JP7433447B2 - 電動機、駆動装置、圧縮機、及び空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、電動機に関する。

一般に、固定子鉄心に分布巻きで取り付けられた３相コイルを備えた電動機が用いられている（例えば、特許文献１）。３相コイルを備えた電動機では、３相コイルを形成する巻線（固定子巻線とも称する）の巻き数が多い場合、少ない電流（電動機電流とも称する）で電動機を駆動させることができ、インバータ損失を低減することができる。その結果、電動機の効率（電動機効率とも称する）を高めることができる。しかしながら、巻線の巻き数が多い場合、３相コイルにおける誘起電圧が上昇し、電動機の回転速度を上げることができないことがある。一方、巻線の巻き数が少ない場合、３相コイルにおける誘起電圧を低減することができ、電動機の回転速度を上げることができる。

特開平０９－１５４２６６号公報

しかしながら、従来の技術では、電動機の回転速度を上げた場合、３相コイルの接続状態によっては、３相コイルにおいて誘起電圧の３次高調波成分による循環電流が発生し、電動機の性能が低下することがある。その結果、電動機の効率が低下するという問題がある。

本開示の目的は、電動機の効率を高めることである。

本開示の一態様に係る電動機は、
６×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、２×ｎ個の磁極を形成する３相コイルとを有する固定子と、
永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と、
前記３相コイルの結線状態を第１の結線状態と前記第１の結線状態とは異なる第２の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と
を備え、
前記３相コイルは、前記３相コイルのコイルエンドにおいて２×ｎ個のＵ相コイル、２×ｎ個のＶ相コイル、及び２×ｎ個のＷ相コイルを有し、
前記３相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において１スロットおきに前記６×ｎ個のスロットのうちの２つのスロットに配置されており、
毎極毎相スロット数が１である。
本開示の他の態様に係る電動機は、
９×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、４×ｎ個の磁極を形成する３相コイルとを有する固定子と、
永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と、
前記３相コイルの結線状態を第１の結線状態と前記第１の結線状態とは異なる第２の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と
を備え、
前記３相コイルは、前記３相コイルのコイルエンドにおいて３×ｎ個のＵ相コイル、３×ｎ個のＶ相コイル、及び３×ｎ個のＷ相コイルを有し、
前記３相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において１スロットおきに前記９×ｎ個のスロットのうちの２つのスロットに配置されており、
毎極毎相スロット数が３である。
本開示の他の態様に係る駆動装置は、
前記電動機と、
前記結線切り替え部を制御する制御装置と
を備える。
本開示の他の態様に係る圧縮機は、
密閉容器と、
前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
前記圧縮装置を駆動する前記電動機と
を備える。
本開示の他の態様に係る空気調和機は、
前記圧縮機と、
熱交換器と
を備える。

本開示によれば、電動機の効率を高めることができる。

実施の形態１に係る電動機の構造を概略的に示す上面図である。 回転子の構造を概略的に示す断面図である。 固定子の構造を概略的に示す上面図である。 スロット内の３相コイルの配置を示す図である。 コイルエンドにおける３相コイルの配置及びスロット内の３相コイルの配置を模式的に示す図である。 各相において、直列に接続されたコイルの例を示す図である。 各相において、並列に接続されたコイルの例を示す図である。 ３相コイルを固定子鉄心内に挿入するための挿入器具の例を示す図である。 ３相コイルを固定子鉄心内に挿入する工程の例を示す図である。 ３相コイルを固定子鉄心内に挿入する工程の例を示す図である。 駆動装置の構成を示すブロック図である。 駆動装置の構成を示すブロック図である。 Ｙ結線で接続された３相コイルを模式的に示す図である。 デルタ結線で接続された３相コイルを模式的に示す図である。 電動機における線間電圧と回転速度との関係を示すグラフである。 電動機における線間電圧と回転速度との関係を示すグラフである。 電動機のトルクと回転速度との関係を示すグラフである。 電動機効率と回転速度との関係を示すグラフである。 電動機効率と回転速度との関係を示すグラフである。 比較例に係る電動機を示す上面図である。 比較例に係る電動機のコイルエンドにおける３相コイルの配置及びスロット内の３相コイルの配置を模式的に示す図である。 実施の形態３に係る電動機の構造を概略的に示す上面図である。 図２２に示される電動機の回転子の構造を概略的に示す断面図である。 図２２に示される電動機の固定子の構造を概略的に示す上面図である。 図２４に示される固定子のスロット内の３相コイルの配置を示す図である。 図２４に示される固定子のコイルエンドにおける３相コイルの配置及びスロット内の３相コイルの配置を模式的に示す図である。 実施の形態４に係る電動機の構造を概略的に示す上面図である。 図２７に示される電動機の固定子のコイルエンドにおける３相コイルの配置及びスロット内の３相コイルの配置を模式的に示す図である。 実施の形態５に係る圧縮機の構造を概略的に示す断面図である。 実施の形態６に係る冷凍空調装置の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、電動機１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、固定子３の中心であり、回転子２の回転中心でもある。軸線Ａｘと平行な方向は、「回転子２の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、回転子２又は固定子３の半径方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。矢印Ｄ１は、軸線Ａｘを中心とする周方向を示す。回転子２又は固定子３の周方向を、単に「周方向」ともいう。

〈電動機１〉
図１は、実施の形態１に係る電動機１の構造を概略的に示す上面図である。

電動機１は、複数の磁極を持つ回転子２と、固定子３と、回転子２に固定されたシャフト４とを有する。電動機１は、例えば、永久磁石同期電動機である。

回転子２は、固定子３の内側に回転可能に配置されている。回転子２と固定子３との間には、エアギャップが存在する。回転子２は、軸線Ａｘを中心として回転する。

図２は、回転子２の構造を概略的に示す断面図である。
回転子２は、回転子鉄心２１と、少なくとも１つの永久磁石２２とを有する。回転子２は、２×ｎ個（ｎは１以上の整数）の磁極を持つ。

回転子鉄心２１は、複数の磁石挿入孔２１１と、シャフト４が配置されるシャフト孔２１２とを有する。回転子鉄心２１は、各磁石挿入孔２１１に連通する空間である少なくとも１つのフラックスバリア部をさらに有してもよい。

本実施の形態では、回転子２は、複数の永久磁石２２を有する。各永久磁石２２は、各磁石挿入孔２１１内に配置されている。

１つの永久磁石２２が、回転子２の１磁極、すなわち、Ｎ極又はＳ極を形成する。ただし、２以上の永久磁石２２が回転子２の１磁極を形成してもよい。

本実施の形態では、ｘｙ平面において、回転子２の１磁極を形成する１つの永久磁石２２は、真っ直ぐに配置されている。ただし、ｘｙ平面において、回転子２の１磁極を形成する１組の永久磁石２２が、Ｖ字形状を持つように配置されていてもよい。

回転子２の各磁極の中心は、回転子２の各磁極（すなわち、回転子２のＮ極又はＳ極）の中心に位置する。回転子２の各磁極（単に「各磁極」又は「磁極」とも称する）とは、回転子２のＮ極又はＳ極の役目をする領域を意味する。

〈固定子３〉
図３は、固定子３の構造を概略的に示す上面図である。
図４は、スロット３１１内の３相コイル３２の配置を示す図である。
図５は、コイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置及びスロット３１１内の３相コイル３２の配置を模式的に示す図である。図５において、破線は、コイルエンド３２ａにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット３１１内の内層と外層との間の境界を示す。
図３に示されるように、固定子３は、固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１に分布巻きで取り付けられた３相コイル３２とを有する。

固定子鉄心３１は、環状のヨークと、ヨークから径方向に延在する複数のティースと、３相コイル３２が配置される６×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロット３１１とを有する。各スロット３１１を、例えば、第１のスロット、第２のスロット、・・・、第Ｎのスロットとも称する。図４及び図５に示されるように、６×ｎ個のスロット３１１の各々は、３相コイル３２のうちの１つのコイルが配置される内層と、径方向における内層の外側に設けられており３相コイル３２のうちの１つのコイルが配置される外層とを含む。すなわち、図４及び図５に示される例では、各スロット３１１内の空間は、内層及び外層に分けられている。本実施の形態では、ｎ＝３である。したがって、図３から図５に示される例では、固定子鉄心３１は、１８個のスロット３１１を有する。

３相コイル３２（すなわち、各相のコイル）は、スロット３１１内に配置されたコイルサイドと、スロット３１１内に配置されていないコイルエンド３２ａとを持つ。各コイルエンド３２ａは、軸方向における３相コイル３２の端部である。

３相コイル３２は、各コイルエンド３２ａにおいて、２×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕ、２×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖ、及び２×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗを有する。言い換えると、３相コイル３２は、固定子鉄心３１上において、２×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕ、２×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖ、及び２×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗを有する。すなわち、３相コイル３２は、第１相、第２相、及び第３相の３相を持つ。例えば、第１相はＵ相であり、第２相はＶ相であり、第３相はＷ相である。本実施の形態では、３相の各々を、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相と称する。図１及び図３に示される各Ｕ相コイル３２Ｕ、各Ｖ相コイル３２Ｖ、及び各Ｗ相コイル３２Ｗを、単にコイルとも称する。

本実施の形態では、ｎ＝３である。したがって、図１及び図３に示される例では、コイルエンド３２ａにおいて、３相コイル３２は、６個のＵ相コイル３２Ｕ、６個のＶ相コイル３２Ｖ、及び６個のＷ相コイル３２Ｗを持っている。ただし、各相のコイルの数は、６個に限定されない。本実施の形態では、固定子３は、２つのコイルエンド３２ａにおいて、図３に示される構造を持っている。ただし、固定子３は、２つのコイルエンド３２ａの一方において、図３に示される構造を持っていればよい。

３相コイル３２に電流が流れたとき、３相コイル３２は、２×ｎ個の磁極を形成する。本実施の形態では、ｎ＝３である。したがって、本実施の形態では、３相コイル３２に電流が流れたとき、３相コイル３２は、６磁極を形成する。

図１及び図３に示されるように、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、２スロットピッチでスロット３１１内に配置されている。２スロットピッチとは、「２スロット毎」を意味する。すなわち、２スロットピッチとは、１つのコイルが２スロット毎にスロット３１１に配置されることを意味する。言い換えると、２スロットピッチとは、１つのコイルが１スロットおきにスロット３１１に配置されることを意味する。したがって、図１及び図３に示されるように、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、１スロットおきに２つのスロット３１１に配置されている。言い換えると、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、１つのスロット３１１をはさんで２つのスロット３１１に配置されている。

図４及び図５に示されるように、各スロット３１１には、２つのコイルが配置されている。各コイルは、他の相のコイルと共に各スロット３１１に配置されている。すなわち、各スロット３１１には、異なる相の２つのコイルが配置されている。各相のコイルは、６箇所の内層及び６箇所の外層に配置されている。

〈スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置〉
スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置を以下に具体的に説明する。
２×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕのうちのｎ個のＵ相コイル３２Ｕは、スロット３１１の外層に配置されている。２×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕのうちの他のｎ個のＵ相コイル３２Ｕは、スロット３１１の内層に配置されている。図１に示される例では、３個のＵ相コイル３２Ｕがスロット３１１の外層に配置されており、他の３個のＵ相コイル３２Ｕがスロット３１１の内層に配置されている。

〈スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置〉
スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置を以下に具体的に説明する。
Ｖ相コイル３２Ｖの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。すなわち、各Ｖ相コイル３２Ｖの一部が他の相のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている場合、各Ｖ相コイル３２Ｖの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。各Ｖ相コイル３２Ｖの一部が他の相のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている場合、各Ｖ相コイル３２Ｖの他の一部は、他の相のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。

〈スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置〉
スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置を以下に具体的に説明する。
２×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗのうちのｎ個のＷ相コイル３２Ｗは、スロット３１１の外層に配置されている。２×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗのうちの他のｎ個のＷ相コイル３２Ｗは、スロット３１１の内層に配置されている。図１に示される例では、３個のＷ相コイル３２Ｗがスロット３１１の外層に配置されており、他の３個のＷ相コイル３２Ｗがスロット３１１の内層に配置されている。

〈コイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置〉
スロット３１１の外層に配置されたｎ個のＵ相コイル３２Ｕは、周方向に等間隔に配置されている。スロット３１１の内層に配置されたｎ個のＵ相コイル３２Ｕは、周方向に等間隔に配置されている。２×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖは、周方向に等間隔に配置されている。スロット３１１の外層に配置されたｎ個のＷ相コイル３２Ｗは、周方向に等間隔に配置されている。スロット３１１の内層に配置されたｎ個のＷ相コイル３２Ｗは、周方向に等間隔に配置されている。

〈基本波の巻線係数〉
本実施の形態に係る電動機１では、回転子２の１磁極に対して３つのスロット３１１が対応しており、各コイルは、２スロットピッチでスロット３１１に配置されている。したがって、各コイルの基本波の短節巻係数ｋｐは、以下の式で求められる。
ｋｐ＝ｓｉｎ｛Ｐ／（Ｑ／Ｓ）｝×（π／２）
分布巻きの３相コイル３２の短節巻係数は、１つのコイルが鎖交できる磁束量の比率を示す係数である。Ｐを３相コイル３２の磁極の数、Ｑをスロット３１１の数、Ｓをスロットピッチ数とすると、本実施の形態では、Ｐ＝６、Ｑ＝１８、Ｓ＝２である。よって、ｋｐ＝ｓｉｎ｛（６／９）×（π／２）｝＝０．８６６である。

分布巻きの３相コイル３２の分布巻係数ｋｄは、３相コイル３２に鎖交する磁束の位相差を補正する係数である。毎極毎相スロット数をｑとすると、基本波の分布巻係数ｋｄは、次の式で求められる。
ｋｄ＝｛ｓｉｎ（π／６）｝／［ｑ×ｓｉｎ｛（π／６）／ｑ｝］
本実施の形態では、ｑ＝１である。よって、ｋｄ＝１である。

したがって、本実施の形態では、電動機１の基本波の巻線係数ｋｗは、次の式で求められる。
ｋｗ＝ｋｐ×ｋｄ＝０．８６６×１＝０．８６６

〈３次の巻線係数〉
本実施の形態に係る電動機１では、回転子２の１磁極に対して３つのスロット３１１が対応しており、各コイルは、２スロットピッチでスロット３１１に配置されている。したがって、各コイルの３次の短節巻係数ｋｐ３は、以下の式で求められる。
ｋｐ３＝ｓｉｎ｛３×Ｐ／（Ｑ／Ｓ）｝×（π／２）
Ｐを３相コイル３２の磁極の数、Ｑをスロット３１１の数、Ｓをスロットピッチ数とすると、本実施の形態では、Ｐ＝６、Ｑ＝１８、Ｓ＝２である。よって、ｋｐ３＝ｓｉｎ｛（３×６／９）×（π／２）｝＝０である。

毎極毎相スロット数をｑとすると、３次の分布巻係数ｋｄは、次の式で求められる。
ｋｄ３＝｛ｓｉｎ（３×π／６）｝／［ｑ×ｓｉｎ｛（３×π／６）／ｑ｝］
本実施の形態では、ｑ＝１である。よって、ｋｄ３＝１である。

したがって、本実施の形態では、電動機１の３次の巻線係数ｋｗ３は、次の式で求められる。
ｋｗ３＝ｋｐ３×ｋｄ３＝０×１＝０

電動機の３相コイルがデルタ結線（Δ結線とも称する）で接続されている場合、３相コイルにおいて循環電流が発生し、電動機の性能が低下することがある。通常、循環電流は、各相のコイルにおいて発生する誘起電圧に含まれる３次高調波成分に起因する。本実施の形態では、固定子３が上述の３相コイル３２の配置を持つので、各相のコイルにおいて発生する誘起電圧に、３次高調波成分が含まれない。

〈各相におけるコイル接続〉
図６は、各相において、直列に接続されたコイルの例を示す図である。
各相において、固定子３のコイルは、例えば、直列に接続されている。図６に示される例では、３つのＵ相コイル３２Ｕが直列に接続されており、３つのＶ相コイル３２Ｖが直列に接続されており、３つのＷ相コイル３２Ｗが直列に接続されている。

図７は、各相において、並列に接続されたコイルの例を示す図である。
各相において、固定子３のコイルは、例えば、並列に接続されている。図７に示される例では、３つのＵ相コイル３２Ｕが並列に接続されており、３つのＶ相コイル３２Ｖが並列に接続されており、３つのＷ相コイル３２Ｗが並列に接続されている。

〈絶縁部材〉
固定子３は、３相コイル３２の各相のコイルを絶縁する絶縁部材を有してもよい。絶縁部材は、例えば、絶縁紙である。

〈挿入器具〉
図８は、３相コイル３２を固定子鉄心３１内に挿入するための挿入器具９の例を示す図である。
図９及び図１０は、３相コイルを固定子鉄心３１内に挿入する工程の例を示す図である。
３相コイル３２は、例えば、予め作製された固定子鉄心３１に挿入器具９で取り付けられる。本実施の形態では、３相コイル３２を、分布巻きで固定子鉄心３１に取り付ける。図８に示される挿入器具９で３相コイル３２を固定子鉄心３１に挿入する場合、図９及び図１０に示されるように、挿入器具９のブレード９１間に３相コイル３２を配置し、３相コイル３２と共にブレード９１を固定子鉄心３１の内側に挿入する。次に、３相コイル３２を軸方向にスライドさせ、スロット３１１内に配置する。

〈駆動装置１００の構成〉
次に、電動機１を駆動する駆動装置１００について説明する。駆動装置１００は、例えば、空気調和機（例えば、実施の形態６で説明される冷凍空調装置７）に搭載される。この場合、電動機１は、その空気調和機に搭載され、空気調和機の駆動源として用いられる。

図１１及び図１２は、駆動装置１００の構成を示すブロック図である。図１１と図１２とでは、３相コイル３２の結線状態が互いに異なる。
駆動装置１００は、電源１０１の出力を整流するコンバータ１０２と、電動機１の３相コイル３２に電圧（具体的には、交流電圧）を印加するインバータ１０３と、３相コイル３２の結線状態を第１の結線状態と第２の結線状態との間で切り替える結線切り替え部６０と、制御装置５０とを有する。結線切り替え部６０は、結線切り替え装置とも称する。コンバータ１０２には、交流（ＡＣ）電源である電源１０１から電力が供給される。

第１の結線状態は、例えば、Ｙ結線（スター結線とも称する）である。第２の結線状態は第１の結線状態と異なる。第１の結線状態がＹ結線の場合、第２の結線状態は、デルタ結線である。本実施の形態では、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をＹ結線とデルタ結線との間で切り替える。

電動機１は、駆動装置１００を有してもよい。電動機１は、駆動装置１００の構成要素のうちの一部を有してもよい。例えば、電動機１が結線切り替え部６０を有してもよく、結線切り替え部６０及び制御装置５０の両方を有してもよい。

電源１０１は、例えば２００Ｖ（実効電圧）の交流電源である。コンバータ１０２は、整流回路であり、例えば２８０Ｖの直流（ＤＣ）電圧を出力する。コンバータ１０２から出力される電圧を、母線電圧と称する。インバータ１０３には、コンバータ１０２から母線電圧が供給され、電動機１の３相コイル３２に線間電圧（電動機電圧とも称する）を出力する。インバータ１０３には、Ｕ相コイル３２Ｕ、Ｖ相コイル３２Ｖ、及びＷ相コイル３２Ｗにそれぞれ接続された配線１０４，１０５，１０６が接続されている。

Ｕ相コイル３２Ｕは、端子３１Ｕを有する。Ｖ相コイル３２Ｖは、端子３１Ｖを有する。Ｗ相コイル３２Ｗは、端子３１Ｗを有する。

結線切り替え部６０は、スイッチ６１（Ｕ相スイッチとも称する）、スイッチ６２（Ｖ相スイッチとも称する）、及びスイッチ６３（Ｗ相スイッチとも称する）を有する。スイッチ６１は、Ｕ相コイル３２Ｕの端子３１Ｕを、配線１０５又は中性点３３に接続する。スイッチ６２は、Ｖ相コイル３２Ｖの端子３１Ｖを、配線１０６又は中性点３３に接続する。スイッチ６３は、Ｗ相コイル３２Ｗの端子３１Ｗを、配線１０４又は中性点３３に接続する。図１１に示される例では、スイッチ６１，６２，６３の各々は、リレー接点である。ただし、スイッチ６１，６２，６３の各々は、半導体スイッチでもよい。

配線１０４は、Ｕ相コイル３２Ｕ及びスイッチ６３に電気的に接続されている。配線１０５は、Ｖ相コイル３２Ｖ及びスイッチ６１に電気的に接続されている。配線１０６は、Ｗ相コイル３２Ｗ及びスイッチ６２に電気的に接続されている。

制御装置５０は、インバータ１０３及び結線切り替え部６０を制御する。制御装置５０は、コンバータ１０２を制御してもよい。制御装置５０には、空気調和機を操作するためのリモコン５５からの運転指示信号と、室内温度センサ５４が検出した室内温度とが入力される。例えば、制御装置５０は、これらの入力情報に基づき、コンバータ１０２に電圧切り替え信号を出力し、インバータ１０３にインバータ駆動信号を出力し、結線切り替え部６０に結線切り替え信号を出力する。結線切り替え部６０が３相コイル３２の結線状態の切り替えを行うとき、制御装置５０は、切り替えが完了する前に電動機１の回転が一時的に停止するようにインバータ１０３を制御する。

図１１に示した状態では、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をＹ結線に設定している。この場合、スイッチ６１は、Ｕ相コイル３２Ｕの端子３１Ｕを中性点３３に接続しており、スイッチ６２は、Ｖ相コイル３２Ｖの端子３１Ｖを中性点３３に接続しており、スイッチ６３は、Ｗ相コイル３２Ｗの端子３１Ｗを中性点３３に接続している。その結果、図１１に示される３相コイル３２の結線状態は、Ｙ結線である。

図１２では、結線切り替え部６０のスイッチ６１，６２，６３は、図１１に示される結線切り替え部６０のスイッチ６１，６２，６３の状態から、図１２に示される状態に切り替えられている。図１２に示した状態では、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をデルタ結線に設定している。この場合、スイッチ６１は、Ｕ相コイル３２Ｕの端子３１Ｕを配線１０５に接続しており、スイッチ６２は、Ｖ相コイル３２Ｖの端子３１Ｖを配線１０６に接続しており、スイッチ６３は、Ｗ相コイル３２Ｗの端子３１Ｗを配線１０４に接続している。その結果、図１２に示される３相コイル３２の結線状態は、デルタ結線である。

図１１及び図１２に示されるように、結線切り替え部６０は、スイッチ６１，６２，６３を切り替えることにより、３相コイル３２の結線状態を、Ｙ結線とデルタ結線との間で切り替えることができる。

図１３は、Ｙ結線で接続された３相コイル３２を模式的に示す図である。すなわち、図１３は、図１１に示される３相コイル３２の結線状態を模式的に示す図である。
図１４は、デルタ結線で接続された３相コイル３２を模式的に示す図である。すなわち、図１４は、図１２に示される３相コイル３２の結線状態を模式的に示す図である。

回転子２に永久磁石２２を搭載した電動機１では、回転子２が回転すると、永久磁石２２の磁束が固定子３の３相コイル３２に鎖交し、３相コイル３２に誘起電圧が発生する。誘起電圧は、回転子２の回転速度に比例し、また、３相コイル３２の巻き数にも比例する。電動機１の回転速度が大きく、３相コイル３２の巻き数が多いほど、誘起電圧は大きくなる。

図１５は、電動機１における線間電圧と回転速度との関係を示すグラフである。図１５において、回転速度Ｎ１は空気調和機（例えば、実施の形態６で説明される冷凍空調装置７）の中間条件に対応し、回転速度Ｎ２はその空気調和機の定格条件に対応する。
デルタ結線（Δ結線とも表される）は、３相コイル３２の線間電圧（電動機電圧とも称する）をＹ結線よりも下げる。３相コイル３２の結線状態がデルタ結線である場合の３相コイル３２の相インピーダンスは、巻き数を同数とすると、３相コイル３２の結線状態がＹ結線である場合の１／√３倍となる。そのため、図１５に示されるように、３相コイル３２の結線状態がデルタ結線である場合の線間電圧は、回転速度を同じとすると、３相コイル３２の結線状態がＹ結線である場合の線間電圧の１／√３倍となる。

すなわち、３相コイル３２をデルタ結線により結線した場合、巻き数をＹ結線の場合の√３倍にすれば、同じ回転数Ｎに対して、線間電圧がＹ結線の場合と等価となり、従ってインバータ１０３の出力電流もＹ結線の場合と等価となる。

通常、ティースへの巻き数が数十ターン以上となる電動機では、次のような理由で、デルタ結線よりもＹ結線を採用することが多い。一つは、デルタ結線はＹ結線に比べてコイルの巻き数が多いため、製造工程において３相コイルの巻線に要する時間が長くなるという理由である。もう一つは、デルタ結線の場合に循環電流が発生する可能性があるという理由である。

電動機１のマグネットトルクは、誘起電圧と、３相コイル３２に流れる電流との積に等しい。すなわち、誘起電圧は、３相コイル３２の巻き数を多くするほど高くなる。そのため、３相コイル３２の巻き数を多くするほど、必要なマグネットトルクを発生するための電流が少なくて済む。その結果、インバータ１０３の通電による損失を低減し、電動機１の効率を向上することができる。その一方、誘起電圧の上昇により、誘起電圧に支配される線間電圧が、より低い回転数でインバータ最大出力電圧（すなわちコンバータ１０２からインバータ１０３に供給される母線電圧）に達し、回転速度をそれ以上に速くすることができない。

３相コイル３２の巻き数を少なくすると、誘起電圧が低下するため、誘起電圧に支配される線間電圧がより高い回転速度までインバータ最大出力電圧に到達せず、高速回転が可能となる。しかしながら、誘起電圧の低下により、必要なマグネットトルクを発生するための電流が増加するため、インバータ１０３の通電による損失が増加し、電動機１の効率が低下する。

インバータ１０３のスイッチング周波数の観点では、線間電圧がインバータ最大出力電圧に近い方が、インバータ１０３のスイッチングのＯＮ／ＯＦＦデューティーに起因する高調波成分が減少するため、電流の高調波成分に起因する鉄損を低減することができる。

図１６は、電動機１における線間電圧と回転速度との関係を示すグラフである。
図１６において、回転速度Ｎ１は中間条件に対応し、回転速度Ｎ２は定格条件に対応する。線間電圧は、インバータ出力電圧の最大値に相当する電圧Ｖｍａｘに到達するまで、回転速度に比例する。この場合、線間電圧が電圧Ｖｍａｘに到達するまで、最大トルク以下の負荷で電動機１の運転が可能である。

図１６に示されるように、線間電圧が電圧Ｖｍａｘに到達すると、インバータ１０３による弱め界磁制御が開始される。弱め界磁制御によって線間電圧が抑えられ、電動機１の回転速度を上げることができる。

図１７は、電動機１のトルクと回転速度との関係を示すグラフである。
図１７に示されるように、弱め界磁制御の後、回転速度が増加するにつれてトルクが低下する。そのため、要求されるトルクを得るために、回転速度が制限される。

弱め界磁制御では、３相コイル３２にｄ軸位相（すなわち、永久磁石２２の磁束を打ち消す向き）の電流を流すことによって、誘起電圧を弱める。この電流を、弱め電流と称する。弱め界磁制御を用いた電動機の運転では、通常の電動機トルクを発生させるための電流に加えて、弱め電流を流す必要があるため、３相コイル３２の抵抗に起因する銅損が増加し、インバータ１０３の通電損失も増加する。

図１８及び図１９は、電動機効率と回転速度との関係を示すグラフである。
弱め界磁制御をわずかに行った場合、弱め磁束による鉄損の低減が、インバータ１０３の通電損失を上回ることがある。すなわち、図１８に示されるように、電動機効率は回転速度と共に増加し、弱め界磁制御を開始した直後に電動機効率がピークに到達するが、電動機効率がピークに到達した後、電動機効率は回転速度と共に減少する。インバータ効率を含む総合効率は、電動機効率×インバータ効率で表される。この総合効率も図１８に示される特性を持つ。

図１９において、回転速度Ｎ１，Ｎ１１，Ｎ１２，及びＮ２の関係は、Ｎ１＜Ｎ１１＜Ｎ１２＜Ｎ２である。回転速度Ｎ１２は、Ｙ結線における電動機効率とデルタ結線における電動機効率とが一致する回転速度である。図１９に示される例では、回転速度Ｎ１２以下のレンジは低速レンジであり、回転速度Ｎ１２より大きいレンジは高速レンジである。

本実施の形態では、誘起電圧が小さい低速レンジにおいて線間電圧がインバータ最大出力電圧に達するように巻き数を調整しているため、図１９に示されるように、３相コイル３２の結線状態がＹ結線である場合、回転速度Ｎ１１で高い電動機効率が得られる。この場合、回転速度Ｎ１１のとき、線間電圧がインバータ出力電圧の最大値と等しい。

図１９に示される例では、回転速度が、回転速度Ｎ１２よりも大きい場合、Ｙ結線における電動機効率に比べてデルタ結線における電動機効率が高い。したがって、回転子２の回転速度が、回転速度Ｎ１１よりも大きい回転速度Ｎ１２に到達した場合、制御装置５０は、３相コイル３２の結線状態がデルタ結線であるように結線切り替え部６０を制御する。結線切り替え部６０は、制御装置５０の指示に従って３相コイル３２の結線状態をデルタ結線に設定する。この場合、３相コイル３２の結線状態がＹ結線であれば、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をＹ結線からデルタ結線に切り替える。一方、３相コイル３２の結線状態がすでにデルタ結線であれば、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を変更せず、デルタ結線を維持する。したがって、誘起電圧が高い高速レンジでは、３相コイル３２の結線状態はデルタ結線である。

ある回転速度において、３相コイル３２の結線状態がデルタ結線である場合の線間電圧は、３相コイル３２の結線状態がＹ結線である場合の線間電圧の１／√３倍である。したがって、３相コイル３２の結線状態がＹ結線からデルタ結線に切り替わると、弱め界磁が抑制され、高速レンジにおいて電動機効率が得られ、トルクの低下を抑制することができる。

上述のように、回転子２の回転速度が、回転速度Ｎ１１から回転速度Ｎ１２に到達した場合、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を、Ｙ結線からデルタ結線に切り替える。その結果、図１９において太線で示されるように、低速レンジ（例えば、中間条件）及び高速レンジ（例えば、定格条件）の両方で高い電動機効率を得ることができる。

圧縮機の圧縮効率、圧縮機の電動機の運転効率、熱交換器の熱伝達率などの効率が改善されると、空気調和機のエネルギー消費効率（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ＣＯＰ）が向上する。その結果、空気調和機のランニングコスト（例えば、消費電力）及びＣＯ２排出量が低減する。

ＣＯＰは、ある一定の温度条件で運転した場合の性能の評価を示すが、季節に応じた空気調和機の運転状況はＣＯＰに加味されていない。しかしながら、空気調和機の実際の使用時には、外気温度の変化により、冷房または暖房に必要な能力および消費電力が変化する。そこで、実際の使用時に近い状態での評価を行うため、通年エネルギー消費効率（Ａｎｎｕａｌ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｆａｃｔｏｒ：ＡＰＦ）が省エネルギーの指標として用いられている。ＡＰＦは、あるモデルケースを定め、年間を通じた総合負荷と総消費電力量を算出することによって求められる。

特に、インバータによって駆動される電動機では、圧縮機の回転数によって能力が変化するため、定格条件だけで実際の使用に近い評価を行うには課題がある。

空気調和機のＡＰＦは、年間の総合負荷に応じた消費電力量を算出することによって求められる。この値が大きいほど省エネルギー性能が高いと評価される。

年間の総合負荷の内訳としては、中間条件の比率（例えば、５０％）が最も大きく、次に定格条件の比率（例えば、２５％）が大きい。そのため、中間条件及び定格条件において電動機効率を向上させることが、空気調和機の省エネルギー性能の向上に有効である。

ＡＰＦの評価負荷条件における圧縮機の電動機の回転速度は、空気調和機の能力および熱交換器の性能により変化する。例えば、冷凍能力２２．４ｋＷの空気調和機においては、中間条件での回転速度Ｎ１が４０ｒｐｓであり、定格条件での回転速度Ｎ２が９０ｒｐｓである。

〈比較例〉
図２０は、比較例に係る電動機１ａを示す上面図である。
図２１は、比較例に係る電動機１ａのコイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置及びスロット３１１内の３相コイル３２の配置を模式的に示す図である。図２１において、破線は、コイルエンド３２ａにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット３１１内の内層と外層との間の境界を示す。
比較例では、３相コイル３２が重ね巻きで固定子鉄心３１に取り付けられている。この場合、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイルの片側がスロット３１１の外層に配置され、そのコイルの他方側が他のスロット３１１の内層に配置されている。

したがって、３相コイル３２を重ね巻きで固定子鉄心３１に取り付ける場合、挿入器具（例えば、図８に示される挿入器具９）を用いて、３相コイル３２を固定子鉄心３１に取り付けることが難しい。そのため、通常、比較例のような重ね巻きで３相コイル３２を固定子鉄心３１に取り付ける場合、手で３相コイル３２を固定子鉄心に取り付ける。この場合、固定子３の生産性が下がる。

通常、各スロットに２つのコイルを配置する場合、各スロット内の２つのコイル間にインダクタンスの差が生じる。この場合、電動機の駆動中に３相コイルに流れる電流のばらつきが相間に生じ、インダクタンスの大きい相に電流が流れにくく、インダクタンスの小さい相に電流が流れやすい。その結果として、トルクリップルが生じる。

各相のコイル群の間にインダクタンスの差が生じている場合、電流がコイル群に均等に流れず、電流の不平衡が生じる。この場合、インダクタンスの小さいコイル群に流れる電流の振幅は大きくなり、電流の位相が進む。インダクタンスの大きいコイル群に流れる電流の振幅は小さくなり、電流の位相が遅れる。その結果、位相がずれた状態で電動機のトルクが出力されるので、各コイル群に流れる電流の振幅のピーク値の和が、相電流の振幅のピーク値の和よりも大きくなるため、コイルの抵抗によって発生する銅損などの損失が増加する。この現象は、各相においてコイルが並列に接続されている場合に顕著に現れる。

〈本実施の形態の利点〉
本実施の形態における固定子３によれば、固定子３が上述の３相コイル３２の配置を持つので、３相コイル３２におけるインダクタンスのバランスが改善される。したがって、固定子３を有する電動機１におけるトルクリップルの増加及び損失の増加を抑えることができる。その結果、電流の不平衡によるトルクリップルが改善される。

回転子２の回転速度が、回転速度Ｎ１１から回転速度Ｎ１２に到達した場合、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をデルタ結線に設定する。したがって、弱め界磁が抑制され、高速レンジにおいて高い電動機効率が得られ、トルクの低下を抑制することができる。

３相コイル３２の結線状態がＹ結線のとき、回転子２は、例えば、中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転する。３相コイル３２の結線状態がデルタ結線のとき、回転子２は、例えば、定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転する。すなわち、回転子２が中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転するとき、３相コイル３２の結線状態はＹ結線であり、回転子２が定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転するとき、３相コイル３２の結線状態はデルタ結線である。したがって、低速レンジ（例えば、中間条件）及び高速レンジ（例えば、定格条件）の両方で高い電動機効率を得ることができる。

３相コイル３２の結線状態がＹ結線のとき、回転子２は、回転速度Ｎ１１で回転してもよい。この場合、図１９に示されるように、電動機効率が得られる。

上述のように、本実施の形態によれば、電動機１の効率を高めることができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、実施の形態１と異なる構成について説明する。本実施の形態において説明されない構成は、実施の形態１と同じ構成とすることができる。

本実施の形態では、第１の結線状態は、例えば、３相コイル３２の各相のコイルが直列に接続された直列接続である。第２の結線状態は第１の結線状態と異なる。第１の結線状態が直列接続の場合、第２の結線状態は、３相コイル３２の各相のコイルが並列に接続された並列接続である。すなわち、本実施の形態では、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を直列接続と並列接続との間で切り替える。具体的には、制御装置５０は、結線切り替え部６０を制御し、結線切り替え部６０は、制御装置５０の指示に従って３相コイル３２の結線状態を直列接続と並列接続との間で切り替える。

本実施の形態では、例えば、３相コイル３２の結線状態が直列接続のとき、回転子２は、中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転し、３相コイル３２の結線状態が並列接続のとき、回転子２は、定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転する。

本実施の形態では、（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たす。この場合、回転子２が中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転するとき、３相コイル３２の結線状態は直列接続であり、回転子２が定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転するとき、３相コイル３２の結線状態は並列接続である。

例えば、（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たす場合、回転子２が中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転するとき、制御装置５０は、３相コイル３２の結線状態が直列接続であるように結線切り替え部６０を制御する。（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たす場合、回転子２が定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転するとき、制御装置５０は、３相コイル３２の結線状態が並列接続であるように結線切り替え部６０を制御する。上述のように、Ｎ１は、中間条件に対応する回転速度であり、Ｎ２は、定格条件に対応する回転速度である。

結線切り替え部６０は、制御装置５０の指示に従って３相コイル３２の結線状態を設定する。３相コイル３２の結線状態を並列接続に設定する場合、３相コイル３２の結線状態が直列接続であれば、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を直列接続から並列接続に切り替える。一方、３相コイル３２の結線状態がすでに並列接続であれば、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を変更せず、並列接続を維持する。

（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たすとき、制御装置５０は、３相コイル３２の結線状態がｍ並列接続であるように結線切り替え部６０を制御してもよい。この場合、結線切り替え部６０は、制御装置５０の指示に従って、３相コイル３２の結線状態をｍ並列接続に設定する。ｍ並列接続とは、３相コイル３２の各相のコイルの数がｍ個であり、各相においてｍ個のコイルが並列に接続される結線状態である。この場合、第１の結線状態は直列接続であり、第２の結線状態はｍ並列接続である。

本実施の形態では、ｍ＝３である。したがって、電動機１が３＜（Ｎ２／Ｎ１）＜４を満たすとき、第２の結線状態は、３並列接続である。この場合、制御装置５０は、３相コイル３２の結線状態が３並列接続であるように結線切り替え部６０を制御するとき、結線切り替え部６０は、制御装置５０の指示に従って、３相コイル３２の結線状態を、図７に示される３並列接続に設定する。

〈実施の形態２の利点〉
本実施の形態における電動機１は、実施の形態１で説明した利点を有する。

本実施の形態における駆動装置１００は、実施の形態１で説明した利点を有する。

３相コイル３２の結線状態が直列接続のとき、回転子２は、例えば、中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転する。３相コイル３２の結線状態が並列接続又はｍ並列接続のとき、回転子２は、例えば、定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転する。この場合、低速レンジ（例えば、中間条件）及び高速レンジ（例えば、定格条件）の両方で高い電動機効率を得ることができる。

３相コイル３２の各相において、３相コイル３２の結線状態が並列接続であるときの線間電圧は、３相コイル３２の結線状態が直列接続であるときの線間電圧よりも低い。したがって、例えば、中間条件では、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態を直列接続に設定する。本実施の形態では、（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たし、回転子２が中間条件に対応する回転速度Ｎ１で回転するとき、３相コイル３２の結線状態は直列接続であり、回転子２が定格条件に対応する回転速度Ｎ２で回転するとき、３相コイル３２の結線状態は並列接続である。その結果、弱め界磁が抑制され、相間のインダクタンスのバランスが改善される。したがって、低速レンジから高速レンジにおいて、電動機１の効率を高めることができる。

３相コイル３２の各相において、３相コイル３２の結線状態がｍ並列接続であるときの線間電圧は、３相コイル３２の結線状態が直列接続であるときの線間電圧の１／ｍである。したがって、（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たすとき、定格条件などの高速レンジでは、結線切り替え部６０は、３相コイル３２の結線状態をｍ並列接続に設定することが望ましい。その結果、弱め界磁が抑制され、相間のインダクタンスのバランスが改善される。したがって、低速レンジから高速レンジにおいて、電動機１の効率を高めることができる。

実施の形態３．
図２２は、実施の形態３に係る電動機１の構造を概略的に示す上面図である。
図２３は、図２２に示される電動機１の回転子２の構造を概略的に示す断面図である。
実施の形態３では、実施の形態１及び２と異なる構成について説明する。本実施の形態において説明されない構成は、実施の形態１又は２と同じ構成とすることができる。

〈回転子２〉
本実施の形態では、回転子２は、４×ｎ個（ｎは１以上の整数）の磁極を持つ。

〈固定子３〉
図２４は、図２２に示される電動機１の固定子３の構造を概略的に示す上面図である。
図２５は、図２４に示される固定子３のスロット３１１内の３相コイル３２の配置を示す図である。
図２６は、図２４に示される固定子３のコイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置及びスロット３１１内の３相コイル３２の配置を模式的に示す図である。図２５において、破線は、コイルエンド３２ａにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット３１１内の内層と外層との間の境界を示す。
図２３に示されるように、固定子３は、固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１に分布巻きで取り付けられた３相コイル３２とを有する。

固定子鉄心３１は、３相コイル３２が配置される９×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロット３１１を有する。図２５及び図２６に示されるように、９×ｎ個のスロット３１１の各々は、３相コイル３２のうちの１つのコイルが配置される内層と、径方向における内層の外側に設けられており３相コイル３２のうちの１つのコイルが配置される外層とを含む。すなわち、図２５及び図２６に示される例では、各スロット３１１内の空間は、内層及び外層に分けられている。本実施の形態では、ｎ＝２である。したがって、図２４から図２６に示される例では、固定子鉄心３１は、１８個のスロット３１１を有する。

３相コイル３２（すなわち、各相のコイル）は、スロット３１１内に配置されたコイルサイドと、スロット３１１内に配置されていないコイルエンド３２ａとを持つ。各コイルエンド３２ａは、軸方向における３相コイル３２の端部である。

３相コイル３２は、各コイルエンド３２ａにおいて、３×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕ、３×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖ、及び３×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗを有する（図２２）。すなわち、３相コイル３２は、第１相、第２相、及び第３相の３相を持つ。例えば、第１相はＵ相であり、第２相はＶ相であり、第３相はＷ相である。本実施の形態では、３相の各々を、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相と称する。図２２に示される各Ｕ相コイル３２Ｕ、各Ｖ相コイル３２Ｖ、及び各Ｗ相コイル３２Ｗを、単にコイルとも称する。

本実施の形態では、ｎ＝２である。したがって、図２２に示される例では、コイルエンド３２ａにおいて、３相コイル３２は、６個のＵ相コイル３２Ｕ、６個のＶ相コイル３２Ｖ、及び６個のＷ相コイル３２Ｗを持っている。ただし、各相のコイルの数は、６個に限定されない。本実施の形態では、固定子３は、２つのコイルエンド３２ａにおいて、図３に示される構造を持っている。ただし、固定子３は、２つのコイルエンド３２ａの一方において、図２２に示される構造を持っていればよい。

３相コイル３２に電流が流れたとき、３相コイル３２は、４×ｎ個の磁極を形成する。本実施の形態では、ｎ＝２である。したがって、本実施の形態では、３相コイル３２に電流が流れたとき、３相コイル３２は、８磁極を形成する。

〈コイルエンド３２ａにおけるコイルの配置の概要〉
各コイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置について以下に説明する。上述のように、３×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕ、３×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖ、及び３×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗの各々は、第１から第３のコイルを一組とするｎ組のコイル群を含む。各コイルエンド３２ａにおいて、ｎ組のコイル群は、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各相において、１組のコイル群（各コイル群とも称する）は、周方向に連続的に配列された３つのコイルである。言い換えると、各相において、１組のコイル群は、周方向に隣接する３つのコイルである。

各相の各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群を構成する第１から第３のコイルは、固定子３の周方向にこの順に配列されている。各相の各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群を構成する第１から第３のコイルは、固定子３の径方向にこの順に配置されている。

各コイルエンド３２ａにおいて、少なくとも１つの相のうちの第１から第３のコイルのうちの少なくとも２つが、径方向において互いに隣接している。本実施の形態では、各コイルエンド３２ａにおいて、各相の第１のコイル及び第２のコイルが、径方向において互いに隣接しており、各相の第２のコイル及び第３コイルが、径方向において互いに隣接している。

各相の各コイルエンド３２ａにおいて、ｎ組のコイル群の各々の第１から第３のコイルが配置される領域は、内側領域、中間領域、及び外側領域に分かれている。内側領域は、固定子鉄心３１の中心に最も近い領域であり、外側領域は、固定子鉄心３１の中心から最も離れている領域であり、中間領域は、内側領域と外層との間の領域である。本実施の形態では、各コイル群のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイルは内側領域に配置されており、第２のコイルは中間領域に配置されており、第３のコイルは外側領域に配置されている。すなわち、各コイル群のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイルは、径方向における第２のコイルの内側に配置されており、第３のコイルは、径方向における第２のコイルの外側に配置されており、第２のコイルは、第１のコイルと第３のコイルとの間に配置されている。

図２２及び図２４に示されるように、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、２スロットピッチでスロット３１１内に配置されている。言い換えると、２スロットピッチとは、１つのコイルが１スロットおきにスロット３１１に配置されることを意味する。したがって、図２２及び図２４に示されるように、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、１スロットおきに２つのスロット３１１に配置されている。言い換えると、３相コイル３２の各コイルは、固定子鉄心３１の一端側において、１つのスロット３１１をはさんで２つのスロット３１１に配置されている。

図２４に示されるように、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する３つのＵ相コイル３２Ｕを、それぞれ、第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、第３のコイルＵ３と称する。図２４に示されるように、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する３つのＶ相コイル３２Ｖを、それぞれ、第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、第３のコイルＶ３と称する。図２４に示されるように、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する３つのＷ相コイル３２Ｗを、それぞれ、第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、第３のコイルＷ３と称する。各第１のコイルＵ１、各第２のコイルＵ２、各第３のコイルＵ３、各第１のコイルＶ１、各第２のコイルＶ２、各第３のコイルＶ３、各第１のコイルＷ１、各第２のコイルＷ２、及び各第３のコイルＷ３を、単にコイルとも称する。

〈Ｕ相コイル３２Ｕ〉
図２６に示されるように、６個のＵ相コイル３２Ｕは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１から第３のコイルＵ１，Ｕ２，及びＵ３を一組とする２組のコイル群Ｕｇを含む。言い換えると、６個のＵ相コイル３２Ｕは２組のコイル群Ｕｇを含み、６個のＵ相コイル３２Ｕのうちの各コイル群Ｕｇは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、及び第３のコイルＵ３を含む。

各コイルエンド３２ａにおいて、６個のＵ相コイル３２Ｕのうちのｎ組のコイル群Ｕｇは、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、及び第３のコイルＵ３は、固定子３の周方向にこの順に配列されている。

本実施の形態では、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、及び第３のコイルＵ３は、固定子３の径方向にこの順に配列されている。言い換えると、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、及び第３のコイルＵ３は、固定子３の径方向に固定子鉄心３１の内側よりこの順に配列されている。各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１、第２のコイルＵ２、及び第３のコイルＵ３は、直列に接続されている。各コイル群Ｕｇのうちの第２のコイルＵ２は、他の２つのコイルＵ１及びＵ３とは逆向きに固定子鉄心３１に巻かれている。

各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１の一部及び第２のコイルＵ２の一部は、１８個のスロット３１１のうちの１つのスロット３１１に配置されている。この場合において、各コイル群Ｕｇのうちの第２のコイルＵ２の他の一部及び第３のコイルＵ３の一部は、１８個のスロット３１１のうちのもう１つのスロット３１１に配置されている。

各コイル群Ｕｇのうちの第１のコイルＵ１の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。各コイル群Ｕｇのうちの第３のコイルＵ３の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。

例えば、図２５及び図２６において、第１のコイルＵ１の一部は第１のコイルＵ１の第１の部分Ｕ１ａであり、第１のコイルＵ１の他の一部は第１のコイルＵ１の第２の部分Ｕ１ｂであり、第２のコイルＵ２の一部は第２のコイルＵ２の第１の部分Ｕ２ａであり、第２のコイルＵ２の他の一部は第２のコイルＵ２の第２の部分Ｕ２ｂであり、第３のコイルＵ３の一部は第３のコイルＵ３の第１の部分Ｕ３ａであり、第３のコイルＵ３の他の一部は第３のコイルＵ３の第２の部分Ｕ３ｂである。

ただし、本出願において、第１のコイルＵ１の一部を第１のコイルＵ１の第２の部分Ｕ１ｂと読み替えてもよく、第１のコイルＵ１の他の一部を第１のコイルＵ１の第１の部分Ｕ１ａと読み替えてもよく、第２のコイルＵ２の一部を第２のコイルＵ２の第２の部分Ｕ２ｂと読み替えてもよく、第２のコイルＵ２の他の一部を第２のコイルＵ２の第１の部分Ｕ２ａと読み替えてもよく、第３のコイルＵ３の一部を第３のコイルＵ３の第２の部分Ｕ３ｂと読み替えてもよく、第３のコイルＵ３の他の一部を第３のコイルＵ３の第１の部分Ｕ３ａと読み替えてもよい。

〈Ｖ相コイル３２Ｖ〉
図２６に示されるように、６個のＶ相コイル３２Ｖは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１から第３のコイルＶ１，Ｖ２，及びＶ３を一組とする２組のコイル群Ｖｇを含む。言い換えると、６個のＶ相コイル３２Ｖは２組のコイル群Ｖｇを含み、６個のＶ相コイル３２Ｖのうちの各コイル群Ｖｇは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、及び第３のコイルＶ３を含む。

各コイルエンド３２ａにおいて、６個のＶ相コイル３２Ｖのうちのｎ組のコイル群Ｖｇは、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、及び第３のコイルＶ３は、固定子３の周方向にこの順に配列されている。

本実施の形態では、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、及び第３のコイルＶ３は、固定子３の径方向にこの順に配列されている。言い換えると、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、及び第３のコイルＶ３は、固定子３の径方向に固定子鉄心３１の内側よりこの順に配列されている。各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１、第２のコイルＶ２、及び第３のコイルＶ３は、直列に接続されている。各コイル群Ｖｇのうちの第２のコイルＶ２は、他の２つのコイルＶ１及びＶ３とは逆向きに固定子鉄心３１に巻かれている。

各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１の一部及び第２のコイルＶ２の一部は、１８個のスロット３１１のうちの１つのスロット３１１に配置されている。この場合において、各コイル群Ｖｇのうちの第２のコイルＶ２の他の一部及び第３のコイルＶ３の一部は、１８個のスロット３１１のうちのもう１つのスロット３１１に配置されている。

各コイル群Ｖｇのうちの第１のコイルＶ１の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。各コイル群Ｖｇのうちの第３のコイルＶ３の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。

例えば、図２５及び図２６において、第１のコイルＶ１の一部は第１のコイルＶ１の第１の部分Ｖ１ａであり、第１のコイルＶ１の他の一部は第１のコイルＶ１の第２の部分Ｖ１ｂであり、第２のコイルＶ２の一部は第２のコイルＶ２の第１の部分Ｖ２ａであり、第２のコイルＶ２の他の一部は第２のコイルＶ２の第２の部分Ｖ２ｂであり、第３のコイルＶ３の一部は第３のコイルＶ３の第１の部分Ｖ３ａであり、第３のコイルＶ３の他の一部は第３のコイルＶ３の第２の部分Ｖ３ｂである。

ただし、本出願において、第１のコイルＶ１の一部を第１のコイルＶ１の第２の部分Ｖ１ｂと読み替えてもよく、第１のコイルＶ１の他の一部を第１のコイルＶ１の第１の部分Ｖ１ａと読み替えてもよく、第２のコイルＶ２の一部を第２のコイルＶ２の第２の部分Ｖ２ｂと読み替えてもよく、第２のコイルＶ２の他の一部を第２のコイルＶ２の第１の部分Ｖ２ａと読み替えてもよく、第３のコイルＶ３の一部を第３のコイルＶ３の第２の部分Ｖ３ｂと読み替えてもよく、第３のコイルＶ３の他の一部を第３のコイルＶ３の第１の部分Ｖ３ａと読み替えてもよい。

〈Ｗ相コイル３２Ｗ〉
図２６に示されるように、６個のＷ相コイル３２Ｗは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１から第３のコイルＷ１，Ｗ２，及びＷ３を一組とする２組のコイル群Ｗｇを含む。言い換えると、６個のＷ相コイル３２Ｗは２組のコイル群Ｗｇを含み、６個のＷ相コイル３２Ｗのうちの各コイル群Ｗｇは、各コイルエンド３２ａにおいて周方向に隣接する第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、及び第３のコイルＷ３を含む。

各コイルエンド３２ａにおいて、６個のＷ相コイル３２Ｗのうちのｎ組のコイル群Ｗｇは、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、及び第３のコイルＷ３は、固定子３の周方向にこの順に配列されている。

本実施の形態では、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、及び第３のコイルＷ３は、固定子３の径方向にこの順に配列されている。言い換えると、各コイルエンド３２ａにおいて、各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、及び第３のコイルＷ３は、固定子３の径方向に固定子鉄心３１の内側よりこの順に配列されている。各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１、第２のコイルＷ２、及び第３のコイルＷ３は、直列に接続されている。各コイル群Ｗｇのうちの第２のコイルＷ２は、他の２つのコイルＷ１及びＷ３とは逆向きに固定子鉄心３１に巻かれている。

各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１の一部及び第２のコイルＷ２の一部は、１８個のスロット３１１のうちの１つのスロット３１１に配置されている。この場合において、各コイル群Ｗｇのうちの第２のコイルＷ２の他の一部及び第３のコイルＷ３の一部は、１８個のスロット３１１のうちのもう１つのスロット３１１に配置されている。

各コイル群Ｗｇのうちの第１のコイルＷ１の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。各コイル群Ｗｇのうちの第３のコイルＷ３の他の一部は、他の相のコイルの一部とともに１つのスロット３１１に配置されている。

例えば、図２５及び図２６において、第１のコイルＷ１の一部は第１のコイルＷ１の第１の部分Ｗ１ａであり、第１のコイルＷ１の他の一部は第１のコイルＷ１の第２の部分Ｗ１ｂであり、第２のコイルＷ２の一部は第２のコイルＷ２の第１の部分Ｗ２ａであり、第２のコイルＷ２の他の一部は第２のコイルＷ２の第２の部分Ｗ２ｂであり、第３のコイルＷ３の一部は第３のコイルＷ３の第１の部分Ｗ３ａであり、第３のコイルＷ３の他の一部は第３のコイルＷ３の第２の部分Ｗ３ｂである。

ただし、本出願において、第１のコイルＷ１の一部を第１のコイルＷ１の第２の部分Ｗ１ｂと読み替えてもよく、第１のコイルＷ１の他の一部を第１のコイルＷ１の第１の部分Ｗ１ａと読み替えてもよく、第２のコイルＷ２の一部を第２のコイルＷ２の第２の部分Ｗ２ｂと読み替えてもよく、第２のコイルＷ２の他の一部を第２のコイルＷ２の第１の部分Ｗ２ａと読み替えてもよく、第３のコイルＷ３の一部を第３のコイルＷ３の第２の部分Ｗ３ｂと読み替えてもよく、第３のコイルＷ３の他の一部を第３のコイルＷ３の第１の部分Ｗ３ａと読み替えてもよい。

〈スロット３１１内のコイルの配置の概要〉
図２５及び図２６に示されるように、３相コイル３２の各相のコイルの第１のコイルは、スロット３１１の内層に配置されている。３相コイル３２の各相のコイルの第２のコイルは、スロット３１１の内層又は外層に配置されている。３相コイル３２の各相のコイルの第３のコイルは、スロット３１１の外層に配置されている。

したがって図２５及び図２６に示されるように、各相のコイルは、６箇所の外層に配置されており、６箇所の内層に配置されている。各コイル群において、径方向に互いに隣接する２つのコイルは、同じスロット３１１に配置されている。例えば、各相において、第１のコイルの一部及び第２のコイルの一部が同じスロット３１１（例えば、第１のスロット３１１）に配置されており、第２のコイルの他の一部及び第３のコイルの一部が他のスロット（例えば、第２のスロット３１１）に配置されている。

〈スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置〉
スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置を以下に具体的に説明する。
Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＷ相コイル３２Ｗの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第２のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。

Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＶ相コイル３２Ｖの第１のコイルの外側に配置されている。

〈スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置〉
スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置を以下に具体的に説明する。
Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＵ相コイル３２Ｕの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第２のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。

Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＷ相コイル３２Ｗの第１のコイルの外側に配置されている。

〈スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置〉
スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置を以下に具体的に説明する。
Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＶ相コイル３２Ｖの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第２のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。

Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＵ相コイル３２Ｕの第１のコイルの外側に配置されている。

〈全節巻きの電動機の巻線係数〉
全節巻きの電動機では、回転子の１磁極に対して３つのスロットが対応しており、各コイルは、３スロットピッチでスロットに配置されている。３スロットピッチとは、１つのコイルが２スロットおきにスロット３１１に配置されることを意味する。３相コイルの磁極の数が６、スロットの数が１８、スロットピッチ数が３、毎極毎相スロット数が１の場合、各コイルの基本波の短節巻係数ｋｐ、各コイルの基本波の分布巻係数ｋｄは、電動機の基本波の巻線係数ｋｗは、以下の式で求められる。
ｋｐ＝ｓｉｎ｛６／（１８／３）｝×（π／２）＝１
ｋｄ＝｛ｓｉｎ（π／６）｝／［１×ｓｉｎ｛（π／６）／１｝］＝１
ｋｗ＝ｋｐ×ｋｄ＝１×１＝１

３相コイルの磁極の数が６、スロットの数が１８、スロットピッチ数が３、毎極毎相スロット数が１の場合、各コイルの３次の短節巻係数ｋｐ３は、以下の式で求められる。
ｋｐ３＝ｓｉｎ｛３×６／（１８／３）｝×（π／２）＝１

毎極毎相スロット数が１の場合、３次の分布巻係数ｋｄは、次の式で求められる。
ｋｄ３＝｛ｓｉｎ（３×π／６）｝／［１×ｓｉｎ｛（３×π／６）／１｝］＝１
この場合、３次の巻線係数ｋｗ３は、次の式で求められる。
ｋｗ３＝ｋｐ３×ｋｄ３＝１×１＝１

したがって、全節巻きの電動機では、３次の巻線係数が１なので、誘起電圧の３次高調波成分による循環電流が３相コイルに発生し、電動機の性能が低下することがある。
〈基本波の巻線係数〉
これに対して、本実施の形態に係る電動機１では、回転子２の１磁極に対して２つのスロット３１１が対応しており、各コイルは、２スロットピッチでスロット３１１に配置されている。したがって、各コイルの基本波の短節巻係数ｋｐは、以下の式で求められる。
ｋｐ＝ｓｉｎ｛Ｐ／（Ｑ／Ｓ）｝×（π／２）
Ｐを３相コイル３２の磁極の数、Ｑをスロット３１１の数、Ｓをスロットピッチ数とすると、本実施の形態では、Ｐ＝８、Ｑ＝１８、Ｓ＝２である。よって、ｋｐ＝ｓｉｎ｛（８／９）×（π／２）｝＝０．９８５である。

毎極毎相スロット数をｑとすると、基本波の分布巻係数ｋｄは、次の式で求められる。
ｋｄ＝｛ｓｉｎ（π／６）｝／［ｑ×ｓｉｎ｛（π／６）／ｑ｝］
本実施の形態では、ｑ＝３である。よって、ｋｄ＝０．９６０である。

したがって、本実施の形態では、電動機１の基本波の巻線係数ｋｗは、次の式で求められる。
ｋｗ＝ｋｐ×ｋｄ＝０．９８５×０．９６０＝０．９４５

〈３次の巻線係数〉
本実施の形態に係る電動機１では、回転子２の１磁極に対して２つのスロット３１１が対応しており、各コイルは、２スロットピッチでスロット３１１に配置されている。したがって、各コイルの３次の短節巻係数ｋｐ３は、以下の式で求められる。
ｋｐ３＝ｓｉｎ｛３×Ｐ／（Ｑ／Ｓ）｝×（π／２）
Ｐを３相コイル３２の磁極の数、Ｑをスロット３１１の数、Ｓをスロットピッチ数とすると、本実施の形態では、Ｐ＝８、Ｑ＝１８、Ｓ＝２である。よって、ｋｐ３＝ｓｉｎ｛（３×８／９）×（π／２）｝＝０．８６６である。

毎極毎相スロット数をｑとすると、３次の分布巻係数ｋｄは、次の式で求められる。
ｋｄ３＝｛ｓｉｎ（３×π／６）｝／［ｑ×ｓｉｎ｛（３×π／６）／ｑ｝］
本実施の形態では、ｑ＝３である。よって、ｋｄ３＝０．６６７である。

したがって、本実施の形態では、電動機１の３次の巻線係数ｋｗ３は、次の式で求められる。
ｋｗ３＝ｋｐ３×ｋｄ３＝０.８６６×０．６６７＝０．５７８

〈実施の形態３の利点〉
本実施の形態における電動機１は、実施の形態１及び２で説明した利点を有する。

さらに、本実施の形態では、固定子３が上述の３相コイル３２の配置を持つので、特に３次の巻線係数が低減され、循環電流を起因とする電動機１の性能の低下を防ぐことができる。その結果、実施の形態１と同様に、低速レンジ（例えば、中間条件）及び高速レンジ（例えば、定格条件）の両方で高い電動機効率を得ることができる。

実施の形態４．
図２７は、実施の形態４に係る電動機１の構造を概略的に示す上面図である。
実施の形態４では、実施の形態１、２、及び３と異なる構成について説明する。本実施の形態において説明されない構成は、実施の形態１、２、又は３と同じ構成とすることができる。

〈回転子２〉
実施の形態４における回転子２は、実施の形態３における回転子２と同じである。

〈固定子３〉
図２８は、図２７に示される電動機１の固定子３のコイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置及びスロット３１１内の３相コイル３２の配置を模式的に示す図である。図２８は、図２７に示される固定子３の展開図である。図２８において、破線は、コイルエンド３２ａにおける各相のコイルを示し、鎖線は、各スロット３１１内の内層と外層との間の境界を示す。

図２７及び図２８に示される例では、実施の形態１と同様に、固定子鉄心３１は、１８個のスロット３１１を有する。

〈コイルエンド３２ａにおけるコイルの配置〉
各コイルエンド３２ａにおける３相コイル３２の配置について以下に説明する。上述のように、３×ｎ個のＵ相コイル３２Ｕ、３×ｎ個のＶ相コイル３２Ｖ、及び３×ｎ個のＷ相コイル３２Ｗの各々は、第１から第３のコイルを一組とするｎ組のコイル群を含む。本実施の形態では、ｎ＝２である。各コイルエンド３２ａにおいて、ｎ組のコイル群は、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各相において、１組のコイル群（各コイル群とも称する）は、周方向に連続的に配列された３つのコイルである。言い換えると、各相において、１組のコイル群は、周方向に隣接する３つのコイルである。

各コイルエンド３２ａにおいて、ｎ組のコイル群は、固定子３の周方向に等間隔で配列されている。各相のコイルエンド３２ａにおいて、各コイル群を構成する第１から第３のコイルは、固定子３の周方向にこの順に２スロットピッチで配列されている。各コイルエンド３２ａにおいて、少なくとも１つの相のうちの第１から第３のコイルのうちの少なくとも２つが、径方向において互いに隣接している。本実施の形態では、各コイルエンド３２ａにおいて、各相の第２のコイル及び第３のコイルが、径方向において互いに隣接している。

各相のコイルエンド３２ａにおいて、各コイル群を構成する第１から第３のコイルのうちの第２のコイルは、固定子３の径方向において第１のコイル及び第３のコイルの外側に配置されており、第１のコイル及び第３のコイルの一方が他方よりも固定子鉄心３１の中心に近い。すなわち、各相のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイル及び第３のコイルの一方が他方よりも軸線Ａｘに近い。具体的には、各相のコイルエンド３２ａにおいて、第３のコイルよりも第１のコイルの方が固定子鉄心３１の中心に近い。

本実施の形態では、各コイル群のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイルは内側領域に配置されており、第２のコイルは外側領域に配置されており、第３のコイルは中間領域に配置されている。すなわち、各コイル群のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイルは、径方向における第２のコイルの内側に配置されており、第２のコイルは、径方向における第３のコイルの外側に配置されており、第３のコイルは、第１のコイルと第２のコイルとの間に配置されている。

各第３のコイルは、隣接する他の相の第１のコイルとその他の相の第２のコイルとの間に配置されている。例えば、Ｖ相の第３のコイルは、Ｕ相の第１のコイルとＵ相の第２のコイルとの間に配置されている。したがって、各コイル群のコイルエンド３２ａにおいて、第１のコイルは、第２のコイルから離間している。

〈スロット３１１内のコイルの配置の概要〉
３相コイル３２の各相のコイルの第１のコイルは、スロット３１１の内層に配置されている。３相コイル３２の各相のコイルの第２のコイルは、スロット３１１の外層に配置されている。３相コイル３２の各相のコイルの第３のコイルは、スロット３１１の内層又は外層に配置されている。

すなわち、各第１のコイルは、スロット３１１の内層に配置されており、各第２のコイルは、スロット３１１の外層に配置されている。各第３のコイルの一部は、スロット３１１の内層に配置されており、各第３のコイルの他の一部は、他のスロット３１１の外層に配置されている。

したがって、各相のコイルは、スロット３１１の外層に６箇所配置されており、スロット３１１の内層に６箇所配置されている。

〈スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置〉
スロット３１１内のＵ相コイル３２Ｕの配置を以下に具体的に説明する。
Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＷ相コイル３２Ｗの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第２のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。

Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＶ相コイル３２Ｖの第１のコイルの外側に配置されている。

〈スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置〉
スロット３１１内のＶ相コイル３２Ｖの配置を以下に具体的に説明する。
Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＵ相コイル３２Ｕの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第２のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。

Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＷ相コイル３２Ｗの第１のコイルの外側に配置されている。

〈スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置〉
スロット３１１内のＷ相コイル３２Ｗの配置を以下に具体的に説明する。
Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの他の一部は、Ｖ相コイル３２Ｖのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。したがって、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第１のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＶ相コイル３２Ｖの第３のコイルの内側に配置されている。

Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第２のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第２のコイルの他の一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第３のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。

Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの一部は、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの第２のコイルが配置されたスロット３１１の内層に配置されている。Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの他の一部は、Ｕ相コイル３２Ｕのうちの第１のコイルが配置されたスロット３１１の外層に配置されている。したがって、Ｗ相コイル３２Ｗのうちの各第３のコイルの他の一部は、スロット３１１内において、径方向におけるＵ相コイル３２Ｕの第１のコイルの外側に配置されている。

〈実施の形態４の利点〉
本実施の形態における電動機１は、実施の形態１から３で説明した利点を有する。

実施の形態５．
実施の形態５に係る圧縮機３００について説明する。
図２９は、圧縮機３００の構造を概略的に示す断面図である。

圧縮機３００は、電動要素としての電動機１と、ハウジングとしての密閉容器３０７と、圧縮要素（圧縮装置とも称する）としての圧縮機構３０５とを有する。本実施の形態では、圧縮機３００は、スクロール圧縮機である。ただし、圧縮機３００は、スクロール圧縮機に限定されない。圧縮機３００は、スクロール圧縮機以外の圧縮機、例えば、ロータリー圧縮機でもよい。

圧縮機３００内の電動機１は、実施の形態１で説明した電動機１である。電動機１は、圧縮機構３０５を駆動する。

圧縮機３００は、さらに、シャフト４の下端部（すなわち、圧縮機構３０５側と反対側の端部）を支持するサブフレーム３０８を備えている。

圧縮機構３０５は、密閉容器３０７内に配置されている。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４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３０６が設けられている。この吐出管３０６は、密閉容器３０７の圧縮機構３０５と電動機１との間に設けられた開口部に連通している。

電動機１は、固定子３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１の構成は、上述した通りである。密閉容器３０７には、電動機１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１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から冷媒ガスが吸入され、圧縮されて、吐出管３０６から吐出される。

圧縮機３００は、実施の形態１から４で説明した電動機１を有するので、圧縮機３００は、実施の形態１で説明した利点を持つ。

さらに、圧縮機３００は実施の形態１から４で説明した電動機１を有するので、圧縮機３００の性能を改善することができる。

実施の形態６．
実施の形態５に係る圧縮機３００を有する、空気調和機としての冷凍空調装置７について説明する。
図３０は、実施の形態６に係る冷凍空調装置７の構成を概略的に示す図である。

冷凍空調装置７は、例えば、冷暖房運転が可能である。図３０に示される冷媒回路図は、冷房運転が可能な空気調和機の冷媒回路図の一例である。

実施の形態６に係る冷凍空調装置７は、室外機７１と、室内機７２と、室外機７１及び室内機７２を接続する冷媒配管７３とを有する。

室外機７１は、圧縮機３００と、熱交換器としての凝縮器７４と、絞り装置７５と、室外送風機７６（第１の送風機）とを有する。凝縮器７４は、圧縮機３００によって圧縮された冷媒を凝縮する。絞り装置７５は、凝縮器７４によって凝縮された冷媒を減圧し、冷媒の流量を調節する。絞り装置７５は、減圧装置とも言う。

室内機７２は、熱交換器としての蒸発器７７と、室内送風機７８（第２の送風機）とを有する。蒸発器７７は、絞り装置７５によって減圧された冷媒を蒸発させ、室内空気を冷却する。

冷凍空調装置７における冷房運転の基本的な動作について以下に説明する。冷房運転では、冷媒は、圧縮機３００によって圧縮され、凝縮器７４に流入する。凝縮器７４によって冷媒が凝縮され、凝縮された冷媒が絞り装置７５に流入する。絞り装置７５によって冷媒が減圧され、減圧された冷媒が蒸発器７７に流入する。蒸発器７７において冷媒は蒸発し、冷媒（具体的には、冷媒ガス）が再び室外機７１の圧縮機３００へ流入する。室外送風機７６によって空気が凝縮器７４に送られると冷媒と空気との間で熱が移動し、同様に、室内送風機７８によって空気が蒸発器７７に送られると冷媒と空気との間で熱が移動する。

以上に説明した冷凍空調装置７の構成及び動作は、一例であり、上述した例に限定されない。

実施の形態６に係る冷凍空調装置７によれば、実施の形態１から４で説明した電動機１を有するので、冷凍空調装置７は、実施の形態１から４のうちの一つに対応する利点を持つ。

さらに、実施の形態６に係る冷凍空調装置７は、実施の形態５に係る圧縮機３００を有するので、冷凍空調装置７の性能を改善することができる。

以上に説明した各実施の形態における特徴及び各変形例における特徴は組み合わせることができる。

１ 電動機、 ２ 回転子、 ３ 固定子、 ４ シャフト、 ７ 冷凍空調装置、 ３１ 固定子鉄心、 ３２ ３相コイル、 ３２ａ コイルエンド、 ３２Ｕ Ｕ相コイル、 ３２Ｖ Ｖ相コイル、 ３２Ｗ Ｗ相コイル、 ５０ 制御装置、 ６０ 結線切り替え部、 ７１ 室外機、 ７２ 室内機、 ７４ 凝縮器、 ７７ 蒸発器、 １００ 駆動装置、 ３００ 圧縮機、 ３０５ 圧縮機構、 ３０７ 密閉容器、 ３１１ スロット。

Claims (13)

1. ６×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、２×ｎ個の磁極を形成する３相コイルとを有する固定子と、
   永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と、
   前記３相コイルの結線状態を第１の結線状態と前記第１の結線状態とは異なる第２の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と
   を備え、
   前記３相コイルは、前記３相コイルのコイルエンドにおいて２×ｎ個のＵ相コイル、２×ｎ個のＶ相コイル、及び２×ｎ個のＷ相コイルを有し、
   前記３相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において１スロットおきに前記６×ｎ個のスロットのうちの２つのスロットに配置されており、
   毎極毎相スロット数が１である
   電動機。
2. ９×ｎ個（ｎは１以上の整数）のスロットを有する固定子鉄心と、前記固定子鉄心に分布巻きで取り付けられており、４×ｎ個の磁極を形成する３相コイルとを有する固定子と、
   永久磁石を有し、前記固定子の内側に配置された回転子と、
   前記３相コイルの結線状態を第１の結線状態と前記第１の結線状態とは異なる第２の結線状態との間で切り替える結線切り替え部と
   を備え、
   前記３相コイルは、前記３相コイルのコイルエンドにおいて３×ｎ個のＵ相コイル、３×ｎ個のＶ相コイル、及び３×ｎ個のＷ相コイルを有し、
   前記３相コイルの各コイルは、前記固定子鉄心の一端側において１スロットおきに前記９×ｎ個のスロットのうちの２つのスロットに配置されており、
   毎極毎相スロット数が３である
   電動機。
3. 前記３×ｎ個のＵ相コイル、前記３×ｎ個のＶ相コイル、及び前記３×ｎ個のＷ相コイルの各々は、第１から第３のコイルを一組とするｎ組のコイル群を含み、
   前記９×ｎ個のスロットの各々は、前記３相コイルのうちの１つのコイルが配置される内層と、径方向における前記内層の外側に設けられており前記３相コイルのうちの１つのコイルが配置される外層とを含み、
   前記第１のコイルは、前記内層に配置されており、
   前記第２のコイルは、前記外層に配置されており、
   前記Ｕ相コイルの前記各第３のコイルの一部は、前記Ｕ相コイルの前記第２のコイルが配置された前記スロットの内層に配置されており、
   前記Ｕ相コイルの前記各第３のコイルの他の一部は、前記Ｖ相コイルの前記第１のコイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
   前記Ｖ相コイルの前記各第３のコイルの一部は、前記Ｖ相コイルの前記第２のコイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、
   前記Ｖ相コイルの前記各第３のコイルの他の一部は、前記Ｗ相コイルの前記第１のコイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されており、
   前記Ｗ相コイルの前記各第３のコイルの一部は、前記Ｗ相コイルの前記第２のコイルが配置された前記スロットの前記内層に配置されており、
   前記Ｗ相コイルの前記各第３のコイルの他の一部は、前記Ｕ相コイルの前記第１のコイルが配置された前記スロットの前記外層に配置されている
   請求項２に記載の電動機。
4. 前記３相コイルの前記結線状態が前記第１の結線状態のとき、前記回転子は、空気調和機の中間条件に対応する回転速度で回転し、
   前記３相コイルの前記結線状態が前記第２の結線状態のとき、前記回転子は、前記空気調和機の定格条件に対応する回転速度で回転する
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記回転子が空気調和機の中間条件に対応する回転速度で回転するとき、前記３相コイルの前記結線状態は前記第１の結線状態であり、
   前記回転子が前記空気調和機の定格条件に対応する回転速度で回転するとき、前記３相コイルの前記結線状態は前記第２の結線状態である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記第１の結線状態はＹ結線であり、前記第２の結線状態はデルタ結線である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
7. 前記電動機の回転速度が、前記Ｙ結線における前記電動機の電動機効率と前記デルタ結線における前記電動機の電動機効率とが一致する回転速度に到達した場合、前記結線切り替え部は、前記３相コイルの前記結線状態を前記デルタ結線に設定する請求項６に記載の電動機。
8. 前記第１の結線状態は、前記３相コイルの各相のコイルが直列に接続された直列接続であり、前記第２の結線状態は、前記３相コイルの各相のコイルが並列に接続された並列接続である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
9. 前記第１の結線状態は、前記３相コイルの各相のコイルが直列に接続された直列接続であり、前記第２の結線状態は、前記３相コイルの各相においてｍ個（ｍは２以上の整数）のコイルが並列に接続されたｍ並列接続である請求項１から５のいずれか１項に記載の電動機。
10. 空気調和機の中間条件に対応する回転速度をＮ１とし、前記空気調和機の定格条件に対応する回転速度をＮ２とした場合に、（Ｎ２／Ｎ１）＞ｍ（ｍは２以上の整数）を満たす請求項９に記載の電動機。
11. 請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動機と、
    前記結線切り替え部を制御する制御装置と
    を備えた駆動装置。
12. 密閉容器と、
    前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
    前記圧縮装置を駆動する請求項１から１０のいずれか１項に記載の電動機と
    を備えた圧縮機。
13. 請求項１２に記載の圧縮機と、
    熱交換器と
    を備えた空気調和機。

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