JP2010051075A - アキシャルギャップ型回転電機及びそれを用いた圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の課題は、下から吹き上げられた潤滑油がモータ上部の空間に行き難くいアキシャルギャップ型回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。
【解決手段】本発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設され、前記回転軸の周りに磁極面３１を呈する回転子３０と、前記回転軸方向における前記回転子３０の一方側にギャップを隔てて配設された第１固定子１０と、他方側にギャップを隔てて配設された第２固定子２０とを備えている。前記第１固定子１０は、略円盤状の第１磁心１１と、複数の巻芯磁心１２と、第１コイル１３と、第１コアカット部１４とを有し、前記第２固定子２０は、第２磁心２１と、第２コアカット部２４とを有する。前記第１コアカット部１４は、前記第２コアカット部２４とは前記回転軸方向において重ならない位置に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、アキシャルギャップ型回転電機及びそれを用いた圧縮機に関するものである。

従来、圧縮機としては、密閉容器内に上下方向に配置された、アキシャルギャップ型のモータと、このモータで駆動される圧縮部とを備えたものがある。例えば、特許文献１に開示されている。

このアキシャルギャップ型のモータは、ステータと、このステータの軸方向両側にエアギャップを介して配置されたロータと、このロータに固定されると共にこのロータの回転力を上記圧縮部に伝達するシャフトとを有している。そして、冷媒ガスは、主に、モータの外周側の通路、及びエアギャップを流れる。

また、冷媒ガスに含まれる潤滑油は、オイルセパレータによって、モータの外周側に飛ばされるが、このモータの外周側は、冷媒通路であるので、潤滑油は、モータの外周側から、冷媒ガスの流れによって、モータの下流側へ導かれる。このため、潤滑油を冷媒ガスから分離し難くなる。

また、特許文献２に記載の圧縮機では、密閉容器と、密閉容器内に配置された圧縮部と、密閉容器内に配置され、圧縮部を、シャフトを介して駆動するアキシャルギャップ型のモータとを備え、このモータは、互いにエアギャップを介して軸方向に対向するステータ及びロータを少なくとも一対有し、ステータまたはロータの少なくとも一方に、軸方向一端の開口から軸方向他端の開口に向かって略クランク状に油を流して油を分離する油分離機構を設けている。

そのため、特許文献２に記載の圧縮機では、エアギャップの空間や、モータの外周側の通路に加えて、油分離機構を設けているので、モータの冷媒ガス流れの上流側と下流側との差圧を小さくできて、圧縮機の圧力損失を低減できる。

しかしながら、特許文献２に記載の圧縮機では、下から吹き上げられた潤滑油が上下ステータを通過して、モータ上部の空間に行きやすい。

特開昭６１−１８５０４０号公報 特開２００７−６４０１９号公報

そこで、この発明の課題は、下から吹き上げられた潤滑油がモータ上部の空間にとどまらず、落下しやすいアキシャルギャップ型回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。

上記課題を解決するため、この発明のアキシャルギャップ型回転電機は、回転軸を中心として回転自在に配設され、前記回転軸に平行な方向である回転軸方向における両面に前記回転軸の周りに磁極面を呈する回転子と、前記回転軸方向における前記回転子の一方側にギャップを隔てて配設され、略円盤状の第１磁心と、前記第１磁心の前記回転子側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の巻芯磁心と、前記回転子に対向する前記第１巻芯磁心の面に回転磁界を発生させるべく、前記巻芯磁心に巻回された第１コイルと、前記第１磁心に設けられた第１コアカット部とを有し、前記第１磁心がバックヨークとして機能する第１固定子と、前記回転軸方向における前記回転子の他方側にギャップを隔てて配設され、略円盤状の第２磁心と、前記第２磁心に設けられた第２コアカット部とを有する第２固定子とを備え、前記第１コアカット部は、前記第２コアカット部とは前記回転軸方向において重ならない位置に設けられている。

また、前記第２固定子は、前記回転子側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心をさらに有し、前記巻芯磁心は、前記第３磁心の位置に対向して配置されてもよい。

また、第１コアカット部及び前記第２コアカット部は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれに対して所定の位置に設けられ、且つ前記第１コアカット部及び前記第２コアカット部のそれぞれの数は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれの数のｎ分の１（ｎ≧２）であってもよい。

また、前記第２固定子は、前記回転子側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心をさらに有し、前記巻芯磁心は、前記第３磁心に対向する位置に対して周方向にずれた位置に配置されてもよい。

また、第１コアカット部及び前記第２コアカット部は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれに対して所定の位置に設けられ、且つ前記第１コアカット部及び前記第２コアカット部のそれぞれは、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれの数の半分以上から同数までの数を備えてもよい。

また、前記第１固定子と、前記第２固定子とは、電気角が１８０度ずれて配置されてもよい。

また、前記第２固定子は、前記回転子に対向する前記第３磁心の面に回転磁界を発生させるべく、前記第３磁心に巻回された第２コイルをさらに備えてもよい。

また、前記第１コアカット部の周方向の位置は、前記巻芯磁心の周方向の位置と、前記第２コアカット部の周方向の位置は、隣り合う前記第２巻磁心の間の周方向の位置とに、それぞれ対応してもよい。

また、前記第１コアカット部は、隣り合う前記巻芯磁心同士の外周に沿う位置に設けられ、且つ前記第２コアカット部は、隣り合う前記第３磁心同士の外周に沿う位置に設けられてもよい。

また、前記第１磁心は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝を備え、前記溝のそれぞれに前記巻芯磁心が挿入され、前記巻芯磁心の外周面及びこれよりも外周側の前記溝で形成される開口部を前記第１コアカット部としてもよい。

また、前記第２磁心は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝を備え、前記溝のそれぞれに前記第３磁心が挿入され、前記第３磁心の外周面及びこれよりも外周側の前記溝で形成される開口部を前記第２コアカット部としてもよい。

また、前記第１固定子及び前記第２固定子のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられたコアカット部は、前記回転子の外径よりも外側に配置してもよい。

また、前記第１固定子及び前記第２固定子は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心よりも内側に第１冷媒通路を有してもよい。

また、前記回転子は第２冷媒通路を有し、前記第２冷媒通路は、前記第１固定子及び前記第２固定子のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられた前記第１冷媒通路より外側で、且つ重ならない位置に配置されてもよい。

さらに、上記課題を解決するため、この圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部の上に配置され、前記圧縮機構部を駆動する請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機と、前記アキシャルギャップ型回転電機上に設けられ、前記圧縮機構部で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出管とを高圧ドーム内に備える。

このアキシャルギャップ型回転電機によると、前記第１コアカット部は、前記第２コアカット部とは前記回転軸方向において重ならない位置に設けられているので、下から吹き上げられた潤滑油がモータ上部の空間に行き難くい。

また、前記第２固定子は、前記回転子側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心をさらに有し、前記巻芯磁心は、前記第３磁心の位置に対向して配置されると、より簡単な磁気回路構成となる。前記第１固定子と前記第２固定子とで同じ構成を採用することが可能となる。

また、第１コアカット部及び前記第２コアカット部は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれに対して所定の位置に設けられ、且つ前記第１コアカット部及び前記第２コアカット部のそれぞれの数は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれの数のｎ分の１（ｎ≧２）とすると、前記第１固定子と前記第２固定子とが同じ構成であっても前記第１コアカット部と前記第２コアカット部とが前記回転軸方向において重ならない位置を選択できる。

また、前記第２固定子は、前記回転子側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心をさらに有し、前記巻芯磁心は、前記第３磁心に対して周方向にずれた位置に配置されると、より多くの磁気回路構成を採用することができる。

また、第１コアカット部及び前記第２コアカット部は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心のそれぞれの数の半分以上から同数までの数を備えると、冷媒を通過する部分をより多く設けることができる。

また、前記第１固定子と、前記第２固定子とは、電気角が１８０度ずれて配置させると、コギングトルクやトルクリプルを低減できる。

また、前記第２固定子は、前記回転子に対向する前記第３磁心の面に回転磁界を発生させるべく、前記第３磁心に巻回された第２コイルをさらに備えると、前記第１固定子及び前記第２固定子に回転磁界を発生させて駆動するアキシャルギャップ型回転電機を実現できる。

また、前記第１コアカット部は、前記巻芯磁心と対応する位置に、前記第２コアカット部は、隣り合う前記第２巻磁心の間の位置にそれぞれ配置すると、第１コアカット部及び前記第２コアカット部の数にかかわらず、前記第１コアカット部と前記第２コアカット部とが前記回転軸方向において重ならない構成が可能となる。

また、前記第１コアカット部は、隣り合う前記巻芯磁心同士の外周に沿う位置に設けられ、且つ前記第２コアカット部は、隣り合う前記第３磁心同士の外周に沿う位置に設けられると、前記第１磁心及び前記第２磁心の強度を確保しつつ、前記第１コアカット部及び前記第２コアカット部の大きさを確保できる。

また、前記第１磁心は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝を備え、前記溝のそれぞれに前記巻芯磁心が挿入され、前記巻芯磁心の外周面及びこれよりも外周側の前記溝で形成される開口部を前記第１コアカット部とすることで、前記第１磁心を加工することなく前記第１コアカット部を形成することが可能となる。

また、前記第２磁心は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝を備え、前記溝のそれぞれに前記第３磁心が挿入され、前記第３磁心の外周面及びこれよりも外周側の前記溝で形成される開口部を前記第２コアカット部とすることで、前記第２磁心を加工することなく前記第２コアカット部を形成することが可能となる。

また、前記第１固定子及び前記第２固定子のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられたコアカット部は、前記回転子の外径よりも外側に配置すると、前記コアカット部を通った潤滑油が前記回転子に当たって吹き上げられず下に落ちやすくなる利点及び回転子の風損を減らせる利点がある。

また、前記第１固定子及び前記第２固定子は、前記巻芯磁心及び前記第３磁心よりも内側に第１冷媒通路を有すると、前記巻芯磁心及び前記第３磁心を邪魔せずに冷媒の通路を確保できる。

また、前記回転子は第２冷媒通路を有し、前記第２冷媒通路は、前記第１固定子及び前記第２固定子のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられた前記第１冷媒通路より外側で、且つ重ならない位置に配置されると前記回転子及び前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子で効率よく潤滑油を冷媒から分離できる。

さらに、上記課題を解決するため、この圧縮機は、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部の上に配置され、前記圧縮機構部を駆動する請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機と、前記アキシャルギャップ型回転電機上に設けられ、前記圧縮機構部で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出管とを高圧ドーム内に備えると、下から吹き上げられた潤滑油がモータ上部の空間に行き難くい。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１,第２ステータを展開してそれぞれロータ側から見た平面図である。また、図２はアキシャルギャップ型モータのロータ３０の分解斜視図を示している。ロータ３０は、界磁部３１と連結部３５とを備え、回転軸(図示せず)を中心として回転可能である。なお、図２では、界磁部３１と連結部３５とが回転軸に沿ってずれて示されている。

第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータは、回転軸(図示せず)に固定されたロータ３０(図２に示す)と、ロータ３０の軸方向両側にエアギャップを介して夫々対向する第１ステータ１０及び第２ステータ２０（図１に示す）とを備えている。つまり当該アキシャルギャップ型モータにおいては、実際には、ロータ３０は、軸方向両側から図１に示す第１ステータ１０と第２ステータ２０により挟まれた状態で配置される。

図１に示すように、第１ステータ１０は、円板形状のバックヨーク１１と、そのバックヨーク１１のロータ側に立設されたティース１２と、ティース１２に巻回された三相のコイル１３とを有している。さらに、バックヨーク１１の外周には、コアカット部１４が、設けられている。

また、第２ステータ２０は、円板形状のバックヨーク２１と、そのバックヨーク２１のロータ側に立設されたティース２２と、ティース２２に巻回された三相のコイル２３とを有している。さらに、バックヨーク２１の外周には、コアカット部２４が、設けられている。

なお、図１は、ロータ３０を間に挟んで対向する第１ステータ１０と第２ステータ２０とを、展開した図である。一点鎖線よりも図上で上方に第１ステータ１０のロータ３０と対向する面を、一点鎖線よりも図上で下方に第２ステータ２０のロータ３０と対向する面とを、それぞれ示した。また、図１において、第１ステータ１０のＵ相のコイルＵが第２ステータ２０のコイルＵと対向し、第１ステータ１０のＶ相のコイルＶが第２ステータ２０のコイルＶと対向し、第１ステータ１０のＷ相のコイルＷが第２ステータ２０のコイルＷと対向している。つまり、図１に示す構成は、第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とが対向する構成である。

第１ステータ１０のコイル１３と第２ステータ２０のコイル２３のそれぞれは、周方向に順に各相が巻回された集中巻であって、第１,第２ステータ１０,２０に軸方向両側から挟まれるロータ３０(図２に示す)側から見て同一方向に巻回されている。第１ステータ１０のコイル１３の巻き始め(または巻き終わり)を中性点側(図１の１５に示す)とし、第２ステータ２０のコイル２３の巻き始め(または巻き終わり)も中性点側(図１の２５に示す)として、第１,第２ステータ１０,２０の巻線仕様を同一としている。

また、図１に示すコアカット部１４，２４のそれぞれの数は、ティース１２，２２のそれぞれの数のｎ分の１以下（ｎは２以上の整数）であるので、コアカット部１４は、必ず第２コアカット部２４とは回転軸方向において重ならない位置に設けることができる。つまり、第１ステータ１０と第２ステータ２０とを同じ部品から形成することができ、コストを低減することができる。図１に示す例では、コアカット部１４，２４のそれぞれの数が、ティース１２，２２のそれぞれの数の２分の１（ｎ＝２）で等間隔に設けてあり、ティース１２，２２が１２個設けられていることに対してコアカット部１４，２４が８個設けられる。等間隔に設けることで、全周にわたって均等に油を戻すことが可能である。

図２を参照して、界磁部３１は、磁石３２と、磁石３２を軸方向両側から挟む磁性体鉄心の一例としての磁性体板３３,３４とを有する。磁石３２は、軸方向両側に互いに異なる極性を呈する第１磁極面及び第２磁極面を有する。例えば、第１磁極面はＮ極を呈し、第２磁極面はＳ極を呈する。

磁石３２には、磁束密度を大きくするため、焼結された希土類磁石を採用することが望ましい。この場合、希土類磁石、特に焼結した磁石は導電率が高く、渦電流損が生じやすいが、磁性体板３３,３４に、希土類磁石に比べて導電率の小さい磁性材を用いることで、渦電流損の発生を抑制することができる。特に、ＰＷＭ制御のキャリア成分の磁束の変化による渦電流損を低減できる。

磁性体板３３,３４はそれぞれ、磁石３２の第１磁極面及び第２磁極面に設けられる。このとき、磁性体板３３,３４は、例えば、接着剤等を用いて磁石３２に固定する。接着剤には、磁性材から成るものを採用することが望ましい。磁性材からなる接着剤を用いることにより、磁性体板３３,３４と、磁石３２との間の接着剤層の厚みを低減したことによる磁気特性の低下を補うことができる。

磁性体板３３,３４には、磁気的に等方性を有する圧粉磁心を採用すること、特に圧粉鉄心を採用することにより、磁性体板３３,３４で渦電流損が生じにくくできる。

界磁部３１は、回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置され、周方向に沿って互いに離間している。このとき、磁石３２についてみれば、磁石３２も回転軸の周りで周方向に沿って環状に配置される。

周方向において互いに隣接する磁石３２は、軸方向両側において互いに異なる極性を呈する。つまり、隣接する一方の磁石３２が軸方向の一方の側に第１磁極面を向けている場合、隣接する他方の磁石３２は同じ軸方向の一方の側には第２磁極面を向けている。軸方向の他方側においても同様である。ただし、この発明はこれに限定されるものではなく、たとえば隣接する一対の磁石が一組をなして、当該組において同極性の磁極面を呈してもよい。この場合、隣接する組同士では、それぞれが呈する磁極面同士の極性は異なる。なお、軸方向両側に、異なる磁石を設けて、それぞれの磁石がそれぞれの側に磁極を発生するようにしても良い。その場合。両側の磁極の関係は不問である。

また、連結部３５は、非磁性体から成り、界磁部３１同士を連結する。連結部３５の非磁性体は、樹脂などの非金属であっても良いし、アルミやステンレスなどの金属であっても良い。連結部３５に非金属を採用すれば、連結部３５で渦電流損が生じない。他方、上記連結部３５に金属を採用すれば、連結部３５の強度が高まる。

なお、ロータは、軸方向両側に現れる磁極が逆になればよい。そのために、ロータの最小の構成は、軸方向における磁石の層数が１である。

図１に示す第１ステータ１０及び第２ステータ２０と、図２に示すロータ３０を備えるアキシャルギャップ型モータでは、第１ステータ１０に設けたコアカット部１４と第２ステータ２０に設けたコアカット部２４とが軸方向に重なることがないため、当該アキシャルギャップ型モータを圧縮機に用いた場合、モータ下部から吹き上げられる潤滑油がコアカット部１４，２４を通ってモータ上部の空間に行きにくい構造となっている。

図１に示す第１ステータ１０及び第２ステータ２０では、バックヨーク１１，２１上で同じ位置（隣接するティース１２，２２の周方向の位置の間）にコアカット部１４，２４を設けていたが、本発明はこれに限られず、バックヨーク１１上のコアカット部１４の位置と、第２ステータ２０のコアカット部２４の位置とが異なる構成でも良い。具体的に、図３にバックヨーク１１上のティース１２に対するコアカット部１４の位置と、第２ステータ２０のティース２２に対するコアカット部２４の位置とが異なる第１ステータ１０及び第２ステータ２０を示す、なお、図１と同じ構成要素には同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図３に示す第１ステータ１０では、図１の第１ステータ１０の構成と異なり、ティース１２と対応する外周位置にコアカット部１４が設けられている。一方、図３に示す第２ステータ２０では、図１の第２ステータ２０の構成と同様、隣接するティース２２間の外周位置にコアカット部２４が設けられている。そのため、第１ステータ１０と第２ステータ２０との間の折り曲げ線(一点鎖線)を基準にして、第１ステータ１０と第２ステータ２０とを重ねた場合、コアカット部１４とコアカット部２４とが必ず軸方向で重ならない構成となる。さらに、バックヨーク１１上のコアカット部１４の位置と、第２ステータ２０のコアカット部２４とが異なっているので、どの位置で第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とを対向させても、コアカット部１４とコアカット部２４とは必ず軸方向で重ならない。そのため、図１に示した第１ステータ１０及び第２ステータ２０のようにコアカット部１４，２４のそれぞれの数が、ティース１２，２２のそれぞれの数のｎ分の１以下という制限を、図３に示す第１ステータ１０及び第２ステータ２０は受けない。

なお、本実施形態では、コイル１３，２３の巻線は集中巻を前提に説明したが、本発明はれに限られず、分布巻等の他の巻き方でも良い。但し、集中巻であれば冷媒や潤滑油の通過の妨げにならない点で望ましい。また、コイル１３，２３の結線は図１等に示すようにティース１２，２２の内側にあることが望ましい。これにより結線がコアカット部１４，２４を邪魔しない構成となる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータでは、図１に示すように、第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とが対向する構成を示した。一方、本実施形態に係るアキシャルギャップ型モータでは、図４に示すように、第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とが対向しない構成について説明する。

図４に示す第１ステータ１０は、円板形状のバックヨーク１１と、そのバックヨーク１１のロータ側に立設されたティース１２と、ティース１２に巻回された三相のコイル１３とを有している。また、図４に示す第２ステータ２０は、円板形状のバックヨーク２１と、そのバックヨーク２１のロータ側に立設されたティース２２と、ティース２２に巻回された三相のコイル２３とを有している。なお、図４も、ロータ３０を間に挟んで対向する第１ステータ１０と第２ステータ２０とを、展開した図である。一点鎖線よりも図上で上方に第１ステータ１０のロータ３０と対向する面を、一点鎖線よりも図上で下方に第２ステータ２０のロータ３０と対向する面とを、それぞれ示した。また、図４では、図１と異なり、第１ステータ１０のＵ相のコイルＵとＶ相のコイルＶとの間の部分が第２ステータ２０のＷ相のコイルＷとが対向している。

さらに、図４に示す第１ステータ１０には、隣接するティース１２間の全ての外周位置にコアカット部１４が設けられている。また、図４に示す第２ステータ２０には、隣接するティース２２間の全ての外周位置にコアカット部２４が設けられている。つまり、図４に示すコアカット部１４，２４の数は、ティース１２，２２の数と同数設けられている。そのため、図１に示すように第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とが対向する構成であれば、コアカット部１４とコアカット部２４とは軸方向に重なることになるが、図４に示すように第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とがずれて配置されていれば、コアカット部１４とコアカット部２４とは軸方向に重なることはない。

本実施形態に係る第１ステータ１０及び第２ステータ２０のようにコアカット部１４，２４の数が、ティース１２，２２の数の半数より多い場合、図１に示すように第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とが対向する構成であれば、いずれかのコアカット部１４がコアカット部２４と軸方向に重なることになる。よって、コアカット部１４，２４の数が、ティース１２，２２の数の半数より多い構成を採用し、かつティース１２に対するコアカット部１４の位置関係がティース２２に対するコアカット部２４の位置関係と同じ場合、図４に示すように第１ステータ１０のティース１２と第２ステータ２０のティース２２とをずらせて配置する必要がある。

また、図４に示すように、第１ステータ１０のＵ相のコイルＵ１とＶ相のコイルＶ１が巻回されるティース１２の間に対応する位置において、第２ステータ２０では、Ｗ相のコイルＷ４が巻回されるティース２２を有する。例えば、第１ステータ１０のＵ相のコイル１３とＶ相のコイル１３の合成磁界は、３相平衡である限り、Ｕ＋Ｖ＋Ｗ＝０であるため、Ｕ＋Ｖ＝−Ｗとなる。つまり、第１ステータ１０のＵ相のコイル１３とＶ相のコイル１３の間は、−Ｗと等価となる。

一方、これに対向する第２ステータ２０は、Ｗ相のコイル２３の巻回されたティース２２があり、−Ｗ相のからＷ相に、対向するロータ３０の磁極との関係において、２つの第１,第２ステータ１０，２０は、ロータ３０に対して、同一の回転磁界を発生するとみることができる。

このとき、ティース１２，２２に対する巻回方向、すなわち、現にどこから巻き始めてどちらの方向に巻回したかは重要ではなく、例えば、電源から中性点１５，２５に向けて通電したとき、通電方向が同一になる場合をさす。すなわち、結線との関係で、どちら向きに電流が流れるような状態かをいう。ただし、製造の面からは、コイル１３，２３を単体で同一方向に巻回したものを、それぞれの第１，第２ステータ１０，２０に設けることを考えると、実際の巻回方向も同一であることが望ましい。

これにより、第１，第２ステータ１０，２０の突極性を除けば、第１，第２ステータ１０，２０のコイル１３，２３に通電される電流により発生する磁界は、２つの第１,第２ステータ１０，２０で１８０°位相がずれることなり、対向するロータ３０の位相が１８０°ずれるので、同一トルク、同一スラスト力を発生することは明らかである。また、ティース１２，２２は、２つの第１,第２ステータ１０，２０で、１５°ずれて設けられているため、コギングトルクやトルクリプルにとっては、低減される方向となる。したがって、同時に最大トルク制御を行うことができるために特性の低下がなく、コギングトルクやトルクリプルを低減することができる。

（第３の実施形態）
図１や図４等で示したコアカット部１４，２４は、バックヨーク１１，２１の外周に矩形の切り欠きを設けた構成である。しかし、本発明に係るコアカット部１４，２４の形状はこれに限られず、孔や他の形状による切り欠きであっても良い。本実施形態に係るコアカット部１４は、図５に示す第１ステータ１０のように、隣接するティース１２間のバックヨーク１１の外周にコイル外形形状に沿った切り欠きとして設けられている。

なお、図５に示すバックヨーク１１は、ティース１２を固定するヨーク１１ｂと、ティース１２を囲む位置に設けられるヨーク１１ａとで構成されている。ティース１２は巻き線が巻回される三角柱１２ａと、凸部１７を備えた角柱１２ｂとを有している。角柱１２ｂは三角柱１２ａよりもロータ（図示せず）から遠くに位置している。凸部１７は角柱１２ｂよりも周方向の寸法が小さく、三角柱１２ａと反対側へと角柱１２ｂから突出している。

図６ａにヨーク１１ａの平面図、図６ｂにヨーク１１ｂの平面図がそれぞれ図示されている。図６ａのヨーク１１ａは回転軸方向に積層された鋼板で構成され、ヨーク１１ａにはティース１２の角柱１２ｂと勘合する枠１６と、隣接するティース１２の間の周方向の位置に設けられるコアカット部１４とを備えている。コアカット部１４は、その周方向において両側に位置する三角柱１２ａに対してそれぞれ凹部を呈している。

一方、図６ｂのヨーク１１ｂは磁性体（たとえば鉄）の塊で構成され、ヨーク１１ｂには、ティース１２の底面に設けられた凸部１７と勘合する溝１８が設けられ、当該溝１８にティース１２の凸部１７とを勘合させることでティース１２をバックヨーク１１に固定する。また、図６ｂのヨーク１１ｂには、ヨーク１１ａに設けたコアカット部１４と重なる位置に同じ形状のコアカット部１４を備えている。

一方、第２ステータ２０についても、図５に示す第１ステータ１０と同様の構成であり、コアカット部２４はコアカット部１４と同形状の切り欠きである。

以上のように、コアカット部１４，２４の形状を、その周方向において両側に位置する三角柱１２ａに対してそれぞれ凹部を呈する形状にすることで、隣接するティース１２，２２間のスペースを有効に利用することができる。つまり、ビキニ形状のコアカット部１４，２４は、ティース１２，２２に巻回されるコイルが占める位置を避けつつ、大きい開口を得ることができる。なお、コアカット部１４，２４の形状は、ヨークの強度が保持できる形状であれば凹部を呈さないくさび形状等でも良い。また、外径側に開口せず、貫通した孔であってもよいが、孔とヨーク外径との間は十分薄い方が望ましい。油は圧縮機容器のうち壁を沿って滴下する傾向があるため、孔とヨークの外径との間が厚いと、そこに油がたまって滴下しにくくなるからである。

（第４の実施形態）
図７ａ，ｂに、本実施形態に係る第１ステータ１０及び第２ステータ２０の平面図を図示する。図７ａに示す第１ステータ１０は、バックヨーク１１０が、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝１１１を備えている。さらに、当該溝１１１のそれぞれにティース１１２が挿入される。なお、このティース１１２には、巻回された三相のコイルが備えられている。

さらに、図７ａに示す第１ステータ１０では、ティース１１２の外周面及びこれよりも外周側の溝１１１で形成される開口部をコアカット部１１４としている。このコアカット部１１４が、図１に示す第１ステータ１０のコアカット部１４に相当する。また、図７ｃには、図７ａのＩ−Ｉ面で切った溝１１１の断面図が図示されており、この断面図から分かるようにバックヨーク１１０には、ティース１１２を挿入した際に、バックヨーク１１０から外れないようにガイド溝が設けられている。

このように、バックヨーク１１０にティース２２を外周側から挿入する第１ステータ１０を採用すれば、別途バックヨーク１１０に切り欠きや孔を設けることなく、外周にコアカット部１１４を設けることができ、第１ステータ１０の構成を簡略化できる。

一方、図７ｂに示す第２ステータ２０は、コイルを有しないステータである。図７ｂに示す第２ステータ２０は、回転軸(図示せず)近傍の壁１２１と、外周部の壁１２２と、両壁１２１，１２２を繋ぐ底部１２３とを備える形状である枠と、枠に保持されたコア１２５からなる。コアは、圧粉磁心、巻鉄心等から構成され、枠の材質は任意である。枠を圧縮機容器に固定するため、枠は、強度を有する必要がある。例えば、磁性体である金属(鉄)、または、非磁性体である金属(アルミ、ＳＵＳ等)であるのが好適である。図７ｄに、図７ｂのII−II面で第２ステータ２０を切った断面図を示す。図７ｂ、ｄから分かるように、外周部の壁１２２の一部は取り除かれ、当該部分がコアカット１２４として機能している。なお、枠がなく、コアのみで構成してもよく、この場合、コアにコアカットを直接設けることになる。

なお、図７ａ，ｂは、ロータ３０を間に挟んで対向する第１ステータ１０と第２ステータ２０とを、展開した図である。一点鎖線よりも図上で上方に第１ステータ１０のロータ３０と対向する面を、一点鎖線よりも図上で下方に第２ステータ２０のロータ３０と対向する面とを、それぞれ示した。そのため、コアカット１２４とバックヨーク１１０とが対応し、外周部の壁１２２とコアカット部１１４とが対応する位置に設けられるので、第１ステータ１０のコアカット部１１４と第２ステータ２０のコアカット部１２４とが軸方向に重ならない構成である。

また、図７ａ，ｂに示す第１ステータ１０及び第２ステータ２０では、第２ステータ２０を軸方向の下側に配置することで、第１ステータ１０に設けられたリード線や端子が潤滑油に浸かりにくい構造にすることができる。さらに、コイルを設けない第２ステータ２０は、コアカットを設ける位置やサイズに制約がないため、コアカット部１１４よりコアカット部１２４の方をより大きくすることが可能となる。また、ロータ３０で潤滑油を分離できるため軸方向上側に位置する第１ステータ１０のコアカット部１１４は、第２ステータ２０のコアカット部１２４ほど大きくする必要がなく、且つ潤滑油の吹き上がり防止の観点からは、コアカット部１１４よりコアカット部１２４の方が大きい方が望ましい。

本実施形態に係るアキシャルギャップ型モータでは、図７ａ，ｂに示すように、上下ステータで異なる構成を採用しているが、本発明はこれに限られず、図７ａに示す第１ステータ１０の構成を下ステータ（軸方向下側の第２ステータ２０）にも採用しても良い。また、図７ｂに示す構成では、下ステータである第２ステータ２０はコイルを有さない構成であったが、本発明は図７ｂに示す第２ステータ２０の形状に限定されない。例えば、コイルを有しない第２ステータ２０としては、図７ａに示す第１ステータ１０のティース１１２にコイルを巻かない構成や、図５に示す第１ステータ１０のティース１２にコイルを巻かない構成が考えられる。つまり、上下ステータで同じ構成を採用し、ティースにコイルを巻くか、巻かないかで、ステータのコイルの有無を決める構成であっても良い。このような構成であれば、上下ステータで同じ部品を使用することが可能となり、部品点数を減らすことができ、作業効率の向上が可能となる。

（第５の実施形態）
図８に、本実施形態に係る圧縮機の縦断面図を示す。この図８に示す圧縮機は、高圧ドーム型である。なお、第１の実施形態から第４の実施形態に係るモータも、基本的に図８に示す圧縮機に採用されるモータであり、第１ステータ及び第２ステータの構成が異なる以外は、基本的に同じ構成である。

この圧縮機は、図８に示すように、密閉容器４０１と、密閉容器４０１内に配置された圧縮機構部４０２と、密閉容器４０１内かつ圧縮機構部４０２の上側に配置され、圧縮機構部４０２を、回転軸４０４を介して駆動するアキシャルギャップ型モータ４０３とを備えている。密閉容器４０１の下側側方に、吸入管４４１を接続する一方、密閉容器４０１の上側に吐出管４４２を接続している。吸入管４４１から供給される冷媒ガスは、圧縮機構部４０２の吸込側に導かれる。

アキシャルギャップ型モータ４０３は、密閉容器４０１内側に外周側の一部が固定され、中央部を回転軸４０４が貫通する２つのステータ（上側の第１ステータ４１０,下側の第２ステータ４２０）と、第１ステータ４１０, 第２ステータ４２０の軸方向の間に配置され、回転軸４０４に外嵌して固定されたロータ４３０を有する。ロータ４３０が固定された回転軸４０４の下端側を圧縮機構部２に連結している。

また、圧縮機構部４０２は、シリンダ状の本体部４４０と、この本体部４４０の上下の開口端のそれぞれに取り付けられた上端板４０８及び下端板４０９とを備える。回転軸４０４は、上端板４０８及び下端板４０９を貫通して、本体部４４０の内部に挿入されている。回転軸４０４は、圧縮機構部４０２の上端板４０８に設けられた軸受４５１と、圧縮機構部４０２の下端板４０９に設けられた軸受４５２により回転自在に支持されている。本体部４４０内の回転軸４０４にクランクピン４０５が設けられ、そのクランクピン４０５に嵌合され駆動されるピストン４０６とそれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室４０７により圧縮を行う。ピストン４０６は偏芯した状態で回転し、または、公転運動を行い、圧縮室４０７の容積を変化させる。

上記構成の圧縮機において、アキシャルギャップ型モータ４０３を回転させることにより圧縮機構部４０２を駆動すると、吸入管４４１から圧縮機構部４０２に冷媒ガスが供給され、圧縮機構部４０２で冷媒ガスを圧縮する。そうして圧縮機構部４０２で圧縮された高圧冷媒ガスは、圧縮機構部４０２の吐出ポート４５３より密閉容器４０１内に吐出され、回転軸４０４の周りに設けられた冷媒通路４１５，４２５，第２ステータ４２０のコアカット部４２４、ロータ４３０の内部を軸方向に貫通する孔(図示せず)，第１ステータ４１０のコアカット部４１４を通ってアキシャルギャップ型モータ４０３の上部空間に運ばれた後、吐出管４４２を介して密閉容器４０１の外部に吐出される。なお、図８に示す第１ステータ４１０は、バックヨーク４１１と、ティース４１２と、コイル４１３とを備えている。図８に示す第２ステータ４２０は、バックヨーク４２１と、ティース４２２と、コイル４２３とを備えている。但し、第２ステータ４２０にコイルを設けない構成では、ティース４２２及びコイル４２３が不要な場合が考えられる。

図８に示した第１ステータ４１０のコアカット部４１４は、ロータ４３０の外径より外側にある。図８に示すコアカット部４１４の構成を採用することで、コアカット部４１４を通って下側に落ちる潤滑油がロータ４３０に当たって吹き上げられることもなく、且つ第１ステータのコアカットから第２ステータのコアカットを結ぶ経路にロータが存在しないため、第１ステータのコアカットから第２ステータのコアカットにむけて滴下する油がロータに接触することを避けることで、ロータ４３０の風損も減らすことができる。

また、図８に示す第１ステータ４１０には、回転軸４０４との間隙に冷媒通路４１５を、図８に示す第２ステータ４２０には、回転軸４０４との間隙に冷媒通路４２５をそれぞれ設けている。つまり、冷媒通路４１５は、第１ステータ４１０のティース４１２よりも内側（回転軸４０４側）に設けられ、冷媒通路４２５は、第２ステータ４２０のティース４２２よりも内側（回転軸４０４側）に設けられている。

さらに、図９ａに、図８に示したロータ４３０の平面図を示す。図９ａに示すロータ４３０は、連結部４３５にｄ軸コアを埋め込む領域４３１とｑ軸コアを埋め込む領域４３２とを有している。さらに、図９ａに示すロータ４３０の内周部には軸方向に貫通する孔である冷媒通路４３６が設けられている。この冷媒通路３６は、第１ステータ４１０や第２ステータ４２０の貫通孔の半径φＤｓよりも外側で、且つ冷媒通路４１５，４２５と重ならない位置設けられている。なお、図９における冷媒通路４１５，４２５の位置は、連結部４３５に設けられて回転軸（図示せず）用の孔と貫通孔の半径φＤｓとの間の部分である。また、冷媒通路４３６を設ける連結部４３５の部分の半径φＤｒは、貫通孔の半径φＤｓより大きい関係（φＤｒ＞φＤｓ）を有している。なお、図９ｂに、図９ａのIII−III面でロータ４３０を切った断面図を示す。

このように、第１ステータ４１０及び第２ステータ４２０冷媒通路４１５，４２５とロータ４３０の冷媒通路４３６とが重ならないため、潤滑油を含んだ冷媒は第２ステータ４２０から第１ステータ４１０へと直線的に通過することができず、ロータ４３０及び第１ステータ４１０により効率的に潤滑油を冷媒から分離することができる。

なお、図８に示すアキシャルギャップ型モータ４０３では、回転軸４０４が第１ステータ４１０を貫通する構成を開示しているが、本願発明はこれに限られず、回転軸４０４が第１ステータ４１０を貫通しない構成でも良い。また、図８に示す回転軸４０４は軸内に冷媒を通す通路は設けていないが、本発明はこれに限られず軸内に冷媒を通す通路を設けても良い。

本発明の第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１ステータ及び第２ステータの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの別の第１ステータ及び第２ステータの平面図である。 本発明の第２の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１ステータ及び第２ステータの平面図である。 本発明の第３の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１ステータの分解斜視図である。 本発明の第３の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１ステータの平面図である。 本発明の第４の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータの第１ステータ及び第２ステータの平面図及び断面図である。 本発明の第５の実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。 本発明の第６の実施形態に係るアキシャルギャップ型モータのロータの平面図及び断面図である。

符号の説明

１０，４１０ 第１ステータ
１１，２１，１１０，４１１，４２１ バックヨーク
１２，２２，１１２，４１２，４２２ ティース
１３，２３，４１３，４２３ コイル
１４，２４，１１４，４１４，４２４ コアカット部
１５，２５ 中性点
２０，４２０ 第２ステータ
３０，４３０ ロータ
３１ 界磁部
３２ 磁石
３３，３４ 磁性体板
３５，４３５ 連結部
１１１ 溝
１２１，１２２ 壁
１２３ 底部
４０１ 密閉容器
４０２ 圧縮機構部
４０３ アキシャルギャップ型モータ
４０４ 回転軸
４０５ クランクピン
４０６ ピストン
４０７ 圧縮室
４０８ 上端板
４０９ 下端板
４１５，４２５ 冷媒通路
４４１ 吸入管
４４２ 吐出管
４５１，４５２ 軸受
４５３ 吐出ポート

Claims (15)

1. 回転軸を中心として回転自在に配設され、前記回転軸に平行な方向である回転軸方向における両面に前記回転軸の周りに磁極面（３１）を呈する回転子（３０）と、
   前記回転軸方向における前記回転子（３０）の一方側にギャップを隔てて配設され、略円盤状の第１磁心（１１）と、前記第１磁心（１１）の前記回転子（３０）側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の巻芯磁心（１２）と、前記回転子（３０）に対向する前記第１巻芯磁心（１２）の面に回転磁界を発生させるべく、前記巻芯磁心（１２）に巻回された第１コイル（１３）と、前記第１磁心（１１）に設けられた第１コアカット部（１４）とを有し、前記第１磁心がバックヨークとして機能する第１固定子（１０）と、
   前記回転軸方向における前記回転子（３０）の他方側にギャップを隔てて配設され、略円盤状の第２磁心（２１）と、前記第２磁心（２１）に設けられた第２コアカット部（２４）とを有する第２固定子（２０）と、
   を備え、
   前記第１コアカット部（１４）は、前記第２コアカット部（２４）とは前記回転軸方向において重ならない位置に設けられているアキシャルギャップ型回転電機。
2. 請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第２固定子（２０）は、前記回転子（３０）側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心（２２）をさらに有し、
   前記巻芯磁心（１２）は、前記第３磁心（２２）の位置に対向して配置されているアキシャルギャップ型回転電機。
3. 請求項２記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１コアカット部（１４）及び前記第２コアカット部（２４）のそれぞれの数は、前記巻芯磁心（１２）及び前記第３磁心（２２）のそれぞれの数のｎ分の１（ｎ≧２）であるアキシャルギャップ型回転電機。
4. 請求項１記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第２固定子（２０）は、前記回転子（３０）側の面に前記回転軸の周りに沿って配設された複数の第３磁心（２２）をさらに有し、
   前記巻芯磁心（１２）は、前記第３磁心（２２）に対向する位置に対して周方向にずれた位置に配置されているアキシャルギャップ型回転電機。
5. 請求項４記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１コアカット部（１４）及び前記第２コアカット部（２４）のそれぞれは、前記巻芯磁心（１２）及び前記第３磁心（２２）のそれぞれの数の半分以上から同数までの数を備えているアキシャルギャップ型回転電機。
6. 請求項４又は請求項５記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１固定子（１０）と、前記第２固定子（２０）とは、電気角が１８０度ずれて配置されているアキシャルギャップ型回転電機。
7. 請求項２乃至請求項６のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第２固定子（２０）は、
   前記回転子（３０）に対向する前記第３磁心（２２）の面に回転磁界を発生させるべく、前記第３磁心（２２）に巻回された第２コイル（２３）をさらに備えるアキシャルギャップ型回転電機。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１コアカット部（１４）の周方向の位置は、前記巻芯磁心（１２）の周方向の位置と、前記第２コアカット部（２４）の周方向の位置は、隣り合う前記第２巻磁心（２２）の間の周方向の位置と、それぞれ対応するアキシャルギャップ型回転電機。
9. 請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
   前記第１コアカット部（１４）は、隣り合う前記巻芯磁心（１２）同士の外周に沿う位置に設けられ、且つ前記第２コアカット部（２４）は、隣り合う前記第３磁心（２２）同士の外周に沿う位置に設けられているアキシャルギャップ型回転電機。
10. 請求項１乃至請求項７のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記第１磁心（１１０）は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝（１１１）を備え、
    前記溝のそれぞれに前記巻芯磁心（１１２）が挿入され、前記巻芯磁心（１１２）の外周面及びこれよりも外周側の前記溝（１１１）で形成される開口部を前記第１コアカット部（１１４）とするアキシャルギャップ型回転電機。
11. 請求項１０記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記第２磁心（２１）は、外周に向かって開口して径方向に延びる複数の溝を備え、
    前記溝のそれぞれに前記第３磁心（２２）が挿入され、前記第３磁心（２２）の外周面及びこれよりも外周側の前記溝で形成される開口部を前記第２コアカット部（２４）とするアキシャルギャップ型回転電機。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記第１固定子（４１０）及び前記第２固定子（４２０）のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられたコアカット部（４１４）は、前記回転子（４３０）の外径よりも外側に配置されるアキシャルギャップ型回転電機。
13. 請求項１乃至請求項１１のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記第１固定子（４１０）及び前記第２固定子（４２０）は、前記巻芯磁心（４１２）及び前記第３磁心（４２２）よりも内側に第１冷媒通路（４１５，４２５）を有するアキシャルギャップ型回転電機。
14. 請求項１３記載のアキシャルギャップ型回転電機であって、
    前記回転子（３０）は第２冷媒通路（４３６）を有し、
    前記第２冷媒通路（４３６）は、前記第１固定子（４１０）及び前記第２固定子（４２０）のうち、前記回転軸方向に対して上方に位置する固定子に設けられた前記第１冷媒通路（４１５，４２５）より外側で、且つ重ならない位置に配置されるアキシャルギャップ型回転電機。
15. 冷媒を圧縮する圧縮機構部（４０２）と、
    前記圧縮機構部（４０２）の上に配置され、前記圧縮機構部（４０２）を駆動する請求項１乃至請求項１２のいずれか１つに記載のアキシャルギャップ型回転電機（４０３）と、
    前記アキシャルギャップ型回転電機（４０３）上に設けられ、前記圧縮機構部（４０２）で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出管（４４２）とを高圧ドーム（４０１）内に備える圧縮機。

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