JP7325608B2 - 電動機の固定子及び圧縮機 - Google Patents

Description

本開示は、電動機の固定子、及び電動機の固定子を有する圧縮機に関する。

従来、電動機の固定子の固定子鉄心にはコイルが巻線されている。コイルの巻線方式には集中巻と分布巻がある。分布巻は、集中巻に比べ巻線係数が高く、電動機の回転子の磁束をより有効に活用することができる。空気調和機の圧縮機に搭載される電動機を例にとると、圧縮機に求められる能力が大きい場合、分布巻によりコイルが巻線された固定子を有する電動機を搭載することが望ましい。

一方、分布巻は集中巻に比べコイルエンドが大きいため、分布巻によりコイルが巻線された固定子を有する電動機を採用すると、銅量が増加する。そのため、材料費の高騰、及び銅損増加による効率低下を招く場合がある。コイルエンドを縮小させるために、分布巻として波巻若しくは重ね巻を採用することが考えられる。コイルを波巻若しくは重ね巻により固定子鉄心のティースに巻線することにより、固定子鉄心の同一スロット内に同相の２つのコイルが挿入され、各相のコイルの挿入位置が分散されるため、コイルの重なりが低減される。その結果、コイルエンドが縮小され、小型かつ高効率な固定子を得られる。例えば、特許文献１には重ね巻の態様が示されている。

特開２０１５－３５８３７号公報

固定子に重ね巻の巻線を施す場合、螺旋状に電線が巻き回された巻線ユニットが固定子鉄心部のスロット内に挿入される。この時、同一スロット内に挿入された２つのコイルは、一方が固定子外径側、他方が固定子内径側となるように規則性をもって配置されなければならない。そのため、コイル挿入治具へコイルを装着する際にコイル位置を適宜補正する必要がある。この位置補正は、作業者が手動で行うか、若しくは複雑な構造の補正機構を備えた高価な巻線装置で行われなければならない。

重ね巻とは異なり、同心巻コイルを用いて、同一のスロット内に２つのコイル群を挿入し、同一のスロット内のコイルを固定子の外径側と内径側にそれぞれ配置することが考えられる。しかしながら、この場合、固定子外径側に配置されるコイルと固定子内径側に配置されるコイルとでインダクタンス値が異なり、これらのコイルを並列接続しコイル群とすると、各コイル群に流れる電流値にアンバランスが生じる可能性がある。その結果、銅損増加によるモータ効率悪化の原因になるという課題があった。一方、スロット内の円周方向において均等に２つのコイル群を配置することが考えられるが、この場合、スロットの幅を円周方向に拡大する必要があり、固定子が大型化し、モータ全体が大型化する。その結果、圧縮機に搭載する際に求められる電動機のモータサイズを実現するためには、十分なティース幅が得られない場合がある。

本開示は、上記のような課題を背景としてなされたものであり、小型で、製造上も有利で有り、かつ電動効率のよい電動機の固定子、及びそのような電動機の固定子を有する圧縮機を提供するものである。

本開示に係る電動機の固定子は、環状のコアバック部と、前記コアバック部から内方へ延び、周方向において間隔を空けて形成されている複数のティース部と、を有し、前記複数のティース部において隣り合うティース部により複数のスロットが形成されている固定子鉄心と、複数の相毎に前記ティース部に巻き回された巻線と、を備える電動機の固定子であって、前記巻線は、前記固定子の外径側に配置されている第１コイル群と、前記固定子の内径側に配置されている第２コイル群と、を構成しており、前記第１コイル群及び前記第２コイル群は、それぞれ同心巻で巻かれている複数のコイルを有し、前記複数のコイルは直列に接続され、同一スロット内において、互いに同じ相の前記第１コイル群の前記コイルと前記第２コイル群の前記コイルとが挿入され、かつ前記各相の前記第１コイル群の前記コイルは外径側に挿入され、前記各相の前記第２コイル群の前記コイルは内径側に挿入され、前記ティース部において、前記固定子の径方向に延びる軸の上部に前記複数の相の全ての相の前記巻線が渡っており、前記固定子の極数をＰとし、スロット数をＳと定義した場合、Ｓ＝３Ｐの関係を満たしているものである。

本開示によれば、第１コイル群が固定子の外径側に配置され、第２コイル群が固定子の内径側に配置されているため、十分なティース幅を確保しつつ、大型化が抑制された電動機の固定子が得られる。また、第１コイル群及び第２コイル群のコイルが直列に接続されているため、各コイル群に流れる電流値のアンバランスが抑制される。従って、電気的特性によるモータ効率の低下が抑制される。また、第１コイル群及び第２コイル群の複数のコイルは同心巻で巻かれているため、固定子鉄心への装着が容易である。また、ティース部において、固定子の径方向に延びる軸の上部に複数の相の全ての相の巻線が渡っており、巻線が均等に配置されている。従って、コイルエンドが局所的に大きくなることが抑制され、使用される銅量の減少の効果が得られる。その結果、固定子の製造コストを低減化し、かつモータ効率を向上させることができる。

本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子を備えた密閉型圧縮機を概略的に示す断面図である。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子を示す平面図である。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の巻線の構成を示す平面図である。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子に挿入する前の第１巻線を示す図である。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子に挿入する前の第２巻線を示す図である。 本開示の実施の形態１において第１巻線と第２巻線を固定子に配置した状態を示す平面図である。 重ね巻方式における回転電機部の理想的な固定子巻線配置を示したものである。 重ね巻方式における回転電機部の位置修正前の固定子巻線配置を示したものである。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の各相のコイル配置を示す平面図である。 本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の電機回路図である。 本開示の実施の形態２に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。 本開示の実施の形態３に係る電動機の固定子に挿入する前のコイル群のコイルを示す図である。 本開示の実施の形態３において第１コイル群と第２コイル群を固定子に配置した状態を示す平面図である。 本開示の実施の形態５に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。 本開示の実施の形態５に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。

以下、本開示に係る電動機の固定子の実施の形態を、図面を参照して説明する。本開示は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の主旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、本開示は、以下の各実施の形態に示す構成のうち、組合せ可能な構成のあらゆる組合せを含むものである。また、図面に示す電動機の固定子は、本開示の電動機の固定子が適用される機器の一例を示すものであり、図面に示された電動機の固定子によって本開示の適用機器が限定されるものではない。また、以下の説明において、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば「上」、「下」、「右」、「左」、「前」、「後」など）を適宜用いるが、これらは説明のためのものであって、本開示を限定するものではない。また、各図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。尚、各図面では、各構成部材の相対的な寸法関係又は形状等が実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子を備えた密閉型圧縮機を概略的に示す断面図である。密閉型圧縮機１は密閉容器２の内部の上部に圧縮機構部３が収納され、下部に回転電機部４が収納された構成を有している。圧縮機構部３は、固定スクロール３１、揺動スクロール３２、ガイドフレーム３３、コンプライアントフレーム３４、及びオルダムリング３５を有している。回転電機部４は、回転子４０及び固定子５０を有している。固定子５０は密閉容器２に焼嵌め等の方法により固定されている。固定子５０は、固定子電源線１２により、密閉容器２に取り付けられた端子１３に接続される。圧縮機構部３と回転電機部４は、ガイドフレーム３３とサブフレーム１１とにより保持された回転軸１０によって繋がっており、回転電機部４のモータで発生した動力が圧縮機構部３に伝達される。密閉容器２内には密閉型圧縮機１の各摺動部を潤滑するための冷凍機油２１が封入されている。

圧縮機構部３内の固定スクロール３１は図示省略のボルトによってガイドフレーム３３に固定されている。ガイドフレーム３３は密閉容器２に溶接によって固定されている。揺動スクロール３２はコンプライアントフレーム３４によって保持されており、コンプライアントフレーム３４はガイドフレーム３３に保持されている。オルダムリング３５が有する図示省略の爪形状部は、ガイドフレーム３３及び揺動スクロール３２に形成された図示省略の溝形状部に係合している。これにより、揺動スクロール３２の固定スクロール３１に対する回転運動が規制されている。

固定スクロール３１の中心には、圧縮機構部３より冷媒を吐出する吐出ポート３６が形成されている。固定スクロール３１の外側には、圧縮機構部３に冷媒を吸入する吸入ポート３７が形成されている。密閉容器２の側面には、密閉容器２内に吐出された高圧の冷媒を冷凍回路へ流出させるための吐出管２２が設けられている。

以上のように、本実施の形態１の密閉型圧縮機１は、高圧シェル方式のスクロール圧縮機である。圧縮機構部３では、台盤上にインボリュート渦巻に沿って形成された立壁形状を有する固定スクロール３１と、固定スクロール３１と同形状を１８０度回転させた立壁形状を有する揺動スクロール３２とを対向して組み合わせられている。そして、偏芯した回転軸１０によって電動起動部から得た動力にて揺動スクロール３２が円周運動する。このとき、オルダムリング３５が持つ爪形状部は、ガイドフレーム３３及び揺動スクロール３２に互いに直角に設けられた溝形状部に沿って平行運動し、これにより揺動スクロール３２の固定スクロール３１に対する回転運動が規制される。

ここで、対向して組み合わされた固定スクロール３１と揺動スクロール３２とは、互いの立壁が接することにより渦巻形状の外側から圧縮室を作り、揺動スクロール３２の円周運動によって吸入ポート３７より吸入した冷媒を渦巻の中心に向かって移送圧縮し、圧縮機構部３の中心に設けられた吐出ポート３６より密閉容器２内に冷媒を吐出する。
密閉容器２内に吐出された高圧の冷媒は吐出管より冷凍回路へ流出する。

図２は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子を示す平面図である。図２は、固定子５０の構成を概念的に示している。固定子５０は、固定子鉄心５１と巻線５２とを有している。固定子鉄心５１は、例えば電磁鋼板を複数枚積層して構成されている。固定子鉄心５１は、円環状のコアバック部５１Ａと、コアバック部５１Ａから径方向に沿って、固定子鉄心５１の中心に延びている複数のティース部５１Ｂと、を有している。複数のティース部５１Ｂは、固定子鉄心５１の周方向において所定のピッチで配列されている。複数のティース部５１Ｂにおいて、隣り合うティース部５１Ｂの間にはスロット５１Ｃが形成されており、固定子鉄心５１において複数のスロット５１Ｃが形成されている。本実施の形態１において、固定子鉄心５１は１８個のティース部５１Ｂを有しており、従って、１８個のスロット５１Ｃが形成されている。

巻線５２は、Ａ相巻線５３と、Ｂ相巻線５４と、Ｃ相巻線５５と、を有しており、複数の相毎に巻線がティース部５１Ｂに巻回されている。図２中、Ａ相巻線５３，Ｂ相巻線５４、及びＣ相巻線５５には、それぞれ異なるハッチングが施されている。図２に示すように、固定子５０において、Ａ相巻線５３，Ｂ相巻線５４、及びＣ相巻線５５は、それぞれ６つ設けられており、固定子５０は６つの極数を有している。

すなわち、極数をＰとし、スロット数をＳとすると、固定子５０はＳ＝３Ｐの関係を満たしている。

図３は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の巻線の構成を示す平面図である。図３では、図の複雑化を避けるためにＡ相巻線５３のみが示されている。Ａ相巻線５３は同心巻であり、Ａ相第１コイル群５３ＡとＡ相第２コイル群５３Ｂとを有している。Ａ相第１コイル群５３Ａは、Ａ相第１コイル５３１と、Ａ相第２コイル５３２と、Ａ相第３コイル５３３と、を有している。Ａ相第２コイル群５３Ｂは、Ａ相第４コイル５３４と、Ａ相第５コイル５３５と、Ａ相第６コイル５３６と、を有している。すなわち、Ａ相第１コイル群５３Ａ及びＡ相第２コイル群５３Ｂは、それぞれ複数のコイルを有している。後述するように、Ａ相第１コイル群５３Ａは固定子５０の外径側に位置し、Ａ相第２コイル群５３Ｂは固定子５０の内径側に位置している。すなわち、Ａ相第１コイル群５３ＡはＡ相第２コイル群５３Ｂよりもコアバック部５１Ａの近傍に位置し、Ａ相第２コイル群５３ＢはＡ相第１コイル群５３Ａよりも固定子５０の中心の近傍に位置している。

以降の説明において、Ａ相第１コイル５３１、Ａ相第２コイル５３２、及びＡ相第３コイル５３３を、総称してＡ相第１コイル群５３Ａのコイルと呼ぶ場合がある。同様に、Ａ相第４コイル５３４、Ａ相第５コイル５３５、及びＡ相第６コイル５３６を、総称してＡ相第２コイル群５３Ｂのコイルと呼ぶ場合がある。

Ａ相第１コイル群５３ＡのＡ相第１コイル５３１、Ａ相第２コイル５３２、及びＡ相第３コイル５３３は、Ａ相の口出し線取り出し位置５を起点に、固定子５０を平面視したときの反時計回りの方向に、等スロットピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図３に示す例では、Ａ相第１コイル５３１、Ａ相第２コイル５３２、及びＡ相第３コイル５３３は、４スロットピッチで配置されている。

Ａ相第２コイル群５３ＢのＡ相第４コイル５３４、Ａ相第５コイル５３５、及びＡ相第６コイル５３６は、口出し線取り出し位置５を起点に、固定子５０を平面視したときの時計回りの方向に、等ピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図３に示す例では、Ａ相第４コイル５３４、Ａ相第５コイル５３５、及びＡ相第６コイル５３６は、４スロットピッチで配置されている。

すなわち、固定子５０を平面視したとき、固定子５０の周方向におけるＡ相第１コイル群５３Ａのコイルの配置方向とＡ相第２コイル群５３Ｂのコイル配置方向は逆向きとなっている。

同一スロット５１Ｃ内において、Ａ相第１コイル群５３Ａのコイルは外径側に挿入され、Ａ相第２コイル群５３Ｂのコイルは内径側に挿入されている。

図３では、外径側のＡ相第１コイル群５３Ａのコイルは固定子５０を平面視したときの反時計回りの方向に配置され、内径側のＡ相第２コイル群５３Ｂのコイルは固定子５０を平面視したときの時計回りの方向に配置されているが、これに限るものではない。固定子５０を平面視したとき、外径側のＡ相第１コイル群５３Ａのコイルが反時計回りの方向に配置され、内径側のＡ相第２コイル群５３Ｂのコイルが時計回りの方向に配置されていてもよい。すなわち、固定子５０を平面視したときの固定子５０の周方向における配置が、外径側のＡ相第１コイル群５３Ａのコイルと内径側のＡ相第２コイル群５３Ｂのコイルとで、反対になっていればよい。

後述するように、Ｂ相巻線５４及びＣ相巻線５５も、Ａ相巻線５３と同様の構成を有している。

図４は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子に挿入する前の第１巻線を示す図である。図５は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子に挿入する前の第２巻線を示す図である。図６は、本開示の実施の形態１において第１巻線と第２巻線を固定子に配置した状態を示す平面図である。図４～図６を参照して、本実施の形態１におけるコイルの配置について説明する。

図４中、符号１０２は、第１巻線１０１の巻き始めの口出し線であり、符号１０３は、第１巻線１０１の巻き終わりの口出し線である。第１巻線１０１は、第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃを含んでいる。第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃは、図４中、白抜きの太線Ａで示す巻線方向に統一して巻線されている。第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃは、それぞれ同心巻の巻線が施されている。第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃの巻き線の巻き数は同一である。尚、以降の説明において、巻き始めの口出し線１０２に最も近い第１巻線第１コイル１０１Ａを始端コイルと呼び、巻き終わりの口出し線１０３に最も近い第１巻線第３コイル１０１Ｃを終端コイルと呼ぶ場合がある。

図５中、符号１１２は、第２巻線１１１の巻き始めの口出し線であり、符号１１３は、第２巻線１１１の巻き終わりの口出し線である。第２巻線１１１は、第２巻線第１コイル１１１Ａ、第２巻線第２コイル１１１Ｂ、及び第２巻線第３コイル１１１Ｃを含んでいる。第２巻線第１コイル１１１Ａ、第２巻線第２コイル１１１Ｂ、及び第２巻線第３コイル１１１Ｃは、図５中、白抜きの太線Ｂで示す巻線方向に統一して巻線されている。第２巻線第１コイル１１１Ａ、第２巻線第２コイル１１１Ｂ、及び第２巻線第３コイル１１１Ｃは、それぞれ同心巻の巻線が施されている。第２巻線第１コイル１１１Ａ、第２巻線第２コイル１１１Ｂ、及び第２巻線第３コイル１１１Ｃの巻き線の巻き数は同一である。尚、以降の説明において、巻き始めの口出し線１１２に最も近い第２巻線第１コイル１１１Ａを始端コイルと呼び、巻き終わりの口出し線１１３に最も近い第２巻線第３コイル１１１Ｃを終端コイルと呼ぶ場合がある。

さらに、第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃと、第２巻線第１コイル１１１Ａ、第２巻線第２コイル１１１Ｂ、及び第２巻線第３コイル１１１Ｃの巻き線の巻き数は同一である。

図４中の太線Ａと図５中の太線Ｂとは互いに反対方向になっている。すなわち、第１巻線１０１と第２巻線１１１とは、巻線方向が反対となっている。

図４に示すように巻線が施された第１巻線１０１と、図５に示すように巻線が施された第２巻線１１１とを、図６に示すように、固定子鉄心５１に配置する。固定子鉄心５１の円周方向において、第１巻線１０１と第２巻線１１１とは、それぞれのコイルが交互に配置されている。例えば、固定子鉄心５１の円周方向において、第１巻線１０１の第１巻線第１コイル１０１Ａの両隣には、第２巻線１１１の第２巻線第１コイル１１１Ａ及び第２巻線第３コイル１１１Ｃが配置されている。

図６に示す例では、第１巻線１０１の第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃは、等スロットピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。本実施の形態１では、第１巻線第１コイル１０１Ａ、第１巻線第２コイル１０１Ｂ、及び第１巻線第３コイル１０１Ｃは、４スロットピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。

また、第１巻線１０１が固定子鉄心５１の外径側に配置され、第２巻線１１１が固定子鉄心５１の内径側に配置されている。

図４のように巻線した第１巻線１０１をコイル挿入治具に装着する際、まず、第１巻線１０１を、始端コイルから始めて終端コイルまで、４スロットピッチの等ピッチで固定子鉄心５１に装着する。次いで、図５のように第２巻線１１１を、始端コイルから始めて終端コイルまで、４スロットピッチの等ピッチで固定子鉄心５１に装着する。このとき、第２巻線１１１は、第１巻線１０１に対して固定子鉄心５１の内径側に装着する。これにより、第１巻線１０１の各コイルが、図３に示すＡ相第１コイル群５３Ａを構成し、第２巻線１１１の各コイルが、図３に示すＡ相第２コイル群５３Ｂを構成することとなる。

これに対し、波巻の巻線を固定子鉄心に装着する場合、まず円環状のコイルを形成し、円環状のコイルに対して、径方向に沿って外方から中心へ向けて外力を加え、凸部と凹部とが周方向において交互に並列するいわゆる星形コイルを成型する。そして、星形コイルを固定子鉄心に装着する。これに対し、本実施の形態１によれば、円環状のコイルを星形コイルに成型する工程が不要である。また、コイルに対して外力を加える必要がないため、コイルにおける損傷の発生が抑制される。すなわち、本実施の形態１によれば、波巻の巻線を固定子鉄心に装着する場合に比べ、コイルの加工工程の簡略化による加工費の削減、及び巻線信頼性の向上という効果が得られる。

図７は、重ね巻方式における回転電機部の理想的な固定子巻線配置を示したものである。図８は、重ね巻方式における回転電機部の位置修正前の固定子巻線配置を示したものである。重ね巻の巻線を固定子鉄心に装着する場合、固定子鉄心のスロット部に巻線挿入後、図７のようにコイルが配置されることが要求される。図７に示す重ね巻コイルにおいては、第１コイル６０Ａが始端コイルであり、第６コイル６０Ｆが終端コイルであり、第１コイル６０Ａと第６コイル６０Ｆとの間に、順に第２コイル６０Ｂ、第３コイル６０Ｃ、第４コイル６０Ｄ、及び第５コイル６０Ｅが配置されている。

図７に示す巻線配置においては、２つのコイルが挿入されているスロットが固定子鉄心の周方向において等ピッチで位置するよう、第１～第６コイル６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ、６０Ｅ、及び６０Ｆは配置されている。そして、各コイルは、挿入されている２つのスロットのうち一方のスロットにおいては他のコイルに対し外径側に位置し、他方のスロットにおいては他のコイルに対し内径側に位置するよう配置されている。

重ね巻で形成されたコイルをコイル挿入治具に装着する際、第１コイル６０Ａより順にコイル挿入治具に装着したものをそのまま固定子鉄心に挿入すると、コイルの配置は図８に示すようになる。すなわち、第１コイル６０Ａと第２コイル６０Ｂ、第２コイル６０Ｂと第３コイル６０Ｃ、第３コイル６０Ｃと第４コイル６０Ｄ、第４コイル６０Ｄと第５コイル６０Ｅ、及び第５コイル６０Ｅと第６コイル６０Ｆの位置関係は、図７に示す配置とすることができる。しかしながら、始端コイルである第１コイル６０Ａと終端コイルである第６コイル６０Ｆとの位置関係は、図７に示すような配置とならない。すなわち、第１コイル６０Ａは、第２コイル６０Ｂと共に挿入されているスロットにおいても、第６コイル６０Ｆと共に挿入されているスロットにおいても、外径側に位置してしまう。そのため、第１コイル６０Ａと第６コイル６０Ｆの位置関係を図７に示すように、第１コイル６０Ａが内径側に位置し、第６コイル６０Ｆが外径側に位置するよう、作業者が手作業で補正しなければならない。その結果、位置補正の固定が必要に起因する加工費の増加が発生する。

これに対し、本実施の形態１によれば、図７及び図８に示す重ね巻で形成されたコイルを固定子鉄心に装着する場合に比べ、作業者の手作業による位置補正を必要としない。従って、本実施の形態１によれば加工費の増加を抑制することができる。

図９は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の各相のコイル配置を示す平面図である。図１０は、本開示の実施の形態１に係る電動機の固定子の電機回路図である。Ｂ相巻線５４及びＣ相巻線５５は、上述のＡ相巻線５３と同様の構成を有している。

Ｂ相巻線５４は同心巻であり、Ｂ相第１コイル群５４ＡとＢ相第２コイル群５４Ｂとを有している。Ｂ相第１コイル群５４Ａは、Ｂ相第１コイル５４１と、Ｂ相第２コイル５４２と、Ｂ相第３コイル５４３と、を有している。Ｂ相第２コイル群５４Ｂは、Ｂ相第４コイル５４４と、Ｂ相第５コイル５４５と、Ｂ相第６コイル５４６と、を有している。Ｂ相第１コイル群５４Ａは固定子５０の外径側に位置し、Ｂ相第２コイル群５４Ｂは固定子５０の内径側に位置している。すなわち、Ｂ相第１コイル群５４ＡはＢ相第２コイル群５４Ｂよりもコアバック部５１Ａの近傍に位置し、Ｂ相第２コイル群５４ＢはＢ相第１コイル群５４Ａよりも固定子５０の中心の近傍に位置している。

Ｂ相第１コイル群５４ＡのＢ相第１コイル５４１、Ｂ相第２コイル５４２、及びＢ相第３コイル５４３は、巻き始め位置を起点に、固定子５０を平面視したときの反時計回りの方向に、等スロットピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図９に示す例では、Ｂ相第１コイル５４１、Ｂ相第２コイル５４２、及びＢ相第３コイル５４３は、４スロットピッチで配置されている。

Ｂ相第２コイル群５４ＢのＢ相第４コイル５４４、Ｂ相第５コイル５４５、及びＢ相第６コイル５４６は、固定子５０を平面視したときの時計回りの方向に、等ピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図９に示す例では、Ｂ相第４コイル５４４、Ｂ相第５コイル５４５、及びＢ相第６コイル５４６は、４スロットピッチで配置されている。

すなわち、固定子５０を平面視したとき、固定子５０の周方向におけるＢ相第１コイル群５４Ａのコイルの配置方向とＢ相第２コイル群５４Ｂのコイル配置方向は逆向きとなっている。

同一スロット５１Ｃ内において、Ｂ相第１コイル群５４Ａのコイルは外径側に挿入され、Ｂ相第２コイル群５４Ｂのコイルは内径側に挿入されている。

Ｃ相巻線５５は同心巻であり、Ｃ相第１コイル群５５ＡとＣ相第２コイル群５５Ｂとを有している。Ｃ相第１コイル群５５Ａは、Ｃ相第１コイル５５１と、Ｃ相第２コイル５５２と、Ｃ相第３コイル５５３と、を有している。Ｃ相第２コイル群５５Ｂは、Ｃ相第４コイル５５４と、Ｃ相第５コイル５５５と、Ｃ相第６コイル５５６と、を有している。Ｃ相第１コイル群５５Ａは固定子５０の外径側に位置し、Ｃ相第２コイル群５５Ｂは固定子５０の内径側に位置している。すなわち、Ｃ相第１コイル群５５ＡはＣ相第２コイル群５５Ｂよりもコアバック部５１Ａの近傍に位置し、Ｃ相第２コイル群５５ＢはＣ相第１コイル群５５Ａよりも固定子５０の中心の近傍に位置している。

Ｃ相第１コイル群５５ＡのＣ相第１コイル５５１、Ｃ相第２コイル５５２、及びＣ相第３コイル５５３は、巻き始め位置を起点に、固定子５０を平面視したときの反時計回りの方向に、等スロットピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図９に示す例では、Ｃ相第１コイル５５１、Ｃ相第２コイル５５２、及びＣ相第３コイル５５３は、４スロットピッチで配置されている。

Ｃ相第２コイル群５５ＢのＣ相第４コイル５５４、Ｃ相第５コイル５５５、及びＣ相第６コイル５５６は、固定子５０を平面視したときの時計回りの方向に、等ピッチでスロット５１Ｃに挿入されている。図９に示す例では、Ｃ相第４コイル５５４、Ｃ相第５コイル５５５、及びＣ相第６コイル５５６は、４スロットピッチで配置されている。

すなわち、固定子５０を平面視したとき、固定子５０の周方向におけるＣ相第１コイル群５５Ａのコイルの配置方向とＣ相第２コイル群５５Ｂのコイル配置方向は逆向きとなっている。

同一スロット５１Ｃ内において、Ｃ相第１コイル群５５Ａのコイルは外径側に挿入され、Ｃ相第２コイル群５５Ｂのコイルは内径側に挿入されている。

図９に示すように、全てのティース部５１Ｂには、固定子５０の全ての相のコイルが配置されている。詳述すると、複数のティース部５１Ｂのそれぞれにおいて、固定子５０の径方向に延びるティース部５１Ｂの軸５６の上部に、Ａ相巻線５３、Ｂ相巻線５４、及びＣ相巻線５５のコイルが渡されてコイルエンドを形成している。尚、図９では図の複雑化を避けるために、Ａ相第２コイル群５３ＢのＡ相第６コイル５３６、Ｂ相第１コイル群５４ＡのＢ相第２コイル５４２、Ｃ相第１コイル群５５ＡのＣ相第２コイル５５２が渡されてコイルエンドが形成されているティース部５１Ｂのみ、軸５６を示している。しかしながら、他のティース部５１Ｂにおいても軸５６とコイルエンドとの関係は同様の態様である。

Ａ相第１コイル群５３ＡとＡ相第２コイル群５３Ｂは、結線工程で接続され、直列に接続される。すなわち、Ａ相第１コイル群巻き終わり１３２とＡ相第２コイル群巻き始め１３３とが直列に接続される。そして、Ａ相第１コイル群巻き始め１３１は電源口出し線となり、Ａ相第２コイル群巻き終わり１３４は中性点口出し線となる。

Ｂ相第１コイル群５４ＡとＢ相第２コイル群５４Ｂ、結線工程で接続され、直列に接続される。すなわち、Ｂ相第１コイル群巻き終わり１４２とＢ相第２コイル群巻き始め１４３とが直列に接続される。そして、Ｂ相第１コイル群巻き始め１４１は電源口出し線となり、Ｂ相第２コイル群巻き終わり１４４は中性点口出し線となる。

Ｃ相第１コイル群５５ＡとＣ相第２コイル群５５Ｂは、それぞれ結線工程で接続され、直列に接続される。すなわち、Ｃ相第１コイル群巻き終わり１５２とＣ相第２コイル群巻き始め１５３とが直列に接続される。そして、Ｃ相第１コイル群巻き始め１５１は電源口出し線となり、Ｃ相第２コイル群巻き終わり１５４は中性点口出し線となる。

Ａ相巻線５３の電源口出し線であるＡ相第１コイル群巻き始め１３１と、Ｂ相巻線５４の電源口出し線であるＢ相第１コイル群巻き始め１４１と、Ｃ相巻線５５の電源口出し線であるＣ相第１コイル群巻き始め１５１とは、それぞれ固定子５０の外径側に取り出される。従って、図１に示す固定子電源線１２により、密閉容器２に取り付けられた端子１３に接続する際、Ａ相巻線５３、Ｂ相巻線５４、及びＣ相巻線５５と端子１３との距離がより短くなる。その結果、密閉型圧縮機１の製造コストを低減させることができる。また、固定子電源線１２を長くとることによる弛みを抑制することができる。その結果、固定子電源線１２の密閉容器２等への接触を抑制することができる。

本実施の形態１によれば、Ａ相、Ｂ相、及びＣ相の全ての相において、各スロット５１Ｃに挿入される巻線が外径側の第１コイル群と内径側の第２コイル群に分けられている。そして、上述のように、全てのティース部５１Ｂには、固定子５０の全ての相のコイルが配置されている。従って、巻線が均等に配置されているためコイルエンドが局所的に大きくなることが抑制され、使用される銅量の減少の効果が得られる。その結果、固定子の製造コストを低減化し、かつモータ効率を向上させることができる。

図１０における結線は、本実施の形態１に係る固定子５０の結線の一例を示すものである。図１０と等価の電気回路を構成可能な結線であれば、図１０に示す結線に限るものではない。

また、本実施の形態１は、スクロール圧縮機である密閉型圧縮機１を例にとって説明したがこれに限るものではない。ロータリー圧縮機、及び他のタイプの電動機にも適用される。

実施の形態２．
図１１は、本開示の実施の形態２に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。図１１は、図の複雑化を避けるため、固定子２５０のＡ相巻線７０のみ示している。図１１中、図３に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。Ａ相巻線７０は、Ａ相第１コイル群７０Ａと、Ａ相第２コイル群７０Ｂと、を有している。Ａ相第１コイル群７０Ａは、固定子５０の外径側に位置し、Ａ相第２コイル群７０Ｂは、固定子５０の内径側に位置している。Ａ相第１コイル群７０Ａの巻き始めは符号７１で示され、巻き終わりは符号７２で示されている。Ａ相第２コイル群７０Ｂの巻き始めは符号７３で示され、巻き終わりは符号７４で示されている。

Ａ相第１コイル群７０Ａは、Ａ相第１コイル７１１、Ａ相第２コイル７１２、及びＡ相第３コイル７１３を有している。Ａ相第２コイル群７０Ｂは、Ａ相第４コイル７１４、Ａ相第５コイル７１５、及びＡ相第６コイル７１６を有している。

本実施の形態２では、Ａ相第１コイル群７０Ａ及びＡ相第２コイル群７０Ｂの、固定子５０に挿入する前の各コイルの巻き線の態様は、図４に示すものと同様である。すなわち、上述の実施の形態１では、Ａ相第１コイル群５０Ａの巻線方向とＡ相第２コイル群５０Ｂの巻線方向は、反対であるのに対し、本実施の形態２では、Ａ相第１コイル群７０Ａの巻線方向とＡ相第２コイル群７０Ｂの巻線方向は同一である。

本実施の形態２では、Ａ相第１コイル群７０Ａの巻き終わり７２と、Ａ相第２コイル群７０Ｂの巻き終わり７４とが直列に接続されている。そして、Ａ相第１コイル群７０Ａの巻き始め７１が電源口出し線となり、Ａ相第２コイル群７０Ｂの巻き始め７３が中性点口出し線となっている。Ｂ相巻線及びＣ相巻線も図１１に示す配置と同様に配置される。この構成により、実施の形態１と等価の巻線を固定子５０に施すことができる。

本実施の形態２によれば、コイルの巻線方向は１方向であり、かつ、固定子５０における配置態様は、Ａ相第１コイル群７０Ａの各コイルが反時計回りに配置され、Ａ相第２コイル群７０Ｂの各コイルが反時計回りに配置される。従って、巻線工程を簡略化することができ、サイクルタイムを改善することができる。また、コイルの巻線方向は１方向であるため、Ａ相第１コイル群７０Ａ及びＡ相第２コイル群７０Ｂに用いる巻線の取り違えが抑制される。

尚、Ａ相第１コイル群７０Ａ及びＡ相第２コイル群７０Ｂの、固定子５０に挿入する前のコイルの巻き線の態様を、図５に示すものと同様としてもよい。

尚、図１１における巻線は、本実施の形態２に係る固定子５０の結線の一例を示すものである。図１１と等価の電気回路を構成可能な結線であれば、図１１に示す結線に限るものではない。

図１２は、本開示の実施の形態３に係る電動機の固定子に挿入する前のコイル群のコイルを示す図である。図１３は、本開示の実施の形態３に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。図１３は、図の複雑化を避けるため、１つの相の巻線のみ示している。図１２中、符号８１は、コイルの巻き始めの口出し線であり、符号８２は、コイルの巻き終わりの口出し線である。コイル群８０は、第１コイル８０Ａ、第２コイル８０Ｂ、第３コイル８０Ｃ、第４コイル８０Ｄ、第５コイル８０Ｅ、及び第６コイル８０Ｆを含んでいる。第１コイル８０Ａと第２コイル８０Ｂは連続し、第２コイル８０Ｂと第３コイル８０Ｃは連続し、第３コイル８０Ｃと第４コイル８０Ｄは連続し、第４コイル８０Ｄと第５コイル８０Ｅは連続し、第５コイル８０Ｅと第６コイル８０Ｆは連続している。第１コイル８０Ａ、第２コイル８０Ｂ、第３コイル８０Ｃ、第４コイル８０Ｄ、第５コイル８０Ｅ、及び第６コイル８０Ｆは、同心巻で巻かれている。

図１２に示すコイルは図１３に示すように固定子３５０に配置される。第１コイル８０Ａ、第２コイル８０Ｂ、及び第３コイル８０Ｃが固定子３５０の外径側に配置され、第１コイル群を構成する。第４コイル８０Ｄ、第５コイル８０Ｅ、及び第６コイル８０Ｆが固定子３５０の内径側に配置され、第２コイル群を構成する。第１コイル８０Ａ、第２コイル８０Ｂ、及び第３コイル８０Ｃは、固定子３５０を平面視したとき反時計回りに配置されている。同様に、第４コイル８０Ｄ、第５コイル８０Ｅ、及び第６コイル８０Ｆは、固定子５０を平面視したとき反時計回りに配置されている。

実施の形態３においては、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、及びＣ相巻線について、図１２に示す巻線を図１３に示すように固定子３５０に配置される。

上述の実施の形態１及び実施の形態２では、分割された２つのコイル群を結線工程で直列に接続している。これに対し、本実施の形態３では、巻線工程の段階で２つのコイル群を構成するコイルを巻線している。従って、結線工程を簡略化することができ、サイクルタイムの改善及び誤結線を抑制することができる。

また、Ａ相巻線、Ｂ相巻線、及びＣ相巻線のそれぞれにおいて、巻き始め線８１が電源口出し線となり、巻き終わり線８２が中性点口出し線を構成する。従って、固定子５０のスロット５１Ｃから電源が取り出される箇所を２箇所に限定することができる。その結果、結線工程前の固定子５０の電源口出し線及び中性点口出し線の視認性が向上する。

実施の形態４．
上述の実施の形態１～３では、固定子５０の外径側に配置される第１コイル群の各コイルと、固定子５０の内径側に配置される第２コイル群の各コイルは、同一の巻き数で巻き回されている。これに対し、実施の形態４では、第１コイル群の各コイルの巻き数と第２コイル群の各コイルの巻き数とを異ならせて固定子５０が構成される。この場合、固定子５０の複数のスロット５１Ｃの内にはそれぞれ同数の巻線が挿入されている。例えば、第１コイル群の各コイルの巻き数ｎ（ｎは自然数）としたとき、第２コイル群の各コイルの巻き数をｎ＋１とする。そして、全てのスロット５１Ｃに挿入されている巻線の数は２ｎ＋１となる。その他の構成は実施の形態１～３と同様であり、各コイルは直列に接続される。

第１コイル群の各コイルと第２コイル群の各コイルを同一の巻き数ｎで固定子鉄心５１に巻き回した場合、６つの直列に接続されたコイルの合計巻き数は６×ｎとなる。この場合、巻き数の具体的な値は、例えば、６、１２、若しくは１８のようになる。一方、第１コイル群の各コイルの巻き数をｎとし、第２コイル群の各コイルの巻き数をｎ＋１とした場合、６つの直列に接続されたコイルの合計巻き数は６ｎ＋３となる。この場合、巻き数の具体的な値は、例えば、９、１５、若しくは２１のようになる。すなわち、第１コイル群の各コイルの巻き数と第２コイル群の各コイルの巻き数とを同一にする場合に比べ、本実施の形態４においては、コイルの巻き数の選択の範囲が制限されない。従って、固定子５０に施すことができるコイルの巻き数について設計の自由度が増し、より最適な巻線設計を固定子５０に施すことが可能である。

尚、本実施の形態４では、実施の形態１～３と同様、第１コイル群と第２コイル群とが直列に接続されている。そのため、同相の全てのコイルは直列に接続されており、固定子５０の各スロット５０Ｃ内には同数の巻線が挿入されている。従って、第１コイル群と第２コイル群との間に巻き数の差異があっても起磁力の差異が無いため、電気的な問題を発生させることなく、固定子５０を構成することができる。

尚、第２コイル群の各コイルの巻き数をｎとしたとき、第１コイル群の各コイルの巻き数ｎ＋１としてもよい。

実施の形態５．
図１４は、本開示の実施の形態５に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。図１４は、図の複雑化を避けるため、実施の形態１と同様のＡ相巻線５３のみ示している。図１４において、図９に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。上述のように、Ａ相第１コイル群巻き終わり１３２とＡ相第２コイル群巻き始め１３３は直列に接続されている。また、Ａ相第１コイル群巻き始め１３１は電源口出し線であり、Ａ相第２コイル群巻き終わり１３４は中性点口出し線である。図１４に示すように、本実施の形態５においては、電源線が接続されるＡ相第１コイル５３１と、中性点に接続されるＡ相第６コイル５３６は、固定子５０の中心を挟んで対向するよう、Ａ相第１コイル群５３Ａ及びＡ相第２コイル群５３Ｂは配置されている。換言すると、電源に最も近いＡ相第１コイル５３１と、電源から最も遠いＡ相第６コイル５３６と、固定子５０の中心を挟んで対向するよう、Ａ相第１コイル群５３Ａ及びＡ相第２コイル群５３Ｂは配置されている。

図１５は、本開示の実施の形態５に係る電動機の固定子の巻線の配置態様を示す平面図である。図１５は、図の複雑化を避けるため、実施の形態２と同様のＡ相巻線７０のみ示している。図１５において、図１１に示す構成要素と同一の構成要素には同一の符号が付されている。上述のように、Ａ相第１コイル群巻き終わり７２とＡ相第２コイル群巻き終わり７４は直列に接続されている。また、Ａ相第１コイル群巻き始め７１は電源口出し線であり、Ａ相第２コイル群巻き始め７３は中性点口出し線である。図１５に示すように、本実施の形態５においては、電源線が接続されるＡ相第１コイル７１１と、中性点に接続されるＡ相第４コイル７１４は、固定子２５０の中心を挟んで対向するよう、Ａ相第１コイル群７０Ａ及びＡ相第２コイル群７０Ｂは配置されている。換言すると、電源に最も近いＡ相第１コイル７１１と、電源から最も遠いＡ相第４コイル７１４は、固定子５０の中心を挟んで対向するよう、Ａ相第１コイル群７０Ａ及びＡ相第２コイル群７０Ｂは配置されている。

電源に最も近いコイルに対する電位差は、電源から最も遠い中性点に接続されるコイルでは最も高くなる。本実施の形態５によれば、本実施の形態５では、固定子の外径側に配置される第１コイル群のうち電源に最も近いコイルと、固定子の内径側に配置される第２コイル群のうち電源から最も遠いコイルとが、固定子の中心を挟んで対向している。従って、電位差の最も大きいコイルが同一スロットに挿入されることが回避され、固定子の信頼性が向上する。

１ 密閉型圧縮機、２ 密閉容器、３ 圧縮機構部、４ 回転電機部、５ 口出し線取り出し位置、１０ 回転軸、１１ サブフレーム、１２ 固定子電源線、１３ 端子、２１ 冷凍機油、２２ 吐出管、３１ 固定スクロール、３２ 揺動スクロール、３３ ガイドフレーム、３４ コンプライアントフレーム、３５ オルダムリング、３６ 吐出ポート、３７ 吸入ポート、４０ 回転子、５０ 固定子、５０Ａ Ａ相第１コイル群、５０Ｂ Ａ相第２コイル群、５０Ｃ スロット、５１ 固定子鉄心、５１Ａ コアバック部、５１Ｂ ティース部、５１Ｃ スロット、５２ 巻線、５３ Ａ相巻線、５３Ａ Ａ相第１コイル群、５３Ｂ Ａ相第２コイル群、５４ Ｂ相巻線、５４Ａ Ｂ相第１コイル群、５４Ｂ Ｂ相第２コイル群、５５ Ｃ相巻線、５５Ａ Ｃ相第１コイル群、５５Ｂ Ｃ相第２コイル群、５６ 軸、６０Ｆ 第６コイル、７０ Ａ相巻線、７０Ａ Ａ相第１コイル群、７０Ｂ Ａ相第２コイル群、８０ コイル群、８０Ａ 第１コイル、８０Ｂ 第２コイル、８０Ｃ 第３コイル、８０Ｄ 第４コイル、８０Ｅ 第５コイル、８０Ｆ 第６コイル、１０１ 第１巻線、１０１Ａ 第１巻線第１コイル、１０１Ｂ 第１巻線第２コイル、１０１Ｃ 第１巻線第３コイル、１０２ 口出し線、１０３ 口出し線、１１１ 第２巻線、１１１Ａ 第２巻線第１コイル、１１１Ｂ 第２巻線第２コイル、１１１Ｃ 第２巻線第３コイル、１１２ 口出し線、１１３ 口出し線、２５０ 固定子、３５０ 固定子、５３１ Ａ相第１コイル、５３２ Ａ相第２コイル、５３３ Ａ相第３コイル、５３４ Ａ相第４コイル、５３５ Ａ相第５コイル、５３６ Ａ相第６コイル、５４１ Ｂ相第１コイル、５４２ Ｂ相第２コイル、５４３ Ｂ相第３コイル、５４４ Ｂ相第４コイル、５４５ Ｂ相第５コイル、５４６ Ｂ相第６コイル、５５１ Ｃ相第１コイル、５５２ Ｃ相第２コイル、５５３ Ｃ相第３コイル、５５４ Ｃ相第４コイル、５５５ Ｃ相第５コイル、５５６ Ｃ相第６コイル、７１１ Ａ相第１コイル、７１２ Ａ相第２コイル、７１３ Ａ相第３コイル、７１４ Ａ相第４コイル、７１５ Ａ相第５コイル、７１６ Ａ相第６コイル、ｎ 巻き数。

Claims (10)

1. 環状のコアバック部と、前記コアバック部から内方へ延び、周方向において間隔を空けて形成されている複数のティース部と、を有し、前記複数のティース部において隣り合うティース部により複数のスロットが形成されている固定子鉄心と、
   複数の相毎に前記ティース部に巻き回された巻線と、を備える電動機の固定子であって、
   前記巻線は、前記固定子の外径側に配置されている第１コイル群と、前記固定子の内径側に配置されている第２コイル群と、を構成しており、
   前記第１コイル群及び前記第２コイル群は、それぞれ同心巻で巻かれている複数のコイルを有し、
   前記複数のコイルは直列に接続され、
   同一スロット内において、互いに同じ相の前記第１コイル群の前記コイルと前記第２コイル群の前記コイルとが挿入され、かつ前記各相の前記第１コイル群の前記コイルは外径側に挿入され、前記各相の前記第２コイル群の前記コイルは内径側に挿入され、
   前記ティース部において、前記固定子の径方向に延びる軸の上部に前記複数の相の全ての相の前記巻線が渡っており、
   前記固定子の極数をＰとし、スロット数をＳと定義した場合、Ｓ＝３Ｐの関係を満たしている電動機の固定子。
2. 前記第１コイル群を構成する前記複数のコイルは直列に接続され、前記第２コイル群を構成する前記複数のコイルは直列に接続され、前記第１コイル群と前記第２コイル群は直列に結線されている請求項１に記載の電動機の固定子。
3. 前記第１コイル群の前記複数のコイルの巻線方向と前記第２コイル群の前記複数のコイルの巻線方向は反対方向である請求項２に記載の電動機の固定子。
4. 前記第１コイル群の巻き終わりと前記第２コイル群の巻き始めが直列に接続されており、
   前記第１コイル群の巻き始めが電源口出し線であり
   前記第２コイル群の巻き終わりが中性点口出し線である
   請求項３に記載の電動機の固定子。
5. 前記第１コイル群の巻き終わりと前記第２コイル群の巻き終わりが直列に接続されており、
   前記第１コイル群の巻き始めが電源口出し線であり
   前記第２コイル群の巻き始めが中性点口出し線である
   請求項３に記載の電動機の固定子。
6. 前記第１コイル群の前記複数のコイルの巻線方向と前記第２コイル群の前記複数のコイルの巻線方向は同一であり、前記第１コイル群の前記複数のコイルと前記第２コイル群の前記複数のコイルは連続している請求項２に記載の電動機の固定子。
7. 前記第１コイル群に電源線が接続され、前記第２コイル群に中性点が接続されている
   請求項１～６のいずれか一項に記載の電動機の固定子。
8. 前記第１コイル群の複数のコイルの巻数をｎとし、前記第２コイル群の複数のコイルの巻数をｎ＋１とした請求項１～７のいずれか一項に記載の電動機の固定子。
9. 前記第１コイル群の前記複数のコイルのうち電源に最も近いコイルと、前記第２コイル群のうち電源から最も遠いコイルとが、前記固定子の中心を挟んで対向するよう、前記第１コイル群及び前記第２コイル群が配置されている請求項１に記載の電動機の固定子。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の電動機の固定子を有する回転電機部と、
    前記回転電機部により駆動し、外部から吸入した冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
    前記回転電機部及び前記圧縮機構部を収納する密閉容器と、を備えた圧縮機。

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