を介して挿入してなる。前記固定子の内周部には、固定子鉄心１１の内周部とわずかな空隙をもって対向した回転子２０を備える。回転子２０は軸受等（図示せず）によって回転自在に保持され、略円筒形の回転子鉄心２１の内部に永久磁石２２が埋設されてなる。永久磁石２２は、Ｎ、Ｓ交互に着磁されている。コイル１５には回転子位置に応じて半導体素子等により転流された電流が流れ、固定子１０に回転磁界が発生し、回転子２０の磁束との相互作用により発生するトルクが働き、回転子２０を回転させる。
【００３９】
次に製造工程について説明する。
【００４０】
固定子鉄心１１は、電磁鋼板をプレスにて所定の形状に打ち抜き、所定の積厚に積層してなる。一方、図２（ａ）に示すように、あらかじめ環状（この場合、一本のティース１２の回転子２０に面した面の形状にあわせた形状）に巻線し、コイル１５を形成する。このコイルは、図２（ｂ）（ｃ）に示すように前記コイル１５にそれぞれ対応するティース１２に挿入する。この際、少なくとも隣接しないティース１２のコイル１５を同時に挿入する。図２では、まず１５Ｕ２、１５Ｖ１、１５Ｗ２を挿入し、次に１５Ｕ１、１５Ｖ２、１５Ｗ１を挿入する手順を示しているが、図２（ｂ）と図２（ｃ）の工程が逆になっても問題ない。この時、コイル１５を挿入するスロット５０のうち、コイル１５が未挿入の部分には、今回挿入するコイル１５を所定の位置に収納し、バラけないようにダミー部材３１を挿入した状態で行うとよい。また、スロット５０の形状を略楕円状にしてもよく、略楕円状にすることで、コイル１５がスムーズにスロット５０内に挿入されるため、巻線性を向上させることができる。コイル１５を挿入するときには、断面形状がコイル１５側に凹の略コの字型である相間絶縁紙１９を同時に挿入するとよい。相間絶縁紙１９はそれぞれのコイル１５側に凹のコの字形で、特に固定子１０内径側の折り返しは、固定子鉄心１１のスロットオープン１６とコイル１５との絶縁を兼ねることができる。固定子鉄心１１のスロットオープン１６付近において相間絶縁紙１９とスロット絶縁紙１８が一定の長さ以上で重なりあわせることにより、絶縁が十分となる。この時、巻線可能な全スロット断面積のうち、コイル１５を挿入する挿入可能部分の断面積がダミー部材３１の断面積より小さい場合には、コイル１５の挿入工程において相互の相間絶縁紙１９の干渉がなくなるため、安定したコイル１５の挿入が可能となり占積率が向上する。また、ダミー部材３１が、抜く方向の先端に向かって断面積が大きくなるようなテーパ形状を有する場合、抜きテーパがついているためダミー部材３１の押出が容易になり、コイル１５のダメージが少なくなるという効果が得られる。なお、ダミー部材３１が抜く方向の先端に向かって断面積が小さくなるようなテーパ形状を有する場合、ダミー部材３１をスロットから抜き出す際に、ダミー部材３１自身で先に挿入されているコイル１５をスロット５０内で整形し、次のコイル１５の挿入を容易にするという効果を得られる。
【００４１】
次に、ダミー部材３１が挿入されたスロット５０にコイル１５の挿入をするときは、図３に示すように、ティース１２に挿入されるコイル１５の前進に追従して、スロット５０に配置したダミー部材３１を押し出すことにより、占積率および耐圧性が向上し、また、相間絶縁紙１９の挿入が容易になるため、相間絶縁紙１９の挿入工程の自動化が可能となる。加えてダミー部材３１の押出のための特別な装置および工程が不要となる。これにより同一スロット５０内にある、異なる相のコイル１５は、２枚の相間絶縁紙１９を介して接することになる。
【００４２】
なお、図２（ｄ）のように、挿入後のコイル１５の軸方向両端部（以下、「コイルエンド」と示す）１７は、所定の形状に整形する。整形によって、電動機の付近に設けられる機器との絶縁空間距離を確保でき、固定子巻線を用いて着磁する場合、コイルエンド１７の変形やダメージを抑える。さらに、コイルエンド１７を成形することにより、同一スロット５０内に収納されている異なる相のコイル１５、例えば１５Ｗ２と１５Ｕ１に力が作用し、ティース１２が拘束されることで固定子鉄心１１の剛性が向上する。
【００４３】
また、整形したコイルエンド１７は、縛り糸で結束する、あるいは自己融着電線を用いて整形後にコイル１５を融着させるとよい。
【００４４】
以下にコイル１５の挿入手順の一例を述べる。
【００４５】
４極６スロットの時、各ティース１２に施された巻線が、順にＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２である時、例えばまずＵ１、Ｗ１、Ｖ２を同時に挿入し、次にＶ１、Ｕ２、Ｗ２を同時に挿入するとよい。この時、最初にＵ１、Ｗ１、Ｖ２を入れる時、これらと同一スロット５０にあり、２回目に挿入されるＶ１、Ｕ２、Ｗ２にダミー部材３１を挿入する。
【００４６】
同様に６極９スロットの時、各ティース１２に施された巻線が、順にＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３である時、例えばまずＵ１、Ｗ１、Ｖ２を同時に挿入し、次にＵ３、Ｗ３、Ｖ１を同時に挿入し、最後にＵ２、Ｗ２、Ｖ３を同時に挿入するとよい。
【００４７】
また同様に８極９スロットの時、各ティース１２に施された巻線が、順にＵ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２、Ｕ３、Ｖ３、Ｗ３、Ｕ４、Ｖ４、Ｗ４である時、例えばまずＵ１、Ｗ１、Ｖ２、Ｕ３、Ｗ３、Ｖ４を同時に挿入し、次にＶ１、Ｕ２、Ｗ２、Ｖ３、Ｕ４、Ｗ４を同時に挿入するとよい。このようなコイル１５の挿入順序で行えば、それぞれのコイル１５挿入において、同時に挿入するコイル１５の組合せ（相対的な位置関係）が同一となるため、あらかじめ環状に巻線するための巻枠や巻線機が同一の構成でよい。このため設備が簡略化でき、生産性も向上する。
【００４８】
すなわち、奇数スロット…３回、偶数スロット…２回でコイルの挿入が完了する。
【００４９】
これにより各相のコイル１５内径面積の合計が同一になるため、各相の誘起電圧が同一になるという効果が得られる。また、各相のコイル１５の抵抗も同一になるため、電流が安定するという効果が得られ、これらの効果により駆動が安定し、アンバランスが低減される。例えば４極６スロットの場合、１回目に挿入したコイル１５より２回目に挿入したコイル１５の方が内径面積がわずかに大きかった場合、Ｕ１、Ｗ１、Ｖ２のコイルより、Ｖ１、Ｕ２、Ｗ２のコイルの方が誘起電圧がわずかに大きくなるが、Ｕ、Ｖ、Ｗ各相トータルではそれぞれＵ１＋Ｖ２、Ｖ１＋Ｖ２、Ｗ１＋Ｗ２となるので、各相ほぼ同一の誘起電圧となる。
【００５０】
なお、隣り合うティース１２にコイル１５を挿入する場合、例えば４極６スロットの時には、Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１、Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２のコイルを同時に挿入することも可能である。この場合、挿入回数が１回となるため工程を削減することができるが、コイル１５の巻き崩れや、異なる相のコイル１５の交差などの問題が生じるため、コイル１５の挿入そのものが困難となる。したがって、本発明に示したように、互いに隣接しないティース１２に同時にコイル１５を挿入することが望ましい。
【００５１】
次に集中巻線を施した電動機の音の発生原理について説明する。
【００５２】
通常、前記のような電動機の固定子鉄心では、互いに隣接した幅広部１４間に作用する互いに引き合うあるいは反発する応力が増加するために円環振動が発生し易く、分布巻に比べて振動が増加する傾向にあった。これには、回転方向の振動のみならず、半径方向の振動も大きく影響を及ぼす。また、スロットオープン１６から巻線用ノズルを挿入しながらティース１２に直接巻線を施すノズル巻工法によって製造された電動機では、コイル１５はティース１２に密着し、隣接するティース１２に巻線されたコイル１５間に空間があるため、円環振動に対しては、コイル１５は質量として働く以外、剛性の向上に寄与しない。
【００５３】
特に、ＰＷＭ制御を行う場合、さらには３相中２相のみに通電する１２０°矩形波通電では振動の増加が顕著である。これは、正弦波駆動に比べて、巻線に流れる電流に高調波を多く含むためである。また１２０°矩形波通電では、相切替時の電流の変化が急峻であることから、幅広部１４には強い加振力が発生し、振動が増大する。さらに永久磁石２２を回転子鉄心２１内部に埋設したＩＰＭモータでは、磁気吸引力が大きくなるため、固定子鉄心２１を変形させる力が大きく、また、ギャップ不同時のアンバランス力も大きくなる。永久磁石２２が希土類（Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系）である時は、さらに顕著となる。
【００５４】
一方、本発明に示した製造方法によって製造された電動機においては、同一スロット５０に挿入するコイル１５を仮にＵ１（−）、Ｖ１（＋）とすると、Ｕ１（−）とＶ１（＋）は、Ｕ１（−）と同時に挿入した相間絶縁紙１９と、Ｖ１（＋）と同時に挿入した相間絶縁紙１９を介して互いに接している。これにより固定子鉄心１１の剛性が向上し、巻線振動の抑制がなされるため、隣接するティース１２が互いに引き合うことにより発生する固定子鉄心１１の円環振動による振動、騒音を低減する効果がある。図４に従来の電動機の固定子鉄心の伝達関数、図５に本発明の電動機の伝達関数を示す。
【００５５】
なお、従来の技術で説明したような、固定子鉄心１１を分割して巻線する場合は、スロット５０内に隙間なく巻線した場合、コイル１５の弾性が損なわれることもある。本発明における製造方法では、スペースファクタ５０〜６５％が望ましい。
【００５６】
図６に示すように、スロット絶縁紙１８のティース１２の軸方向両端面側に形成される折り返し角部４１を切欠形状とすることによって、固定子巻線終了後、スロット絶縁紙１８の折り返し角部４１が固定子１０の内径より内周側に突出しないようにすることにより、固定子１０の内径への絶縁紙のはみ出しがなく、信頼性の高い電動機が得られる。
【００５７】
なお、図７のように、ティース１２のスロット５０について、軸方向両端部のわずかな長さＬだけ（１〜３ｍｍ程度）、他の部分よりスロット５０形状を大きくすることによって、ティース１２にわずかな幅Ｗの段差５１を設ける。スロット絶縁紙１８のティース１２両端面側に形成される折り返し部の一部を段差に収納する。段差５１の幅は、スロット絶縁紙１８の２枚分の厚みより若干大きめに取るとよい。例えば、０．２５ｍｍのスロット絶縁紙１８を用いた時、段差５１の幅Ｗは０．５ｍｍより大きい値、０．６ｍｍ〜１ｍｍ程度でよい。
【００５８】
コイル１５をスロット５０に挿入し、または、コイルエンド１７を成形する時、スロット絶縁紙１８の軸方向端部には、大きな力がかかる。このとき、前記段差５１が無い場合には、スロット絶縁紙１８の１枚のみが直接ティース１２のスロット５０の軸方向端部のエッジに強い力で押し付けられることになり、破れたりして、コイル１５とティース１２との絶縁が破壊される恐れがあるが、上記の段差５１がある構成では、スロット絶縁紙１８の折り返し部によって力が吸収されるため、コイル１５側のスロット絶縁紙１８の破損は起こりにくい。なお、スロット絶縁紙１８の折り返し部の軸方向長さＨは、段差５１に一部を収納してもなおコイルエンド１７とティース１２との間に所定の絶縁空間距離があればよく、例えば家庭用機器に使われる圧縮機等の場合、絶縁空間距離は２．４ｍｍ以上であるので、段差の軸方向長さが１〜３ｍｍである場合、これらをたしあわせて、３．４〜５．４ｍｍ程度設ければよい。
【００５９】
なお、スロット絶縁紙１８および相間絶縁紙１９の材質は、ポリエステルフィルムが好適であり、特に、密閉型圧縮機として、冷媒に晒されるような用途では、オリゴマの低い、ＰＥＮ，ＰＥＴ等が優れる。
【００６０】
なお、この電動機を密閉型圧縮機に用いれば、集中巻の小型化・使用銅量低減という良さはそのままのため高効率であるうえに低振動・低騒音である。さらにインシュレータを用いる必要がないため、キャピラリチューブづまり等が発生しにくい。自然冷媒を使用する密閉型圧縮機においても同様の効果を得ることができる。
【００６１】
また、前記密閉型圧縮機を搭載した冷凍サイクルは、高効率であるので使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００６２】
また、前記冷凍サイクルを搭載した空調機器は、高効率であるので使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００６３】
また、前記冷凍サイクルを搭載した冷蔵庫は、高効率であるので使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００６４】
また、前記冷凍サイクルを搭載した電子回路冷却システムは、高効率であるので使用電力を削減することができ、信頼性の向上と長寿命化が実現できる。
【００６５】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、相間絶縁構造が取りやすくなり、絶縁性を向上させ、信頼性が向上するという効果が得られる。また、同一スロット内で異なる相のコイルが混同することなく巻線が可能になる。さらにコイルの挿入性を向上させ、高占積率巻線を可能にし、電動機の効率が向上する。
【００６６】
請求項２に記載の発明によれば、占積率および絶縁性が向上する。
【００６７】
請求項３に記載の発明によれば、絶縁性が向上することによりインシュレータを廃止することができ、樹脂使用量が減量できるため、特に密閉型圧縮機の用途に適する。
【００６８】
請求項４に記載の発明によれば、絶縁紙設置をコイル挿入後に行う場合、人の手で設置せねばならず、また絶縁紙の腰折れが発生するが、本発明は相間絶縁紙の設置が容易であるため、機械による自動化が可能になる。
【００６９】
請求項５に記載の発明によれば、同一スロット内の異なる相のコイルを左右に分けることにより、占積率および耐圧性が向上する。加えて相間絶縁紙の挿入が容易になるため、自動化が可能となる。
【００７０】
請求項６に記載の発明によれば、占積率および耐圧性が向上し、また、相間絶縁紙の挿入が容易になるため、自動化が可能となる。加えてダミー部材の押出のための特別な装置が不要となる。
【００７１】
請求項７に記載の発明によれば、相互の相間絶縁紙の干渉がなくなるため、安定したコイル挿入が可能となり、占積率を向上させるという効果が得られる。
【００７２】
請求項８に記載の発明によれば、抜きテーパがついているためダミー部材の押出が容易になり、コイルダメージが少なくなるという効果が得られる。
【００７３】
請求項９に記載の発明によれば、ダミー部材がスロットから抜け出る際に、ダミー部材自身で先に挿入されているコイルをスロット内で整形し、次のコイル挿入を容易にするという効果が得られる。
【００７４】
請求項１０に記載の発明によれば、各相のコイル内径面積の合計が同一になるため、誘起電圧が同一になるという効果が得られる。また、各相のコイルの抵抗も同一になるため、電流が安定するという効果が得られ、これらの効果により駆動が安定し、電気的あるいは磁気的なアンバランスが低減される。
【００７５】
請求項１１に記載の発明によれば、工程が少なくなるため、生産性が向上する。
【００７６】
請求項１２に記載の発明によれば、固定子鉄心の剛性が向上し、巻線振動を抑制する効果があるため、隣接するティースが互いに引き合うことにより発生する円環振動を抑制する効果があり、振動、騒音が低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施例における電動機の断面図
【図２】 （ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の一実施例における電動機の製造方法を示す図
【図３】 （ａ）（ｂ）は、本発明の一実施例における電動機のコイル挿入方法を示す図
【図４】 従来の電動機の固定子鉄心の伝達関数を示す図
【図５】 本発明における電動機の固定子鉄心の伝達関数を示す図
【図６】 一例におけるスロット絶縁紙形状を示した斜視図
【図７】 一例におけるスロットの軸方向両端部段差とスロット絶縁紙折り返し部との関係を示した断面図
【符号の説明】
１０ 固定子
１１ 固定子鉄心
１２ ティース
１３ ヨーク部
１４ 幅広部
１５ コイル
１６ スロットオープン
１７ コイルエンド
１８ スロット絶縁紙
１９ 相間絶縁紙
２０ 回転子
３１ ダミー部材
４１ 折り返し角部
５０ スロット
５１ 段差

Claims (12)

1. 先端部の円周方向に幅広部を有する複数のティースと環状のヨーク部により一体的に形成される固定子鉄心と、あらかじめ環状に巻線された後に前記ティースにスロットオープンを介して集中巻状に挿入されるコイルと、前記ティースと前記ヨークにより形成されるスロット部に挿入収納された隣接する異相コイル間を絶縁する相間絶縁紙と、前記スロットに収納されたコイルと前記固定子鉄心を絶縁するスロット絶縁紙で構成される、突極部を有する固定子と、永久磁石を有する回転子により構成される電動機の製造方法において、互いに隣接しない前記ティースに同時にコイルを挿入する工程をＭ（Ｍは２以上の整数）回、繰り返し行うことを特徴とする電動機の製造方法。
2. コイル内径幅が、ティース先端部の円周方向に幅広となったティース幅広部より大きくなるように環状に巻線されたコイルを前記ティースに挿入する工程において、コイルをティース幅広部より奥に挿入した後、コイル内径幅を縮小し、かつコイル内径高さを内径幅の縮小に応じて拡大することを特徴とする請求項１記載の電動機の製造方法。
3. コイルを挿入する工程において、コイル内径高さを内径幅の縮小に応じて拡大することによって、固定子鉄心の軸方向端部とコイルの軸方向端部の内径部との間に、十分な絶縁空間距離を確保することを特徴とする請求項２記載の電動機の製造方法。
4. 各コイル挿入工程において、断面形状がコイル側に凹の略コの字型である相間絶縁紙をコイルと共に挿入することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。
5. コイルが収納されるスロットで、かつコイル未挿入の隣接するティースのコイルが収納される前記スロットの部分にダミー部材を配置した状態で、コイル挿入を行うことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。
6. ティースに挿入されるコイルの前進に追従して、スロットの部分に配置したダミー部材を押し出すことを特徴とする請求項５記載の電動機の製造方法。
7. 巻線可能な全スロット断面積のうち、コイルを挿入する挿入可能部分の断面積がダミー部材の断面積より小さいことを特徴とする請求項６記載の電動機の製造方法。
8. ダミー部材が、抜く方向の先端に向かって断面積が大きくなるようなテーパ形状を有する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。
9. ダミー部材が、抜く方向の先端に向かって断面積が小さくなるようなテーパ形状を有する請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。
10. スロットへのコイルの挿入は、互いに隣接しない、各相のコイルを同数ずつ同時に行う、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。
11. ３相巻線が施され、スロット数が偶数のときはＭ＝２、スロット数が奇数の時はＭ＝３である、請求項１０記載の電動機の製造方法。
12. 同一スロット内部に挿入された異なる相のコイルを挿入した後、前記コイルの軸方向両端部を整形し、かつ、前記同一スロット内部に挿入された異なる相のコイルを相間絶縁紙を介して接触させることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電動機の製造方法。

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