JP7353508B2 - 固定子、電動機、圧縮機および空気調和装置 - Google Patents

Description

本開示は、固定子、電動機、圧縮機および空気調和装置に関する。

電動機の固定子のコイルの巻線形態として、分布巻が知られている。分布巻の固定子では、コイルを固定子鉄心の同スロットの内周側と外周側に配置する場合がある。この場合、内周側のコイルと外周側のコイルとでインピーダンスに不均一が生じ、銅損が発生する。

特許文献１では、インピーダンスの均一化のため、各相のコイルを、コイルエンドを互いに交差させて固定子鉄心に巻き付けることが提案されている。

特開２０１２－１５２００５号公報（図５参照）

しかしながら、上記のようにコイルエンドを交差させながらコイルを巻き付ける方法では、巻線作業が複雑になる。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、巻線作業を複雑にすることなく、コイルのインピーダンスの不均一に起因する銅損を低減することを目的とする。

本発明の固定子は、いずれも環状の内周および外周と、内周に開口するスロットとを有する固定子鉄心と、固定子鉄心に分布巻で巻かれたコイルとを有する。コイルは、スロットにおいて内周側に収容された内周側コイルと、スロットにおいて外周側に配置された外周側コイルとを有する。内周側コイルおよび外周側コイルは、同一相であり、且つ並列に接続されている。内周側コイルの抵抗は、外周側コイルの抵抗よりも小さい。

本発明では、内周側コイルの抵抗が外周側コイルの抵抗よりも小さいため、これらの抵抗比をインダクタンス比に近付けることができ、これによりインピーダンスの不均一を低減し、銅損を低減することができる。また、内周側コイルと外周側コイルとでコイルエンドを交差させる必要がないため、巻線作業を複雑にすることがない。

実施の形態１の電動機を示す断面図である。 実施の形態１の固定子を示す断面図である。 実施の形態１の固定子鉄心を示す平面図である。 実施の形態１の固定子鉄心とＵ相コイルとを示す模式図である。 実施の形態１の各相のコイルの配置を示す平面図である。 実施の形態１の電動機の等価回路図である。 実施の形態１のＵ相コイルの等価回路図である。 実施の形態１の外周側コイルと内周側コイルの位相差を説明するための図である。 実施の形態１の内周側コイルと外周側コイルとの抵抗比と、コイルの全銅損に対する内部銅損の割合との関係を示すグラフである。 実施の形態１の内周側コイルと外周側コイルとの抵抗比と、コイルの全銅損に対する内部銅損の割合との関係を示すグラフである。 実施の形態２のＵ相コイルの内周側コイルを示す模式図である。 実施の形態２のＵ相コイルの内周側コイルの電線を示す模式図（Ａ）、および外周側コイルの電線を示す模式図（Ｂ）である。 実施の形態２のＵ相コイルの内周側コイルの巻枠を示す斜視図である。 実施の形態２のＵ相コイルの内周側コイルの巻枠を示す図（Ａ）、および外周側コイルの巻枠を示す図（Ｂ）である。 実施の形態３のＵ相コイルの内周側コイルとその断面を示す図（Ａ）、および外周側コイルとその断面を示す図（Ｂ）である。 実施の形態４のＵ相コイルの内周側コイルとその断面を示す図（Ａ）、および外周側コイルとその断面を示す図（Ｂ）である。 実施の形態５の固定子鉄心とＵ相コイルとを示す斜視図である。 実施の形態１～５の電動機が適用可能な圧縮機を示す縦断面図である。 図１８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．
＜電動機の構成＞
図１は、実施の形態１の電動機１００を示す断面図である。電動機１００は、同期電動機である。電動機１００は、固定子１と、固定子１の内側に回転可能に設けられた回転子５とを有する。固定子１と回転子５との間には、エアギャップが設けられている。

回転子５は、円筒状の回転子鉄心５０と、回転子鉄心５０に取り付けられた永久磁石５５とを有する。回転子鉄心５０は、例えば板厚が０．１～０．７ｍｍの電磁鋼板を積層し、カシメ等により一体的に固定したものである。

回転子鉄心５０の径方向の中心には、円形のシャフト孔５３が形成されている。シャフト孔５３には、回転軸であるシャフト５６が圧入により固定されている。シャフト５６の中心軸である軸線Ｃ１は、回転子５の回転軸をなしている。

以下では、シャフト５６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。

回転子鉄心５０の外周に沿って、複数の磁石挿入孔５１が周方向に等間隔に形成されている。磁石挿入孔５１の数は、ここでは６個である。磁石挿入孔５１は、回転子鉄心５０を軸方向に貫通している。

磁石挿入孔５１の内部には、永久磁石５５が配置されている。永久磁石５５は平板状の部材であり、軸方向に直交する断面形状は矩形状である。永久磁石５５は、周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。１つの磁石挿入孔５１には、１つの永久磁石５５が配置されている。但し、１つの磁石挿入孔５１に複数の永久磁石５５を配置してもよい。

回転子５の極数は、磁石挿入孔５１の数であり、ここでは６である。但し、回転子５の極数は、６に限定されるものではなく、２以上であればよい。磁石挿入孔５１は、極中心を通る径方向の直線（磁極中心線）に直交する方向に直線状に延在している。但し、このような形態に限らず、例えばＶ字状に延在していてもよい。

永久磁石５５は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類焼結磁石で構成される。但し、永久磁石５５は、希土類磁石に限らず、例えばフェライト磁石であってもよい。隣り合う永久磁石５５は、互いに反対の磁極を外周側に向けている。

磁石挿入孔５１の周方向の両端部には、空隙であるフラックスバリア５２がそれぞれ形成されている。フラックスバリア５２と回転子鉄心５０の外周との間には、薄肉部が形成される。隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するため、薄肉部の幅は、例えば電磁鋼板の板厚と同等に形成されている。

＜固定子の構成＞
図２は、固定子１を示す断面図である。固定子１は、固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０に分布巻で巻かれたコイル２とを有する。固定子鉄心１０は、例えば板厚が０．１～０．７ｍｍの電磁鋼板を積層し、カシメ等により一体的に固定したものである。

図３は、固定子鉄心１０を示す平面図である。固定子鉄心１０は、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。図３に示した例では、ティース１２の数は、１８である。ティース１２は、その径方向内側に、回転子５（図１）に対向する先端１２ａを有する。ティース１２の先端１２ａは円弧状である。

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に巻かれるコイル２を収容する部分である。スロット１３の数は、ティース１２の数と同じであり、ここでは１８である。スロット１３とコイル２との間には、図示しない絶縁部が設けられている。

ヨーク部１１の外周１１ａは、軸線Ｃ１を中心とする円環状であり、固定子鉄心１０の外周に相当する。ティース１２の先端１２ａは、軸線Ｃ１を中心とする円環上に形成されており、固定子鉄心１０の内周に相当する。そのため、スロット１３は、固定子鉄心１０の内周に開口しているということができる。

図２に戻り、固定子鉄心１０に巻かれたコイル２は、第１相のコイルとしてのＵ相コイル２Ｕと、第２相のコイルとしてのＶ相コイル２Ｖと、第３相のコイルとしてのＷ相コイル２Ｗとを有する。

Ｕ相コイル２Ｕ、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗは、径方向位置が互いに異なる。ここでは、Ｕ相コイル２Ｕが最も径方向外側に位置し、Ｗ相コイル２Ｗが最も径方向内側に位置し、Ｖ相コイル２ＶがＵ相コイル２ＵとＷ相コイル２Ｗの間に位置している。

図４は、Ｕ相コイル２Ｕと固定子鉄心１０とを示す模式図である。Ｕ相コイル２Ｕは、並列に接続された内周側コイル２Ｕ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔとを有する。内周側コイル２Ｕ_ｉｎは径方向内側に位置し、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔは径方向外側に位置する。

Ｕ相コイル２Ｕの内周側コイル２Ｕ_ｉｎは、３スロットピッチで巻かれている。３スロットピッチとは、３スロット毎、言い換えると３つのティース１２を跨ぐように巻かれていることを意味する。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎにおいて３スロットピッチで巻かれた部分を、巻線部分と称する。内周側コイル２Ｕ_ｉｎは、３つの巻線部分２１，２２，２３を有する。巻線部分２１，２２，２３はいずれも、スロット１３に挿入されるスロット挿入部２０１と、固定子鉄心１０の端面１５，１６に沿って延在するコイルエンド２０２とを有する。

Ｕ相コイル２Ｕの外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔは、３スロットピッチで巻かれている。外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔは、３つの巻線部分２４，２５，２６を有する。巻線部分２４，２５，２６はいずれも、スロット１３に挿入されるスロット挿入部２０３と、固定子鉄心１０の端面１５，１６に沿って延在するコイルエンド２０４とを有する。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎの巻線部分２１，２２，２３と、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの巻線部分２４，２５，２６とは、周方向に交互に配置されている。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎのスロット挿入部２０１と、この内周側コイル２Ｕ_ｉｎに隣接する外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのスロット挿入部２０３とは、同じスロット１３に収容される。

当該スロット１３内では、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのスロット挿入部２０３が径方向外側（すなわち外層）に配置され、内周側コイル２Ｕ_ｉｎのスロット挿入部２０１が径方向内側（すなわち内層）に配置される。

ここでは、巻線部分２１，２２，２３は直列に接続されており、巻線部分２４，２５，２６も直列に接続されている。但し、このような形態に限定されるものではなく、巻線部分２１，２２，２３が並列に接続されていてもよく、巻線部分２４，２５，２６が並列に接続されていてもよい。

図５は、固定子鉄心１０におけるＵ相コイル２Ｕ、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗの配置を示す模式図である。Ｕ相コイル２Ｕの配置は、図４を参照して説明したとおりである。

Ｖ相コイル２Ｖは、並列に接続された内周側コイル２Ｖ_ｉｎと外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔとを有する。内周側コイル２Ｖ_ｉｎは径方向内側に位置し、外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔは径方向外側に位置する。但し、外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔは、Ｕ相の内周側コイル２Ｕ_ｉｎよりも径方向内側に位置する。

内周側コイル２Ｖ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔはいずれも、３スロットピッチで巻かれている。内周側コイル２Ｖ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔは、Ｕ相の内周側コイル２Ｕ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔと同様に、３つずつ巻線部分を有する。

内周側コイル２Ｖ_ｉｎのスロット挿入部は、Ｕ相の内周側コイル２Ｕ_ｉｎのスロット挿入部２０１が挿入されるスロット１３に対して周方向（ここでは反時計回り）に隣接するスロット１３に挿入される。

外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔのスロット挿入部は、この外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔに隣接する内周側コイル２Ｖ_ｉｎのスロット挿入部と同じスロット１３に収容される。当該スロット１３内では、外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔのスロット挿入部が外層に配置され、内周側コイル２Ｖ_ｉｎのスロット挿入部が内層に配置される。

Ｗ相コイル２Ｗは、並列に接続された内周側コイル２Ｗ_ｉｎと外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔとを有する。内周側コイル２Ｗ_ｉｎは径方向内側に位置し、外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔは径方向外側に位置する。但し、外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔは、Ｖ相の内周側コイル２Ｖ_ｉｎよりも径方向内側に位置する。

内周側コイル２Ｗ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔはいずれも、３スロットピッチで巻かれている。内周側コイル２Ｗ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔは、Ｕ相の内周側コイル２Ｕ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔと同様に、３つずつ巻線部分を有する。

内周側コイル２Ｗ_ｉｎのスロット挿入部は、Ｖ相の内周側コイル２Ｖ_ｉｎのスロット挿入部が挿入されるスロット１３に対して周方向（ここでは反時計回り）に隣接するスロット１３に挿入される。

外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔのスロット挿入部は、この外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔに隣接する内周側コイル２Ｗ_ｉｎのスロット挿入部と同じスロット１３に収容される。当該スロット１３内では、外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔのスロット挿入部が外層に配置され、内周側コイル２Ｗ_ｉｎのスロット挿入部が内層に配置される。

コイル２の巻線工程では、インサータを用いて、Ｕ相の外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔ、Ｕ相の内周側コイル２Ｕ_ｉｎ、Ｖ相の外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔ、Ｖ相の内周側コイル２Ｖ_ｉｎ、Ｗ相の外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔ、Ｗ相の内周側コイル２Ｗ_ｉｎの順に、スロット１３に挿入する。そのため、巻線作業が簡単である。

図６は、電動機１００の等価回路図である。Ｕ相コイル２Ｕ、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗは、インバータ９０によって制御される。内周側コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｖ_ｉｎ，２Ｗ_ｉｎはＹ結線で結線され、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔ，２Ｖ_ｏｕｔ，２Ｗ_ｏｕｔはＹ結線で結線されている。２つのＹ結線部分は並列に接続されている。

より具体的には、内周側コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｖ_ｉｎ，２Ｗ_ｉｎの各第１の端子は中性点８１に接続されている。また、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの第２の端子８２は配線９１に接続され、内周側コイル２Ｖ_ｉｎの第２の端子８３は配線９２に接続され、内周側コイル２Ｗ_ｉｎの第２の端子８４は配線９３に接続されている。

また、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔ，２Ｖ_ｏｕｔ，２Ｗ_ｏｕｔの各第１の端子は中性点８５に接続されている。また、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの第２の端子８６は配線９１に接続され、外周側コイル２Ｖ_ｏｕｔの第２の端子８７は配線９２に接続され、外周側コイル２Ｗ_ｏｕｔの第２の端子８８は配線９３に接続されている。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｖ_ｉｎ，２Ｗ_ｉｎのインピーダンスは同じであり、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔ，２Ｖ_ｏｕｔ，２Ｗ_ｏｕｔのインピーダンスも同じである。そのため、いずれのＹ結線部分も３相平衡であり、中性点８１，８５は同電位と考えることができる。

そのため、各相のコイル２Ｕ，２Ｖ，２Ｗは、単純な並列回路として考えることができる。図７は、Ｕ相コイル２Ｕの等価回路図であり、内周側コイル２Ｕ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔとは、並列に接続されている。内周側コイル２Ｕ_ｉｎの抵抗をＲ_ｉｎとし、インダクタンスをＬ_ｉｎとする。外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの抵抗をＲ_ｏｕｔとし、インダクタンスをＬ_ｏｕｔとする。

上記の通り、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔは内周側コイル２Ｕ_ｉｎよりも径方向外側に位置するため、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのインダクタンスＬ_ｏｕｔは内周側コイル２Ｕ_ｉｎのインダクタンスＬ_ｉｎよりも大きく、その差（Ｌ_ｏｕｔ－Ｌ_ｉｎ）は２０％以上になる。言い換えると、Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎは１．２以上となる。

このようにインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔに差があると、内周側コイル２Ｕ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔとの間にインピーダンス（抵抗とインダクタンスの和）の不均一が生じる。

その結果、配線９１（図６）から内周側コイル２Ｕ_ｉｎに流れる電流Ｉ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔに流れる電流Ｉ_ｏｕｔとの間には、インピーダンスの不均一に起因する位相差が生じる。図８は、電流Ｉ_ｉｎと電流Ｉ_ｏｕｔとの間の位相差を示すグラフであり、横軸は時間、縦軸は電流である。

電流Ｉ_ｉｎと電流Ｉ_ｏｕｔとの間に位相差があると、循環電流が発生し、銅損が発生する。銅損を低減するためには、循環電流を発生させないように位相差を抑制する必要があり、位相差が０であることが最も望ましい。

以下では、内周側コイルと外周側コイルの電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を低減するための条件について説明する。なお、ここではＵ相コイル２Ｕのコイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔについて説明するが、Ｖ相コイル２Ｖのコイル２Ｖ_ｉｎ，２Ｖ_ｏｕｔおよびＷ相コイル２Ｗのコイル２Ｗ_ｉｎ，２Ｗ_ｏｕｔについても同様に考えることができる。

Ｕ相の合成電流ベクトルＩ_ｕに対して、内周側コイル２Ｕ_ｉｎに流れる電流Ｉ_ｉｎの比Ｉ_ｉｎ／Ｉ_ｕ、および外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔに流れる電流Ｉ_ｏｕｔの比Ｉ_ｏｕｔ／Ｉ_ｕは、以下の式（１）、（２）で表すことができる。

ここで、Ｒ_ｉｎは内周側コイル２Ｕ_ｉｎの抵抗であり、Ｒ_ｏｕｔは外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの抵抗である。Ｚ_ｉｎは内周側コイル２Ｕ_ｉｎのインピーダンスであり、Ｚ_ｏｕｔは外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのインピーダンスである。

式（１），（２）から、合成電流ベクトルＩ_ｕに対して、内周側コイル２Ｕ_ｉｎに流れる電流Ｉ_ｉｎの位相φ_ｉｎ、および外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔに流れる電流Ｉ_ｏｕｔの位相φ_ｏｕｔは、以下の式（３），（４）で表される。

ここで、Ｌ_ｉｎは内周側コイル２Ｕ_ｉｎのインダクタンスであり、Ｌ_ｏｕｔは外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのインダクタンスであり、ωは角周波数である。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎのインピーダンスＺ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのインピーダンスＺ_ｏｕｔとの間に差がない理想状態では、Ｌ_ｉｎ＝Ｌ_ｏｕｔおよびＲ_ｉｎ＝Ｒ_ｏｕｔが成立する。この場合、φ_ｉｎ＝φ_ｏｕｔ＝０となるため、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差は生じない。

但し、内周側コイル２Ｕ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔとでは径方向位置が異なるため、インダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔを一致させることは難しい。

一方、上記の式（３），（４）から、合成電流ベクトルＩ_ｕに対する電流Ｉ_ｉｎの位相φ_ｉｎと電流Ｉ_ｏｕｔの位相φ_ｏｕｔとが等しくなる（φ_ｉｎ＝φ_ｏｕｔ）条件を求めると、以下の式（５）が得られる。

すなわち、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔと内周側コイル２Ｕ_ｉｎとの抵抗の比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンスの比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎと同じにすることにより、合成電流ベクトルＩ_ｕに対する電流Ｉ_ｉｎの位相φ_ｉｎと電流Ｉ_ｏｕｔの位相φ_ｏｕｔとを等しくすることができる。

このことから、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることにより、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差（φ_ｉｎ－φ_ｏｕｔ）を０に近づけ、インピーダンスの不均一による銅損を低減できることが分かる。

図９は、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎと、Ｕ相コイル２Ｕの全銅損に対する内部銅損の割合との関係を示すグラフである。内部銅損は、並列接続されたコイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔに位相の異なる電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔが流れることで生じる銅損を言う。一方、全銅損は、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの抵抗Ｒ_ｉｎ，Ｒ_ｏｕｔとコイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔを流れる電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの二乗との積の合計（Ｒ_ｉｎ×Ｉ_ｉｎ ^２＋Ｒ_ｏｕｔ×Ｉ_ｏｕｔ ^２）であり、内部銅損も含む。

一般の電動機では、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの抵抗Ｒ_ｏｕｔと内周側コイル２Ｕ_ｉｎの抵抗Ｒ_ｉｎが等しい（すなわちＲ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ＝１）。この場合には、Ｕ相コイル２Ｕの全銅損に対する内部銅損の割合（以下、単に「全銅損における内部銅損の割合」と称する）は０．４１％となる。

また、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが１．０を超えると、全銅損における内部銅損の割合が０．４１％未満となる。また、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが１．４６を超えると、全銅損における内部銅損の割合が０．４１％よりも大きくなる。

すなわち、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが１．０よりも大きく、１．４６よりも小さい場合には、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減することが分かる。

ここで、上述したように、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔと内周側コイル２Ｕ_ｉｎとのインダクタンスの差（Ｌ_ｏｕｔ－Ｌ_ｉｎ）は、一般に２０％以上である。

そこで、Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎ＝１．２とすると、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎの上限値である１．４６は、１．２１７×Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎと表される。すなわち、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減するＲ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎの範囲は、以下の式（６）で表される。

図１０は、図９の縦軸の０．００～１．００％の範囲を拡大して示すグラフである。上記の通り、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎとなる電動機では、全銅損における内部銅損の割合は０．４１％（図９）であり、その半分（１／２）は０．２０５％である。

図１０から、全銅損における内部銅損が０．２０５％以下に抑えられるのは、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが１．０５６以上、１．３８以下の範囲である。

Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎ＝１．２とすると、下限値の１．０５６は０．８８×Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎと表され、上限値の１．３８は１．１５×Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎと表される。そのため、全銅損における内部銅損の割合が０．２０５％以下に抑えられるＲ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎの範囲は、以下の式（７）で表すことができる。

また、図９において、全銅損における内部銅損の割合が最も小さいのは、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ＝１．２の場合である。すなわち、上記の式（５）が成り立つ場合に、銅損が最も低減する。

このように、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの抵抗Ｒ_ｉｎ，Ｒ_ｏｕｔおよびインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔが式（６）を満足することにより、Ｒ_ｉｎ＝Ｒ_ｏｕｔの電動機よりも銅損が低減し、電気効率が向上する。また、式（７）を満足することにより、銅損がさらに低減し、電動機効率がさらに向上する。さらに、式（５）を満足することにより、銅損が最も低減し、電動機効率が最も向上する。

言い換えると、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１より大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることにより、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

ここでは、Ｕ相コイル２Ｕについて説明したが、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗについても同様に考えることができる。すなわち、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗについても、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１より大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることにより、銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。特に、式（５）、（６）または（７）を満足することにより、銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態１の固定子１は、固定子鉄心１０と、これに分布巻で巻かれたコイル２とを有する。コイル２は、同じスロット１３内で内層に配置される内周側コイルと外層に配置される外周側コイルとを有し、内周側コイルと外周側コイルとは同一相で、且つ並列に接続されている。また、内周側コイルの抵抗Ｒ_ｉｎは外周側コイルの抵抗Ｒ_ｏｕｔよりも小さい。そのため、外周側コイルと内周側コイルとの抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることができる。その結果、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差（φ_ｉｎ－φ_ｏｕｔ）を小さくし、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

また、内周側コイルおよび外周側コイルの抵抗Ｒ_ｏｕｔ，Ｒ_ｉｎとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（６）を満足することにより、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

また、内周側コイルおよび外周側コイルの抵抗Ｒ_ｏｕｔ，Ｒ_ｉｎとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（７）を満足することにより、銅損をさらに低減し、電動機効率をさらに向上することができる。

また、内周側コイルおよび外周側コイルの抵抗Ｒ_ｏｕｔ，Ｒ_ｉｎとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（５）を満足することにより、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を０にし、これにより銅損を最も低減し、電動機効率を最も向上することができる。

なお、上記の説明では、固定子鉄心１０の外周側から、Ｕ相コイル２Ｕ、Ｖ相コイル２Ｖ、Ｗ相コイル２Ｗの順に配置されていたが、このような順序に限らず、コイル２Ｕ，２Ｖ，２Ｗの径方向位置が互いに異なっていればよい。

以下に説明する実施の形態２～５では、外周側コイルと内周側コイルとの抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけて銅損を低減するための具体的な構成について説明する。

実施の形態２．
まず、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、外側コイルと内側コイルの周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔの設定によって、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけ、銅損の低減を図る。

一般に、コイル２の抵抗Ｒは、コイル２の周長ｌと、コイル２の電線の直径Ｄおよび抵抗率ρと、コイル２の１ターン当たりの電線の本数Ｎとを用いて、以下の式（８）のように表すことができる。

図１１は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１つの巻線部分（例えば、図４に示した巻線部分２１）を示す模式図である。図１１に示した例では、内周側コイル２Ｕ_ｉｎは、一つの巻線部分につき６ターン巻かれている。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎは、複数の電線３Ｕ_ｉｎを束ねた集合線で構成されている。同様に、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔは、複数の電線３Ｕ_ｏｕｔを束ねた集合線（図１５（Ｂ）参照）で構成されている。

図１２（Ａ）は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの電線３Ｕ_ｉｎを示す模式図である。電線３Ｕ_ｉｎは、銅またはアルミニウムからなる導体を図示しない被膜で覆ったものである。導体の直径はＤ_ｉｎであり、抵抗率はρ_ｉｎである。

図１２（Ｂ）は、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｏｕｔを示す模式図である。電線３Ｕ_ｏｕｔは、銅またはアルミニウムからなる導体を図示しない被膜で覆ったものである。導体の直径はＤ_ｏｕｔであり、抵抗率はρ_ｏｕｔである。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎの本数をＮ_ｉｎ（図１６（Ａ）参照）とする。また、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｏｕｔの本数をＮ_ｏｕｔ（図１６（Ｂ）参照）とする。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎの抵抗Ｒ_ｉｎおよび外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの抵抗Ｒ_ｏｕｔは、式（７）から、以下の式（９），（１０）のように表すことができる。

式（９），（１０）で得られた抵抗Ｒ_ｉｎ，Ｒ_ｏｕｔを、位相差（φ_ｉｎ－φ_ｏｕｔ）が０となる式（５）に代入すると、以下の式（１１）が得られる。

ここで、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔが同じであり、抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔも同じであり、１ターン当たりの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔも同じである場合には、式（９），（１０）から、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎは、周長比ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎと等しくなる。

この実施の形態２では、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの周長比ｌ_ｉｎ／ｌ_ｏｕｔをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに応じて設定することにより、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ（＝ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎ）をインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づける。これにより電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を小さくし、銅損の低減を図る。

まず、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔについて説明する。図１３は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの巻線部分を作成するための巻枠６１を示す模式図である。内周側コイル２Ｕ_ｉｎは、矩形断面を有する巻枠６１の周囲に矩形状に巻き付けられ、その後、巻枠６１から矢印で示すように取り外されて、インサータにより固定子鉄心１０に取り付けられる。

図１４（Ａ）は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの周長ｌ_ｉｎを説明するための模式図である。内周側コイル２Ｕ_ｉｎの巻線部分を作成するための巻枠６１は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎのスロット挿入部２０１に対向する２つの辺６１ａと、コイルエンド２０２に対応する２つの辺６１ｂを有する。

巻枠６１は、幅Ｘ_ｉｎおよび高さＹ_ｉｎを有する。幅Ｘ_ｉｎは辺６１ｂの長さであり、高さＹ_ｉｎは辺６１ａの長さである。内周側コイル２Ｕ_ｉｎの周長ｌ_ｉｎは、（２×Ｘ_ｉｎ＋２×Ｙ_ｉｎ）と、内周側コイル２Ｕ_ｉｎのターン数との積で表される。

図１４（Ｂ）は、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｏｕｔを説明するための模式図である。外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの巻線部分を作成するための巻枠６２は、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのスロット挿入部２０３に対向する２つの辺６２ａと、コイルエンド２０４に対応する２つの辺６２ｂを有する。

巻枠６２は、幅Ｘ_ｏｕｔおよび高さＹ_ｏｕｔを有する。幅Ｘ_ｏｕｔは辺６２ｂの長さであり、高さＹ_ｏｕｔは辺６２ａの長さである。外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｏｕｔは、（２×Ｘ_ｏｕｔ＋２×Ｙ_ｏｕｔ）と、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔのターン数との積で表される。

実施の形態２では、上記の通り、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔが同じであり、抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔも同じであり、１ターン当たりの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔも同じであるため、式（９），（１０）から、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎは周長比ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎと等しい。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎの周長ｌ_ｉｎを外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｏｕｔよりも短くすることで、周長比ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎが１よりも大きくなる。これにより、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ（＝ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎ）をインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることができる。その結果、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を小さくし、銅損を低減することができる。

また、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが周長比ｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎと等しいため、式（６）は、以下の式（１２）のように変形することができる。

また、式（７）は、以下の式（１３）のように変形することができる。

また、式（５）は、以下の式（１４）のように変形することができる。

すなわち、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔおよびインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔが式（１２）を満足することにより、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減し、電動機効率が向上する。また、式（１３）を満足することにより、銅損がさらに低減し、電動機効率がさらに向上する。さらに、式（１４）を満足することにより、銅損が最も低減し、電動機効率が最も向上する。

ここでは、Ｕ相コイル２Ｕについて説明したが、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗについても同様に考えることができる。

以上説明したように、実施の形態２では、内周側コイルの周長ｌ_ｉｎが外周側コイルの周長ｌ_ｏｕｔよりも短く、従ってｌ_ｏｕｔ／ｌ_ｉｎが１よりも大きい。そのため、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけることができる。その結果、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

また、実施の形態２では、内周側コイルと外周側コイルとで、電線の直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔ、抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔおよび本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔをいずれも同じにすることができる。そのため、内周側コイルおよび外周側コイルに同一種類のコイルを用いることができ、製造コストの低減を図ることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３では、内周側コイルと外周側コイルの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔの設定によって、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけ、銅損の低減を図る。

図１５（Ａ）は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの電線３Ｕ_ｉｎの直径Ｄ_ｉｎを説明するための模式図であり、図１５（Ｂ）は、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｏｕｔを説明するための模式図である。図１５（Ａ），（Ｂ）に示すように、電線３Ｕ_ｉｎの直径Ｄ_ｉｎは、電線３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｏｕｔよりも大きい（Ｄ_ｉｎ＞Ｄ_ｏｕｔ）。

実施の形態３では、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔは同じであり、抵抗率ρ_ｉｎ＝ρ_ｏｕｔも同じであり、１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔも同じである。そのため、式（９），（１０）から、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎは、線径の二乗の比Ｄ_ｉｎ ^２／Ｄ_ｏｕｔ ^２と等しい。

上記の通り、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの電線３Ｕ_ｉｎの直径Ｄ_ｉｎは外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｏｕｔの線径Ｄ_ｏｕｔよりも大きく、従ってＤ_ｉｎ ^２／Ｄ_ｏｕｔ ^２は１よりも大きい。そのため、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ（＝Ｄ_ｉｎ ^２／Ｄ_ｏｕｔ ^２）を１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を小さくし、インピーダンスの不均一による銅損を低減することができる。

内周側コイル２Ｕ_ｉｎの電線３Ｕ_ｉｎの導体面積は（Ｄ_ｉｎ／２）^２×πで表され、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｏｕｔの導体面積は（Ｄ_ｏｕｔ／２）^２×πで表される。そのため、この実施の形態３では、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの電線３Ｕ_ｉｎの断面積が、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｏｕｔの断面積よりも大きいと言うこともできる。

また、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが線径の二乗の比Ｄ_ｉｎ ^２／Ｄ_ｏｕｔ ^２と等しいため、式（６）は、以下の式（１５）のように変形することができる。

また、式（７）は、以下の式（１６）のように変形することができる。

また、式（５）は、以下の式（１７）のように変形することができる。

すなわち、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（１５）を満足することにより、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減し、電動機効率が向上する。また、式（１６）を満足することにより、銅損がさらに低減し、電動機効率がさらに向上する。さらに、式（１７）を満足することにより、銅損が最も低減し、電動機効率が最も向上する。

ここでは、Ｕ相コイル２Ｕについて説明したが、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗについても同様に考えることができる。

以上説明したように、実施の形態３では、内周側コイルの電線の直径（線径）Ｄ_ｉｎが外周側コイルの電線の直径Ｄ_ｏｕｔよりも大きく、従ってＤ_ｉｎ ^２／Ｄ_ｏｕｔ ^２が１よりも大きい。そのため、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。実施の形態４では、内周側コイル２Ｕ_ｉｎと外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔの設定によって、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけ、銅損の低減を図る。

図１６（Ａ）は、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎの本数Ｎ_ｉｎを説明するための模式図である。図１６（Ｂ）は、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｏｕｔを説明するための模式図である。

図１６（Ａ），（Ｂ）に示すように、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎの本数Ｎ_ｉｎは、外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｏｕｔよりも大きい（Ｎ_ｉｎ＞Ｎ_ｏｕｔ）。

実施の形態４では、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔは同じであり、抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔも同じであり、周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔも同じである。そのため、式（９），（１０）から、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎは、本数比Ｎ_ｉｎ／Ｎ_ｏｕｔと等しい。

上記の通り、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎの本数Ｎ_ｉｎは外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｏｕｔよりも大きく、従ってＮ_ｉｎ／Ｎ_ｏｕｔは１よりも大きい。そのため、Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ（＝Ｎ_ｉｎ／Ｎ_ｏｕｔ）を１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を小さくし、インピーダンスの不均一による銅損を低減することができる。

また、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが本数比Ｎ_ｉｎ／Ｎ_ｏｕｔと等しいため、式（６）は、以下の式（１８）のように変形することができる。

また、式（７）は、以下の式（１９）のように変形することができる。

また、式（５）は、以下の式（２０）のように変形することができる。

すなわち、コイル２Ｕ_ｉｎ，２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎ，３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（１８）を満足することにより、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減し、電動機効率が向上する。また、式（１９）を満足することにより、銅損がさらに低減し、電動機効率がさらに向上する。さらに、式（２０）を満足することにより、銅損が最も低減し、電動機効率が最も向上する。

ここでは、Ｕ相コイル２Ｕについて説明したが、Ｖ相コイル２ＶおよびＷ相コイル２Ｗについても同様に考えることができる。

以上説明したように、実施の形態４では、内周側コイル２Ｕ_ｉｎの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｉｎの本数Ｎ_ｉｎが外周側コイル２Ｕ_ｏｕｔの１ターン当たりの電線３Ｕ_ｏｕｔの本数Ｎ_ｏｕｔよりも大きく、従ってＮ_ｏｕｔ／Ｎ_ｉｎが１よりも大きい。そのため、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

実施の形態５．
次に、実施の形態５について説明する。実施の形態５では、内周側コイル４Ｕ_ｉｎと外周側コイル４Ｕ_ｏｕｔの電線の抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔの設定により、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎをインダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近づけ、銅損の低減を図る。

図１７は、実施の形態５の固定子鉄心１０とＵ相コイル４Ｕとを示す斜視図である。実施の形態５では、Ｕ相コイル４Ｕの内周側コイル４Ｕ_ｉｎを構成する電線と、外周側コイル４Ｕ_ｏｕｔを構成する電線とが異なる材質で構成されており、従って抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔが異なる。

実施の形態５では、内周側コイル４Ｕ_ｉｎの電線が銅線で構成され、外周側コイル４Ｕ_ｏｕｔの電線がアルミニウム線で構成されている。そのため、内周側コイル４Ｕ_ｉｎの電線の抵抗率ρ_ｉｎは、外周側コイル４Ｕ_ｏｕｔの電線の抵抗率ρ_ｏｕｔよりも小さい（ρ_ｉｎ＜ρ_ｏｕｔ）。

実施の形態５では、コイル４Ｕ_ｉｎ，４Ｕ_ｏｕｔの周長ｌ_ｉｎ，ｌ_ｏｕｔは同じであり、電線の直径Ｄ_ｉｎ，Ｄ_ｏｕｔも同じであり、１ターン当たりの本数Ｎ_ｉｎ，Ｎ_ｏｕｔも同じである。そのため、式（９），（１０）から、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎは、抵抗率比ρ_ｏｕｔ／ρ_ｉｎと等しい。

上記の通り、内周側コイル４Ｕ_ｉｎの電線の抵抗率ρ_ｉｎが外周側コイル４Ｕ_ｏｕｔの電線の抵抗率ρ_ｏｕｔよりも小さく、従ってρ_ｏｕｔ／ρ_ｉｎは１よりも大きい。そのため、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎ（＝ρ_ｏｕｔ／ρ_ｉｎ）を１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、電流Ｉ_ｉｎ，Ｉ_ｏｕｔの位相差を小さくし、インピーダンスの不均一による銅損を低減することができる。

また、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎが抵抗率比ρ_ｏｕｔ／ρ_ｉｎと等しいため、式（６）は、以下の式（２１）のように変形することができる。

また、式（７）は、以下の式（２２）のように変形することができる。

また、式（５）は、以下の式（２３）のように変形することができる。

すなわち、コイル４Ｕ_ｉｎ，４Ｕ_ｏｕｔの電線の抵抗率ρ_ｉｎ，ρ_ｏｕｔとインダクタンスＬ_ｉｎ，Ｌ_ｏｕｔとが式（２１）を満足することにより、Ｒ_ｏｕｔ＝Ｒ_ｉｎである電動機よりも銅損が低減し、電動機効率が向上する。また、式（２２）を満足することにより、銅損がさらに低減し、電動機効率がさらに向上する。さらに、式（２３）を満足することにより、銅損が最も低減し、電動機効率が最も向上する。

ここでは、Ｕ相コイル４Ｕについて説明したが、Ｖ相コイルおよびＷ相コイルについても同様に考えることができる。また、内周側コイルの電線と外周側コイルの電線は、アルミニウム線と銅線の組み合わせに限らず、内周側コイルの電線の抵抗率が外周側コイルの電線の抵抗率よりも小さければよい。

以上説明したように、実施の形態４では、内周側コイルの電線の抵抗率ρ_ｉｎが外周側コイルの電線の抵抗率ρ_ｏｕｔよりも小さく、従ってρ_ｏｕｔ／ρ_ｉｎが１よりも大きい。そのため、抵抗比Ｒ_ｏｕｔ／Ｒ_ｉｎを１よりも大きくし、インダクタンス比Ｌ_ｏｕｔ／Ｌ_ｉｎに近付けることができる。その結果、インピーダンスの不均一による銅損を低減し、電動機効率を向上することができる。

なお、実施の形態２～５は、内周側コイルの抵抗Ｒ_ｉｎが外周側コイルの抵抗Ｒ_ｏｕｔよりも小さくなるように、適宜組み合わせることが可能である。

＜圧縮機＞
次に、各実施の形態で説明した電動機が適用可能な圧縮機３００について説明する。図１８は、圧縮機３００を示す断面図である。圧縮機３００は、ここではスクロール圧縮機であるが、これに限定されるものではない。圧縮機３００は、密閉容器３０７と、密閉容器３０７内に配設された圧縮機構３０５と、圧縮機構３０５を駆動する電動機１００と、圧縮機構３０５と電動機１００とを連結するシャフト５６と、シャフト５６の下端部を支持するサブフレーム３０８とを備えている。

圧縮機構３０５は、渦巻部分を有する固定スクロール３０１と、固定スクロール３０１の渦巻部分との間に圧縮室を形成する渦巻部分を有する揺動スクロール３０２と、シャフト５６の上端部を保持するコンプライアンスフレーム３０３と、密閉容器３０７に固定されてコンプライアンスフレーム３０３を保持するガイドフレーム３０４とを備える。

固定スクロール３０１には、密閉容器３０７を貫通する吸入管３１０が圧入されている。また、密閉容器３０７には、固定スクロール３０１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３１１が設けられている。この吐出管３１１は、密閉容器３０７の圧縮機構３０５と電動機１００との間に設けられた図示しない開口部に連通している。

電動機１００は、固定子１を密閉容器３０７に嵌め込むことにより密閉容器３０７に固定されている。電動機１００の構成は、上述した通りである。密閉容器３０７には、電動機１００に電力を供給するガラス端子３０９が溶接により固定されている。

電動機１００が回転すると、その回転が揺動スクロール３０２に伝達され、揺動スクロール３０２が揺動する。揺動スクロール３０２が揺動すると、揺動スクロール３０２の渦巻部分と固定スクロール３０１の渦巻部分とで形成される圧縮室の容積が変化する。そして、吸入管３１０から冷媒ガスを吸入し、圧縮して、吐出管３１１から吐出する。

圧縮機３００の電動機１００は、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であり、従って高い電動機効率を有する。そのため、圧縮機３００の運転効率を向上することができる。

＜空気調和装置＞
次に、上述した各実施の形態で説明した電動機が適用可能な空気調和装置４００について説明する。図１９は、空気調和装置４００（冷凍サイクル装置）を示す図である。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１８に示した圧縮機３００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。室内機４２０には、蒸発器４０４に室内の空気を供給する室内送風機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、冷媒配管４０７を流れる冷媒の圧力を調整する。

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（すなわち圧縮機３００）の電動機１００は、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であり、従って高い電動機効率を有する。そのため、圧縮機４０１の運転効率を向上し、これにより空気調和装置４００の運転効率を向上することができる。

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。

１，１Ａ 固定子、 ２ コイル、 ２Ｕ，４Ｕ Ｕ相コイル、 ２Ｖ Ｖ相コイル、 ２Ｗ Ｗ相コイル、 ２Ｕ_ｉｎ，２Ｖ_ｉｎ，２Ｗ_ｉｎ，４Ｕ_ｉｎ 内周側コイル、 ２Ｕ_ｏｕｔ，２Ｖ_ｏｕｔ，２Ｗ_ｏｕｔ，４Ｕ_ｏｕｔ 外周側コイル、 ３Ｕ_ｉｎ 電線、 ３Ｕ_ｏｕｔ 電線、 ５ 回転子、 １０ 固定子鉄心、 １１ ヨーク部、 １２ ティース、 １３ スロット、 ５０ 回転子鉄心、 ５１ 磁石挿入孔、 ５５ 永久磁石、 ５６ シャフト、 ６１，６２ 巻枠、 ９０ インバータ、 １００ 電動機、 ２０１，２０３ スロット挿入部、 ２０２，２０４ コイルエンド、 ３００，４０１ 圧縮機、 ３０５ 圧縮機構、 ３０７ 密閉容器、 ４００ 空気調和装置、 ４０２ 凝縮器、 ４０３ 絞り装置、 ４０４ 蒸発器、 ４１０ 室外機、 ４２０ 室内機。

Claims (15)

1. いずれも環状の内周および外周と、前記内周に開口するスロットとを有する固定子鉄心と、
   前記固定子鉄心に分布巻で巻かれたコイルと
   を有し、
   前記コイルは、前記スロットにおいて内周側に収容された内周側コイルと、前記スロットにおいて外周側に配置された外周側コイルとを有し、
   前記内周側コイルおよび前記外周側コイルは、同一相であり、且つ並列に接続され、
   前記内周側コイルの抵抗が、前記外周側コイルの抵抗よりも小さい
   固定子。
2. 前記外周側コイルのインダクタンスＬ_ｏｕｔおよび抵抗Ｒ_ｏｕｔと、前記内周側コイルのインダクタンスＬ_ｉｎおよび抵抗Ｒ_ｉｎとが、
   

   

   を満足する
   請求項１に記載の固定子。
3. 前記外周側コイルのインダクタンスＬ_ｏｕｔおよび抵抗Ｒ_ｏｕｔと、前記内周側コイルのインダクタンスＬ_ｉｎおよび抵抗Ｒ_ｉｎとが、
   

   

   を満足する
   請求項１または２に記載の固定子。
4. 前記外周側コイルのインダクタンスＬ_ｏｕｔおよび抵抗Ｒ_ｏｕｔと、前記内周側コイルのインダクタンスＬ_ｉｎおよび抵抗Ｒ_ｉｎとが、
   

   

   を満足する
   請求項１から３までの何れか１項に記載の固定子。
5. 前記内周側コイルの周長が、前記外周側コイルの周長よりも短い
   請求項１から４までの何れか１項に記載の固定子。
6. 前記内周側コイルの電線の断面積は、前記外周側コイルの電線の断面積よりも大きい
   請求項１から５までの何れか１項に記載の固定子。
7. 前記内周側コイルの電線の線径は、前記外周側コイルの電線の線径よりも大きい
   請求項１から６までの何れか１項に記載の固定子。
8. 前記内周側コイルの１ターン当たりの電線の本数は、前記外周側コイルの１ターン当たりの電線の本数よりも多い
   請求項１から７までの何れか１項に記載の固定子。
9. 前記内周側コイルの電線の抵抗率は、前記外周側コイルの電線の抵抗率よりも小さい
   請求項１から８までの何れか１項に記載の固定子。
10. 前記内周側コイルの電線は銅線である
    請求項９に記載の固定子。
11. 前記外周側コイルの電線はアルミニウム線である
    請求項９または１０に記載の固定子。
12. 前記コイルは、第１相のコイル、第２相のコイルおよび第３相のコイルを有し、
    前記第１相のコイル、前記第２相のコイル、および前記第３相のコイルは、いずれも、前記内周側コイルおよび前記外周側コイルを有する
    請求項１から１１までの何れか１項に記載の固定子。
13. 請求項１から１２までの何れか１項に記載の固定子と、
    前記固定子の内側に回転可能に設けられた回転子と
    を備えた電動機。
14. 請求項１３に記載の電動機と、
    前記電動機によって駆動される圧縮機構と
    を備えた圧縮機。
15. 請求項１４に記載の圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備えた
    空気調和装置。

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