WO2015166726A1 - 電動機、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents

電動機、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置 Download PDF

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stator winding
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義和 藤末
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三菱電機株式会社
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    • H02K5/163—Means for supporting bearings, e.g. insulating supports or means for fitting bearings in the bearing-shields radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Definitions

  • the present invention relates to an electric motor in which different kinds of conductors are used together in a stator winding, a hermetic compressor equipped with this motor, and a refrigeration cycle apparatus including the hermetic compressor.
  • Some conventional motors include a stator winding made of both copper and aluminum conductors (see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 by increasing the proportion of the aluminum conductor to the entire stator winding as much as possible (3 to 9% copper in the number ratio), the effect of reducing the weight of the motor and preventing corrosion against moisture is increased. It is an object.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and a first object is to reduce the efficiency while suppressing the reduction in efficiency even in an electric motor using both a copper wire and an aluminum wire.
  • An electric motor is provided.
  • the second purpose is to improve the productivity and quality of electric motors that use both copper and aluminum wires in the stator windings.
  • the third object is to obtain a low-cost, low-noise and high-quality hermetic compressor while satisfying a predetermined efficiency.
  • the fourth object is to obtain a highly reliable refrigeration cycle apparatus.
  • An electric motor includes a stator having a stator core, a cylindrical stator having a stator winding wound around the stator core, and a rotor rotatably provided inside the stator.
  • the stator winding is configured by connecting a plurality of windings for each phase in series, the plurality of windings for each phase being configured by both copper wires and aluminum wires, and for each phase.
  • the proportion of aluminum wire windings and copper wire windings is made equal.
  • a plurality of windings for each phase of the stator winding are configured by both copper wires and aluminum wires, and the ratio of the aluminum wire windings and the copper wire windings of each phase is To be equal.
  • the resistance of the windings in each phase is balanced, and the current flowing in each phase is also balanced accordingly.
  • the generation of torque pulsation in the motor can be suppressed while suppressing the reduction in the efficiency of the motor.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a schematic configuration of a hermetic compressor according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a compression mechanism section showing the hermetic compressor of FIG. 1 as viewed from the direction of arrows AA.
  • the schematic block diagram of the refrigeration cycle apparatus provided with the hermetic compressor of FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electric motor showing the hermetic compressor of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow BB.
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing a stator winding of the electric motor of the hermetic compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a connection diagram of stator windings shown in the electric motor of FIG. 5.
  • FIG. 6 is a connection diagram of stator windings of the electric motor according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a schematic configuration of a hermetic compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a compression mechanism showing the hermetic compressor of FIG. 1 as viewed from the direction AA.
  • FIG. A hermetic compressor 100 shown in FIG. 1 includes a hermetic container 10, a compression mechanism unit 20 that compresses refrigerant gas, and an electric motor 30 that drives the compression mechanism unit 20.
  • a cylinder type rotary compressor for example, a cylinder type rotary compressor.
  • the sealed container 10 includes a bottomed cylindrical lower container 12 and an upper container 11 that covers the upper opening of the lower container 12 in a sealed state.
  • a compression mechanism unit 20 is installed on the lower side of the lower container 12, and an electric motor 30 is installed on the upper side of the lower container 12.
  • the compression mechanism unit 20 and the electric motor 30 are connected by the rotation shaft 21 of the electric motor 30, and the rotational motion of the electric motor 30 is transmitted to the compression mechanism unit 20.
  • the compression mechanism unit 20 compresses the refrigerant gas by the transmitted rotational force and discharges it into the sealed container 10. That is, the sealed container 10 is filled with the compressed high-temperature and high-pressure refrigerant gas.
  • Refrigerating machine oil for lubricating the compression mechanism unit 20 is stored in the lower part of the hermetic container 10, that is, in the bottom part of the lower container 12.
  • An oil pump is provided below the rotary shaft 21. This oil pump pumps up the refrigerating machine oil stored at the bottom of the hermetic container 10 by the rotation of the rotary shaft 21 and supplies the oil to each sliding portion of the compression mechanism unit 20. Thereby, the mechanical lubrication effect
  • the rotary shaft 21 includes a main shaft portion 21a, an eccentric shaft portion 21b, and a sub shaft portion 21c, and is formed in the order of the main shaft portion 21a, the eccentric shaft portion 21b, and the sub shaft portion 21c in the axial direction.
  • a rotor 31 of an electric motor 30 is fixed by shrink fitting or press-fitting to the main shaft portion 21a, and a cylindrical rolling piston 22 is fitted to the eccentric shaft portion 21b.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the compression mechanism portion showing the hermetic compressor of FIG. 1 as viewed from the direction of the arrows AA.
  • the compression mechanism unit 20 includes a cylinder 23, a rolling piston 22, an upper bearing 24, a lower bearing 25, and a vane 26.
  • the cylinder 23 is formed in a cylindrical shape having a hole formed in the axial direction as a cylinder chamber 23a.
  • an eccentric shaft portion 21b that performs an eccentric motion in the cylinder chamber 23a
  • the vane 26 that partitions the space to be stored is stored.
  • the cylinder 23 has a vane groove 23c having one end opened to the cylinder chamber 23a and the other end provided with a back pressure chamber 23b.
  • a vane 26 is accommodated in the vane groove 23c.
  • the vane 26 reciprocates in the radial direction in the vane groove 23c.
  • the shape of the vane 26 is formed in a substantially rectangular parallelepiped shape in which the thickness in the circumferential direction of the cylinder chamber 23a is smaller than the length in the radial direction of the cylinder chamber 23a and the axial direction of the cylinder chamber 23a when attached to the vane groove 23c.
  • a vane spring (not shown) is provided in the back pressure chamber 23b of the vane groove 23c.
  • the high-pressure refrigerant gas in the sealed container 10 flows into the back pressure chamber 23b, and the center of the cylinder chamber 23a is caused by the differential pressure between the pressure of the refrigerant gas in the back pressure chamber 23b and the pressure of the refrigerant gas in the cylinder chamber 23a.
  • a force to move the vane 26 in the radial direction toward is generated.
  • the vane 26 is moved in the radial direction toward the center of the cylinder chamber 23a by the force due to the pressure difference between the back pressure chamber 23b and the cylinder chamber 23a and the force pressed by the vane spring in the radial direction.
  • the force for moving the vane 26 in the radial direction brings one end of the vane 26, that is, the end on the cylinder chamber 23 a side into contact with the outer periphery of the rolling piston 22.
  • the space formed by the inner periphery of the cylinder 23 and the outer periphery of the rolling piston 22 can be partitioned.
  • the pressure difference between the refrigerant gas in the sealed container 10, that is, the pressure of the refrigerant gas in the back pressure chamber 23 b and the pressure of the refrigerant gas in the cylinder chamber 23 a is not sufficient to press the vane 26 against the outer periphery of the rolling piston 22.
  • one end of the vane 26 can be pressed against the outer periphery of the rolling piston 22 by the force of the vane spring, so that one end of the vane 26 can always abut against the outer periphery of the rolling piston 22.
  • the upper bearing 24 is formed in a substantially inverted T shape in a side view, closes the upper opening of the cylinder chamber 23a, and rotatably supports the main shaft portion 21a of the rotating shaft 21.
  • the lower bearing 25 is formed in a substantially T shape in a side view, closes the lower opening of the cylinder chamber 23a, and rotatably supports the auxiliary shaft portion 21c of the rotating shaft 21.
  • the cylinder 23 is provided with a suction port for sucking refrigerant gas into the cylinder chamber 23a from the outside of the sealed container 10.
  • the upper bearing 24 is provided with a discharge port for discharging the compressed refrigerant gas to the outside of the cylinder chamber 23a.
  • the discharge port of the upper bearing 24 is provided with a discharge valve, and controls the discharge timing of the high-temperature and high-pressure refrigerant gas discharged from the cylinder 23 via the discharge port. That is, the discharge valve is closed until the refrigerant gas compressed in the cylinder chamber 23a of the cylinder 23 reaches a predetermined pressure, and is opened when the refrigerant gas becomes a predetermined pressure or higher, so that the high-temperature / high-pressure refrigerant Gas is discharged out of the cylinder chamber 23a.
  • a discharge muffler 27 is attached to the outside of the upper bearing 24, that is, on the electric motor 30 side so as to cover the upper bearing 24.
  • the discharge muffler 27 is provided with a discharge hole that communicates the space formed by the discharge muffler 27 and the upper bearing 24 with the inside of the sealed container 10. The refrigerant gas discharged from the cylinder 23 via the discharge port is once discharged into a space formed by the discharge muffler 27 and the upper bearing 24 and then discharged into the sealed container 10 from the discharge hole.
  • a suction muffler 101 that suppresses liquid refrigerant from being directly sucked into the cylinder chamber 23a of the cylinder 23 is provided beside the sealed container 10.
  • the hermetic compressor 100 is supplied with a mixture of low-pressure refrigerant gas and liquid refrigerant from an external circuit to which the hermetic compressor 100 is connected. If the liquid refrigerant flows into the cylinder 23 and is compressed by the compression mechanism section 20, it causes a failure of the compression mechanism section 20. Therefore, the suction muffler 101 separates the liquid refrigerant and the refrigerant gas and sends only the refrigerant gas to the cylinder chamber 23a. .
  • the suction muffler 101 is connected to the suction port of the cylinder 23 via a suction connection pipe 101a, and the low-pressure refrigerant gas sent from the suction muffler 101 is sucked into the cylinder chamber 23a via the suction connection pipe 101a.
  • the eccentric shaft portion 21b of the rotating shaft 21 rotates in the cylinder chamber 23a of the cylinder 23 by the rotational movement of the rotating shaft 21.
  • the volume of the working chamber in the space partitioned by the inner periphery of the cylinder chamber 23a, the outer periphery of the rolling piston 22 fitted to the eccentric shaft portion 21b, and the vane 26 increases / decreases as the rotation shaft 21 rotates.
  • the working chamber and the suction port communicate with each other, and low-pressure refrigerant gas is sucked.
  • the communication between the working chamber and the suction port is closed, and the refrigerant gas in the working chamber is compressed as the volume of the working chamber decreases.
  • the working chamber communicates with the discharge port, and after the refrigerant gas in the working chamber reaches a predetermined pressure, the discharge valve provided in the discharge port is opened, and the high pressure / high temperature outside the working chamber, that is, outside the cylinder chamber 23a. The refrigerant gas thus discharged is discharged.
  • the high-pressure and high-temperature refrigerant gas discharged from the cylinder chamber 23 a into the sealed container 10 via the discharge muffler 27 passes through the electric motor 30, rises in the sealed container 10, and is provided at the upper part of the sealed container 10. It is discharged from the discharge pipe 102 to the outside of the sealed container 10.
  • a refrigeration circuit through which refrigerant flows is configured outside the sealed container 10, and the discharged refrigerant circulates through the refrigeration circuit and returns to the suction muffler 101 again.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a refrigeration cycle apparatus including the hermetic compressor of FIG.
  • the refrigeration cycle apparatus 200 includes a hermetic compressor 100, a suction muffler 101 connected to the suction side of the hermetic compressor 100, a four-way switching valve 103 connected to the discharge side of the hermetic compressor 100, and outdoor heat.
  • the exchanger 104, the decompressor 105 such as electric expansion, and the indoor heat exchanger 106 are sequentially connected by a refrigerant pipe.
  • the indoor heat exchanger 106 is provided in an indoor unit installed indoors, and the remaining hermetic compressor 100, four-way switching valve 103, outdoor heat exchanger 104, decompressor 105 is left. Etc. are provided in outdoor units installed outdoors.
  • the four-way switching valve 103 is connected to the solid line side as shown in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the hermetic compressor 100 flows into the indoor heat exchanger 106, condenses and liquefies, and is then squeezed by the decompressor 105 to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant, thereby performing outdoor heat exchange Flow into the vessel 104.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger 104 is evaporated and gasified, and returns to the hermetic compressor 100 again through the four-way switching valve 103. That is, the refrigerant circulates as shown by the solid line arrows in FIG.
  • the indoor air absorbs heat from the high-temperature and high-pressure refrigerant gas to warm the indoor air, and in the outdoor heat exchanger 104 that acts as an evaporator, The phase refrigerant is absorbed by the outside air.
  • the four-way switching valve 103 is connected to the broken line side as shown in FIG.
  • the high-temperature and high-pressure refrigerant gas compressed by the hermetic compressor 100 flows into the outdoor heat exchanger 104, condenses and liquefies, and is then squeezed by the decompressor 105 to become a low-temperature and low-pressure gas-liquid two-phase refrigerant. It flows into the exchanger 106.
  • the gas-liquid two-phase refrigerant that has flowed into the indoor heat exchanger 106 is evaporated and gasified, returns to the hermetic compressor 100 through the four-way switching valve 103 again.
  • the indoor heat exchanger 106 acts as an evaporator from the condenser
  • the outdoor heat exchanger 104 acts as a condenser from the evaporator. Therefore, the refrigerant circulates as shown by the broken line arrows in FIG.
  • the outdoor heat exchanger 104 acting as a condenser absorbs high-temperature and high-pressure refrigerant gas to the outside air
  • the indoor heat exchanger 106 acting as an evaporator indoor air sucks heat from the gas-liquid two-phase refrigerant. To cool the indoor air.
  • any one of R407C refrigerant, R410A refrigerant, and R32 refrigerant is used as the refrigerant circulating in the refrigeration cycle apparatus.
  • FIGS. 1 and 4. 4 is a cross-sectional view of the electric motor showing the hermetic compressor of FIG. 1 as viewed from the direction of arrow BB.
  • the electric motor 30 includes a substantially cylindrical stator 41 that is fixed to the inner periphery of the hermetic container 10, and a substantially columnar rotor 31 that is rotatably disposed inside the stator 41.
  • the rotor 31 is composed of a rotor core 32 formed by laminating iron core sheets punched from thin electromagnetic steel sheets.
  • the rotor 31 has a configuration using a permanent magnet such as a brushless DC motor and a configuration using a secondary winding such as an induction motor.
  • a permanent magnet such as a brushless DC motor as shown in FIG. 4
  • a magnet insertion hole 33 is provided in the axial direction of the rotor core 32, and a permanent magnet 34 such as a ferrite magnet or a rare earth magnet is inserted into the magnet insertion hole 33.
  • the permanent magnet 34 forms a magnetic pole on the rotor 31.
  • the rotor 31 is rotated by the action of the magnetic flux generated by the magnetic poles on the rotor 31 and the magnetic flux generated by the stator winding 44 of the stator 41.
  • the rotor core 32 is provided with a secondary winding instead of a permanent magnet, and the stator winding 44 of the stator 41 applies a magnetic flux to the secondary winding on the rotor side.
  • the rotor 31 is rotated by generating a rotational force by induction.
  • a shaft hole through which the rotary shaft 21 is passed is provided at the center of the rotor core 32, and the main shaft portion 21a of the rotary shaft 21 is fastened by shrink fitting or the like. Thereby, the rotational motion of the rotor 31 is transmitted to the rotating shaft 21.
  • a plurality of air holes 35 are provided around the shaft hole of the rotor core 32. The air holes 35 allow the high-pressure and high-temperature refrigerant gas compressed by the compression mechanism 20 below the electric motor 30 to pass therethrough. Note that the high-pressure and high-temperature refrigerant gas compressed by the compression mechanism unit 20 passes through the air gap between the rotor 31 and the stator 41 and the gap between the stator windings 44 in addition to the air holes 35.
  • the stator 41 includes a stator core 42, an insulating member 43, and a stator winding 44.
  • the stator core 42 is formed by laminating core sheets obtained by punching thin magnetic steel sheets in the same manner as the rotor 31, and the outer diameter of the stator core 42 is made larger than the inner diameter of the intermediate portion of the lower container 12. It is fixed to the inner circumference of the lower container 12 by shrink fitting.
  • the stator core 42 includes a back yoke 45 that forms a cylindrical portion on the outer peripheral side, and a plurality of protrusions protruding from the back yoke 45 at the center side in the radial direction of the stator 41, that is, in the direction of the rotor 31. It is comprised with the teeth 46 which are magnetic pole teeth.
  • the teeth 46 are provided with stator windings 44 to form magnetic poles.
  • a slot 47 (space) in which the stator winding 44 is accommodated is formed between the teeth 46.
  • the lead wire 48 is connected to the stator winding 44 as shown in FIG.
  • the lead wire 48 is connected to a glass terminal 49 fixed to the hermetic container 10, and supplies electric power input to the glass terminal 49 to the stator winding 44.
  • An external power supply that supplies power to the stator winding 44 is connected to the glass terminal 49 via a lead wire 48.
  • the external power source is, for example, an inverter device provided outside the sealed container 10.
  • the stator winding 44 is an assembly of windings wound in the axial direction (vertical direction) of the stator 41 via an insulating member 43 around a plurality of teeth 46 provided on the stator core 42. 46 is accommodated in a slot 47 formed between the first and second slots 46 with almost no gap. When a current is passed through the stator winding 44, the teeth 46 around which these stator windings 44 are wound serve as magnetic poles. The direction of the magnetic pole varies depending on the direction of the current flowing through the stator winding 44.
  • FIG. 5 is a plan view schematically showing a stator winding of the electric motor of the hermetic compressor according to Embodiment 1
  • FIG. 6 is a connection diagram of the stator winding shown in the electric motor of FIG.
  • a stator 41 shown in FIG. 5 is a stator of a three-phase motor.
  • a stator core 42 having 18 teeth 46a to 46r, and a U-phase stator winding 44k wound around the teeth 46a to 46r,
  • a V-phase stator winding 44l and a W-phase stator winding 44m are provided.
  • Each of the U-phase, V-phase, and W-phase stator windings 44k, 44l, and 44m is composed of an assembly of three independent windings and is Y-connected.
  • the U-phase stator winding 44k includes a winding 44a wound around the teeth 46a, 46b, 46c, a winding 44b wound around the teeth 46g, 46h, 46i, and teeth 46m, 46n. , 46o and a winding 44c wound in series.
  • One end of the U-phase stator winding 44k is connected to the neutral point 44j, and the other end is connected to the U-phase lead wire 48u via the U-phase terminal 51u to constitute the U-phase of the stator 41. .
  • the V-phase stator winding 44l includes a winding 44d wound around the teeth 46e, 46f, 46g, a winding 44e wound around the teeth 46k, 46l, 46m, and a winding wound around the teeth 46q, 46r, 46a.
  • the line 44f is connected in series.
  • One end of the V-phase stator winding 44l is connected to the neutral point 44j, and the other end is connected to the V-phase lead wire 48v via the V-phase terminal 51v to constitute the V-phase of the stator 41. .
  • the W-phase stator winding 44m includes a winding 44g wound around the teeth 46c, 46d, 46e, a winding 44h wound around the teeth 46i, 46j, 46k, and a winding wound around the teeth 46o, 46p, 46q.
  • the line 44i is connected in series.
  • One end of the W-phase stator winding 44m is connected to the neutral point 44j, and the other end is connected to the W-phase lead wire 48w via the W-phase terminal 51w to constitute the W-phase of the stator 41. .
  • the stator core 42 is excited by passing a current through the U-phase / V-phase / W-phase stator windings 44k, 44l, 44m, and the teeth 46a to 46r become magnetic poles.
  • the side surface of the slot 47 formed between the teeth 46 is covered with an insulating member 43 so that the teeth 46 and the stator windings 44 do not come into contact with each other.
  • the rotor 31 rotates and the rotating shaft by the action of the magnetic flux generated by the stator winding 44 of the stator 41 and the magnetic flux generated by the rotor 31. 21 rotates, and the rotational force is transmitted to the compression mechanism unit 20 via the rotation shaft 21.
  • the rotational force that is, the generated torque generated by the electric motor 30 follows the load amount necessary for the refrigerant gas suction, compression, and discharge processes of the compression mechanism unit 20. That is, as the load amount of the compression mechanism unit 20 increases, the torque generated by the electric motor 30 also needs to be increased.
  • the generated torque of the electric motor 30 is generated by the action of the magnetic flux generated by the current flowing through the stator winding 44 and the magnetic flux of the permanent magnet and the secondary winding (in the case of the induction motor) provided in the rotor 31.
  • the magnitude of the generated torque is determined by the magnitude of the magnetic flux generated by the stator 41 and the rotor 31.
  • the magnitude of the magnetic flux on the rotor 31 side is roughly determined by the design of the permanent magnet and the secondary winding provided on the rotor 31. Further, since the number of turns of the stator winding 44 among the elements that determine the magnitude of the magnetic flux of the stator 41 is determined at the time of designing, the magnitude of the torque generated by the electric motor 30 can be determined by increasing or decreasing the current flowing through the stator winding 44. Be controlled. That is, in order to increase the generated torque of the electric motor 30, the current flowing through the stator winding 44 is increased. When it is desired to reduce the generated torque, the current flowing through the stator winding 44 is decreased.
  • the current flowing through the stator winding 44 can be controlled by an inverter device of an external power source connected to the lead wire 48 via the glass terminal 49. Further, the inverter device can generate the necessary torque for the electric motor 30 in accordance with the load amount of the compression mechanism unit 20. This inverter device drives the motor 30 by applying alternating currents that are 120 ° out of phase to the U-phase stator winding 44k, V-phase stator winding 44l, and W-phase stator winding 44m of the motor 30, respectively. To do.
  • a copper wire is generally used for the stator winding 44, but an aluminum wire is also used for cost reduction.
  • a conductive wire having the same wire diameter has an electric resistance of about 1.6 times that of a copper wire. If the load amount of the compression mechanism section 20 does not change, the required load torque is the same, and the current flowing through the stator winding 44 does not change. Therefore, even when an aluminum wire is used for the stator winding 44, it is necessary to flow the same amount of current as when a copper wire is used. When a necessary current is passed, the Joule loss generated in the stator winding using the aluminum wire increases compared to the stator winding using the copper wire. That is, the efficiency of an electric motor using an aluminum wire is lower than that of an electric motor using a copper wire.
  • the copper wire and the aluminum wire have different electric resistances of about 1.6 times, so that the interphase resistance differs when the ratio of the copper wire and the aluminum wire in each phase is different, and as a result, flows in each phase.
  • the current is unbalanced. Current imbalance causes torque pulsation and generates electromagnetic noise, resulting in noise.
  • stator winding 44 when a copper wire and an aluminum wire are used in combination for the stator winding 44, it is difficult to electrically connect them.
  • TIG tungsten-inert-gas
  • the stator windings 44 and between the stator winding 44 and the lead wire 48 are dissimilar metals, so the melting points are different, and TIG welding is performed. Not suitable for etc. There are ultrasonic welding, friction welding, etc. as joining methods, but in this case, special equipment is required, and from the viewpoint of workability and cost, we want to reduce the number of joints of dissimilar metals as much as possible.
  • the windings respectively connected to the neutral point 44j are used for 44c, 44f and 44i. That is, copper wires are used for the windings 44a and 44b of the U-phase stator winding 44k, the windings 44d and 44e of the V-phase stator winding 44l, and the windings 44g and 44h of the W-phase stator winding 44m. Aluminum wires are used for the winding 44c of the U-phase stator winding 44k, the winding 44f of the V-phase stator winding 44l, and the winding 44i of the W-phase stator winding 44m.
  • the ratio of the copper wire and the aluminum wire is equal in each phase, and the interphase resistance of each phase is also equal.
  • the current flowing in each phase is balanced, so that the torque pulsation of the motor 30 can be suppressed while suppressing the efficiency reduction of the motor 30, and low-cost, low noise, high-quality aluminum
  • An electric motor 30 using both a wire and a copper wire can be provided.
  • the copper wire on the lead wire 48 side and the aluminum wire on the neutral point 44j side it is possible to reduce the number of joints between different kinds of metals, and to reduce the manufacturing cost for the joint. 30 productivity and quality can be improved.
  • the low-noise electric motor 30 mounted on the hermetic compressor 100, it is possible to provide the hermetic compressor 100 with low cost and high quality. Furthermore, by using the inexpensive and high-quality hermetic compressor 100 for the refrigeration cycle apparatus 200, the refrigeration cycle apparatus 20 with high reliability can be provided.
  • Embodiment 2 shows the windings 44c, 44f, and 44i that are respectively connected to the neutral point 44j.
  • a wire is used, but an aluminum wire is used for a part of the stator winding of the ⁇ connection.
  • FIG. 7 is a connection diagram of the stator winding of the electric motor according to the second embodiment.
  • symbol is attached
  • the stator 41 of the electric motor 30 in the second embodiment includes a stator core 42 having 18 teeth 46a to 46r and a U-phase stator winding wound around the teeth 46a to 46r. 44k, a V-phase stator winding 44l and a W-phase stator winding 44m.
  • the U-phase stator winding 44k, the V-phase stator winding 44l, and the W-phase stator winding 44m are each composed of an assembly of three independent windings and are ⁇ -connected.
  • the U-phase stator winding 44k includes a winding 44a wound around the teeth 46a, 46b, 46c, a winding 44b wound around the teeth 46g, 46h, 46i, and a winding wound around the teeth 46m, 46n, 46o.
  • the line 44c is connected in series.
  • One end of the U-phase stator winding 44k is connected to the W-phase lead wire 48w, and the other end is connected to the U-phase lead wire 48u.
  • the V-phase stator winding 44l includes a winding 44d wound around the teeth 46e, 46f, 46g, a winding 44e wound around the teeth 46k, 46l, 46m, and a winding wound around the teeth 46q, 46r, 46a.
  • the line 44f is connected in series.
  • One end of the V-phase stator winding 44l is connected to the U-phase lead wire 48u, and the other end is connected to the V-phase lead wire 48v.
  • the W-phase stator winding 44m includes a winding 44g wound around the teeth 46c, 46d, 46e, a winding 44h wound around the teeth 46i, 46j, 46k, and a winding wound around the teeth 46o, 46p, 46q.
  • the line 44i is connected in series.
  • One end of the W-phase stator winding 44m is connected to the V-phase lead wire 48v, and the other end is connected to the W-phase lead wire 48w.
  • aluminum wires are used for the windings 44b, 44e and 44h respectively arranged in the middle. ing. That is, copper wires are used for the windings 44a and 44c of the U-phase stator winding 44k, the windings 44d and 44f of the V-phase stator winding 44l, and the windings 44g and 44i of the W-phase stator winding 44m.
  • Aluminum wires are used for the winding 44b of the U-phase stator winding 44k, the winding 44e of the V-phase stator winding 44l, and the winding 44h of the W-phase stator winding 44m.
  • the ratio of copper wire and aluminum wire is equal in each phase, and the interphase resistance of each phase is also equal.
  • the current flowing through each phase is balanced, torque pulsation does not occur, and electromagnetic noise worsens compared to a motor using only a copper wire for the stator winding 44. There is no.

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Abstract

　固定子鉄心および固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。

Description

電動機、密閉型圧縮機及び冷凍サイクル装置
　本発明は、固定子巻線に異種の導体を併用した電動機、この電動機が搭載された密閉型圧縮機及び密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
　従来の電動機には、固定子巻線に銅とアルミニウムの両方の導体で構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、固定子巻線全体に対するアルミニウムの導体の割合をなるべく多くすることで（本数比率で３～９％が銅）、電動機の軽量化や被水に対する腐食防止の効果を高めることを目的としている。
特開２００７－２０３０２号公報（特許請求の範囲）
　ところで、銅とアルミニウムは電気抵抗率が異なる（銅：１６．７８［Ω・ｍ］、アルミニウム：２８．２［Ω・ｍ］）。そのため、各相で銅とアルミニウムの導体の割合が異なると相間抵抗が異なり、各相で電流不平衡となる。この電流不平衡は、電動機のトルク脈動を発生させ、電磁音が増加する。また、アルミニウムの方が銅よりも電気抵抗率が高いので、アルミニウムを用いた固定子巻線に発生するジュール損失が増加し、電動機の効率低下につながる虞がある。
　本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、銅線とアルミニウム線を併用した電動機であっても、効率低減を抑えつつ、安価で低騒音な電動機を提供するものである。
　第２の目的は、固定子巻線に銅線とアルミニウム線を併用した電動機の生産性及び品質を向上させることである。
　第３の目的は、所定の効率を満足させつつ、安価で低騒音で品質の高い密閉型圧縮機を得るものである。
　第４の目的は、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得るものである。
　本発明に係る電動機は、固定子鉄心および当該固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。
　本発明によれば、固定子巻線の各相毎の複数の巻線を、銅線とアルミニウム線の両方で構成し、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。この構成により、各相の巻線の抵抗は平衡し、これに伴い各相に流れる電流も平衡するため、電動機の効率低減を抑えつつ、電動機のトルク脈動の発生を抑えることができ、安価で低騒音、高品質なアルミニウム線と銅線を併用した電動機を提供できる。
実施の形態１に係る密閉型圧縮機の概略構成の一例を示す縦断面図。 図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ－Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図。 図１の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の概略構成図。 図１の密閉型圧縮機を矢視Ｂ－Ｂ方向から見て示す電動機の横断面図。 実施の形態１に係る密閉型圧縮機の電動機の固定子巻線を模式的に示す平面図。 図５の電動機に示す固定子巻線の結線図。 実施の形態２における電動機の固定子巻線の結線図。
実施の形態１．
　図１は本発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機の概略構成の一例を示す縦断面図、図２は図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ－Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図である。
　図１に示す密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０と、この密閉容器１０内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部２０と、圧縮機構部２０を駆動する電動機３０とが収納されて構成された、例えばシリンダ型ロータリ圧縮機である。
　密閉容器１０は、有底筒形状の下部容器１２と、下部容器１２の上部開口を密閉状態で覆う上部容器１１とで構成されている。下部容器１２内の下側には圧縮機構部２０が設置され、下部容器１２内の上側には電動機３０が設置されている。圧縮機構部２０と電動機３０とは、電動機３０の回転軸２１によって連結され、電動機３０の回転運動が圧縮機構部２０に伝達される。圧縮機構部２０は、伝達された回転力によって冷媒ガスを圧縮し、密閉容器１０内に吐出する。つまり、密閉容器１０内は、圧縮された高温・高圧の冷媒ガスによって満たされている。密閉容器１０の下部、すなわち下部容器１２の底部には、圧縮機構部２０を潤滑するための冷凍機油が貯留されている。
　回転軸２１の下部には、オイルポンプが設けられている。このオイルポンプは、回転軸２１の回転により、密閉容器１０の底部に貯留された冷凍機油を汲み上げ、圧縮機構部２０の各摺動部へ給油する。これにより、圧縮機構部２０の機械的潤滑作用が確保される。
　回転軸２１は、主軸部２１ａと、偏心軸部２１ｂと、副軸部２１ｃとから構成され、軸方向に主軸部２１ａ、偏心軸部２１ｂおよび副軸部２１ｃの順に形成されている。主軸部２１ａには、電動機３０の回転子３１が焼嵌または圧入されて固定されており、偏心軸部２１ｂには、円筒形状のローリングピストン２２が嵌め込まれている。
　次に、圧縮機構部２０の構成について、図２を用いて説明する。
　図２は図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ－Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図である。
　圧縮機構部２０は、シリンダ２３と、ローリングピストン２２と、上軸受２４と、下軸受２５と、ベーン２６とで構成されている。シリンダ２３は、軸方向に開けられた穴をシリンダ室２３ａとする円筒形状に形成されている。シリンダ室２３ａ内には、シリンダ室２３ａ内で偏心運動を行う偏心軸部２１ｂと、偏心軸部２１ｂに嵌め込まれたローリングピストン２２と、シリンダ室２３ａの内周とローリングピストン２２の外周とで形成される空間を仕切るベーン２６とが収納されている。
　シリンダ２３には、一端がシリンダ室２３ａに開口し、他端に背圧室２３ｂが設けられたベーン溝２３ｃが形成されている。ベーン溝２３ｃには、ベーン２６が収納されている。このベーン２６は、ベーン溝２３ｃ内を径方向に往復運動する。ベーン２６の形状は、ベーン溝２３ｃに取付けられた状態で、シリンダ室２３ａの周方向の厚さがシリンダ室２３ａの径方向とシリンダ室２３ａの軸方向の長さよりも小さいほぼ直方体状に形成されている。ベーン溝２３ｃの背圧室２３ｂには、図示しないベーンスプリングが設けられている。
　通常は、密閉容器１０内の高圧の冷媒ガスが背圧室２３ｂに流入し、背圧室２３ｂの冷媒ガスの圧力とシリンダ室２３ａの冷媒ガスの圧力との差圧により、シリンダ室２３ａの中心に向って径方向にベーン２６を動かす力を作り出す。この背圧室２３ｂのシリンダ室２３ａとの差圧による力とベーンスプリングが径方向に押圧する力とによって、ベーン２６がシリンダ室２３ａの中心に向って径方向に動かされる。ベーン２６を径方向に動かす力は、ベーン２６の一端すなわちシリンダ室２３ａ側の端部をローリングピストン２２の外周に当接させる。
　これによって、シリンダ２３の内周とローリングピストン２２の外周にて形成される空間を仕切ることができる。密閉容器１０内の冷媒ガスすなわち背圧室２３ｂの冷媒ガスの圧力とシリンダ室２３ａ内の冷媒ガスの圧力との差圧がベーン２６をローリングピストン２２の外周に押圧するために十分な圧力ではない場合でも、ベーンスプリングの力でベーン２６の一端をローリングピストン２２の外周に押圧することができるので、常にベーン２６の一端はローリングピストン２２の外周に当接することができる。
　上軸受２４は、側面視でほぼ逆Ｔ字形状に形成され、シリンダ室２３ａの上部開口を閉塞すると共に、回転軸２１の主軸部２１ａを回転自在に支持している。下軸受２５は、側面視でほぼＴ字形状に形成され、シリンダ室２３ａの下部開口を閉塞すると共に、回転軸２１の副軸部２１ｃを回転自在に支持している。シリンダ２３には、密閉容器１０の外部から冷媒ガスをシリンダ室２３ａ内に吸入する吸入ポートが設けられている。上軸受２４には、圧縮した冷媒ガスをシリンダ室２３ａ外に吐出する吐出ポートが設けられている。
　上軸受２４の吐出ポートには、吐出弁が設けられており、シリンダ２３から吐出ポートを介して吐出される高温・高圧の冷媒ガスの吐出タイミングを制御する。すなわち、吐出弁は、シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内で圧縮される冷媒ガスが所定の圧力になるまで閉塞し、冷媒ガスが所定の圧力以上となったときに開口して、高温・高圧の冷媒ガスをシリンダ室２３ａ外へ吐出させる。
　シリンダ室２３ａ内では、吸入、圧縮、吐出の動作を繰り返しているため、吐出ポートから吐出される冷媒ガスが間欠的に吐出され脈動音などの騒音となる。これを低減するために、上軸受２４の外側すなわち電動機３０側には上軸受２４を覆うように吐出マフラ２７が取付けられている。吐出マフラ２７には、吐出マフラ２７と上軸受２４とで形成される空間と密閉容器１０内とを連通する吐出穴が設けられている。シリンダ２３から吐出ポートを介して吐出される冷媒ガスは、吐出マフラ２７と上軸受２４とで形成される空間に一旦吐出され、その後、吐出穴から密閉容器１０内へ吐出される。
　密閉容器１０の横には、液冷媒が直接シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内に吸入されることを抑制する吸入マフラ１０１が設けられている。一般的に、密閉型圧縮機１００は、密閉型圧縮機１００が接続される外部の回路から、低圧の冷媒ガスと液冷媒とが混在して送られてくる。液冷媒がシリンダ２３に流入し圧縮機構部２０で圧縮されると圧縮機構部２０の故障原因となるため、吸入マフラ１０１では、液冷媒と冷媒ガスを分離し、冷媒ガスのみシリンダ室２３ａに送る。吸入マフラ１０１は、シリンダ２３の吸入ポートに吸入連結管１０１ａを介して接続されており、吸入マフラ１０１から送られる低圧の冷媒ガスは、吸入連結管１０１ａを介してシリンダ室２３ａに吸入される。
　前記のように構成された圧縮機構部２０においては、回転軸２１の回転運動により、シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内で回転軸２１の偏心軸部２１ｂが回転する。シリンダ室２３ａの内周と偏心軸部２１ｂに嵌合されたローリングピストン２２の外周とベーン２６とによって仕切られた空間の作動室は、回転軸２１の回転と共に、容積が増加・減少する。先ず初めに、この作動室と吸入ポートとが連通し、低圧の冷媒ガスが吸入される。次に、作動室と吸入ポートとの連通が閉鎖され、作動室の容積減少に伴い作動室内の冷媒ガスが圧縮される。最後に、作動室と吐出ポートとを連通し、作動室内の冷媒ガスが所定の圧力に達した後、吐出ポートに設けられた吐出弁が開き、作動室外すなわちシリンダ室２３ａの外へ高圧・高温となった冷媒ガスが吐出される。
　シリンダ室２３ａから吐出マフラ２７を介して密閉容器１０内に吐出された高圧・高温の冷媒ガスは、電動機３０内を通過し、密閉容器１０内を上昇し、密閉容器１０の上部に設けられた吐出管１０２から密閉容器１０の外部へ吐出される。密閉容器１０の外部には、冷媒が流れる冷凍回路が構成されており、吐出された冷媒は冷凍回路を循環して、再び吸入マフラ１０１に戻ってくる。
　図３は図１の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の概略構成図である。
　冷凍サイクル装置２００は、密閉型圧縮機１００と、密閉型圧縮機１００の吸入側に接続された吸入マフラ１０１と、密閉型圧縮機１００の吐出側に接続された四方切換弁１０３と、室外熱交換器１０４と、電動膨張等の減圧器１０５と、室内熱交換器１０６とを、冷媒管により順次に接続して構成されている。なお、一般的に、冷凍サイクル装置２００では、室内熱交換器１０６が屋内に設置される室内機に設けられ、残る密閉型圧縮機１００、四方切換弁１０３、室外熱交換器１０４、減圧器１０５等は、屋外に設置される室外機に設けられている。
　例えば、暖房運転では、四方切換弁１０３が図３に示すように実線側に接続される。密閉型圧縮機１００で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは室内熱交換器１０６に流れ、凝縮されて液化した後、減圧器１０５によって絞られて低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器１０４へ流入する。室外熱交換器１０４に流入した気液二相冷媒は、蒸発してガス化され、四方切換弁１０３を通って再び密閉型圧縮機１００に戻る。すなわち、図３の実線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、凝縮器として作用する室内熱交換器１０６では、室内の空気が高温高圧の冷媒ガスから吸熱して室内の空気を温め、蒸発器として作用する室外熱交換器１０４では、気液二相冷媒が外気に吸熱される。
　冷房運転の場合には、四方切換弁１０３が図３に示すように破線側に接続される。密閉型圧縮機１００で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１０４に流れ、凝縮されて液化した後、減圧器１０５によって絞られて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器１０６へ流入する。室内熱交換器１０６に流入した気液二相冷媒は、蒸発してガス化され、四方切換弁１０３を通って再び密閉型圧縮機１００に戻る。すなわち、暖房運転から冷房運転に変わると、室内熱交換器１０６が凝縮器から蒸発器として作用し、室外熱交換器１０４が蒸発器から凝縮器として作用する。よって、図３の破線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、凝縮器として作用する室外熱交換器１０４では高温高圧の冷媒ガスが外気に吸熱され、蒸発器として作用する室内熱交換器１０６では室内の空気が気液二相冷媒から熱を吸引して室内の空気を冷却する。
　この冷凍サイクル装置を循環する冷媒は、一般的に、Ｒ４０７Ｃ冷媒、Ｒ４１０Ａ冷媒あるいはＲ３２冷媒の何れかの冷媒が使用される。
　次に、圧縮機構部２０に回転力を伝達する電動機３０の構成について、図１および図４を用いて説明する。
　図４は図１の密閉型圧縮機を矢視Ｂ－Ｂ方向から見て示す電動機の横断面図である。
　電動機３０は、密閉容器１０の内周に固定されるほぼ円筒形状の固定子４１と、固定子４１の内側に回転自在に配設されたほぼ円柱形状の回転子３１とを備えている。
　回転子３１は、薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層して形成された回転子鉄心３２で構成されている。回転子３１の構成には、ブラシレスＤＣモーターのような永久磁石を用いるものと、誘導電動機のように二次巻線を使用するものがある。例えば、図４に示すようなブラシレスＤＣモーターの場合は、回転子鉄心３２の軸方向に磁石挿入孔３３が設けられ、その磁石挿入孔３３にはフェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石３４が挿入されている。その永久磁石３４によって回転子３１上の磁極を形成する。回転子３１上の磁極が作る磁束と固定子４１の固定子巻線４４が作る磁束との作用によって、回転子３１が回転する。
　図示しない誘導電動機の場合には、回転子鉄心３２に永久磁石の代わりに二次巻線が設けられており、固定子４１の固定子巻線４４が回転子側の二次巻線に磁束を誘導して回転力を発生させ、回転子３１を回転させる。
　回転子鉄心３２の中心には、前述の回転軸２１を通す軸穴が設けられており、回転軸２１の主軸部２１ａが焼き嵌め等により締結されている。これにより、回転子３１の回転運動を回転軸２１に伝達する。回転子鉄心３２の軸穴の周囲には、複数の風穴３５が設けられている。この風穴３５は、電動機３０の下方にある圧縮機構部２０にて圧縮された高圧・高温の冷媒ガスを通過させる。なお、圧縮機構部２０にて圧縮された高圧・高温の冷媒ガスは、風穴３５以外にも、回転子３１と固定子４１との間のエアギャップや固定子巻線４４の間隙も通過する。
　固定子４１は、固定子鉄心４２、絶縁部材４３および固定子巻線４４から構成されている。固定子鉄心４２は、回転子３１と同様に薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層して形成されており、固定子鉄心４２の外径は下部容器１２の中間部分の内径より大きく製作され、下部容器１２の内周に焼嵌めによって固定されている。また、固定子鉄心４２は、外周側の円筒形部を形成するバックヨーク４５と、バックヨーク４５から固定子４１の径方向の中心側、すなわち回転子３１の方向に等間隔に突出した複数の磁極歯であるティース４６とで構成されている。ティース４６には、固定子巻線４４を施すことにより、磁極を構成する。ティース４６とティース４６との間には、固定子巻線４４が収容されるスロット４７（空間）が形成されている。
　固定子巻線４４には、図１に示すように、リード線４８が接続されている。このリード線４８は、密閉容器１０に固定されたガラス端子４９と接続されており、ガラス端子４９に入力された電力を固定子巻線４４に供給する。ガラス端子４９には、リード線４８を介して固定子巻線４４に電力を供給する外部電源が接続される。外部電源は、密閉容器１０の外に設けられる、例えばインバータ装置などである。固定子巻線４４は、固定子鉄心４２に複数設けられたティース４６に絶縁部材４３を介して固定子４１の軸方向（上下方向）に巻き付けられた巻線の集合体で、ティース４６とティース４６との間に形成されるスロット４７にほぼ隙間無く収納されている。固定子巻線４４に電流を流したときに、これらの固定子巻線４４が巻き付けられたティース４６が磁極となる。磁極の方向は、固定子巻線４４に流す電流の方向によって変わる。
　図５は実施の形態１に係る密閉型圧縮機の電動機の固定子巻線を模式的に示す平面図、図６は図５の電動機に示す固定子巻線の結線図である。
　図５に示す固定子４１は、三相電動機の固定子で、例えば、１８個のティース４６ａ～４６ｒを有する固定子鉄心４２と、ティース４６ａ～４６ｒに巻き付けられたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍとを備えている。これらＵ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍは、それぞれ３つの独立した巻線の集合体から構成され、Ｙ結線されている。
　Ｕ相固定子巻線４４ｋは、図５に示すように、ティース４６ａ、４６ｂ、４６ｃに巻き付けられた巻線４４ａと、ティース４６ｇ、４６ｈ、４６ｉに巻き付けられた巻線４４ｂと、ティース４６ｍ、４６ｎ、４６ｏに巻き付けられた巻線４４ｃとが直列に接続されて構成されている。このＵ相固定子巻線４４ｋは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＵ相端子５１ｕを介してＵ相リード線４８ｕと接続され、固定子４１のＵ相を構成している。
　Ｖ相固定子巻線４４ｌは、ティース４６ｅ、４６ｆ、４６ｇに巻き付けられた巻線４４ｄと、ティース４６ｋ、４６ｌ、４６ｍに巻き付けられた巻線４４ｅと、ティース４６ｑ、４６ｒ、４６ａに巻き付けられた巻線４４ｆとが直列に接続されて構成されている。このＶ相固定子巻線４４ｌは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＶ相端子５１ｖを介してＶ相リード線４８ｖと接続され、固定子４１のＶ相を構成している。
　Ｗ相固定子巻線４４ｍは、ティース４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに巻き付けられた巻線４４ｇと、ティース４６ｉ、４６ｊ、４６ｋに巻き付けられた巻線４４ｈと、ティース４６ｏ、４６ｐ、４６ｑに巻き付けられた巻線４４ｉとが直列に接続されて構成されている。このＷ相固定子巻線４４ｍは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＷ相端子５１ｗを介してＷ相リード線４８ｗと接続され、固定子４１のＷ相を構成している。
　Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍに電流を流すことによって、固定子鉄心４２が励磁され、ティース４６ａ～４６ｒが磁極となる。なお、ティース４６とティース４６との間に形成されるスロット４７の側面は、ティース４６と固定子巻線４４とが接触しないように、絶縁部材４３によって覆われている。
　前記のように構成された固定子４１を有する電動機３０においては、固定子４１の固定子巻線４４が作る磁束と回転子３１が作る磁束との作用によって、回転子３１が回転すると共に回転軸２１が回転し、回転軸２１を介して圧縮機構部２０に回転力を伝達する。
　電動機３０が発生する回転力すなわち発生トルクは、圧縮機構部２０の冷媒ガスの吸入、圧縮および吐出の工程に必要な負荷量に従う。つまり、圧縮機構部２０の負荷量が大きくなると電動機３０の発生トルクも大きくする必要がある。電動機３０の発生トルクは、固定子巻線４４に流す電流によって発生する磁束と、回転子３１に設けられた永久磁石や二次巻線（誘導電動機の場合）の磁束の作用によって発生する。その発生トルクの大きさは、固定子４１と回転子３１が発生する磁束の大きさによって決められる。
　一般的には、回転子３１側の磁束の大きさは、回転子３１に設けられた永久磁石や二次巻線の設計によっておおよそ決められる。また、固定子４１の磁束の大きさを決める要素のうち固定子巻線４４の巻数も設計時に決められるので、電動機３０の発生トルクの大きさは、固定子巻線４４に流す電流の増減によって制御される。すなわち、電動機３０の発生トルクを大きくするためには、固定子巻線４４に流す電流を増加させ、発生トルクを小さくしたい場合には、固定子巻線４４に流す電流を減少させる。
　固定子巻線４４に流す電流は、リード線４８にガラス端子４９を介して接続された外部電源のインバータ装置によって制御することができる。また、インバータ装置によって、圧縮機構部２０の負荷量に合わせて電動機３０に必要な発生トルクを発生させることができる。このインバータ装置は、電動機３０のＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍに、それぞれ１２０°位相のずれた交流を印加して、電動機３０を駆動する。
　ここで、固定子巻線４４は、銅線が使用されることが一般的であるが、コスト削減のため、アルミニウム線が使用されたものもある。しかし、アルミニウム線を使用した場合、同じ線径の導線でも、銅線の１．６倍程度の電気抵抗を有する。圧縮機構部２０の負荷量が変わらなければ、必要とする負荷トルクの大きさも同じであり、固定子巻線４４に流す電流も変わらない。したがって、固定子巻線４４にアルミニウム線を用いた場合でも銅線を用いた場合と同じ電流量を流す必要がある。必要な電流を流すと銅線を用いた固定子巻線に比べ、アルミニウム線を用いた固定子巻線で発生するジュール損失は増加する。すなわち、アルミニウム線を使用した電動機は銅線を使用した電動機と比較して効率が低下する。
　効率低減を抑えるため、銅線とアルミニウム線を併用する方法がある。しかし、前述のように銅線とアルミニウム線は１．６倍程度の電気抵抗が異なるため、各相の銅線とアルミニウム線の割合が異なると各相間抵抗が異なり、その結果、各相に流れる電流が不平衡となる。電流の不平衡は、トルク脈動を引き起こして電磁音が発生し騒音を招く。
　また、固定子巻線４４に銅線とアルミニウム線を併用する場合、その電気的接合が困難である。固定子巻線４４に銅線を使用した場合には、固定子巻線４４同士及び固定子巻線４４とリード線４８の接合は銅同士の接合のため、ＴＩＧ（tungsten inert-gas）溶接等を用いて容易に実現することができる。一方、固定子巻線４４に銅線とアルミニウム線を併用した場合、固定子巻線４４同士及び固定子巻線４４とリード線４８の接合は異種金属の結合であるため融点が異なり、ＴＩＧ溶接等に適していない。接合方法として、超音波溶着や摩擦圧接等があるが、この場合、専用の特殊設備が必要となり、作業性、コストの観点からも、異種金属の接合箇所は極力減らしたい。
　そこで、実施の形態１においては、Ｙ結線されたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍのうち、中性点４４ｊにそれぞれ接続された巻線４４ｃ、４４ｆ、４４ｉにアルミニウム線を使用している。つまり、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ａ、４４ｂ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｄ、４４ｅ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｇ、４４ｈに銅線を使用し、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ｃ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｆ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｉにアルミニウム線を使用している。
　このように構成された固定子巻線４４においては、銅線とアルミニウム線の割合は各相で等しくなり、各相の相間抵抗も等しくなる。各相の相間抵抗を等しくすることで、各相に流れる電流は平衡するため、電動機３０の効率低減を抑えつつ、電動機３０のトルク脈動を抑えることができ、安価で低騒音、高品質なアルミニウム線と銅線を併用した電動機３０を提供できる。
　また、銅線をリード線４８側、アルミニウム線を中性点４４ｊ側に配置することで、異種の金属間の接合箇所を減らすことができ、その接合にかかる製造コストを抑えることができ、電動機３０の生産性及び品質を向上させることができる。
　また、低騒音の電動機３０を密閉型圧縮機１００に搭載することで、安価で品質の高い密閉型圧縮機１００を提供できる。
　さらに、安価で品質の高い密閉型圧縮機１００を冷凍サイクル装置２００に用いることで、信頼性の高い冷凍サイクル装置２０を提供できる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、Ｙ結線されたＵ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍのうち、中性点４４ｊにそれぞれ接続された巻線４４ｃ、４４ｆ、４４ｉにアルミニウム線を使用したが、Δ結線の固定子巻線の一部にアルミニウム線を用いたものである。
　図７は実施の形態２における電動機の固定子巻線の結線図である。なお、実施の形態１と同様の部分または相当の部分には同じ符号を付している。
　実施の形態２における電動機３０の固定子４１は、実施の形態１と同様に、１８個のティース４６ａ～４６ｒを有する固定子鉄心４２と、ティース４６ａ～４６ｒに巻き付けられたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍとを備えている。これらＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍは、それぞれ３つの独立した巻線の集合体から構成され、Δ結線されている。
　Ｕ相固定子巻線４４ｋは、ティース４６ａ、４６ｂ、４６ｃに巻き付けられた巻線４４ａと、ティース４６ｇ、４６ｈ、４６ｉに巻き付けられた巻線４４ｂと、ティース４６ｍ、４６ｎ、４６ｏに巻き付けられた巻線４４ｃとが直列に接続されて構成されている。このＵ相固定子巻線４４ｋは、一端がＷ相リード線４８ｗと接続され、他端がＵ相リード線４８ｕと接続されている。
　Ｖ相固定子巻線４４ｌは、ティース４６ｅ、４６ｆ、４６ｇに巻き付けられた巻線４４ｄと、ティース４６ｋ、４６ｌ、４６ｍに巻き付けられた巻線４４ｅと、ティース４６ｑ、４６ｒ、４６ａに巻き付けられた巻線４４ｆとが直列に接続されて構成されている。このＶ相固定子巻線４４ｌは、一端がＵ相リード線４８ｕと接続され、他端がＶ相リード線４８ｖと接続されている。
　Ｗ相固定子巻線４４ｍは、ティース４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに巻き付けられた巻線４４ｇと、ティース４６ｉ、４６ｊ、４６ｋに巻き付けられた巻線４４ｈと、ティース４６ｏ、４６ｐ、４６ｑに巻き付けられた巻線４４ｉとが直列に接続されて構成されている。このＷ相固定子巻線４４ｍは、一端がＶ相リード線４８ｖと接続され、他端がＷ相リード線４８ｗと接続されている。
　このΔ結線されたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍのうち、中間にそれぞれ配置された巻線４４ｂ、４４ｅ、４４ｈにアルミニウム線を使用している。つまり、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ａ、４４ｃ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｄ、４４ｆ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｇ、４４ｉに銅線を使用し、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ｂ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｅ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｈにアルミニウム線を使用している。
　このように三相Δ結線においては、銅線を各相のリード線４８側、アルミニウム線を銅線と銅線との間に配置することで、異種の金属間の接合箇所を減らすことができ、その接合にかかる製造コストを抑えることができる。
　また、銅線とアルミニウム線の割合は各相で等しくなり、各相の相間抵抗も等しくなる。各相の相間抵抗を等しくすることで、各相に流れる電流は平衡し、トルク脈動が発生することは無く、固定子巻線４４に銅線のみを使用した電動機と比べ電磁音が悪化することは無い。
　１０　密閉容器、１１　上部容器、１２　下部容器、２０　圧縮機構部、２１　回転軸、２１ａ　主軸部、２１ｂ　偏心軸部、２１ｃ　副軸部、２２　ローリングピストン、２３　シリンダ、２３ａ　シリンダ室、２３ｂ　背圧室、２３ｃ　ベーン溝、２４　上軸受、２５　下軸受、２６　ベーン、２７　吐出マフラ、３０　電動機、３１　回転子、３２　回転子鉄心、３３　磁石挿入孔、３４　永久磁石、３５　風穴、４１　固定子、４２　固定子鉄心、４３　絶縁部材、４４　固定子巻線、４４ａ～４４ｉ　巻線、４４ｊ　中性点、４４ｋ　Ｕ相固定子巻線、４４ｌ　Ｖ相固定子巻線、４４ｍ　Ｗ相固定子巻線、４５　バックヨーク、４６　ティース、４６ａ～４６ｒ　ティース、４７　スロット、４８　リード線、４８ｕ　Ｕ相リード線、４８ｖ　Ｖ相リード線、４８ｗ　Ｗ相リード線、４９　ガラス端子、５１　端子、５１ｕ　Ｕ相端子、５１ｖ　Ｖ相端子、５１ｗ　Ｗ相端子、１００　密閉型圧縮機、１０１　吸入マフラ、１０１ａ　吸入連結管、１０２　吐出管、１０３　四方切換弁、１０４　室外熱交換器、１０５　減圧器、１０６　室内熱交換器、２００　冷凍サイクル装置。

Claims (5)

  1. 　固定子鉄心および当該固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、
    　前記固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、
    　前記固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、
    　前記各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しいことを特徴とする電動機。
  2. 　前記固定子巻線は、Ｙ結線され、前記各相毎の複数の巻線のうち銅線の巻線が電源線側、アルミニウム線の巻線が中性点側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
  3. 　前記固定子巻線は、Δ結線され、前記各相毎の複数の巻線のうち相間接続に銅線の巻線、銅線の巻線間にアルミニウム線の巻線が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
  4. 　冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、
    　前記圧縮機構部に回転を伝達して冷媒ガスを圧縮させる請求項１～３の何れかに記載の電動機と
    を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
  5. 　請求項４に記載の密閉型圧縮機と、
    　冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換器と、
    　冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室内熱交換器とを少なくとも備えた冷凍サイクル装置。
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