JP7471493B2 - 固定子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置 - Google Patents

固定子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置 Download PDF

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Description

本開示は、固定子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置に関する。
ヨーク及びティースを有する固定子鉄心と、ティースに備えられたインシュレータと、インシュレータを介してティースに巻き付けられたコイルとを有する固定子が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、固定子鉄心のヨークは、固定子鉄心の軸方向の端面に設けられた穴を有し、インシュレータは当該穴に嵌合する突部を有している。
国際公開第２０１８／０５１４０７号
しかしながら、特許文献１では、前記穴がヨークのみに設けられている。そのため、コイルをティースに巻き付ける作業を行うときに、コイルの張力がインシュレータに加わることによって、インシュレータの位置ずれが発生する場合があった。軸方向に見たときの穴の面積を大きくすれば、インシュレータを固定子鉄心に対して強固に固定することができるが、穴の周方向の両側を流れる磁束の磁路が狭まるため、磁気飽和が発生する。
本開示は、インシュレータの位置ずれを防止しつつ、磁気飽和の発生を防止することを目的とする。
本開示の一態様に係る固定子は、ヨークとティースとを有する固定子鉄心と、前記ティースに備えられたインシュレータと、前記インシュレータを介して前記ティースに巻き付けられたコイルとを有し、前記ヨークは、前記固定子鉄心の軸方向の端面に設けられた第１の穴を有し、前記ティースは、前記端面に設けられた第２の穴を有し、前記第２の穴は、前記ティースにおける前記固定子鉄心の周方向の中央に設けられ、且つ前記第１の穴を通って前記固定子鉄心の径方向に伸びる直線上に配置され、前記インシュレータは、前記第１の穴に嵌合する第１の突部と、前記第２の穴に嵌合する第２の突部とを有する。軸方向に見たときに、第２の穴の面積は、第１の穴の面積より狭い。
本開示によれば、インシュレータの位置ずれを防止しつつ、磁気飽和の発生を防止することができる。
実施の形態１に係る電動機の構成を示す断面図である。 図１に示される電動機をＡ２－Ａ２線で切る断面図である。 実施の形態１に係る固定子の固定子鉄心の第１の鉄心部の構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る固定子鉄心の第２の鉄心部の構成を示す平面図である。 図４に示される第２の鉄心部の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１に係る第２の鉄心部における磁束の流れを示す模式図である。 実施の形態１に係る固定子の一部を示す斜視図である。 実施の形態１に係る固定子のインシュレータの構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る回転子の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る第２の鉄心部の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態２に係る第２の鉄心部における磁束の流れを示す模式図である。 実施の形態３に係る第２の鉄心部の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態４に係る第２の鉄心部の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態５に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態６に係る固定子のインシュレータの構成を示す図である。 実施の形態７に係る電動機駆動装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態８に係る圧縮機の構成を示す部分断面図である。 実施の形態９に係る空気調和装置の構成を示す図である。
以下に、本開示の実施の形態に係る固定子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。
図面には、説明の理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系が示されている。ｚ軸は、電動機の回転子の軸線に平行な座標軸である。ｘ軸は、ｚ軸に直交する座標軸である。ｙ軸は、ｘ軸及びｚ軸の両方に直交する座標軸である。
《実施の形態１》
〈電動機〉
図１は、実施の形態１に係る電動機１００の構成を示す断面図である。図２は、図１に示される電動機１００をＡ２－Ａ２線で切る断面図である。図１及び２に示されるように、電動機１００は、固定子１と、シャフト５０に固定された回転子７とを有している。回転子７は、固定子１の内側に配置されている。固定子１と回転子７との間には、エアギャップＧが形成されている。エアギャップＧは、例えば、０．３ｍｍ～１．０ｍｍの範囲内の決められた隙間である。
回転子７は、シャフト５０の軸線Ｃ１を中心に回転可能である。シャフト５０は、ｚ軸方向に伸びている。以下の説明では、シャフト５０の軸線Ｃ１を中心とする円の円周に沿った方向（例えば、図１に示される矢印Ｒ１）を「周方向」、ｚ軸方向に直交して軸線Ｃ１を通る直線の方向を「径方向」と呼ぶ。
〈固定子〉
次に、固定子１の構成について説明する。固定子１は、固定子鉄心１０と、インシュレータ２０と、コイル３０とを有している。
固定子鉄心１０は、軸線Ｃ１を中心とする環状の部材である。固定子鉄心１０は、ヨーク１０ａと、ヨーク１０ａから径方向内側に延在する複数のティース１０ｂとを有している。複数のティース１０ｂのうちの隣接するティース１０ｂの間には、コイル３０が収容される空間であるスロット１０ｃが形成されている。なお、固定子鉄心１０の他の構成については、後述する。
インシュレータ２０は、ヨーク１０ａ及びティース１０ｂをｚ軸方向外側から覆っている。これにより、固定子鉄心１０とコイル３０との間が絶縁されている。なお、インシュレータ２０の構成については、後述する。
コイル３０は、インシュレータ２０を介してティース１０ｂに巻き付けられている。コイル３０は、例えば、マグネットワイヤである。コイル３０の巻線方式は、例えば、１個のティース１０ｂにコイル３０を巻き付ける集中巻で形成される。コイル３０の線径及び巻数は、電動機１００に要求される特性（例えば、回転数又はトルク等）、電圧仕様、スロット１０ｃの断面積などに基づいて定められる。例えば、線径１．０ｍｍ程度のコイル３０が、１個のティース１０ｂに約８０ターン巻き付けられる。固定子１は、例えば、３相（すなわち、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル３０を有する。コイル３０の結線状態は、例えば、３相のコイル３０同士を中性点で接続したスター結線である。なお、コイル３０の結線状態はスター結線に限らず、デルタ結線であってもよい。
固定子１は、スロット１０ｃに配置された絶縁フィルム４０を更に有している。これにより、固定子鉄心１０におけるスロット１０ｃを規定する面（例えば、ティース１０ｂの周方向Ｒ１を向く側面）とコイル３０との間を絶縁することができる。なお、固定子１は、絶縁フィルム４０を有さない構造であっても実現することができる。つまり、インシュレータ２０がティース１０ｂの表面の全体を覆っていてもよい。
図２に示されるように、固定子鉄心１０は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部１１と第２の鉄心部１２とを有している。第２の鉄心部１２は、第１の鉄心部１１のｚ軸方向の外側に配置されている。第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部１２は、例えば、カシメによって互いに固定されている。実施の形態１では、固定子鉄心１０は、第１の鉄心部１１のｚ軸方向の両側に配置された複数の第２の鉄心部１２を有している。なお、固定子鉄心１０は、第１の鉄心部１１のｚ軸方向のいずれか一方に配置された１つの第２の鉄心部１２を有していてもよい。
図３は、第１の鉄心部１１の構成を示す平面図である。図４は、第２の鉄心部１２の構成を示す平面図である。図１、３及び４に示されるように、ヨーク１０ａは、第１の鉄心部１１に設けられた第１のヨーク部１１ａと、第２の鉄心部１２に設けられた第２のヨーク部１２ａとを有している。ティース１０ｂは、第１の鉄心部１１に設けられた第１のティース部１１ｂと、第２の鉄心部１２に設けられた第２のティース部１２ｂとを有している。スロット１０ｃは、第１の鉄心部１１に設けられた第１のスロット部１１ｃと、第２の鉄心部１２に設けられた第２のスロット部１２ｃとを有している。
図３に示されるように、第１の鉄心部１１は、周方向Ｒ１に配列された複数の分割鉄心１１０によって構成されている。分割鉄心１１０は、上述した第１のヨーク部１１ａ及び第１のティース部１１ｂを有している。複数の分割鉄心１１０のうちの隣接する分割鉄心１１０は、第１のヨーク部１１ａに形成された連結部１１ｄを介して互いに連結されている。なお、第１の鉄心部１１は、複数の分割鉄心１１０が連結される構成に限らず、単一の環状の鉄心によって構成されていてもよい。
図４に示されるように、第２の鉄心部１２は、周方向Ｒ１に配列された複数の分割鉄心１２０によって構成されている。分割鉄心１２０は、上述した第２のヨーク部１２ａ及び第２のティース部１２ｂを有している。複数の分割鉄心１２０のうちの隣接する分割鉄心１２０は、第２のヨーク部１２ａに形成された連結部１２ｄを介して互いに連結されている。なお、第２の鉄心部１２は、複数の分割鉄心１２０が連結される構成に限らず、単一の環状の鉄心によって構成されていてもよい。
第２のヨーク部１２ａは、固定子鉄心１０のｚ軸方向の端面１０ｄに設けられた第１の穴１２ｅを有している。第２のティース部１２ｂは、端面１０ｄに設けられた第２の穴１２ｆを有している。第１の穴１２ｅには、インシュレータ２０の第１の突部２０ａが嵌合し、第２の穴１２ｆには、インシュレータ２０の第２の突部２０ｂが嵌合する（図２参照）。つまり、実施の形態１では、固定子鉄心１０は、インシュレータ２０を固定するための２つの穴を有している。これにより、インシュレータ２０を固定子鉄心１０に強固に固定することができる。
ここで、インシュレータを介してティースにコイルを巻き付ける作業を行うときに、インシュレータを周方向Ｒ１に回転させようとする力（例えば、コイルの張力）が加わることで、インシュレータがティースに対して滑り、インシュレータの位置ずれが発生する場合がある。インシュレータに加わる力が大きければ、インシュレータの根元部（つまり、固定子鉄心と接するインシュレータの軸方向の端部）に変形又は亀裂が発生する場合がある。実施の形態１では、固定子鉄心１０は、ヨーク１０ａに設けられた第１の穴１２ｅと、ティース１０ｂに設けられた第２の穴１２ｆとを有している。これにより、ティース１０ｂにコイル３０を巻き付ける作業を行うときにインシュレータ２０に加わる力を分散することができる。そのため、インシュレータ２０の位置ずれが発生することを防止でき、且つインシュレータ２０の根元部に変形又は亀裂が発生することを防止できる。よって、固定子鉄心１０とコイル３０との間がインシュレータ２０によって絶縁されている状態を維持することができる。このように、実施の形態１では、１つのインシュレータ２０が、固定子鉄心１０に対して２点で支持されていることにより、１つのインシュレータが固定子鉄心１０に対して１点で支持されている構成と比べて、インシュレータ２０の位置ずれが発生し難くなる。
実施の形態１では、第２のヨーク部１２ａは１つの第１の穴１２ｅを有し、第２のティース部１２ｂは１つの第２の穴１２ｆを有している。なお、第２のヨーク部１２ａは複数の第１の穴１２ｅを有していてもよく、第２のティース部１２ｂは複数の第２の穴１２ｆを有していてもよい。つまり、固定子鉄心１０の端面１０ｄに設けられる穴の数は、少なくとも２つ以上であればよい。
第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、第２の鉄心部１２をｚ軸方向に貫通している。第１の穴１２ｅの底及び第２の穴１２ｆの底は、第１の鉄心部１１のｚ軸方向の端面１１ｅである。つまり、実施の形態１では、第１の鉄心部１１は、インシュレータ２０（図２参照）を固定するために用いられる穴を有していない。
第２の鉄心部１２は、後述する図９に示されるように、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板１５を有している。第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、電磁鋼板１５を打ち抜き加工することによって形成される。
第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖは、互いに同じ形状である。実施の形態１では、第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖは、円形である。これにより、打ち抜き加工によって、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆを容易に形成することができる。なお、第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖは、円形に限らず、楕円形などの他の形状であってもよい。また、第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖは、互いに異なる形状であってもよい。例えば、第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖのいずれか一方が円形で、他方が非円形であってもよい（後述する図１４参照）。
ｚ軸方向に見たときに、第１の穴１２ｅの面積と第２の穴１２ｆの面積は、互いに同じである。言い換えれば、実施の形態１では、第１の穴１２ｅの直径と第２の穴１２ｆの直径は、互いに同じである。第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆのそれぞれの直径は、例えば、５ｍｍである。なお、ｚ軸方向に見たときに、第１の穴１２ｅの面積と第２の穴１２ｆの面積は、互いに異なっていてもよい。例えば、第２の穴１２ｆの面積は、第１の穴１２ｅの面積より狭くてもよい（後述する図１１参照）。
第１の穴１２ｅの深さと第２の穴１２ｆの深さは、互いに同じである。なお、第１の穴１２ｅの深さと第２の穴１２ｆの深さは、互いに異なっていてもよい。例えば、第２の穴１２ｆの深さは、第１の穴１２ｅの深さより浅くてもよい（後述する図１５参照）。
第１の穴１２ｅは、第２のヨーク部１２ａの周方向Ｒ１の中央に設けられている。第２の穴１２ｆは、第２のティース部１２ｂの周方向Ｒ１の中央に設けられている。実施の形態１では、第１の穴１２ｅの中心点Ｐ１が、第２のヨーク部１２ａの周方向Ｒ１の中央に設けられている。第２の穴１２ｆの中心点Ｐ２が、第２のティース部１２ｂの周方向Ｒ１の中央に設けられている。また、第２の穴１２ｆは、第１の穴１２ｅを通って径方向に伸びる直線Ｓ上に配置されている。言い換えれば、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、同一の直線Ｓ上に配置されている。
図６は、図５に示される第２の鉄心部１２における磁束Ｆ１の流れを示す模式図である。図６に示されるように、永久磁石（つまり、後述する図９の永久磁石７２）から出た磁束Ｆ１は、第２のティース部１２ｂから第２のヨーク部１２ａに向かって流れる。
ここで、第２のティース部１２ｂは、周方向Ｒ１の一方を向く側面１２ｇと、周方向Ｒ１の他方を向く側面１２ｗとを有している。図６では、第２の穴１２ｆの端部と側面１２ｇとの間を流れる磁束Ｆ１の磁束量と第２の穴１２ｆの端部と側面１２ｗとの間を流れる磁束Ｆ１の磁束量は、ほぼ等しい。これは、第２の穴１２ｆ（実施の形態１では、中心点Ｐ２）が、第２のティース部１２ｂの周方向Ｒ１の中央に配置されているためである。言い換えれば、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側において、磁束Ｆ１が流れる磁路の幅が等しいためである。よって、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側において、磁気飽和が発生することを抑制できる。そのため、固定子１における鉄損が低減されるため、電動機１００の効率が低下することが抑制される。
また、実施の形態１では、第１の穴１２ｅの周方向Ｒ１の両側における磁束量が、ほぼ等しい。これは、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、同一の直線Ｓ上に配置されていることにより、第１の穴１２ｅと第２の穴１２ｆとの間で、磁束Ｆ１が流れる最短の経路が確保されているためである。一般的に、磁束は最短の経路で流れる性質を有している。そのため、実施の形態１では、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側を通過した磁束Ｆ１は、最短の経路で第１の穴１２ｅに向かって流れるため、第１の穴の１２ｅの周方向Ｒ１の両側において磁束量（つまり、磁束密度）のばらつきが生じ難くなる。よって、磁気飽和の発生を一層抑制できる。
実施の形態１では、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、中心点Ｐ１及び中心点Ｐ２が直線Ｓ上に位置するように、当該直線Ｓ上に配置されている。これにより、第１の穴１２ｅと第２の穴１２ｆとの間で、磁束Ｆ１が流れる最短の経路が一層確保され易くなる。なお、中心点Ｐ１及び中心点Ｐ２のいずれか一方は、直線Ｓに対して周方向Ｒ１の一方にわずかにずれた位置に配置されていてもよい。
図７は、図１又は２に示される固定子１の一部を示す斜視図である。図７に示されるように、固定子鉄心１０は、ｚ軸方向に積層された複数の鋼板としての複数の電磁鋼板１５を有している。１枚の電磁鋼板１５の板厚ｔｍは、例えば、０．１ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内の決められた厚さである。実施の形態１では、１枚の電磁鋼板１５の板厚ｔｍは、０．３５ｍｍである。電磁鋼板１５は、プレス金型を用いた打ち抜き加工によって、予め決められた形状に加工される。複数の電磁鋼板１５は、溶接、カシメ又は接着等によって互いに固定されている。
図７では、第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部１２はそれぞれ、複数の電磁鋼板１５を有している。なお、第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部１２のいずれか一方は、１枚の電磁鋼板１５で構成されていてもよい。
次に、インシュレータ２０の構成について説明する。図８は、インシュレータ２０の構成を示す斜視図である。図８に示されるように、インシュレータ２０は、第１の穴１２ｅに嵌合する第１の突部２０ａと、第２の穴１２ｆに嵌合する第２の突部２０ｂとを有している。第１の突部２０ａは、ヨーク１０ａを覆う第１の絶縁部２１に形成されている。第２の突部２０ｂは、ティース１０ｂを覆う第２の絶縁部２２に形成されている。第１の突部２０ａ及び第２の突部２０ｂは、柱状である。実施の形態１では、第１の突部２０ａ及び第２の突部２０ｂは、例えば、円柱状である。
第１の突部２０ａのｚ軸方向の長さは、第１の穴１２ｅの深さに対応し、第２の突部２０ｂのｚ軸方向の長さは、第２の穴１２ｆの深さに対応する。実施の形態１では、上述した通り、第１の穴１２ｅの深さ及び第２の穴１２ｆの深さは互いに同じであるため、第１の突部２０ａのｚ軸方向の長さと第２の突部２０ｂのｚ軸方向の長さは、互いに同じである。なお、第１の突部２０ａのｚ軸方向の長さと第２の突部２０ｂのｚ軸方向の長さは、互いに異なっていてもよい。例えば、第２の突部２０ｂのｚ軸方向の長さは、第１の突部２０ａのｚ軸方向の長さより短くてもよい（後述する図１５参照）。
インシュレータ２０は、樹脂材料によって形成されている。実施の形態１では、インシュレータ２０は、例えば、ポリブチレンテレフタレート樹脂（以下、「ＰＢＴ樹脂」ともいう）によって形成されている。一般的に、ＰＢＴ樹脂は、他の樹脂材料に比べて、引張強さが弱いため、弾性変形し易い。そのため、固定子鉄心１０にインシュレータ２０を取り付ける作業を行うときに、インシュレータ２０が適度に弾性変形することで、第１の穴１２ｅに第１の突部２０ａを嵌合し易く、且つ第２の穴１２ｆに第２の突部２０ｂを嵌合し易くなる。よって、インシュレータ２０の取り付け作業が容易になる。なお、インシュレータ２０は、ＰＢＴ樹脂と他の樹脂材料とを含む混合樹脂によって形成されていてもよい。つまり、インシュレータ２０は、ＰＢＴ樹脂を含んでいればよい。
〈回転子〉
次に、回転子７の構成について説明する。図９は、回転子７の構成を示す断面図である。図２及び９に示されるように、回転子７は、シャフト５０に支持された回転子鉄心７１と、回転子鉄心７１に取り付けられた複数の永久磁石７２とを有している。
回転子鉄心７１は、シャフト５０が挿入されるシャフト挿入孔７１ａを有している。シャフト挿入孔７１ａには、焼き嵌め又は圧入等によって、シャフト５０が固定されている。これにより、シャフト５０が回転したときに発生する回転エネルギが、回転子鉄心７１に伝達される。
回転子鉄心７１は、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板（図示せず）を有している。回転子鉄心７１を構成する１枚の電磁鋼板の板厚は、例えば、０．１ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内の決められた厚さである。実施の形態１では、回転子鉄心７１に用いられる１枚の電磁鋼板の板厚は、例えば、０．３５ｍｍである。
図９に示されるように、回転子鉄心７１は、複数の磁石取付部としての複数の磁石挿入穴７１ｂを有している。複数の磁石挿入穴７１ｂは、周方向Ｒ１に配列されている。ｚ軸方向に見たときの磁石挿入穴７１ｂの形状は、例えば、直線状である。１つの磁石挿入穴７１ｂには、例えば、１つの永久磁石７２が挿入されている。図９では、回転子鉄心７１は、６つの磁石挿入穴７１ｂを有している。ここで、電動機１００の極数は、磁石挿入穴７１ｂの数（つまり、永久磁石７２の数）に対応する。図９では、電動機１００の極数は、例えば、６極である。なお、電動機１００の極数は６極に限られず、２極以上あればよい。また、ｚ軸方向に見たときの磁石挿入穴７１ｂの形状は、径方向内側又は外側に凸を向けたＶ字形状であってもよく、磁石挿入穴７１ｂには、複数（例えば、２つ）の永久磁石７２が挿入されていてもよい。
回転子鉄心７１は、漏れ磁束抑制穴としてのフラックスバリア７１ｃを更に有している。フラックスバリア７１ｃは、磁石挿入穴７１ｂの周方向Ｒ１の両側に形成されている。フラックスバリア７１ｃと回転子鉄心７１の外周７１ｄとの間の部分は薄肉部であるため、隣り合う磁極間における漏れ磁束が抑制される。薄肉部の幅は、例えば、回転子鉄心７１を構成する１枚の電磁鋼板の板厚と同じ寸法である。これにより、回転子鉄心７１の強度を確保しつつ、磁束の短絡を防止することができる。
回転子鉄心７１は、回転子鉄心７１をｚ軸方向に貫通する複数（図９では、６つ）の貫通穴７１ｅを更に有している。複数の貫通穴７１ｅは、磁石挿入穴７１ｂより径方向の内側に形成されている。電動機１００が圧縮機（つまり、後述する図１８に示される圧縮機８００）に適用される場合、貫通穴７１ｅには、圧縮された冷媒が通過する。
永久磁石７２は、回転子鉄心７１の磁石挿入穴７１ｂに埋め込まれている。つまり、実施の形態１では、回転子７は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造である。これにより、回転子７の回転時に発生する遠心力によって、永久磁石７２が回転子鉄心７１から脱落することを抑制できる。なお、回転子７はＩＰＭ構造に限らず、回転子鉄心７１の外周７１ｄに永久磁石７２が取り付けられるＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造であってもよい。
永久磁石７２は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類磁石である。なお、永久磁石７２は、希土類磁石に限らず、フェライト磁石などの他の永久磁石であってもよい。
次に、永久磁石７２の保磁力と残留磁束密度との関係について説明する。一般的に、永久磁石の保磁力は、温度上昇により低下する。高温（例えば、１００℃以上）の雰囲気中に電動機が配置された場合、回転子の永久磁石の保磁力は低下する。例えば、保磁力は、温度が上昇するにつれて、約０．５％／ΔＫ～０．６％／ΔＫの割合で低下する。保磁力が約０．５％／ΔＫの割合で低下する場合、高温時（例えば、１３０℃）における保磁力は、常温（例えば、２０℃）時における保磁力より約６５％低下する。
電動機１００が圧縮機に適用される場合、圧縮機の最大負荷時に永久磁石の減磁を防止するために必要な保磁力は、１１００Ａ／ｍ～１５００Ａ／ｍの範囲内である。例えば、１５０℃の冷媒雰囲気中に電動機１００が配置される場合、常温時における保磁力を約１８００Ａ／ｍ～約２３００Ａ／ｍの範囲内に設計する必要がある。
ここで、保磁力を向上させるために、永久磁石に重希土類元素であるディスプロシウム（Ｄｙ）が添加される場合がある。例えば、上述した約２３００Ａ／ｍの保磁力を得るために、永久磁石に２．０重量％程度のＤｙが添加される場合がある。しかし、Ｄｙはレアアース資源であるため、高価であり、且つ入手し難い。また、Ｄｙが永久磁石に添加された場合、残留磁束密度が低下する。残留磁束密度が低下すると、電動機のマグネットトルクが低下し、通電電流が増加するため、銅損が増加する。これにより、電動機の効率が低下する。実施の形態１では、永久磁石７２はＤｙを含まない。つまり、実施の形態１では、永久磁石７２におけるＤｙの含有率は、０重量％である。これにより、永久磁石７２の製造コストを低減することができ、且つ電動機１００の効率の低下を防止することができる。なお、実施の形態１では、永久磁石７２の常温時における保磁力は、約１８００Ａ／ｍである。そのため、電動機１００が圧縮機に適用された場合でも、永久磁石７２の減磁を防止することができる。なお、永久磁石７２はＤｙを含んでいてもよい。
図２に示されるように、回転子７は、回転子鉄心７１のｚ軸方向の両側の端部にそれぞれ固定された複数の端板７３、７４を更に有している。これにより、回転子７の回転バランスが向上し、かつ回転子７の慣性力を大きくすることができる。また、回転子７が端板７３、７４を有していることにより、永久磁石７２が回転子鉄心７１から更に脱落し難くなる。なお、回転子７は、複数の端板７３、７４の一方又は両方を有さない構造であっても実現することができる。
〈実施の形態１の効果〉
以上に説明したように、実施の形態１によれば、インシュレータ２０は、ヨーク１０ａに設けられた第１の穴１２ｅに嵌合する第１の突部２０ａと、ティース１０ｂに設けられた第２の穴１２ｆに嵌合する第２の突部２０ｂとを有している。これにより、ティース１０ｂにコイル３０を巻き付ける作業を行うときに、ティース１０ｂに対してインシュレータ２０を周方向Ｒ１に回転させようとする力を分散することができる。そのため、インシュレータ２０の位置ずれが発生することを防止できる。
実施の形態１によれば、第２の穴１２ｆの中心点Ｐ２は、第２のティース部１２ｂの周方向Ｒ１の中央に配置されている。そのため、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側にそれぞれ形成される磁路の幅が等しい。これにより、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側において、磁気飽和が発生することを抑制できる。
実施の形態１によれば、第２の穴１２ｆは、第１の穴１２ｅを通って径方向に伸びる直線Ｓ上に配置されている。これにより、第１の穴１２ｅと第２の穴１２ｆとの間で、磁束Ｆ１が流れる最短の経路が確保され易くなる。一般的に、磁束は最短の経路で流れる性質を有している。そのため、第２の穴１２ｆの周方向Ｒ１の両側を通過した磁束Ｆ１は、最短の経路で第１の穴１２ｅに向かって流れるため、第１の穴の１２ｅの周方向Ｒ１の両側において磁束量のばらつきが生じ難くなる。よって、磁気飽和が発生することを一層抑制できる。
実施の形態１によれば、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆは、第１の穴１２ｅの中心点Ｐ１及び第２の穴１２ｆの中心点Ｐ２が直線Ｓ上に位置するように、直線Ｓ上に配置されている。これにより、第１の穴１２ｅと第２の穴１２ｆとの間で、磁束Ｆ１が流れる最短の経路が一層確保され易くなる。よって、磁束Ｆ１は、第１の穴１２ｅと第２の穴１２ｆとの間を積極的に流れ易くなるため、固定子鉄心１０における鉄損を一層低減することができる。
実施の形態１によれば、第１の穴１２ｅの底及び第２の穴１２ｆの底は第１の鉄心部１１のｚ軸方向の端面１１ｅである。つまり、第１の鉄心部１１は、インシュレータ２０が固定されるために用いられる穴を有していない。これにより、永久磁石７２から出た磁束は、第１の鉄心部１１を流れ易くなる。よって、固定子鉄心１０において鉄損が増加することを防止でき、固定子１を有する電動機１００の効率を向上させることができる。
実施の形態１によれば、第１の穴１２ｅの開口１２ｕ及び第２の穴１２ｆの開口１２ｖは、円形である。これにより、打ち抜き加工によって、第１の穴１２ｅ及び第２の穴１２ｆを第２の鉄心部１２に容易に形成することができる。
実施の形態１によれば、インシュレータ２０は、ＰＢＴ樹脂によって形成されている。一般的に、ＰＢＴ樹脂は、他の樹脂材料に比べて、引張強さが弱いため、弾性変形し易い。そのため、第２の鉄心部１２にインシュレータ２０を取り付ける作業を行うときに、インシュレータ２０が適度に弾性変形することで、第１の穴１２ｅに第１の突部２０ａを嵌合し易く、且つ第２の穴１２ｆに第２の突部２０ｂを嵌合し易くなる。よって、インシュレータ２０の取り付け作業が容易になる。
《実施の形態２》
図１０は、実施の形態２に係る電動機２００の構成を示す断面図である。図１１は、実施の形態２に係る固定子２の第２の鉄心部２１２の構成を示す拡大平面図である。図１０及び１１において、図２及び５に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図２及び５に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態２に係る固定子２は、第１の穴２１２ｅの形状の点で、実施の形態１に係る固定子１と相違する。
図１０に示されるように、電動機２００は、固定子２と回転子７とを有している。固定子２は、固定子鉄心２１０と、固定子鉄心２１０のティースに備えられたインシュレータ２２０と、インシュレータ２２０を介してティースに巻き付けられたコイル３０とを有している。固定子鉄心２１０は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部２１２を有している。
図１０及び１１に示されるように、第２の鉄心部２１２の第２のヨーク部１２ａは、ｚ軸方向の端面２１０ｄに設けられた第１の穴２１２ｅを有している。第２の鉄心部２１２の第２のティース部１２ｂは、端面２１０ｄに設けられた第２の穴２１２ｆを有している。実施の形態２では、ｚ軸方向に見たときに、第２の穴２１２ｆの面積は、第１の穴２１２ｅの面積より狭い。言い換えれば、第２の穴２１２ｆの直径Φ２は、第１の穴２１２ｅの直径Φ１より小さい。例えば、第２の穴２１２ｆの直径Φ２は４ｍｍであり、第１の穴２１２ｅの直径Φ１は６ｍｍである。
ここで、図１１に示されるように、第２の穴２１２ｆの端部と第２のティース部１２ｂの側面１２ｇを含む平面Ｖとの間の距離をＤ２、第１の穴２１２ｅの端部と平面Ｖとの間の距離をＤ１としたとき、距離Ｄ２は距離Ｄ１より長い。つまり、距離Ｄ２及び距離Ｄ１は、以下の式（１）を満たす。
Ｄ２＞Ｄ１ （１）
これは、ｚ軸方向に見たときに、第２の穴２１２ｆの面積が第１の穴２１２ｅの面積より狭いためである。
図１２は、図１１に示される第２の鉄心部２１２における磁束Ｆ２の流れを示す模式図である。上述した通り、実施の形態２では、距離Ｄ２が距離Ｄ１より長いため、第２の穴２１２ｆの端部と第２のティース部１２ｂの側面１２ｇとの間を磁束Ｆ２が流れ易くなる。よって、第２の穴２１２ｆの端部と側面１２ｇとの間において、磁気飽和が発生することを更に抑制できる。そのため、固定子２における鉄損が更に低減されるため、電動機２００の効率の低下を抑えることができる。
ここで、ｚ軸方向に見たときに、第２の穴２１２ｆの面積が第１の穴２１２ｅの面積より狭いことによる効果について、比較例及び実施の形態１と対比しながら説明する。比較例に係る電動機は、第２の穴１２ｆを有してない点で、実施の形態１に係る電動機１００と相違する。また、実施の形態１に係る電動機１００において、第２の穴１２ｆの端部と第２のティース部１２ｂの側面１２ｇとの間の距離をＤ０（図５参照）とする。例えば、比較例に係る電動機の効率は９５％であるのに対し、実施の形態１に係る電動機１００の効率は９４％であり、実施の形態２に係る電動機２００の効率を９４．８％である。つまり、実施の形態２に係る電動機２００では、実施の形態１に係る電動機１００より効率の低下を抑えることができる。これは、距離Ｄ２が距離Ｄ０より長いためである。
〈実施の形態２の効果〉
以上に説明した実施の形態２によれば、ｚ軸方向に見たときに、第２の穴２１２ｆの面積は、第１の穴２１２ｅの面積より狭い。これにより、第２の穴２１２ｆの端部と第２のティース部１２ｂの側面１２ｇとの間を磁束Ｆ２が流れ易くなる。よって、第２の穴２１２ｆの端部と第２のティース部１２ｂの側面１２ｇとの間において、磁気飽和が発生することを更に抑制できる。
《実施の形態３》
図１３は、実施の形態３に係る固定子の固定子鉄心の第２の鉄心部３１２の構成を示す拡大平面図である。図１３において、図１１に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１１に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態３に係る固定子は、第２の穴３１２ｆの位置の点で、実施の形態２に係る固定子２と相違する。これ以外の点については、実施の形態３に係る固定子は、実施の形態２に係る固定子２と同じである。そのため、以下の説明では、図１１を参照する。
図１３に示されるように、実施の形態３に係る固定子の固定子鉄心は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部３１２を有している。第２の鉄心部３１２の第２のティース部１２ｂは、ティース本体部１２ｈと、ティース先端部１２ｉとを有している。ティース本体部１２ｈは、第２のヨーク部１２ａから径方向内側に延在する。ティース先端部１２ｉは、ティース本体部１２ｈより径方向の内側に配置され、且つティース本体部１２ｈより周方向Ｒ１に幅広である。実施の形態３では、第２の穴３１２ｆは、ティース先端部１２ｉに設けられている。これにより、第１の穴２１２ｅの中心点Ｐ１と第２の穴３１２ｆの中心点Ｐ２との間の距離が広がるため、第１の穴２１２ｅと第２の穴３１２ｆとの間における磁束密度が低くなる。よって、第１の穴２１２ｅと第２の穴３１２ｆの間で磁気飽和が発生することを抑制できる。
第２の穴３１２ｆの端部とティース先端部１２ｉの径方向内側の面（以下、「内周面」ともいう）１２ｊとの間の厚みをｔａとしたとき、厚みｔａは、１枚の電磁鋼板１５の板厚ｔｍ（図７参照）以上の厚みである。つまり、厚みｔａ及び１枚の電磁鋼板１５の板厚ｔｍは、以下の式（２）を満たす。
ｔａ≧ｔｍ （２）
これにより、第２の穴３１２ｆを形成するために、電磁鋼板１５を打ち抜き加工する際に発生する加工ひずみによって、第２の鉄心部１２において鉄損が増加することを抑制できる。
〈実施の形態３の効果〉
以上に説明した実施の形態３によれば、第２の穴３１２ｆは、第２のティース部１２ｂのティース先端部１２ｉに設けられている。これにより、第１の穴２１２ｅの中心点Ｐ１と第２の穴３１２ｆの中心点Ｐ２との間の距離が広がるため、第１の穴２１２ｅと第２の穴３１２ｆとの間における磁束密度が低くなる。よって、第１の穴２１２ｅと第２の穴３１２ｆの間で磁気飽和が発生することを抑制できる。
また、実施の形態３によれば、第２の穴３１２ｆの端部とティース先端部１２ｉの内周面１２ｊとの間の厚みｔａが、１枚の電磁鋼板１５の板厚ｔｍ以上の厚みである。これにより、第２の穴３１２ｆを形成するために、電磁鋼板１５を打ち抜き加工する際に発生する加工ひずみによって、第２の鉄心部１２において鉄損が増加することを抑制できる。
《実施の形態４》
図１４は、実施の形態４に係る固定子の固定子鉄心の第２の鉄心部４１２の構成を示す拡大平面図である。図１４において、図５に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態４に係る固定子は、第１の穴４１２ｅの形状の点で、実施の形態１に係る固定子１と相違する。これ以外の点については、実施の形態４に係る固定子は、実施の形態１に係る固定子１と同じである。そのため、以下の説明では、図２を参照する。
図１４に示されるように、実施の形態４に係る固定子の固定子鉄心１０は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部１１及び第２の鉄心部４１２を有している。第２の鉄心部４１２の第２のヨーク部１２ａは、ｚ軸方向の端面１０ｄに設けられた第１の穴４１２ｅを有している。第２の鉄心部４１２の第２のティース部１２ｂは、ｚ軸方向の端面１０ｄに設けられた第２の穴１２ｆを有している。実施の形態４では、第１の穴４１２ｅの開口４１２ｕの形状は、第２の穴１２ｆの開口１２ｖの形状と異なる。具体的には、第２の穴１２ｆの開口１２ｖは円形であるのに対して、第１の穴４１２ｅの開口４１２ｕは非円形である。
第１の穴４１２ｅの開口４１２ｕは、半円部４１２ｋと、半円部４１２ｋに繋がっている矩形部４１２ｍとを有している。つまり、実施の形態４では、第１の穴４１２ｅの開口４１２ｕは、角部を有している。矩形部４１２ｍは、回り止め部としての機能を有する。これにより、インシュレータ２０を介してティース１０ｂにコイル３０を巻き付ける作業を行うときに、インシュレータ２０が第１の穴４１２ｅを中心に回転し難くなる。なお、ｚ軸方向に見たときの矩形部４１２ｍの形状は長方形に限らず、正方形などの他の矩形であってもよい。また、第２の穴１２ｆの開口が矩形部を有していてもよい。
〈実施の形態４の効果〉
以上に説明した実施の形態４によれば、第１の穴４１２ｅの開口４１２ｕは、矩形部４１２ｍを有している。これにより、インシュレータ２０を介してティース１０ｂにコイル３０を巻き付ける作業を行うときに、インシュレータ２０が第１の穴４１２ｅを中心に回転し難くなる。そのため、インシュレータ２０の位置ずれが発生することを防止できる。
《実施の形態５》
図１５は、実施の形態５に係る電動機５００の構成を示す断面図である。図１５において、図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図２に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態に係る電動機５００の固定子５は、第１の穴５１２ｅの深さ及び第２の穴５１２ｆの深さが互いに異なる点で、実施の形態１に係る固定子１と相違する。
図１５に示されるように、電動機５００は、固定子５と回転子７とを有している。固定子５は、ヨーク及びティースを有する固定子鉄心５１０と、固定子鉄心５１０のティースに備えられたインシュレータ５２０と、インシュレータ５２０を介して固定子鉄心５１０のティースに巻き付けられたコイル３０とを有している。固定子鉄心５１０は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部５１１及び第２の鉄心部５１２を有している。
固定子鉄心５１０のヨークは、ｚ軸方向の端面５１０ｄに設けられた第１の穴５１２ｅを有している。固定子鉄心５１０のティースは、端面５１０ｄに設けられた第２の穴５１２ｆを有している。実施の形態５では、第２の穴５１２ｆの深さＬ２は、第１の穴５１２ｅの深さＬ１より浅い。例えば、第２の穴５１２ｆの深さＬ２は０．５ｍｍであり、第１の穴５１２ｅの深さＬ１は０．７５ｍｍである。
第２の穴５１２ｆの深さＬ２が第１の穴５１２ｅの深さＬ１より浅いため、実施の形態５では、第２の穴５１２ｆは、第２の鉄心部５１２をｚ軸方向に貫通しない。そのため、固定子鉄心５１０において、第２の穴５１２ｆの底と第１の鉄心部５１１のｚ軸方向の端面５１１ｅとの間に磁束が流れる部分が形成される。これにより、永久磁石７２から出た磁束が第２の鉄心部５１２を流れ易くなるため、第２の鉄心部５１２において、磁気飽和が発生することを更に抑制することができる。
インシュレータ５２０は、第１の穴５１２ｅに嵌合する第１の突部５２０ａと、第２の穴５１２ｆに嵌合する第２の突部５２０ｂとを有している。これにより、インシュレータ５２０を介して固定子鉄心５１０のティースにコイル３０を巻き付ける作業を行うときに、固定子鉄心５１０にインシュレータ５２０を強固に固定することができる。よって、コイル３０の巻き付け作業を行うときに、インシュレータ５２０の位置ずれが発生することを防止できる。
〈実施の形態５の効果〉
以上に説明した実施の形態５によれば、第２の穴５１２ｆの深さＬ２が第１の穴５１２ｅの深さＬ１より浅い。そのため、固定子鉄心５１０において、第２の穴５１２ｆの底と第１の鉄心部５１１のｚ軸方向の端面５１１ｅとの間に磁束が流れる部分が形成される。これにより、永久磁石７２から出た磁束が第２の鉄心部５１２を流れ易くなるため、第２の鉄心部５１２において、磁気飽和が発生することを更に抑制することができる。
《実施の形態６》
図１５は、実施の形態６に係る固定子のインシュレータ６２０の構成を示す図である。実施の形態６に係る固定子は、インシュレータ６２０が絶縁フィルム４０を固定するための取り付け部６２１ｂを有している点で、実施の形態１に係る固定子１と相違する。これ以外の点については、実施の形態６に係る固定子は、実施の形態１に係る固定子１と同じである。そのため、以下の説明では、図１及び９を参照する。
インシュレータ６２０は、固定子鉄心１０のヨーク１０ａを覆う第１の絶縁部６２１と、固定子鉄心１０のティース１０ｂを覆う第２の絶縁部２２とを有している。図１５は、インシュレータ６２０の第１の絶縁部６２１を径方向外側から見た図である。
第１の絶縁部６２１は、第１の絶縁部６２１の周方向Ｒ１を向く側面６２１ａから突出する取り付け部６２１ｂを有している。取り付け部６２１ｂは、絶縁フィルム４０を固定するために用いられる。取り付け部６２１ｂは、軸方向外側に凹む溝部６２１ｃを有している。絶縁フィルム４０が溝部６２１ｃに差し込まれることにより、絶縁フィルム４０がインシュレータ２０に固定される。これにより、コイル３０をティース１０ｂに巻き付ける作業を行うときに、絶縁フィルム４０を外れ難くすることができる。よって、ティース１０ｂの側面とコイル３０とが絶縁フィルム４０によって絶縁されている状態を維持することができる。なお、取り付け部６２１ｂは、インシュレータ６２０の第２の絶縁部２２に備えられていてもよい。
〈実施の形態６の効果〉
以上に説明した実施の形態６によれば、インシュレータ６２０が絶縁フィルム４０を固定するための取り付け部６２１ｂを有している。これにより、コイル３０をティース１０ｂに巻き付ける作業を行うときに、絶縁フィルム４０を外れ難くすることができる。よって、ティース１０ｂの周方向Ｒ１を向く側面とコイル３０との間に絶縁フィルム４０が配置されている状態を維持することができる。
《実施の形態７》
次に、上述した実施の形態１から６のいずれかの電動機を駆動する実施の形態７に係る電動機駆動装置８０について説明する。図１６は、電動機駆動装置８０の構成を示す図である。なお、以下では、実施の形態１に係る電動機１００を駆動する電動機駆動装置８０を例にして説明する。
電動機駆動装置８０は、電動機１００を駆動する駆動回路１５０を有している。駆動回路１５０は、整流回路１５１と、インバータ１５２とを有している。整流回路１５１は、商用交流電源９０から供給される交流電圧を直流電圧に変換する。
インバータ１５２は、例えば、後述する図１７に示される圧縮機８００の端子７０６を介して電動機１００に接続されている。インバータ１５２は、整流回路１５１によって変換された直流電圧を高周波電圧に変換して、当該高周波電圧を電動機１００のコイル３０（図１参照）に印加する。インバータ１５２は、インバータ主素子としての複数（図１６では、６つ）のインバータスイッチ１５２ａと、複数（図１６では、６つ）のフライホイルダイオード１５２ｂとを有している。インバータスイッチ１５２ａは、例えば、ＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）である。
駆動回路１５０は、主素子駆動回路１５３と、電流検出部１５４と、回転位置検出部１５５と、制御部１５６とを更に有している。主素子駆動回路１５３は、インバータ１５２のインバータスイッチ１５２ａを駆動する。電流検出部１５４は、整流回路１５１とインバータ１５２との間に配置された複数の分圧抵抗１５７、１５８の両端の電圧値を検出し、検出された電圧値を制御部１５６に出力する。回転位置検出部１５５は、検出情報として電動機１００の回転子７（図１参照）の回転位置を検出して、その検出情報を制御部１５６に出力する。
制御部１５６は、目標回転数についての指令信号又は回転位置検出部１５５から出力される回転子７の位置情報などに基づいて、電動機１００に供給すべきインバータ１５２の出力電圧を演算する。制御部１５６は、演算した出力電圧をＰＷＭ信号として主素子駆動回路１５３に出力する。電動機１００は、インバータスイッチ１５２ａによるＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御に基づく可変速駆動を行うことによって、回転数とトルクを可変し、低速から高速まで幅広い運転を行うことができる。また、電動機１００がインバータ１５２によって駆動されることで、負荷変動による影響を抑えることができる。
《実施の形態８》
次に、上述の各実施の形態に係る電動機が適用可能な実施の形態８に係る圧縮機８００について説明する。図１７は、圧縮機８００の構成を示す部分断面図である。図１７に示されるように、圧縮機８００は、例えば、ロータリ圧縮機である。なお、圧縮機８００は、ロータリ圧縮機に限らず、低圧圧縮機又はスクロール圧縮機などの他の圧縮機であってもよい。また、以下では、実施の形態１に係る電動機１００を有する圧縮機８００を例にして説明する。
圧縮機８００は、回転軸としてのシャフト５０と、電動機１００と、圧縮機構部８０１と、密閉容器８０２と、アキュムレータ８０３とを有している。電動機１００は、圧縮機構部８０１を駆動する。図１７では、電動機１００は、冷媒が流れる方向において、圧縮機構部８０１より下流側に配置されている。圧縮機構部８０１は、アキュムレータ８０３から供給される冷媒を圧縮する。シャフト５０は、圧縮機構部８０１と電動機１００とを連結している。シャフト５０は、電動機１００の回転子７に固定されるシャフト本体部５１と、圧縮機構部８０１に固定される偏心軸部５２とを有している。
圧縮機構部８０１は、シリンダ８１１と、ローリングピストン８１２と、上部フレーム８１３と、下部フレーム８１４とを有している。
シリンダ８１１は、吸入口８１１ａと、シリンダ室８１１ｂとを有している。吸入口８１１ａは、吸入管８０４を介してアキュムレータ８０３に接続されている。吸入口８１１ａは、アキュムレータ８０３から吸入される冷媒が流れる通路であり、シリンダ室８１１ｂに連通している。シリンダ室８１１ｂは、軸線Ｃ１を中心とする円筒状の空間である。シリンダ室８１１ｂには、シャフト５０の偏心軸部５２、ローリングピストン８１２が配置されている。
ローリングピストン８１２は、シャフト５０の偏心軸部５２に固定されている。上部フレーム８１３及び下部フレーム８１４は、シリンダ室８１１ｂのｚ軸方向端部を閉鎖する。上部フレーム８１３及び下部フレーム８１４はそれぞれ、シャフト５０を回転可能に支持する軸受部を有する。上部フレーム８１３及び下部フレーム８１４には、上部吐出マフラ８１５及び下部吐出マフラ８１６がそれぞれ取り付けられている。
密閉容器８０２は、電動機１００、圧縮機構部８０１及びシャフト５０を収容している。密閉容器８０２は、例えば、鋼板から形成される。電動機１００の固定子１は、焼き嵌め、圧入又は溶接等によって、密閉容器８０２の内壁に固定されている。密閉容器８０２の底部には、圧縮機構部８０１を潤滑する図示しない冷凍機油が貯留されている。
アキュムレータ８０３は、密閉容器８０２に取り付けられている。アキュムレータ８０３には、低圧の液冷媒とガス冷媒とが混合した冷媒が、後述する冷凍サイクル装置の冷媒回路から供給される。アキュムレータ８０３は、液冷媒と冷媒ガスとを分離し、冷媒ガスのみを圧縮機構部８０１に供給する。
圧縮機８００は、密閉容器８０２の上部に取り付けられた吐出管７０５と端子７０６とを更に有している。吐出管８０５は、圧縮機構部８０１によって圧縮された冷媒を密閉容器８０２の外部に吐出する。端子８０６は、圧縮機８００の外部に備えられた駆動装置（例えば、図１７に示される電動機駆動装置８０）に接続されている。また、端子８０６は、リード線８０７を介して、電動機１００の固定子１のコイル３０に駆動電流を供給する。
次に、圧縮機８００の動作について説明する。端子８０６からコイル３０に駆動電流が供給された場合、回転磁界と回転子７の永久磁石７２の磁界とによって、固定子１と回転子７との間に吸引力および反発力が発生する。これにより、回転子７が回転し、回転子７に固定されたシャフト５０も回転する。
圧縮機構部８０１のシリンダ室８１１ｂには、低圧の冷媒ガスが吸入口８１１ａを介して吸入される。シリンダ室８１１ｂ内では、シャフト５０の偏心軸部５２とローリングピストン８１２が偏心回転することによって、冷媒を圧縮する。
シリンダ室８１１ｂで圧縮された冷媒は、上部吐出マフラ８１５及び下部吐出マフラ８１６を通って密閉容器８０２内に吐出される。密閉容器８０２内に吐出された冷媒は、回転子７の貫通穴７１ｅ（図９参照）等を通って密閉容器８０２内を上昇し、吐出管８０５から吐出される。
上述した実施の形態１に係る電動機１００では、固定子鉄心１０における磁気飽和の発生が抑制されるため、鉄損が低減することで電動機１００の効率が向上している。圧縮機８００は電動機１００を有しているため、圧縮機８００の運転効率を向上することができる。
《実施の形態９》
次に、図１８に示される圧縮機８００が適用可能な実施の形態９に係る冷凍サイクル装置について説明する。以下の説明では、冷凍サイクル装置が空気調和装置９００に適用された場合を例にして説明する。なお、冷凍サイクル装置は、空気調和装置９００に限らず、冷蔵庫又はヒートポンプサイクル装置などの他の装置に適用されてもよい。
図１９は、空気調和装置９００の構成を示す図である。空気調和装置９００は、圧縮機８００と、四方弁９０１と、室外熱交換器９０２と、減圧装置としての膨張弁９０３と、室内熱交換器９０４とを有している。圧縮機８００、四方弁９０１、室外熱交換器９０２、膨張弁９０３及び室内熱交換器９０４は、冷媒配管９０５によって接続されている。これにより、空気調和装置９００において、冷媒回路が構成される。空気調和装置９００は、室外熱交換器９０２に対向する室外送風機９０６と、室内熱交換器９０４に対向する室内送風機９０７とを更に有している。
次に、空気調和装置９００の動作について説明する。以下では、冷房運転時における空気調和装置９００の動作について説明する。圧縮機８００は、アキュムレータ８０３から吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒ガスとして送り出す。四方弁９０１は、冷媒の流れ方向を切り替える切り替え弁である。冷房運転時には、四方弁９０１は、圧縮機８００から送り出された冷媒を室外熱交換器９０２に流す。室外熱交換器９０２は、高温高圧の冷媒ガスと媒体（例えば、空気）との熱交換を行うことで、冷媒ガスを凝縮して低温高圧の液冷媒として送り出す。つまり、冷房運転時には、室外熱交換器９０２は、凝縮器としての機能を有している。
膨張弁９０３は、室外熱交換器９０２から送り出された液冷媒を膨張させて、低温低圧の液冷媒として送り出す。室内熱交換器９０４は、室外熱交換器９０２から送り出された低温低圧の液冷媒と媒体（例えば、空気）との熱交換を行い、液冷媒を蒸発させて、冷媒ガスを送り出す。つまり、冷房運転時には、室内熱交換器９０４は、蒸発器としての機能を有している。室内熱交換器９０４で熱が奪われた空気は、室内送風機９０７により、空調対象空間である室内に供給される。
室内熱交換器９０４から送り出された冷媒ガスは、圧縮機８００に戻る。このように、冷房運転時には、冷媒は、圧縮機８００、室外熱交換器９０２、膨張弁９０３及び室内熱交換器９０４の順に循環する。なお、暖房運転時には、四方弁９０１が圧縮機８００から送り出された高温高圧の冷媒ガスを室内熱交換器９０４に流す。これにより、暖房運転時には、室内熱交換器９０４が凝縮器としての機能を有し、室外熱交換器９０２が蒸発器としての機能を有することになる。
実施の形態８に係る圧縮機８００では、上述した通り、運転効率が向上している。空気調和装置９００は、当該圧縮機８００を有していることにより、空気調和装置９００の運転効率を向上することができる。
１、２、５ 固定子、 ７ 回転子、 １０、２１０、５１０ 固定子鉄心、 １０ａ ヨーク、 １０ｂ ティース、 １０ｄ、２１０ｄ、５１０ｄ 端面、 １１、５１１ 第１の鉄心部、 １２、２１２、３１２、４１２、５１２ 第２の鉄心部、 １２ｈ ティース本体部、 １２ｉ ティース先端部、 １２ｕ、１２ｖ、４１２ｕ 開口、 １５ 電磁鋼板、 ２０、２２０、５２０、６２０ インシュレータ、 ２０ａ 第１の突部、 ２０ｂ 第２の突部、 ３０ コイル、 ４０ 絶縁フィルム、 ７１ 回転子鉄心、 ７２ 永久磁石、 １００、２００、５００ 電動機、 ６２１ｂ 取り付け部、 ８００ 圧縮機、 ８０１ 圧縮機構部、 ９００ 空気調和装置、 ９０２ 室外熱交換器、 ９０３ 減圧装置、 ９０４ 室内熱交換器、 Ｄ１、Ｄ２ 距離、 Ｌ１、Ｌ２ 長さ、 Ｐ１、Ｐ２ 中心点、 Ｓ 直線、 ｔａ 厚み、 ｔｍ 板厚、Ｖ 平面。

Claims (17)

  1. ヨークとティースとを有する固定子鉄心と、
    前記ティースに備えられたインシュレータと、
    前記インシュレータを介して前記ティースに巻き付けられたコイルと
    を有し、
    前記ヨークは、前記固定子鉄心の軸方向の端面に設けられた第１の穴を有し、
    前記ティースは、前記端面に設けられた第２の穴を有し、
    前記第２の穴は、前記ティースにおける前記固定子鉄心の周方向の中央に設けられ、且つ前記第１の穴を通って前記固定子鉄心の径方向に伸びる直線上に配置され、
    前記インシュレータは、前記第１の穴に嵌合する第１の突部と、前記第２の穴に嵌合する第２の突部とを有し、
    前記軸方向に見たときに、前記第２の穴の面積は、前記第１の穴の面積より狭い
    固定子。
  2. 前記第１の穴及び前記第２の穴は、前記第１の穴の中心点及び前記第２の穴の中心点が前記直線上に位置するように、前記直線上に配置されている
    請求項１に記載の固定子。
  3. 前記第２の穴の中心点は、前記ティースにおける前記固定子鉄心の周方向の中央に設けられている
    請求項１又は２に記載の固定子。
  4. 前記第２の穴と前記ティースの前記固定子鉄心の周方向を向く側面を含む平面との間の距離をＤ２とし、
    前記第１の穴と前記平面との間の距離をＤ１としたときに、
    Ｄ２＞Ｄ１である
    請求項１から３のいずれか１項に記載の固定子。
  5. 前記ティースは、前記ヨークから前記径方向の内側に延在するティース本体部と、前記ティース本体部より前記径方向の内側に配置されて前記ティース本体部より前記固定子鉄心の周方向に幅広なティース先端部とを有し、
    前記第２の穴は、前記ティース先端部に設けられている
    請求項１から４のいずれか１項に記載の固定子。
  6. 前記固定子鉄心は、前記軸方向に積層された複数の鋼板を有し、
    前記ティース先端部の前記径方向の内側の面と前記第２の穴との間の厚みをｔａとし、
    前記複数の鋼板のうちの１枚の鋼板の板厚をｔｍとしたとき、
    ｔａ≧ｔｍである
    請求項５に記載の固定子。
  7. 前記第１の穴及び前記第２の穴の少なくとも一方の開口の形状は、円形である
    請求項１から６のいずれか１項に記載の固定子。
  8. 前記第１の穴及び前記第２の穴の少なくとも一方の開口は、矩形部を有する
    請求項１から７のいずれか１項に記載の固定子。
  9. 前記第２の穴の深さは、前記第１の穴の深さより浅い
    請求項１から８のいずれか１項に記載の固定子。
  10. 前記固定子鉄心は、第１の鉄心部と、前記第１の鉄心部の前記軸方向の外側に配置された第２の鉄心部とを有し、
    前記第２の鉄心部は、前記第１の穴及び前記第２の穴を有する
    請求項１から９のいずれか１項に記載の固定子。
  11. 前記固定子鉄心における前記コイルを収容するスロットに配置された絶縁フィルムを更に有し、
    前記インシュレータは、前記絶縁フィルムが取り付けられる取り付け部を更に有する
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の固定子。
  12. 前記インシュレータは、ポリブチレンテレフタレート樹脂を含む
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の固定子。
  13. 請求項１から１２のいずれか１項に記載の固定子と、
    回転子と
    を有する電動機。
  14. 前記回転子は、回転子鉄心と、前記回転子鉄心に取り付けられた永久磁石とを有する
    請求項１３に記載の電動機。
  15. 請求項１３又は１４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部と
    を有する圧縮機。
  16. 請求項１５に記載の圧縮機と、
    前記圧縮機から送り出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
    前記凝縮器により凝縮した前記冷媒を減圧する減圧装置と、
    前記減圧装置により減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と
    を有する冷凍サイクル装置。
  17. 請求項１６に記載の冷凍サイクル装置を有する空気調和装置。
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