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WO2017110476A1 - コンプレッサ用モータ及びそれを備えたコンプレッサ - Google Patents

コンプレッサ用モータ及びそれを備えたコンプレッサ Download PDF

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WO2017110476A1
WO2017110476A1 PCT/JP2016/086377 JP2016086377W WO2017110476A1 WO 2017110476 A1 WO2017110476 A1 WO 2017110476A1 JP 2016086377 W JP2016086377 W JP 2016086377W WO 2017110476 A1 WO2017110476 A1 WO 2017110476A1
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WO
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press
tooth
teeth
recess
outer end
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/086377
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English (en)
French (fr)
Inventor
憲幸 小林
貴大 池田
Original Assignee
サンデンホールディングス株式会社
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Publication date
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Priority to US16/064,292 priority patent/US10840750B2/en
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    • H02K1/18—Means for mounting or fastening magnetic stationary parts on to, or to, the stator structures
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    • H02K1/146—Stator cores with salient poles consisting of a generally annular yoke with salient poles
    • H02K1/148—Sectional cores

Definitions

  • the present invention relates to a compressor motor for driving a compression element housed in a container of a compressor and similarly housed in the container, and a compressor provided with the same.
  • a compressor for compressing a refrigerant used in a refrigeration cycle is configured by accommodating a compression element such as a scroll type and a motor for driving the compression element in a container (see, for example, Patent Document 1).
  • FIG. 11 shows a partial plan view of a stator core of a conventional compressor motor (see, for example, Patent Document 2).
  • a conventional motor includes a stator 100 shown in FIG. 11 and a rotor (not shown) that rotates inside the stator 100, and drives a compression element with a rotating shaft to which the rotor is fixed.
  • the core 101 of the stator 100 shown in FIG. 11 has a two-part configuration in which the tooth member 102 and the yoke member 103 are separated.
  • the tooth member 102 has an inner end portion (tip portion) 104A of each of the adjacent teeth 104, 104. 104A are continuous with each other at the bridge portion 105.
  • the slot 106 of the tooth member 102 is opened outward, and the center direction is closed.
  • a winding (not shown) is attached to each tooth 104 from the outside, and is located in each slot 106.
  • the yoke member 103 is coupled to the outer end of the tooth 104 of the tooth member 102 after the winding is mounted, whereby the stator 100 is configured.
  • the density of the winding is increased as compared with a motor in which the winding is directly wound by inserting a nozzle from a gap in the inner end portion of the tooth.
  • the performance can be improved.
  • the rigidity of the inner end portion 104A of the teeth 104 is improved, the amount of deformation of the core 101 of the stator 100 due to the reaction force accompanying the rotation of the rotor is reduced, and vibration is generated. There was also an advantage of being suppressed.
  • JP 2011-64099 A Japanese Patent No. 4147600
  • the teeth member 102 and the yoke member 103 are joined by press-fitting the outer end portion of the tooth 104 of the tooth member 102 into a press-fitting recess 108 formed in the yoke member 103 (the same number as the teeth 104). This is performed by pressing the member 102 from the outside (outer peripheral side) with the yoke member 103. Therefore, as a result of this press-fitting, a fastening load Fr directed from the outside to the inside (center direction) is applied to the teeth 104 as indicated by thin arrows in FIG.
  • the present invention has been made to solve the conventional technical problem, and the structure in which the bridge member is prevented from being deformed by coupling the tooth member and the yoke member to reduce the decrease in torque due to the leakage magnetic flux.
  • the present invention provides a compressor motor and a compressor using the same.
  • a compressor motor of the present invention is housed in a container and drives a compression element, and is fixed to a stator and a rotary shaft that drives the compression element.
  • the stator includes a rotating rotor, and an inner end portion of adjacent teeth is continuous at the bridge portion, and a stator is provided with a winding and is coupled to the outside of the tooth member to form a magnetic path.
  • the yoke member includes a press-fit recess that is opened inward and into which the outer end of the tooth is press-fitted, and the opposing inner side surfaces of the press-fit recess each have a protruding shape.
  • the both side surfaces of the outer end portion of the teeth are formed in a recessed shape that matches the shape of the inner surface of the press-fit recess.
  • protrusions are respectively formed on the inner surfaces facing each other of the press-fit recesses, and the press-fit recesses are formed on both side surfaces of the outer end portion of the teeth.
  • a recess is formed at a position that matches each protrusion, and each protrusion is press-fitted into each recess.
  • the protrusions formed on the inner surfaces facing each other of the press-fitting recesses each have a wedge shape and are formed on both side surfaces of the outer end portion of the teeth.
  • Each of the recessed portions formed has a V shape that matches the wedge shape of the protruding portion of the press-fitting recess.
  • a compressor motor according to the above invention, wherein a dimension in a direction parallel to the radial direction from the outer end surface of the tooth to the V-shaped apex of the recessed portion is a, and B in the width direction of the tooth up to B, B in the width of the tooth, e in the direction parallel to the radial direction from the outer end face of the tooth to the position of the press-fit recess, and the yield stress of the tooth member.
  • ⁇ r is the contact stress applied to the teeth when the outer end of the teeth is press-fitted into the press-fit recess
  • the value of a is ⁇ r ⁇ B / ( ⁇ y ⁇ r) ⁇ a ⁇ ⁇ (B-2b) / B ⁇ 2 ⁇ e It is characterized by being set in the range of.
  • the compressor of the invention of claim 5 is characterized in that the motor and the compression element of each of the inventions described above are housed in a container.
  • the stator in a compressor motor that is housed in a container and drives a compression element, includes a stator and a rotor that is fixed to a rotation shaft that drives the compression element and rotates inside the stator.
  • the inner end portion of the adjacent teeth is continuous at the bridge portion, and is constituted by a tooth member on which winding is applied and a yoke member that is coupled to the outside of the tooth member to form a magnetic path.
  • the density can be increased to improve the performance.
  • the inner end portion of the teeth is continuous at the bridge portion and the rigidity thereof is improved, the amount of deformation of the stator due to the reaction force accompanying the rotation of the rotor is reduced, and the occurrence of vibration is also suppressed.
  • the yoke member is provided with a press-fit recess that is opened inward and into which the outer end portion of the tooth is press-fitted, and the inner surfaces facing each other of the press-fit recess have a protruding shape. Since both side surfaces of the outer end portion are recessed shapes that match the shape of the inner surface of the press-fitting recess, the teeth of the teeth member are the yoke members on the outer surface of the inner surface of the recessed portion of the recessed shape. It becomes possible to receive a fastening load from the outside caused by press-fitting into the press-fit recess.
  • protrusions are respectively formed on the inner surfaces facing each other of the press-fit recesses, and recessed on the both side surfaces of the outer end portion of the teeth at positions corresponding to the respective protrusions of the press-fit recesses. If each protrusion is formed and each protrusion is press-fitted into each recess, the outer surface of each recess receives the fastening load due to the coupling of the tooth member and the yoke member. Thus, the stress applied to the bridge portion can be effectively reduced.
  • the protrusions formed on the inner surfaces facing each other of the press-fitting recess as in the invention of claim 3 each have a wedge shape, and the respective recesses formed on both side surfaces of the outer end portion of the teeth. Is effective at the protrusions, making it easy to press-fit the teeth of the teeth member into the press-fit recesses of the yoke member by presenting a V shape that matches the wedge shape of the protrusions of the press-fit recesses. It becomes possible to receive a fastening load.
  • the dimension in the direction parallel to the radial direction from the outer end surface of the tooth to the V-shaped apex of the recessed portion is a
  • the tooth from the side surface of the tooth to the V-shaped apex of the recessed portion The width dimension of the teeth is b
  • the width dimension of the teeth is B
  • the dimension in a direction parallel to the radial direction from the outer end face of the teeth to the position of the press-fit recess is e
  • the yield stress of the teeth member is ⁇ y
  • the value of a is set to ⁇ r ⁇ B / ( ⁇ y ⁇ r) ⁇ a, so that a V-shaped recess It is possible to prevent inconvenience that the surface located on the outer side of the inner surface is crushed by the fastening load and the stress applied to the bridge portion at the inner end of the tooth is increased.
  • FIG. 3 is an enlarged plan sectional view of a main part of the stator of FIG. 2. It is a top view of the core of the stator of FIG. It is a principal part enlarged plan view of the core of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a circle CA portion in FIG. 5.
  • FIG. 6 is an enlarged view of a circle CB portion in FIG. 5. It is a figure explaining the shape of the coupling
  • a compressor 1 of the embodiment is a scroll compressor in which a scroll compression element 3 and a motor 4 of the present invention are housed in a container 2.
  • the scroll compression element 3 includes a fixed scroll 6 fixed to the container 2, and a movable scroll 7 that revolves without rotating with respect to the fixed scroll 6 by the rotating shaft 8 of the motor 4.
  • the spiral wrap 11 formed and the spiral wrap 12 formed on the movable scroll 7 are arranged so as to mesh with each other.
  • the refrigerant is introduced into the container 2 from a refrigerant introduction passage (not shown) and sucked from the outside into a compression chamber formed between the wraps 11 and 12. Since the compression chamber becomes narrower toward the center due to the revolving motion of the movable scroll 7, the sucked refrigerant is compressed and discharged from the center through the discharge chamber 14 and a refrigerant discharge passage (not shown). Further, since the inside of the container 2 has a low pressure, the refrigerant also passes around the motor 4, and the motor 4 is cooled by this refrigerant.
  • the motor 4 of the embodiment is a permanent magnet synchronous motor, and includes a stator 21 composed of a core 22 and a winding 23, and a magnet built-in rotor 24 that is fixed to the rotating shaft 8 and rotates inside the stator 21 (a plurality of electromagnetics). It consists of laminated steel plates).
  • the core 22 of the stator 21 is coupled to a teeth member 26 (inner core) having a plurality of teeth (a number corresponding to the number of poles, twelve in the embodiment) and an outside of the teeth member 26 to form a magnetic path.
  • the yoke member 28 (outer core) is separated into two parts, and the inner ends (tip portions) 27A and 27A of the teeth 27 and 27 adjacent to the tooth member 26 are mutually connected by the bridge portion 29. It has a continuous configuration. Thereby, the slot 31 between each tooth
  • Each of the teeth member 26 and the yoke member 28 is configured by laminating and bonding a plurality of electromagnetic steel plates (magnetic steel plates of the same material). Further, the same number of press-fit recesses 32 as the teeth 27 of the tooth member 26 are formed on the inner surface of the yoke member 28.
  • the press-fit recess 32 is opened inward and the axial end of the rotating shaft 8 is also opened. Further, the opposing inner side surfaces 32A and 32A of the press-fit recess 32 have a wedge-like protruding shape as shown in FIG. 7, and are formed as wedge-shaped protruding portions 35 and 35, respectively.
  • both side surfaces 27B and 27B of the outer end portion of the tooth 27 to be press-fitted into the press-fit recess 32 are V-shaped matching the protruding shape of the inner side surfaces 32A and 32A of the press-fit recess 32.
  • a concave shape is formed, and V-shaped concave portions 30 and 30 are respectively formed therein.
  • the recessed portions 30 and 30 are formed at positions that match the protruding portions 35 and 35 when the tooth 27 is press-fitted into the press-fit recess 32.
  • the shapes of the protruding portion 35 and the recessed portion 30 will be described in detail later.
  • the winding 23 is wound in advance on a bobbin 33 made of an insulator, and a mounting hole 34 into which the tooth 27 of the tooth member 26 is inserted is formed in the bobbin 33.
  • the winding 23 is wound around the tooth member 26.
  • the yoke member 28 is coupled to the outside of the tooth member 26 provided with the winding 23.
  • the teeth member 26 and the yoke member 28 are integrally formed by pressing the outer ends of the teeth 27 of the tooth member 26 into the press-fit recesses 32 of the yoke member 28 from the axial direction (upward in FIG. 2). (FIG. 7).
  • the windings 23 of the bobbins 33 are wired so as to constitute a predetermined electric circuit. In FIG. 4 and subsequent figures, the bobbin 33 and the windings 23 are not shown.
  • the stator 21 has the inner end portion (tip portion) 27A of the teeth 27 continuous, and the winding 23 is mounted from the outside to the slot 31 opened outward, so that the nozzle is inserted from the gap at the tip of the teeth.
  • the winding density can be increased and the performance can be improved as compared with a motor that winds the winding directly.
  • the bridge portion 29 has a shape having a narrower radial width than the inner end portion 27A of the tooth 27 and a predetermined length dimension in the circumferential direction (FIG. 6).
  • wedge-shaped protrusions 35 and 35 are formed on the opposite inner side surfaces 32A and 32A of the press-fit recess 32 of the yoke member 28, and the teeth to be press-fit into the press-fit recess 32.
  • V-shaped recessed portions 30 and 30 are formed on both side surfaces 27B and 27B of the outer end portion of the tooth 27 of the member 26, respectively. Further, since the recesses 30 and 30 are formed at positions corresponding to the protrusions 35 and 35 when the teeth 27 are press-fitted into the press-fit recesses 32, the V-shaped recesses 30 and 30 are formed.
  • the stress applied to the bridge portion 29 due to the coupling between the tooth member 27 and the yoke member 28 can be reduced, so that the deformation can be suppressed even if the width of the bridge portion 29 is narrowed. It becomes like this. As a result, the width of the bridge portion 29 can be narrowed to make it difficult for the magnetic flux to pass as in the embodiment.
  • the recessed portion 30 and the protruding portion may be affected by the fastening load Fr. The portion 35 is crushed, and the stress applied to the bridge portion 29 cannot be reduced. Further, if the strength of the tooth member 27 itself is reduced by forming the recessed portion 30, it becomes impossible to counter the stress due to the bending moment generated by the electromagnetic force F (shown in FIG. 9) of the rotating rotor 24.
  • FIG. 8 schematically shows a joint portion between the tooth member 26 and the yoke member 28, and
  • FIG. 9 schematically shows one tooth 27 (the bridge portion 29 is omitted) and the press-fit recess 32 of the tooth member 26. It is shown in.
  • the verification is carried out by setting a dimension a in a direction parallel to the radial direction from the outer end surface 27C of the tooth 27 to the V-shaped apex 30A of the recessed portion 30 and setting the dimension a within an appropriate range.
  • FIG. 9 the outer end portion of the tooth 27 and the press-fit recess 32 are shown separated from each other. However, in actuality, it is assumed that the two are pressure-bonded to each other with a predetermined overlap.
  • a is the distance from the outer end surface 27 C of the tooth 27 to the concave portion 30.
  • the dimension in the direction parallel to the radial direction to the V-shaped vertex 30A, b is the dimension in the width direction of the tooth 27 from the side surface of the tooth 27 to the V-shaped vertex 30A of the recessed portion 30, and e is the outer end face 27C of the tooth 27.
  • the dimension in the direction parallel to the radial direction from the position of the opening of the press-fit recess 32 to ⁇ , ⁇ is the angle formed by the surface P located outside the inner surface of the V-shaped recess 30 and the circumferential line, A is the width dimension of the surface P, B is the width dimension of the tooth 27, L is the stacked thickness of the tooth member 26 and the yoke member 28 (the thickness dimension of the laminated electromagnetic steel sheets as a whole), and Fr is the thickness of the tooth 27 of the tooth member 26. Press the outer end into the press-fit recess 32 of the yoke member 28. A fastening load applied to the teeth 27 when.
  • the contact stress applied to the tooth 27 by press-fitting is ⁇ r
  • the contact reaction force is Rr
  • the contact stress of the surface P is ⁇ a
  • the yield stress of the electrical steel sheet (material) constituting the tooth member 27 and the yoke member 28 is ⁇ y
  • the fastening load Fr is represented by the following formula (I)
  • the contact stress ⁇ a of the surface P is represented by the following formula (II).
  • l is a dimension from the inner end 27A of the tooth 27 to the opening of the press-fit recess 32 (the inner surface of the yoke member 28). Others are the same as in FIG.
  • the bending moment applied to the tooth 27 at the position of the dimension a by the electromagnetic force F (shown in FIG. 9) of the rotating rotor 24 is Ma
  • the bending moment applied to the tooth 27 at the position of the dimension e is Me
  • the tooth at the position of the dimension a is a.
  • the dimension a is set in the range of the formula (X).
  • the recessed portion 30 formed in the tooth 27 of the tooth member 26 has a shape that matches the protruding portion 35 formed in the press-fit recess 32 of the yoke member 28.
  • the dimension a shown is a dimension in a direction parallel to the radial direction from the inner bottom surface of the press-fit recess 32 (the surface matching the outer end surface 27C of the teeth 27) to the wedge-shaped apex of the protrusion 35, and dimension b is the press-fit recess.
  • Dimension) the angle ⁇ is the angle formed by the outer surface of the protrusion 35 and the circumferential line, A is the width of the outer surface of the protrusion 35, B is the width of the inner bottom surface of the press-fit recess 32, ⁇ r is the contact stress applied to the press-fit recess 32 by press-fitting, and ⁇ a is the protrusion 35 It can be replaced by a contact stress of the side face. Since the materials of the tooth member 26 and the yoke member 28 are the same, the collapse due to the fastening load occurs not only in the teeth 27 but also in the press-fit recess 32 of the yoke member 28.
  • the protruding portion 35 has a wedge shape, but the invention of claim 1 and claim 2 is not limited thereto, and may have an arc shape or a rectangular shape.
  • the present invention is adopted in the scroll compressor in the embodiments, the motor 4 of the present invention is suitable for various compressors such as a rotary compressor.

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Abstract

【課題】ティース部材とヨーク部材の結合をブリッジ部の変形が抑制される構造とし、漏れ磁束によるトルクの低下を少なくすることができるコンプレッサ用モータを提供する。 【解決手段】ステータは、隣接するティース２７の内端部がブリッジ部で連続しており、巻線が施されたティース部材２６と、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２８とから構成され、ヨーク部材は、内方に開口してティースの外端部が圧入される圧入凹所３２を備え、圧入凹所の相対向する内側面３２Ａは、それぞれ突出した形状を呈しており、ティースの外端部の両側面２７Ｂは、圧入凹所の内側面の形状に合致した凹陥形状とされている。

Description

コンプレッサ用モータ及びそれを備えたコンプレッサ
　本発明は、コンプレッサの容器内に収納され、同様に容器内に収納された圧縮要素を駆動するコンプレッサ用モータ、及び、それを備えたコンプレッサに関するものである。
　従来より冷凍サイクルで使用される冷媒圧縮用のコンプレッサは、容器内にスクロール式等の圧縮要素と、この圧縮要素を駆動するモータを収納して構成されている（例えば、特許文献１参照）。図１１に従来の係るコンプレッサ用モータのステータコアの部分平面図を示す（例えば、特許文献２参照）。従来のモータは、図１１に示すステータ１００とその内側で回転する図示しないロータから成り、このロータが固定される回転軸で圧縮要素を駆動するものである。
　図１１のステータ１００のコア１０１は、ティース部材１０２とヨーク部材１０３が分離された二分割構成とされており、ティース部材１０２は、隣接する各ティース１０４、１０４の内端部（先端部）１０４Ａ、１０４Ａがブリッジ部１０５で相互に連続している。これにより、ティース部材１０２のスロット１０６は外方向に向けて開放し、中心方向は閉じた形状とされている。そして、各ティース１０４に外方向から図示しない巻線が装着され、各スロット１０６内に位置する。ヨーク部材１０３は巻線が装着された後のティース部材１０２のティース１０４の外端に結合され、これにより、ステータ１００が構成されるものであった。
　このように、ティース１０４の内端部１０４Ａが連続した構成のステータ１００では、ティース内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し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。また、ティース１０４の内端部１０４Ａが連続していることにより、その剛性が向上するので、ロータの回転に伴う反力によるステータ１００のコア１０１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という利点があった。
特開２０１１－６４０９９号公報 特許第４１４７６００号公報
　しかしながら、ティース１０４の内端部１０４Ａが連続していることにより、本来ヨーク部材１０３を通る磁路を通過すべき磁束がブリッジ部１０５を通ってショートカットしてしまい、所謂漏れ磁束が発生する。そして、この漏れ磁束によりトルクの低下が発生するため、このブリッジ部１０５を図１１に示す如く径方向の幅を狭くすることで、漏洩磁束を減少させる必要が生じてくる。
　一方、ティース部材１０２とヨーク部材１０３との結合は、ヨーク部材１０３に複数（ティース１０４と同じ数）形成された圧入凹所１０８内にティース部材１０２のティース１０４の外端部を圧入し、ティース部材１０２をヨーク部材１０３で外側（外周側）から押さえることによって行われる。そのため、この圧入によりティース１０４には図１１に細い矢印で示すように、外側から内方（中心方向）に向いた締結荷重Ｆｒが加わる。
　また、ティース１０４には回転するロータの電磁力Ｆ（図１１に太い矢印で示す）で生じる曲げモーメントによる応力も加わる。そのため、上述の如く漏れ磁束を減らすためにティース１０４のブリッジ部１０５の幅を狭くして、その強度が低下した場合、締結荷重Ｆｒによる応力と電磁力Ｆで生じる曲げモーメントによる応力によって当該ブリッジ部１０５が変形してしまう問題があった。
　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、ティース部材とヨーク部材の結合をブリッジ部の変形が抑制される構造とし、漏れ磁束によるトルクの低下を少なくすることができるコンプレッサ用モータ及びそれを用いたコンプレッサを提供するものである。
　上記課題を解決するために、本発明のコンプレッサ用モータは、容器内に収納されて圧縮要素を駆動するものであって、ステータと、圧縮要素を駆動する回転軸に固定され、ステータの内側において回転するロータとを備え、ステータは、隣接するティースの内端部がブリッジ部で連続しており、巻線が施されたティース部材と、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、このヨーク部材は、内方に開口してティースの外端部が圧入される圧入凹所を備え、この圧入凹所の相対向する内側面は、それぞれ突出した形状を呈しており、ティースの外端部の両側面は、圧入凹所の内側面の形状に合致した凹陥形状とされていることを特徴とする。
　請求項２の発明のコンプレッサ用モータは、上記発明において圧入凹所の相対向する内側面には、突出部がそれぞれ形成されており、ティースの外端部の両側面には、圧入凹所の各突出部に合致する位置に凹陥部がそれぞれ形成され、各凹陥部内に各突出部がそれぞれ圧入されることを特徴とする。
　請求項３の発明のコンプレッサ用モータは、上記発明において圧入凹所の相対向する内側面に形成された各突出部は、それぞれ楔形状を呈しており、ティースの外端部の両側面に形成された各凹陥部は、それぞれ圧入凹所の突出部の楔形状に合致したＶ字状を呈していることを特徴とする。
　請求項４の発明のコンプレッサ用モータは、上記発明においてティースの外側端面から凹陥部のＶ字の頂点までの径方向と平行な方向の寸法をａ、ティースの側面から凹陥部のＶ字の頂点までの当該ティースの幅方向の寸法をｂ、ティースの幅寸法をＢ、ティースの外側端面から圧入凹所の開口の位置までの径方向と平行な方向の寸法をｅ、ティース部材の降伏応力をσｙ、ティースの外端部を圧入凹所に圧入したときにティースに加わる接触応力をσｒとしたとき、ａの値は、
　σｒ・Ｂ／（σｙ－σｒ）≦ａ≦｛（Ｂ－２ｂ）／Ｂ｝2・ｅ
の範囲に設定されていることを特徴とする。
　請求項５の発明のコンプレッサは、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。
　本発明によれば、容器内に収納されて圧縮要素を駆動するコンプレッサ用モータにおいて、ステータと、圧縮要素を駆動する回転軸に固定され、ステータの内側において回転するロータとを備え、ステータを、隣接するティースの内端部がブリッジ部で連続しており、巻線が施されたティース部材と、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したので、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、ティースの内端部がブリッジ部で連続しており、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。
　特に、ヨーク部材に、内方に開口してティースの外端部が圧入される圧入凹所を設け、この圧入凹所の相対向する内側面を、それぞれ突出した形状を呈するようにし、ティースの外端部の両側面は、圧入凹所の内側面の形状に合致した凹陥形状としたので、凹陥形状の凹陥した部分の内面のうちの外側に位置する面で、ティース部材のティースをヨーク部材の圧入凹所に圧入することによって生じる外側からの締結荷重を受けることができるようになる。
　これにより、ティース部材とヨーク部材との結合でブリッジ部に加わる応力を低減することができるようになるので、ブリッジ部の幅を狭くしても、その変形を抑制することができるようになり、ブリッジ部を磁束が通過し難くして、ティースの内端部間をショートカットする磁束の漏洩を著しく減少させ、漏れ磁束によるトルクの低下を効果的に抑制することが可能となるものである。
　また、請求項２の発明の如く圧入凹所の相対向する内側面に突出部をそれぞれ形成し、ティースの外端部の両側面には、圧入凹所の各突出部に合致する位置に凹陥部をそれぞれ形成し、各凹陥部内に各突出部をそれぞれ圧入するようにすれば、各凹陥部の内面のうちの外側に位置する面で、ティース部材とヨーク部材の結合による締結荷重を受けることで、ブリッジ部に加わる応力を効果的に低減することができるようになる。
　特に、請求項３の発明の如く圧入凹所の相対向する内側面に形成された各突出部を、それぞれ楔形状を呈するものとし、ティースの外端部の両側面に形成された各凹陥部は、それぞれ圧入凹所の突出部の楔形状に合致したＶ字状を呈するようにすることで、ティース部材のティースをヨーク部材の圧入凹所に圧入し易くしながら、突出部にて効果的に締結荷重を受けることができるようになる。
　この場合、請求項４の発明の如くティースの外側端面から凹陥部のＶ字の頂点までの径方向と平行な方向の寸法をａ、ティースの側面から凹陥部のＶ字の頂点までの当該ティースの幅方向の寸法をｂ、ティースの幅寸法をＢ、ティースの外側端面から圧入凹所の開口の位置までの径方向と平行な方向の寸法をｅ、ティース部材の降伏応力をσｙ、ティースの外端部を圧入凹所に圧入したときにティースに加わる接触応力をσｒとしたとき、ａの値を、σｒ・Ｂ／（σｙ－σｒ）≦ａとすることで、Ｖ字状の凹陥部の内面のうちの外側に位置する面が締結荷重で潰れてティース内端部のブリッジ部に加わる応力が増加する不都合を防止することができるようになる。
　更に、ａの値を、ａ≦｛（Ｂ－２ｂ）／Ｂ｝2・ｅとすることで、ティースの外端部を凹陥形状とすることで生じるティース自体の強度の低下を防止し、回転するロータの電磁力で生じる曲げモーメントに対しても支障無く対抗することがことができるようになり、総じてティース部材とヨーク部材との結合による締結荷重で生じる応力と、回転するロータの電磁力で生じる曲げモーメントによる応力の双方によるブリッジ部の変形を低減することができるようになる。
　そして、請求項５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コンプレッサを構成することにより、小型で振動も少ない高性能なコンプレッサとすることが可能となる。
本発明を適用した一実施形態のコンプレッサの縦断側面図である。 図１のコンプレッサ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。 図２のステータのコアの平面図である。 図４のコアの要部拡大平面図である。 図５の円ＣＡ部分の拡大図である。 図５の円ＣＢ部分の拡大図である。 図７に示したティース部材とヨーク部材との結合部分の形状とそこに作用する荷重や応力を説明する図である。 図７に示したティース部材とヨーク部材との結合部分の形状とそこに作用する曲げモーメントによる応力を説明する図である。 ティース部材とヨーク部材との結合部分の形状の適正範囲を説明する図である。 従来のステータのコアの部分平面図である。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
　（１）コンプレッサ１の構成
　図１において、実施例のコンプレッサ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コンプレッサである。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。
　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。
　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。
　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（インナーコア）と、このティース部材２６の外側に結合されて磁路を形成するヨーク部材２８（アウターコア）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の各内端部（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。
　係るティース部材２６及びヨーク部材２８は、何れも複数枚の電磁鋼板（同一材料の電磁鋼板）を積層し、結合して構成されている。また、ヨーク部材２８の内側面には、ティース部材２６のティース２７と同数の圧入凹所３２が形成されている。この圧入凹所３２は、内方に開口していると共に、回転軸８の軸方向の端部も開口している。また、圧入凹所３２の相対向する内側面３２Ａ、３２Ａは、図７に示す如くそれぞれ楔状に突出した形状を呈しており、そこを楔形状の突出部３５、３５とされている。
　一方、この圧入凹所３２内に圧入されることになるティース２７の外端部の両側面２７Ｂ、２７Ｂは、圧入凹所３２の内側面３２Ａ、３２Ａの突出した形状に合致したＶ字状の凹陥形状とされており、そこにＶ字状の凹陥部３０、３０がそれぞれ形成されている。また、この凹陥部３０、３０は、ティース２７が圧入凹所３２内に圧入されたときに、突出部３５、３５に合致する位置に形成されているものとする。尚、係る突出部３５や凹陥部３０の形状については、後に詳述する。また、巻線２３は予め絶縁体から成るボビン３３に巻回されており、このボビン３３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。
　（２）ステータ２１の組立
　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をボビン３３に巻回し、それを１２個用意する。次に、巻線２３を巻回した各ボビン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ボビン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）。
　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の外側にヨーク部材２８を結合する。その際、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の各圧入凹所３２内に軸方向（図２における上方）から圧入されることで、ティース部材２６とヨーク部材２８は一体化される（図７）。尚、各ボビン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以降ではこのボビン３３と巻線２３の表示を省略している。
　このように、ステータ２１はティース２７の内端部（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し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。
　（３）ブリッジ部２９
　また、ティース部材２６は各ティース２７の内端部（先端部）２７Ａがブリッジ部２９により連続していることにより、その剛性が向上するので、ロータ２４の回転に伴う電磁力から生じた反力によるステータ２１のコア２２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という利点があるが、各ティース２７の連続部分を通過する漏れ磁束によるトルクの低下が問題となる。
　そこで、実施例ではブリッジ部２９を、ティース２７の内端部２７Ａよりも径方向の幅が狭く、且つ、周方向に所定の長さ寸法を有する形状としている（図６）。これにより、ブリッジ部２９を磁束が通過し難くなり、ティース２７の内端部２７Ａ間をショートカットする磁束の漏洩が著しく減少するので、漏れ磁束によるトルクの低下が効果的に抑制される。
　（４）圧入凹所３２の突出部３５、３５とティース２７の凹陥部３０、３０
　次に、ヨーク部材２８の圧入凹所３２の相対向する内側面３２Ａ、３２Ａに形成された突出部３５、３５と、圧入凹所３２内に圧入されるティース２７の外端部の両側面２７Ｂ、２７Ｂに形成された凹陥部３０、３０の形状について詳述する。
　前述した如くヨーク部材２８の圧入凹所３２の相対向する内側面３２Ａ、３２Ａには楔形状の突出部３５、３５がそれぞれ形成されており、圧入凹所３２内に圧入されることに
なるティース部材２６のティース２７の外端部の両側面２７Ｂ、２７Ｂには、Ｖ字状の凹陥部３０、３０がそれぞれ形成されている。また、この凹陥部３０、３０は、ティース２７が圧入凹所３２内に圧入されたときに、突出部３５、３５に合致する位置に形成されているので、Ｖ字状の各凹陥部３０、３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐ（図８に示す）で、ティース部材２６のティース２７をヨーク部材２８の圧入凹所３２に圧入することによって生じる外側から内方に向いた締結荷重Ｆｒ（図８に示す）を受けることができるようになる。
　これにより、ティース部材２７とヨーク部材２８との結合でブリッジ部２９に加わる応力を低減することができるようになるので、ブリッジ部２９の幅を狭くしても、その変形を抑制することができるようになる。それによって、実施例の如くブリッジ部２９の幅を狭くして磁束が通過し難くすることができるが、突出部３５及び凹陥部３０の形状や寸法によっては、締結荷重Ｆｒで凹陥部３０や突出部３５が潰れてしまい、ブリッジ部２９に加わる応力を低減することができなくなる。また、凹陥部３０を形成することでティース部材２７自体の強度が低下してしまうと、回転するロータ２４の電磁力Ｆ（図９に示す）で生じる曲げモーメントによる応力に対抗できなくなる。
　（５）突出部３５、３５と凹陥部３０、３０の形状
　そこで、本発明では圧入凹所３２の突出部３５、３５とティース２７の凹陥部３０、３０の寸法・形状について検証した。図８はティース部材２６とヨーク部材２８との結合部分を模式的に示したものであり、図９はティース部材２６の一つのティース２７（ブリッジ部２９は省略）と圧入凹所３２を模式的に示したものである。尚、検証はティース２７の外側端面２７Ｃから凹陥部３０のＶ字の頂点３０Ａまでの径方向と平行な方向の寸法ａをパラメータとし、この寸法ａを適正範囲に設定することで行う。また、図９ではティース２７の外端部と圧入凹所３２を離間させて示しているが、実際には両者は所定の重なり代をもって相互に圧着されているものとする。
　（５－１）Ｖ字状の凹陥部３０、３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐの潰れを防止する範囲
　先ず、図８において、ａはティース２７の外側端面２７Ｃから凹陥部３０のＶ字の頂点３０Ａまでの径方向と平行な方向の寸法、ｂはティース２７の側面から凹陥部３０のＶ字の頂点３０Ａまでのティース２７の幅方向の寸法、ｅはティース２７の外側端面２７Ｃから圧入凹所３２の開口の位置までの径方向と平行な方向の寸法、θはＶ字状の凹陥部３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐと周方向の線とが成す角度、Ａは面Ｐの幅寸法、Ｂはティース２７の幅寸法、Ｌはティース部材２６及びヨーク部材２８の積厚（積層された電磁鋼板全体の厚さ寸法）、Ｆｒはティース部材２６のティース２７の外端部をヨーク部材２８の圧入凹所３２に圧入したときにティース２７に加わる締結荷重である。
　また、圧入によってティース２７に加わる接触応力をσｒ、接触反力をＲｒ、面Ｐの接触応力をσａ、ティース部材２７及びヨーク部材２８を構成する電磁鋼板（材料）の降伏応力をσｙとすると、締結荷重Ｆｒは下記式（Ｉ）で示され、面Ｐの接触応力σａは、下記式（ＩＩ）で示される。
　　　　　　Ｆｒ＝σｒ・Ｂ・Ｌ　　　　　　　　　　　　　　　・・・（Ｉ）
　　　　　　σａ＝Ｒｒ／（Ａ・Ｌ）＋σｒ　　　　　　　　　　・・・（ＩＩ）
　上記式（ＩＩ）を、σａ＝Ｒｒ／（Ａ・Ｌ）＋σｒ＝（Ｆｒ／ｓｉｎθ）／（ｂ／ｃｏｓθ・Ｌ）＋σｒ＝Ｆｒ／（Ｂ・Ｌ）・１／ｔａｎθ＋σｒ＝（Ｆｒ／Ｌ）・（１／ａ）＋σｒ＝σｒ（Ｂ・（１／ａ）＋１）と変形すると、結果として、
　　　　　　σａ＝σｒ（Ｂ・（１／ａ）＋１）　　　　　　　　・・・（ＩＩＩ）
となる。
　そして、面Ｐの接触応力σａが、降伏応力σｙ以下であれば、締結荷重ＦｒでＶ字状の凹陥部３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐが潰れてしまうことは無い。そこで、この関係（σａ≦σｙ）の左辺に上記式（ＩＩＩ）の右辺を代入し、ａを導き出すと、
　　　　　　σｒ・Ｂ／（σｙ－σｒ）≦ａ　　　　　　　　　　・・・（ＩＶ）
となる。即ち、上記式（ＩＶ）の範囲に寸法ａを設定することで、締結荷重Ｆｒによりティース２７のＶ字状の凹陥部３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐが潰れることが無くなり、ティース２７の内端部２７Ａのブリッジ部２９に加わる応力が増加する不都合が防止されることが分かる。
　（５－２）ティース部材２７の強度低下を防止する範囲
　次に、図９において、ｌはティース２７の内端部２７Ａから圧入凹所３２の開口（ヨーク部材２８の内側面）までの寸法であり、他は図８と同様である。回転するロータ２４の電磁力Ｆ（図９に示す）で、寸法ａの位置のティース２７に加わる曲げモーメントをＭａ、寸法ｅの位置のティース２７に加わる曲げモーメントをＭｅ、寸法ａの位置のティース２７に加わる表面応力をσａｂ、寸法ｅの位置のティース２７に加わる表面応力σｅｂとすると、モーメントＭａは、モーメントＭｅ、表面応力σａｂ、及び、表面応力σｅｂは下記式（Ｖ）～（ＶＩＩＩ）でそれぞれ示される。
　　　　　　Ｍａ＝Ｆ・（ｌ／ｅ）・ａ　　　　　　　　　　　　・・・（Ｖ）
　　　　　　Ｍｅ＝Ｆ・ｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（ＶＩ）
　　　　　　σａｂ＝６Ｍａ／｛Ｌ・（Ｂ－２ｂ）2｝　　　　　 ・・・（ＶＩＩ）
　　　　　　σｅｂ＝６Ｍｅ／（Ｌ・Ｂ2）　　　　　　　　　　 ・・・（ＶＩＩＩ）
　凹陥部３０を形成しない場合、ティース２７に加わる曲げモーメントは寸法ｅの位置で最大となる（図９の右側に示すダイヤグラムにＭｍａｘで示す）。従って、寸法ａの位置のティース２７の表面応力σａｂが、寸法ｅの位置のティース２７の表面応力σｅｂ以下であれば、凹陥部３０を形成することでティース部材２７自体の強度が低下してしまうことは無い。そこで、この関係（σａｂ≦σｅｂ）の左辺に上記式（ＶＩＩ）を代入し、右辺に上記式（ＶＩＩＩ）を代入して、ａを導き出すと、
　　　　　　ａ≦｛（Ｂ－２ｂ）／Ｂ｝2・ｅ　　　　　　　　　　・・・（ＩＸ）
となる。即ち、上記式（ＩＸ）の範囲に寸法ａを設定することで、ティース２７の外端部に凹陥部３０を形成することで生じるティース２７自体の強度の低下が防止されることが分かる。
　（５－３）寸法ａの適正範囲
　従って、前記式（ＩＶ）と上記式（ＩＸ）から下記式（Ｘ）が寸法ａの適正範囲となることが分かる。
　　　σｒ・Ｂ／（σｙ－σｒ）≦ａ≦｛（Ｂ－２ｂ）／Ｂ｝2・ｅ　・・・（Ｘ）
　この様子は図１０に示されている。尚、図１０の右側の縦軸は表面応力σｅｂに対する表面応力σａｂの比率（応力比：σａｂ／σｅｂ）であり、１以下であれば（σａｂ≦σｅｂ）の関係を満足する。また、左側の縦軸は接触応力σａであり、降伏応力σｙ以下であればよい。更に、横軸はＶ字の頂点３０Ａの位置（寸法ａの値）である。
　実施例では、この式（Ｘ）の範囲に寸法ａを設定する。これにより、Ｖ字状の凹陥部３０の内面のうちの外側に位置する面Ｐが締結荷重Ｆｒで潰れてティース２７の内端部２７Ａのブリッジ部２９に加わる応力が増加する不都合を防止することができるようになると共に、ティース２７の外端部に凹陥部３０を形成することで生じるティース２７自体の強度の低下を防止し、回転するロータ２４の電磁力Ｆで生じる曲げモーメントに対しても支障無く対抗することがことができるようになる。総じてティース部材２６とヨーク部材２８との結合による締結荷重Ｆｒで生じる応力と、回転するロータ２４の電磁力Ｆで生じる曲げモーメントによる応力の双方によるブリッジ部２９の変形を低減することができるようになる。
　尚、ティース部材２６のティース２７に形成された凹陥部３０は、ヨーク部材２８の圧入凹所３２に形成された突出部３５に合致した形状であるので、前記実施例の図８や図９に示した寸法ａは圧入凹所３２の内底面（ティース２７の外側端面２７Ｃに合致する面）から突出部３５の楔形状の頂点までの径方向と平行な方向の寸法、寸法ｂは圧入凹所３２の内側面３２Ａから突出部３５の楔形状の頂点までの圧入凹所３２の幅方向の寸法、寸法ｅは圧入凹所３２の深さ寸法（内側面３２Ａのヨーク部材２８の厚さ方向の寸法）、角度θは突出部３５の外側の面と周方向の線とが成す角度、Ａは突出部３５の外側の面の幅寸法、寸法Ｂは圧入凹所３２の内底面の幅寸法、σｒは圧入によって圧入凹所３２に加わる接触応力、σａは突出部３５の外側の面の接触応力と置き換えることができる。そして、ティース部材２６とヨーク部材２８の材料は同一であるので、締結荷重による潰れはティース２７のみならず、ヨーク部材２８の圧入凹所３２にも同様に生じるものである。
　また、実施例では突出部３５を楔形状としたが、請求項１及び請求項２の発明ではそれに限らず、円弧形状や矩形を呈していてもよい。更に、実施例では本発明をスクロールコンプレッサに採用したが、それに限らず、ロータリコンプレッサなど、種々のコンプレッサに本発明のモータ４は好適である。
　１　コンプレッサ
　２　容器
　３　スクロール圧縮要素
　４　モータ
　８　回転軸
　２１　ステータ
　２２　コア
　２３　巻線
　２４　ロータ
　２６　ティース部材
　２７　ティース
　２７Ａ　内端部
　２７Ｂ　側面
　２７Ｃ　外側端面
　２８　ヨーク部材
　２９　ブリッジ部
　３０　凹陥部
　３０Ａ　Ｖ字の頂点
　３１　スロット
　３２　圧入凹所
　３２Ａ　内側面
　３５　突出部
　Ｐ　Ｖ字状の凹陥部の内面のうちの外側に位置する面

Claims (5)

  1. 　容器内に収納されて圧縮要素を駆動するコンプレッサ用モータにおいて、
    　ステータと、前記圧縮要素を駆動する回転軸に固定され、前記ステータの内側において回転するロータとを備え、
    　前記ステータは、
    　隣接するティースの内端部がブリッジ部で連続しており、巻線が施されたティース部材と、
    　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、
    　該ヨーク部材は、内方に開口して前記ティースの外端部が圧入される圧入凹所を備え、該圧入凹所の相対向する内側面は、それぞれ突出した形状を呈しており、
    　前記ティースの外端部の両側面は、前記圧入凹所の内側面の形状に合致した凹陥形状とされていることを特徴とするコンプレッサ用モータ。
  2. 　前記圧入凹所の相対向する内側面には、突出部がそれぞれ形成されており、
    　前記ティースの外端部の両側面には、前記圧入凹所の各突出部に合致する位置に凹陥部がそれぞれ形成され、各凹陥部内に前記各突出部がそれぞれ圧入されることを特徴とする請求項１に記載のコンプレッサ用モータ。
  3. 　前記圧入凹所の相対向する内側面に形成された各突出部は、それぞれ楔形状を呈しており、
    　前記ティースの外端部の両側面に形成された各凹陥部は、それぞれ前記圧入凹所の突出部の楔形状に合致したＶ字状を呈していることを特徴とする請求項２に記載のコンプレッサ用モータ。
  4. 　前記ティースの外側端面から前記凹陥部のＶ字の頂点までの径方向と平行な方向の寸法をａ、前記ティースの側面から前記凹陥部のＶ字の頂点までの当該ティースの幅方向の寸法をｂ、前記ティースの幅寸法をＢ、前記ティースの外側端面から前記圧入凹所の開口の位置までの径方向と平行な方向の寸法をｅ、前記ティース部材の降伏応力をσｙ、前記ティースの外端部を前記圧入凹所に圧入したときに前記ティースに加わる接触応力をσｒとしたとき、前記ａの値は、
    　σｒ・Ｂ／（σｙ－σｒ）≦ａ≦｛（Ｂ－２ｂ）／Ｂ｝2・ｅ
    の範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載のコンプレッサ用モータ。
  5. 　請求項１乃至請求項４のうちの何れかに記載のモータと前記圧縮要素を前記容器内に収納して成るコンプレッサ。
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