WO2017077590A1

WO2017077590A1 - ステータ、電動機、圧縮機、及び冷凍空調装置

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Publication number: WO2017077590A1
Application number: PCT/JP2015/081004
Authority: WO
Inventors: 昌弘仁吾; 北野　修一; 裕史庄子
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-11
Also published as: CN108141091A; JPWO2017077590A1; JP6537623B2; US10432041B2; US20180248419A1; CN108141091B

Abstract

ステータ（２）は、巻線（２５）と、軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部（２１）とを備える。複数の分割コア部（２１）の各々は、ヨーク部（２２１）と、ティース部（２２３）と、曲面（２２２ａ）を有する連結部（２２２）と、ティース部（２２３）の端部に備えられた第１の絶縁部材（２４）とを有する。第１の絶縁部材（２４）は、曲面（２２２ａ）を越えて突き出た第１の突出部（２４１０）を有する。

Description

ステータ、電動機、圧縮機、及び冷凍空調装置

　本発明は、ステータ、電動機、圧縮機、及び冷凍空調装置に関する。

　一般に、電動機用のステータにおいて、ステータのステータ鉄心に絶縁部材を介して巻線が巻回されることにより、ステータにコイルが形成される。電動機の性能を高めるため、ステータ鉄心に巻回される巻線の密度（コイルの占積率）は、大きいことが望ましい。そのため、ヨーク部の内周面とティース部の側面との間の隅部が直角に形成された、略Ｔ字状のステータ鉄心を用いたステータが用いられていた。隅部が直角に形成されたステータ鉄心は、ステータにおける巻線の密度を大きくすることができる。しかしながら、従来の円環状のステータ鉄心（分割コアによって構成されていないステータ鉄心）では、互いに隣接する２つのティース部の間に巻線を挿入し、巻回を行うため、隅部の形状に関わらず、ティース部に巻線を整列させることが困難であった。そのため、電動機用のステータとして、それぞれにティース部が形成された複数の分割コアによって構成される分割ステータが用いられている（例えば、特許文献１参照）。この分割ステータは、各分割コアを直線状に配列させた状態で巻線をティース部に巻回させることができる。各分割コアを直線状に配列させた状態では、隣接するティース部の間隔が広いので、例えば、フライヤー方式によって巻線をティース部に巻回させることにより、ティース部に巻線を整列させることが容易になる。したがって、隅部が直角に形成された分割コアによって構成された分割ステータでは、ティース部に巻線を整列させることが容易であり、分割ステータにおける巻線の密度を大きくすることができる。

特開２００８－９２６３６号公報

　しかしながら、ヨーク部の内周面とティース部の側面との間の隅部が直角に形成されたステータ鉄心を用いたステータが搭載された電動機は、ステータ鉄心の隅部における磁路が長くなり、磁束密度が大きくなるため、ステータにおける鉄損が生じやすくなり、モータ効率（入力電力に対する機械出力の比）が低下することがあった。そのため、隅部が、例えば、曲面になるようにステータ鉄心を構成することにより、鉄損を小さくし、モータ効率の低下を防止することが可能である。しかしながら、隅部が曲面になるように構成されたステータ鉄心では、曲面部分に巻回される巻線の巻乱れが生じることがあり、ステータにおける巻線の密度を大きくすることが困難であった。

　そこで、本発明の目的は、分割コア部のヨーク部の内周面とティース部の側面との間の隅部が曲面であるステータに巻回される巻線の巻乱れを防止することである。

　本発明のステータは、巻線と、軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部とを備え、前記複数の分割コア部の各々は、ヨーク部と、前記ヨーク部から前記軸線に向かう径方向に延びるティース部と、前記ヨーク部と前記ティース部とを連結する曲面を有する連結部と、前記軸線に平行な軸線方向における前記ティース部の端部に備えられた第１の絶縁部材と、を有し、前記巻線は、前記第１の絶縁部材を介して前記連結部及び前記ティース部に巻回されており、前記第１の絶縁部材は、前記曲面を越えて突き出た第１の突出部を有する。

　本発明によれば、分割コア部のヨーク部の内周面とティース部の側面との間の隅部が曲面であるステータに巻回される巻線の巻乱れを防止することができる。

本発明の実施の形態１に係るステータを備えた電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。複数の分割コア部が連結された状態を示す断面図である。分割コア部の構造を概略的に示す斜視図である。ステータ鉄心の構造を概略的に示す平面図である。複数のステータ鉄心が円環状に連結された状態を示す平面図である。コイルボビンの構造を概略的に示す平面図である。巻線が巻回された分割コア部の構造を概略的に示す断面図である。ロータの構造を概略的に示す断面図である。コイルボビンの構造を概略的に示す平面図である。巻線が巻回された分割コア部の構造を概略的に示す断面図である。ハウジングの内部にステータ及びロータが固定された電動機の内部構造を概略的に示す断面図である。巻線が巻回された、比較例としての分割コア部の構造を概略的に示す断面図である。比較例としての複数のステータ鉄心が円環状に連結された状態を示す平面図である。比較例としてのステータ鉄心を用いたステータを電動機に搭載した場合のステータ鉄心における磁気回路を示す図である。実施の形態１に係るステータを電動機に搭載した場合のステータ鉄心における磁気回路を示す図である。ステータ鉄心の連結部における曲面の曲率半径とモータ効率との関係を示す図である。焼き嵌めによってハウジング内に嵌合された比較例に係るステータのステータ鉄心における応力分布を示す図である。焼き嵌めによってハウジング内に嵌合された実施の形態１に係るステータのステータ鉄心における応力分布を示す図である。本発明の実施の形態２に係る圧縮機の構造を概略的に示す断面図である。本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１に係るステータ２を備えた電動機１の内部構造を概略的に示す断面図である。
　電動機１は、ステータ２と、ロータ３とを有する。電動機１は、例えば、永久磁石埋込型電動機である。ステータ２は、軸線Ａ０（回転中心）を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部２１と、巻線２５を備えている。

　ロータ３は、エアギャップを介したステータ２の内側において、ロータ３の回転中心である回転中心線（軸線Ａ０）を中心に回転自在に支持されている。ロータ３の外周面と、ステータ２の内周面との間には、エアギャップが形成されている。ステータ２とロータ３との間のエアギャップは、例えば、０．３ｍｍから１ｍｍの範囲である。ロータ３は、指令回転数に同期した周波数の電流がステータ２に通電されることにより、回転磁界が発生し、回転する。

　図２は、複数の分割コア部２１が連結された状態を示す断面図である。
　例えば、電動機１の製造工程において、互いに連結された複数の分割コア部２１は、各ヨーク部２２１がステータ２の外周を構成するように、円環状に折り畳まれる。円環状のステータ２の内部に、エアギャップを介してロータ３が挿入されることにより図１に示されるような円環状のステータ２が構成される。

　次に、分割コア部２１の構造について具体的に説明する。

　図３は、分割コア部２１の構造を概略的に示す斜視図である。
　複数の分割コア部２１の各々は、ステータ鉄心２２と、絶縁部材としてのコイルボビン２４（第１の絶縁部材）と、絶縁部材２３（第２の絶縁部材）とを有する。

　ステータ鉄心２２は、複数の電磁鋼板２２ａが積層されることにより構成されている。各電磁鋼板２２ａは、例えば、略Ｔ字状に打ち抜かれて形成されており、厚さが０．１ｍｍから０．７ｍｍの範囲である。本実施の形態では、各電磁鋼板２２ａの厚さは、０．３５ｍｍである。ただし、積層される電磁鋼板の枚数、並びに各電磁鋼板２２ａの形状及び厚さは本実施の形態に限定されない。各電磁鋼板２２ａは、隣接する電磁鋼板２２ａ同士が、後述するカシメ２２１ｂによって互いに締結されている。

　絶縁部材２３は、例えば、薄いＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）フィルムである。ＰＥＴフィルムの厚さは、例えば、０．１５ｍｍである。絶縁部材２３は、ステータ２の円周方向に面するティース部２２３の側面を覆う。

　コイルボビン２４は、軸線Ａ０に平行な方向（以下、軸線方向という。）におけるステータ鉄心２２の両端部に備えられている。ただし、コイルボビン２４は、軸線方向におけるステータ鉄心２２のいずれかの端部に備えられていればよい。

　図４は、ステータ鉄心２２の構造を概略的に示す平面図である。
　ステータ鉄心２２は、ヨーク部２２１と、連結部２２２と、ティース部２２３とを有する。

　ヨーク部２２１は、第１の係合部としての穴２２１ａと、カシメ２２１ｂとを有する。

　連結部２２２は、ヨーク部２２１とティース部２２３との間の領域である。図４において、連結部２２２とヨーク部２２１との境界、及び連結部２２２とティース部２２３との境界は、それぞれ破線で示されている。連結部２２２は、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する曲面２２２ａを有する。言い換えると、ステータ鉄心２２を軸線方向に見た場合に、ステータ２の径方向と直交する方向における連結部２２２の端部（ヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部）が、円弧状に形成されている。本実施の形態では、曲面２２２ａの曲率半径は、３．６ｍｍである。曲面２２２ａの曲率半径は、２．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが望ましい。曲面２２２ａの曲率半径は、３ｍｍ以上４ｍｍ以下とするとさらに望ましい。ただし、曲面２２２ａの曲率半径は、これらの範囲に限定されない。

　ティース部２２３は、ヨーク部２２１から軸線Ａ０に向かう径方向（すなわち、ステータ２の径方向の内向き）に延びている。言い換えると、ティース部２２３は、ヨーク部２２１からロータ３の軸線Ａ０（後述する回転軸３２）に向けて突出している。ティース部２２３は、ステータ２の径方向における先端部に、ティース歯先部２２３ａを有する。ティース部２２３のティース歯先部２２３ａ以外の部分は、ステータ２の径方向に沿って略等しい幅を有する。ティース歯先部２２３ａは、ステータ２の円周方向に向けて傘状に広がるように形成されている。

　図５は、複数のステータ鉄心２２が円環状に連結された状態を示す平面図である。本実施の形態では、各ステータ鉄心２２は互いに同じ構造である。

　図５に示されるように、両側に隣接するステータ鉄心２２のヨーク部２２１同士が互いに連結されていることにより、隣接するステータ鉄心２２同士が連結されている。すなわち、図１に示される各分割コア部２１は、両側に隣接する分割コア部２１のステータ鉄心２２同士が連結されていることにより、連結されている。図５に示されるように、隣接する２つのステータ鉄心２２において、２つのヨーク部２２１及び２つのティース部２２３によって囲まれた領域がスロット部２６である。

　複数のステータ鉄心２２の各々のティース部２２３は、スロット部２６を介して隣接している。したがって、複数のティース部２２３及び複数のスロット部２６は、ステータ２の円周方向に、交互に配列されている。複数のティース部２２３のステータ２の円周方向における配列ピッチ（すなわち、ステータ２の円周方向におけるスロット部２６の幅）は等間隔である。

　スロット部２６は、ステータ２の内側において、ステータ２の円周方向に沿って略等間隔に形成されている。本実施の形態では、ステータ２に、９個のスロット部２６が形成されている。

　図６は、コイルボビン２４の構造を概略的に示す平面図である。
　コイルボビン２４は、軸線方向におけるティース部２２３の端部に備えられている。コイルボビン２４は、巻線２５を支持する巻線支持部２４５を有する。巻線支持部２４５は、主部２４０と、第１の副部２４１と、第２の副部２４２とを有する。図６に示されるように、コイルボビン２４は、さらに、基部２４３と、第２の係合部としての突起２４４を有してもよい。

　主部２４０は、巻線２５を支持する主巻枠２４０ａを有する。主巻枠２４０ａには、巻線２５を支持するための平面が形成されている。

　第１の副部２４１は、主部２４０に隣接する領域である。図６において、第１の副部２４１と主部２４０との境界、及び第１の副部２４１と基部２４３との境界は、それぞれ破線で示されている。第１の副部２４１は、ステータ２の径方向に直交する方向における両側に第１の突出部２４１０を有する。ただし、第１の突出部２４１０は、径方向に直交する方向におけるいずれかの端部に備えられていればよい。

　第１の突出部２４１０は、第１の副巻枠２４１ａと、第３の副巻枠２４１ｂと、第１の壁面２４１ｃと、第３の壁面２４１ｄとを有する。主巻枠２４０ａ及び第１の副巻枠２４１ａにより第１の壁面２４１ｃ（段差）が形成されている。第１の副巻枠２４１ａ及び第３の副巻枠２４１ｂにより第３の壁面２４１ｄ（段差）が形成されている。第１の副巻枠２４１ａ及び第３の副巻枠２４１ｂには、巻線２５を支持するための平面が形成されている。第１の副巻枠２４１ａ及び第３の副巻枠２４１ｂに形成された平面は、主巻枠２４０ａに形成された平面と平行であることが望ましい。長さＬ１（最大絶縁距離）は、第１の突出部２４１０の外縁の内の曲面２２２ａから最も離れた位置から曲面２２２ａまでの長さである。本実施の形態では、軸線Ａ０に向かう径方向における第１の副巻枠２４１ａの端部が、第１の突出部２４１０の外縁の内の曲面２２２ａから最も離れた位置である。本実施の形態では、Ｌ１は、０．８ｍｍである。

　第２の副部２４２は、径方向において主部２４０に隣接する領域である。図６において、第２の副部２４２と主部２４０との境界は、破線で示されている。第２の副部２４２は、ステータ２の径方向に直交する方向における両側に第２の突出部２４２０を有する。ただし、第２の突出部２４２０は、径方向に直交する方向におけるいずれかの端部に備えられていればよい。

　第２の突出部２４２０は、第２の副巻枠２４２ａと、第２の壁面２４２ｂとを有する。主巻枠２４０ａ及び第２の副巻枠２４２ａにより第２の壁面２４２ｂ（段差）が形成されている。第２の副巻枠２４２ａには、巻線２５を支持するための平面が形成されている。第２の副巻枠２４２ａに形成された平面は、主巻枠２４０ａに形成された平面と平行であることが望ましい。

　第２の係合部としての突起２４４は、ヨーク部２２１の第１の係合部としての穴２２１ａと係合する。コイルボビン２４は、突起２４４が、穴２２１ａ内に挿入されることにより、ステータ鉄心２２に対して位置決めされる。第１の係合部及び第２の係合部は、互いに係合又は嵌合されればよく、第１の係合部及び第２の係合部の形状は本実施の形態に限られない。

　図７は、巻線２５が巻回された分割コア部２１の構造を概略的に示す断面図である。

　コイルボビン２４は、軸線方向におけるステータ鉄心２２の端部に備えられている。具体的には、主部２４０は、ティース部２２３に重なっている。第１の副部２４１は、連結部２２２に重なっている。第２の副部２４２は、ティース部２２３の内の径方向における先端側に重なっている。基部２４３は、ヨーク部２２１に重なっている。ただし、コイルボビン２４とステータ鉄心２２との位置関係は、図７に示される例に限定されない。

　巻線２５は、絶縁部材２３及びコイルボビン２４を介して連結部２２２及びティース部２２３に巻回されており、回転磁界を発生させるコイルを構成する。具体的には、巻線２５は、主巻枠２４０ａ、第１の副巻枠２４１ａ、第２の副巻枠２４２ａ、第３の副巻枠２４１ｂによって支持される。絶縁部材２３は、ティース部２２３と巻線２５との間に介在する。

　巻線２５は、例えば、マグネットワイヤである。本実施の形態では、ステータ２は、３相であり、巻線２５（コイル）の結線は、Ｙ結線（スター結線）である。巻線２５（コイル）のターン数及び線径は、電動機１の回転数、トルク、電圧仕様、スロット部２６の断面積等に応じて定められる。本実施の形態では、巻線２５の線径は、１．０ｍｍである。本実施の形態では、ステータ鉄心２２には、巻線２５が８０ターン巻回されている。ただし、巻線２５の線径及びターン数は、これらの例に限られない。

　本実施の形態では、巻線２５（コイル）の巻線方式は、集中巻である。例えば、複数のステータ鉄心２２を円環状に配列する前の状態（例えば、図２に示されるように、分割コア部２１が直線状に配列された状態）で、各ステータ鉄心２２に巻線２５を巻回することができる。巻線２５が巻回された複数のステータ鉄心２２は、円環状に折り畳まれて、溶接等によって円環状に固定される。

　本実施の形態では、巻線２５は、主巻枠２４０ａ、第１の副巻枠２４１ａ及び第２の副巻枠２４２ａにより支持されている。第１の副部２４１は、曲面２２２ａを越えてステータ２の円周方向に突き出ている。具体的には、第１の突出部２４１０は、曲面２２２ａを越えてステータ２の円周方向に突き出ている。したがって、第１の副巻枠２４１ａにより支持された巻線２５と曲面２２２ａとの間に間隙が形成されている。

　最大絶縁距離Ｌ１（図６）は、絶縁部材２３の厚さ（ステータ２の径方向と直交する方向における長さ）の５倍よりも大きいことが望ましい。言い換えると、主巻枠２４０ａ及び第１の副巻枠２４１ａにより形成される段差（すなわち、ステータ２の径方向と直交する方向における第１の壁面２４１ｃの長さ）は、絶縁部材２３の厚さの５倍よりも大きいことが望ましい。

　第２の副部２４２は、ステータ２の円周方向に面するティース部２２３の側面を越えて突き出ている。具体的には、第２の突出部２４２０は、径方向と直交する方向においてティース部２２３を超えて突き出ている。

　次に、ロータ３の構造について具体的に説明する。
　図８は、ロータ３の構造を概略的に示す断面図である。

　ロータ３は、ロータ鉄心３１と、回転軸３２と、複数の磁石挿入孔３３と、複数の永久磁石３４と、複数のフラックスバリア３５（漏れ磁束抑制穴）と、複数の風穴３６とを有する。

　本実施の形態では、ロータ３は、永久磁石埋込型である。ロータ鉄心３１の内部には、ロータ３の円周方向（ステータ２の円周方向）に沿って複数の磁石挿入孔３３が形成されている。磁石挿入孔３３は、永久磁石３４が挿入される空隙である。各磁石挿入孔３３には、複数の永久磁石３４が配置されている。磁石挿入孔３３（永久磁石３４）の数は、ロータ３の磁極数に対応する。本実施の形態では、ロータ３の磁極数は、６極である。ただし、ロータ３の磁極数は、２極以上であればよい。

　フラックスバリア３５は、ロータ３の円周方向において磁石挿入孔３３に隣接する位置に形成されている。フラックスバリア３５は、漏れ磁束を低減する。フラックスバリア３５とロータ３の外周面との間の長さは短いことが望ましく、例えば、０．３５ｍｍである。風穴３６は、貫通孔であり、例えば、冷媒を通過させることができる。

　ロータ鉄心３１は、複数の電磁鋼板が積層されることにより構成されている。ロータ鉄心３１の各電磁鋼板は、厚さが０．１ｍｍから０．７ｍｍの範囲である。本実施の形態では、ロータ鉄心３１の各電磁鋼板の厚さは、０．３５ｍｍである。ただし、ロータ鉄心３１の各電磁鋼板の形状及び厚さは限定されない。ロータ鉄心３１の各電磁鋼板は、隣接する電磁鋼板同士が、カシメによって互いに締結されている。

　回転軸３２には、ロータ鉄心３１が嵌合されている。回転軸３２は、焼き嵌め、圧入等により、ロータ鉄心３１の軸心部３１ａに固定することができる。ロータ鉄心３１が嵌合された回転軸３２は、軸受を介して回転可能にステータ２の中心（回転中心位置付近）に保持されている。回転軸３２は、ロータ鉄心３１に回転エネルギーを伝達する。

　永久磁石３４は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、及びボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石である。永久磁石３４は、ロータ３の径方向に磁場配向されるように着磁されている。永久磁石３４の２０℃における残留磁束密度は、１．２７Ｔ以上１．４２Ｔ以下であることが望ましい。さらに、永久磁石３４の２０℃における保磁力は、１６７１ｋＡ／ｍ以上１９２２ｋＡ／ｍ以下であることが望ましい。

　Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永久磁石の保磁力は、温度により低下する性質を持つ。例えば、圧縮機のように１００℃以上の高温雰囲気中でＮｄ希土類磁石を用いた電動機を使用する場合、磁石の保磁力は温度により劣化（約－０．５～－０．６％／ΔＫ）するため、Ｄｙ（ディスプロシウム）元素を添加して保磁力を高める必要がある。保磁力は、Ｄｙ元素の含有量にほぼ比例して向上する。一般的な圧縮機では、電動機の雰囲気温度上限は１５０℃程度であり、２０℃に対して、１３０℃程度の温度上昇の範囲で使用する。例えば、－０．５％／ΔＫの温度係数では保磁力は６５％低下する。

　圧縮機の最大負荷で減磁しないようにするためには、１１００～１５００Ａ／ｍ程度の保磁力が必要である。１５０℃の雰囲気温度中で保磁力を保証するためには、常温保磁力を１８００～２３００Ａ／ｍ程度に設計する必要がある。

　Ｎｄ－Ｆｅ－Ｂ永久磁石にＤｙ元素が添加されていない状態では、常温保磁力は１８００Ａ／ｍ程度である。２３００ｋＡ／ｍ程度の保磁力を得るためには、２ｗｔ％程度のＤｙ元素を添加する必要がある。しかしながら、Ｄｙ元素を添加すると、保磁力特性は向上するが、残留磁束密度特性が低下する。残留磁束密度が低下すると、電動機のマグネットトルクが低下し、通電電流が増加するため、銅損が増加する。そのため、モータ効率を考慮すると、Ｄｙ添加量を低減することが望まれる。

変形例１．
　図９は、コイルボビン２４ａの構造を概略的に示す平面図である。
　図１０は、巻線２５が巻回された分割コア部２１ａの構造を概略的に示す断面図である。

　コイルボビン２４ａの第１の副部２４１は、第１の突出部２４１１を有する。コイルボビン２４ａにおける第１の突出部２４１１の構造は、コイルボビン２４（図６）における第１の突出部２４１０の構造と異なる。コイルボビン２４ａの構造は、第１の突出部２４１１の構造以外の点において、図６に示されるコイルボビン２４の構造と同じである。

　第１の突出部２４１１は、第１の副巻枠２４１ａと、第１の壁面２４１ｃとを有する。主巻枠２４０ａ及び第１の副巻枠２４１ａにより第１の壁面２４１ｃ（段差）が形成されている。すなわち、第１の突出部２４１１は、第３の副巻枠２４１ｂ及び第３の壁面２４１ｄを有していない点で、図６に示されるコイルボビン２４における第１の突出部２４１０と異なる。

　図１０に示される分割コア部２１ａは、ステータ鉄心２２と、コイルボビン２４ａとを有する。分割コア部２１ａの構造は、コイルボビン２４ａにおける第１の突出部２４１１の構造以外の点において、図７に示される分割コア部２１の構造と同じである。

変形例２．
　図１１は、ハウジング４の内部にステータ２及びロータ３が固定された電動機１ａの内部構造を概略的に示す断面図である。
　図１１に示されるように、電動機１ａは、ハウジング４（シェル）をさらに備えてもよい。例えば、円環状のステータ２及びステータ２の内部のロータ３は、焼き嵌めによってハウジング４の内部に固定されていてもよい。

　以上に説明した実施の形態１における特徴及び各変形例における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

　コイルボビン２４（具体的には、第１の副部２４１）が、曲面２２２ａを越えて突き出た第１の突出部２４１０を有することによる効果について説明する。

　実施の形態１によれば、ステータ２は、複数の分割コア部２１によって構成されるので、例えば、図２に示されるように、分割コア部２１が直線状に配列された状態で、ステータ鉄心２２に巻線２５を巻回することができる。したがって、分割コア部２１への巻線２５の巻回が容易になる。ただし、ヨーク部の内周面とティース部の側面との間の隅部が直角に形成されたステータ鉄心を用いたステータが搭載された電動機は、ステータ鉄心の隅部における磁路が長くなり、磁束密度が大きくなるため、ステータにおける鉄損が生じやすい。そのため、実施の形態１におけるステータ２のように、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する部分（ヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部）が曲面であることが望ましい。

　図１２は、巻線２５が巻回された、比較例としての分割コア部２１ｂの構造を概略的に示す断面図である。
　比較例としての分割コア部２１ｂにおいて、連結部２２２は、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する曲面２２２ａを有する。すなわち、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する部分が曲面である。ただし、分割コア部２１ｂに備えられたコイルボビン２４ｂは、曲面２２２ａを越えて突き出た突出部を有していない。そのため、図１２に示されるように、ステータ鉄心２２の曲面２２２ａに沿って巻線２５を巻回しようとすると、特に曲面２２２ａ部分において巻線２５を整列させることが困難である。したがって、曲面２２２ａ付近の領域において、絶縁部材２３及びコイルボビン２４ｂを介してステータ鉄心２２に巻回された巻線２５の巻乱れが生じている。この結果、曲面２２２ａ付近の領域における巻線２５の密度（占積率）は低い。すなわち、図１２に示される比較例のように、ステータ鉄心２２が分割コアであっても、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する部分が曲面である場合には、巻線２５を整列させることが困難である。

　一方、実施の形態１によれば、図７に示されるように、コイルボビン２４（具体的には、第１の副部２４１）が、曲面２２２ａを越えて突き出た第１の突出部２４１０を有するので、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する部分（ヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部）が曲面状であっても、分割コア部２１において巻線２５を容易に整列させることができ、分割コア部２１に巻回される巻線２５の密度を容易に大きくすることができる。特に、曲面２２２ａ付近における領域では、第１の突出部２４１０によって巻線２５を支持するので、曲面２２２ａ付近における巻線２５（コイル）の巻乱れを防止することができる。

　上述のように、本実施の形態１によれば、分割コア部２１のヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部が曲面であっても、分割コア部２１において巻線２５を容易に整列させることができ、ステータ２に巻回される巻線２５の巻乱れを防止することができる。

　ステータ２の各分割コア部２１において巻線２５が整列されているので、ステータ２（特に曲面２２２ａ付近）における巻線２５の密度を大きくすることができ、通電時の銅損を低減する（巻線２５の電気抵抗を小さくする）ことができる。

　さらに、実施の形態１によれば、分割コア部２１のヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部が曲面であっても、特に、曲面２２２ａ付近における領域では、第１の突出部２４１０によって巻線２５を支持するので、線径が太い巻線２５（電気抵抗が小さい巻線）を分割コア部２１に巻回することが容易になる。

　第１の副巻枠２４１ａにより支持された巻線２５と曲面２２２ａとの間には、間隙が形成されているので、曲面２２２ａ付近におけるステータ鉄心２２と巻線２５との間の絶縁性を高くすることができる。

　最大絶縁距離Ｌ１（図６）が、ステータ２の径方向と直交する方向における絶縁部材２３の厚さの５倍よりも大きくなるようにステータ２が構成された場合、曲面２２２ａ付近におけるステータ鉄心２２と巻線２５との間の絶縁性を十分に高くすることができる。

　さらに、第１の突出部２４１０に段差が形成されている場合、分割コア部２１において巻線２５を整列させることがさらに容易になるので、特に曲面２２２ａ付近における巻線２５（コイル）の巻乱れを十分に防止することができる。

　さらに、コイルボビン２４が、径方向と直交する方向においてティース部２２３を越えて突き出た第２の突出部２４２０を有する場合、ティース部２２３の径方向における先端部付近が、例えば、曲面であっても、分割コア部２１において巻線２５を整列配置させることがさらに容易になるので、特にティース部２２３の径方向における先端部付近における巻線２５（コイル）の巻乱れを十分に防止することができる。

　ヨーク部２２１が第１の係合部を有し、コイルボビン２４が第１の係合部と係合する第２の係合部を有する場合、ステータ鉄心２２に対するコイルボビン２４の位置決めを容易に行うことができる。

　次に、ヨーク部２２１とティース部２２３とを連結する連結部２２２が曲面２２２ａを有することによる効果について説明する。
　図１３は、比較例としての複数のステータ鉄心２２０が円環状に連結された状態を示す平面図である。各ステータ鉄心２２０は互いに同じ構造である。
　図１４は、比較例としてのステータ鉄心２２０を用いたステータ２ａを電動機に搭載した場合のステータ鉄心２２０における磁気回路を示す図である。
　図１５は、実施の形態１に係るステータ２を電動機に搭載した場合のステータ鉄心２２における磁気回路を示す図である。図１４及び図１５において、ステータ鉄心２２０及び２２における複数の磁束（磁力線）は細線によってそれぞれ示されている。

　図１３に示されるように、比較例としてのステータ鉄心２２０は、ステータ鉄心２２０を軸線方向に見た場合に、ステータ２の径方向と直交する方向における連結部２２２１の端部２２２ｂ（ヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部）が、略直角に形成されている。

　図１４に示されるように、比較例に係るステータ２ａのステータ鉄心２２０における磁気回路の長さ（磁路の長さ）は、実施の形態１に係るステータ２のステータ鉄心２２における磁気回路の長さよりも長い。その理由は、ステータ鉄心２２０における連結部２２２１の端部２２２ｂが、略直角に形成されているためである。そのため、実施の形態１に係るステータ２と比較して、ヨーク部２２１と連結部２２２１との境界付近の領域（破線で囲まれた領域Ａ１）において、磁束密度が大きい。

　一方、図１５に示されるように、実施の形態１に係るステータ２のステータ鉄心２２における磁気回路の長さは、比較例に係るステータ２ａのステータ鉄心２２０における磁気回路の長さよりも短い。その理由は、ステータ鉄心２２における連結部２２２の端部（ヨーク部２２１の内周面とティース部２２３の側面との間の隅部）が、円弧状に形成されている（すなわち、連結部２２２が曲面２２２ａを有する。）ためである。そのため、比較例としてのステータ２ａと比較して、ヨーク部２２１と連結部２２２との境界付近の領域（破線で囲まれた領域Ａ２）において、磁束密度が小さい。その結果、実施の形態１に係るステータ２は、領域Ａ２付近の磁束密度が低減されるため、鉄損を低減することができる。

　上記のように、ステータ鉄心２２の連結部２２２が曲面２２２ａを有することにより、鉄損が低減されるので、モータ効率（入力電力に対する機械出力の比）が改善される。

　図１６は、ステータ鉄心２２の連結部２２２における曲面２２２ａの曲率半径とモータ効率との関係を示す図である。図１６に示されるグラフは、実施の形態１に係るステータ２を搭載した電動機のモータ効率を測定した結果である。図１６の横軸は、曲面２２２ａの曲率半径［ｍｍ］を示し、縦軸は、モータ効率［％］を示す。

　曲面２２２ａの曲率半径を大きくすると、鉄損を低減する効果が得られる。しかしながら、曲面２２２ａの曲率半径が大きすぎると、巻線２５を巻回する領域が狭くなってしまう。図１６に示されるように、曲面２２２ａの曲率半径は、２．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲において、モータ効率が８８．７％以上であり、モータ効率が良好であることが示される。すなわち、この範囲では、銅損及び鉄損によるモータ効率の低下を抑えることができる。曲面２２２ａの曲率半径が、３ｍｍ以上４ｍｍ以下の範囲では、モータ効率がさらに改善される。

　次に、ステータ鉄心２２の連結部２２２が曲面２２２ａを有することによる他の効果について説明する。
　図１７は、焼き嵌めによってハウジング４内に嵌合された比較例に係るステータ２ａのステータ鉄心２２０における応力分布を示す図である。
　図１８は、焼き嵌めによってハウジング４内に嵌合された実施の形態１に係るステータ２のステータ鉄心２２における応力分布を示す図である。

　図１７に示されるように、比較例に係るステータ２ａのステータ鉄心２２０における領域Ａ１付近の応力は、実施の形態１に係るステータ２のステータ鉄心２２における領域Ａ２付近の応力よりも大きい。その理由は、ステータ鉄心２２０における連結部２２２１の端部２２２ｂが、略直角に形成されているためである。ステータ鉄心２２における応力が大きいと、ステータ２（具体的には、ステータ鉄心２２）の劣化（例えば、磁気特性の劣化）を生じやすくなる。

　一方、図１８に示されるように、実施の形態１に係るステータ２のステータ鉄心２２における領域Ａ２付近の応力は、比較例に係るステータ２ａのステータ鉄心２２０における領域Ａ１付近の応力よりも小さい。その理由は、ステータ鉄心２２における連結部２２２の端部が、円弧状に形成されている（すなわち、連結部２２２が曲面２２２ａを有する。）ためである。その結果、実施の形態１に係るステータ２は、領域Ａ２付近の応力が低減されるため、ステータ２（具体的には、ステータ鉄心２２）の劣化（例えば、透磁率の低下、鉄損等）を低減することができる。

　変形例１によれば、コイルボビン２４ａを簡易な構造とすることができ、実施の形態１に係るステータ２と同じ効果を有する。

　さらに、実施の形態１及び各変形例によれば、実施の形態１に係るステータ２（変形例を含む）を電動機１に搭載することにより、ステータ２における巻線２５の密度を大きくすることができるので、小型であって、且つモータ効率の良好な電動機１を得ることができる。

　ロータ３の永久磁石３４が、ネオジウム、鉄、及びボロンを主成分とする希土類磁石であり、永久磁石３４の２０℃における残留磁束密度が１．２７Ｔ以上１．４２Ｔ以下であり、且つ、永久磁石３４の２０℃における保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ以上１９２２ｋＡ／ｍ以下であるので、永久磁石３４の磁束密度が高くなり、ステータ２における磁束量が増加する。その結果、電動機１のトルクを大きくすることができる。

　さらに、変形例２で説明したように、電動機１において、ステータ２（変形例を含む）及びロータ３をハウジング４に嵌合させた場合であっても、ステータ２は、領域Ａ２付近の応力が緩和されるため、電動機１（具体的には、ステータ鉄心２２）の劣化を低減することができる。
実施の形態２．
　次に、実施の形態１（各変形例を含む）で説明した電動機１を搭載した圧縮機１００について説明する。
　図１９は、本発明の実施の形態２に係る圧縮機１００の構造を概略的に示す断面図である。

　本実施の形態では、圧縮機１００は、ロータリ圧縮機である。ただし、圧縮機１００は、ロータリ圧縮機に限定されない。圧縮機１００は、電動機１（電動要素）と、フレームとしての密閉容器１１０と、圧縮機構１２０（圧縮要素）とを有する。密閉容器１１０は、電動機１及び圧縮機構１２０を収容する。密閉容器１１０の底部には、圧縮機構１２０の摺動部分を潤滑する冷凍機油が貯留されている。

　圧縮機１００は、さらに、密閉容器１１０に固定されたガラス端子１３０と、アキュムレータ１４０と、吸入パイプ１５０と、吐出パイプ１６０とを有する。

　本実施の形態では、電動機１は、永久磁石埋込型電動機であるが、これに限定されない。圧縮機構１２０は、シリンダ１２１と、ピストン１２２と、上部フレーム１２３ａ（第１のフレーム）と、下部フレーム１２３ｂ（第２のフレーム）と、上部フレーム１２３ａ及び下部フレーム１２３ｂにそれぞれ備えられた複数のマフラ１２４とを有する。圧縮機構１２０は、さらに、シリンダ１２１内を吸入側と圧縮側とに分けるベーンを有する。圧縮機構１２０は、電動機１によって駆動される。

　電動機１のステータ２は、密閉容器１１０に、焼き嵌め、溶接等の方法により直接取り付けられている。電動機１（具体的には、ステータ２）のコイルには、ガラス端子１３０を介して電力が供給される。

　電動機１のロータ３は、上部フレーム１２３ａ及び下部フレーム１２３ｂの各々に備えられた軸受部を介して回転可能に上部フレーム１２３ａ及び下部フレーム１２３ｂに保持されている。

　ピストン１２２には、回転軸３２が挿通されている。上部フレーム１２３ａ及び下部フレーム１２３ｂには、回転軸３２が回転自在に挿通されている。上部フレーム１２３ａ及び下部フレーム１２３ｂは、シリンダ１２１の端面を閉塞する。アキュムレータ１４０は、吸入パイプ１５０を介して冷媒ガスをシリンダ１２１に供給する。

　次に、圧縮機１００の動作について説明する。アキュムレータ１４０から供給された冷媒（例えば、冷媒ガス）は、密閉容器１１０に固定された吸入パイプ１５０からシリンダ１２１内へ吸入される。インバータの通電によって電動機１が回転することにより、回転軸３２に嵌合されたピストン１２２がシリンダ１２１内で回転する。これにより、シリンダ１２１内で冷媒の圧縮が行われる。冷媒は、マフラ１２４を経た後、密閉容器１１０内を上昇する。このとき、圧縮された冷媒には、冷凍機油が混入されている。冷媒と冷凍機油との混合物は、ロータ鉄心３１に形成された風穴３６を通過する際に、冷媒と冷凍機油との分離が促進され、冷凍機油が吐出パイプ１６０へ流入するのを防止できる。このようにして、圧縮された冷媒が、密閉容器１１０に備えられた吐出パイプ１６０を通って冷凍サイクルの高圧側へと供給される。

　圧縮機１００の冷媒には、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ２２等を用いることができる。ただし、圧縮機１００の冷媒は、これらに限られず、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）の冷媒等も適用できる。

　低ＧＷＰ冷媒の代表例として、以下の冷媒がある。

（１）組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、例えば、ＨＦＯ－１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）である。ＨＦＯは、Ｈｙｄｒｏ－Ｆｌｕｏｒｏ－Ｏｌｅｆｉｎの略称である。Ｏｌｅｆｉｎは、二重結合を一つ持つ不飽和炭化水素のことである。ＨＦＯ－１２３４ｙｆのＧＷＰは、４である。

（２）組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素は、例えば、Ｒ１２７０（プロピレン）である。Ｒ１２７０のＧＷＰは３であり、ＨＦＯ－１２３４ｙｆのＧＷＰよりも小さいが、Ｒ１２７０の可燃性は、ＨＦＯ－１２３４ｙｆの可燃性よりもよい。

（３）組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素及び組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物は、例えば、ＨＦＯ－１２３４ｙｆとＲ３２との混合物等である。ＨＦＯ－１２３４ｙｆは、低圧冷媒のため、圧損が大きくなり、冷凍サイクル（特に、蒸発器において）の性能が低下しやすい。そのため、高圧冷媒であるＲ３２又はＲ４１等との混合物を使用することが望ましい。

　実施の形態２に係る圧縮機１００によれば、実施の形態１で説明した効果に加えて、下記の効果を有する。

　実施の形態２に係る圧縮機１００によれば、モータ効率の良好な電動機１を搭載しているので圧縮効率（冷媒を圧縮するのに必要な実際の仕事量と理論的に求められた仕事量との比）の高い圧縮機１００を提供することができる。

実施の形態３．
　次に、上述した実施の形態２に係る圧縮機１００を搭載した冷凍空調装置３００について説明する。
　図２０は、本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置３００の構成を概略的に示す図である。冷凍空調装置３００は、例えば、冷暖房運転が可能な空気調和機である。図２０に示される冷媒回路図は、冷房運転が可能な空気調和機の冷媒回路図の一例である。

　実施の形態３に係る冷凍空調装置３００は、室外機３０１と、室内機３０２と、室外機３０１及び室内機３０２を接続して冷媒回路（冷凍回路）を構成する冷媒配管３０３とを有する。

　室外機３０１は、圧縮機１００と、凝縮器３０４と、絞り装置３０５と、室外送風機３０６（第１の送風機）とを有する。凝縮器３０４は、圧縮機１００によって圧縮された冷媒を凝縮する。絞り装置３０５は、凝縮器３０４によって凝縮された冷媒を減圧し、冷媒の流量を調節する。

　室内機３０２は、蒸発器３０７と、室内送風機３０８（第２の送風機）とを有する。蒸発器３０７は、絞り装置３０５によって減圧された冷媒を蒸発させ、室内空気を冷却する。

　次に、冷凍空調装置３００における冷房運転の基本的な動作について説明する。冷房運転では、冷媒は、圧縮機１００によって圧縮され、凝縮器３０４に流入する。凝縮器３０４によって冷媒が凝縮され、凝縮された冷媒が絞り装置３０５に流入する。絞り装置３０５によって冷媒が減圧され、減圧された冷媒が蒸発器３０７に流入する。蒸発器３０７において冷媒は蒸発し、冷媒ガスとなり、再び室外機３０１の圧縮機１００へ流入する。室外送風機３０６が室外空気を凝縮器３０４に送り、且つ室内送風機３０８が室内空気を蒸発器３０７に送ることにより、冷媒と空気とが熱交換される。

　以上に説明した冷凍空調装置３００の構成及び動作は、一例であり、上述した例に限定されない。

　実施の形態３に係る冷凍空調装置３００によれば、実施の形態１及び２で説明した効果に加えて、下記の効果を有する。

　実施の形態３に係る冷凍空調装置３００によれば、圧縮効率の高い圧縮機１００を搭載しているので高効率な冷凍空調装置３００を提供することができる。

　以上、好ましい実施の形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

　１　電動機、　２　ステータ、　３　ロータ、　２１　分割コア部、　２２　ステータ鉄心、　２３　絶縁部材、　２４　コイルボビン、　２５　巻線、　２６　スロット部、　３１　ロータ鉄心、　３２　回転軸、　３３　磁石挿入孔、　３４　永久磁石、　３５　フラックスバリア、　３６　風穴、　１００　圧縮機、　１１０　密閉容器、　１２０　圧縮機構、　２２１　ヨーク部、　２２２　連結部、　２２２ａ　曲面、　２２３　ティース部、　２４０　主部、　２４１　第１の副部、　２４２　第２の副部、　３００　冷凍空調装置、　３０１　室外機、　３０２　室内機、　３０３　冷媒配管、　２４１０　第１の突出部、　２４２０　第２の突出部。

Claims

　巻線と、
　軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部と
　を備え、
　前記複数の分割コア部の各々は、
　ヨーク部と、
　前記ヨーク部から前記軸線に向かう径方向に延びるティース部と、
　前記ヨーク部と前記ティース部とを連結する曲面を有する連結部と、
　前記軸線に平行な軸線方向における前記ティース部の端部に備えられた第１の絶縁部材と、
　を有し、
　前記巻線は、前記第１の絶縁部材を介して前記連結部及び前記ティース部に巻回されており、
　前記第１の絶縁部材は、前記曲面を越えて突き出た第１の突出部を有する
　ステータ。
　前記第１の突出部は、前記巻線を支持する第１の副巻枠を有する
　請求項１に記載のステータ。
　前記第１の副巻枠により支持された前記巻線と前記曲面との間に間隙が形成されている請求項２に記載のステータ。
　前記円周方向に面する前記ティース部の側面を覆う第２の絶縁部材をさらに備えた
　請求項１から３のいずれか１項に記載のステータ。
　前記第１の突出部の外縁の内の前記曲面から最も離れた位置から前記曲面までの長さが、前記第２の絶縁部材の厚さの５倍よりも大きい請求項４に記載のステータ。
　前記第１の突出部は、第３の副巻枠をさらに有し、
　前記第１の副巻枠及び前記第３の副巻枠により段差が形成されている
　請求項２又は３に記載のステータ。
　前記第１の絶縁部材は、前記径方向と直交する方向において前記ティース部を越えて突き出た第２の突出部を有する
　請求項１から６のいずれか１項に記載のステータ。
　前記第２の突出部は、前記巻線を支持する第２の副巻枠を有する請求項７に記載のステータ。
　前記ヨーク部は、第１の係合部を有し、
　前記第１の絶縁部材は、前記第１の係合部と係合する第２の係合部を有する
　請求項１から８のいずれか１項に記載のステータ。
　前記連結部の前記曲面の曲率半径は、２．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である請求項１から９のいずれか１項に記載のステータ。
　軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部、及び巻線を備えたステータと、
　前記ステータの内側において回転可能に支持されたロータと
　を備え、
　前記複数の分割コア部の各々は、
　ヨーク部と、
　前記ヨーク部から前記軸線に向かう径方向に延びるティース部と、
　前記ヨーク部と前記ティース部とを連結する曲面を有する連結部と、
　前記軸線に平行な軸線方向における前記ティース部の端部に備えられた第１の絶縁部材と、
　を有し、
　前記巻線は、前記第１の絶縁部材を介して前記連結部及び前記ティース部に巻回されており、
　前記第１の絶縁部材は、前記曲面を越えて突き出た突出部を有する
　電動機。
　前記ロータは、永久磁石を有し、
　前記永久磁石は、ネオジウム、鉄、及びボロンを主成分とする希土類磁石であり、
　前記永久磁石の２０℃における残留磁束密度が１．２７Ｔ以上１．４２Ｔ以下であり、
　前記永久磁石の２０℃における保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ以上１９２２ｋＡ／ｍ以下である
　請求項１１に記載の電動機。
　ハウジングをさらに備え、
　前記ステータは、焼き嵌めにより前記ハウジング内に固定されている請求項１１又は１２に記載の電動機。
　電動機と、
　前記電動機によって駆動される圧縮機構と、
　前記電動機及び前記圧縮機構を収容する密閉容器と
　を備え、
　前記電動機は、
　軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部、及び巻線を備えたステータと、
　前記ステータの内側において回転可能に支持されたロータと
　を備え、
　前記複数の分割コア部の各々は、
　ヨーク部と、
　前記ヨーク部から前記軸線に向かう径方向に延びるティース部と、
　前記ヨーク部と前記ティース部とを連結する曲面を有する連結部と、
　前記軸線に平行な軸線方向における前記ティース部の端部に備えられた絶縁部材と、
　を有し、
　前記巻線は、前記絶縁部材を介して前記連結部及び前記ティース部に巻回されており、
　前記絶縁部材は、前記曲面を越えて突き出た突出部を有する
　圧縮機。
　第１の送風機、凝縮器、絞り装置、及び圧縮機を有する室外機と、
　第２の送風機及び蒸発器を有する室内機と、
　前記室外機と前記室内機とを接続する冷媒配管と
　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機構と、
　前記電動機及び前記圧縮機構を収容する密閉容器と
　を備え、
　前記電動機は、
　軸線を中心とする円周方向に円環状に配列された複数の分割コア部、及び巻線を備えたステータと、
　前記ステータの内側において回転可能に支持されたロータと
　を備え、
　前記複数の分割コア部の各々は、
　ヨーク部と、
　前記ヨーク部から前記軸線に向かう径方向に延びるティース部と、
　前記ヨーク部と前記ティース部とを連結する曲面を有する連結部と、
　前記軸線に平行な軸線方向における前記ティース部の端部に備えられた絶縁部材と、
　を有し、
　前記巻線は、前記絶縁部材を介して前記連結部及び前記ティース部に巻回されており、
　前記絶縁部材は、前記曲面を越えて突き出た突出部を有する
　冷凍空調装置。