JP6789390B2 - リラクタンスモータ、圧縮機および空気調和装置 - Google Patents

Description

本発明は、リラクタンスモータ、並びに、リラクタンスモータを用いた圧縮機および空気調和装置に関する。

従来より、消費電力を抑制して製造コストを低減するため、リラクタンスモータ（より具体的には、同期リラクタンスモータ）の開発が進められている。リラクタンスモータは、永久磁石を使用せず、ロータの磁極にスリットを形成し、リラクタンストルクを利用して駆動力を得るものである。

例えば、特許文献１および特許文献２には、リラクタンスモータのロータに永久磁石を補助的に取り付けることにより、モータ出力の向上等を図る技術が開示されている。

また、特許文献３には、リラクタンスモータのロータを、永久磁石回転子部分とリラクタンス回転子部分とに分割することにより、磁気飽和によるリラクタンストルクの低下を抑制する技術が開示されている。

特開２０１３−１９２３５９号公報（図２参照） 特開２０１１−８３０６６号公報（図１参照） 特開２００４−８８８５２号公報（図２参照）

ここで、リラクタンスモータの製造コストを低減するためには、永久磁石を使用しないことが望ましい。しかしながら、リラクタンストルクのみで高いトルクを得るためには、リラクタンスモータを大きくしなければならず、圧縮機の内部の限られたスペースに収納することが難しい。

また、圧縮機では、ロータに形成された貫通穴（風穴）等を通って冷媒が軸方向に流れるが、トルクの向上に伴い、冷媒流量を増加させる必要がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、圧縮機内の限られたスペースに収納可能で、高いトルクを発生することができ、十分な冷媒流量を確保することができるリラクタンスモータを提供することを目的とする。

本発明のリラクタンスモータは、圧縮機に用いられる。リラクタンスモータは、軸線を中心とする環状の外周を有するロータコアを有し、外周に沿って複数の磁極を有し、永久磁石を有さないロータと、軸線を中心とする径方向においてロータを外側から囲むステータコアと、ステータコアに波巻で巻かれた巻線とを有するステータとを備える。複数の磁極は、いずれも、ロータコアに形成された第１のスリットと、第１のスリットの径方向の内側に形成された第２のスリットとを有する。ロータコアは、径方向の中心に形成されたシャフト孔と、シャフト孔から第２のスリットの軸線を中心とする周方向の中心部に向かって延在する溝部とを有し、さらに、複数の磁極のうち、隣り合う２つの磁極の極間に、カシメ部および貫通孔を有する。ステータコアの外周に、冷媒を軸線の方向に流通させる冷媒通路を構成する切欠き部を有する。

本発明では、巻線が波巻で巻かれているため、コイルエンド部を小さくすることができる。そのため、リラクタンスモータの全体を大きくすることなく、ロータコアおよびステータコアを軸線方向に大きくすることができ、これにより高いトルクを得ることが可能になる。また、ステータコアに冷媒通路が設けられるため、圧縮機の冷媒の流量を増加させることができる。

実施の形態１のモータ（リラクタンスモータ）を示す断面図である。 実施の形態１のモータのロータを示す断面図である。 実施の形態１のモータのロータの一部を拡大して示す図である。 実施の形態１のモータのティースの周囲を拡大して示す模式図である。 実施の形態１のモータを示す斜視図である。 実施の形態１の巻線を示す斜視図である。 実施の形態１の巻線の一部を拡大して示す模式図である。 実施の形態１の巻線の１本の巻線部分を示す斜視図である。 実施の形態１の巻線の２本の巻線部分を示す斜視図である。 実施の形態１のステータの同一スロットに挿入される巻線部分を示す斜視図である。 実施の形態１のモータにおいて、ロータに溝部を設けない場合の磁束分布の解析結果を示す図である。 実施の形態１のモータにおいて、ロータに溝部を設けた場合の磁束分布の解析結果を示す図である。 比較例のモータを示す断面図である。 実施の形態１と比較例のモータ出力を比較して示すグラフである。 実施の形態２のモータを示す断面図である。 実施の形態２のモータのロータの一部を拡大して示す図である。 実施の形態３のモータを示す断面図である。 実施の形態３のモータのロータの一部を拡大して示す図である。 実施の形態４のモータを示す断面図である。 各実施の形態のモータが適用可能な圧縮機を示す縦断面図である。 図２０の圧縮機を備えた空気調和装置を示す図である。

実施の形態１．
＜モータの構成＞
本発明の実施の形態１について説明する。図１は、実施の形態１のモータ１００を示す断面図である。このモータ１００は、ブラシレスＤＣモータであり、後述する圧縮機５００（図２０）に用いられる。また、このモータ１００は、永久磁石を用いずに、リラクタンストルクによって駆動力を発生するリラクタンスモータ（より具体的には、同期リラクタンスモータ）である。

モータ１００は、ステータ１と、ステータ１の内側に回転可能に設けられたロータ３とを有する。ステータ１とロータ３との間には、エアギャップが設けられている。また、ステータ１は、圧縮機５００の円筒状のシェル４の内周面４１側に組み込まれている。

ロータ３は、円筒状のロータコア３０を有する。ロータコア３０は、例えば厚さ０．２５〜０．５ｍｍの積層鋼板（電磁鋼板）を回転軸の方向に積層し、カシメ等により固定したものである。ロータコア３０の径方向の中心には、円形のシャフト孔３７が形成されている。シャフト孔３７には、回転軸であるシャフト３８が圧入によって固定されている。シャフト３８の中心軸である軸線Ｃ１は、ロータ３の回転軸をなしている。

以下では、シャフト３８の軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とする円周方向（図１等に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。

＜ロータの構成＞
図２は、ロータ３を示す断面図である。ロータ３は、周方向に延在する環状の外周面３０ａ（外周）を有し、周方向に６個の磁極を有する。言い換えると、ロータ３の極数Ｐは、６である。図２では、６個の磁極に、符号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６を付している。但し、極数Ｐは６に限らず、２以上であればよい。各磁極の周方向の中心位置は、極中心となる。また、周方向に隣り合う任意の磁極の間は、極間（図２に符号Ｍで示す）となる。

ロータコア３０の外周に沿って、第１のスリット３１が形成されている。また、第１のスリット３１の径方向内側には、第２のスリット３２が形成されている。第１のスリット３１および第２のスリット３２は、１磁極に対応する。言い換えると、６個の磁極のそれぞれが、第１のスリット３１と第２のスリット３２とを有する。第１のスリット３１および第２のスリット３２は、フラックスバリアとも称する。

第１のスリット３１は、周方向の中心部３１ａが周方向の両端部３１ｂよりも径方向内側に突出する円弧形状を有する。同様に、第２のスリット３２は、周方向の中心部３２ａが周方向の両端部３２ｂよりも径方向内側に突出する円弧形状を有する。

図２に示した軸線Ｃ１に直交する断面において、第１のスリット３１の中心部３１ａと第２のスリット３２の中心部３２ａとは、軸線Ｃ１を通る同一の軸線（径方向の軸線）上にある。この軸線は、ｑ軸（すなわち磁極の中心線）に相当する。一方、周方向に隣り合う磁極の間を通る径方向の軸線は、ｄ軸（すなわち極間の中心線）に相当する。

図３は、ロータコア３０の１つの磁極を含む部分を拡大して示す図である。第１のスリット３１は、いずれも円弧状の外周側端辺３１１と内周側端辺３１２とを有する。第１のスリット３１とロータコア３０の外周面３０ａとの間（より具体的には、第１のスリット３１の外周側端辺３１１とロータコア３０の外周面３０ａとの間）には、ステータ１からの磁束が流れる領域Ｂ１が形成される。

第２のスリット３２は、いずれも円弧状の外周側端辺３２１と内周側端辺３２２とを有する。第１のスリット３１と第２のスリット３２との間（より具体的には、第１のスリット３１の内周側端辺３１２と第２のスリット３２の外周側端辺３２１との間）には、ステータ１からの磁束が流れる領域Ｂ２が形成される。

また、６つの磁極の第２のスリット３２によって囲まれる領域（より具体的には、第２のスリット３２の内周側端辺３１２によって囲まれる領域）には、ステータ１からの磁束の流れの少ない内周側領域Ｂ３が形成される。

ロータコア３０の第１のスリット３１と第２のスリット３２とにより、ｄ軸のインダクタンスＬｄと、ｑ軸のインダクタンスＬｑとに差が生じ、リラクタンストルクが発生する。

また、第１のスリット３１の端部３１ｂとロータコア３０の外周面３０ａとの間には、薄肉部である外周ブリッジが形成されている。同様に、第２のスリット３２の端部３２ｂとロータコア３０の外周面３０ａとの間には、薄肉部である外周ブリッジが形成されている。外周ブリッジの厚さは、例えば、積層鋼板の１枚の板厚と同じである。

ロータコア３０の径方向中心部には、シャフト３８（図２）に嵌合する円形のシャフト孔３７が形成されている。シャフト孔３７の外周面から径方向外側に、溝部３５が形成されている。溝部３５は、ロータコア３０を軸方向に貫通している。溝部３５の径方向外側の端部３５ａは、第２のスリット３２の中心部３２ａに接近している。溝部３５の端部３５ａと第２のスリット３２との最短距離は、例えば、積層鋼板の１枚の板厚と同じである。

図２に戻り、ロータコア３０には、極数Ｐと同数の溝部３５が、放射状に形成されている。ここでは極数Ｐが６であるため、６個の溝部３５が形成されている。また、それぞれの溝部３５の周方向位置は、各磁極に対応している。溝部３５の中心線（溝部３５の周方向中心を規定する径方向の線）は、磁極の中心線と一致している。

シャフト孔３７にシャフト３８（図１）が嵌合した状態でも、溝部３５は塞がれず、そのため、溝部３５の内部を冷媒が軸方向に流れる。溝部３５は、冷媒を流通させる冷媒通路を構成する。なお、溝部３５は、シャフト孔３７に連続して形成されているが、シャフト孔３７から径方向外側に離間していてもよい。また、溝部３５の数は、極数Ｐと同数に限らず、１つ以上であればよい。

＜ステータの構成＞
図１に戻り、ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に波巻で巻かれた巻線２（図５）とを有する。ステータコア１０は、例えば厚さ０．２５〜０．５ｍｍの積層鋼板（電磁鋼板）を軸方向に積層し、カシメ部１７により固定したものである。

ステータコア１０は、周方向に延在する環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から径方向内側に延在する複数のティース１２とを有する。周方向に隣り合うティース１２の間に、スロット１３が形成される。スロット１３は、ティース１２に巻かれる巻線２を収容する部分であり、径方向に延在している。

ティース１２の数とスロット１３の数（スロット数Ｓと称する）とは、互いに同じであり、図１に示した例では、３６である。すなわち、ロータ３の１磁極に、６個のスロット１３が対応している。３相分布巻の場合には、スロット数Ｓは、極数Ｐの３ｎ（ｎは自然数）倍となる。そのため、極数Ｐに対するスロット数Ｓの比（割合）Ｓ／Ｐは、例えば３、６、９、１２、１５等となる。

ステータコア１０の外周面１８には、切欠き部１６が形成されている。切欠き部１６は、円筒状の外周面１８を、軸線Ｃ１に平行な平面で切り欠いたものであり、ステータコア１０の軸方向の全域に亘って延在している。切欠き部１６は、ヨーク部１１において、周方向の複数箇所に形成されている。ここでは、極数Ｐと同数である６個の切欠き部１６が、周方向に等間隔に配置されている。切欠き部１６は、シェル４の内周面４１との間に、冷媒を軸方向に通過させる冷媒通路を構成する。

また、ヨーク部１１には、ステータコア１０を構成する積層鋼板を互いに固定するカシメ部１７が形成されている。カシメ部１７をティース１２ではなくヨーク部１１に形成する理由は、磁束の流れをカシメ部１７で妨げないようにするためである。ここでは、極数Ｐと同数である６個のカシメ部１７が、周方向に等間隔に形成されている。また、カシメ部１７は、切欠き部１６の周方向における中央部に対応する位置に形成されている。

図４は、ステータ１の一部を拡大して示す模式図である。ティース１２の幅（周方向の長さ）は、ティース１２の先端部１２ａに近づくほど狭くなる。すなわち、ティース１２の先端部１２ａ（径方向の内側端部）での幅Ｗ１は、ティース１２の根元部１２ｂ（径方向の外側端部）での幅Ｗ２よりも狭い。

ティース１２の径方向の長さ（すなわち根元部１２ｂから先端部１２ａまでの距離）を、Ｈ１とする。Ｈ１は、スロット１３の長さでもある。また、ティース１２の根元部１２ｂからヨーク部１１の外周面１８までの距離（ヨーク幅）を、Ｈ２とする。ヨーク幅Ｈ２は、ヨーク部１１内を周方向に流れる磁路の幅である。

スロット１３には、巻線２が一列に配列される。スロット１３の周方向の幅Ｗｓは、巻線２が一列に配列される程度の幅に設定される。すなわち、スロット１３は、周方向の幅Ｗｓおよび径方向の長さＨ１を有する長方形形状を有する。スロット１３の径方向内側の端部は、巻線２を挿入する開口部１３ａであり、径方向外側の端部は、終端部１３ｂである。

＜巻線の構成＞
次に、巻線２について説明する。図５は、ステータコア１０に巻線２を巻き付けたモータ１００を示す斜視図である。巻線２は、ステータコア１０の３６個のティース１２（図１）に、波巻で巻かれる。巻線２は、波巻で巻かれているため、ティース１２から径方向外側への突出量が少ない。そのため、巻線２は、切欠き部１６を通過する冷媒の流れの妨げにならない。

また、巻線２が波巻で巻かれているため、同心巻で巻かれた場合と比較して、巻線２のステータコア１０からの軸方向の突出量も少ない。巻線２の軸方向の突出量が少ない分だけ、ステータコア１０およびロータコア３０の軸方向の長さを長くすることができる。また、巻線２の全長のうち、コイルエンド部以外の部分（スロット１３に挿入される部分）を長くすることができるため、より高いトルクを得ることができる。

巻線２は、導体（例えば銅）に、耐腐食性の被膜、例えばポリエステルイミドまたはポリアミドイミドの被膜を形成したものである。巻線２は、モータ１００が設けられる圧縮機５００の内部を循環する冷媒に接触するためである。

図６は、波巻で巻かれた巻線２のみを取り出して示す模式図である。巻線２は、スロット１３（図１）内に挿入される直線部２２と、ロータコア３０の軸方向の一端面で周方向に延在するコイルエンド部２１と、ロータコア３０の軸方向の他端面で周方向に延在するコイルエンド部２３とを有する。ここでは、１つのスロット１３（図１）に、巻線２の８本の巻線部分２０が挿入されているものとする。

図７は、巻線２のコイルエンド部２１の一部を拡大して示す図である。コイルエンド部２１では、径方向の同じ巻き付け位置（例えば最内周位置）に、９本の巻線部分２０が、１スロット分ずつ周方向位置をずらしながら巻き回されている。最内周に巻かれた９本の巻線部分２０のうちの３本を、巻線部分２０ａ，２０ｂ，２０ｃとする。

図８は、１本の巻線部分２０ａを取り出して示す模式図である。巻線部分２０ａは、２つのコイルエンド部２１ａと、４つの直線部２２ａと、２つのコイルエンド部２３ａとを有する。巻線部分２０ａは、９個のティース１２にまたがるように巻き回される。すなわち、巻線部分２０ａの直線部２２ａは、９個おきのスロット１３に挿入される。

コイルエンド部２１ａは、直線部２２ａの軸方向一端（図８における上端）同士をつなぐように延在し、コイルエンド部２３ａは、直線部２２ａの軸方向他端（図８における下端）同士をつなぐように延在する。コイルエンド部２１ａとコイルエンド部２３ａとは、軸線Ｃ１を中心とする周方向に交互に配置されている。

コイルエンド部２１ａの周方向の中心部には、径方向に変位量Ｅ１だけ変位するノーズ部２５ａが設けられている。コイルエンド部２１ａは、図８に矢印Ａ１で示すように軸線Ｃ１を中心とする時計回りに周方向に延在し、ノーズ部２５ａで径方向内側に変位量Ｅ１だけ変位して、再び矢印Ａ１で示す方向に延在する。

また、コイルエンド部２３ａの周方向の中心部には、径方向に変位量Ｅ１だけ変位するノーズ部２６ａが設けられている。コイルエンド部２３ａは、図８に矢印Ａ２で示すように軸線Ｃ１を中心とする時計回りに周方向に延在し、ノーズ部２６ａで径方向外側に変位量Ｅ１だけ変位して、再び矢印Ａ２で示す方向に延在する。

図９は、２本の巻線部分２０ａ，２０ｂを示す模式図である。巻線部分２０ａと同様に、巻線部分２０ｂは、２つのコイルエンド部２１ｂと、４つの直線部２２ｂと、２つのコイルエンド部２３ｂとを有する。

巻線部分２０ｂの直線部２２ｂは、巻線部分２０ａの直線部２２ａに対して、軸線Ｃ１を中心とする時計回りに１スロット分だけシフトした位置にある。コイルエンド部２１ｂ，２３ｂの周方向の中心部には、コイルエンド部２１ａ，２３ａのノーズ部２５ａ，２６ａと同様に、ノーズ部２５ｂ，２６ｂがそれぞれ形成されている。

巻線部分２０ａ，２０ｂのコイルエンド部２１ａ，２１ｂは、軸方向に重なり合って周方向に延在し、ノーズ部２５ａ，２５ｂを経て上下（軸方向の位置関係）が逆転する。同様に、巻線部分２０ａ，２０ｂのコイルエンド部２３ａ，２３ｂは、軸方向に重なり合って周方向に延在し、ノーズ部２６ａ，２６ｂを経て上下が逆転する。そのため、巻線部分２０ａ，２０ｂの直線部２２ａ，２２ｂを、互いに干渉することなく、隣り合うスロット１３（図１）に挿入することができる。

図９には、２本の巻線部分２０ａ，２０ｂのみを示しているが、巻線部分２０ａ，２０ｂと同じ径方向の巻き付け位置（例えば最内周位置）に、これらを含む合計９本の巻線部分２０が巻き回される。すなわち、ステータコア１０の３６個の全てのスロット１３に、巻線２の直線部２２が挿入される。

図１０は、図８に示した巻線部分２０ａと同じスロット１３に挿入される合計８本の巻線部分２０を示す模式図である。８本の巻線部分２０は、径方向に等間隔に巻き回されている。このように、巻線部分２０を周方向に１スロット分だけずらして巻き回し（図９）、また径方向にも巻き回すことにより、図６に示した波巻の巻線２が形成される。

なお、１つのスロット１３に挿入される巻線部分２０の数、および巻線部分２０がまたがるティース１２の数は、図６〜図１０に示した例に限定されるものではなく、極数Ｐおよびスロット数Ｓに応じて任意に設定することができる。

図１１は、ロータコア３０に溝部３５を設けない場合のモータ１００における磁束分布の解析結果を示す図である。ステータ１のスロット１３内の巻線２（図１１では省略）に電流を流すと、この巻線電流によって生じる磁束は、図１１に示すように分布する。ロータコア３０では、第１のスリット３１よりも外周側の領域Ｂ１、および第１のスリット３１と第２のスリット３２との間の帯状の領域Ｂ２を、磁束が流れる。一方、６つの磁極の第２のスリット３２に囲まれた内周側領域Ｂ３に流れる磁束は、僅かである。

図１２は、ロータコア３０に溝部３５を設けた場合のモータ１００における磁束分布の解析結果を示す図である。溝部３５は、ロータコア３０の内周側領域Ｂ３に形成されており、内周側領域Ｂ３には僅かな磁束しか流れない。そのため、溝部３５は、ロータコア３０内の磁束の流れを妨げず、モータ１００の磁気特性には影響を及ぼさない。

＜比較例＞
図１３は、比較例のモータ１００Ｄを示す、軸線Ｃ１に直交する断面における断面図である。比較例のモータ１００Ｄは、ステータ１Ｄとロータ３Ｄとを有する。ステータ１Ｄは、ステータコア１０Ｄと、ステータコア１０Ｄに巻かれた巻線２Ｄとを有する。ステータコア１０Ｄは、環状のヨーク部１１Ｄと、ヨーク部１１Ｄから径方向内側に突出する１８個のティース１２Ｄとを有する。周方向に隣り合うティース１２Ｄの間には、スロット１３Ｄが形成されている。ティース１２Ｄには、巻線２Ｄが、同心巻で巻かれている。ロータ３Ｄは、溝部３５を有さない点を除き、実施の形態１のロータ３と同様に構成されている。

比較例のモータ１００Ｄでは、巻線２Ｄが同心巻で巻かれているため、コイルエンド部が大きい。そのため、モータ１００Ｄを圧縮機内の限られたスペースに収納するためには、ステータコア１０Ｄおよびロータコア３０の軸方向の長さを小さくする必要がある。

＜モータ出力の向上＞
次に、この実施の形態１によるモータ出力の向上効果について説明する。図１４は、実施の形態１のモータ１００（図１）の出力と、比較例のモータ１００Ｄ（図１３）の出力とを比較して示すグラフである。ここでは、実施の形態１のモータ１００と比較例のモータ１００Ｄについて、モータ全体の大きさ（軸方向および径方向における寸法）を同一として、モータ出力を比較している。

波巻で巻かれた巻線２は、同心巻で巻かれた巻線２よりもコイルエンド部が小さい。そのため、実施の形態１のモータ１００は、同一寸法の比較例のモータ１００Ｄと比較して、ステータコア１０およびロータコア３０の軸方向の長さを長くすることができ、巻線２のスロット１３に挿入される長さ（駆動力発生に寄与する長さ）も長くすることができる。

このようにステータコア１０およびロータコア３０の軸方向長さおよび巻線２の駆動力発生に寄与する長さを長くすることにより、トルク定数を大きくすることができる。そのため、巻線２に同一の電流を流した場合、実施の形態１のモータ１００は、比較例のモータ１００Ｄよりも高い出力を発生することができる。図１４に示した解析結果では、実施の形態１のモータ１００は、比較例のモータ１００Ｄよりも６０％高い出力を発生している。

このように、この実施の形態１のモータ１００は、永久磁石を用いないリラクタンスモータでありながら、高い出力を発生することができる。

ここでは、各磁極に２つのスリット（第１のスリット３１および第２のスリット３２）を形成したが、各磁極に３つ以上のスリットを形成してもよい。その場合には、各磁極の最も外周側のスリットを第１のスリットと称し、最も内周側のスリットを第２のスリットと称する。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１のモータ１００は、ロータ３の各磁極に第１のスリット３１と第２のスリット３２とを有するリラクタンスモータであって、ステータコア１０には巻線２が波巻で巻かれ、また冷媒を軸方向に流通させる切欠き部１６（冷媒通路）が形成されている。

巻線２が波巻で巻かれているため、コイルエンド部が小さく、そのため、モータ１００全体を大きくすることなく、ステータコア１０およびロータコア３０の軸方向長さおよび巻線２の駆動力発生に寄与する長さを長くすることができる。その結果、永久磁石を有さないリラクタンスモータであっても、高い出力を得ることができる。

また、巻線２が波巻で巻かれており、径方向外側への張り出しが少ないため、切欠き部１６を通過する冷媒の流れが巻線２によって妨げられず、冷媒の十分な流量を確保することができる。すなわち、モータ１００の出力向上に応じた流量の冷媒を流すことができる。

また、ロータコア３０のシャフト孔３７の径方向外側に、ロータコア３０を軸方向に貫通する溝部３５を有するため、ロータコア３０内の磁束の流れを妨げることなく、冷媒の流量を増加させることができる。

また、溝部３５は、シャフト孔３７に連続して形成されているため、積層鋼板の加工が容易であり、また溝部３５の面積（すなわち流路面積）を大きく確保することができる。

また、スリット３１，３２は、周方向の中心部３１ａ，３２ａが両端部３１ｂ，３２ｂよりも径方向内側に突出する円弧形状を有するため、ｄ軸のインダクタンスＬｄと、ｑ軸のインダクタンスＬｑとに差を生じさせ、リラクタンストルクを生じさせることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図１５は、実施の形態２のモータ１００Ａの構成を示す、軸線Ｃ１に直交する面における断面図である。モータ１００Ａは、ステータ１と、ロータ３Ａとを有している。

モータ１００Ａのステータ１は、実施の形態１のモータ１００のステータ１と同様の構成を有する。すなわち、ステータ１のステータコア１０は、ヨーク部１１とティース１２とを有し、ティース１２には巻線２が波巻で巻かれ、ヨーク部１１には冷媒を軸方向に流通させる切欠き部１６（冷媒通路）が形成されている。

モータ１００Ａのロータ３Ａは、実施の形態１のモータ１００のロータ３に、カシメ部３３とリベット穴（貫通孔）３４とを設けたものである。カシメ部３３の数およびリベット穴３４の数は、いずれも極数Ｐと同じである。ここでは、極数Ｐが６であるため、カシメ部３３の数およびリベット穴３４の数は、いずれも６個である。

図１６は、ロータ３Ａの一部を拡大して示す図である。ロータ３Ａのカシメ部３３は、ロータコア３０を構成する積層鋼板を互いに固定するものである。カシメ部３３は、ロータコア３０において各磁極の第２のスリット３２に囲まれた内周側領域Ｂ３に形成されている。また、カシメ部３３は、極間に形成されている。より具体的には、カシメ部３３は、周方向に隣り合う２つの第２のスリット３２に挟まれる位置に形成されている。

ロータ３Ａのリベット穴３４は、カシメ部３３と同様、ロータコア３０において各磁極の第２のスリット３２に囲まれた内周側領域Ｂ３に形成されている。また、リベット穴３４は、極間に形成されており、カシメ部３３よりも径方向内側に位置している。

実施の形態１で説明したように、ロータコア３０の各磁極の第２のスリット３２に囲まれた内周側領域Ｂ３では磁束の流れが少ないため、カシメ部３３およびリベット穴３４はロータコア３０内の磁束の流れを妨げない。

また、リラクタンスモータでは、永久磁石埋込型モータよりもロータコア３０の空隙部分（スリット３１，３２）の占有面積が広く、カシメ部３３を形成可能な領域が少ない。カシメ部３３を極間に形成することで、ロータコア３０内の限られた領域を有用に利用することができる。

また、リラクタンスモータでは、スリット３１，３２内に永久磁石が挿入されないため、永久磁石埋込型モータと比較して、ロータ３Ａの回転中に積層鋼板の位置ずれが生じやすい。そのため、積層鋼板を、カシメ部３３とリベットとによって確実に締結する必要がある。また、リベットを挿通するリベット穴３４は、カシメ部３３よりも占有面積が広い。そこで、この実施の形態２では、リベット穴３４をカシメ部３３よりも径方向内側に形成している。

また、カシメ部３３およびリベット穴３４は、６個の極間の全てに形成されているため、ロータコア３０の周方向の重量バランスが向上する。なお、ここでは、カシメ部３３およびリベット穴３４は、それぞれ６個ずつ形成されているが、いずれも少なくとも１つ形成されていればよい。

また、ここでは、ロータコア３０にカシメ部３３およびリベット穴３４の両方を形成したが、カシメ部３３のみを形成してもよく、リベット穴３４のみを形成してもよい。また、リベット穴３４は、冷媒を軸方向に通過させる貫通孔として用いても良い。

また、ここでは各磁極に２つのスリット（第１のスリット３１および第２のスリット３２）を形成したが、３つ以上のスリットを形成してもよい。その場合には、各磁極の最も内周側のスリット（第２のスリットと称する）に囲まれた領域に、カシメ部３３およびリベット穴３４を形成すればよい。

以上説明したように、この実施の形態２では、ロータコア３０の各磁極の第２のスリット３２によって囲まれた内周側領域Ｂ３にカシメ部３３が形成されるため、ロータコア３０内の磁束の流れを妨げないようにカシメ部３３を設け、ロータコア３０の積層要素を強固に固定することができる。

また、カシメ部３３の径方向内側にリベット穴（貫通孔）３４が形成されるため、ロータコア３０内の磁束の流れを妨げないようにリベット穴３４を設け、ロータコア３０の積層要素をさらに強固に固定することができる。

また、カシメ部３３およびリベット穴３４が極間に形成されるため、ロータコア３０の内周側領域Ｂ３の限られたスペースを有効に利用することができる。カシメ部３３およびリベット穴３４が全ての極間に設けられているため、ロータコア３０の周方向の重量バランスが向上する。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図１７は、実施の形態３のモータ１００Ｂの構成を示す、軸線Ｃ１に直交する面における断面図である。モータ１００Ｂは、ステータ１と、ロータ３Ｂとを有している。

モータ１００Ｂのステータ１は、実施の形態１のモータ１００のステータ１と同様の構成を有する。すなわち、ステータ１のステータコア１０は、ヨーク部１１とティース１２とを有し、ティース１２には巻線２が波巻で巻かれ、ヨーク部１１には冷媒を軸方向に流通させる切欠き部１６（冷媒通路）が形成されている。

モータ１００Ｂのロータ３Ｂは、実施の形態１のモータ１００のロータ３に対して、スリットの形状が異なるものである。実施の形態３のロータ３Ｂは、ロータコア３０の外周面３０ａに沿って形成された第１のスリット５１と、第１のスリット５１の径方向内側に形成された第２のスリット５２とを有する。第１のスリット５１および第２のスリット５２は、１磁極に対応する。言い換えると、６個の磁極のそれぞれが、第１のスリット５１と第２のスリット５２とを有する。

図１８は、ロータ３Ｂの一部を拡大して示す図である。第１のスリット５１は、周方向の中心部５１ａを含んで直線状に延在する第１の部分５１ｂと、第１の部分５１ｂの周方向の各端部からロータコア３０の外周に向けて直線状に延在する一対の第２の部分５１ｃとを有する。第１の部分５１ｂは、中心部５１ａを通る径方向の直線（磁極の中心線）に対して直交する方向に延在している。一対の第２の部分５１ｃは、径方向外側ほど両者の間隔が広がるように、中心部５１ａを通る径方向の直線に対して、互いに対称に延在している。

第２のスリット５２は、周方向の中心部５２ａを含んで直線状に延在する第１の部分５２ｂと、第１の部分５２ｂの周方向の各端部からロータコア３０の外周に向けて直線状に延在する一対の第２の部分５２ｃとを有する。第１の部分５２ｂは、中心部５２ａを通る径方向の直線（磁極の中心線）に対して直交する方向に延在している。一対の第２の部分５２ｃは、径方向外側ほど両者の間隔が広がるように、中心部５２ａを通る径方向の直線に対して、互いに対称に延在している。

第１のスリット５１の外周側には、ステータ１からの磁束が流れる領域Ｂ１が形成される。第１のスリット５１と第２のスリット５２との間には、ステータ１からの磁束が流れる帯状の領域Ｂ２が形成される。各磁極の第２のスリット５２によって囲まれた領域には、磁束の流れの少ない内周側領域Ｂ３が形成される。なお、ここでは、ロータ３Ｂの各磁極に２つのスリット（第１のスリット５１および第２のスリット５２）を形成しているが、３つ以上のスリットを形成してもよい。

ロータコア３０のシャフト孔３７および溝部３５の構成は、実施の形態１と同様である。また、ロータコア３０の内周側領域Ｂ３に、実施の形態２で説明したカシメ部３３およびリベット穴３４を形成してもよい。

以上説明したように、この実施の形態３においても、ロータ３Ｂの各磁極に第１のスリット５１と第２のスリット５２とを有するリラクタンスモータであって、ステータコア１０には巻線２が波巻で巻かれ、また冷媒を軸方向に流通させる切欠き部１６（冷媒通路）が形成されている。そのため、実施の形態１と同様、モータ１００Ｂ全体を大きくすることなく、高い出力を得ることができる。また、巻線２が波巻で巻かれており、径方向外側への張り出しが少ないため、切欠き部１６を通過する冷媒の十分な流量を確保することができる。

また、ロータコア３０のシャフト孔３７の径方向外側に、ロータコア３０を軸方向に貫通する溝部３５を有するため、ロータコア３０内の磁束の流れを妨げることなく、冷媒の流量を増加させることができる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図１９は、実施の形態４のモータ１００Ｃの構成を示す、軸線Ｃ１に直交する面における断面図である。モータ１００Ｃは、ステータ１Ｃと、ロータ３とを有している。

モータ１００Ｃのステータ１Ｃは、ステータコア１０と巻線２とを有する。ステータコア１０は、実施の形態１と同様、ヨーク部１１とティース１２とを有し、ティース１２に巻線２が波巻で巻かれている。但し、ヨーク部１１には、切欠き部１６の代わりに、冷媒を軸方向に流通させる貫通穴１５（冷媒通路）が形成されている。

ここでは、極数Ｐと同数である６個の貫通穴１５が、周方向に等間隔に形成されている。貫通穴１５は、例えば、ティース１２の周方向の中心位置を通る径方向の軸線上に位置している。また、貫通穴１５は、ステータコア１０のカシメ部１７と、周方向に交互に形成されていることが望ましい。

ティース１２に波巻で巻かれた巻線２は、径方向外側への張り出しが少ないため、貫通穴１５を通過する冷媒の流れを妨げることがなく、冷媒の十分な流量を確保することができる。また、ヨーク部１１に、貫通穴１５に加えて、実施の形態１で説明した切欠き部１６（図１）を形成してもよい。なお、貫通穴１５の数は、極数Ｐと同数に限らず、１つ以上であればよい。

モータ１００Ｃのロータ３は、実施の形態１のロータ３と同様の構成を有する。但し、実施の形態２で説明したようにロータ３にカシメ部３３およびリベット穴３４を形成してもよく、実施の形態３で説明したスリット５１，５２の形状を採用してもよい。

以上説明したように、この実施の形態４では、ステータ１Ｃのヨーク部１１に冷媒を通過させる貫通穴１５が形成されており、ティース１２に巻線２が波巻で巻かれているため、貫通穴１５を通過する冷媒の流れが巻線２によって妨げられず、冷媒の十分な流量を確保することができる。また、ステータ１Ｃのヨーク部１１に貫通穴１５と切欠き部１６の両方を設ければ、冷媒の流量をさらに増加させることができる。

＜圧縮機＞
次に、上述した実施の形態１のモータ１００を用いた圧縮機について説明する。図２０は、上述した実施の形態１のモータ１００を用いた圧縮機（スクロール圧縮機）５００の構成を示す断面図である。

圧縮機５００は、スクロール圧縮機であり、密閉容器５０２内に、圧縮機構５１０と、圧縮機構５１０を駆動するモータ１００と、圧縮機構５１０とモータ１００とを連結する主軸５０１と、主軸５０１の圧縮機構５１０の反対側の端部（副軸部）を支持するサブフレーム５０３と、密閉容器５０２の底部の油だめ５０５に貯留される潤滑油５０４とを備える。

圧縮機構５１０は、固定スクロール５１１と、主軸５０１に取り付けられた揺動スクロール５１２とを有する。固定スクロール５１１および揺動スクロール５１２は、いずれも渦巻部分を有し、両者の間に渦巻き状の圧縮室５１６が形成される。圧縮機構５１０は、さらに、揺動スクロール５１２の自転を規制して揺動スクロール５１２を揺動させるオルダムリング５１３と、揺動スクロール５１２が取り付けられたコンプライアントフレーム５１４と、これらを支持するガイドフレーム５１５とを備える。

固定スクロール５１１には、密閉容器５０２を貫通した吸入管５０６が圧入されている。また、密閉容器５０２を貫通して、固定スクロール５１１の吐出ポート５１１ａから吐出される高圧の冷媒ガスを外部に吐出する吐出管５０７が設けられている。

密閉容器５０２は、円筒状のシェル４（図１）を有し、このシェル４の内周側に、実施の形態１のモータ１００が取り付けられる。密閉容器５０２には、モータ１００のステータ１と駆動回路とを電気的に接続するためのガラス端子５０８が溶接により固定されている。主軸５０１は、モータ１００のシャフト３８（図１）である。

圧縮機５００の動作は、以下の通りである。モータ１００が回転すると、ロータ３と共に主軸５０１（シャフト３８）が回転する。主軸５０１が回転すると、揺動スクロール５１２が揺動し、固定スクロール５１１と揺動スクロール５１２との間の圧縮室５１６の容積を変化させる。これにより、吸入管５０６から圧縮室５１６に冷媒ガスを吸入して圧縮する。

圧縮室５１６内で圧縮された高圧の冷媒ガスは、固定スクロール５１１の吐出ポート５１１ａから密閉容器５０２内に排出され、吐出管５０７から外部に排出される。また、圧縮室５１６から密閉容器５０２内に排出された冷媒ガスの一部は、ステータ１の切欠き部１６（図１）を通過し、モータ１００および潤滑油５０４を冷却する。

上記の通り、実施の形態１のモータ１００は、高いトルクを発生し、製造コストが低いため、圧縮機５００の出力を高め、また製造コストを低減することができる。

なお、圧縮機５００には、モータ１００の代わりに、実施の形態２〜４で説明したモータ１００Ａ〜１００Ｃを用いても良い。また、ここでは、圧縮機の一例としてスクロール圧縮機について説明したが、実施の形態１〜４のモータ１００〜１００Ｃは、スクロール圧縮機以外の圧縮機に適用してもよい。

＜空気調和装置＞
次に、図２０に示した圧縮機５００を有する空気調和装置（冷凍サイクル装置）について説明する。図２１は、空気調和装置４００の構成を示す図である。図２１に示した空気調和装置４００は、圧縮機４０１と、凝縮器４０２と、絞り装置（減圧装置）４０３と、蒸発器４０４とを備えている。圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４０７によって連結されて冷凍サイクルを構成している。すなわち、圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４の順に、冷媒が循環する。

圧縮機４０１、凝縮器４０２および絞り装置４０３は、室外機４１０に設けられている。圧縮機４０１は、図２０に示した圧縮機５００で構成されている。室外機４１０には、凝縮器４０２に室外の空気を供給する室外側送風機４０５が設けられている。蒸発器４０４は、室内機４２０に設けられている。この室内機４２０には、蒸発器４０４に室内の空気を供給する室内側送風機４０６が設けられている。

空気調和装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機４０１は、吸入した冷媒を圧縮して送り出す。凝縮器４０２は、圧縮機４０１から流入した冷媒と室外の空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させて冷媒配管４０７に送り出す。室外側送風機４０５は、凝縮器４０２に室外の空気を供給する。絞り装置４０３は、開度を変化させることによって、冷媒配管４０７を流れる冷媒の圧力等を調整する。

蒸発器４０４は、絞り装置４０３により低圧状態にされた冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発（気化）させて、冷媒配管４０７に送り出す。室内側送風機４０６は、蒸発器４０４に室内の空気を供給する。これにより、蒸発器４０４で熱が奪われた冷風が、室内に供給される。

圧縮機４０１（図２０の圧縮機５００）には、実施の形態１〜４で説明したモータ１００〜１００Ｃが適用されるため、空気調和装置４００の空調能力を高め、また製造コストを低減することができる。

なお、実施の形態１〜４のモータ１００〜１００Ｃを適用した圧縮機５００は、図２１に示した空気調和装置４００に限らず、他の種類の空気調和装置に用いてもよい。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

１，１Ｃ ステータ、 ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ 巻線、 ３，３Ａ，３Ｂ ロータ、 ４ シェル、 １０ ステータコア、 １１ ヨーク部、 １２ ティース、 １２ａ 先端部、 １２ｂ 根元部、 １３ スロット、 １５ 貫通穴、 １６ 切欠き部、 １７ カシメ部、 １８ 外周面、 ２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 巻線部分、 ３０ ロータコア、 ３１ 第１のスリット、 ３１ａ 中心部、 ３１ｂ 端部、 ３２ 第２のスリット、 ３２ａ 中心部、 ３２ｂ 端部、 ３３ カシメ部、 ３４ リベット穴（貫通孔）、 ３５ 溝部、 ３７ シャフト孔、 ３８ シャフト、 ５１ 第１のスリット、 ５１ａ 中心部、 ５１ｂ 第１の部分、 ５１ｃ 第２の部分、 ５２ 第２のスリット、 ５２ａ 中心部、 ５２ｂ 第１の部分、 ５２ｃ 第２の部分、 １００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ モータ、 ４００ 空気調和装置、 ４０１ 圧縮機、 ４０２ 凝縮器、 ４０３ 絞り装置（減圧装置）、 ４０５ 室外送風機、 ４０６ 室内送風機、 ５００ 圧縮機（スクロール圧縮機）、 ５０１ 主軸、 ５０２ 密閉容器、 ５１０ 圧縮機構。

Claims (13)

1. 圧縮機に用いられるリラクタンスモータであって、
   軸線を中心とする環状の外周を有するロータコアを有し、前記外周に沿って複数の磁極を有し、永久磁石を有さないロータと、
   前記軸線を中心とする径方向において前記ロータを外側から囲むステータコアと、前記ステータコアに波巻で巻かれた巻線とを有するステータと
   を備え、
   前記複数の磁極は、いずれも、前記ロータコアに形成された第１のスリットと、前記第１のスリットの前記径方向の内側に形成された第２のスリットとを有し、
   前記ロータコアは、前記径方向の中心に形成されたシャフト孔と、前記シャフト孔から前記第２のスリットの前記軸線を中心とする周方向の中心部に向かって延在する溝部とを有し、
   前記ロータコアは、さらに、前記複数の磁極のうち、隣り合う２つの磁極の極間に、カシメ部および貫通孔を有し、
   前記ステータコアの外周に、冷媒を前記軸線の方向に流通させる冷媒通路を構成する切欠き部を有する
   リラクタンスモータ。
2. 前記溝部の数は、前記磁極の極数と同数である
   請求項１に記載のリラクタンスモータ。
3. 前記カシメ部の数は、前記磁極の極数と同数である
   請求項１または２に記載のリラクタンスモータ。
4. 前記貫通孔は、前記カシメ部よりも前記径方向の内側に形成されている
   請求項１から３までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
5. 前記貫通孔の数は、前記磁極の極数と同数である
   請求項１から４までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
6. 前記第１のスリットおよび前記第２のスリットは、いずれも、前記軸線を中心とする周方向の中心部が前記周方向の両端部よりも前記径方向の内側に突出する円弧形状を有する
   請求項１から５までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
7. 前記第１のスリットおよび前記第２のスリットは、いずれも、前記周方向の中心部を含み直線状に延在する第１の部分と、前記第１の部分の前記周方向の両端部から前記ロータの前記外周に向けて直線状に延在する一対の第２の部分とを有する
   請求項１から６までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
8. 前記切欠き部は、前記ステータコアの前記外周において、前記ステータコアの前記軸線の方向の全域に亘って形成されている
   請求項１から７までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
9. さらに、前記ステータコアを前記軸線の方向に貫通し、冷媒を前記軸線の方向に流通させる貫通穴を有する
   請求項１から８までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
10. 前記巻線は、ポリエステルイミドまたはポリアミドイミドの被膜を有する
    請求項１から９までの何れか１項に記載のリラクタンスモータ。
11. 請求項１から１０までの何れか１項に記載のリラクタンスモータと、前記リラクタンスモータによって駆動される圧縮機構とを備えた
    圧縮機。
12. 前記圧縮機は、円筒状のシェルを有し、
    前記ステータコアは、前記シェルの内側に嵌合する
    請求項１１に記載の圧縮機。
13. 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備えた空気調和装置であって、
    前記圧縮機は、請求項１から１０までの何れか１項に記載のリラクタンスモータと、前記リラクタンスモータによって駆動される圧縮機構とを備える
    空気調和装置。

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