JPWO2019220610A1 - 固定子、電動機、圧縮機、及び空気調和装置 - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、圧縮機に用いる電動機において、コイルのコイルエンド部が圧縮機内の冷媒および潤滑油に接触するように、固定子を形成することができる。そのため、コイルで発生した熱は、コイルの外部に露出するコイルエンド部から放出させることが望ましい。コイルの発熱量はコイルの電気抵抗の大きさに依存するので、コイルの発熱を低減するためにはコイルの電気抵抗が小さいことが望ましい。
近年、電動機の低コスト化および軽量化のため、コイルの巻線として、銅線コイルに加えて、アルミニウム線コイルを併用することが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
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の回転子3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、回転子3の回転中心である。軸線Axと平行な方向は、「回転子3の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、軸線Axと直交する方向である。
電動機1は、固定子2と、回転子3とを有する。電動機1は、例えば、誘導電動機である。電動機1は、例えば、スクロール圧縮機などの圧縮機に用いられる。
固定子コア21は、環状に形成されている。固定子コア21は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層することにより形成されている。複数の電磁鋼板は、互いにカシメで固定されている。複数の電磁鋼板の各々は、予め定められた形状に打ち抜かれている。複数の電磁鋼板の各々の厚さは、例えば、0.1mmから0.7mmである。
コイル22は、少なくとも1つの第1巻線221と、少なくとも1つの第2巻線222とを有する。第2巻線222は、第1巻線221と直列に接続されている。すなわち、各束220は、少なくとも1つの第1巻線221及び少なくとも1つの第2巻線222で形成されている。図2に示される例では、コイル22は、U相、V相、及びW相を持つ3相コイルであり、コイル22の結線は、Y結線である。
直線P2は、コイルエンド部22aの断面上において直線P1を2等分する直線である。したがって、コイルエンド部22aの断面上における直線P1の長さは、2×R2で表される。半径rは、コイルエンド部22aの断面上における直線P1及び直線P2の交点を中心とする半径である。半径rは、コイルエンド部22aの断面上における、直線P1の長さの半分(すなわち、R2)及び直線P2の長さの半分(すなわち、R1)よりも短い。
次に、第1巻線221の直径及び第2巻線222の直径の関係について説明する。第1巻線221と第2巻線222とは互いに直列に接続されているため、第1巻線221及び第2巻線222に流れる電流は互いに等しい。従って、電気抵抗率の高い第1巻線221で生じる損失は、第2巻線222で生じる損失よりも大きい。そのため、上述のように、放熱効率のよい第1領域201に、第1巻線221をできるだけ多く集めることが望ましい。
1本の第2巻線222の断面積SCuに対する1本の第1巻線221の断面積SAlの比、すなわちSAl/SCuを、断面積比kとする。断面積SAlはπ×(φAl/2)2であり、断面積SCuはπ×(φCu/2)2であるため、断面積比kは、k=(φAl/φCu)2と表すことができる。断面積比kを用いると、式(1)のφCu≦φAlは、1≦kと表される。また、式(2)の0.5×φCu≦φAlは、k≦0.25と表される。
実施の形態1で説明した電動機1は、例えば、誘導電動機である。
<スクロール圧縮機>
次に、実施の形態1で説明した電動機1が適用される圧縮機としてのスクロール圧縮機300について説明する。
図7は、スクロール圧縮機300を示す断面図である。
<空気調和装置>
次に、実施の形態1で説明した電動機1が適用される空気調和装置400について説明する。
図8は、空気調和装置400(冷凍サイクル装置ともいう)を示す図である。
Claims (15)
- 固定子コアと、
少なくとも1つの第1巻線と、前記少なくとも1つの第1巻線と直列に接続されており前記少なくとも1つの第1巻線とは異なる材料で形成された少なくとも1つの第2巻線とを有し、前記固定子コアに巻回されたコイルと
を備え、
前記コイルは、前記固定子コアの外側に位置するコイルエンド部を有し、
前記コイルエンド部において前記コイルと前記固定子コアとの接点からの前記コイルエンド部の最大高さを2等分する直線をP1とし、前記直線P1を挟んで前記固定子コアの反対側である、前記コイルエンド部の第1側の総断面積をS1とし、前記直線P1を挟んで前記第1側の反対側である、前記コイルエンド部の第2側の総断面積をS2とし、前記コイルエンド部の前記第1側における前記少なくとも1つの第1巻線の総断面積をA1とし、前記コイルエンド部の前記第2側における前記少なくとも1つの第1巻線の総断面積をA2としたとき、
(A1/S1)>(A2/S2)
を満たす
固定子。 - 前記コイルエンド部の前記第1側に配置された前記少なくとも1つの第2巻線の総断面積をC1としたとき、
(A1/S1)>(C1/S1)
を満たす
請求項1に記載の固定子。 - 前記コイルエンド部の前記第1側に配置された前記少なくとも1つの第2巻線の総断面積をC1とし、前記コイルエンド部の前記第2側に配置された前記少なくとも1つの第2巻線の総断面積をC2としたとき、
(A1/C1)>(A2/C2)
を満たす
請求項1又は2に記載の固定子。 - 前記コイルエンド部の前記第1側には、前記少なくとも1つの第1巻線のみが配置されている請求項1に記載の固定子。
- 前記コイルエンド部の断面上において前記直線P1を2等分する直線をP2とし、前記コイルエンド部の前記断面上における前記直線P1及び前記直線P2の交点を中心とする半径をrとし、前記半径rは、前記コイルエンド部の前記断面上における、前記直線P1の長さの半分及び前記直線P2の長さの半分よりも短いとし、前記コイルエンド部の前記第1側において前記半径rで囲まれた領域の外側の総断面積をSO1とし、前記コイルエンド部の前記第1側において前記半径rで囲まれた領域の総断面積をSi1とし、前記総断面積SO1に占める前記少なくとも1つの前記第1巻線の占める比率をAO1/SO1とし、前記総断面積Si1に占める前記少なくとも1つの前記第1巻線の占める比率をAi1/Si1としたとき、
(AO1/SO1)>(Ai1/Si1)
を満たす
請求項1から4のいずれか1項に記載の固定子。 - 前記第1巻線の電気抵抗をRAl[Ω]とし、前記第2巻線の電気抵抗をRCu[Ω]とし、1本の前記第1巻線の断面積をSAlとし、1本の前記第2巻線の断面積をSCuとし、前記断面積SCuに対する前記断面積SAlの比SAl/SCuをkとしたとき、
1≦{RAl/(k×RCu)}且つ1≦k
を満たす
請求項1から7のいずれか1項に記載の固定子。 - 前記第1巻線の電気抵抗をRAl[Ω]とし、前記第2巻線の電気抵抗をRCu[Ω]とし、1本の前記第1巻線の断面積をSAlとし、1本の前記第2巻線の断面積をSCuとし、前記断面積SCuに対する前記断面積SAlの比SAl/SCuをkとしたとき、
1≦{RAl/(k×RCu)}且つ0.25≦k
を満たす
請求項1から7のいずれか1項に記載の固定子。 - 前記少なくとも1つの第1巻線はアルミ線である請求項1から9のいずれか1項に記載の固定子。
- 前記少なくとも1つの第2巻線は銅線である請求項1から10のいずれか1項に記載の固定子。
- 請求項1から11のいずれか1項に記載の固定子と、
前記固定子の内側に回転可能に配置された回転子と
を備える
電動機。 - 前記電動機は、誘導電動機である請求項12に記載の電動機。
- 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、請求項12又は13に記載の電動機と
を備える
圧縮機。 - 請求項14に記載の圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備える空気調和装置。
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