JP2011166865A - 単相誘導電動機及び密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スロット断面積の異なる二種類の回転子大スロット及び回転子小スロットとを具備し、回転子大スロットを所定個数所定の位置に連続して並べて配置することで、起動特性を改善させた単相誘導電動機を提供する。
【解決手段】この発明に係る単相誘導電動機は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される固定子鉄心の内周縁に沿って形成される複数の固定子スロットに挿入される主巻線と、補助巻線とを有する固定子と、固定子の内周側に空隙を介して配置される回転子とを備えた単相誘導電動機であって、回転子は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される回転子鉄心と、回転子鉄心の外周縁に沿って形成されるとともに導電性材料が充填され、スロット断面積の異なる二種類の回転子大スロット及び回転子小スロットとを具備し、回転子大スロットを所定個数連続して配置したものである。
【選択図】図１

Description

この発明は、形状が異なる二種類以上の回転子スロットを有する単相誘導電動機に関する。また、その単相誘導電動機を搭載した密閉型圧縮機に関する。

従来、かご形回転子のスロット高調波による振動や騒音を低減させることを目的として、円形の薄鉄板の外周に複数の歯部を設け、この歯部の幅を徐々に変化させて、スロット間隔が徐々に小さくなるように不均等にスロットが形成されるようにし、さらに円周上にスロットを不均等に設けることによる動的アンバランスを低減させるため、スロットの断面積も徐々に変化させて形成するかご形回転子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−２７４４５７号公報

しかしながら、上記特許文献１のかご形回転子を単相誘導電動機に使用した場合、単相誘導電動機の始動時の固定子巻線（主巻線、補助巻線）に電流を流すことにより発生する回転磁界が楕円磁界であるため、かご形回転子の停止位置によっては、起動トルクが低くなり、起動特性が悪化する課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スロット断面積の異なる二種類の回転子大スロット及び回転子小スロットとを具備し、回転子大スロットを所定個数所定の位置に連続して並べて配置することで、起動特性を改善させた単相誘導電動機及びその単相誘導電動機を用いた密閉型圧縮機を提供する。

この発明に係る単相誘導電動機は、所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される固定子鉄心の内周縁に沿って形成される複数の固定子スロットに挿入される主巻線と、補助巻線とを有する固定子と、固定子の内周側に空隙を介して配置される回転子とを備えた単相誘導電動機であって、
回転子は、
所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される回転子鉄心と、
回転子鉄心の外周縁に沿って形成されるとともに導電性材料が充填され、スロット断面積の異なる二種類の回転子大スロット及び回転子小スロットと、を具備し、
回転子大スロットを所定個数連続して配置したものである。

この発明に係る単相誘導電動機は、回転子大スロットを所定個数連続して並べて配置することで、起動トルクを改善することができるという効果がある。

実施の形態１を示す図で、単相誘導電動機１００の横断面図。 図１のＡ部拡大図。 実施の形態１を示す図で、固定子１２の横断面図。 実施の形態１を示す図で、固定子１２の巻線２０の１極分を示す図。 実施の形態１を示す図で、固定子鉄心１２ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子鉄心１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、（ａ）は回転子大スロット４０ａの横断面図、（ｂ）は回転子小スロット４０ｂの横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子１１の斜視図。 実施の形態１を示す図で、単相誘導電動機１００の角度αに対する起動トルク特性図。 実施の形態１を示す図で、ロータリ圧縮機５００の縦断面図。 図１１のＡ−Ａ断面図。 実施の形態１を示す図で、角度αの位置に円形（小）の風穴部１１ｂ−１を設けた回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、角度αの位置に円形（大）の風穴部１１ｂ−２を設けた回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、角度αの位置に四角形の風穴部１１ｂ−３を設けた回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、角度αの位置に楕円の風穴部１１ｂ−４を設けた回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子鉄心１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、（ａ）は回転子大スロット４０ｃの横断面図、（ｂ）は回転子小スロット４０ｂの横断面図。 実施の形態１を示す図で、変形例１の単相誘導電動機２００の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子２１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子鉄心２１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、角度αに対する起動トルク特性図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子２１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子鉄心２１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、変形例２の単相誘導電動機３００の横断面図。 図２６のＢ部拡大図。 図２６のＣ部拡大図。 実施の形態１を示す図で、偏心位置βに対する起動トルク特性図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた変形例２の単相誘導電動機３００の横断面図。 図３０のＤ部拡大図。 図３０のＥ部拡大図。 実施の形態１を示す図で、変形例３の単相誘導電動機４００の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子４１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子鉄心４１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、（ａ）は回転子大スロット４４０ａの横断面図、（ｂ）は回転子小スロット４４０ｂの横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の単相誘導電動機４００の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の回転子４１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の回転子鉄心４１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、（ａ）は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃの横断面図、（ｂ）は回転子小スロット４４０ｂの横断面図。 実施の形態１を示す図で、変形例４の単相誘導電動機６００の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子６１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、回転子鉄心６１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の単相誘導電動機６００の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の回転子６１１の横断面図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の回転子鉄心６１１ａの横断面図。 実施の形態１を示す図で、変形例５の単相誘導電動機７００の横断面図。 図４７のＦ部拡大図。 図４７のＧ部拡大図。 実施の形態１を示す図で、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例５の単相誘導電動機７００の横断面図。 図５０のＨ部拡大図。 図５０のＪ部拡大図。

実施の形態１．
図１乃至図１０は実施の形態１を示す図で、図１は単相誘導電動機１００の横断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は固定子１２の横断面図、図４は固定子１２の巻線２０の１極分を示す図、図５は固定子鉄心１２ａの横断面図、図６は回転子１１の横断面図、図７は回転子鉄心１１ａの横断面図、図８（ａ）は回転子大スロット４０ａの横断面図、図８（ｂ）は回転子小スロット４０ｂの横断面図、図９は回転子１１の斜視図、図１０は単相誘導電動機１００の角度αに対する起動トルク特性図である。

図１乃至図９により、単相誘導電動機１００の構成を説明する。

単相誘導電動機１００は、固定子１２と回転子１１とを備える。

単相誘導電動機１００を、以下、単にモータまたは電動機と呼ぶ場合もある。

固定子１２は、固定子鉄心１２ａと、固定子鉄心１２ａの固定子スロット１２ｂに挿入される主巻線２０ｂ及び補助巻線２０ａとを備える。主巻線２０ｂ及び補助巻線２０ａには一般的に、銅線の外側に絶縁被膜が施されたマグネットワイヤなどが用いられる。

尚、固定子スロット１２ｂには、巻線２０（主巻線２０ｂ及び補助巻線２０ａ）と固定子鉄心１２ａとの間に、電気的に絶縁を確保するために絶縁材（例えば、スロットセル、ウェッジ、セパレータ等）が挿入されるが、ここでは図示を省略している。

固定子鉄心１２ａは、板厚が０．１〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた後、所定枚数軸方向（積層方向）に積層し、抜きカシメや溶接等により固定して製作される。

固定子鉄心１２ａには、内周縁に沿って固定子スロット１２ｂが形成されている。固定子スロット１２ｂは、周方向にほぼ等間隔に配置される。図１の例では、固定子スロット１２ｂはすべて同じ形状であるが、一部の大きさを変更した大小スロットで構成しても良い。例えば、固定子鉄心１２ａの外周縁に切欠きが形成される場合には、コアバックの磁路面積を確保するために、外周縁に切欠きがある箇所の固定子スロットを、外周縁に切欠きがない箇所の固定子スロットよりも小さくする（径方向の寸法が小さい）。

図５に示すように、固定子スロット１２ｂの間の鉄心部をティース１２ｅという。ティース１２ｅは、周方向の幅が略等しく径方向に延びている。図５に示す例では、ティース１２ｅの数は、固定子スロット１２ｂと同数の、２４個である。また、固定子鉄心１２ａの外周部は、略円筒状のコアバック１２ｄになっている。この略円筒状のコアバック１２ｄから、複数（図５では、２４個）のティース１２ｅが放射状に、周方向に略等間隔に内側に延びている。

固定子スロット１２ｂは、半径方向に延在している。固定子スロット１２ｂは、内周縁に開口している。この開口部をスロットオープニングと言う。このスロットオープニングから主巻線２０ｂ及び補助巻線２０ａが挿入される。図１の例では、固定子鉄心１２ａは、２４個の固定子スロット１２ｂを備える。但し、固定子スロット１２ｂの数は、２４個に限定されない。

主巻線２０ｂは、二極の同心巻方式の巻線である。図１の例では、固定子スロット１２ｂ内の内周側（回転子１１に近い側）に、主巻線２０ｂが配置される。ここでは、同心巻方式の主巻線２０ｂは、大きさ（特に周方向の長さ）が異なる５個（５段）のコイルから構成される。そして、それらの５個のコイルの中心が同じ位置になるように固定子スロット１２ｂに挿入される。そのため、同心巻方式と呼ばれる。主巻線２０ｂが５個のコイルのものを示したが、一例であって、その数は問わない。

主巻線２０ｂの５個のコイルを、大きい方（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが１１のもの、図４の＃１〜＃１２（もしくは＃１３〜＃２４）に跨って巻かれるもの）から順にＭ１、Ｍ２（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが９、図４の＃２〜＃１１（もしくは＃１４〜＃２３）に跨って巻かれる）、Ｍ３（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが７、図３の＃３〜＃１０（もしくは＃１５〜＃２２）に跨って巻かれる）、Ｍ４（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが５、図４の＃４〜＃９（もしくは＃１６〜＃２１）に跨って巻かれる）、Ｍ５（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが３、図４の＃５〜＃８（もしくは＃１７〜＃２０）に跨って巻かれる）とする。それら（Ｍ１〜Ｍ５コイル）の分布（巻数の分布）が略正弦波になるように選択される。主巻線２０ｂに主巻線電流が流れた場合に発生する主巻線磁束が正弦波になるようにするためである。即ち、Ｍ１〜Ｍ５の巻数は、通常は、Ｍ１≧Ｍ２≧Ｍ３＞Ｍ４＞Ｍ５である。

主巻線２０ｂは、固定子スロット１２ｂ内の内周側、外周側のどちらに配置しても良い。但し、主巻線２０ｂを固定子スロット１２ｂ内の内周側に配置すると、固定子スロット１２ｂの外周側に配置する場合に比べて、巻線（コイル）周長が短くなる。また、主巻線２０ｂを固定子スロット１２ｂ内の内周側に配置すると、固定子スロット１２ｂ内の外周側に配置する場合に比べて、漏れ磁束が少なくなる。よって、主巻線２０ｂを固定子スロット１２ｂ内の内周側に配置すると、固定子スロット１２ｂ内の外周側に配置する場合に比べて、主巻線２０ｂのインピーダンス（抵抗値、漏れリアクタンス）が小さくなる。そのため、単相誘導電動機１００の特性が良くなる。

主巻線２０ｂに主巻線電流を流すことで、主巻線磁束が生成される。この主巻線磁束の向きは、図１の左右方向である。前述したように、この主巻線磁束の波形ができるだけ正弦波になるように、主巻線２０ｂの５個のコイル（Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、Ｍ５）の巻数が選ばれる。主巻線２０ｂに流れる主巻線電流は交流であるから、主巻線磁束も流れる主巻線電流に従って大きさと向きを変える。

また、固定子スロット１２ｂには、主巻線２０ｂと同様に同心巻方式の補助巻線２０ａが挿入される。図１では、補助巻線２０ａは、固定子スロット１２ｂ内の外側に配置されている。補助巻線２０ａに補助巻線電流を流すことで補助巻線磁束が生成される。この補助巻線磁束の向きは、主巻線磁束の向きに直交する（図１の上下方向）。つまり、補助巻線２０ａは主巻線２０ｂに対して、９０度ずれた位置に配置されている。補助巻線２０ａに流れる補助巻線電流は交流であるから、補助巻線磁束も電流に従って大きさと向きを変える。

一般的には主巻線磁束と補助巻線磁束のなす角度が電気角で９０度（ここでは極数が二極であるため、機械角も９０度である）になるように、主巻線２０ｂと補助巻線２０ａとが固定子スロット１２ｂに挿入される。

図１の例では、補助巻線２０ａは大きさ（周方向の長さが特に）が異なる３個のコイルから構成される。補助巻線２０ａの３個のコイルを、大きい方（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが１１のもの、図４の＃７〜＃１８（もしくは＃６〜＃１９）に跨って巻かれるもの）から順にＡ１、Ａ２（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが９、図４の＃８〜＃１７（もしくは＃５〜＃２０）に跨って巻かれる）、Ａ３（固定子スロット１２ｂのスロットピッチが７、図４の＃９〜＃１６（もしくは＃４〜＃２１）に跨って巻かれる）とする。その分布が、略正弦波になるように選択される。補助巻線２０ａに補助巻線電流が流れた場合に発生する補助巻線磁束が正弦波になるようにするためである。

そして、それらの３個のコイル（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の中心が同じ位置になるように固定子スロット１２ｂに挿入される。

補助巻線磁束の波形ができるだけ正弦波になるように、補助巻線２０ａの３個のコイル（Ａ１、Ａ２、Ａ３）の巻線が選ばれる。通常は、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３である。

補助巻線２０ａと直列に運転コンデンサ（図示せず）を接続したものに主巻線２０ｂを並列に接続させる。その両端に単相交流電源へ接続する。運転コンデンサを補助巻線２０ａに直列に接続することにより、補助巻線２０ａに流れる補助巻線電流の位相を主巻線２０ｂに流れる主巻線電流の位相に対して約９０度進めることができる。

主巻線２０ｂと補助巻線２０ａの固定子鉄心１２ａにおける位置を電気角で９０度ずらし、且つ主巻線２０ｂと補助巻線２０ａの電流の位相を約９０度異なるようにすることで、二極の回転磁界が発生する。

固定子鉄心１２ａの外周面には、外周円形状を略直線状に切り欠いた略直線部をなす固定子切欠１２ｃが四ヶ所に設けられている。四ヶ所の固定子切欠１２ｃは、隣り合うもの同士が略直角に配置される。従って、四ヶ所の固定子切欠１２ｃを通る直線により略四角形が形成される。但し、これは一例であり、固定子切欠１２ｃの数、配置は任意でよい。

密閉型圧縮機に図１の単相誘導電動機１００を搭載する場合、固定子１２は密閉型圧縮機の円筒状の密閉容器の内周に焼き嵌めされる。密閉型圧縮機の内部では、冷媒（冷凍機油も含む）が単相誘導電動機１００を通過する。そのため、単相誘導電動機１００には、冷媒の通路が必要である。

略直線部の固定子切欠１２ｃを設けることにより、固定子１２と密閉容器との間に冷媒の通路が形成される。単相誘導電動機１００の冷媒の通路には、この固定子鉄心１２ａの外周面の固定子切欠１２ｃによるもの以外に、例えば、回転子１１の風穴部１１ｂ（図６参照）、固定子１２と回転子１１のと間の空隙６０（図２参照）がある。

例えば、後述するロータリ圧縮機の場合、密閉容器の内部に圧縮要素と電動機が収納され、且つ電動機が上部に、圧縮要素が下部に配置される。圧縮要素は、密閉容器の底部に貯留する冷凍機油を吸い上げ、冷凍機油で圧縮要素の摺動部を潤滑し、冷凍機油の一部は圧縮要素から吐出される冷媒とともに電動機を通過する。このとき、冷凍機油を含む冷媒は、電動機の回転子の風穴、固定子と回転子の間の空隙、固定子鉄心の外周面の固定子切欠等を通過する。電動機を通過した冷凍機油を含む冷媒は、電動機の上部において、油分離機等により冷媒から冷凍機油が分離され、冷凍機油は主に固定子鉄心の外周面の固定子切欠から密閉容器の底部に戻る。冷媒は、密閉容器の外部の冷凍サイクルへ吐出される。

また、固定子１２の内周側には空隙６０（図２参照）を介して回転子１１が設けられ、回転子１１は回転子鉄心１１ａとかご形二次導体（バー（例えば、アルミバー）と、エンドリングとで構成される）を備える。固定子１２と回転子１１との間の空隙６０は、例えば、径方向寸法が０．２〜２．０ｍｍ程度である。

回転子鉄心１１ａは、固定子鉄心１２ａと同様に板厚が０．１〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層して製作される。通常、固定子鉄心１２ａの内側（内周側）の部分の電磁鋼板を利用する。

一般的に回転子鉄心１１ａは固定子鉄心１２ａと同一の材料から打ち抜くことが多いが、回転子鉄心１１ａは固定子鉄心１２ａと材料を変えても構わない。

回転子鉄心１１ａには半径方向外周側に、回転子鉄心１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４０ｂと、回転子大スロット４０ａからなる回転子スロットを有する。

図１（図７）の例では、回転子スロットの数は、回転子小スロット４０ｂ（図８（ｂ）参照）が２６個、回転子大スロット４０ａ（図８（ａ）参照）が４個であり、合わせて３０個である。結局、図１の単相誘導電動機１００は、固定子鉄心１２ａのスロット数が２４、回転子鉄心１１ａの総スロット数が３０の組合せである。但し、これは一例であり、固定子鉄心１２ａのスロット数と、回転子鉄心１１ａのスロット数の組合せは、この限りではない。

かご形誘導電動機は、同期トルク、非同期トルク、振動・騒音等の異常現象があることが知られている。かご形誘導電動機の異常現象は、空隙磁束密度の空間高調波によって起きるものであることは明白であるが、その空間高調波が生じる原因としては次の二つが考えられる。一つは巻線配置に起因する起磁力に含まれる高調波であり、他は固定子スロット、回転子スロットが存在するために空隙のパーミアンス（磁気抵抗の逆数）が一様でないことから生じる、空隙磁束密度中に含まれる高調波である。

このように、かご形誘導電動機では、固定子のスロット数と回転子のスロット数との組合せが、同期トルク、非同期トルク、振動・騒音等の異常現象に密接に関係する。そのため、固定子のスロット数と回転子のスロット数との組合せは、慎重に選ばれる。

回転子大スロット４０ａ、回転子小スロット４０ｂには、共に導電性材料であるアルミが鋳込まれており（アルミダイキャスティング）、アルミバー３０ａ，３０ｂ（図６参照）を形成する。導電性材料は、アルミが一般的であるが、銅を用いても良い。また、ダイキャスティング以外に、バーを回転子スロットに挿入後、エンドリングをバーに接合する方法もある。

アルミバー３０ａ，３０ｂは、回転子１１の積層方向両端面に設けられたエンドリング３２（図９参照）と共にかご形二次導体を形成する。一般的にアルミバー３０ａ，３０ｂとエンドリング３２はダイキャスティングにより同時にアルミを鋳込むことで製作される。

図１及び図６に示すように、補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置に並べて配置している（角度α＝４５度）。単相誘導電動機１００の停止時、もしくは始動時に上記位置関係になるようにしている。

また、図１０に示す起動トルク特性図は、図６に示す角度αに対する起動トルク比率を表しており、縦軸の起動トルク比は、回転子スロットが、全て回転子小スロット４０ｂで構成された場合の起動トルクに対する比率を示している。

図１０において、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約４５度及び約２２５度の位置で起動トルク（起動トルク比）が最大となり、またαが約１３５度及び約３１５度の位置で起動トルク（起動トルク比）が最小となることがわかる。二極の単相誘導電動機１００であるため、１８０度毎に周期性を持つ。

単相誘導電動機の場合、起動時において、補助巻線２０ａに流れる補助巻線電流に対して、主巻線２０ｂに流れる主巻電電流が非常に大きく、つまり、補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束に対して、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束が大きくなり、それぞれの合成磁界からなる二極の回転磁界は、交番磁界に近い楕円磁界となる傾向がある。

楕円磁界の影響により、回転子スロットを、回転子大スロット４０ａと回転子小スロット４０ｂからなる非対称に配置することにより、図１０に示すように、角度αに対する起動トルク特性が変化することになる。

本実施の形態では、角度αが約４５度の位置になるように、回転子大スロット４０ａを配置することで、起動トルク特性が良好となり、信頼性の高い単相誘導電動機１００を得ることができる。

図１０に示すように、角度αが約４５度の位置で起動トルク（起動トルク比）が最大となり、最も良好な起動特性を示しているが、角度αは、２０〜７０度の範囲であれば、良好な起動特性を得ることが可能である。

前述の通り、起動トルク特性は１８０度の周期性を持つため、角度αは、２００〜２５０度の範囲に設定しても同様の特性を示す。

また、回転子スロットを非対称に配置することにより起動トルクが改善するが、回転子スロットが全て同じ形状であるものと同等の起動トルクで良い場合は、固定子鉄心１２ａ及び回転子鉄心１１ａの積層枚数（積層厚さ）を少なくすることが可能である。

固定子鉄心１２ａ及び回転子鉄心１１ａの積層枚数が少なくなると、電磁鋼板の使用量が減ると共に、主巻線２０ｂ及び補助巻線２０ａの周長が減ることに伴う、巻線の使用量も削減することができ、低コストな単相誘導電動機１００を得ることができる。更には、電磁鋼板及び巻線の使用量削減による、軽量な単相誘導電動機１００を得ることができる。

この単相誘導電動機１００を密閉型圧縮機に搭載した場合、回転子１１の回転軸５０は密閉型圧縮機の圧縮要素に連結され、圧縮要素の圧力がバランスして停止しているときは一般的に、回転子１１は所定の回転位置で停止する。例えば、密閉型圧縮機がロータリ圧縮機の場合、圧縮要素の圧力がバランスして停止しているときは、ローリングピストンが下死点に位置する傾向がある。従って、図１及び図６の角度α＝４５度（連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置）の位置と、圧縮要素の下死点（後述する）の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機を組立れば、ロータリ圧縮機の起動性を改善することができ、信頼性の高いロータリ圧縮機を得ることができる。角度α＝４５度が最も好ましいが、角度α＝２０〜７０度でもよい。

ここで、ロータリ圧縮機について、説明する。図１１、図１２は実施の形態１を示す図で、図１１はロータリ圧縮機５００の縦断面図、図１２は図１１のＡ−Ａ断面図である。

図１１に示すロータリ圧縮機５００の一例は、密閉容器７０内が高圧の縦型のものである。密閉容器７０内の下部に圧縮要素５０１が収納される。密閉容器７０内の上部で、圧縮要素５０１の上方に圧縮要素５０１を駆動する電動要素である単相誘導電動機１００（図１参照）が収納される。

密閉容器７０内の底部に、圧縮要素５０１の各摺動部を潤滑する冷凍機油９０が貯留されている。

先ず、圧縮要素５０１の構成を説明する。内部に圧縮室が形成されるシリンダ１は、外周が平面視略円形で、内部に平面視略円形の空間であるシリンダ室１ｂを備える。シリンダ室１ｂは、軸方向両端が開口している。シリンダ１は、側面視で所定の軸方向の高さを持つ。

シリンダ１の略円形の空間であるシリンダ室１ｂに連通し、半径方向に延びる平行なベーン溝１ａが軸方向に貫通して設けられる。

また、ベーン溝１ａの背面（外側）に、ベーン溝１ａに連通する平面視略円形の空間である背圧室１ｃが設けられる。

シリンダ１には、冷凍サイクルからの吸入ガスが通る吸入ポート（図示せず）が、シリンダ１の外周面からシリンダ室１ｂに貫通している。

シリンダ１には、略円形の空間であるシリンダ室１ｂを形成する円の縁部付近（単相誘導電動機１００側の端面）を切り欠いた吐出ポート（図示せず）が設けられる。

シリンダ１の材質は、ねずみ鋳鉄、焼結、炭素鋼等である。

ローリングピストン２が、シリンダ室１ｂ内を偏心回転する。ローリングピストン２はリング状で、ローリングピストン２の内周が回転軸５０の偏心軸部５０ａに摺動自在に嵌合する。

ローリングピストン２の外周と、シリンダ１のシリンダ室１ｂの内壁との間は、常に一定の隙間があるように組立られる。

ローリングピストン２の材質は、クロム等を含有した合金鋼等である。

ベーン３がシリンダ１のベーン溝１ａ内に収納され、背圧室１ｃに設けられるベーンスプリング８でベーン３が常にローリングピストン２に押し付けられている。ロータリ圧縮機５００は、密閉容器７０内が高圧であるから、運転を開始するとベーン３の背面（背圧室１ｃ側）に密閉容器７０内の高圧とシリンダ室１ｂの圧力との差圧による力が作用するので、ベーンスプリング８は主にロータリ圧縮機５００の起動時（密閉容器７０内とシリンダ室１ｂの圧力に差がない状態）に、ベーン３をローリングピストン２に押し付ける目的で使用される。

ベーン３の形状は、平たい（周方向の厚さが、径方向及び軸方向の長さよりも小さい）略直方体である。

ベーン３の材料には、高速度工具鋼が主に用いられている。

主軸受け４は、回転軸５０の主軸部５０ｂ（偏心軸部５０ａより上の部分で、回転子１１に嵌合する部分）に摺動自在に嵌合するとともに、シリンダ１のシリンダ室１ｂ（ベーン溝１ａも含む）の一方の端面（単相誘導電動機１００側）を閉塞する。

主軸受け４は、吐出弁（図示せず）を備える。但し、主軸受け４、副軸受け５のいずれか一方、または、両方に付く場合もある。

主軸受け４は、側面視略逆Ｔ字状である。

副軸受け５が、回転軸５０の副軸部５０ｃ（偏心軸部５０ａより下の部分）に摺動自在に嵌合するとともに、シリンダ１のシリンダ室１ｂ（ベーン溝１ａも含む）の他方の端面（冷凍機油９０側）を閉塞する。

副軸受け５は、側面視略Ｔ字状である。

主軸受け４、副軸受け５の材質は、シリンダ１の材質と同じで、ねずみ鋳鉄、焼結、炭素鋼等である。

主軸受け４には、その外側（単相誘導電動機１００側）に吐出マフラ７が取り付けられる。主軸受け４の吐出弁から吐出される高温・高圧の吐出ガスは、一端吐出マフラ７に入り、その後吐出マフラ７から密閉容器７０内に放出される。但し、副軸受け５側に吐出マフラ７を持つ場合もある。

密閉容器７０の横に、冷凍サイクルからの低圧の冷媒ガスを吸入し、液冷媒が戻る場合に液冷媒が直接シリンダ１のシリンダ室に吸入されるのを抑制する吸入マフラ２１が設けられる。吸入マフラ２１は、シリンダ１の吸入ポートに吸入管２２を介して接続する。吸入マフラ２１本体は、溶接等により密閉容器７０の側面に固定される。

密閉容器７０には、電力の供給源である電源に接続する端子２４（ガラス端子という）が、溶接により固定されている。図１の例では、密閉容器７０の上面に端子２４が設けられる。端子２４には、電動要素である単相誘導電動機１００からのリード線２３が接続される。

密閉容器７０の上面に、両端が開口した吐出管２５が嵌挿されている。圧縮要素５０１から吐出される吐出ガスは、密閉容器７０内から吐出管２５を通って外部の冷凍サイクルへ吐出される。

ロータリ圧縮機５００の一般的な動作について説明する。端子２４、リード線２３から電動要素である単相誘導電動機１００の固定子１２に電力が供給されることにより、回転子１１が回転する。すると回転子１１に固定された回転軸５０が回転し、それに伴いローリングピストン２はシリンダ１のシリンダ室１ｂ内で偏心回転する。シリンダ１のシリンダ室１ｂとローリングピストン２との間の空間は、ベーン３によって２分割されている。回転軸５０の回転に伴い、それらの２つの空間の容積が変化し、片側はだんだん容積が広がることにより吸入マフラ２１より冷媒を吸入し、他側は容積が除々に縮小することにより、中の冷媒ガスが圧縮される。圧縮された吐出ガスは、吐出マフラ７から密閉容器７０内に一度吐出され、更に電動要素である単相誘導電動機１００を通過して密閉容器７０の上面にある吐出管２５より密閉容器７０外へ吐出される。

電動要素である単相誘導電動機１００を通過する吐出ガスは、例えば、図１、図２、図６に示すように、単相誘導電動機１００の回転子１１の風穴部１１ｂ（貫通孔）、固定子鉄心１２ａのスロットオープニング（図示せず、スロット開口部ともいう）含む空隙６０、固定子鉄心１２ａの外周に配置された固定子切欠１２ｃ等を通る。

ロータリ圧縮機５００が上記運転動作を行う場合、部品同士が摺動する摺動部が以下に示すように複数ある。
（１）第１の摺動部：ローリングピストン２の外周２ａとベーン３の先端３ａ（内側）；
（２）第２の摺動部：シリンダ１のベーン溝１ａとベーン３の側面部３ｂ（両側面）；
（３）第３の摺動部：ローリングピストン２の内周２ｂと回転軸５０の偏心軸部５０ａ；
（４）第４の摺動部：主軸受け４の内周と回転軸５０の主軸部５０ｂ；
（５）第５の摺動部：副軸受け５の内周と回転軸５０の副軸部５０ｃ。

圧縮要素５０１に設けられる、摺動部を構成する部品をまとめる。
（１）シリンダ１；
（２）ローリングピストン２；
（３）ベーン３；
（４）主軸受け４；
（５）副軸受け５；
（６）回転軸５０。

既に述べたように、ロータリ圧縮機５００の場合、圧縮要素５０１の圧力がバランスして停止しているときは、ローリングピストン２が下死点に位置する傾向がある（図１２の状態）。従って、図１及び図６の角度α＝４５度（連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置）の位置と、圧縮要素の下死点の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機５００を組立れば、ロータリ圧縮機５００の起動性を改善することができ、信頼性の高いロータリ圧縮機５００を得ることができる。

上記のように、停止時の回転方向の位置（下死点）が略一定の負荷（この場合はロータリ圧縮機５００の圧縮要素５０１）と本実施の形態の単相誘導電動機１００を組み合わせることで、図１及び図６の角度α＝４５度（連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置）で起動トルクが最大になるという特徴を生かすことができる。

停止時の回転方向の位置が一定しない負荷（例えば、送風ファン等）と、本実施の形態の単相誘導電動機１００を組み合わせても、図１０のどの角度αで起動するか決まらないので、本実施の形態の単相誘導電動機１００の特徴を生かすことができない。

図１及び図６の角度α＝４５度（連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置）の位置と、圧縮要素５０１の下死点の位置とが略一致するように、ロータリ圧縮機５００を組立るために、例えば、以下に示す方法がある。即ち、図１（図３、図５）に示すように、固定子鉄心１２ａの外周縁の角度αの位置に切欠１２ｆを設ける。この切欠１２ｆは、例えば、略半円形のものを示すが、形状は任意でよい。四角、三角、楕円、台形、楔状等どのような形状でもよい。

さらに、圧縮要素５０１側では、シリンダ１の外周縁の下死点の位置に切欠１ｄを設ける。この切欠１ｄは、例えば、略半円形のものを示すが、形状は任意でよい。四角、三角、楕円、台形、楔状等どのような形状でもよい。

ロータリ圧縮機５００の組立時に、圧縮要素５０１と固定子１２とが密閉容器７０に焼き嵌めされる。密閉容器７０を加熱して、密閉容器７０の内径を常温よりも大きくし、その状態で圧縮要素５０１と固定子１２とを密閉容器７０に挿入し、密閉容器７０の温度が常温もしくは常温に近づけば、密閉容器７０の内径が高温の状態よりも小さくなって、圧縮要素５０１と固定子１２とを固定される。このとき、シリンダ１の切欠１ｄ（外周縁の下死点の位置）と、固定子１２の切欠１２ｆとを周方向において一致するようにすれば、先ず、固定子１２の角度αの位置とシリンダ１の下死点の位置とを合わせることができる。

図１３は実施の形態１を示す図で、角度αの位置に円形（小）の風穴部１１ｂ−１を設けた回転子１１の横断面図である。回転子１１の角度αの位置とシリンダ１の下死点の位置とを合わせるためには、回転軸５０の偏心軸部５０ａの偏心方向が回転子１１の角度αの位置と一致させる必要がある。そのために、図１３に示すように、回転子１１の角度αの位置にある風穴部１１ｂ−１の形状を他の風穴部１１ｂの形状と異なるようにする。

そして、回転軸５０の主軸部５０ｂ（偏心軸部５０ａより上の部分で、回転子１１に嵌合する部分）に回転子１１に嵌合するときに、回転軸５０の偏心軸部５０ａの偏心方向が風穴部１１ｂ−１の位置（周方向）と一致するようにする。

そのように構成することにより、回転子１１の角度αの位置とシリンダ１の下死点の位置とを合わせることができる。

尚、回転子１１の角度αの位置にある風穴の形状は、他の風穴部１１ｂの形状と異なるようにすればよいので、どのような形状でもよい。

図１４乃至図１６は実施の形態１を示す図で、図１４は角度αの位置に円形（大）の風穴部１１ｂ−２を設けた回転子１１の横断面図、図１５は角度αの位置に四角形の風穴部１１ｂ−３を設けた回転子１１の横断面図、図１６は角度αの位置に楕円の風穴部１１ｂ−４を設けた回転子１１の横断面図である。

回転子１１の角度αの位置にある風穴の形状は、図１３の円形（小）の風穴部１１ｂ−１以外に、図１４に示すように、円形（大）の風穴部１１ｂ−２としてもよい。また、図１５に示すように、四角形の風穴部１１ｂ−３としてもよい。さらに、図１６に示すように、楕円の風穴部１１ｂ−４としてもよい。

以上のように、単相誘導電動機１００の回転子１１のスロット（ここでは、一例として、３０スロット）を、回転子大スロット４０ａ（例えば、４個）と、回転子小スロット４０ｂ（例えば、２６個）とで構成し、且つ回転子１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置（反時計方向）に並べて配置した位置（角度α）とする。さらに、ロータリ圧縮機５００の圧縮要素５０１の下死点の位置を、単相誘導電動機１００の回転子１１の上記角度αと一致するようにする。そのように構成することにより、通常、ロータリ圧縮機５００が高低圧がバランスして停止した場合、圧縮要素５０１の下死点の位置で停止するので、起動トルクが大きくなる回転子１１の上記角度αの位置と圧縮要素５０１の下死点とを略一致させることにより、ロータリ圧縮機５００の起動性を改善することができる。

ロータリ圧縮機５００の組立時の、圧縮要素５０１と固定子１２とが密閉容器７０に焼き嵌めされるときに、シリンダ１の切欠１ｄ（外周縁の下死点の位置）と、固定子１２の切欠１２ｆとを周方向において一致するようにすれば、固定子１２の角度αの位置とシリンダ１の下死点の位置とを合わせることができる。また、回転軸５０の主軸部５０ｂ（偏心軸部５０ａより上の部分で、回転子１１に嵌合する部分）に回転子１１に嵌合するときに、回転軸５０の偏心軸部５０ａの偏心方向が風穴部１１ｂ−１の位置（周方向）と一致するようにすることにより、回転子１１の角度αの位置とシリンダ１の下死点の位置とを合わせることができる。それにより、起動トルクが大きくなる回転子１１の上記角度αの位置と圧縮要素５０１の下死点とを略一致させることが可能になる。

尚、図７に示す回転子鉄心１１ａは、回転子小スロット４０ｂに対して、回転子大スロット４０ａを周方向の幅を広げて面積を大きくしたが、径方向の長さを長くして面積を大きくしてもよい。

図１７乃至図１９は実施の形態１を示す図で、図１７は径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子１１の横断面図、図１８は径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子鉄心１１ａの横断面図、図１９（ａ）は回転子大スロット４０ｃの横断面図、図１９（ｂ）は回転子小スロット４０ｂの横断面図である。

図１７に示す回転子１１は、回転子鉄心１１ａの半径方向外周側に、回転子鉄心１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４０ｂと、回転子大スロット４０ｃからなる回転子スロットを有する。

図１７の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット４０ｂ（図１９（ｂ）参照）が２６個、回転子大スロット４０ｃ（図１９（ａ）参照）が４個であり、合わせて３０個である。

回転子大スロット４０ａ（図８（ａ）参照）は回転子小スロット４０ｂに対して周方向に面積を拡大しているが、回転子大スロット４０ｃ（図１９（ａ）参照）は、回転子小スロット４０ｂに対して径方向に面積を拡大している。

回転子小スロット４０ｂ、回転子大スロット４０ｃには、共に導電性材料であるアルミが鋳込まれており（アルミダイキャスティング）、アルミバー３０ｂ，３０ｃ（図１７参照）を形成する。この場合も、導電性材料は、アルミが一般的であるが、銅を用いても良い。

図１７のような構成でも、図１０に示す起動トルク特性と略同等の特性が得られる。

次に、変形例１の単相誘導電動機２００について、図２０乃至図２３を参照しながら説明する。

図２０乃至図２３は実施の形態１を示す図で、図２０は変形例１の単相誘導電動機２００の横断面図、図２１は回転子２１１の横断面図、図２２は回転子鉄心２１１ａの横断面図、図２３は角度αに対する起動トルク特性図である。

図２０乃至図２２に示す変形例１の単相誘導電動機２００は、図１に示す単相誘導電動機１００と比べると、回転子２１１の形状が異なる（図２１参照）。

回転子２１１は、角度α＝４５度（補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子２１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置に並べて配置している）に４個並べて配置された回転子大スロット４０ａを、１８０度ずれた位置にも４個並べて配置させている。つまり、回転子大スロット４０ａが合計８個、回転子小スロット４０ｂが合計２２個で、合わせて３０個の回転子スロットを有している。

また、図２３に示す起動トルク特性図は、図２１等に示す角度αに対する起動トルク比率を表しており、縦軸の起動トルク比は、回転子スロットが、全て回転子小スロット４０ｂで構成された場合の起動トルクに対する比率を示している。

図２３において、前述の図１０と同様に、角度αを変更すると起動トルク特性が変化しており、αが約４５度及び約２２５度の位置で起動トルク（起動トルク比）が最大となっている。図１０の特性図と比べても、更に大きな起動トルク特性を持つことがわかる。

本実施の形態では、角度αが約４５度の位置になるように、回転子大スロット４０ａを１８０度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機２００を得ることができる。

図２４、図２５は実施の形態１を示す図で、図２４は径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子２１１の横断面図、図２５は径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた回転子鉄心２１１ａの横断面図である。

変形例１の単相誘導電動機２００においても、回転子大スロット４０ｃは、周方向だけではなく、回転子小スロット４０ｂよりも径方向に長い形状にしてもよい。

図２４に示す回転子２１１は、回転子鉄心２１１ａ（図２５）の半径方向外周側に、回転子鉄心１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４０ｂと、径方向に長い回転子大スロット４０ｃからなる回転子スロットを有する。

図２４、図２５の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット４０ｂ（図１９（ｂ）参照）が２２個、回転子大スロット４０ｃ（図１９（ａ）参照）が８個であり、合わせて３０個である。

図２４のような構成でも、図２３に示す起動トルク特性と略同等の特性が得られる。

次に、変形例２の単相誘導電動機３００について、図２６乃至図２９を参照しながら説明する。

図２６乃至図２９実施の形態１を示す図で、図２６は変形例２の単相誘導電動機３００の横断面図、図２７は図２６のＢ部拡大図、図２８は図２６のＣ部拡大図、図２９は偏心位置βに対する起動トルク特性図である。

図２６に示す変形例２の単相誘導電動機３００は、図１に示す単相誘導電動機１００と比べると、固定子１２の中心軸に対して、回転子１１の中心軸（回転軸）が右下にずれた位置（偏心）に設けられている。回転子１１の形状は図１と同一であり、回転子大スロット４０ａ及び回転子小スロット４０ｂからなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図１に示すように、角度αは４５度である。

図２６において、回転子１１が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子１１の偏心位置をβと設定すると、図２６に示す単相誘導電動機３００はβ＝４５度である。

固定子１２に対して回転子１１を偏心させた位置に配置しているため、固定子１２と回転子１１の間の空隙寸法が一定ではなく、図２７、図２８に示すように、空隙６０ａ（図２６のＢ部、図２７に拡大図を示す）と空隙６０ｂ（図２６のＣ部、図２８に拡大図を示す）の径方向寸法が異なる。例えば、空隙６０ａの径方向寸法を０．７ｍｍ、空隙６０ｂの径方向寸法を０．３ｍｍに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。

図２９に示す起動トルク特性は、偏心位置βに対するものであり、縦軸の起動トルク比は、図１に示す固定子１２の中心軸と、回転子１１の中心軸（回転軸）が一致している、偏心がない場合の起動トルクに対する比率である。

図２９において、偏心位置βを変更することで、起動トルクが変化しており、偏心位置β＝４５度の位置、つまり回転子大スロット４０ａが配置された位置に回転子１１を偏心させることで起動トルクを更に大きくすることができる。

図２６の例では、偏心位置β＝４５度の場合について説明したが、βは０〜６０度程度の範囲であれば、起動特性が良好な単相誘導電動機３００を得ることができる。

起動トルクが改善するということは、単相誘導電動機３００に印加される交流電源の電圧が低くなった場合でも起動することが可能な、信頼性の高い単相誘導電動機３００を得ることができる。

図３０乃至図３２は実施の形態１を示す図で、図３０は径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた変形例２の単相誘導電動機３００の横断面図、図３１は図３０のＤ部拡大図、図３２は図３０のＥ部拡大図である。

図３０に示す径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた変形例２の単相誘導電動機３００は、図２６に示す単相誘導電動機３００と比べると、回転子大スロットの形状が異なる。図２６に示す単相誘導電動機３００では、回転子大スロット４０ａが回転子小スロット４０ｂよりも周方向の幅が大きい構成であるが、図３０に示す径方向に長い回転子大スロット４０ｃを設けた変形例２の単相誘導電動機３００では、回転子大スロット４０ｃが回転子小スロット４０ｂよりも径方向の長さが長い構成である。

このように、回転子小スロット４０ｂよりも径方向の長さが長い回転子大スロット４０ｃを用い、固定子１２に対して回転子１１を偏心させた位置に配置し、固定子１２と回転子１１の間の空隙寸法が一定ではなく、図３１、図３２に示すように、空隙６０ａ（図３０のＤ部、図３１に拡大図を示す）と空隙６０ｂ（図３０のＥ部、図３１に拡大図を示す）の径方向寸法が異なる。例えば、空隙６０ａの径方向寸法を０．７ｍｍ、空隙６０ｂの径方向寸法を０．３ｍｍに設定する。このような構成においても、図２９に示す起動トルク特性と略同等の起動トルク特性が得られる。

図３３乃至図３６は実施の形態１を示す図で、図３３は変形例３の単相誘導電動機４００の横断面図、図３４は回転子４１１の横断面図、図３５は回転子鉄心４１１ａの横断面図、図３６（ａ）は回転子大スロット４４０ａの横断面図、図３６（ｂ）は回転子小スロット４４０ｂの横断面図である。

図３３に示す変形例３の単相誘導電動機４００は、回転子が単相誘導電動機１００（図１）と異なる。単相誘導電動機１００（図１）の回転子１１は普通かご形であるが、変形例３の単相誘導電動機４００の回転子４１１は、二重かご形である。

変形例３の単相誘導電動機４００は、固定子１２と、回転子４１１とを備える。固定子１２は、単相誘導電動機１００（図１）のものと同じである。回転子４１１は、回転子鉄心４１１ａと、二重かご形導体とを備える。

回転子鉄心４１１ａには半径方向外周側に、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４４０ｂと、回転子大スロット４４０ａからなる回転子スロット４０を有する。

図３３（図３５）の例では、回転子スロットの数は、回転子小スロット４４０ｂ（図３６（ｂ）参照）が２６個、回転子大スロット４４０ａ（図３６（ａ）参照）が４個であり、合わせて３０個である。結局、図３３の単相誘導電動機４００は、固定子鉄心１２ａのスロット数が２４、回転子鉄心４１１ａの総スロット数が３０の組合せである。

回転子大スロット４４０ａ、回転子小スロット４４０ｂには、共に導電性材料であるアルミが鋳込まれており（アルミダイキャスティング）、アルミバー４３０ａ，４３０ｂ（図３４参照）を形成する。アルミバー４３０ａは、外層アルミバー４３０ａ−１と、内層アルミバー４３０ａ−２とを有する。また、アルミバー４３０ｂは、外層アルミバー４３０ｂ−１と、内層アルミバー４３０ｂ−２とを有する。導電性材料は、アルミが一般的であるが、銅を用いても良い。

アルミバー４３０ａ，４３０ｂは、回転子４１１の積層方向両端面に設けられたエンドリング３２（図９参照）と共に二重かご形二次導体を形成する。一般的にアルミバー４３０ａ，４３０ｂとエンドリング３２はダイキャスティングにより同時にアルミを鋳込むことで製作される。

回転子大スロット４４０ａは、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる外層スロット４４０ａ−１と、外層スロット４４０ａ−１の内周側に設けられた内層スロット４４０ａ−２と、外層スロット４４０ａ−１と内層スロット４４０ａ−２を連結する連結スロット４４０ａ−３とからなる（図３６（ａ）参照）。外層スロット４４０ａ−１に、外層アルミバー４３０ａ−１が形成されるとともに、内層スロット４４０ａ−２に、内層アルミバー４３０ａ−２が形成される。連結スロット４４０ａ−３にも、アルミが鋳込まれる。

また、回転子小スロット４４０ｂは、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる外層スロット４４０ｂ−１と、外層スロット４４０ｂ−１の内周側に設けられた内層スロット４４０ｂ−２と、外層スロット４４０ｂ−１と内層スロット４４０ｂ−２を連結する連結スロット４４０ｂ−３とからなる（図３６（ｂ）参照）。外層スロット４４０ｂ−１に、外層アルミバー４３０ｂ−１が形成されるとともに、内層スロット４４０ｂ−２に、内層アルミバー４３０ｂ−２が形成される。連結スロット４４０ｂ−３にも、アルミが鋳込まれる。

図３３乃至図３５に示すように、補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子４１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置に並べて配置している（角度α＝４５度）。

二重かご形状の回転子４１１を有する単相誘導電動機４００は、以下に示すような一般的な特徴を有する。即ち、起動時はすべり周波数（回転磁界の周波数と回転子４１１の回転数との差）が高くなる。内層アルミバー（例えば、内層アルミバー４３０ａ−２，４３０ｂ−２）の漏れ磁束は、外層アルミバー（例えば、外層アルミバー４３０ａ−１，４３０ｂ−１）の漏れ磁束より多くなる。すべり周波数が大きい起動時には、リアクタンス分により電流分布が決まり、二次電流は外層アルミバー（例えば、外層アルミバー４３０ａ−１，４３０ｂ−１）に主に流れる。そのため、二次抵抗が大きくなることにより起動トルクが増大して起動特性が改善される。

また通常運転時は、すべり周波数が低いので、二次電流はアルミバー全体に流れるため、アルミ断面積が大きくなり、二次抵抗が小さくなる。従って、二次銅損が低くなることで、高効率化が実現できるという特性を有している。

それに加えて、変形例３の単相誘導電動機４００は、図３３乃至図３５に示すように、補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子４１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置に並べて配置している（角度α＝４５度）ので、図１０に示した起動トルク特性を有し、さらに起動トルク特性が改善される。

図３７乃至図４０は実施の形態１を示す図で、図３７は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の単相誘導電動機４００の横断面図、図３８は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の回転子４１１の横断面図、図３９は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の回転子鉄心４１１ａの横断面図、図４０（ａ）は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃの横断面図、図４０（ｂ）は回転子小スロット４４０ｂの横断面図である。

図３３に示す変形例３の単相誘導電動機４００は、回転子大スロット４４０ａを周方向に面積を拡大したが、径方向に長い形状にしてもよい。

図３７乃至図４０により、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の単相誘導電動機４００について説明する。

図３７に示す径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の単相誘導電動機４００は、固定子１２と、回転子４１１とを備え、回転子４１１は、回転子鉄心４１１ａと、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを有する二重かご形導体とを備える。

回転子４１１は、回転子鉄心４１１ａの半径方向外周側に、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４４０ｂと、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃからなる回転子スロットを有する。

図３８（図３９）の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット４４０ｂ（図４０（ｂ）参照）が２６個、回転子大スロット４４０ｃ（図４０（ａ）参照）が４個であり、合わせて３０個である。

回転子大スロット４４０ａ（図３６（ａ）参照）は回転子小スロット４４０ｂに対して周方向に面積を拡大しているが、回転子大スロット４４０ｃ（図４０（ａ）参照）は、回転子小スロット４４０ｂに対して径方向に面積を拡大している。

回転子大スロット４４０ｃは、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる外層スロット４４０ｃ−１と、外層スロット４４０ｃ−１の内周側に設けられた内層スロット４４０ｃ−２と、外層スロット４４０ｃ−１と内層スロット４４０ｃ−２を連結する連結スロット４４０ｃ−３とからなる（図４０（ａ）参照）。外層スロット４４０ｃ−１に、外層アルミバー４３０ｃ−１が形成されるとともに、内層スロット４４０ｃ−２に、内層アルミバー４３０ｃ−２が形成される。連結スロット４４０ｃ−３にも、アルミが鋳込まれる。

また、回転子小スロット４４０ｂは、回転子鉄心４１１ａの外周縁に沿って設けられる外層スロット４４０ｂ−１と、外層スロット４４０ｂ−１の内周側に設けられた内層スロット４４０ｂ−２と、外層スロット４４０ｂ−１と内層スロット４４０ｂ−２を連結する連結スロット４４０ｂ−３とからなる（図４０（ｂ）参照）。外層スロット４４０ｂ−１に、外層アルミバー４３０ｂ−１が形成されるとともに、内層スロット４４０ｂ−２に、内層アルミバー４３０ｂ−２が形成される。連結スロット４４０ｂ−３にも、アルミが鋳込まれる。

回転子小スロット４４０ｂ、回転子大スロット４４０ｃには、共に導電性材料であるアルミが鋳込まれており（アルミダイキャスティング）、アルミバー４３０ｂ，４３０ｃ（図３８参照）を形成する。この場合も、導電性材料は、アルミが一般的であるが、銅を用いても良い。

図３７に示す径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例３の単相誘導電動機４００も、図３３に示す周方向に面積を拡大した回転子大スロット４４０ａを設けた変形例３の単相誘導電動機４００と略同等の起動トルク特性が得られる。

図４１乃至図４３は実施の形態１を示す図で、図４１は変形例４の単相誘導電動機６００の横断面図、図４２は回転子６１１の横断面図、図４３は回転子鉄心６１１ａの横断面図である。

図４１乃至図４３を参照しながら、変形例４の単相誘導電動機６００について説明する。

図４１に示す変形例４の単相誘導電動機６００は、図３３に示す単相誘導電動機４００と比べると、回転子６１１の形状が異なる（図４２参照）。回転子鉄心６１１ａについては、図４３参照。

回転子６１１は、角度α＝４５度（補助巻線２０ａで生成された補助巻線磁束の向きを下向き、主巻線２０ｂで生成された主巻線磁束の向きを右向き、回転子６１１の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される４個の回転子大スロット４４０ａの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、４５度遅れた位置に並べて配置している）に４個並べて配置された回転子大スロット４４０ａを、１８０度ずれた位置にも４個並べて配置させている。つまり、回転子大スロット４４０ａが合計８個、回転子小スロット４４０ｂが合計２２個で、合わせて３０個の回転子スロットを有している。

本実施の形態では、角度αが約４５度の位置になるように、回転子大スロット４４０ａを１８０度ずれた位置にも配置することで、更に起動トルク特性が良好となり、交流電源の電圧が低くなった状態でも起動が可能な、信頼性の高い単相誘導電動機６００を得ることができる。

図４４乃至図４６は実施の形態１を示す図で、図４４は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の単相誘導電動機６００の横断面図、図４５は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の回転子６１１の横断面図、図４６は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の回転子鉄心６１１ａの横断面図である。

変形例４の単相誘導電動機６００においても、周方向ではなく、回転子小スロット４４０ｂよりも径方向に長い形状の回転子大スロット４４０ｃにしてもよい。

図４４に示す径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例４の単相誘導電動機６００は、固定子１２と、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた回転子６１１とを備える。

図４５に示す回転子６１１は、回転子鉄心６１１ａ（図４６）の半径方向外周側に、回転子鉄心１１ａの外周縁に沿って設けられる回転子小スロット４４０ｂと、径方向に長い回転子大スロット４４０ｃからなる回転子スロットを有する。

図４５、図４６の例でも、回転子スロットの数は、回転子小スロット４４０ｂ（図４０（ｂ）参照）が２２個、回転子大スロット４４０ｃ（図４０（ａ）参照）が８個であり、合わせて３０個である。

図４４乃至図４６のような構成でも、周方向に面積を拡大した回転子大スロット４４０ａを設けた変形例４の単相誘導電動機６００と略同等の起動トルク特性が得られる。

図４７乃至図４９は実施の形態１を示す図で、図４７は変形例５の単相誘導電動機７００の横断面図、図４８は図４７のＦ部拡大図、図４９は図４７のＧ部拡大図である。

図４７に示す変形例５の単相誘導電動機７００は、図３３に示す変形例３の単相誘導電動機４００と比べると、固定子１２の中心軸に対して、回転子４１１の中心軸（回転軸）が右下にずれた位置（偏心）に設けられている。回転子４１１の形状は図３３と同一であり、回転子大スロット４４０ａ及び回転子小スロット４４０ｂからなる非対称配置の回転子スロットを有しており、図３３に示すように、角度αは４５度である。

図４７において、回転子４１１が時計回りに回転する場合、図中下向きの補助巻線磁束に対して、回転子４１１の偏心位置をβと設定すると、図４７に示す単相誘導電動機７００はβ＝４５度である。

固定子１２に対して回転子４１１を偏心させた位置に配置しているため、固定子１２と回転子４１１の間の空隙寸法が一定ではなく、図４８、図４９に示すように、空隙６０ａ（図４７のＦ部、図４８に拡大図を示す）と空隙６０ｂ（図４７のＧ部、図４９に拡大図を示す）の径方向寸法が異なる。例えば、空隙６０ａの径方向寸法を０．７ｍｍ、空隙６０ｂの径方向寸法を０．３ｍｍに設定するが、この寸法は一例であり、この限りではない。

変形例２の単相誘導電動機３００と同様、偏心位置βを変更することで、偏心位置β＝４５度の位置、つまり回転子大スロット４４０ａが配置された位置に回転子４１１を偏心させることで起動トルクが更に大きくすることができる。

図４７の例では、偏心位置β＝４５度の場合について説明したが、βは０〜６０度程度の範囲であれば、起動特性が良好な単相誘導電動機７００を得ることができる。

図５０乃至図５２は実施の形態１を示す図で、図５０は径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例５の単相誘導電動機７００の横断面図、図５１は図５０のＨ部拡大図、図５２は図５０のＪ部拡大図である。

図５０に示す径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた変形例５の単相誘導電動機７００は、図４７に示す単相誘導電動機７００と比べると、回転子大スロットの形状が異なる。図４７に示す単相誘導電動機３００では、回転子大スロット４４０ａが回転子小スロット４４０ｂよりも周方向の幅が大きい構成であるが、図５０に示す径方向に長い回転子大スロット４４０ｃを設けた単相誘導電動機７００では、回転子大スロット４４０ｃが回転子小スロット４４０ｂよりも径方向の長さが長い構成である。

このように、回転子小スロット４４０ｂよりも径方向の長さが長い回転子大スロット４４０ｃを用い、固定子１２に対して回転子４１１を偏心させた位置に配置し、固定子１２と回転子４１１の間の空隙寸法が一定ではなく、図５１、図５２に示すように、空隙６０ａ（図５０のＨ部、図５１に拡大図を示す）と空隙６０ｂ（図５０のＪ部、図５２に拡大図を示す）の径方向寸法が異なる。例えば、空隙６０ａの径方向寸法を０．７ｍｍ、空隙６０ｂの径方向寸法を０．３ｍｍに設定する。このような構成においても、図４７に示す回転子大スロット４４０ａが回転子小スロット４４０ｂよりも周方向の幅が大きい構成の単相誘導電動機７００と略同等の起動トルク特性が得られる。

以上の説明は、二極の単相誘導電動機についてのものであるが、本発明は二極の単相誘導電動機に限定されるものではない。極数を問わず、回転子の回転方向を時計回りとした場合、連続して配置される複数個の回転子大スロットの中央部を、補助巻線磁束の向きに対して、好ましくは４５度（電気角）遅れた位置に並べて配置すればよい。それにより、起動トルク特性を改善できる。また、４５度（電気角）は最適値であり、２０〜７０度の範囲であれば、良好な起動特性を得ることが可能である。

本発明の活用例として、密閉型圧縮機に用いられる単相誘導電動機がある。

１ シリンダ、１ａ ベーン溝、１ｂ シリンダ室、１ｃ 背圧室、１ｄ 切欠、２ ローリングピストン、２ａ 外周、２ｂ 内周、３ ベーン、３ａ 先端、３ｂ 側面部、４ 主軸受け、５ 副軸受け、７ 吐出マフラ、８ ベーンスプリング、１１ 回転子、１１ａ 回転子鉄心、１１ｂ 風穴部、１１ｂ−１ 風穴部、１１ｂ−２ 風穴部、１１ｂ−３ 風穴部、１１ｂ−４ 風穴部、１１ｃ 軸孔、１２ 固定子、１２ａ 固定子鉄心、１２ｂ 固定子スロット、１２ｃ 固定子切欠、１２ｄ コアバック、１２ｅ ティース、１２ｆ 切欠、２０ 巻線、２０ａ 補助巻線、２０ｂ 主巻線、２１ 吸入マフラ、２２ 吸入管、２３ リード線、２４ 端子、２５ 吐出管、３０ａ アルミバー、３０ｂ アルミバー、３２ エンドリング、４０ 回転子スロット、４０ａ 回転子大スロット、４０ｂ 回転子小スロット、４０ｃ 回転子大スロット、５０ 回転軸、５０ａ 偏心軸部、５０ｂ 主軸部、５０ｃ 副軸部、６０ 空隙、６０ａ 空隙、６０ｂ 空隙、７０ 密閉容器、９０ 冷凍機油、１００ 単相誘導電動機、２００ 単相誘導電動機、２１１ 回転子、２１１ａ 回転子鉄心、３００ 単相誘導電動機、４００ 単相誘導電動機、４１１ 回転子、４１１ａ 回転子鉄心、４３０ａ アルミバー、４３０ａ−１ 外層アルミバー、４３０ａ−２ 内層アルミバー、４３０ｂ アルミバー、４３０ｂ−１ 外層アルミバー、４３０ｂ−２ 内層アルミバー、４３０ｃ−１ 外層アルミバー、４３０ｃ−２ 内層アルミバー、４４０ａ 回転子大スロット、４４０ａ−１ 外層スロット、４４０ａ−２ 内層スロット、４４０ａ−３ 連結スロット、４４０ｂ 回転子小スロット、４４０ｂ−１ 外層スロット、４４０ｂ−２ 内層スロット、４４０ｂ−３ 連結スロット、５００ ロータリ圧縮機、５０１ 圧縮要素、６００ 単相誘導電動機、６１１ 回転子、６１１ａ 回転子鉄心、７００ 単相誘導電動機。

Claims (6)

1. 所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される固定子鉄心の内周縁に沿って形成される複数の固定子スロットに挿入される主巻線と、補助巻線とを有する固定子と、前記固定子の内周側に空隙を介して配置される回転子とを備えた単相誘導電動機であって、
   前記回転子は、
   所定の形状に打ち抜いた電磁鋼板を所定枚数積層して製作される回転子鉄心と、
   前記回転子鉄心の外周縁に沿って形成されるとともに導電性材料が充填され、スロット断面積の異なる二種類の回転子大スロット及び回転子小スロットと、を具備し、
   前記回転子大スロットを所定個数連続して配置したことを特徴とする単相誘導電動機。
2. 当該単相誘導電動機の起動時において、
   前記補助巻線に流れる電流により生成される補助巻線磁束の方向から、複数個の前記回転子大スロットの中央部を、前記回転子の回転方向に対して、電気角で２０度から７０度の範囲で遅れた位置に設定されることを特徴とする請求項１記載の単相誘導電動機。
3. 前記固定子の中心軸に対して、前記回転子の回転軸を偏心させて配置したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の単相誘導電動機。
4. 前記補助巻線に流れる電流により生成される補助巻線磁束の方向から、前記回転子の回転方向に対して、電気角で０度から６０度の範囲で遅れた位置に偏心させたことを特徴とする請求項３記載の単相誘導電動機。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の単相誘導電動機を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
6. ロータリ式の圧縮要素を備えた密閉型圧縮機であって、
   回転軸の偏心軸部の偏心方向と前記回転子大スロットの位置が略一致するとともに、前記偏心軸部の偏心方向と前記主巻線及び前記補助巻線とが所定の位置関係に設定されることを特徴とする請求項５記載の密閉型圧縮機。

Images