CN111771317B - 定子、电动机、压缩机以及空调装置 - Google Patents

Abstract

定子具有定子铁芯和配置于定子铁芯的槽内的第1线圈及第2线圈。第1线圈具有由第1金属形成的导体，第2线圈具有由电阻率低于第1金属的第2金属形成的导体。槽具有：槽开口部，向定子铁芯的内周开口；弯曲形状的槽底部，相对于槽开口部位于径向的外侧；以及第1侧部及第2侧部，位于槽开口部与槽底部之间且在周向上相对。将在与该轴线正交的面内连结槽底部与第1侧部之间的边界和槽底部与第2侧部之间的边界的直线设为第1直线。将由第1直线和槽底部包围的区域设为第1区域。将在槽中比槽开口部更靠径向的外侧且比第1直线更靠径向的内侧的区域设为第2区域。第1区域的面积S1、第1区域内的第1线圈的总截面积A1、第2区域的面积S2和第2区域内的第1线圈的总截面积A2满足(A1/S1)＞(A2/S2)。

Description

定子、电动机、压缩机以及空调装置

技术领域

本发明涉及定子、电动机、压缩机以及空调装置。

背景技术

近年来，在电动机领域，要求输出增加和尺寸变小。当电动机的输出增加时，流过线圈的电流增加。另外，在使电动机的尺寸变小的情况下，为了得到相同输出所需的电流也增加。因此，在线圈产生的热的散发成为技术课题。

在压缩机所使用的电动机中，定子的线圈几乎不接触压缩机内的制冷剂及润滑油。因此，在线圈产生的热需要从定子铁芯散发。另外，由于线圈的发热取决于线圈的电阻，因此为了抑制线圈的发热，期望线圈的电阻低。

近年来，为了使电动机的成本变低以及重量变轻，已提出除了现有的铜线线圈之外还并用铝线线圈(例如参照专利文献1)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO2014/188466(参照图3)

发明内容

发明所要解决的技术课题

然而，相比于铜线线圈，铝线线圈电阻率高，所以通电时的发热量也大。因此，要求使用种类不同的线圈并且提高散热效果。

本发明是为了解决上述技术课题而做出的，目的在于使用种类不同的线圈并且提高散热效果。

用于解决技术课题的技术方案

本发明的定子具有：定子铁芯，具有在以轴线为中心的周向上延伸的内周和在以该轴线为中心的径向上形成于比内周更靠外侧的槽；以及第1线圈及第2线圈，配置于槽的内部且相互串联连接。第1线圈具有由第1金属形成的导体。第2线圈具有由电阻率低于第1金属的第2金属形成的导体。槽具有：槽开口部，向定子铁芯的内周开口；弯曲形状的槽底部，相对于槽开口部位于径向的外侧；以及第1侧部及第2侧部，位于槽开口部与槽底部之间且在周向上相对。将在与该轴线正交的面内连结槽底部与第1侧部之间的边界和槽底部与第2侧部之间的边界的直线设为第1直线。将由第1直线和槽底部包围的区域设为第1区域。将在槽中比槽开口部更靠径向的外侧且比第1直线更靠径向的内侧的区域设为第2区域。第1区域的面积S1、第1区域内的第1线圈的总截面积A1、第2区域的面积S2和第2区域内的第1线圈的总截面积A2满足(A1/S1)＞(A2/S2)。

发明效果

根据本发明，由于将第1线圈及第2线圈中的电阻率较高的第1线圈在比第2区域更接近定子铁芯的外周的第1区域中配置得密，因此能够高效地将由第1线圈产生的热传导至定子铁芯。据此，能够高效地散发在第1线圈产生的热，抑制第1线圈及第2线圈的温度上升。

附图说明

图1为示出实施方式1的电动机的截面图。

图2为示出实施方式1的转子的截面图(A)及立体图(B)。

图3为放大示出实施方式1的定子的一部分的截面图。

图4为示出实施方式1的铝线线圈及铜线线圈的连接状态的示意图。

图5为示出实施方式1的铝线线圈及铜线线圈的截面构造的示意图。

图6为放大示出实施方式1的定子的一部分的截面图。

图7为示出来自实施方式1的定子的槽的散热作用的示意图。

图8为放大示出比较例的定子的一部分的截面图。

图9为示出实施方式1的铝线线圈及铜线线圈的特性的表格。

图10为示出铝线线圈与铜线线圈的截面积比和损耗密度比的曲线图。

图11为放大示出实施方式1的变形例的定子的一部分的截面图。

图12为示出应用了实施方式1的电动机的压缩机的图。

图13为示出具备图12的压缩机的空调装置的图。

附图标记

1：定子；10：定子铁芯；10a：外周；10b：内周；11：磁轭部；12：齿；12a：齿前端部；13：槽；13a：底部；13b：第1侧部；13c：第2侧部；14：槽开口部；2：绝缘部；3：线圈；31：铝线线圈(第1线圈)；31a：导体；32：铜线线圈(第2线圈)；32a：导体；5：转子；50：转子铁芯；51：槽；55：轴；6：笼式次级导体；60：线棒(bar)；61、62：端环(环形体)；100：电动机；101：第1区域；102：第2区域；300：涡旋压缩机(压缩机)；305：压缩机构；307：密闭容器；400：空调装置；401：压缩机；402：冷凝器；403：节流装置(减压装置)；404：蒸发器；L1：第1直线；L2：第2直线；P1：第1点；P2：第2点；P3：第3点；P4：第4点。

具体实施方式

实施方式1.

图1为示出实施方式1的电动机100的截面图。图1所示的电动机100为感应电动机，被用于例如空调装置的压缩机。电动机100具有定子1和以能够旋转的方式设于定子1的内侧的转子5。在定子1与转子5之间设有气隙。

以下将转子5的旋转中心即轴线C的方向称为“轴向”。另外，将以轴线C为中心的周向(在图1等中以箭头R1示出)称为“周向”，将以轴线C为中心的径向称为“径向”。

＜转子5的结构＞

图2的(A)及(B)为示出转子5的截面图及立体图。如图2的(A)所示，转子5具有：转子铁芯50，具备多个槽51；轴55，作为旋转轴；以及线棒60，被插入到转子铁芯50的各槽51。

转子铁芯50例如为将厚度0.1～0.7mm的电磁钢板在轴向上层叠并通过铆接等而形成为一体的结构。在转子铁芯50的径向的中心形成有圆形的轴孔54。轴55通过压入而固定于轴孔54中。轴55的中心轴线为作为转子5的旋转中心的轴线C。

转子铁芯50形成为以轴线C为中心的环形。沿着转子铁芯50的外周53，在周向上等间隔地形成有多个槽51(也称为转子槽)。槽51的数量在此为34个，但并不限定于此。槽51为在径向上延伸的槽，且在轴向上贯穿转子铁芯50。在周向上相邻的槽51之间形成有齿52(也称为转子齿)。

如图2的(B)所示，转子5在转子铁芯50的轴向两端具有一对端环61、62。端环61、62连结于线棒60的轴向两端，并与线棒60一体地形成。线棒60及端环61、62构成笼式次级导体6。

笼式次级导体6由非磁性而具有导电性的材料例如铝构成。笼式次级导体6的端环61、62及线棒60是在转子铁芯50的两端及槽51内浇铸铝而形成的。此外，也可以使用铜来代替铝。

线棒60以长边方向的一端相对于另一端在周向上移位的方式倾斜地延伸。此外，在图2的(B)中用虚线仅示出了一根线棒60。当定子1的磁通与转子5的线棒60交链时，在线棒60中产生次级电流。利用该次级电流和定子1的磁通，产生使转子5旋转的转矩。

＜定子1的结构＞

图3为放大示出定子1的一部分的截面图。定子1具有定子铁芯10和卷绕于定子铁芯10的线圈3。线圈3具有作为第1线圈的铝线线圈31和作为第2线圈的铜线线圈32。对于铝线线圈31及铜线线圈32将在后说明。

定子铁芯10例如为将厚度0.1～0.7mm的电磁钢板在轴向上层叠并通过铆接等而形成为一体的结构。定子铁芯10具有在以轴线C为中心的周向上延伸的内周10b和相对于该内周10b位于径向外侧的外周10a。在定子铁芯10，在周向上等间隔地形成有在内周10b开口的多个槽13。在槽13中容纳有线圈3。槽13的数量在此为30个，但并不限定于此。

另外，定子铁芯10具有环形的磁轭部(也称为芯背(core back))11和从磁轭部11向径向内侧突出的多个齿12。齿12在周向上等间隔地配置。上述槽13形成于在周向上相邻的齿12之间。齿12的数量与槽13的数量相同(在此为30个)。线圈3卷绕于齿12。

齿12在径向内侧的前端具有宽度(即周向的尺寸)宽于齿12的其它部分的齿前端部12a。齿前端部12a的前端为圆弧形，形成定子铁芯10的上述内周10b。

图4为示出线圈3的铝线线圈31及铜线线圈32的连接状态的图。线圈3的铝线线圈31与铜线线圈32串联连接。另外，线圈3具有3相(U相、V相及W相)线圈部分，各线圈部分通过Y接线而连接。

图5为示出铝线线圈31及铜线线圈32的截面构造的示意图。铝线线圈31具有由作为第1金属的铝形成的导体31a，导体31a的周围被绝缘性树脂的覆膜31b覆盖。构成导体31a的第1金属在此为铝，但不限定于铝。

将铝线线圈31的导体31a的电阻设为R_Al，将电阻率设为ρ_Al。另外，将铝线线圈31的直径(也称为线径)设为D_Al。此外，由于覆膜31b的厚度比导体31a的直径薄，因此可以认为直径D_Al与导体31a的直径相等。

铜线线圈32具有由作为电阻率低于第1金属的第2金属的铜形成的导体32a，导体32a的周围被绝缘性的覆膜32b覆盖。构成导体32a的第2金属在此为铜，但不限定于铜。

将铜线线圈32的导体32a的电阻设为R_Cu，将电阻率设为ρ_Cu。另外，将铜线线圈32的直径设为D_Cu。由于覆膜32b的厚度比导体32a的直径薄，因此可以认为直径D_Cu与导体32a的直径相等。

图6为放大示出定子1的包含槽13的部分的图。槽13具有与定子铁芯10的内周10b相连的槽开口部14和相对于槽开口部14位于径向外侧的弯曲形状的槽底部13a。另外，槽13在径向上具有位于槽开口部14与槽底部13a之间的第1侧部13b及第2侧部13c。第1侧部13b和第2侧部13c在周向上相对。

槽开口部14形成于在周向上相邻的齿前端部12a之间。当在齿12上卷绕线圈3时，即在槽13内配置线圈3时，槽开口部14成为使线圈3通过的入口。

槽底部13a具有周向中心相比周向两端向径向外侧突出的弯曲形状(更具体而言为圆弧形状)。槽底部13a在周向上的长度长于槽开口部14在周向上的长度。

侧部13b、13c从槽开口部14向着槽底部13a延伸。侧部13b、13c以它们在周向上的间隔向着径向外侧扩大的方式延伸。

第1侧部13b在与槽开口部14相连的部分具有弯曲部131。弯曲部131以越接近槽开口部14越向槽13的周向内侧移位的方式弯曲。第2侧部13c在与槽开口部14相连的部分具有弯曲部132。弯曲部132以越接近槽开口部14越向槽13的周向内侧移位的方式弯曲。

在槽13的内表面设有绝缘部2。绝缘部2例如由PET(Polyethyleneterephthalate，聚对苯二甲酸)等树脂构成。绝缘部2使槽13内的线圈3与定子铁芯10电绝缘。绝缘部2具有覆盖槽底部13a的第1部分21、覆盖第1侧部13b的第2部分22和覆盖第2侧部13c的第3部分23。

此外，可以在槽13的内部以包围线圈3(即铝线线圈31及铜线线圈32)的方式填充热导率高的树脂。作为树脂，能够使用例如PBT(Polybutylene terephthalate，聚对苯二甲酸丁二醇酯)等。

在此，槽13的内部被分成第1区域101和第2区域102。以下对这点进行说明。

在与轴线C正交的面中，将槽13的槽底部13a与第1侧部13b之间的边界设为第1点P1。将槽13的槽底部13a与第2侧部13c之间的边界设为第2点P2。这些点P1、P2相当于槽13的槽底部13a的周向的两端。将连结第1点P1和第2点P2的直线设为第1直线L1。将由第1直线L1和槽底部13a包围的区域设为第1区域101。

另外，在与轴线C正交的面中，将槽开口部14的径向外侧的端部的、位于第1侧部13b侧的点设为第3点P3。将槽开口部14的径向外侧的端部的、位于第2侧部13c侧的点设为第4点P4。将连结第3点P3和第4点P4的直线设为第2直线L2。由该第2直线L2和第1直线L1包围的区域为第2区域102。换言之，在槽13中，比槽开口部14更靠径向外侧且比第1直线L1更靠径向内侧的区域为第2区域102。

此外，由于在槽13的内侧设有绝缘部2，因此可以在绝缘部2的内表面上定义点P1～P4。即，可以将第1点P1定义为绝缘部2的第1部分21的内表面与第2部分22的内表面之间的边界，将第2点P2定义为绝缘部2的第1部分21的内表面与第3部分23的内表面之间的边界。另外，可以将点P3、P4定义为在绝缘部2的第2部分22的内表面及第3部分23的内表面中分别最靠槽开口部14侧的点。

将第1区域101的面积设为S1，将第2区域102的面积设为S2。将配置于第1区域101的铝线线圈31的总截面积设为A1，将配置于第2区域102的铝线线圈31的总截面积设为A2。将配置于第1区域101的铜线线圈32的总截面积设为C1，将配置于第2区域102的铜线线圈32的总截面积设为C2。

此外，所谓线圈的总截面积是指配置于某区域的线圈的截面积的合计。换言之，线圈的总截面积为每根线圈的截面积与配置于该区域内的线圈根数的乘积。

第1区域101的面积S1、第1区域101内的铝线线圈31的总截面积A1、第2区域102的面积S2和第2区域102内的铝线线圈31的总截面积A2满足(A1/S1)＞(A2/S2)。

即，铝线线圈31被配置为在第1区域101中的占用密度高于在第2区域102中的占用密度。换言之，铝线线圈31在第1区域101中配置得比在第2区域102中更密。

另外，第1区域101的面积S1、第1区域101内的铝线线圈31的总截面积A1和第1区域101内的铜线线圈32的总截面积C1满足(A1/S1)＞(C1/S1)。

即，在第1区域101中，铝线线圈31的占用密度高于铜线线圈32的占用密度。换言之，在第1区域101中，铝线线圈31配置得比铜线线圈32更密。

另外，第1区域101内的铝线线圈31的总截面积A1及铜线线圈32的总截面积C1和第2区域102内的铝线线圈31的总截面积A2及铜线线圈32的总截面积C2满足(A1/C1)＞(A2/C2)。即，铝线线圈31的总截面积与铜线线圈32的总截面积的比值在第1区域101中比在第2区域102中高。

＜作用＞

接下来，对实施方式1的作用进行说明。当电动机100的输出增加时，流过线圈3的电流增加，由此线圈3的发热量增加。由于配置于槽13的线圈3与制冷剂、润滑油及空气的接触面积小，因此线圈3的热经由定子铁芯10而散发。为了抑制线圈3的温度上升，需要有效地从定子铁芯10散发线圈3的热。

图7为示出来自定子1中的槽13的散热作用的示意图。如图7所示，在定子1的槽13内的线圈3产生的热通过由箭头H1示出的散热路径和由箭头H2示出的散热路径而散发，其中由箭头H1示出的散热路径从槽13向着径向外侧的磁轭部11，由箭头H2示出的散热路径从槽13向着周向两侧的齿12。

在这些散热路径中，齿12面积窄，且热从1个齿12的两侧的槽13传导至该1个齿12，因此热容易蓄积。与此相对，磁轭部11面积宽，且外周10a(图1)与压缩机的密闭容器(后述)等接触，因此热容易被散发到定子1的外部。即，在槽13中，与磁轭部11邻接的第1区域101比与齿12邻接的第2区域102的散热效率更高。

相比铜线线圈32，铝线线圈31的电阻率高，因此发热量大。另外，相比铜线线圈32，铝线线圈3的热导率低，因此温度容易上升。

因此，在该实施方式1中，铝线线圈31在第1区域101中配置得比在第2区域102中更密。即，(A1/S1)＞(A2/S2)成立。通过将温度容易上升的铝线线圈31在第1区域101中配置得比在第2区域102中更密，从而铝线线圈31的热从磁轭部11高效地散发。

另外，由于铝线线圈31彼此的接触面积及铝线线圈31与铜线线圈32的接触面积增加，进而铝线线圈31与定子铁芯10的距离缩短，因此铝线线圈31的热容易传导至定子铁芯10。据此，能够抑制铝线线圈31的温度上升。

另外，在第1区域101中，铝线线圈31的占用密度高于铜线线圈32的占用密度。即，(A1/S1)＞(C1/S1)成立。如此，通过在第1区域101中将铝线线圈31配置得比铜线线圈32密，从而铝线线圈31的热容易从磁轭部11散发，能够进一步提高散热效果。

另外，铝线线圈31的总截面积与铜线线圈32的总截面积的比值在第1区域101中比在第2区域102中高。即，(A1/C1)＞(A2/C2)成立。如此，通过在第1区域101中提高铝线线圈31与铜线线圈32的总截面积的比值，从而铝线线圈31的热容易从磁轭部11散发，能够进一步提高散热效果。

图8为放大示出比较例的定子201的一部分的图。比较例的定子201的定子铁芯210具有环形的磁轭部211和从磁轭部211向径向内侧延伸的多个齿212，在相邻的齿212之间形成有槽213。在槽213的内表面形成有绝缘部202。

在槽213中配置有铝线线圈231和铜线线圈232。但与实施方式1的线圈31、32不同，铝线线圈231被配置于槽213的周向的一侧(图8中的右侧)，铜线线圈232被配置于槽213的周向的另一侧(图8中的左侧)。

因此，在比较例的定子201中，铝线线圈231的热大多经由齿212而散发。如上述那样，由于齿212的散热效率比磁轭部211低，因此对铝线线圈231的温度上升的抑制效果不好。

与之相对，在该实施方式1中，如图6及图7所示，将电阻率高而温度容易上升的铝线线圈31在第1区域101中配置得比在第2区域102中更密。因此，在铝线线圈31产生的热经由磁轭部11高效地散发到外部，从而能够得到好的散热效果。

＜各线圈的直径＞

接下来，对线圈31、32的直径的关系进行说明。由于铝线线圈31与铜线线圈32串联连接，所以流过两线圈31、32的电流相等。因此，在电阻率高的铝线线圈31产生的损耗高于在铜线线圈32产生的损耗。因此，期望将铝线线圈31尽可能多地集中于散热效率高的第1区域101。

如上所述，将铝线线圈31的电阻率设为ρ_Al[Ω·m]，将直径设为D_Al[mm]。另外，将铜线线圈32的电阻率设为ρ_Cu[Ω·m]，将直径设为D_Cu[mm]。线圈的电阻为对电阻率ρ乘以线圈的长度L、再除以线圈的截面积S而得到的结果(即ρ×L/S)。即，在线圈的长度L相等的情况下，电阻率越高则线圈的电阻越高，截面积越大则线圈的电阻越低。

将每根铝线线圈31的截面积设为S_Al，将每根铜线线圈32的截面积设为S_Cu。在铝线线圈31及铜线线圈32的长度L相等、流过线圈31、32的电流为1[A]的情况下，在铝线线圈31产生的损耗[W]、即电流的平方与电阻的乘积由ρ_Al×(L/S_Al)来表示，在铜线线圈32产生的损耗[W]由ρ_Cu×(L/S_Cu)来表示。

但在铝线线圈31产生的损耗与在铜线线圈32产生的损耗相等的情况下，ρ_Al×(L/S_Al)＝ρ_Cu×(L/S_Cu)成立。当关于S_Al求解该式时，为S_Al＝(ρ_Al/ρ_Cu)×S_Cu。即，铝线线圈31的截面积S_Al为铜线线圈32的截面积S_Cu的(ρ_Al/ρ_Cu)倍。

由于线圈的截面积与直径的平方成比例，因此在铝线线圈31产生的损耗与在铜线线圈32产生的损耗相等时的铝线线圈31的直径D_Al[mm]为铜线线圈32的直径D_Cu[mm]的

倍。

因此，为了使在铝线线圈31产生的损耗为在铜线线圈32产生的损耗以上，只要使铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu的

倍以下即可。换言之，只要使铝线线圈31的直径D_Al为

以下即可。

因此，最期望的是铝线线圈31的电阻率ρ_Al[Ω·m]及直径D_Al[mm]和铜线线圈32的电阻率ρ_Cu[Ω·m]及直径D_Cu[mm]满足以下的式(1)。

[数学式1]

若铝线线圈31的直径D_Al为

以下，则铝线线圈31的电阻为铜线线圈32的电阻以上，因此在铝线线圈31产生的损耗为在铜线线圈32产生的损耗以上。即，由于在集中于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗(即发热)，该热从定子铁芯10的磁轭部11被散发，因此可以得到特别好的散热效果。

例如，当将铝线线圈31的电阻率ρ_Al设为2.82×10^－8[Ω·m]，将铜线线圈32的电阻率ρ_Cu设为1.68×10^－8[Ω·m]时，铝线线圈31的直径D_Al[mm]的上限为铜线线圈32的直径D_Cu[mm]的1.296倍。若铝线线圈31的直径D_Al小于1.296×D_Cu，则可以得到特别好的散热效果。

另外，在式(1)中，将铝线线圈31的直径D_Al的下限设为与铜线线圈32的直径D_Cu相等。这是因为由于铝线线圈31的每单位截面积的机械强度低于铜线线圈32，因此在绕线工序中为了确保铝线线圈31具有足够的强度，期望铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu以上(即D_Cu≤D_Al)。

如此，若铝线线圈31的电阻率ρ_Al及直径D_Al和铜线线圈32的电阻率ρ_Cu及直径D_Cu满足式(1)，则使得在集中于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗，能够将该热从磁轭部11高效地散发。另外，能够确保在绕线工序中铝线线圈31具有足够的强度。

此外，在导出式(1)时，将流过线圈31、32的电流假定为1[A]，但电流不限定于1[A]。这是因为当将流过线圈31、32的任意电流表示为I[A]时，当在铝线线圈31产生的损耗与在铜线线圈32产生的损耗相等的情况下，ρ_Al×(L/S_Al)×I²＝ρ_Cu×(L/S_Cu)×I²成立，可以得到上述的S_Al＝(ρ_Al/ρ_Cu)×S_Cu，并由此导出了式(1)。

另外，铝线线圈31的电阻率ρ_Al及直径D_Al与铜线线圈32的电阻率ρ_Cu及直径D_Cu的关系不限定于上述的式(1)，也可以设为满足以下的式(2)。

[数学式2]

式(2)中的铝线线圈31的直径D_Al的上限与式(1)是同样的。理由如上所述。另一方面，式(2)中的铝线线圈31的直径D_Al的下限为0.5×D_Cu，即线圈32的直径D_Cu的1/2。

在将铝线线圈31与铜线线圈32串联连接而成的线圈3卷绕于定子铁芯10的齿12的工序中，为了避免工序的复杂化，期望使用共同的绕线机。另一方面，在铝线线圈31和铜线线圈32的直径不同的情况下，需要使绕线机的绕线喷嘴的喷嘴直径与较粗的线圈相配。

在铝线线圈31的直径D_Al小于铜线线圈32的直径D_Cu的1/2的情况下，在绕线喷嘴中可能会被插入两列铝线线圈31，铝线线圈31可能会受损。另外，由于绕线机在铝线线圈31的绕线时和铜线线圈32的绕线时施加相同张力，因此当铝线线圈31过细时可能会断线。

根据以上理由，在式(2)中，将铝线线圈31的直径D_Al[mm]设为0.5×D_Cu[mm]以上。据此，使得在集中于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗，将该热从磁轭部11有效地散发，并且能够防止在绕线工序中铝线线圈31的损伤及断线。

＜各线圈的截面积比＞

将每根铝线线圈31的截面积S_Al与每根铜线线圈32的截面积S_Cu之比、即S_Al/S_Cu称为截面积比k。由于截面积S_Al为π×(D_Al/2)²，截面积S_Cu为π×(D_Cu/2)²，因此截面积比k能够表示为k＝(D_Al/D_Cu)²。当使用截面积比k时，式(1)的D_Cu≤D_Al被表示为1≤k。另外，式(2)的0.5×D_Cu≤D_Al被表示为k≤0.25。

如上所述，铝线线圈31与铜线线圈32串联连接，在电阻率高的铝线线圈31产生的损耗高于在铜线线圈32产生的损耗。在槽13的第1区域101中，损耗高的铝线线圈31被配置得密，铝线线圈31的热经由磁轭部11而被散发。

在此对损耗密度进行说明。损耗密度[W/mm²]为将线圈中产生的损耗除以每根线圈的截面积而得到的值。在此将探讨铝线线圈31的损耗密度相对于铜线线圈32的损耗密度在怎样的范围内会提高好的散热效果。

根据截面积比k的定义(k＝S_Al/S_Cu)，每根铝线线圈31的截面积S_Al[mm²]和每根铜线线圈32的截面积S_Cu[mm²]有S_Al＝k×S_Cu的关系。当将流过线圈3的电流设为1[A]时，在铝线线圈31产生的损耗[W]为R_Al，在铜线线圈32产生的损耗[W]为R_Cu。

因此，铝线线圈31的损耗密度[W/mm²]为R_Al/S_Al，当使用截面积比k时表示为R_Al/(k×S_Cu)。另一方面，铜线线圈32的损耗密度[W/mm²]为R_Cu/S_Cu。

将铝线线圈31的损耗密度与铜线线圈32的损耗密度之比定义为损耗密度比。由于损耗密度比为{R_Al/(k×S_Cu)}/{R_Cu/S_Cu}，因此表示为R_Al/(k×R_Cu)。

图9为针对铝线线圈31和铜线线圈32，示出截面积S[mm²]、截面积比k、电阻[Ω/km]、电流[A]、损耗[W]、损耗密度[W/mm²]及损耗密度比的表格。

在损耗密度比为1以上时，即在铝线线圈31的损耗密度为铜线线圈32的损耗密度以上时，使得在配置于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗，能够从磁轭部11高效地散热。因此，期望为1≤R_Al/(k×R_Cu)。

另外，由于铝线线圈31的每单位截面积的机械强度低于铜线线圈32，因此为了在使用共同的绕线机的绕线工序中确保足够的强度，期望铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu以上。因此期望为1≤k。

根据以上情况，通过使截面积比k、铝线线圈31的电阻R_Al[Ω]和铜线线圈32的电阻R_Cu[Ω]满足以下的式(3)、(4)，从而使得在集中于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗，将该热从磁轭部11高效地散发，并且能够确保在绕线工序中铝线线圈31具有足够的强度。

[数学式3]

1≤k……(4)

在此，损耗密度比R_Al/(k×R_Cu)的上限为对k代入1后得到的R_Al/R_Cu。例如，在将铜线线圈32的直径D_Cu设为0.9[mm]、电阻R_Cu设为27.1[Ω]、铝线线圈31的直径D_Al设为0.9[mm]、电阻R_Al设为73.72[Ω]的情况下，R_Al/(k×R_Cu)的上限为R_Al/R_Cu＝1.679。因此，损耗密度比R_Al/(k×R_Cu)的期望范围被表示为1≤R_Al/(k×R_Cu)≤1.679。

图10为示出在将铜线线圈32的直径D_Cu设为0.9[mm]、使铝线线圈31的直径D_Al变化的情况下的截面积比k与损耗密度比的关系的曲线图。如图10所示，将铜线线圈32的直径D_Cu设为0.9[mm]时的损耗密度比的期望范围为1≤R_Al/(k×R_Cu)≤1.679。

另外，也可以设为使截面积比k、铝线线圈31的电阻R_Al[Ω]和铜线线圈32的电阻R_Cu[Ω]满足以下的式(5)、(6)。式(5)与上述的式(3)相同。

[数学式4]

0.25≤k……(6)

如上所述，在用共同的绕线机来对铝线线圈31和铜线线圈32进行绕线时，需要使绕线机的绕线喷嘴的喷嘴直径与较粗的线圈相配。在铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu的1/2以下时，可能会有两列铝线线圈31被插入绕线喷嘴中而受损。另外，由于绕线机在铝线线圈31的绕线时和铜线线圈32的绕线时施加相同张力，因此当铝线线圈31过细时可能会断线。

因此，期望将铝线线圈31的直径D_Al[mm]的下限设为0.5×D_Cu[mm]。当将其用截面积比k来表示时，为0.25≤k。

根据以上情况，通过使截面积比k、铝线线圈31的电阻R_Al[Ω]和铜线线圈32的电阻R_Cu[Ω]满足式(5)、(6)，从而使得在集中于槽13的第1区域101的铝线线圈31产生高损耗，能够将该热从磁轭部11高效地散发，并且能够充分防止在绕线工序中铝线线圈31的损伤及断线。

在此，损耗密度比R_Al/(k×R_Cu)的上限为对k代入0.25后得到的R_Al/(0.25×R_Cu)。例如，在将铜线线圈32的直径D_Cu设为0.9[mm]、电阻R_Cu设为27.1[Ω]、铝线线圈31的直径D_Al设为0.45[mm]、电阻R_Al设为174.9[Ω]的情况下，R_Al/(k×R_Cu)的上限为R_Al/(0.25×R_Cu)＝25.815。在该情况下，损耗密度比R_Al/(k×R_Cu)的期望范围被表示为1≤R_Al/(k×R_Cu)≤25.815。

＜感应电动机＞

如上所述，实施方式1的电动机100为感应电动机。即，利用定子1的线圈3的电流产生旋转磁场，由此使转子5的笼式次级导体6产生感应电流，利用感应电流和旋转磁场的作用产生转矩。

感应电动机通常不使用逆变器来驱动。即，电动机100的控制部通常向线圈3供给恒定电压来驱动电动机100。因此，由于电动机100的负载或供给电压的变动，有时流过线圈3的电流大幅增加，线圈3的温度上升。

由于该实施方式1的电动机100具有如上述那样好的散热效果，能够抑制线圈3的温度上升，因此在电流变动大的感应电动机中发挥特别好的效果。此外，虽然该实施方式1的电动机100为感应电动机，但即使是同步电动机也可以得到好的散热效果。

＜实施方式1的效果＞

如以上说明的那样，在本发明的实施方式1中，槽13的第1区域101的面积S1、第1区域101内的铝线线圈31(即第1线圈)的总截面积A1、第2区域102的面积S2和第2区域102内的铝线线圈31的总截面积A2满足(A1/S1)＞(A2/S2)。如此，通过将电阻率较高的铝线线圈31在槽13中在径向外侧的第1区域101配置得密，从而将铝线线圈31的热从定子铁芯10的磁轭部11高效地散发，能够抑制温度上升。另外，利用电动机100的散热效果能够使更多电流流过线圈3，因此能够使电动机100的输出增加。

另外，第1区域101内的铝线线圈31的总截面积A1、第1区域101内的铜线线圈32(即第2线圈)的总截面积C1和第1区域101的面积S1满足(A1/S1)＞(C1/S1)。如此，通过在第1区域101中使铝线线圈31的占用密度高于铜线线圈32的占用密度，从而将铝线线圈31的热从定子铁芯10的磁轭部11高效地散发，能够进一步提高散热效果。

另外，第1区域101内的铝线线圈31的总截面积A1、第1区域101内的铜线线圈32的总截面积C1、第2区域102内的铝线线圈31的总截面积A2和第2区域102内的铜线线圈32的总截面积C2满足(A1/C1)＞(A2/C2)。如此，通过使铝线线圈31的总截面积与铜线线圈32的总截面积的比值在第1区域101中高于第2区域102，从而使铝线线圈31的热从定子铁芯10的磁轭部11高效地散发，能够进一步提高散热效果。

另外，铝线线圈31的电阻率ρ_Al[Ω·m]及直径D_Al[mm]和铜线线圈32的电阻率ρ_Cu[Ω·m]及直径D_Cu[mm]满足上述的式(1)。据此，在集中于第1区域101的铝线线圈31产生高损耗(即发热)，该热经由定子铁芯10的磁轭部11而被散发，因此能够进一步提高散热效果。另外，通过使铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu以上，从而能够确保在绕线工序中铝线线圈31具有足够的强度。

另外，铝线线圈31的电阻率ρ_Al[Ω·m]及直径D_Al[mm]和铜线线圈32的电阻率ρ_Cu[Ω·m]及直径D_Cu[mm]满足上述的式(2)。据此，能够提高散热效果，并且通过使铝线线圈31的直径D_Al为铜线线圈32的直径D_Cu的1/2以上，从而能够防止在绕线工序中铝线线圈31的损伤及断线。

另外，铝线线圈31的电阻R_Al、铜线线圈32的电阻R_Cu和铝线线圈31的截面积与铜线线圈32的截面积之比即截面积比k满足上述的式(3)。据此，铝线线圈31的损耗密度为铜线线圈32的损耗密度以上，能够使得在铝线线圈31产生高损耗，并且能够将该热从磁轭部11高效地散发，能够进一步提高散热效果。

另外，若截面积比k为1以上，则在使用共同的绕线机的绕线工序中，能够确保铝线线圈31具有足够的强度。另外，若截面积比k为0.25以上，则在使用共同的绕线机的绕线工序中，能够防止铝线线圈31的破损及断线。

另外，通过将该实施方式的电动机100应用于通常不使用逆变器来驱动的感应电动机，可以得到特别好的效果。

此外，虽然在该实施方式1中使用了作为第1线圈的铝线线圈31和作为第2线圈的铜线线圈32，但不限定于铝线线圈31和铜线线圈32。也可以从例如金、银、铜、铝等中选择两个种类，将电阻率较高者作为第1线圈，将电阻率较低者作为第2线圈。

变形例.

图11为放大示出实施方式1的变形例的包含定子的槽13的部分的图。在上述实施方式1中，在槽13的第1区域101中配置有铝线线圈31及铜线线圈32，并且铝线线圈31具有高于铜线线圈32的占用密度。

与之相对，在该变形例中，在槽13的第1区域101中仅配置有铝线线圈31。另一方面，在第2区域102中配置有铝线线圈31及铜线线圈32。其它结构如实施方式1中说明的那样。

在该变形例中，由于在散热效率高的第1区域101仅配置有铝线线圈31，因此能够将铝线线圈31的热更有效地向定子铁芯传导10并散发。

＜涡旋压缩机＞

接下来，对作为应用了实施方式1及变形例中说明的电动机100的压缩机的涡旋压缩机300进行说明。图12为示出涡旋压缩机300的截面图。涡旋压缩机300具备：密闭容器307；压缩机构305，配置于密闭容器307内；电动机100，驱动压缩机构305；轴55，连结压缩机构305和电动机100；以及副框架308，支承轴55的下端部(即与压缩机构305侧相反的一侧的端部)。

压缩机构305具备：固定涡旋盘301，具有螺旋部分；摆动涡旋盘302，具有在与固定涡旋盘301的螺旋部分之间形成压缩室的螺旋部分；柔性框架303，保持轴55的上端部；以及引导框架304，被固定于密闭容器307并保持柔性框架303。

贯穿密闭容器307的吸入管310被压入于固定涡旋盘301。另外，在密闭容器307设有排出管311，该排出管311将从固定涡旋盘301排出的高压制冷剂气体向外部排出。该排出管311与在密闭容器307的压缩机构305与电动机100之间设置的未图示的开口部连通。

通过将定子1嵌入于密闭容器307，从而电动机100被固定于密闭容器307。电动机100的结构如上所述。对电动机100供给电力的玻璃端子309通过熔接而被固定于密闭容器307。

当电动机100旋转时，该旋转被传递至摆动涡旋盘302，摆动涡旋盘302摆动。当摆动涡旋盘302摆动时，由摆动涡旋盘302的螺旋部分和固定涡旋盘301的螺旋部分形成的压缩室的容积发生变化。然后，制冷剂气体从吸入管310被吸入并被压缩，从排出管311被排出。

在电动机100旋转时，线圈3中流过电流而发热。由线圈3产生的热经由绝缘部2(图1)向定子铁芯10传导，从定子铁芯10被散发到密闭容器307。由于实施方式1及变形例的电动机100具有好的散热效果，因此能够抑制涡旋压缩机300内部的温度上升。另外，由于电动机100的输出增加，能够使涡旋压缩机300的输出也增加。

在此，作为压缩机的一例对涡旋压缩机300进行了说明，但实施方式1及变形例中说明的电动机也可以应用于涡旋压缩机300以外的压缩机。

＜空调装置＞

接下来，对应用了上述的实施方式1及变形例的电动机的空调装置进行说明。图13为示出空调装置400(制冷循环装置)的图。空调装置400具备压缩机401、冷凝器402、节流装置(减压装置)403和蒸发器404。压缩机401、冷凝器402、节流装置403及蒸发器404通过制冷剂管道407被连结而构成制冷循环。即，制冷剂按照压缩机401、冷凝器402、节流装置403和蒸发器404的顺序而循环。

压缩机401、冷凝器402及节流装置403被设于室外机410。压缩机401由图12所示的涡旋压缩机300构成。在室外机410中设有向冷凝器402供给室外空气的室外侧送风机405。蒸发器404被设于室内机420。在该室内机420中设有向蒸发器404供给室内空气的室内侧送风机406。

空调装置400的工作如下。压缩机401将吸入的制冷剂压缩并送出。冷凝器402进行从压缩机401流入的制冷剂与室外空气之间的热交换，使制冷剂冷凝而液化并将其送出至制冷剂管道407。室外侧送风机405向冷凝器402供给室外空气。节流装置403通过使开度变化来调节流过制冷剂管道407的制冷剂的压力等。

蒸发器404进行经节流装置403而变为低压状态的制冷剂与室内空气之间的热交换，使制冷剂带走空气的热而蒸发(气化)，并将其送出至制冷剂管道407。室内侧送风机406向蒸发器404供给室内空气。据此，在蒸发器404被带走了热的冷风被供给至室内。

如上所述，由于实施方式1及变形例的电动机100具有好的散热效果，因此能够抑制压缩机401内的温度上升，空调装置400能够稳定运行。另外，由于压缩机401的输出随着电动机100的输出增加而增加，所以能够使空调装置400的输出也增加。

以上对本发明的期望的实施方式进行了具体说明，但本发明不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内，能够进行各种改良或变形。

Claims (16)

1.一种定子，具有：

定子铁芯，具有在以轴线为中心的周向上延伸的内周、在以所述轴线为中心的径向上形成于比所述内周更靠外侧的槽、和相对于所述槽形成于所述径向的外侧的环形的磁轭部；以及

第1线圈及第2线圈，配置于所述槽的内部且相互串联连接，

其中，所述第1线圈具有由第1金属形成的导体，

所述第2线圈具有由电阻率低于所述第1金属的第2金属形成的导体，

所述槽具有：

槽开口部，向所述定子铁芯的所述内周开口；

弯曲形状的槽底部，相对于所述槽开口部位于所述径向的外侧，与所述磁轭部相连；以及

第1侧部及第2侧部，位于所述槽开口部与所述槽底部之间且在所述周向上相对，

其中，将在与所述轴线正交的面内连结所述槽底部与所述第1侧部之间的边界和所述槽底部与所述第2侧部之间的边界的直线设为第1直线，

将由所述第1直线和所述槽底部包围的区域设为第1区域，

将在所述槽中比所述槽开口部更靠所述径向的外侧且比所述第1直线更靠所述径向的内侧的区域设为第2区域，

所述第1区域的面积S1、所述第1区域内的所述第1线圈的总截面积A1、所述第2区域的面积S2和所述第2区域内的所述第1线圈的总截面积A2满足(A1/S1)＞(A2/S2)。

2.根据权利要求1所述的定子，其中，

所述第1区域内的所述第1线圈的总截面积A1、所述第1区域内的所述第2线圈的总截面积C1和所述第1区域的面积S1满足(A1/S1)＞(C1/S1)。

3.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1区域内的所述第1线圈的总截面积A1、所述第1区域内的所述第2线圈的总截面积C1、所述第2区域内的所述第1线圈的总截面积A2和所述第2区域内的所述第2线圈的总截面积C2满足(A1/C1)＞(A2/C2)。

4.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

在所述第1区域中仅配置有所述第1线圈及所述第2线圈中的所述第1线圈。

5.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1线圈的直径为所述第2线圈的直径以上。

6.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1线圈的直径D_Al、所述第1线圈的电阻率ρ_Al、所述第2线圈的直径D_Cu和所述第2线圈的电阻率ρ_Cu满足：

[数学式1]

7.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1线圈的直径D_Al、所述第1线圈的电阻率ρ_Al、所述第2线圈的直径D_Cu和所述第2线圈的电阻率ρ_Cu满足：

[数学式2]

8.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1线圈的电阻R_Al、所述第2线圈的电阻R_Cu和所述第1线圈的截面积与所述第2线圈的截面积之比k满足：

[数学式3]

9.根据权利要求8所述的定子，其中，

所述比k为1以上。

10.根据权利要求8所述的定子，其中，

所述比k为0.25以上。

11.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述第1金属为铝，所述第2金属为铜。

12.根据权利要求1或2所述的定子，其中，

所述磁轭部具有与容纳所述定子的密闭容器接触的外周，

热从所述磁轭部的所述外周散发到所述密闭容器。

13.一种电动机，具有：

权利要求1至12中的任意一项所述的定子；以及

转子，以能够旋转的方式设于所述定子的所述径向的内侧。

14.根据权利要求13所述的电动机，其中，

所述电动机为感应电动机。

15.一种压缩机，具备：

密闭容器；

压缩机构，配置于所述密闭容器内；以及

权利要求13或14所述的电动机，驱动所述压缩机构。

16.一种空调装置，具备：

权利要求15所述的压缩机、冷凝器、减压装置和蒸发器。

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