JP2007166796A - 回転電機及びその制御方法、圧縮機、送風機、並びに空気調和機 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化、高効率化に優れたダブルアマチュア電動機において、電流密度によって効率の改善を図る。
【解決手段】当該電動機は、回転子１００と、電機子巻線２０１が巻回された内周側固定子２００と、電機子巻線３０１が巻回された外周側固定子３００とを備える、いわゆるダブルアマチュア電動機である。電機子巻線２０１の線断面積と電機子巻線３０１の線断面積φｇとの比は、電機子巻線３０１に流れる電流Ｉｇと電機子巻線２０１に流れる電流Ｉｎとの比に等しく選定される。
【選択図】図１

Description

この発明は、回転電機の構造及びその制御方法に関する。

回転電機、例えば電動機を小型化し、効率を高めるためには、界磁磁束を永久磁石で発生させることが望ましい。電動機を例に取れば、永久磁石励磁電動機は、小型化、高効率化の観点から望ましい。

永久磁石励磁電動機の発生トルクは、電機子巻線の巻回数、これに流れる電流、これに鎖交する界磁磁束に比例する。電動機が大きい方が永久磁石の表面積は大きくでき、電機子巻線自体の断面積（以下「線断面積」と称す）を大きくできる。永久磁石の表面積が大きいほど界磁磁束は大きくできる。線断面積が大きいほど電機子巻線の電気抵抗は低減し、銅損は低下する。よって発生トルク（又は同一トルク発生時の効率）の増大と、電動機の小型化とはトレードオフの関係にある。

小型化、高効率化に優れた構造として、いわゆるダブルアマチュア電動機が知られている。これは一つの界磁子に、相互に反対側から対峙する一対の電機子が設けられた電動機である。下記の特許文献１，２には円筒状のダブルアマチュア電動機が開示されている。特許文献２では、界磁子として、内周側と外周側とで個別に永久磁石を設け、それぞれのインバータで電流位相を制御する技術が開示されており、トルクリプルを低減しつつ小型化かつ発生トルクの向上を企図している。

ダブルアマチュア電動機でおいて発生するトルクは、外周側電機子と界磁子の間に働くトルク（以下「外周側トルク」と称す）と、内周側電機子と界磁子の間に働くトルク（以下「内周側トルク」と称す）との和である。そして外周側トルクにしても、内周側トルクにしても、通常の電動機で発生するトルクと同様に、対応する電機子の電機子巻線の巻回数、これに流れる電流、及びこれに鎖交する界磁磁束の積に比例する。

永久磁石励磁の同期系電動機の一般的な指標は、下記の非特許文献１に紹介されている。冷却条件が揃えられ、寸法が同一の電動機であれば、温度上昇と放熱の関係から許容損失Ｗｃがほぼ同一と考えることができる。トルクＴと許容損失Ｗｃは式（１）の関係にあり、係数Ｋｍはモータコンスタントと呼ばれる。

Ｔ＝Ｗｃ・√Ｋｍ…（１）

つまり許容損失Ｗｃが一定である場合には、モータコンスタントＫｍが大きいほどトルクＴが大きくなる。よってモータコンスタントＫｍを、許容トルク（通常は連続定格トルク）の指標値として用いることができる。

モータコンスタントＫｍは式（２）で表すことができる。ここで極対数ｐ、巻き線最大鎖交磁束Φ、占積率ｆｓ、巻線スロットの全断面積Ｓｔ、巻線の固有抵抗ρ、単位コイルの平均長ｌを導入した。また電流波形は正弦波であり、磁束が正弦波状に交番すると仮定した。また電動機の損失は、特に電動機が小型の場合には銅損が大部分であり、鉄損を省略して考慮している。

Ｋｍ＝（１／２）ｐΦ√（ｆｓＳｔ／ρｌ）…（２）

従って、電動機の体積当たりの電動機効率を高めるためにはモータコンスタントＫｍを高める必要があり、式（２）から以下の諸方針が有効である。

(i)巻き線の占積率ｆｓを大きくする
(ii)単位コイルの平均長ｌを短くする
(iii)巻線の固有抵抗ρを小さくする
(iv)巻線最大鎖交磁束Φを大きくする
(v)極対数ｐを大きくする
(vi)巻線スロットの全断面積Ｓｔを大きくする。

よってダブルアマチュア電動機は電機子が二つ設けられるので、上記方針(vi)の観点で有利である。

特開２００２−３３５６５８号公報 特開２００２−３６９４６７号公報 大西和夫、「永久磁石モータのトルク評価と最適構造の検討」、電気学会論文誌Ｄ産業応用部門部門誌、平成７年、第１１５巻、第７号、第９３０頁〜第９３５頁 特定用途指向型リラクタンストルク応用電動機の高性能化調査専門委員会、「特定用途指向型リラクタンストルク応用電動機の高性能化」、電気学会技術報告第９２０号、２００３年３月 大川光吉、「特性と設計 永久磁石回転機」、総合電子出版社、昭和５０年５月２０日初版、第３７１頁、３８１頁

しかし、ダブルアマチュア電動機においては、磁気抵抗が増加して、永久磁石の動作点が低下するという問題点がある。これは界磁子に対して二つの電機子が相互に反対側から対峙するため、エアギャップと通称される界磁子−電機子間の空隙が二カ所に存在し、かつそれらが界磁磁束に対する磁気抵抗として直列に接続されるからである。

ダブルアマチュア電動機における上述の動作点の低下は、電機子が一つのみ設けられた電動機と比較して、電機子に鎖交する界磁磁束の減少を招来する。つまり上記方針(iv)の観点では不利である。

特許文献２に開示された技術では永久磁石が内外二層に設けられているので、上記動作点の低下の問題を補償できる可能性はある。しかし永久磁石の使用量の増加や、界磁子の厚みの増大という小型化を阻害する要因をも招来する。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、小型化、高効率化に優れたダブルアマチュア回転電機において、更にその性能を向上させることを目的としている。

当該目的の例として、電流密度による効率の改善を挙げることができる。

この発明にかかる回転電機の第１の態様は、外周面（１０１ａ）及び内周面（１０１ｂ）とを含む円筒形状を呈し、界磁用磁石（１０２）を有する回転子（１００）と、前記内周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（２０１）が巻回された内周側固定子（２００）と、前記外周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（３０１）が巻回された外周側固定子（３００）とを備える。そして前記内周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線に流れる電流（Ｉｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線に流れる電流（Ｉｇ）との比に等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の第２の態様は、その第１の態様であって、前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｎ）と前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｇ）とは等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の第３の態様は、その第２の態様であって、前記内周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｇ）との比に等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の第４の態様は、その第１の態様乃至第３の態様のいずれかであって、前記回転子（１００）の回転軸方向（Ｑ）の両端の少なくとも一方には、前記回転子を保持する保持体（４００）が設けられ、前記保持体の少なくとも一方には開口部（４０１）が設けられている。

この発明にかかる回転電機の第５の態様は、その第４の態様であって、前記開口部（４０１）は、前記回転軸方向（Ｑ）から見て、前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線（２０１）が巻回された位置において設けられる。

この発明にかかる圧縮機は、上記回転電機を電動機として採用し、当該電動機によって冷媒を圧縮する。

この発明にかかる送風機は、上記回転電機を電動機として採用し、当該電動機によって送風する。

この発明にかかる空気調和機は、上記圧縮機及び上記送風機の少なくともいずれか一つを搭載する。

上記回転電機を発電機として制御する方法も本発明の一態様である。

この発明にかかる回転電機の制御方法の第１の態様は、外周面（１０１ａ）及び内周面（１０１ｂ）とを含む円筒形状を呈し、界磁用磁石（１０２）を有する回転子（１００）と、前記内周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（２０１）が巻回された内周側固定子（２００）と、前記外周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（３０１）が巻回された外周側固定子（３００）とを備えた回転電機の制御方法である。そして前記外周側固定子の前記電機子巻線に流す電流（Ｉｇ）と前記内周側固定子の前記電機子巻線に流す電流（Ｉｎ）との比は、前記外周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｇ）と前記内周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｎ）との比に等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の制御方法の第２の態様は、その第１の態様であって、前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｎ）と前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｇ）とは等しく選定される。そして前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線（２０１）に流す電流（Ｉｎ）は、前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線（３０１）に流す電流（Ｉｇ）と等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の制御方法の第３の態様は、その第２の態様であって、前記内周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｇ）との比に等しく選定される。

この発明にかかる回転電機の第１の態様及び回転電機の制御方法の第１の態様によれば、外周側固定子の電機子巻線に流れる電流の電流密度と、内周側固定子の電機子巻線に流れる電流の電流密度とを等しくする。回転電機の温度上昇は電流密度と密接に関連することに鑑みれば、上記電流密度が等しいことは、内周側固定子と外周側固定子が同じ冷却状況にあっても、一方の電機子巻線に流れる電流の値を、他方の電機子巻線に流れる電流の値と個別に設定し、発生トルクを増大させることを招来する。逆に一方の電機子巻線に流れる電流の値を、他方の電機子巻線に流れる電流の値と等しく設定する場合においても、いずれか一方の電機子巻線における放熱限界によって当該電機子巻線の電流値が制限されることに起因した、他方の電機子巻線における発生トルクの減少を回避できる。

この発明にかかる回転電機の第２の態様及び回転電機の制御方法の第２の態様によれば、外周側固定子の電機子巻線と内周側固定子の電機子巻線とに流れる電流が等しく選定されるので、これらを直列に接続することができる。よって一つの制御装置で外周側固定子の電機子巻線に流れる電流と、内周側固定子の電機子巻線に流れる電流とを制御できる。

この発明にかかる回転電機の第３の態様及び回転電機の制御方法の第３の態様によれば、外周側固定子の電機子巻線と内周側固定子の電機子巻線とに流れる電流が等しく選定される状況において、外周側固定子の電機子巻線に流れる電流の電流密度と、内周側固定子の電機子巻線に流れる電流の電流密度とを等しくする。

この発明にかかる回転電機の第４の態様によれば、内周側固定子を密閉せず、その電機子巻線への通風を確保する。

この発明にかかる回転電機の第５の態様によれば、内周側固定子の電機子巻線を冷却する効率を高める。

この発明にかかる回転電機は、電動機として採用でき、これを圧縮機、送風機へと適用することができる。当該圧縮機、送風機は空気調和機へと適用することができる。またこの発明にかかる回転電機は、発電機として駆動できる。

第１の実施の形態．
図１はこの発明の第１の実施の形態にかかるダブルアマチュア電動機の構造を例示する断面図であり、回転軸Ｑに垂直な断面を示している。当該電動機は、回転子１００、内周側固定子２００及び外周側固定子３００を備えている。回転子１００は、内周側固定子２００及び外周側固定子３００に対して、回転軸Ｑ回りに回転する。

回転子１００は界磁子であり、界磁磁束を発生する界磁用磁石１０２及び磁性体１０３を有している。回転子１００は外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂとを含む円筒形状を呈している。当該円筒形状の延在方向は回転軸Ｑに平行であるので、図１においては外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂはいずれも円として現れている。

界磁用磁石１０２は外周面１０１ａに対して、周方向に交互に極性を切り替えてその磁極面を向けている。内周面１０１ｂに対しても同様である。

内周側固定子２００は内周面１０１ｂ側から回転子１００に対向する電機子である。外周側固定子３００は外周面１０１ａ側から回転子１００に対向する電機子である。内周側固定子２００及び外周側固定子３００にはそれぞれ電機子巻線２０１，３０１が巻回されている。

より具体的には内周側固定子２００は歯部２０２を有しており、歯部２０２に電機子巻線２０１が巻回される。歯部２０２の回転子１００側の先端は周方向に広がっている。同様にして外周側固定子３００は歯部３０２を有しており、歯部３０２に電機子巻線３０１が巻回される。歯部３０２の回転子１００側の先端は周方向に広がっている。

このようにダブルアマチュア電動機では、電機子巻線が配置される領域である、巻線スロットの全断面積を増大させることにより、モータコンスタントＫｍを高めることができる。

ここでは回転子１００の構造として、磁性体１０３に対して界磁用磁石１０２が埋設された、いわゆる永久磁石埋込型が例示されている。よって外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂが磁性体１０３によって規定されている構造が例示されている。但し、界磁用磁石１０２から発生する界磁磁束が内周側固定子２００及び外周側固定子３００に鎖交すれば、界磁用磁石１０２が外周面１０１ａ及び内周面１０１ｂのいずれか一方を規定する永久磁石表面型であってもよい。あるいは磁性体１０３を設けることなく、径方向に磁極が現れるように着磁され、周方向に磁極の極性が交互に切り替わるリング磁石として、界磁用磁石１０２を構成してもよい。

また図１では４極６スロットの電動機が例示されたが、他の極数、スロット数でも適用できる。

ある冷却条件の下で、電動機へ入力できる電力の限界を示す指標として、電機子巻線に流れる電流の電流密度が挙げられる。非特許文献３の第３８１頁の記載によれば、小型電動機の損失を占める銅損と、放熱とを同時に顧慮する一般的な評価指標として当該電流密度が挙げられている。電流密度は電機子巻線に流れる電流を、当該電機子巻線の線断面積で除して得られる値である。簡潔に言えば、電機子巻線の断面積が大きいほど電気抵抗が小さいので、冷却条件が同一であれば、電機子巻線に大きな電流を流し、発生トルクを増大させ、以て電動機の効率を向上することができる。

さて、電機子巻線２０１の線断面積φｎ及びこれに流れる電機子電流Ｉｎ、並びに電機子巻線３０１の線断面積φｇ及びこれに流れる電機子電流Ｉｇとを用いると、電機子巻線２０１，３０１のそれぞれ電流密度Ｊｎ，Ｊｇは、次のように表される。

Ｊｎ＝Ｉｎ／φｎ，Ｊｇ＝Ｉｇ／φｇ…（３）

冷却条件から制限される電流密度の上限値をＪＭとした場合、外周側トルク及び内周側トルクを最大にするためには、電流密度Ｊｎ，Ｊｇのいずれをも上限値ＪＭに等しくすればよい。換言すれば、電流密度の上限値ＪＭが冷却条件によって一つに決まっていれば、外周側トルク及び内周側トルクを最大にするためには電流密度Ｊｎ，Ｊｇが等しく選定されるべきである。同じダブルアマチュア電動機に属する内周側固定子２００と外周側固定子３００とでは、冷却条件がほぼ等しくできるため、電流密度Ｊｎ，Ｊｇを等しく選定すればよい。

より具体的には、電機子巻線２０１の線断面積φｎと電機子巻線３０１の線断面積φｇとの比は、電機子巻線２０１に流れる電流Ｉｎと電機子巻線３０１に流れる電流Ｉｇとの比に等しく選定されることが望ましい。

このように比を選定することにより電流密度Ｊｎ，Ｊｇが等しくなる。電動機の温度上昇は電流密度と密接に関連することに鑑みれば、電流密度Ｊｎ，Ｊｇが等しいことは、内周側固定子２００と外周側固定子３００が同じ冷却状況にあっても、例えば内周側固定子２００の電機子巻線２０１に流れる電流Ｉｎを、外周側固定子３００の電機子巻線３０１に流れる電流Ｉｇと個別に設定し、発生トルクを増大させることを招来する（内周側固定子２００、外周側固定子３００を入れ替えても同様である）。

換言すれば、電流Ｉｇと電流Ｉｎとの比を、線断面積φｇと線断面積φｎとの比に等しく選定して、当該電動機を制御することが望ましい。

また、電機子巻線２０１に流れる電流Ｉｎと電機子巻線３０１に流れる電流Ｉｇと等しく設定する場合においても、電機子巻線２０１における放熱限界によって電流Ｉｎが制限されることに起因した、電機子巻線３０１による発生トルクの減少を回避できる（内周側固定子２００、外周側固定子３００を入れ替えても同様である）。

線断面積φｎ，φｇを等しく選定することも望ましい態様の一つである。この場合、電機子巻線２０１，３０１に流れる電流Ｉｎ，Ｉｇを等しく選定して式（３）から電流密度Ｊｎ，Ｊｇを等しくするのである。このように電流Ｉｎ，Ｉｇを等しく選定することにより、電機子巻線２０１，３０１を直列に接続することができる。これにより、電流Ｉｎ，Ｉｇを一つの制御装置で制御できる。

このように線断面積φｎ，φｇを等しく選定する場合、内周側固定子２００の電機子巻線２０１の総断面積Ｓｎと、外周側固定子３００の電機子巻線３０１の総断面積Ｓｇとの比は、電機子巻線２０１の巻回数Ｔｎと電機子巻線３０１の巻回数Ｔｇとの比に等しく選定されることが望ましい。総断面積Ｓｎ，Ｓｇは次のように求められる。

Ｓｎ＝Ｔｎ・φｎ，Ｓｇ＝Ｔｇ・φｇ…（４）

よって線断面積φｎ，φｇを等しく選定した場合には式（４）から
Ｓｎ：Ｓｇ＝Ｔｎ：Ｔｇ…（５）

とすることが望ましい。これにより、電機子巻線２０１，３０１に流れる電流Ｉｎ，Ｉｇが等しく選定される状況において電流密度Ｊｎ，Ｊｇが等しくなる。

一般に電機子巻線が配置されるスロットは電機子巻線の径よりも非常に大きい。よって内周側固定子２００のスロットの、回転軸Ｑに垂直な断面積を以て総断面積Ｓｎとし、外周側固定子３００のスロットの、回転軸Ｑに垂直な断面積を以て総断面積Ｓｇとして設計することができる。

但し、巻回数Ｔｎ，Ｔｇは正の整数であり、工業的に通常供給されている巻線の線断面積は離散的な値である。よって上記スロット断面積がまず設計される場合、式（４）、（５）は近似的にしか成立しない場合もあり得る。

また、各相と中性点間との間での巻線仕様が、電機子巻線２０１，３０１で異なる場合も考えられる。例えば電機子巻線２０１が二本並列に巻回され、電機子巻線３０１が１本で巻回されている場合である。この場合、電機子巻線２０１に流れる電流Ｉｎは二つに分岐するため、電機子巻線３０１に流れる電流Ｉｇの半分となる。但しこの場合でも電流密度Ｊｎは電機子巻線２０１が１本で巻回されている場合と相違しないため、上記選定は有効である。

本発明の効果を説明するため、例えば、電機子巻線２０１，３０１を直列に接続し、流Ｉｎ，Ｉｇを等しく選定する場合を考える。もし巻回数Ｔｎ，Ｔｇが等しいとすると、式（４）から
Ｓｎ：Ｓｇ＝φｎ：φｇ…（６）

となる。しかし一般に内周側固定子２００は外周側固定子３００と比較して占有可能な面積が小さいので、スロット面積も内周側固定子２００が外周側固定子３００よりも狭い。よって式（６）から、線断面積φｎは線断面積φｇよりも小さい。よって式（３）から、電流密度Ｊｎは電流密度Ｊｇよりも大きい。

このように電機子巻線２０１，３０１を直列に接続しているような電動機の制御において、巻回数Ｔｎ，Ｔｇが等しいとすると、内周側固定子２００において許容される電流値の方が外周側固定子３００において許容される電流値よりも小さくなる。換言すれば外周側固定子３００にとって許容される電流値の上限よりも小さい電流値で電動機を制御しなければならなくなる。これは発生トルクの観点からは望ましくない。

翻って本発明では、巻回数Ｔｎ，Ｔｇを式（５）に則って（近似的に従うことも含む）選定することにより、線断面積φｎ，φｇを等しくすることができる。よっていずれか一方の電機子巻線における放熱限界によって当該電機子巻線の電流値が制限されることに起因した、他方の電機子巻線による発生トルクの減少を回避できる。

上記電動機の構造は、見方を変えれば、電動機の制御方法と見ることができる。即ち、電機子巻線３０１に流す電流Ｉｇと電機子巻線２０１に流す電流Ｉｎとの比を、電機子巻線３０１の線断面積φｇと電機子巻線２０１の線断面積φｎとの比に等しく選定する、という制御方法も本発明の好適な実施の形態の一つとして把握できる。

更に好適には、線断面積φｎ，φｇを等しく選定し、電流Ｉｎ，Ｉｇも等しく選定する。更に好適には、電機子巻線２０１の総断面積Ｓｎと電機子巻線３０１の総断面積Ｓｇとの比を、電機子巻線２０１の巻回数Ｔｎと電機子巻線３０１の巻回数Ｔｇとの比に等しく選定する。

第２の実施の形態．
図２は本発明の第２の実施の形態のダブルアマチュア電動機の構造を例示する断面図であり、回転軸Ｑを含み、かつこれに平行な断面を示している。当該電動機は、第１の実施の形態で示した回転子１００、内周側固定子２００及び外周側固定子３００を備えている。但し、下記の効果を得る観点からは、従来のダブルアマチュア電動機の界磁子及び一対の電機子を採用してもかまわない。

回転子１００の回転軸Ｑ方向の両端の少なくとも一方には、回転子１００を保持する保持体４００が設けられる。図２では当該保持体４００は回転軸Ｑ方向の一端にのみ設けられている態様が例示されている。

回転子１００は保持体４００を介して回転シャフト１０４に連結されている。具体的には保持体４００は貫挿孔４０２を回転軸Ｑ近傍に有しており、貫挿孔４０２に回転シャフト１０４が貫挿している。そして保持体４００はその径方向端部において回転子１００と連結する。

回転軸１０４は軸受け１０５，１０６によって支持されている。内周側固定子２００、外周側固定子３００はそれぞれ支持部２０４，３０４によって支持されている。図１は、図２中の位置Ｉ−Ｉにおいて、支持部２０４，３０４を省略した断面図に相当する。

図３は保持体４００の構成を示す平面図（回転軸Ｑ方向から見た図）である。但し、回転子１００、内周側固定子２００との位置関係を示すため、これらを隠れ線たる破線で示している。保持体４００は開口部４０１を有している。

このように、保持体４００に、あるいはこれが回転軸Ｑ方向の両端に設けられる場合にはその少なくとも一方に、開口部４０１が設けられる。これは内周側固定子２００を密閉せず、その電機子巻線２０１への通風を確保する効果がある。

開口部４０１は、図示されるように、回転軸Ｑ方向から見て内周側固定子２００の電機子巻線２０１が巻回された位置において設けられることが望ましい。電機子巻線２０１を冷却する効率を高めるからである。

図４及び図５は電機子巻線２０１，３０１が接続される態様を例示する回路図である。ここで電機子巻線２０１は三相コイル２０１Ｕ，２０１Ｖ，２０１Ｗで、電機子巻線３０１は三相コイル３０１Ｕ，３０１Ｖ，３０１Ｗで、それぞれ構成されている場合が例示されている。

上述のように、電流Ｉｎ，Ｉｇを等しく設定する場合には図４に示されるように、コイル２０１Ｕはコイル３０１Ｕと、コイル２０１Ｖはコイル３０１Ｖと、コイル２０１Ｗはコイル３０１Ｗと、それぞれ中性点Ｎと各相電源との間で直列に接続される。

他方、図５に示されるように、コイル２０１Ｕはコイル３０１Ｕと、コイル２０１Ｖはコイル３０１Ｖと、コイル２０１Ｗはコイル３０１Ｗと、それぞれ並列に接続されてもよい。

また、電機子巻線２０１，３０１の巻回の態様は、集中巻であっても分布巻であってもよい。その巻回の態様が電機子巻線２０１，３０１とで相違してもよい。

本発明にかかる技術は、例えば、当該電動機によって冷媒を圧縮する圧縮機や、当該電動機によって送風を行う送風機に採用される電動機に適用することができる。当該圧縮機や送風機の少なくともいずれか一つは空気調和機に搭載することができる。特に車載用の空気調和機では小型化が要求されるので、これに本発明は大きく貢献する。

また、回転電機であれば、電動機に限らず、発電機に適用することもできる。例えば非特許文献３の第３７１頁に記載されているように、発電機においても電流密度がその一般的な評価指標として採用されるからである。

よって上述の回転電機を電動機として駆動する制御方法も、本発明を適用する態様の一つとして捉えることができる。

この発明の第１の実施の形態にかかる電動機の構造を例示する断面図である。 この発明の第２の実施の形態にかかる電動機の構造を例示する断面図である。 保持体の構成を示す平面図である。 電機子巻線が接続される態様を例示する回路図である。 電機子巻線が接続される態様を例示する回路図である。

符号の説明

１００ 回転子
１０１ａ 外周面
１０１ｂ 内周面
２００ 内周側固定子
２０１，３０１ 電機子巻線
３００ 外周側固定子
４００ 保持体
４０１ 開口部
Ｑ 回転軸

Claims (12)

1. 外周面（１０１ａ）及び内周面（１０１ｂ）とを含む円筒形状を呈し、界磁用磁石（１０２）を有する回転子（１００）と、
   前記内周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（２０１）が巻回された内周側固定子（２００）と、
   前記外周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（３０１）が巻回された外周側固定子（３００）と
   を備え、
   前記内周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線に流れる電流（Ｉｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線に流れる電流（Ｉｇ）との比に等しく選定されることを特徴とする回転電機。
2. 前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｎ）と前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｇ）とは等しく選定される、請求項１記載の回転電機。
3. 前記内周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｇ）との比に等しく選定される、請求項２記載の回転電機。
4. 前記回転子（１００）の回転軸方向（Ｑ）の両端の少なくとも一方には、前記回転子を保持する保持体（４００）が設けられ、
   前記保持体の少なくとも一方には開口部（４０１）が設けられている、請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載の回転電機。
5. 前記開口部（４０１）は、前記回転軸方向（Ｑ）から見て、前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線（２０１）が巻回された位置において設けられる、請求項４記載の回転電機。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として採用し、当該電動機によって冷媒を圧縮する圧縮機。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の回転電機を電動機として採用し、当該電動機によって送風する送風機。
8. 請求項６記載の圧縮機及び請求項７記載の送風機の少なくともいずれか一つを搭載した空気調和機。
9. 請求項１乃至請求項５のいずれか一つに記載の回転電機を発電機として駆動する、回転電機の制御方法。
10. 外周面（１０１ａ）及び内周面（１０１ｂ）とを含む円筒形状を呈し、界磁用磁石（１０２）を有する回転子（１００）と、
    前記内周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（２０１）が巻回された内周側固定子（２００）と、
    前記外周面側から前記回転子に対向し、電機子巻線（３０１）が巻回された外周側固定子（３００）と
    を備えた回転電機の制御方法であって、
    前記外周側固定子の前記電機子巻線に流す電流（Ｉｇ）と前記内周側固定子の前記電機子巻線に流す電流（Ｉｎ）との比は、前記外周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｇ）と前記内周側固定子の前記電機子巻線の線断面積（φｎ）との比に等しく選定されることを特徴とする回転電機の制御方法。
11. 前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｎ）と前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線の前記線断面積（φｇ）とは等しく選定され、
    前記内周側固定子（２００）の前記電機子巻線（２０１）に流れる電流（Ｉｎ）は、前記外周側固定子（３００）の前記電機子巻線（３０１）に流れる電流（Ｉｇ）と等しく選定される、請求項１０記載の回転電機の制御方法。
12. 前記内周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の総断面積（Ｓｇ）との比は、前記内周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｎ）と前記外周側固定子の前記電機子巻線の巻回数（Ｔｇ）との比に等しく選定される、請求項１１記載の回転電機の制御方法。
    

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