JPWO2019008722A1

JPWO2019008722A1 - 固定子、電動機、駆動装置、圧縮機、空気調和装置および固定子の製造方法

Info

Publication number: JPWO2019008722A1
Application number: JP2019528281A
Authority: JP
Inventors: 和彦馬場
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-07-06
Filing date: 2017-07-06
Publication date: 2019-11-07
Also published as: WO2019008722A1

Abstract

固定子は、固定子鉄心を備える。固定子鉄心は、軸線を中心とする周方向に延在するヨーク部と、ヨーク部から軸線に向かう方向または軸線から離間する方向に延在する複数のティースと、複数のティースのうち周方向に隣り合う２つのティースの間に形成されたスロットとを有する。固定子鉄心は、複数の積層要素が軸線の方向に積層されており、複数の積層要素のうち軸線の方向に隣り合う２つの積層要素の間に隙間が形成されている。固定子は、また、スロット内に設けられた第１の絶縁部と、固定子鉄心と第１の絶縁部との間に設けられ、隙間のスロット側を塞ぐ第２の絶縁部とを備える。

Description

本発明は、固定子、電動機、駆動装置、圧縮機、空気調和装置および固定子の製造方法に関する。

電動機の固定子は、固定子鉄心と、固定子鉄心に巻き付けられた巻線とを有する。固定子鉄心は、電磁鋼板を積層した積層体で構成され、巻線は、固定子鉄心に形成されたスロット内に配置される。

また、例えば特許文献１には、固定子鉄心と巻線との間に、ポリエステルフィルムからなる絶縁フィルムを配置した固定子が開示されている。

特開２０００−３３３３９８号公報（図１参照）

ここで、固定子鉄心の製造工程では、積層される電磁鋼板の間に隙間が生じる。そのため、電動機が圧縮機等で用いられる場合、潤滑油および冷媒が電磁鋼板の隙間に侵入し、これにより漏洩電流が増加し、電動機効率が低下する可能性がある。

また、固定子鉄心のスロット側の面には、電磁鋼板の打ち抜き工程で生じた凹凸部が存在する。そのため、特許文献１のように固定子鉄心と巻線との間に絶縁フィルムを配置しても、絶縁フィルムと固定子鉄心の凹凸部との隙間から、電磁鋼板の隙間に潤滑油および冷媒が侵入する可能性がある。

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、漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することを目的とする。

本発明の固定子は、軸線を中心とする周方向に延在するヨーク部と、ヨーク部から軸線に向かう方向または軸線から離間する方向に延在する複数のティースと、複数のティースのうち周方向に隣り合う２つのティースの間に形成されたスロットとを有する固定子鉄心であって、複数の積層要素が軸線の方向に積層され、複数の積層要素のうち軸線の方向に隣り合う２つの積層要素の間に隙間を有する固定子鉄心と、スロット内に設けられた第１の絶縁部と、固定子鉄心と第１の絶縁部との間に設けられ、隙間のスロット側を塞ぐ第２の絶縁部とを備える。

この発明によれば、固定子鉄心の積層要素の隙間のスロット側が第２の絶縁部によって塞がれるため、スロット内を流れる潤滑油および冷媒が積層要素の隙間に侵入しにくくなる。これにより、漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することができる。

実施の形態１における電動機を示す断面図である。実施の形態１における電動機を示す縦断面図である。実施の形態１における電動機の固定子鉄心を示す図である。実施の形態１における電動機の固定子鉄心を拡大して示す図である。実施の形態１における固定子鉄心、第１の絶縁部および第２の絶縁部を示す断面図である。実施の形態１における固定子の一部を拡大して示す断面図である。実施の形態１における第１の絶縁部の外観形状を示す斜視図である。電磁鋼板の打ち抜き工程を説明するための模式図である。電磁鋼板の打ち抜き工程で生じる凹凸部を説明するための側面図（Ａ）および正面図（Ｂ）である。電磁鋼板のカシメの形成工程を説明するための模式図（Ａ）およびカシメの形状の例を示す模式図（Ｂ）、（Ｃ）である。電磁鋼板の打ち抜き面で形成される固定子鉄心の端面を拡大して示す断面図である。実施の形態１における固定子鉄心の外周面を拡大して示す断面図である。実施の形態１における固定子鉄心のスロット側の面、第１の絶縁部および第２の絶縁部を拡大して示す断面図である。実施の形態１における固定子の製造工程を示すフローチャートである。電磁鋼板から打ち抜いた固定子鉄心を示す平面図である。実施の形態１における第１の絶縁部の形成方法の一例を説明するため模式図である。実施の形態１における固定子鉄心への巻線方法の一例を示す模式図（Ａ）、（Ｂ）である。実施の形態１における電動機の制御系を示すブロック図である。実施の形態１において第２の絶縁部が固定子鉄心の積層隙間に入り込んだ構成例を示す断面図である。実施の形態２における固定子鉄心のスロット側の面、第１の絶縁部および第２の絶縁部を拡大して示す断面図である。実施の形態３における電動機を示す断面図である。各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機の構成を示す断面図である。図２２の圧縮機を備えた空気調和装置の構成を示す図である。

実施の形態１．
＜電動機の構成＞
本発明の実施の形態１の電動機１００について説明する。図１は、実施の形態１における電動機１００の構成を示す断面図である。この電動機１００は、回転子５に永久磁石５３が埋め込まれた永久磁石埋込型電動機であり、例えば潤滑油および冷媒が封入された圧縮機５００（図２２参照）に用いられる。

電動機１００は、インナロータ型と呼ばれる電動機であり、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、例えば０．３〜１．０ｍｍのエアギャップが形成されている。

以下では、回転子５の回転軸である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また。軸線Ｃ１を中心とする周方向（図１等に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。なお、図１は、回転子５の回転軸（軸線Ｃ１）に直交する面における断面図である。

＜回転子の構成＞
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５３と、回転子鉄心５０の中央部に配置されたシャフト５５とを有する。シャフト５５は、例えば、圧縮機５００（図２２）のシャフトである。

図２は、電動機１００を示す、軸線Ｃ１に平行な面における断面図（縦断面図）である。回転子鉄心５０は、複数の電磁鋼板（積層要素）を軸方向に積層し、軸方向の両端部を固定部材６１，６２で締結したものである。回転子鉄心５０を構成する電磁鋼板の厚さは、例えば０．２〜０．５ｍｍである。

図１に戻り、回転子鉄心５０の外周面に沿って、永久磁石５３が挿入される複数の磁石挿入孔５１が形成されている。磁石挿入孔５１は、回転子鉄心５０を軸方向に貫通する貫通孔である。磁石挿入孔５１の数は、ここでは６である。但し、磁石挿入孔５１の数は６に限定されるものではなく、２以上であればよい。隣り合う磁石挿入孔５１の間は、極間となる。

永久磁石５３は、軸方向に長い平板状の部材であり、回転子鉄心５０の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。永久磁石５３の厚さは、例えば２ｍｍである。永久磁石５３は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石で構成されている。永久磁石５３は、厚さ方向に着磁されている。

ここでは、１つの磁石挿入孔５１に１つの永久磁石５３を配置しているが、１つの磁石挿入孔５１に複数の永久磁石５３を周方向に並べて配置してもよい。この場合、同じ磁石挿入孔５１内の複数の永久磁石５３は、互いに同一の極が径方向外側を向くように着磁される。

磁石挿入孔５１の周方向両端部には、フラックスバリア（漏れ磁束抑制穴）５２が形成されている。フラックスバリア５２は、隣り合う永久磁石５３の間の漏れ磁束を抑制するものである。フラックスバリア５２と回転子鉄心５０の外周との間の鉄心部分は、隣り合う永久磁石５３の間の磁束の短絡を抑制するため、薄肉部となっている。薄肉部の厚さは、回転子鉄心５０を構成する電磁鋼板の厚さと同じであることが望ましい。

＜固定子の構成＞
固定子１は、固定子鉄心１０と、固定子鉄心１０に設けられた第１の絶縁部２および第２の絶縁部３と、固定子鉄心１０に巻き付けられた巻線４とを有する。固定子鉄心１０は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から径方向内側（すなわち軸線Ｃ１に向かう方向）に延在する複数のティース１２とを有する。

ティース１２は、周方向に一定間隔で配置されている。ティース１２の数は、ここでは９である。但し、ティース１２の数は９に限定されるものではなく、２以上であればよい。周方向に隣り合うティース１２の間には、巻線４を収容する空間であるスロット１３が形成される。

固定子鉄心１０は、円筒状のフレーム７の内側に、焼き嵌め、圧入または溶接等によって組み込まれている。フレーム７は、例えば、圧縮機５００（図２２）の密閉容器５０７の一部である。

フレーム７の内側には、圧縮機５００の圧縮要素５０１（図２２）の焼き付きを防止するための潤滑油（例えば冷凍機油）、および、冷凍サイクルを循環する冷媒が存在する。潤滑油および冷媒は、主に、スロット１３の内部と、フレーム７と切欠き１９（後述）の間を通って流れる。ここでは、潤滑油および冷媒の両方が流れる場合について説明するが、潤滑油および冷媒のうち一方が流れればよい。

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、厚さが０．２〜０．５ｍｍ（より望ましくは０．２〜０．３５ｍｍ）である電磁鋼板（積層要素）を軸方向に積層して構成される。電磁鋼板としては、例えば無方向性電磁鋼板が用いられるが、これに限定されるものではない。また、電磁鋼板の代わりに、例えばアモルファス金属の薄帯を用いてもよい。

固定子鉄心１０は、ティース１２毎に複数の分割鉄心１０Ａが周方向に連結された構成を有する。分割鉄心１０Ａの数は、ティース１２の数と同じ（ここでは９つ）である。各分割鉄心１０Ａは、ヨーク部１１の外周面１１ａ側の端部に設けられた連結部１５で互いに連結されている。

図４は、固定子鉄心１０の一部を拡大して示す図である。ヨーク部１１は、周方向に延在する環状の外周面１１ａと、その径方向内側に位置する内周面１１ｂとを有する。外周面１１ａは、フレーム７（図１）に嵌合する面である。内周面１１ｂは、スロット１３に面している。

ヨーク部１１は、分割鉄心１０Ａの周方向の両端を規定する分割面（端面）１６を有する。分割面１６は、ヨーク部１１の内周面１１ｂから径方向外側に延在するが、外周面１１ａには到達しない。分割面１６の径方向外側の端部には、穴１１ｃが形成されている。この穴１１ｃとヨーク部１１の外周面１１ａとの間の薄肉部は、塑性変形可能な連結部１５を構成する。なお、連結部１５は、塑性変形可能な薄肉部に限らず、例えば円形のカシメ（丸カシメ）であってもよい。

固定子鉄心１０が環状に組み立てられた状態では、周方向に隣り合う分割鉄心１０Ａの分割面１６が互いに当接する。一方、固定子鉄心１０が帯状に展開された状態では（図１５参照）、周方向に隣り合う分割鉄心１０Ａの分割面１６が互いに離間する。

ヨーク部１１の外周面１１ａには、切欠き１９が形成されている。切欠き１９は、後述する巻線工程（図１７（Ｂ））において、固定子１を治具でチャックする部分である。また、切欠き１９とフレーム７との間の領域は、潤滑油および冷媒の流路となる。潤滑油および冷媒が切欠き１９を流れることで、固定子１に発生した熱が放出される。

ティース１２は、分割鉄心１０Ａにおけるヨーク部１１の周方向中央部から、径方向内側に延在している。ティース１２は、周方向の両端面である一対の側面１２ａと、軸方向の両端面である一対の端面１２ｂ（図２）とを有する。この側面１２ａおよび端面１２ｂに、巻線４が巻き付けられる。ティース１２の側面１２ａは、スロット１３に面している。

ティース１２は、径方向の内側端部（すなわち先端）にティース先端部１２０を有する。ティース先端部１２０は、回転子５（図１）の外周面に対向する円弧状の先端面１２ｄを有する。ティース先端部１２０は、ティース１２の側面１２ａに対して周方向の両側に突出する突出部１２１を有する。突出部１２１の径方向外側（すなわちヨーク部１１に対向する側）には、突出面１２ｃが形成されている。突出面１２ｃは、スロット１３に面している。

ティース１２の径方向の中央部には、カシメ部（ティースカシメ部）１７が形成されている。ヨーク部１１の切欠き１９の周方向の両側には、カシメ部（ヨークカシメ部）１８がそれぞれ形成されている。ティース１２のカシメ部１７およびヨーク部１１のカシメ部１８は、固定子鉄心１０を構成する複数の電磁鋼板を互いに固定するものである。

ティース１２のカシメ部１７およびヨーク部１１のカシメ部１８によって複数の電磁鋼板を互いに固定することにより、固定子鉄心１０の高い寸法精度および高い剛性を得ることができる。また、電動機１００の駆動時に、電磁加振力によって発生する振動および騒音を抑制することができる。

なお、カシメ部１７は、ティース１２の径方向の中央部に限らず、例えば、ティース先端部１２０の周方向中央部または突出部１２１に形成してもよい。また、カシメ部の数は、固定子鉄心１０の寸法精度および剛性を確保できる最小数でよく、例えばティース１２のカシメ部１７を省略してもよい。

図５は、固定子鉄心１０に、第１の絶縁部２と第２の絶縁部３とを設けた状態を示す断面図である。図６は、固定子鉄心１０に、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３を介して、巻線４を巻き付けた状態を示す断面図である。図６には、フレーム７および回転子５も併せて示す。

図５に示すように、第１の絶縁部２（インシュレータとも称する）は、ティース１２の側面１２ａおよび端面１２ｂ（図２）を覆うティース周囲部２ａと、ヨーク部１１の内周面１１ｂを覆う外側壁部２ｂと、ティース１２の突出部１２１の突出面１２ｃを覆う内側壁部２ｃとを有する。

ティース周囲部２ａは、図６に示すように巻線４が巻き付けられる部分である。外側壁部２ｂおよび内側壁部２ｃは、ティース周囲部２ａに巻き付けられた巻線４を、径方向外側および径方向内側からガイドする部分である。なお、内側壁部２ｃは、ティース１２の突出部１２１の周方向端面も覆っている。

第１の絶縁部２を構成する材料は、例えば、粉体樹脂、液状樹脂、熱可塑性樹脂、電気絶縁ワニス、または接着剤などが望ましい。より具体的には、エポキシ樹脂、液晶ポリエステル樹脂（繊維状無機強化材または無機充填材を加えたもの）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、またはＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂などが望ましい。但し、第１の絶縁部２の構成材料は、これらに限定されるものではない。

第１の絶縁部２は、樹脂を金型で固定子鉄心１０と一体に成形するか、または別部品として成形した樹脂成形体を固定子鉄心１０に組み付けることで形成される。

第１の絶縁部２の厚さは、固定子鉄心１０と巻線４との絶縁性の確保という観点では、厚い方がよい。但し、第１の絶縁部２の厚さが厚すぎると、スロット１３の断面積が小さくなり、スロット１３内に収容可能な巻線量が減少し、（巻線量に反比例する）銅損の増加によって電動機効率が低下する。絶縁性能と電動機効率とを両立させるためには、第１の絶縁部２の厚さは、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍの範囲内にあることが望ましい。

固定子鉄心１０と第１の絶縁部２との間には、第２の絶縁部３（塞ぎ部とも称する）が形成される。第２の絶縁部３は、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ、並びに、ヨーク部１１の内周面１１ｂ（つまり、固定子鉄心１０のスロット１３側の面）を覆うように形成される。

すなわち、第２の絶縁部３は、ティース１２の側面１２ａを覆うティース側面部３ａと、ヨーク部１１の内周面１１ｂを覆うヨーク内面部３ｂと、ティース１２の突出面１２ｃを覆うティース突出面部３ｃとを有する。

ティース側面部３ａは、ティース１２の側面１２ａと第１の絶縁部２のティース周囲部２ａとの間に設けられている。ヨーク内面部３ｂは、ヨーク部１１の内周面１１ｂと第１の絶縁部２の外側壁部２ｂとの間に設けられている。ティース突出面部３ｃは、ティース１２の突出面１２ｃと第１の絶縁部２の内側壁部２ｃとの間に設けられている。

第２の絶縁部３は、固定子鉄心１０の電磁鋼板の隙間に、スロット１３内を流れる潤滑油および冷媒が侵入することを抑制するために設けられる。そのため、第２の絶縁部３は、固定子鉄心１０のスロット１３側の面（すなわち、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ、並びに、ヨーク部１１の内周面１１ｂ）を覆い、当該面に形成される凹部１０４（後述）を塞ぐように形成される。

第２の絶縁部３は、潤滑油および冷媒の少なくとも一方（望ましくは両方）よりも比誘電率の小さい材料で構成される。第２の絶縁部３を構成する材料は、例えば、粉体樹脂、液状樹脂、熱可塑性樹脂、電気絶縁ワニス、または接着剤などが望ましい。より具体的には、エポキシ樹脂、液晶ポリエステル樹脂（繊維状無機強化材または無機充填材を加えたもの）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエチレンテレフタレート、またはＡＢＳ樹脂などが望ましい。但し、第２の絶縁部３の構成材料は、これらに限定されるものではない。なお、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３は、同一の材料で構成されていてもよい。

図６に示すように、固定子鉄心１０のティース１２には、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３を介して、巻線４が巻き付けられる。具体的には、各ティース１２に、例えば直径１．０ｍｍのマグネットワイヤを８０ターン巻き付けることにより、巻線４が構成される。巻線４がスロット１３内に高密度に配置されることで、銅損が低減され、電動機効率化が向上する。

巻線４は、ここでは集中巻きで巻かれ、Ｙ結線により結線されている。但し、巻線４は、分布巻で巻かれてもよく、Δ結線により結線されてもよい。巻線４の巻き数および直径は、要求される特性（回転数、トルク等）、印加電圧およびスロット１３の断面積に応じて決定される。

図７は、第１の絶縁部２の外観形状の一例を示す斜視図である。第１の絶縁部２は、上記の通り、ティース周囲部２ａと外側壁部２ｂと内側壁部２ｃとを有する。ティース周囲部２ａは、上記の通り、ティース１２を周方向両側および軸方向両側から囲むように形成されている。このティース周囲部２ａに、巻線４（図６）が巻き付けられる。

外側壁部２ｂおよび内側壁部２ｃは、いずれも、固定子鉄心１０から軸方向外側に延在し、それぞれ壁部２２および壁部２１を構成している。これらの壁部２１，２２は、固定子鉄心１０の軸方向外側で巻線４（図２）を径方向両側からガイドする部分である。

第１の絶縁部２は、固定子鉄心１０への組み付けを容易にするため、例えば、軸方向の中心部に形成された分割面２３で２つに分割された構成（分割構造）を有する。但し、このような分割構造に限定されるものではなく、一体構造であってもよい。なお、第２の絶縁部３は、第１の絶縁部２の内側に設けられるため、図７では隠れている。

次に、第２の絶縁部３の構成および作用について、さらに説明する。まず、電磁鋼板１０１の打ち抜き工程および積層工程で発生する、固定子鉄心１０の凹凸部および積層隙間について説明する。

図８は、電磁鋼板１０１の打ち抜き工程について説明するための模式図である。固定子鉄心１０を製造する際には、電磁鋼板１０１を、固定子鉄心１０の形状（すなわちヨーク部１１とティース１２とを有する形状）に、一枚ずつ打ち抜く。打ち抜きは、上型７１（ダイ）と下型７２（パンチ）とを有するプレス装置７０を用いて行う。

以下では、説明の便宜上、電磁鋼板１０１の上型７１側の面（すなわち上面）を表面１０１ａと称し、下型７２側の面（すなわち下面）を裏面１０１ｂと称する。

電磁鋼板１０１は、プレス装置７０の上型７１と下型７２とでせん断変形を与えることにより打ち抜く。上型７１を下型７２に対して下降させると、上型７１および下型７２が電磁鋼板１０１に食い込んでクラックＣが生じる。上型７１をさらに下降させると、電磁鋼板１０１がクラックＣを起点として破断する。

図９（Ａ）および（Ｂ）は、打ち抜いた電磁鋼板１０１の切断面（打ち抜き面）を、それぞれ側方および正面から見た模式図である。電磁鋼板１０１の打ち抜き面には、表面１０１ａ側から裏面１０１ｂ側にかけて、だれＡ１、せん断面Ａ２、破断面Ａ３およびかえりＡ４が順に形成される。

だれＡ１は、電磁鋼板１０１の表面１０１ａが上型７１に押し下げられて変形した湾曲面である。せん断面Ａ２は、上型７１に擦られて生じる平面であり、せん断方向（ここでは上下方向）に傷が形成されている。

破断面Ａ３は、クラックＣにより破断した面であり、せん断面Ａ２よりも粗い面である。かえりＡ４（バリ）は、電磁鋼板１０１が上型７１に押し下げられることで形成された突起であり、裏面１０１ｂから下方に突出する。

図９（Ａ）に示すように、電磁鋼板１０１の打ち抜き面では、せん断面Ａ２が面方向（厚さ方向に直交する方向）の外側に突出している。だれＡ１、破断面Ａ３およびかえりＡ４は、せん断面Ａ２よりも内側に退避している。

図１０（Ａ）は、電磁鋼板１０１のカシメ部１７（１８）の形成方法を説明するための模式図である。電磁鋼板１０１を図８に示したように打ち抜く前に、ポンチ９３を有する上型９２と、ダイス９１を有する下型９０とを用いて、電磁鋼板１０１の表面１０１ａと裏面１０１ｂに凹形状と凸形状を形成する。具体的には、ポンチ９３によって電磁鋼板１０１の一部をダイス９１に押し込むことにより、電磁鋼板１０１の裏面１０１ｂ側（ダイス９１側）に凸形状を形成し、表面１０１ａ側（ポンチ９３側）に凹形状を形成する。

その後、図８に示したように電磁鋼板１０１を打ち抜き、その後、図１０（Ｂ）に示すように、複数の電磁鋼板１０１を軸方向に積層する。このとき、電磁鋼板１０１の裏面１０１ｂの凸形状を、軸方向に重なり合う電磁鋼板１０１の表面１０１ａの凹形状に嵌合させる。このようにして、複数の電磁鋼板１０１がカシメ部１７（１８）で互いに固定された固定子鉄心１０が得られる。

なお、カシメ部１７（１８）は、例えば、図１０（Ｂ）に示すように、軸方向に見た形状が円形で、断面形状が矩形であってもよく、また、図１０（Ｃ）に示すように、軸方向に見た形状が矩形で、且つ断面形状がＶ字状であってもよい。図１０（Ｂ）に示したカシメ形状は、円柱状のポンチ９３を用いることで形成され、図１０（Ｃ）に示したカシメ形状は、Ｖ字状のポンチ９３を用いることで形成される。

図１１は、電磁鋼板１０１の打ち抜き面に対応する固定子鉄心１０の端面を拡大して示す断面図である。電磁鋼板１０１の打ち抜き面に対応する固定子鉄心１０の端面とは、図１に示したヨーク部１１の外周面１１ａおよび内周面１１ｂ、並びに、ティース１２の側面１２ａ、突出面１２ｃおよび先端面１２ｄである。

固定子鉄心１０の端面には、せん断面Ａ２を含む凸部１０３と、だれＡ１、破断面Ａ３およびかえりＡ４を含む凹部１０４とが、軸方向に交互に形成される。このような固定子鉄心１０の凸部１０３および凹部１０４は、図１に示したヨーク部１１の外周面１１ａおよび内周面１１ｂ、ティース１２の側面１２ａ、突出面１２ｃおよび先端面１２ｄのいずれにも形成される。

また、電磁鋼板１０１を積層すると、ある電磁鋼板１０１のかえりＡ４が、その下側の電磁鋼板１０１の表面１０１ａに当接する。そのため、ある電磁鋼板１０１の裏面１０１ｂと、その下側の電磁鋼板１０１の表面１０１ａとの間には、数μｍの微小な隙間（積層隙間と称する）１０２が形成される。積層隙間１０２の軸方向の位置は、かえりＡ４の軸方向の位置と同じであり、積層隙間１０２は凹部１０４に連通している。

図１２は、ヨーク部１１の外周面１１ａを拡大して示す断面図であり、図６に示した線分１２−１２における矢視方向の断面図に相当する。ヨーク部１１の外周面１１ａはフレーム７の内周面に嵌合する。一方、フレーム７と切欠き１９との間には、潤滑油および冷媒の流路が形成される。

固定子鉄心１０の積層隙間１０２は、上記の通り、凹部１０４に連通している。そのため、フレーム７と切欠き１９との間を流れる潤滑油および冷媒は、図１２に矢印で示すように、凹部１０４を通って積層隙間１０２の内部に入り込む場合がある。

ヨーク部１１には巻線４が巻かれないため、ヨーク部１１の外周面１１ａ側（あるいは切欠き１９側）から積層隙間１０２に潤滑油および冷媒が入り込んでも、電動機１００の特性への影響はない。しかしながら、ティース１２には巻線４が巻かれるため、ティース１２の積層隙間１０２に潤滑油および冷媒が入り込むと、漏洩電流が増加し、電動機効率の低下を招く可能性がある。

図１３は、ティース１２の側面１２ａ、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３を拡大して示す断面図であり、図５に示した線分１３−１３における矢視方向の断面図に相当する。上記の通り、ティース１２の側面１２ａ（スロット１３側の面）には、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３が設けられている。

第２の絶縁部３は、ティース１２の側面１２ａの凸部１０３を覆い、凹部１０４（すなわち積層隙間１０２のスロット１３側）を塞ぐように形成されている。なお、第２の絶縁部３は、凹部１０４を塞いでいればよく、必ずしも凸部１０３を覆う必要は無い。

上記の通り、固定子鉄心１０のスロット１３（図６）の内部には、潤滑油および冷媒が流れる。第２の絶縁部３によって、ティース１２の側面１２ａの凹部１０４を塞ぐことにより、凹部１０４に連通する積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができる。

このように、ティース１２（すなわち巻線４が巻かれる部分）の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入が抑制されるため、漏洩電流を低減することができ、これに起因する電動機効率の低下を抑制することができる。

第２の絶縁部３の厚さ（最大厚さ）は、凹部１０４の大きさにもよるが、固定子鉄心１０を構成する電磁鋼板の板厚（１枚の厚さ）の１／４〜１／２の範囲内であることが望ましい。なお、第２の絶縁部３の最大厚さとは、第１の絶縁部２から、かえりＡ４までの距離を言う。

図１３には、ティース１２の側面１２ａの第１の絶縁部２および第２の絶縁部３を示したが、図５に示したように、ティース１２の突出面１２ｃおよびヨーク部１１の内周面１１ｂにも、同様に第１の絶縁部２および第２の絶縁部３が形成されている。すなわち、ティース１２の突出面１２ｃおよびヨーク部１１の内周面１１ｂのそれぞれに形成された凹部１０４も、第２の絶縁部３によって塞がれている。

このように、固定子鉄心１０のスロット１３側の面（ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ、並びに、ヨーク部１１の内周面１１ｂ）に、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３が設けられ、第２の絶縁部３が凹部１０４（すなわち積層隙間１０２のスロット１３側）を塞いでいるため、潤滑油および冷媒の積層隙間１０２への侵入を抑制することができる。これにより、漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することができる。

また、電磁鋼板１０１の板厚をより薄くすることで、だれＡ１、せん断面Ａ２、破断面Ａ３およびかえりＡ４（図９（Ａ）および（Ｂ））を小さくすることができる。これにより、第２の絶縁部３の厚さを薄くすることが可能になり、製造コストの上昇を抑制することができる。電磁鋼板１０１の板厚は、０．２ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲内であることが望ましい。

＜固定子の製造工程＞
次に、固定子１の製造工程について説明する。図１４は、固定子１の製造工程を説明するためのフローチャートである。なお、電磁鋼板１０１の表面１０１ａおよび裏面１０１ｂには、図９（Ａ）で示したようにカシメ用の凹凸形状を予め形成しておく。

まず、電磁鋼板１０１を、帯状に展開された固定子鉄心１０の形状に１枚ずつ打ち抜く（ステップＳ１１）。より具体的には、電磁鋼板１０１を、分割鉄心１０Ａに対応する鋼板部分１０Ｂが帯状に連結された形状に打ち抜く。図１５は、打ち抜いた電磁鋼板１０１を示す図である。隣り合う鋼板部分１０Ｂは、連結部１５（例えば塑性変形可能な薄肉部）で互いに連結されている。

電磁鋼板１０１の打ち抜きは、図８に示したように上型７１と下型７２とを有するプレス装置７０で行う。電磁鋼板１０１の打ち抜き面には、だれＡ１、せん断面Ａ２、破断面Ａ３およびかえりＡ４（図９（Ａ）および（Ｂ））が形成される。

なお、ここでは、電磁鋼板１０１を、帯状に展開された固定子鉄心１０の形状（図１５）に打ち抜いているが、固定子鉄心１０が複数の分割鉄心１０Ａを連結した構成でない場合には、電磁鋼板１０１を環状の固定子鉄心１０の形状（図３）に打ち抜いてもよい。

次に、打ち抜いた複数の電磁鋼板１０１を、軸方向に積層する（ステップＳ１２）。このとき、図１０（Ｂ）および（Ｃ）に示したように、積層された複数の電磁鋼板１０１は、カシメ部１７，１８によって互いに固定される。これにより、帯状に展開された固定子鉄心１０が得られる。

次に、固定子鉄心１０に、第２の絶縁部３を形成する（ステップＳ１３）。より具体的には、固定子鉄心１０のスロット１３側の面（すなわち、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ、並びに、ヨーク部１１の内周面１１ｂ）に、第２の絶縁部３を形成する。

例えば、固定子鉄心１０を金型内にセットし、第２の絶縁部３を構成する樹脂を金型内に充填して硬化させることにより、固定子鉄心１０のスロット１３側の面に第２の絶縁部３を一体成形する。これにより、固定子鉄心１０のスロット１３側の面の凹部１０４（図１３）は、第２の絶縁部３によって塞がれる。

このとき、固定子鉄心１０のうち、ティース１２の先端面１２ｄ、ヨーク部１１の外周面１１ａおよび分割面１６には、第２の絶縁部３が形成されないように、予めカバーで覆うものとする。

第２の絶縁部３の形成方法は、金型を用いた一体成形には限らない。図１６は、スプレー装置８２を用いた第２の絶縁部３の形成方法を示す模式図である。図１６に示すように、スプレー装置８２により、固定子鉄心１０のスロット１３側の面（すなわち、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ、並びに、ヨーク部１１の内周面１１ｂ）に噴霧状の樹脂を吹き付け、樹脂を硬化させることで、第２の絶縁部３を形成してもよい。

スプレー装置８２を用いる場合、固定子鉄心１０の複数の分割鉄心１０Ａのうち、樹脂を吹き付ける分割鉄心１０Ａを治具で固定し、その両側の分割鉄心１０Ａを、隣り合うティース１２の間隔が広がるように、連結部１５を中心として回動させる。これにより、樹脂を吹き付ける分割鉄心１０Ａの周囲に広い空間が形成されるため、吹き付けを簡単に行うことができる。

このように第２の絶縁部３を形成した後、固定子鉄心１０に第１の絶縁部２を取り付ける（ステップＳ１４）。すなわち、予め成形した樹脂成形体である第１の絶縁部２（インシュレータ）を、固定子鉄心１０を構成する各分割鉄心１０Ａに取り付ける。第１の絶縁部２が分割構造（図７）を有する場合には、固定子鉄心１０への第１の絶縁部２の取り付けが容易になる。

また、第１の絶縁部２は、金型を用いて固定子鉄心１０および第２の絶縁部３と一体に成形してもよい。例えば、第２の絶縁部３が形成された固定子鉄心１０を金型内にセットし、第１の絶縁部２を構成する樹脂を金型内に充填して硬化させることで、固定子鉄心１０のスロット１３側の面に、第２の絶縁部３を覆うように、第１の絶縁部２を形成することができる。

その後、固定子鉄心１０に、巻線４を巻き付ける（ステップＳ１５）。図１７（Ａ）および（Ｂ）は、巻線工程を説明するための模式図である。まず、図１７（Ｂ）に示すように、帯状に展開された固定子鉄心１０の複数の分割鉄心１０Ａのうち、巻線４を巻き付ける分割鉄心１０Ａを治具で固定し、その両側の分割鉄心１０Ａを、隣り合うティース１２の間隔が広がるように、連結部１５を中心として回動させる。

この状態で、巻線位置に固定した分割鉄心１０Ａのティース１２の周囲に、巻線装置の巻線ノズル８１を用いて巻線４を巻き付ける。巻線ノズル８１は、図１７（Ｂ）に矢印Ｒ２で示すようにティース１２の周囲を回転し、ティース１２の周囲に巻線４を巻き付ける。ティース１２の周囲に広い空間が形成されるため、巻線４の巻き付けを簡単に行うことができる。

各ティース１２に巻線４を巻き付けたのち、図１７（Ａ）に示すように、固定子鉄心１０を環状に組み立てる（ステップＳ１６）。すなわち、固定子鉄心１０を環状に折り曲げ、固定子鉄心１０の両端の分割鉄心１０Ａの突き合わせ部（図１に符号Ｗで示す）を互いに突き合わせて溶接する。

これにより、固定子鉄心１０と、第１の絶縁部２と、第２の絶縁部３と、巻線４とを備えた固定子１が完成する。なお、上記のステップＳ１１で、電磁鋼板１０１を環状に打ち抜いた場合には、ステップＳ１６（環状組立工程）は不要である。固定子１は、圧縮機５００のフレーム７の内側に、焼き嵌め、圧入、または溶接によって組み込まれる。

一方、回転子５の回転子鉄心５０は、電磁鋼板を回転子鉄心５０の形状に１枚ずつ打ち抜き、これらを軸方向に積層し、固定部材６１，６２（図２）で軸方向両側から固定することによって得られる。この回転子鉄心５０の磁石挿入孔５１に永久磁石５３を挿入し、中心孔５４にシャフト５５を挿入することにより、回転子５が得られる。この回転子５を、フレーム７内に取り付けられた固定子１の内側に挿入する。これにより、図１に示した電動機１００が完成する。

圧縮機５００では、電動機１００のスロット１３の内部および切欠き１９とフレーム７との間を通って潤滑油および冷媒が流れるが、固定子鉄心１０のスロット１３側の面には、凹部１０４（すなわち積層隙間１０２のスロット１３側）を塞ぐように第２の絶縁部３が形成されている。そのため、固定子鉄心１０の巻線４が巻かれた部分（すなわちティース１２）の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができる。これにより、漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することができる。

なお、第２の絶縁部３は、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ並びにヨーク部１１の内周面１１ｂの全てに形成するのが最も望ましいが、ティース１２の側面１２ａおよび突出面１２ｃ並びにヨーク部１１の内周面１１ｂのうちの少なくとも１つに形成すれば、ティース１２の積層隙間１０２に潤滑油および冷媒が侵入しにくくなるという効果が得られる。

また、ここでは、固定子鉄心１０を構成する積層要素として電磁鋼板を用いたが、電磁鋼板に限定されるものではなく、例えばアモルファス合金等の薄帯であってもよい。

＜駆動回路＞
次に、電動機１００を駆動する駆動装置としての駆動回路２０１について説明する。図１８は、電動機１００の駆動回路２０１を示すブロック図である。駆動回路２０１には、商用交流電源２０２から供給される交流電圧を直流電圧に変化する整流回路２０３と、整流回路２０３から出力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機１００に供給するインバータ主回路２０４（インバータ）と、インバータ主回路２０４を駆動する主素子駆動回路２０５とを有する。

駆動回路２０１は、また、整流回路２０３から出力された直流電圧を検出する直流電圧検出部２０８と、電動機１００の端子電圧を検出して電動機１００の回転子の位置を検出する回転子位置検出部２１０と、インバータ主回路２０４の最適な出力電圧を演算する出力電圧演算部２１１と、出力電圧演算部２１１の演算結果に基づいて主素子駆動回路２０５にＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力するＰＷＭ信号生成部２１２とを有する。

整流回路２０３は、商用交流電源２０２から供給される電圧を昇圧するチョッパー回路、および、整流した直流電圧を平滑にする平滑コンデンサなどを有する。

インバータ主回路２０４は、３相ブリッジのインバータ回路である。インバータ主回路２０４のスイッチング部は、インバータ主素子としての６つのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２０６ａ〜２０６ｆと、ファストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）としてのシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いた６つのＳｉＣ−ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）２０７ａ〜２０７ｆとを有する。ＦＲＤであるＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆは、ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆがＯＮからＯＦＦに転じる際に生じる逆起電力を抑制する逆電流防止手段である。

ここでは、ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆとＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆは、同一リードフレーム上に各チップが実装されエポキシ樹脂でモールドされてパッケージされたＩＣモジュールで構成される。ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆは、シリコンを用いたＩＧＢＴ（Ｓｉ−ＩＧＢＴ）に代えて、ＳｉＣまたはＧａＮを用いたＩＧＢＴで構成してもよい。また、ＩＧＢＴに代えてＳｉ、ＳｉＣまたはＧａＮを用いたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−ＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒＦｉｅｌｄ−ＥｆｆｅｃｔＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他のスイッチング素子で構成してもよい。

整流回路２０３とインバータ主回路２０４の間には、直列に接続された２つの分圧抵抗２０８ａ，２０８ｂが設けられている。直流電圧検出部２０８は、これらの分圧抵抗２０８ａ，２０８ｂによる分圧回路によって高圧直流電圧を低圧化した電気信号をサンプリングし、保持する。

インバータ主回路２０４から供給される交流電力は、圧縮機５００のガラス端子５１１（図２２）を介して電動機１００の巻線４に供給され、回転磁界によって回転子５が回転する。

回転子位置検出部２１０は、回転子５の位置情報を検出し、出力電圧演算部２１１に出力する。出力電圧演算部２１１は、駆動回路２０１の外部から与えられる目標回転数Ｎの指令または装置の運転条件の情報と回転子５の位置情報とに基づいて、電動機１００に供給すべき最適なインバータ主回路２０４の出力電圧を演算する。出力電圧演算部２１１は、演算した出力電圧をＰＷＭ信号生成部２１２に出力する。

ＰＷＭ信号生成部２１２は、出力電圧演算部２１１から与えられた出力電圧となるようなＰＷＭ信号を、インバータ主回路２０４のＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆを駆動する主素子駆動回路２０５に出力する。インバータ主回路２０４のＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆは、主素子駆動回路２０５によってスイッチングされる。

ＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆに使用されるＳｉＣは、ワイドバンドギャップ半導体の一つである。ワイドバンドギャップ半導体は、Ｓｉよりもバンドギャップが大きい半導体の総称であり、ＳｉＣの他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどがある。ワイドバンドギャップ半導体、特にＳｉＣは、Ｓｉに比べて、耐熱温度、絶縁破壊強度および熱伝導率が高い。ここでは、インバータ回路のＦＲＤにＳｉＣを用いているが、ＳｉＣに代えてその他のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。

電動機１００は、駆動回路２０１のインバータ主回路２０４によるＰＷＭ制御により可変速駆動を行うことで、要求された負荷条件に応じた高効率な運転を行う。インバータ主回路２０４のスイッチング周波数（キャリア周波数）は、主素子駆動回路２０５に用いられるスイッチング素子によって異なる。例えば主素子駆動回路２０５にＧａＮが用いられる場合には、１００ｋＨｚ程度で波形が生成され、駆動電圧には運転周波数よりも高いスイッチングによる高周波が含まれる。

ＰＷＭ制御による高周波運転時に、固定子鉄心１０と巻線４との間に高周波電位差が生じると、浮遊静電容量により漏洩電流が流れやすくなる。この漏洩電流の原理は、コンデンサの原理と同じであり、漏洩電流ｉと、周波数ｆと、静電容量Ｃと、電圧Ｖとの間には、ｉ＝２πｆＣＶの関係が成り立つ。すなわち、漏洩電流ｉは、周波数ｆと静電容量Ｃと電圧Ｖとの積に比例する。

また、静電容量Ｃと、固定子鉄心１０のスロット１３側の面の近傍の巻線４の表面積Ｓと、固定子鉄心１０と巻線４との最短距離ｄとの間には、Ｃ＝εＳ／ｄの関係が成り立つ。ここで、εは誘電率であり、物質によって異なる。通常は、真空の誘電率ε０との比である比誘電率εｒ（＝ε／ε０）が用いられる。

固定子鉄心１０と巻線４との間には、第１の絶縁部２と、第２の絶縁部３と、潤滑油および冷媒とが存在する。圧縮機５００で用いられる潤滑油（冷凍機油）の比誘電率は、４〜７である。また、圧縮機５００で用いられる冷媒の比誘電率は、７〜１２である。第１の絶縁部２および第２の絶縁部３を構成する材料（樹脂）の比誘電率は、３〜５である。すなわち、比誘電率は、樹脂、潤滑油、冷媒の順に大きくなる。

従って、固定子鉄心１０のスロット１３側の面に、比誘電率が潤滑油および冷媒よりも小さい第２の絶縁部３を設けることにより、上記の関係式ｉ＝２πｆＣＶにおける静電容量Ｃを小さくすることができる。すなわち、高周波運転時に固定子鉄心１０と巻線４との電位差によって生じる漏洩電流ｉを、抑制することができる。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、固定子鉄心１０のスロット１３内に第１の絶縁部２が設けられ、固定子鉄心１０と第１の絶縁部２との間に第２の絶縁部３が設けられ、この第２の絶縁部３が積層隙間１０２のスロット１３側を塞いでいる。そのため、スロット１３を流れる潤滑油および冷媒の積層隙間１０２への侵入を抑制することができる。これにより、固定子鉄心１０の積層隙間１０２に潤滑油および冷媒が侵入することによる漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することができる。

また、固定子鉄心１０の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を低減することにより、潤滑油および冷媒の侵入の度合いのばらつきに起因する漏洩電流の変動を抑制することができ、電動機１００の信頼性を向上することができる。

また、上記のように漏洩電流を低減することにより、例えばＳｉＣまたはＧａＮを用いてインバータのＰＷＭ制御のキャリア周波数を高くすることができる。キャリア周波数を高くすることで、制御分解能を向上することができ、電動機１００の高速駆動が可能となる。これにより、圧縮機５００の回転数を増加させ、出力を向上することができる。また、圧縮機５００を用いる空気調和装置６００（図２３）の冷暖房能力を向上し、快適性を高めることができる。

また、固定子鉄心１０のスロット１３側の面に、積層隙間１０２に連通する凹部１０４が形成され、第２の絶縁部３が凹部１０４を塞いでいるため、凹部１０４から積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができ、漏洩電流を効果的に抑制することができる。

また、第２の絶縁部３が、潤滑油および冷媒よりも比誘電率が小さい材料で構成されているため、電動機１００の高周波運転時に固定子鉄心１０と巻線４との電位差によって発生する漏洩電流を低減することができる。

また、第２の絶縁部３が、ティース１２の側面１２ａに形成されているため、巻線４が巻かれるティース１２の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制し、漏洩電流を抑制する効果を高めることができる。

また、第２の絶縁部３が、ヨーク部１１の内周面１１ｂにも形成されているため、ヨーク部１１からティース１２の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができる。

また、第２の絶縁部３が、ティース１２の先端の突出部１２１の突出面１２ｃにも形成されているため、突出部１２１からティース１２の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を効果的に抑制することができる。

また、第２の絶縁部３の厚さが、固定子鉄心１０を構成する電磁鋼板１０１の厚さの１／４〜１／２の範囲内であるため、凹部１０４（すなわち積層隙間１０２のスロット１３側）を効果的に塞ぎ、潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができる。

また、固定子鉄心１０を構成する電磁鋼板１０１の厚さが、０．２〜０．３５ｍｍの範囲内であるため、電磁鋼板１０１の打ち抜き面に生じるだれＡ１、せん断面Ａ２、破断面Ａ３およびかえりＡ４を小さくすることができる。これにより、第２の絶縁部３の厚さを薄くし、製造コストを低減することができる。

なお、上記の図１３に示した例では、第２の絶縁部３が、固定子鉄心１０の凹部１０４を塞ぐように形成されており、積層隙間１０２には入り込んでいなかった。しかしながら、図１９に一例を示すように、第２の絶縁部３が凹部１０４から積層隙間１０２に入り込んでいてもよい。第２の絶縁部３は絶縁性を有するため、第２の絶縁部３が積層隙間１０２に入り込んでも、漏洩電流の原因とはならない。

実施の形態２．
図２０は、実施の形態２の電動機における固定子鉄心１０のスロット１３側の面（ここではティース１２の側面１２ａ）および絶縁部３０を拡大して示す断面図であり、上述した図５の線分１３−１３における矢視方向の断面図に相当する。

この実施の形態２では、第１の絶縁部２と第２の絶縁部３とが一体化されて、絶縁部３０を構成している。絶縁部３０は、固定子鉄心１０のスロット１３側の面の凹部１０４を塞ぐように形成され、積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を抑制する。絶縁部３０は、凹部１０４から積層隙間１０２に入り込んでいても良い（図１９参照）。また、絶縁部３０の周囲には、巻線４（図１参照）が巻き付けられる。

絶縁部３０は、実施の形態１で説明した第１の絶縁部２および第２の絶縁部３の構成材料と同一の材料で構成することができる。絶縁部３０は、潤滑油および冷媒よりも比誘電率の小さい材料で構成されていることが望ましい。絶縁部３０は、例えば、固定子鉄心１０を金型にセットし、樹脂を金型に充填して硬化させることによって形成される。また、図１６に示したように、噴霧状の樹脂を、固定子鉄心１０に吹き付けて硬化させてもよい。

図１９には、ティース１２の側面１２ａに形成された絶縁部３０を示したが、ティース１２の突出面１２ｃおよびヨーク部１１の内周面１１ｂ（図５参照）にも、同様の絶縁部３０が形成される。

実施の形態２の電動機は、第１の絶縁部２および第２の絶縁部３に代えて絶縁部３０を有することを除き、実施の形態１の電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態２の固定子の製造工程は、ステップＳ１３とステップＳ１４とを同時に単一の工程（すなわち絶縁部３０を形成する工程）で行うことを除き、実施の形態１の固定子１の製造工程（図１４）と同様である。

この実施の形態２では、実施の形態１と同様、固定子鉄心１０の巻線４が巻かれる部分（すなわちティース１２）の積層隙間１０２への潤滑油および冷媒の侵入を低減することができる。これにより、漏洩電流を抑制し、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、実施の形態１の第１の絶縁部２および第２の絶縁部３に代えて、単一の絶縁部３０を用いるため、固定子１の製造工程を簡単にすることができる。

実施の形態３．
図２１は、実施の形態３の電動機３００を示す断面図である。実施の形態３の電動機３００は、回転子３０５が固定子３０１の外側に配置されたアウタロータ型の構成を有する点で、実施の形態１の電動機１００と異なる。電動機３００は、例えば圧縮機５００（図２２）に用いられる。

固定子３０１は、例えば厚さが０．２〜０．５ｍｍ（望ましくは０．２〜０．３５ｍｍ）の電磁鋼板（積層要素）を軸線Ｃ１の方向に積層した固定子鉄心３１０と、固定子鉄心３１０に巻き付けられた巻線４（図１参照）とを有する。なお、巻線４は、図２１では省略されている。

固定子鉄心３１０は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク部３１１と、ヨーク部３１１から径方向外側（軸線Ｃ１と反対側）に延在する複数のティース３１２とを有する。ティース３１２の数は、ここでは４であるが、４に限定されるものではない。周方向に隣り合うティース３１２の間には、巻線４を収容する空間であるスロット３１３が形成される。スロット３１３には、圧縮機５００（図２２）の潤滑油および冷媒が流れる。

図２１では省略されているが、ヨーク部３１１およびティース３１２には、複数の電磁鋼板を互いに固定するためのカシメ部が形成されている。

ティース３１２は、周方向の両端面である側面３１２ａを有する。また、ティース３１２は、径方向の外側端部（すなわち先端）に、ティース先端部３２０を有する。ティース先端部３２０は、ティース３１２の側面３１２ａに対して周方向の両側に突出する突出部３２１を有する。突出部３２１の径方向内側には、ヨーク部３１１に対向する突出面３１２ｃが形成されている。ティース３１２の側面３１２ａおよび突出面３１２ｃは、スロット３１３に面している。

ヨーク部３１１は、軸線を中心とする環状の内周面３１１ａと外周面３１１ｂとを有する。内周面３１１ａの内側には、回転子３０５に連結されたシャフト３５５が配置されている。ヨーク部３１１の内周面３１１ａとシャフト３５５との間には、互いに接触しない程度の隙間が設けられている。ヨーク部３１１の外周面３１１ｂは、スロット３１３に面している。

すなわち、この実施の形態３では、固定子鉄心３１０のスロット３１３側の面は、ティース３１２の側面３１２ａおよび突出面３１２ｃ、並びに、ヨーク部３１１の外周面３１１ｂである。

固定子鉄心３１０のスロット３１３側の面（ティース３１２の側面３１２ａおよび突出面３１２ｃ、並びに、ヨーク部３１１の外周面３１１ｂ）には、第２の絶縁部３０３が形成されている。また、第２の絶縁部３０３を覆うように、第１の絶縁部３０２が設けられている。第１の絶縁部３０２および第２の絶縁部３０３の構成材料および厚さは、それぞれ、実施の形態１の第１の絶縁部２および第２の絶縁部３と同様である。

第２の絶縁部３０３は、実施の形態１の第２の絶縁部３と同様、金型を用いて固定子鉄心３１０と一体に成形することができる。また、スプレー装置により固定子鉄心３１０に樹脂を吹き付けてもよい。

第１の絶縁部３０２は、実施の形態１の第１の絶縁部２と同様、予め成形した樹脂成形体を固定子鉄心３１０に組み付けるか、あるいは、金型を用いて固定子鉄心３１０および第２の絶縁部３と一体に成形することができる。

第１の絶縁部３０２および第２の絶縁部３０３は、実施の形態１で説明した第１の絶縁部２および第２の絶縁部３の構成材料と同一の材料で構成することができる。第１の絶縁部３０２および第２の絶縁部３０３は、潤滑油および冷媒よりも比誘電率の小さい材料で構成されていることが望ましい。

固定子鉄心３１０の端面には、図１３に示した凸部１０３および凹部１０４と同様の凸部および凹部が形成される。また、固定子鉄心３１０を構成する電磁鋼板の隙間には、図１３に示した積層隙間１０２と同様の積層隙間が形成される。

実施の形態２の第２の絶縁部３０３は、固定子鉄心３１０のスロット３１３側の面（ティース３１２の側面３１２ａおよび突出面３１２ｃ、並びに、ヨーク部３１１の外周面３１１ｂ）において、凹部を塞いでいる。

そのため、固定子鉄心３１０の巻線４が巻き付けられる部分（すなわちティース３１２）の積層隙間への潤滑油および冷媒の侵入を抑制することができ、漏洩電流を低減することができる。第２の絶縁部３０３の厚さは、固定子鉄心３１０を構成する電磁鋼板の板厚の１／４〜１／２の範囲内であることが望ましい。

なお、第２の絶縁部３０３は、ティース３１２の側面３１２ａおよび突出面３１２ｃ並びにヨーク部３１１の外周面３１１ｂのうち、少なくとも１つに形成されていれば、ティース３１２の積層隙間に潤滑油および冷媒が侵入しにくくなるという効果が得られる。

回転子３０５は、軸線Ｃ１を中心とする環状の回転子鉄心３５０と、回転子鉄心３５０の内周に沿って配置された複数の永久磁石３５１とを有する。永久磁石３５１の数は、ここでは６であるが、６に限定されるものではない。回転子３０５は、図示しないハブを介してシャフト３５５に固定されており、軸線Ｃ１は当該シャフト３５５の回転中心である。

電動機３００は、例えば、実施の形態１で説明した駆動回路２０１（図１８）によって駆動することができる。

固定子３０１の製造方法は、次の通りである。すなわち、予めカシメ用の凹凸形状を形成した電磁鋼板を、固定子鉄心３１０の形状に１枚ずつ打ち抜く。続いて、複数の電磁鋼板を積層し、カシメ部で互いに固定して固定子鉄心３１０を得る。次に、固定子鉄心３１０のスロット３１３側の面に、第２の絶縁部３０３を形成する。さらに、第２の絶縁部３０３を覆うように、第１の絶縁部３０２を組み付けるかまたは一体に成形する。その後、固定子鉄心３１０のティース３１２に、第１の絶縁部３０２を介して巻線４を巻き付ける。これにより、固定子３０１が得られる。

この実施の形態３では、アウタロータ型の電動機３００において、固定子鉄心３１０のスロット３１３の内部に第１の絶縁部３０２が設けられ、固定子鉄心３１０と第１の絶縁部３０２との間に第２の絶縁部３０３が設けられ、この第２の絶縁部３０３が積層隙間のスロット３１３側を塞いでいる。そのため、スロット３１３を流れる潤滑油および冷媒の積層隙間への侵入を低減することができる。これにより、漏洩電流を低減し、電動機効率を向上することができる。

なお、実施の形態２で説明したように、第１の絶縁部３０２と第２の絶縁部３０３とを一体に形成してもよい。また、第２の絶縁部３０３は、図１９に示したように、固定子鉄心３１０の積層隙間に入り込んでいてもよい。

＜圧縮機＞
次に、各実施の形態の電動機１００が適用可能な圧縮機（ロータリ圧縮機）５００について説明する。図２２は、圧縮機５００の構成を示す断面図である。圧縮機５００は、密閉容器５０７と、密閉容器５０７内に配設された圧縮要素５０１と、圧縮要素５０１を駆動する電動機１００とを備えている。電動機１００は、実施の形態１で説明した電動機１００（図１）であるが、実施の形態２または３で説明した電動機であってもよい。

圧縮要素５０１は、シリンダ室５０３を有するシリンダ５０２と、電動機１００によって回転するシャフト５５と、シャフト５５に固定されたローリングピストン５０４と、シリンダ室５０３内を吸入側と圧縮側に分けるベーン（図示せず）と、シャフト５５が挿入されてシリンダ室５０３の軸方向端面を閉鎖する上部フレーム５０５および下部フレーム５０６とを有する。上部フレーム５０５および下部フレーム５０６には、上部吐出マフラ５０８および下部吐出マフラ５０９がそれぞれ装着されている。

密閉容器５０７は、例えば厚さ３ｍｍの鋼板を絞り加工して形成された円筒状の容器である。密閉容器５０７の底部には、圧縮要素５０１の各摺動部を潤滑する潤滑剤としての冷凍機油（図示せず）が貯留されている。シャフト５５は、軸受部としての上部フレーム５０５および下部フレーム５０６によって回転可能に保持されている。

シリンダ５０２は、内部にシリンダ室５０３を備えており、ローリングピストン５０４は、シリンダ室５０３内で偏心回転する。シャフト５５は偏心軸部を有し、その偏心軸部にローリングピストン５０４が嵌合している。

密閉容器５０７は、円筒状のフレーム７を有する。電動機１００の固定子１は、焼き嵌め、圧入または溶接等の方法により、フレーム７の内側に組み込まれている。固定子１の巻線４には、密閉容器５０７に固定されたガラス端子５１１から電力が供給される。シャフト５５は、回転子５の回転子鉄心５０（図１）の中央に形成された中心孔５４に固定されている。

密閉容器５０７の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ５１０が取り付けられている。密閉容器５０７には吸入パイプ５１３が固定され、この吸入パイプ５１３を介してアキュムレータ５１０からシリンダ５０２に冷媒ガスが供給される。また、密閉容器５０７の上部には、冷媒を外部に吐出する吐出パイプ５１２が設けられている。

冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２等を用いることができる。また、地球温暖化防止の観点からは、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）の冷媒を用いることが望ましい。

圧縮機５００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ５１０から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ５１３を通ってシリンダ５０２のシリンダ室５０３内に供給される。インバータの通電によって電動機１００が駆動されて回転子５が回転すると、回転子５と共にシャフト５５が回転する。そして、シャフト５５に嵌合するローリングピストン５０４がシリンダ室５０３内で偏心回転し、シリンダ室５０３内で冷媒が圧縮される。シリンダ室５０３で圧縮された冷媒は、吐出マフラ５０８，５０９を通り、さらに固定子鉄心１０のスロット１３（図６）および切欠き１９とフレーム７との間を通って、密閉容器５０７内を上昇する。密閉容器５０７内を上昇した冷媒は、吐出パイプ５１２から吐出され、冷凍サイクルの高圧側に供給される。

なお、シリンダ室５０３で圧縮された冷媒には冷凍機油が混入しているが、固定子鉄心１０のスロット１３（図６）等を通過する際に、冷媒と冷凍機油との分離が促進され、冷凍機油の吐出パイプ５１２への流入が防止される。

この圧縮機５００の電動機１００には、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であり、洩電流の低減によって高い電動機効率と高い信頼性を有している。そのため、圧縮機５００の運転効率および信頼性を向上することができる。

また、電動機１００は、漏洩電流の低減により、高いキャリア周波数で駆動することができ、高速駆動が可能である。そのため、圧縮機５００の回転数を増加させ、出力を向上することができる。

なお、各実施の形態で説明した電動機は、ロータリ圧縮機に限らず、他の種類の圧縮機にも利用することができる。

また、各実施の形態で説明した電動機は、圧縮機以外の装置に用いることができる。電動機が圧縮機以外の装置で用いられる場合であっても、固定子鉄心を構成する電磁鋼板の隙間に、例えば潤滑油（冷凍機油には限定されない）が侵入することを抑制することができる。

＜空気調和装置＞
次に、上述した圧縮機５００を備えた空気調和装置６００（冷凍空調装置）について説明する。図２３は、空気調和装置６００の構成を示す図である。図２３に示した空気調和装置６００は、圧縮機（ロータリ圧縮機）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。

空気調和装置６００の動作は、次の通りである。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るが、図２３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に流す。凝縮器６０２は、圧縮機５００から送り出された冷媒と空気（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。なお、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。

空気調和装置６００の圧縮機５００は、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であり、漏洩電流の低減により高い運転効率と高い信頼性を有している。そのため、空気調和装置６００の運転効率および信頼性を向上することができる。また、圧縮機５００は、高回転数と高出力に対応可能であるため、空気調和装置６００（図２３）の冷房能力を向上し、快適性を高めることができる。

なお、空気調和装置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。

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固定子、２第１の絶縁部（インシュレータ）、２ａティース周囲部、２ｂ外側壁部、２ｃ内側壁部、３第２の絶縁部（塞ぎ部）、３ａティース側面部、３ｂヨーク内面部、３ｃティース突出面部、４巻線、５回転子、７フレーム、１０固定子鉄心、１０Ａ分割鉄心、１０Ｂ鋼板部分、１０ａ外周面、１１ヨーク部、１１ａ外周面、１１ｂ内周面、１１ｃ穴、１２ティース、１２ａ側面、１２ｂ端面、１２ｃ突出面、１２ｄ先端面、１３スロット、１５連結部、１６分割面、１７，１８カシメ部、１９切欠き、２１，２２壁部、２３分割面、３０絶縁部、５０回転子鉄心、５１磁石挿入孔、５２フラックスバリア、５３永久磁石、５４中心孔、５５シャフト、１００電動機、１０１電磁鋼板、１０１ａ表面、１０１ｂ裏面、１０２積層隙間（隙間）、１０３凸部、１０４凹部、１２０ティース先端部、１２１突出部、２０１駆動回路、２０２商用交流電源、２０３整流回路、２０４インバータ主回路（インバータ）、２０５主素子駆動回路、２１２ＰＷＭ信号生成部、３００電動機、３０１固定子、３０２第１の絶縁部、３０３第２の絶縁部、３０５回転子、３１０固定子鉄心、３１１ヨーク部、３１１ｂ外周面、３１２ティース、３１２ａ側面、３１２ｃ突出面、３１３スロット、３２０ティース先端部、３２１突出部３２１、３５０回転子鉄心、３５１永久磁石、５００圧縮機、５０１圧縮要素、５０７密閉容器、６００空気調和装置、６０１四方弁、６０２凝縮器、６０３減圧装置、６０４蒸発器、６０５冷媒配管、Ａ１だれ、Ａ２せん断面、Ａ３破断面、Ａ４かえり。

本発明の固定子は、軸線を中心とする周方向に延在するヨーク部と、ヨーク部から軸線に向かう方向または軸線から離間する方向に延在する複数のティースと、複数のティースのうち周方向に隣り合う２つのティースの間に形成されたスロットとを有する固定子鉄心であって、複数の積層要素が軸線の方向に積層され、複数の積層要素のうち軸線の方向に隣り合う２つの積層要素の間に隙間を有する固定子鉄心と、スロット内に設けられ、隙間のスロット側を塞ぎ、同一の材料で一体に形成された絶縁部と、絶縁部に巻き付けられた巻線とを備える。

Claims

軸線を中心とする周方向に延在するヨーク部と、前記ヨーク部から前記軸線に向かう方向または軸線から離間する方向に延在する複数のティースと、前記複数のティースのうち前記周方向に隣り合う２つのティースの間に形成されたスロットとを有する固定子鉄心であって、複数の積層要素が前記軸線の方向に積層され、前記複数の積層要素のうち前記軸線の方向に隣り合う２つの積層要素の間に隙間を有する固定子鉄心と、
前記スロット内に設けられた第１の絶縁部と、
前記固定子鉄心と前記第１の絶縁部との間に設けられ、前記隙間の前記スロット側を塞ぐ第２の絶縁部と
を備えた固定子。
前記第１の絶縁部と前記第２の絶縁部とは、同一の材料で構成されている
請求項１に記載の固定子。
前記第１の絶縁部と前記第２の絶縁部とは、一体に形成されている
請求項１または２に記載の固定子。
前記第２の絶縁部は、潤滑油および冷媒の少なくとも一方よりも比誘電率が小さい材料で構成されている
請求項１から３までの何れか１項に記載の固定子。
前記固定子鉄心の前記スロット側の面には、前記隙間に連通する凹部が形成され、
前記第２の絶縁部は、前記凹部を塞いでいる
請求項１から４までの何れか１項に記載の固定子。
前記第２の絶縁部は、前記隙間に侵入している
請求項１から５までの何れか１項に記載の固定子。
前記第２の絶縁部の厚さは、前記積層要素の１枚の厚さの１／４以上、１／２以下である
請求項１から６までの何れか１項に記載の固定子。
前記第２の絶縁部は、前記複数のティースのそれぞれの前記スロット側の面に形成されている
請求項１から７までの何れか１項に記載の固定子。
前記第２の絶縁部は、前記ヨーク部の前記スロット側の面に形成されている
請求項１から８までの何れか１項に記載の固定子。
前記複数のティースのそれぞれの先端に、前記周方向に突出する突出部を有し、
前記第２の絶縁部は、前記突出部の前記スロット側の面に形成されている
請求項１から９までの何れか１項に記載の固定子。
前記固定子鉄心の前記複数の積層要素のそれぞれの厚さは、０．２ｍｍ以上、０．３５ｍｍ以下である
請求項１から１０までの何れか１項に記載の固定子。
請求項１から１１までの何れか１項に記載の固定子と、
前記軸線を中心とする径方向において前記固定子の内側または外側に設けられた回転子と
を備えた電動機。
請求項１２に記載の電動機を駆動する駆動装置であって、
電源から電圧を供給され、直流電圧を出力する整流回路と、
前記直流電圧を交流電圧に変換して前記電動機に出力するインバータと
を有し、
前記整流回路および前記インバータの少なくとも一方が、スイッチング素子としてワイドバンドギャップ半導体を有する
駆動装置。
前記整流回路は、前記電源から供給された電圧を昇圧する昇圧機能を有する
請求項１３に記載の駆動装置。
電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮要素とを備え、
前記電動機は、請求項１から１１までの何れか１項に記載の固定子と、前記軸線を中心とする径方向において前記固定子の内側または外側に設けられた回転子とを備える
圧縮機。
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、電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮要素とを備え、
前記電動機は、請求項１から１１までの何れか１項に記載の固定子と、前記軸線を中心とする径方向において前記固定子の内側または外側に設けられた回転子とを備える
空気調和装置。
軸線を中心とする周方向に延在するヨーク部と、前記ヨーク部から前記軸線に向かう方向または軸線から離間する方向に延在する複数のティースと、前記複数のティースのうち前記周方向に隣り合う２つのティースの間に形成されたスロットとを有し、複数の積層要素が前記軸線の方向に積層され、前記複数の積層要素のうち前記軸線の方向に隣り合う２つの積層要素の間に隙間を有する固定子鉄心を用意する工程と、
前記固定子鉄心の前記スロット側の面に、前記隙間の前記スロット側を塞ぐように、第２の絶縁部を設ける工程と、
前記第２の絶縁部を覆うように、第１の絶縁部を設ける工程と
を有する固定子の製造方法。
前記第２の絶縁部を設ける工程は、前記固定子鉄心に、前記第２の絶縁部を構成する樹脂を一体成形する工程を含む
請求項１７に記載の固定子の製造方法。
前記第１の絶縁部と前記第２の絶縁部とは一体に形成され、
前記第２の絶縁部を設ける工程と、前記第１の絶縁部を設ける工程とは、単一工程で行われる
請求項１７または１８に記載の固定子の製造方法。