JPWO2018029818A1 - 電動機、圧縮機、冷凍空調装置および電動機の製造方法 - Google Patents

Abstract

電動機は、シェルの内部に設けられる。電動機は、シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、ステータの外周面とシェルの内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える。

Description

本発明は、電動機、圧縮機、冷凍空調装置および電動機の製造方法に関する。

冷凍空調装置等の圧縮機に用いられる電動機は、一般に、圧縮機のシェル（筐体）に焼嵌め等によって組み込まれる。しかしながら、圧縮機のシェルは鉄で構成されているため、電動機のステータからシェルに磁束が流れ、鉄損が発生してモータ効率が低下するという問題がある。

そこで、例えば特許文献１には、同期発電機において、ステータの外周側に非磁性枠を設け、この非磁性枠を介してステータをシェルに嵌合させたものが開示されている。また、特許文献２には、ステータをシェルに組み込み、ステータの外周とシェルの内周との間に環状の空隙を設けた電動機が開示されている。

特開平２−１６８８３０号公報（第１図参照） 特開２００８−１１３４９２号公報（図２参照）

しかしながら、ステータの外周側に非磁性枠を設けた場合、ステータの外径に対してシェルの外径を大きくする必要があり、電動機の小型化の妨げになる。また、ステータの外周とシェルの内周との間に環状の空隙を設けた場合、ステータの支持が不安定になる可能性がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機からシェルへの漏れ磁束を抑制することによりモータ効率を向上することを目的とする。

本発明の電動機は、シェルの内部に配置される電動機であって、シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、ステータの外周面とシェルの内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える。

本発明では、ステータの外周面とシェルの内周面との間に非磁性フィルムが配置されているため、ステータからシェルへの漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。また、シェルを大きくする必要がないため、電動機の小型化に資することができる。

実施の形態１の電動機の構成を示す断面図である。 比較例の電動機の構成を示す側面図である。 実施の形態１の電動機の作用を比較例と対比して示す模式図（Ａ）、（Ｂ）である。 実施の形態１における非磁性フィルムの厚さと、鉄損および誘起電圧との関係を示す特性図である。 実施の形態１における非磁性フィルムの厚さと、モータ効率との関係を示す特性図である。 実施の形態１の電動機の製造方法を示すフローチャートである。 実施の形態１の非磁性フィルムの取り付け方法を説明するための模式図である。 実施の形態２の電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態３の電動機の構成を示す断面図である。 各実施の形態の電動機を適用した圧縮機を示す図である。 図１０の圧縮機を用いた冷凍空調装置を示す図である。 各実施の形態の電動機を適用した送風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。図１に示す電動機１００は、円筒状のシェル（筐体）４の内側に組み込まれている。シェル４は、電動機１００が組み込まれる製品（例えば図１０に示すスクロール圧縮機５００）の容器の一部である。

電動機１００は、回転可能なロータ２と、ロータ２を囲むように設けられたステータ１とを備えている。ステータ１は、上述したシェル４の内側に組み込まれている。ステータ１とロータ２との間には、例えば０．５ｍｍの空隙１６が設けられている。

ロータ２は、複数の磁石挿入孔２２を備えたロータコア２０と、それぞれの磁石挿入孔２２に配置された永久磁石２３とを有している。ロータコア２０は、回転中心である軸線Ｃ１を中心とする円筒状の外周面を有している。ロータコア２０の径方向の中心には、シャフト孔２４が形成されている。シャフト孔２４には、回転軸であるシャフト２１が圧入によって固定されている。

以下では、ロータ２の回転軸である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また、ステータ１およびロータ２の外周（軸線Ｃ１を中心とする円周）に沿った方向を、「周方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とするステータ１およびロータ２の半径方向を、「径方向」と称する。

磁石挿入孔２２は、ロータコア２０を軸方向に貫通している。また、磁石挿入孔２２は、ロータコア２０の周方向に等間隔に複数（ここでは６個）形成されている。磁石挿入孔２２は、軸方向に直交する面内において、直線状に延在する溝である。磁石挿入孔２２は、ロータコア２０の外周面にできるだけ近い位置に配置されている。

磁石挿入孔２２の内部には、永久磁石２３が配置されている。永久磁石２３はロータ２の磁極を構成しており、周方向における永久磁石２３の数はロータ２の極数と同じである。すなわち、ここでは、ロータ２の極数は６極である。但し、ロータ２の極数は６極に限定されるものではなく、２極以上であればよい。

永久磁石２３は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とし、ディスプロシウム（Ｄｙ）を含有する希土類磁石で構成することができる。希土類焼結磁石は、残留磁束密度および保磁力が高いため、電動機１００の高効率化と減磁耐力の向上を実現することができる。永久磁石２３は、また、酸化鉄を主成分とするフェライト焼結磁石で構成することもできる。フェライト焼結磁石は保磁力が高く、また供給が安定しているため、電動機１００の製造コストの低減と減磁耐力の向上を実現することができる。

永久磁石２３は、ロータコア２０の径方向外側と径方向内側とで異なる磁極を有するように着磁されている。また、周方向に隣り合う永久磁石２３は、着磁方向が逆になっている。例えば、ある永久磁石２３が、径方向外側がＮ極となるように着磁されている場合、周方向に隣接する永久磁石２３は、径方向外側がＳ極となるように着磁されている。

磁石挿入孔２２の周方向の両端には、フラックスバリア２５がそれぞれ形成されている。フラックスバリア２５は、磁石挿入孔２２の周方向端部からロータコア２０の外周に向けて径方向に延在する空隙である。フラックスバリア２５は、隣り合う磁極間の漏れ磁束（すなわち極間を通って流れる磁束）を抑制するために設けられる。

ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に巻回された巻線１５とを備えている。ステータコア１０は、例えば厚さ０．１〜０．７ｍｍの電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等により締結したものである。

ステータコア１０は、円環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から径方向内側に突出する複数（ここでは１８個）のティース１２とを有している。ステータコア１０のティース１２には、図示しないインシュレータ（絶縁部）を介して、巻線１５が巻き付けられる。周方向に隣り合うティース１２の間には、巻線１５を収容するためのスロット１３が形成される。

巻線１５の巻き方は、複数のティース１２に跨って巻き付けられる分布巻であってもよく、あるいは、１つのティース１２毎に巻き付けられる集中巻であってもよい。なお、図１では、１つの磁石挿入孔２２に３つのスロット１３が対向しているが、このような構成に限定されるものではない。また、ティース１２の数は、任意である。

ここでは、ステータコア１０の外周面は、周方向に等間隔に配置された６個の円筒面１０ａと、隣り合う円筒面１０ａの間の６個の平坦面１０ｂとを有している。円筒面１０ａおよび平坦面１０ｂは、いずれも、軸線Ｃ１に対する中心角が一定角度（例えば３０度）になるように、周方向に配置されている。円筒面１０ａは、シェル４の内周面に当接する当接面である。一方、平坦面１０ｂはシェル４の内周面には当接せず、平坦面１０ｂ（非当接面）とシェル４の内周面との間には、隙間が生じている。

ステータコア１０の外周面とシェル４の内周面との間には、非磁性フィルム３が設けられている。非磁性フィルム３は、環状に形成されており、ステータコア１０の外周面の全周に亘って設けられている。

非磁性フィルム３の外周面３０はシェル４の内周面に当接し、非磁性フィルム３の内周面３１はステータコア１０の外周面に当接している。この実施の形態では、非磁性フィルム３がステータコア１０の外周面に固定された状態で、ステータコア１０がシェル４の内側に焼嵌めにより組み込まれる。

非磁性フィルム３は、ステータコア１０からシェル４への漏れ磁束を抑制するものである。非磁性フィルム３は、樹脂で形成されており、比誘電率が２〜４であることが望ましい。比誘電率が２〜４であれば、非磁性フィルム３内の渦電流の発生を抑制することができる。また、後述するようにステータコア１０はシェル４に焼嵌めされるため、非磁性フィルム３は耐熱性を有することが望ましい。

具体的には、非磁性フィルム３は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、または、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）で形成されている。ＰＥＴは、融点が２５８℃であるが、使用可能温度が−７０℃〜１５０℃であるため、焼嵌め温度を１５０℃以下とする必要がある。一方、ＰＥＮは、ＰＥＴよりも耐熱性および強度において優れているため、１５０℃以上の焼嵌め温度にも対応可能である。ＰＥＴおよびＰＥＮはいずれも可撓性を有するため、非磁性フィルム３をステータコア１０の外周に簡単に装着することができる。

非磁性フィルム３がＰＥＴで構成されている場合には、非磁性フィルム３の厚さは７５μｍ〜３００μｍであることが望ましい。非磁性フィルム３がＰＥＮで構成されている場合には、非磁性フィルム３の厚さは１２μｍ〜２５０μｍであることが望ましい。

例えば、ステータ１とロータ２との間のギャップ（図１に示した空隙１６）をＧとすると、非磁性フィルム３がＰＥＴで構成されている場合には、非磁性フィルム３の厚さＴは、０．１５≦Ｔ／Ｇ≦０．６を満足することが望ましい。非磁性フィルム３がＰＥＮで構成されている場合には、０．０２４≦Ｔ／Ｇ≦０．５を満足することが望ましい。

図２は、比較例の電動機１０１の構成を示す断面図である。図２では、説明の便宜上、図１と共通の符号を用いて説明する。比較例の電動機１０１は、実施の形態１の電動機１００と同様のステータ１およびロータ２を有しているが、ステータコア１０とシェル４との間には非磁性フィルムが設けられていない。すなわち、ステータコア１０の外周面の円筒面１０ａがシェル４の内周面に接している。

＜非磁性フィルムの作用＞
次に、非磁性フィルム３の作用について説明する。図３（Ａ）は、比較例の電動機１０１（図２）のステータコア１０とシェル４との間の磁束の流れを模式的に示す図である。図３（Ｂ）は、実施の形態１の電動機１００（図１）のステータコア１０とシェル４との間の磁束の流れを模式的に示す図である。

ロータ２の永久磁石２３からの磁束は、ティース１２の径方向内側の端部からティース１２に流入し、ティース１２内を径方向外側に流れてヨーク部１１に流れ、巻線１５に鎖交する。電動機１００の駆動時には、この磁束と巻線１５を流れる電流との作用により、ロータ２を軸線Ｃ１の周囲に回転させる駆動力が発生する。

ここで、比較例の電動機１０１では、図３（Ａ）に示すように、ステータコア１０の外周面がシェル４の内周面に接しているため、ステータコア１０内を流れる磁束の一部が、矢印Ｆで示すようにシェル４に流れる。シェル４は鉄のバルク体で形成されているため、シェル４内に磁束が流れると大きな鉄損が発生する。

これに対し、実施の形態１の電動機１００では、図３（Ｂ）に示すように、ステータコア１０の外周面とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３が配置されているため、ステータコア１０からシェル４に流れる漏れ磁束を抑制することができる。このように漏れ磁束を抑制することにより、鉄損を抑制することができる。

図４は、非磁性フィルム３の厚さに対する鉄損および誘起電圧の変化を示すグラフである。図４の縦軸は、磁界解析により得られたシェル４での鉄損（左側）および誘起電圧（右側）を示す。横軸は、非磁性フィルム３の厚さＴ（ｍｍ）を、ステータ１とロータ２とのギャップＧ（ｍｍ）で除した値（Ｔ／Ｇ）を示す。鉄損は、シェル４に磁束が流れることにより発生する損失である。誘起電圧は、ティース１２に磁束が流れることによって発生する逆起電力である。

なお、非磁性フィルム３の厚さＴをギャップＧに対する相対値で評価するのは、ギャップＧが電動機１００のサイズに応じて決定されるためである。ここでは、ギャップＧを０．５ｍｍ（固定値）とし、非磁性フィルム３の厚さＴを変化させている。また、図４に示した鉄損および誘起電圧の特性は、非磁性フィルム３をＰＥＴ、ＰＥＮのいずれで構成した場合も同じである。

鉄損については、非磁性フィルム３を有さない比較例の電動機１０１（図２）におけるシェル４の鉄損を１００％としている。図４の実線から明らかなように、ステータコア１０とシェル４との間に非磁性フィルム３を設けると、非磁性フィルム３の厚さＴが増加するほど、鉄損が減少する。

例えば、Ｔ／Ｇが０．１５のときには鉄損が８０％となり、比較例（鉄損１００％）に対する改善効果がみられる。また、Ｔ／Ｇが０．２の場合には、鉄損が６５％となり、Ｔ／Ｇが０．４の場合には、鉄損が４５％となり、Ｔ／Ｇが０．６の場合には、鉄損が３５％となる。一方、Ｔ／Ｇが０．６を超える範囲では、Ｔ／Ｇの増加に対する鉄損の減少率が緩やかになる。

誘起電圧については、非磁性フィルム３を有さない比較例の電動機１０１（図２）における誘起電圧を１００％としている。図４の破線から明らかなように、ステータコア１０とシェル４との間に非磁性フィルム３を設けると、非磁性フィルム３の厚さＴが増加するほど、誘起電圧が低下する。非磁性フィルム３の厚さＴの増加と共に誘起電圧が低下する理由は、次の通りである。

すなわち、非磁性フィルム厚さＴが厚くなると、シェル４に磁束が流れにくくなるため、ティース１２に流れる磁束はそのままヨーク部１１に流れ込む。ここで、ヨーク部１１に磁束が流れ過ぎると、ヨーク部１１で磁気飽和が生じ、ヨーク部１１の透磁率が低下して磁束量が減少する。その結果、ティース１２に流れる磁束量が減少し、巻線１５に鎖交する磁束量が減少して、誘起電圧が低下する。

一方、非磁性フィルム３の厚さＴが薄くなると、シェル４に磁束が流れやすくなるため、ヨーク部１１で磁気飽和が生じて透磁率が低下しても、シェル４に流れる磁束の分だけティース１２に流れる磁束量を増加させることができる。そのため、巻線１５に鎖交する磁束量が増加し、誘起電圧が増加する。このような理由より、非磁性フィルム３の厚さＴの増加と共に、誘起電圧が低下する。

図４において、例えば、Ｔ／Ｇが０．１５の場合には、誘起電圧が９９．６％となり、Ｔ／Ｇが０．２の場合には、誘起電圧が９９．５％となる。また、Ｔ／Ｇが０．４の場合には、誘起電圧が９９．３％となり、Ｔ／Ｇが０．６の場合には、誘起電圧が９９．１％となる。上述した鉄損が効率よく減少するＴ／Ｇの範囲（０．１５〜０．６）では、誘起電圧は低下するものの、低下率は小さい（１％未満）ことが分かる。

図５は、非磁性フィルム３の厚さに対するモータ効率の変化を示すグラフである。図５の縦軸は、磁界解析により算出したモータ効率を示す。図５の縦軸は、非磁性フィルム３の厚さＴをギャップＧで除した値（Ｔ／Ｇ）を示す。モータ効率については、鉄損が発生しないと仮定した場合のモータ効率を１００％としている。

図５から、非磁性フィルム３を有さない比較例の電動機１０１（図２）では、モータ効率は９５．９％である。これに対し、ステータコア１０とシェル４との間にＰＥＴで構成した非磁性フィルム３を設け、Ｔ／Ｇを０．１５とした場合には、モータ効率が９６．２５％となり、比較例に対する改善効果がみられる。また、Ｔ／Ｇが０．２の場合には、モータ効率が９６．３％となり、Ｔ／Ｇが０．４の場合には、モータ効率が９６．５％となり、Ｔ／Ｇが０．６の場合には、モータ効率が９６．６３％となる。一方、Ｔ／Ｇが０．６を超える範囲では、Ｔ／Ｇの増加に対するモータ効率の増加率が緩やかになる。

これらの結果から、漏れ磁束を抑制する上でもっと最も望ましいＴ／Ｇの範囲は、０．１５≦Ｔ／Ｇ≦０．６を満足する範囲であることが分かる。例えば、ギャップＧが０．５ｍｍの場合には、上記の最も望ましいＴ／Ｇの範囲（０．１５〜０．６）に対応する非磁性フィルム３の厚さの範囲は、７５μｍ〜３００μｍである。

非磁性フィルム３がＰＥＴで構成される場合、厚さが７５μｍ〜３００μｍの範囲にあれば、製造コストの増加を招くことなく製造可能である。そのため、ＰＥＴで構成される非磁性フィルム３については、厚さが７５μｍ〜３００μｍの範囲にあることが望ましい。

一方、非磁性フィルム３がＰＥＮで構成される場合は、厚さが１２μｍ〜２５０μｍであれば、製造コストの増加を招くことなく製造可能である。そのため、ＰＥＮで構成される非磁性フィルム３については、厚さＴが１２μｍ〜２５０μｍの範囲にあることが望ましい。これは、ギャップＧを０．５ｍｍとすると、０．０２４≦Ｔ／Ｇ≦０．５の範囲に相当する。図４および図５から、Ｔ／Ｇがこの範囲（０．２４〜０．５）にあっても、ある程度の鉄損の抑制効果とモータ効率の改善効果が得られることが分かる。

＜電動機の製造工程＞
次に、この実施の形態１における電動機１００の製造工程について説明する。図６は、実施の形態１の電動機１００の製造工程を説明するためのフローチャートである。まず、ステータコア１０を用意し、ティース１２に図示しないインシュレータを取り付け（または一体に成形し）、巻線装置を用いてティース１２に巻線１５を巻き付ける（ステップＳ１０１）。

次に、ステータコア１０の外周面に、非磁性フィルム３を取り付ける（ステップＳ１０２）。図７は、ステータコア１０に非磁性フィルム３を取り付ける工程を説明するための模式図である。非磁性フィルム３は、可撓性を有するチューブとして形成されている。そのため、非磁性フィルム３を弾性変形させて径方向に広げた状態で、ステータコア１０の外周面に被せるように取り付けることができる。

非磁性フィルム３は、非磁性フィルム３自身の弾性力により、ステータコア１０の外周面に密着した状態で固定される。あるいは、ステータコア１０の外周面に予め接着剤を塗布し、非磁性フィルム３を接着によりステータコア１０に固定してもよい。

次に、非磁性フィルム３を固定したステータコア１０を、例えば圧縮機のシェル４に、焼嵌めによって組み込む（ステップＳ１０３）。具体的には、シェル４を加熱して熱膨張させた状態で、シェル４の内側にステータコア１０を挿入する。その後、シェル４の加熱を停止して、シェル４を収縮させる。これにより、非磁性フィルム３は、ステータコア１０の外周面とシェル４の内周面とに挟まれた状態となる。

上記の通り、非磁性フィルム３がＰＥＴで構成されている場合には、焼嵌め温度を１５０℃以下に設定する必要がある。一方、非磁性フィルム３がＰＥＮで構成されている場合には、焼嵌め温度を１５０℃以上に設定可能である。

一方、ロータ２は、ロータコア２０のシャフト孔２４にシャフト２１を嵌合させ、磁石挿入孔２２に永久磁石２３を挿入することにより組み立てる。そして、このロータ２を、シェル４に組み込まれたステータコア１０の内側に挿入する（ステップＳ１０４）。その後、ロータ２のシャフト２１に軸受および圧縮機構をそれぞれ取り付ける（ステップＳ１０５）。さらに、シェル４に蓋などを装着して、シェル４の内部を密閉する（ステップＳ１０６）。これにより、シェル４に取り付けられた電動機１００が製造される。

この製造方法によれば、チューブ形状の非磁性フィルム３をステータコア１０に被せたのち、ステータコア１０をシェル４に組み込むため、簡単な方法で、非磁性フィルム３をステータコア１０とシェル４との間に配置することができる。

なお、上記の説明では、ステータ１をシェル４に組み込んだ後（ステップＳ１０３）、ステータ１の内側にロータ２を取り付けたが（ステップＳ１０４）、ステータ１の内側にロータ２を挿入した後に、ステータ１をシェル４に組み込んでもよい。また、軸受の外径がロータ２の外径よりも小さい場合には、ロータ２のシャフト２１に予め軸受を取り付けてから、ステータ１の内側にロータ２を挿入してもよい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１では、ステータ１の外周面とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３が配置されているため、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。また、シェル４を大きくする必要がないため、電動機１００の小型化に資することができる。

また、非磁性フィルム３が、可撓性を有するチューブ形状に形成されているため、ステータ１の外側に被せるようにして取り付けることができる。そのため、電動機１００の製造工程が簡単になり、製造コストを低減することができる。

また、非磁性フィルム３が、ステータ１の外周の全域に亘って設けられているため、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を効果的に抑制することができる。

また、非磁性フィルム３がＰＥＴまたはＰＥＮで構成されているため、漏れ磁束を抑制すると共に、ステータコア１０をシェル４に焼嵌めによって組み込む際の熱に対する十分な耐久性が得られる。

また、非磁性フィルム３をＰＥＴで構成し、厚さを７５μｍ〜３００μｍ（０．１５≦Ｔ／Ｇ≦０．６）とすることにより、製造コストを増加させずに漏れ磁束を効果的に抑制することができる。

また、非磁性フィルム３をＰＥＮで構成し、厚さを１２μｍ〜２５０μｍ（０．０２４≦Ｔ／Ｇ≦０．５）とすることにより、製造コストを増加させずに漏れ磁束を抑制することができる。

また、電動機１００の製造工程において、非磁性フィルム３をステータ１の外側に取り付け、そのステータ１をシェル４に焼嵌めによって組み込むことにより、簡単な方法で、ステータ１の外周面とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３を配置することができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。図８は、実施の形態２の電動機１００Ａの構成を示す断面図である。上述した実施の形態１では、ステータ１をシェル４に組み込む前の状態で、非磁性フィルム３がステータ１の外周面に固定されていたが、この実施の形態２では、非磁性フィルム３Ａがシェル４の内周面に固定されている。

非磁性フィルム３Ａは、シェル４の内周面に例えば接着により固定される。このシェル４の内側に、ステータ１を焼嵌めによって組み込むことにより、非磁性フィルム３Ａがステータ１の外周面とシェル４の内周面との間に配置された構成となる。実施の形態２の非磁性フィルム３Ａの材質および厚さは、実施の形態１の非磁性フィルム３と同様である。

非磁性フィルム３Ａが予めシェル４の内周面に固定されているため、非磁性フィルム３Ａとステータ１の外周面の平坦面１０ｂとの間には、隙間が生じる。また、焼嵌めの際には、シェル４が加熱されるため、実施の形態２の非磁性フィルム３Ａは、実施の形態１の非磁性フィルム３よりも高温に加熱される。

この実施の形態２の電動機１００Ａにおいても、ステータ１の外周面とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３Ａが配置されているため、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。実施の形態２の電動機１００Ａの他の構成は、実施の形態１の電動機１００と同様である。

また、実施の形態２の電動機１００Ａの製造方法は、非磁性フィルム３Ａをステータ１の外周面ではなくシェル４の内周面に固定することを除き、実施の形態１の電動機１００の製造方法と同様である。

以上説明したように、本発明の実施の形態２では、ステータ１の外周面とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３Ａが配置されているため、実施の形態１と同様、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。図９は、実施の形態２の電動機１００Ｂの構成を示す断面図である。上述した実施の形態１では、ステータ１の外周面の全周に亘って非磁性フィルム３が固定されていたが、この実施の形態３では、ステータ１の外周面の一部である円筒面１０ａにのみ、非磁性フィルム３Ｂが固定されている。

ステータコア１０の外周面には、実施の形態１で説明したように、円筒面１０ａと平坦面１０ｂとが交互に形成されている。円筒面１０ａはシェル４の内周面に当接するのに対し、平坦面１０ｂとシェル４の内周面との間には隙間が形成される。この実施の形態３では、円筒面１０ａにのみ非磁性フィルム３Ｂを設けている。実施の形態３の非磁性フィルム３Ｂの材質および厚さは、実施の形態１の非磁性フィルム３と同様である。

上述した実施の形態１の非磁性フィルム３はチューブ形状（図７）を有していたが、この実施の形態３の非磁性フィルム３Ｂは、例えば、軸線Ｃ１に平行な方向に長い帯状に形成されている。また、非磁性フィルム３Ｂは、ステータ１の外周面の円筒面１０ａに、例えば接着により固定される。あるいは、シェル４の内周面に、例えば接着により固定してもよい。

この実施の形態３の電動機１００Ｂにおいても、ステータ１の外周面（円筒面１０ａ）とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３Ｂが配置されているため、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。また、ステータ１の外周面の一部にのみ非磁性フィルム３Ｂが形成されるため、非磁性フィルム３Ｂを構成するための材料が少なくて済む。実施の形態３の電動機１００Ｂの他の構成は、実施の形態１の電動機１００と同様である。

また、実施の形態３の電動機１００Ｂの製造方法は、帯状の非磁性フィルム３Ｂをステータ１の円筒面１０ａ（またはシェル４の内周面）に固定することを除き、実施の形態１の電動機１００の製造方法と同様である。

以上説明したように、本発明の実施の形態３では、ステータ１の外周面の一部（円筒面１０ａ）とシェル４の内周面との間に非磁性フィルム３Ｂが配置されているため、実施の形態１と同様、ステータ１からシェル４への漏れ磁束を抑制し、モータ効率を向上することができる。加えて、非磁性フィルム３Ｂを構成するための材料が少なくて済む。

＜スクロール圧縮機＞
次に、上述した各実施の形態の電動機を適用したスクロール圧縮機について説明する。図１０は、実施の形態１の電動機１００を備えたスクロール圧縮機５００の構成を示す断面図である。なお、実施の形態１の電動機１００に換えて、実施の形態２，３の電動機１００Ａ，１００Ｂを用いてもよい。

スクロール圧縮機５００は、密閉容器５０２内に、圧縮機構５１０と、圧縮機構５１０を駆動する電動機１００と、圧縮機構５１０と電動機１００とを連結する主軸５０１と、主軸５０１の圧縮機構５１０の反対側の端部（副軸部）を支持するサブフレーム５０３と、密閉容器５０２の底部の油だめ５０５に貯留される冷凍機油５０４とを備える。

圧縮機構５１０は、それぞれの板状渦巻歯の間に圧縮室を形成するように組み合わされた固定スクロール５１１および揺動スクロール５１２と、オルダムリング５１３と、コンプライアントフレーム５１４と、ガイドフレーム５１５とを備える。

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

密閉容器５０２は、電動機１００が焼嵌めによって組み込まれる円筒状のシェル４を有している。また、密閉容器５０２には、電動機１００のステータ１と駆動回路とを電気的に接続するためのガラス端子５０８が溶接により固定されている。

上述した実施の形態１〜３の電動機１００（１００Ａ，１００Ｂ）は、漏れ磁束を低減することによりモータ効率を向上している。そのため、スクロール圧縮機５００の動力源に電動機１００を用いることで、スクロール圧縮機５００の運転効率を向上し、消費エネルギーを低減することができる。

ここでは、圧縮機の一例としてスクロール圧縮機５００について説明したが、上述した各実施の形態の電動機は、スクロール圧縮機５００以外の圧縮機に適用してもよい。

＜冷凍空調装置＞
次に、上述したスクロール圧縮機５００を備えた冷凍空調装置６００について説明する。図１１は、冷凍空調装置６００の構成を示す図である。図１１に示した冷凍空調装置６００は、圧縮機（スクロール圧縮機）５００と、四方弁６０１と、凝縮器６０２と、減圧装置（膨張器）６０３と、蒸発器６０４と、冷媒配管６０５と、制御部６０６とを備えている。圧縮機５００、凝縮器６０２、減圧装置６０３および蒸発器６０４は、冷媒配管６０５によって連結され、冷凍サイクルを構成している。

圧縮機５００は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として送り出す。四方弁６０１は、冷媒の流れ方向を切り換えるものであり、図１１に示した状態では、圧縮機５００から送り出された冷媒を凝縮器６０２に流入させる。凝縮器６０２は、圧縮機５００から四方弁６０１を経て流入した冷媒と空気（例えば、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送り出す。減圧装置６０３は、凝縮器６０２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。

蒸発器６０４は、減圧装置６０３から送り出された低温低圧の液冷媒と空気（例えば、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、ガス冷媒として送り出す。蒸発器６０４で熱が奪われた空気は、図示しない送風機により、対象空間（例えば室内）に供給される。四方弁６０１および圧縮機５００の動作は、制御部６０６によって制御される。

冷凍空調装置６００の圧縮機５００は、各実施の形態で説明したモータ効率の高い電動機を用いているため、冷凍空調装置６００の運転効率を向上し、消費エネルギーを低減することができる。

なお、冷凍空調装置６００における圧縮機５００以外の構成要素は、上述した構成例に限定されるものではない。

＜空気調和装置＞
次に、上述した各実施の形態の電動機を適用した空気調和装置について説明する。図１２は、実施の形態１の電動機１００を用いた空気調和装置４００の構成を示す図である。なお、実施の形態１の電動機１００に換えて、実施の形態２，３の電動機１００Ａ，１００Ｂを用いてもよい。空気調和装置４００は、室外機４０１と、室内機４０２と、これらを接続する冷媒配管４０３とを備える。

室外機４０１は、送風機としての室外送風機４０５を備えている。室内機４０２は、室内送風機４０７を備えている。図１２には、室外機４０１において冷媒を圧縮する圧縮機４０８も示されている。

室外機４０１の室外送風機４０５は、各実施の形態で説明した電動機が適用される電動機１００を備えている。電動機１００のシャフト２１（図１）には、羽根車４０６が取り付けられている。電動機１００のロータ２（図１）が回転すると、シャフト２１に取り付けられた羽根車４０６が回転し、室外に送風する。

空気調和装置４００が冷房運転を行う場合には、圧縮機４０８で圧縮された冷媒が凝縮器（図示せず）で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機４０５の送風によって室外に放出する。

上述した各実施の形態の電動機は、漏れ磁束を低減することによりモータ効率を向上している。そのため、電動機１００を室外送風機４０５の動力源に用いることにより、空気調和装置４００の運転効率を向上し、消費エネルギーを低減することができる。

なお、ここでは、室外機４０１の室外送風機４０５の電動機１００に、各実施の形態で説明した電動機を適用したが、室内機４０２の室内送風機４０７に各実施の形態の電動機１００を適用してもよい。

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

１，１Ａ，１Ｂ ステータ、 １０ ステータコア、 １０ａ 円筒面、 １０ｂ 平坦面、 １１ ヨーク、 １２ ティース、 １３ スロット、 １５ 巻線（コイル）、 １６ 空隙（エアギャップ）、 ２ ロータ、 ２０ ロータコア、 ２１ シャフト、 ２２ 磁石挿入孔、 ２３ 永久磁石、 ２４ シャフト孔、 ２５ フラックスバリア（空隙）、 ３，３Ａ，１Ｂ 非磁性フィルム、 ４ シェル、 １００，１００Ａ，１００Ｂ 電動機、 ４００ 空気調和装置、 ４０１ 室外機、 ４０２ 室内機、 ４０３ 冷媒配管、 ４０５ 送風機、 ４０６ 羽根車、 ５００ スクロール圧縮機（圧縮機）、 ５０１ 主軸、 ５０２ 密閉容器、 ５１０ 圧縮機構、 ６００ 冷凍空調装置。

本発明の電動機は、シェルの内部に配置される電動機であって、シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、ステータの外周面とシェルの内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える。非磁性フィルムは、ステータの外周面の全域に亘って設けられている。
本発明の電動機は、また、シェルの内部に配置される電動機であって、シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、ステータの外周面とシェルの内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える。ステータの外周面は、シェルの内周面に当接する当接面と、内周面に当接しない非当接面とを有する。非磁性フィルムは、当接面とシェルの内周面との間に配置され、非当接面とシェルの内周面との間には配置されていない。

Claims (16)

1. シェルの内部に配置される電動機であって、
   前記シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、
   前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、
   前記ステータの前記外周面と前記シェルの前記内周面との間に配置された非磁性フィルムと
   を備えた電動機。
2. 前記非磁性フィルムは、前記ステータの前記外周面の全域に亘って設けられている、
   請求項１に記載の電動機。
3. 前記非磁性フィルムは、樹脂で構成されている、
   請求項１または２に記載の電動機。
4. 前記非磁性フィルムは、ポリエチレンテレフタレートで構成されている、
   請求項３に記載の電動機。
5. 前記非磁性フィルムの厚さは、７５μｍ〜３００μｍである、
   請求項４に記載の電動機。
6. 前記ステータと前記ロータとの隙間をＧとすると、前記非磁性フィルムの厚さＴが、
   ０．１５≦Ｔ／Ｇ≦０．６
   を満足する、
   請求項４または５に記載の電動機。
7. 前記非磁性フィルムは、ポリエチレンナフタレートで構成されている、
   請求項３に記載の電動機。
8. 前記非磁性フィルムの厚さは、１２μｍ〜２５０μｍである、
   請求項７に記載の電動機。
9. 前記ステータと前記ロータとの隙間をＧとすると、前記非磁性フィルムの厚さＴが、
   ０．０２４≦Ｔ／Ｇ≦０．５
   を満足する、
   請求項７または８に記載の電動機。
10. 前記非磁性フィルムは、前記ステータの前記外周面に固定されている、
    請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機。
11. 前記非磁性フィルムは、前記シェルの前記内周面に固定されている、
    請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機。
12. 前記ステータの前記外周面は、前記シェルの前記内周面に当接する当接面と、前記内周面に当接しない非当接面とを有し、
    前記非磁性フィルムは、前記当接面と前記シェルの前記内周面との間に配置され、前記非当接面と前記シェルの前記内周面との間には配置されていない、
    請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機。
13. シェルを有する密閉容器と、前記密閉容器内に配置された圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機とを備え、
    前記電動機は、
    前記シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、
    前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、
    前記ステータの前記外周面と前記シェルの前記内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える、
    圧縮機。
14. 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備え、
    前記圧縮機は、シェルを有する密閉容器と、前記密閉容器内に配置された圧縮機構と、前記圧縮機構を駆動する電動機とを備え、
    前記電動機は、
    前記シェルの内周面に対向する外周面を有するステータと、
    前記ステータの内側に回転可能に配置されたロータと、
    前記ステータの前記外周面と前記シェルの前記内周面との間に配置された非磁性フィルムとを備える、
    冷凍空調装置。
15. ステータを用意する工程と、
    前記ステータの外周面に非磁性フィルムを取り付ける工程と、
    前記ステータをシェルの内側に組み込み、前記ステータの外周面と前記シェルの内周面との間に非磁性フィルムを配置する工程と、
    前記ステータの内側にロータを取り付ける工程と
    を有する電動機の製造方法。
16. 前記非磁性フィルムは、チューブ形状で可撓性を有しており、
    前記ステータの外周面に非磁性フィルムを取り付ける工程では、前記非磁性フィルムを前記ステータの外周面に被せるように取り付ける
    請求項１５に記載の電動機の製造方法。
    

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