WO2021117175A1 - ステータ、モータ、圧縮機、及び空気調和機 - Google Patents

ステータ、モータ、圧縮機、及び空気調和機 Download PDF

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WO2021117175A1
WO2021117175A1 PCT/JP2019/048602 JP2019048602W WO2021117175A1 WO 2021117175 A1 WO2021117175 A1 WO 2021117175A1 JP 2019048602 W JP2019048602 W JP 2019048602W WO 2021117175 A1 WO2021117175 A1 WO 2021117175A1
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stator core
stator
shell
width
core
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PCT/JP2019/048602
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English (en)
French (fr)
Inventor
昌弘 仁吾
勇二 廣澤
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12Stationary parts of the magnetic circuit

Definitions

  • the present invention relates to a motor stator.
  • An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and improve the reliability of the motor.
  • the stator according to one aspect of the present invention is a stator fixed to a shell and includes a first stator core that contacts the shell and a second stator core that does not contact the shell, and the first stator core in the axial direction.
  • the length of the stator core is L1
  • the weight of the first stator core is W1
  • the length of the second stator core in the axial direction is L2
  • the weight of the second stator core is W2, W1 / L1) ⁇ (W2 / L2) is satisfied.
  • a motor according to another aspect of the present invention includes a rotor and the stator arranged outside the rotor.
  • a compressor according to another aspect of the present invention includes the shell, a compression device arranged in the shell, and the motor for driving the compression device.
  • the air conditioner according to another aspect of the present invention includes the compressor and a heat exchanger.
  • the reliability of the motor can be improved.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows schematicly the structure of the motor which concerns on Embodiment 1 of this invention. It is sectional drawing along the line C2-C2 in FIG. It is sectional drawing along the line C3-C3 in FIG. It is sectional drawing which shows the structure of a rotor schematicly. It is sectional drawing which shows schematic structure of a stator. It is a perspective view which shows a part of the stator schematicly. It is a figure which shows schematic structure of a part of each 1st stator core arranged in a shell. It is a figure which shows schematic structure of a part of the 2nd stator core arranged in a shell.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the distribution of the compressive stress generated in the stator core part which is in contact with a shell when a stator is fixed to a shell. It is an enlarged view which shows the distribution of the compressive stress generated in the stator core part shown in FIG. It is a graph which shows the relationship between the magnetic field H [A / m] and the magnetic flux density B [T] in the stator in which different compressive stresses are generated. It is a graph which shows the relationship between the ratio of the width of the teeth portion with respect to a reference value, and the amount of interlinkage magnetic flux in a stator core. It is sectional drawing which follows the line C13-C13 in FIG.
  • FIG. 1 shows schematic structure of the stator in the motor which concerns on a comparative example. It is a graph which shows the relative capacitance in the region between a stator core part and a coil. It is a graph which shows the relative electric resistance of a coil. It is sectional drawing which shows the other example of the stator core part. It is sectional drawing which shows still another example of a stator core part. It is a figure which shows another example of the structure of the 1st stator core. It is a figure which shows still another example of the structure of the 1st stator core. It is a figure which shows still another example of the structure of the 1st stator core. It is a figure which shows still another example of the structure of the 1st stator core. It is sectional drawing which shows schematic structure of the compressor which concerns on Embodiment 2 of this invention. It is a figure which shows roughly the structure of the refrigerating air conditioner which concerns on Embodiment 3 of this invention.
  • Embodiment 1 In the xyz Cartesian coordinate system shown in each figure, the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the motor 1, and the x-axis direction (x-axis) indicates a direction orthogonal to the z-axis direction. , Y-axis direction (y-axis) indicates a direction orthogonal to both the z-axis direction and the x-axis direction.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2.
  • the direction parallel to the axis Ax is also referred to as "axial direction of rotor 2" or simply "axial direction”.
  • the radial direction is the radial direction of the rotor 2 or the stator 3, and is the direction orthogonal to the axis Ax.
  • the xy plane is a plane orthogonal to the axial direction.
  • the arrow A1 indicates the circumferential direction centered on the axis Ax.
  • the circumferential direction of the rotor 2 or the stator 3 is also simply referred to as "circumferential direction”.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the motor 1 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line C2-C2 in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line C3-C3 in FIG.
  • the motor 1 has a rotor 2 and a stator 3 arranged outside the rotor 2.
  • the motor 1 is, for example, a permanent magnet synchronous motor (also referred to as a brushless DC motor) such as a permanent magnet embedded motor.
  • the motor 1 is used, for example, in a rotary compressor.
  • Motor 1 may have an inverter.
  • the motor 1 is driven by an inverter. That is, the motor 1 is controlled by, for example, inverter control.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the rotor 2.
  • the rotor 2 has a rotor core 21, at least one permanent magnet 22 attached to the rotor core 21, and a shaft 23 attached to the rotor core 21.
  • the rotor 2 is a permanent magnet embedded rotor.
  • the rotor 2 is rotatably arranged inside the stator 3.
  • the rotor 2 can rotate about the axis Ax.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2 and the axis of the shaft 23.
  • the air gap between the rotor 2 and the stator 3 is, for example, 0.3 mm to 1 mm.
  • the rotor core 21 is fixed to the shaft 23 by a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • the rotor core 21 has a plurality of magnet insertion holes 211 arranged in the circumferential direction of the rotor 2, a shaft hole 212, a plurality of slits 213, and a plurality of thin-walled portions 214.
  • Each magnet insertion hole 211 is a gap in which at least one permanent magnet 22 is arranged. In the present embodiment, two permanent magnets 22 are arranged in each magnet insertion hole 211.
  • One magnet insertion hole 211 corresponds to one magnetic pole of the rotor 2.
  • the rotor 2 has 6 magnet insertion holes 211 and 12 permanent magnets 22, and the number of magnetic poles of the rotor 2 is 6 poles.
  • the number of magnetic poles of the rotor 2 is not limited to 6 poles.
  • each magnet insertion hole 211 In the xy plane, the central portion of the magnet insertion hole 211 projects toward the axis Ax. That is, in the xy plane, each magnet insertion hole 211 has a V shape.
  • the shape of each magnet insertion hole 211 is not limited to the V shape, and may be, for example, a straight shape.
  • the rotor core 21 is a cylindrical iron core.
  • the rotor core 21 has a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction. These electrical steel sheets are fixed to each other by caulking. Each of the plurality of electrical steel sheets is punched so as to have a predetermined shape.
  • the thickness of each of the plurality of electrical steel sheets is, for example, 0.1 mm to 0.7 mm. In the present embodiment, the thickness of each of the plurality of electromagnetic steel sheets is 0.35 mm.
  • the plurality of slits 213 are provided between each magnet insertion hole 211 and the outer peripheral surface 21a of the rotor core 21.
  • each thin-walled portion 214 is a part of the rotor core 21.
  • Each thin portion 214 suppresses the leakage flux between adjacent magnetic poles, that is, the magnetic flux passing through the interpole portions.
  • the shaft 23 is fixed to the shaft hole 212 by a method such as shrink fitting or press fitting.
  • Each permanent magnet 22 is a flat plate-shaped magnet that is long in the axial direction.
  • Each permanent magnet 22 arranged in the magnet insertion hole 211 is magnetized in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the permanent magnet 22 in the xy plane. That is, in the xy plane, each permanent magnet 22 is magnetized in the lateral direction (also referred to as the thickness direction) of each permanent magnet 22.
  • Each permanent magnet 22 is a rare earth magnet containing, for example, neodymium (Nd), iron (Fe), and boron (B).
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the stator 3.
  • the stator 3 includes a stator core portion 30, at least one insulator 34 fixed to the stator core portion 30, and at least one coil 35 wound around each insulator 34. And at least one slot 33 in which the coil 35 is arranged.
  • the stator core portion 30 has a yoke portion 311 having an annular shape and a plurality of tooth portions 312. In the present embodiment, the stator core portion 30 has nine teeth portions 312 and nine slots 33. Each slot 33 is a space between the teeth portions 312 adjacent to each other.
  • the number of teeth parts 312 is not limited to nine.
  • the number of slots 33 is not limited to nine.
  • the ratio of the number of magnetic poles of the rotor 2 to the number of slots 33 is 2: 3, and the ratio of the number of magnetic poles of the rotor 2 to the number of teeth portions 312 is also 2: 3.
  • the stator core portion 30 has two first stator cores 31 and one second stator core 32.
  • the two first stator cores 31 and the one second stator core 32 are laminated in the axial direction.
  • the first stator core 31, the second stator core 32, and the other first stator core 31 are laminated in this order.
  • the plurality of tooth portions 312 are located radially. In other words, the plurality of tooth portions 312 are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the stator core portion 30. Each tooth portion 312 extends from the yoke portion 311 toward the center of rotation of the rotor 2. In other words, each tooth portion 312 projects radially inward from the yoke portion 311.
  • Each tooth portion 312 has, for example, a main body portion extending in the radial direction and a tooth tip portion located at the tip of the main body portion and extending in the circumferential direction.
  • the plurality of teeth portions 312 and the plurality of slots 33 are arranged alternately at equal intervals in the circumferential direction of the stator core portion 30.
  • the stator core portion 30 is an annular iron core.
  • the stator core portion 30 has a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction.
  • a coil 35 is wound around each tooth portion 312, whereby the coil 35 is arranged in each slot 33.
  • the coil 35 is wound around each tooth portion 312 in a concentrated winding.
  • the coil 35 is wound around an insulator 34 provided on each tooth portion 312.
  • the coil 35 is, for example, a magnet wire.
  • a current that is, a motor current
  • the number of turns and the wire diameter of the coil 35 are determined according to the rotation speed of the motor 1, the torque, the voltage specifications, the cross-sectional area of the slot 33, and the like.
  • the wire diameter of the coil 35 is, for example, 0.8 mm.
  • the number of turns of the coil 35 is, for example, 70.
  • the wire diameter and the number of turns of the coil 35 are not limited to these examples.
  • the winding method of the coil 35 is, for example, centralized winding.
  • the coil 35 can be wound around the stator core 30 in a state before the stator cores 30 are arranged in an annular shape (for example, in a state where the stator cores 30 are linearly arranged).
  • the stator core portion 30 around which the coil 35 is wound is folded in an annular shape and fixed by welding or the like.
  • FIG. 6 is a perspective view schematically showing a part of the stator 3.
  • the coil 35 is not wound around the stator core portion 30.
  • the insulator 34 is combined with the stator core portion 30.
  • the insulators 34 are provided at both ends of the stator core portion 30 in the axial direction.
  • the insulator 34 may be provided at one end of the stator core portion 30 in the axial direction.
  • the insulator 34 is an insulating resin.
  • the stator 3 may have an insulator 36.
  • the insulator 34 is referred to as a first insulator
  • the insulator 36 is referred to as a second insulator.
  • the insulator 36 is a film, for example, a thin polyethylene terephthalate (PET) film.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the thickness of the PET film is, for example, 0.1 mm to 0.2 mm.
  • the insulator 36 covers the side surface of the teeth portion 312 of the stator core portion 30.
  • the stator core portion 30 may be composed of a plurality of divided cores.
  • each split core has one yoke portion 311 and one teeth portion 312, and the two adjacent split cores are connected by the adjacent yoke portion 311.
  • the stator core portion 30 is composed of a plurality of divided cores, the number of turns of the coil 35 can be increased, and the torque of the motor 1 can be increased.
  • the stator 3 has at least one first stator core 31 and at least one second stator core 32.
  • the stator 3 (specifically, the stator core portion 30) has two first stator cores 31 and one second stator core 32.
  • the two first stator cores 31 and the one second stator core 32 are laminated in the axial direction. Specifically, the first stator core 31, the second stator core 32, and the other first stator core 31 are laminated in this order. That is, in the example shown in FIG. 5, each first stator core 31 is located at the end of the stator core portion 30 in the axial direction, and the second stator core 32 is located between the two first stator cores 31. ing. In other words, the first stator core 31 is located at both ends of the stator 3 in the axial direction.
  • Each first stator core 31 is a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction.
  • Each electrical steel sheet constituting the first stator core 31 is referred to as a "first electrical steel sheet”.
  • These electrical steel sheets are fixed to each other by caulking.
  • the yoke portions 311 adjacent to each other in the axial direction are fixed by caulking.
  • each tooth portion 312 is fixed by caulking at three places.
  • Each electrical steel sheet constituting the first stator core 31 is punched so as to have a predetermined shape.
  • the thickness of each of the plurality of electrical steel sheets is, for example, 0.1 mm to 0.7 mm. In the present embodiment, the thickness of each of the plurality of electromagnetic steel sheets is 0.35 mm.
  • Each second stator core 32 is a plurality of electromagnetic steel sheets laminated in the axial direction.
  • Each electrical steel sheet constituting the second stator core 32 is referred to as a "second electrical steel sheet".
  • These electrical steel sheets are fixed to each other by caulking.
  • the yoke portions 311 adjacent to each other in the axial direction are fixed by caulking.
  • each tooth portion 312 is fixed by caulking at three places.
  • Each electrical steel sheet constituting the second stator core 32 is punched so as to have a predetermined shape.
  • the thickness of each of the plurality of electrical steel sheets is, for example, 0.1 mm to 0.7 mm. In the present embodiment, the thickness of each of the plurality of electromagnetic steel sheets is 0.35 mm.
  • the arrangement of the first stator core 31 and the arrangement of the second stator core 32 are not limited to the example shown in FIG.
  • the stator 3 is fixed to the shell 61 of the compressor by a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • the shell 61 of the compressor is, for example, the shell 61 described in the second embodiment.
  • the shell 61 is made of, for example, a steel plate.
  • the inner diameter of the shell 61 before press fitting is slightly smaller than the outer diameter of the stator 3 (specifically, the maximum outer diameter R1 of the first stator core 31). small.
  • the inner diameter of the shell 61 before press fitting is 50 ⁇ m to 200 ⁇ m smaller than the outer diameter of the stator 3 (specifically, the maximum outer diameter R1 of the first stator core 31).
  • the maximum outer diameter R1 of the first stator core 31 is larger than the maximum outer diameter R2 of the second stator core 32.
  • the stator 3 When the stator 3 is arranged in the shell 61 of the compressor, the first stator core 31 comes into contact with the shell 61. In the example shown in FIG. 2, the outer peripheral surface of the first stator core 31 is in contact with the inner peripheral surface of the shell 61. When the stator 3 is placed in the shell 61 of the compressor, the second stator core 32 does not come into contact with the shell 61.
  • the weight per unit length of the first stator core 31 is smaller than the weight per unit length of the second stator core 32. That is, the total length of at least one first stator core 31 in the axial direction is L1, the total weight of at least one first stator core 31 is W1, and the total weight of at least one second stator core 32 in the axial direction is W1. When the total length is L2 and the total weight of at least one second stator core 32 is W2, the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2).
  • La 5 mm
  • Lb 40 mm
  • the length of the stator core portion 30 in the axial direction is 50 mm.
  • the length La and the length Lb are not limited to these examples.
  • FIG. 7 is a diagram schematically showing a part structure of each first stator core 31 arranged in the shell 61.
  • the first stator core 31 can contact the yoke portion 311 and at least one tooth portion 312 extending from the yoke portion 311 toward the center of the first stator core 31 and the shell 61. It has at least one protrusion 313.
  • a part of the first stator core 31 is in contact with the shell 61.
  • a part of the yoke portion 311 of the first stator core 31 is in contact with the shell 61.
  • the first stator core 31 has a plurality of protrusions 313.
  • Each protruding portion 313 projects radially outward from the yoke portion 311 of the stator 3. As a result, when the stator 3 is arranged in the shell 61, each protrusion 313 comes into contact with the shell 61.
  • the yoke portion 311 of the first stator core 31 is also referred to as a first yoke portion, and the teeth portion 312 of the first stator core 31 is also referred to as a first teeth portion.
  • the width of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is indicated by Ta.
  • the width Ta of the tooth portion 312 of the first stator core 31 is the length of the tooth portion 312 of the first stator core 31 in the direction orthogonal to the radial direction. In FIG. 7, the direction orthogonal to the radial direction is the x-axis direction.
  • the first stator core 31 may have a shape other than the shape shown in FIG. 7.
  • FIG. 8 is a diagram schematically showing the structure of a part of the second stator core 32 arranged in the shell 61.
  • the second stator core 32 has a yoke portion 311 and at least one teeth portion 312 extending from the yoke portion 311 toward the center of the second stator core 32.
  • a gap is provided between the second stator core (specifically, the yoke portion 311) and the shell 61.
  • the yoke portion 311 of the second stator core 32 is also referred to as a second yoke portion, and the teeth portion 312 of the second stator core 32 is also referred to as a second teeth portion.
  • the width of the teeth portion 312 of the second stator core 32 is indicated by Tb.
  • the width Tb of the tooth portion 312 of the second stator core 32 is the length of the tooth portion 312 of the second stator core 32 in the direction orthogonal to the radial direction. In FIG. 8, the direction orthogonal to the radial direction is the x-axis direction.
  • the second stator core 31 may have a shape other than the shape shown in FIG. 8.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32. That is, the stator 3 satisfies Ta ⁇ Tb. Therefore, in the xy plane, the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the teeth portion 312 of the second stator core 32. Therefore, the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2).
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is 8 mm
  • the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 is 10 mm.
  • the ends of the teeth portion 312 of the first stator core 31 are located 1 mm inward from the ends of the teeth portions 312 of the second stator core 32, respectively.
  • a difference is generated between each side surface of the tooth portion 312 of the first stator core 31 and each side surface of the tooth portion 312 of the second stator core 32.
  • each difference is 1 mm.
  • the teeth portion 312 of the first stator core 31 is composed of the main body portion 312a and the teeth tip portion 312b
  • the teeth portion 312 of the second stator core 32 is composed of the main body portion 312a and the teeth tip portion 312b
  • the first stator core 31 A difference is generated between each side surface of the main body portion 312a and each side surface of the main body portion 312a of the second stator core 32, and each side surface of the tooth tip portion 312b of the first stator core 31 and the tooth tip of the second stator core 32. A difference also occurs with each side surface of the portion 312b.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 and the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 are not limited to these examples.
  • FIG. 9 is a diagram showing the distribution of compressive stress generated in the stator core portion in contact with the shell when the stator is fixed to the shell.
  • FIG. 10 is an enlarged view showing the distribution of compressive stress generated in the stator core portion shown in FIG.
  • the stator of the motor is fixed to the shell of the compressor by a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • compressive stress is generated in the yoke portion in contact with the shell.
  • a compressive stress of up to 100 MPa is generated in the yoke portion in contact with the shell. This compressive stress lowers the magnetic permeability of the yoke and increases the iron loss density.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the magnetic field H [A / m] and the magnetic flux density B [T] in the stator 3 in which different compressive stresses are generated. As shown in FIG. 11, the larger the compressive stress generated in the yoke portion 311, the smaller the magnetic flux density B. In particular, in the range where the magnetic field H is weak, the influence of compressive stress is large.
  • the compressive stress generated in the yoke portion 311 is larger than that in the teeth portion 312.
  • the magnetic permeability of the yoke portion 311 is significantly lower than that of the teeth portion 312.
  • the first stator core 31 contacts the shell 61 and the second stator core 32 does not contact the shell 61.
  • the magnetic flux continuously flows from the teeth portion of the stator core portion to the yoke portion while the motor is being driven. Therefore, it is desirable that the width of the teeth portion and the width of the yoke portion be appropriately designed in consideration of the flow of magnetic flux.
  • the stator 3 since the stator 3 has a first stator core 31 that contacts the shell 61 and a second stator core 32 that does not contact the shell 61, the first stator core 31 and the second stator core 32 The appropriate dimensional ratio between and is different from conventional techniques.
  • the stator 3 when the stator 3 is arranged in the shell 61 of the compressor, the first stator core 31 comes into contact with the shell 61, and the second stator core 32 does not come into contact with the shell 61. In this case, the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the first stator core 31 decreases, and the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the second stator core 32 does not decrease.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is made smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32, the influence of the magnetic flux amount on the entire stator core portion 30 is small. That is, even when the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 with respect to the stator having a constant width of the teeth portion, the stator core portion There is little decrease in the amount of magnetic flux in the entire 30.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is made smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 while the amount of magnetic flux in the entire stator core portion 30 is secured. Will be possible.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the horizontal axis: the ratio of the width of the teeth portion to the reference value and the vertical axis: the amount of interlinkage magnetic flux in the stator core.
  • the line B1 shows the amount of interlinkage magnetic flux in the first stator core 31, and the line B2 shows the amount of interlinkage magnetic flux in the second stator core 32.
  • the "reference value" is 10 mm.
  • the amount of interlinkage magnetic flux in the first stator core 32 is 96% when the ratio of the width of the teeth portion 312 of the first stator core 31 to the reference value is 100%. .. This is because the first stator core 31 comes into contact with the shell 61, compressive stress is generated in the yoke portion 311 of the first stator core 31, and the magnetic permeability of the yoke portion 311 is lowered. Further, even when the ratio of the width of the teeth portion to the reference value is 80%, the amount of interlinkage magnetic flux in the first stator core 32 is 96%, and the change in the amount of interlinkage magnetic flux in the first stator core 31 changes. small.
  • the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the first stator core 31 is lowered, so that even if the width of the teeth portion 312 is reduced, the amount of interlinkage magnetic flux in the first stator core 31 is increased. This is because the effect is small.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is 8 mm
  • the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 is 10 mm.
  • the ratio of the width of the tooth portion 312 of the second stator core 32 to the reference value is 100%
  • the ratio of the width of the tooth portion 312 of the first stator core 31 to the reference value is 80%.
  • the teeth of the first stator core 31 are secured while the amount of magnetic flux in the entire stator core portion 30 is secured.
  • the width Ta of the portion 312 can be made smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view taken along the line C13-C13 in FIG.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32.
  • a difference Tc is provided between each side surface of the teeth portion 312 of the first stator core 31 and each side surface of the teeth portion 312 of the second stator core 32. Therefore, the U-shaped insulator 34 can be fitted to each of the first stator cores 31.
  • each of the insulators 34 is attached to each difference Tc provided between each side surface of each tooth portion 312 of each first stator core 31 and each side surface of each tooth portion 312 of the second stator core 32.
  • the side wall 34a can be arranged.
  • the insulator 34 is fixed to each tooth portion 312 of each first stator core 31.
  • the distance between each tooth portion 312 of each first stator core 31 and the coil 35 can be increased.
  • each insulator 34 is indicated by Ti.
  • the inner diameter Ti of the insulator 34 is equal to the width Ta of each tooth portion 312 of each first stator core 31. Therefore, the relationship between the inner diameter Ti of the insulator 34 and the width Tb of the teeth portion 312 satisfies Ti ⁇ Tb.
  • the difference Tc provided between each side surface of the teeth portion 312 of the first stator core 31 and each side surface of the teeth portion 312 of the second stator core 32 is 1 mm. Since the coil 35 is wound around the insulators 34 and 36, an insulation distance of at least 1 mm can be secured between the teeth portion 312 of the first stator core 31 and the coil 35.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the stator in the motor according to the comparative example.
  • the position of the cross section shown in FIG. 14 corresponds to the position of the cross section shown in FIG.
  • FIG. 15 is a graph showing the relative capacitance in the region between the stator core portion 30 and the coil 35.
  • the comparative example shown in FIG. 15 corresponds to the comparative example shown in FIG.
  • a difference Tc is provided between each side surface of the teeth portion 312 of the first stator core 31 and each side surface of the teeth portion 312 of the second stator core 32. Therefore, as shown in FIG. 15, the capacitance of the stator 3 of the motor 1 according to the present embodiment is 73% of that of the comparative example, based on the capacitance in the comparative example. Therefore, in the present embodiment, the capacitance in the region between the stator core portion 30 and the coil 35 can be reduced as compared with the comparative example. As a result, the leakage current while the motor 1 is controlled by the inverter can be reduced, and the reliability of the motor 1 can be improved.
  • FIG. 16 is a graph showing the relative electrical resistance of the coil 35.
  • the comparative example shown in FIG. 16 corresponds to the comparative example shown in FIG.
  • the insulator 34 having a U-shape can be fitted to each of the first stator cores 31.
  • the insulator 34 having a U-shape can be fitted at the position of the difference Tc.
  • the height Td of the insulator 34 shown in FIG. 14 in the z-axis direction can be made smaller than that of the comparative example while ensuring the insulation distance.
  • the height Td of the insulator 34 in the z-axis direction can be reduced by 4 mm as compared with the comparative example. Therefore, the length of the coil 35, specifically, the peripheral length of the coil 35 can be made shorter than that of the comparative example.
  • the electric resistance of the coil 35 in the stator 3 of the motor 1 according to the present embodiment is 92% of that of the comparative example, based on the electric resistance of the coil 35 in the comparative example. ..
  • the electrical resistance of the coil 35 can be reduced as compared with the comparative example.
  • the copper loss in the coil 35 while driving the motor 1 can be reduced, and the efficiency of the motor 1 can be improved.
  • the reliability of the motor 1 can be improved.
  • the density of the coil 35 can be increased. Therefore, the efficiency of the motor 1 can be increased. As a result, the reliability of the motor 1 can be improved.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing another example of the stator core portion 30.
  • the stator core portion 30 is not limited to the structure shown in FIG. 5, and may have, for example, the structure shown in FIG.
  • the stator core portion 30 has a plurality of first stator cores 31 and a plurality of second stator cores 32.
  • the stator 3 (specifically, the stator core portion 30) has three first stator cores 31 and two second stator cores 32.
  • the three first stator cores 31 and the two second stator cores 32 are stacked in the axial direction.
  • the first stator core 31 is located at the end of the stator core portion 30 in the axial direction, and the first stator core 31 and the second stator core 32 are alternately arranged in the axial direction.
  • each first stator core 31 can come into contact with the shell 61.
  • the stator 3 is fixed to the shell 61 by at least two first stator cores 31. Therefore, when the first stator core 31 is arranged at both ends of the stator core portion 30, the rigidity of the stator 3 can be increased. Further, since the second stator core 32 is fixed to each of the first stator cores 31 by winding or caulking the coil 35, vibration of the second stator core 32 can be prevented.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing still another example of the stator core portion 30.
  • the stator core portion 30 is not limited to the structure shown in FIG. 5, and may have, for example, the structure shown in FIG.
  • the stator 3 (specifically, the stator core portion 30) has one first stator core 31 and one second stator core 32.
  • the first stator core 31 and the second stator core 32 are laminated in the axial direction.
  • the length of the first stator core 31 in the axial direction is L1
  • the weight of the first stator core 31 is W1
  • the length of the second stator core 32 in the axial direction is L2, and the weight of the second stator core 32 is W2.
  • FIG. 19 is a diagram showing another example of the structure of the first stator core 31.
  • the first stator core 31 may have the structure shown in FIG. 19 as a part or all of the first stator core 31.
  • the main body portion 312a of the teeth portion 312 of the first stator core 31 has a recess 312d.
  • recesses 312d are formed on each side surface of the tooth portion 312.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is the minimum width of the teeth portion 312 in the xy plane.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is the width between the recesses 312d.
  • stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2).
  • FIG. 20 is a diagram showing still another example of the structure of the first stator core 31.
  • the first stator core 31 may have the structure shown in FIG. 20 as a part or all of the first stator core 31.
  • the width Te of the yoke portion 311 of the first stator core 31 in the radial direction of the first stator core 31 is the second in the radial direction of the second stator core 32. It is smaller than the width of the yoke portion 311 of the stator core 32 of 2.
  • the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2).
  • FIG. 21 is a diagram showing still another example of the structure of the first stator core 31.
  • the first stator core 31 may have the structure shown in FIG. 21 as a part or all of the first stator core 31.
  • the tooth portion 312 of the first stator core 31 has a recess 312e extending in the radial direction of the first stator core 31 (in the y-axis direction in FIG. 21).
  • a recess 312e is formed in the tooth portion 312 of the first stator core 31.
  • the recess 312e may be a slit.
  • the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the teeth portion 312 of the second stator core 32. That is, in the xy plane, the average value of the widths of the teeth portions 312 of the first stator core 31 may be smaller than the average value of the widths of the teeth portions 312 of the second stator core 32.
  • the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2). Further, by forming the recess 312e in the teeth portion 312, torque pulsation during motor drive can be suppressed, and motor noise can be reduced. As a result, the reliability of the motor can be improved.
  • FIG. 22 is a diagram showing still another example of the structure of the first stator core 31.
  • the first stator core 31 may have the structure shown in FIG. 22 as a part of the first stator core 31.
  • the shape of a part of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is the same as the shape of the teeth portion 312 of the second stator core 32. Therefore, in the example shown in FIG. 22, the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is equal to the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32.
  • the average value of the widths of the teeth portions 312 of the entire first stator core 31 may be smaller than the average value of the widths of the teeth portions 312 of the entire second stator core 32 on the xy plane.
  • the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2).
  • the first stator core 31 has a structure of modified examples 3, 4, 5, 6, or a combination of these modified examples. It may have as a part or all of the stator core 31 of 1. Further, as long as the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2), the first stator core 31 may have the structure of the modified example 6 as a part of the first stator core 31. Good.
  • the stator 3 when the stator 3 is provided in the compressor, the stator 3 is fixed to the shell 61 of the compressor by a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • a fixing method such as shrink fitting or press fitting.
  • compressive stress is generated in the yoke portion 311 of the first stator core 31.
  • This compressive stress lowers the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the first stator core 31 and increases the iron loss density. Since no compressive stress is generated in each tooth portion 312 of the stator core portion 30, there is a difference in magnetic permeability between the yoke portion 311 and each tooth portion 312.
  • stator 3 When the stator 3 is provided in the compressor, at least one first stator core 31 comes into contact with the shell 61, and the stator 3 is fixed. Therefore, the second stator core 32 does not come into contact with the shell 61. As a result, compressive stress is not generated in the yoke portion 311 of the second stator core 32, and it is possible to prevent the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the second stator core 32 from being reduced and the iron loss density from being increased.
  • the magnetic flux continuously flows from the teeth portion of the stator core portion to the yoke portion while the motor is being driven. Therefore, it is desirable that the width of the teeth portion and the width of the yoke portion be appropriately designed in consideration of the flow of magnetic flux.
  • the stator 3 since the stator 3 has a first stator core 31 that contacts the shell 61 and a second stator core 32 that does not contact the shell 61, the first stator core 31 and the second stator core 32 The appropriate dimensional ratio between and is different from conventional techniques.
  • the stator 3 has a first stator core 31 that contacts the shell 61 and a second stator core 32 that does not contact the shell 61 when the stator 3 is arranged in the shell 61 of the compressor. And have. Therefore, when the stator 3 is arranged in the shell 61 of the compressor, the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the first stator core 31 decreases, and the magnetic permeability of the yoke portion 311 of the second stator core 32 does not decrease.
  • the influence of the magnetic flux amount on the entire stator core portion 30 is small.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 so that the stator 3 satisfies (W1 / L1) ⁇ (W2 / L2). Even in this case, the influence of the amount of magnetic flux on the entire stator core portion 30 is small.
  • the width Ta of the teeth portion 312 of the first stator core 31 is smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32 with respect to the second stator core 32 in which the width of the teeth portion 312 is constant. Even if this is the case, the amount of magnetic flux in the entire stator core portion 30 does not decrease much.
  • the teeth portion of the first stator core 31 The width Ta of 312 can be made smaller than the width Tb of the teeth portion 312 of the second stator core 32.
  • the insulator 34 having a U-shape can be fitted to each of the first stator cores 31. Specifically, the insulator 34 having a U-shape can be fitted at the position of the difference Tc. Thereby, the height Td of the insulator 34 in the z-axis direction can be made smaller than that of the comparative example. For example, in the present embodiment, the height Td in the z-axis direction can be reduced by the difference Tc as compared with the comparative example. Therefore, the length of the coil 35, specifically, the peripheral length of the coil 35 can be made shorter than that of the comparative example. As a result, as shown in FIG.
  • the electric resistance of the coil 35 in the stator 3 can be reduced, the copper loss in the coil 35 while driving the motor 1 can be reduced, and the efficiency of the motor 1 can be improved. be able to. As a result, the reliability of the motor 1 can be improved.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the compressor 6 according to the second embodiment.
  • the compressor 6 has a motor 1 as an electric element, a shell 61 (also referred to as a closed container) as a housing, and a compression mechanism 62 as a compression element (also referred to as a compression device).
  • the compressor 6 is a rotary compressor.
  • the compressor 6 is not limited to the rotary compressor.
  • the compressor 6 is used, for example, in a refrigeration cycle in an air conditioner.
  • the motor 1 in the compressor 6 is the motor 1 described in the first embodiment.
  • the motor 1 drives the compression mechanism 62.
  • the shell 61 covers the motor 1 and the compression mechanism 62.
  • the shell 61 is a cylindrical container.
  • the shell 61 is made of, for example, a steel plate.
  • the shell 61 may be divided into an upper shell and a lower shell, or may be a single structure. Refrigerating machine oil that lubricates the sliding portion of the compression mechanism 62 is stored in the bottom of the shell 61.
  • the compressor 6 further includes a glass terminal 63 fixed to the shell 61, an accumulator 64, a suction pipe 65, and a discharge pipe 66 for discharging the refrigerant to the outside of the compressor 6.
  • the compression mechanism 62 is attached to a cylinder 62a, a piston 62b, an upper frame 62c (also referred to as a first frame), a lower frame 62d (also referred to as a second frame), and an upper frame 62c and a lower frame 62d. It has a plurality of mufflers 62e.
  • the compression mechanism 62 further has a vane that divides the region in the cylinder 62a into a suction side and a compression side.
  • the compression mechanism 62 is arranged in the shell 61.
  • the compression mechanism 62 is driven by the motor 1.
  • the glass terminal 63 is a terminal for supplying electric power from the power source to the motor 1 in the compressor 6.
  • the motor 1 is fixed in the shell 61 by press fitting or shrink fitting.
  • Power is supplied to the coil of the motor 1 (for example, the coil 35 described in the first embodiment) through the glass terminal 63.
  • the rotor 2 of the motor 1 (specifically, one side of the shaft 23) is rotatably supported by bearings provided on each of the upper frame 62c and the lower frame 62d.
  • a shaft 23 is inserted through the piston 62b.
  • a shaft 23 is rotatably inserted into the upper frame 62c and the lower frame 62d. As a result, the shaft 23 can transmit the power of the motor 1 to the compression mechanism 62.
  • the upper frame 62c and the lower frame 62d close the end faces of the cylinder 62a.
  • the accumulator 64 supplies a refrigerant (for example, a refrigerant gas) to the cylinder 62a through the suction pipe 65.
  • the refrigerant supplied from the accumulator 64 is sucked into the cylinder 62a from the suction pipe 65 fixed to the shell 61.
  • the piston 62b fitted to the shaft 23 rotates in the cylinder 62a.
  • the refrigerant is compressed in the cylinder 62a.
  • the compressed refrigerant passes through the muffler 62e and rises in the shell 61. In this way, the compressed refrigerant is supplied to the high pressure side of the refrigeration cycle through the discharge pipe 66.
  • R410A, R407C, R22, or the like can be used as the refrigerant of the compressor 6.
  • the refrigerant of the compressor 6 is not limited to these types.
  • a refrigerant having a small global warming potential (GWP) for example, the following refrigerant can be used.
  • the GWP of HFO-1234yf is 4.
  • a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition for example, R1270 (propylene) may be used.
  • the GWP of R1270 is 3, which is lower than HFO-1234yf but higher in flammability than HFO-1234yf.
  • a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in the composition or a mixture containing a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition may be used, and both the halogenated hydrocarbon and the hydrocarbon thereof may be used.
  • a mixture containing the above may be used.
  • a mixture of HFO-1234yf and R32 may be used. Since the above-mentioned HFO-1234yf is a low-pressure refrigerant, the pressure loss tends to be large, which may lead to deterioration of the performance of the refrigeration cycle (particularly the evaporator). Therefore, it is practically desirable to use a mixture containing R32 or R41, which is a higher pressure refrigerant than HFO-1234yf.
  • the compressor 6 according to the second embodiment has the advantages described in the first embodiment.
  • the compressor 6 according to the second embodiment has the motor 1 according to the first embodiment, the reliability of the compressor 6 can be improved.
  • FIG. 24 is a diagram schematically showing the configuration of the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to the third embodiment.
  • the refrigerating and air-conditioning device 7 can be operated for heating and cooling, for example.
  • the refrigerant circuit diagram shown in FIG. 24 is an example of a refrigerant circuit diagram of an air conditioner capable of cooling operation.
  • the refrigerating and air-conditioning device 7 has an outdoor unit 71, an indoor unit 72, and a refrigerant pipe 73 connecting the outdoor unit 71 and the indoor unit 72.
  • the outdoor unit 71 includes a compressor 6, a condenser 74 as a heat exchanger, a throttle device 75, and an outdoor blower 76 (also referred to as a “blower”).
  • the condenser 74 condenses the refrigerant compressed by the compressor 6.
  • the drawing device 75 decompresses the refrigerant condensed by the condenser 74 and adjusts the flow rate of the refrigerant.
  • the diaphragm device 75 is also called a decompression device.
  • the indoor unit 72 has an evaporator 77 as a heat exchanger and an indoor blower 78 (also referred to as a “blower”).
  • the evaporator 77 evaporates the refrigerant decompressed by the throttle device 75 to cool the indoor air.
  • the refrigerant is compressed by the compressor 6 and flows into the condenser 74.
  • the refrigerant is condensed by the condenser 74, and the condensed refrigerant flows into the drawing device 75.
  • the refrigerant is depressurized by the throttle device 75, and the decompressed refrigerant flows into the evaporator 77.
  • the refrigerant evaporates in the evaporator 77, and the refrigerant (specifically, the refrigerant gas) flows into the compressor 6 of the outdoor unit 71 again.
  • the configuration and operation of the refrigerating and air-conditioning device 7 described above is an example, and is not limited to the above-mentioned example.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to the third embodiment, it has the advantages described in the first and second embodiments.
  • the refrigerating and air-conditioning device 7 according to the third embodiment has the compressor 6 according to the second embodiment, the reliability of the refrigerating and air-conditioning device 7 can be improved.
  • stator core part 31 first stator core, 32 second stator core, 34 insulator, 35 coil, 61 shell, 62 compression mechanism, 311 yoke part , 312 Teeth part, 312d, 312e recess.

Abstract

ステータ(3)は、シェル(61)に固定される。ステータ(3)は、シェル(61)に接触する第1のステータコア(31)と、シェル(61)に接触しない第2のステータコア(32)とを有する。軸方向における第1のステータコア(31)の長さをL1とし、第1のステータコア(31)の重量をW1とし、軸方向における第2のステータコア(32)の長さをL2とし、第2のステータコア(32)の重量をW2としたとき、ステータ(3)は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。

Description

ステータ、モータ、圧縮機、及び空気調和機
 本発明は、モータのステータに関する。
 一般に、モータを圧縮機のシェル内に固定するための固定方法として、焼き嵌めなどの固定方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2007-252088号公報
 焼き嵌めなどの固定方法でステータが圧縮機のシェルに固定される場合、ステータのヨーク部がシェルに接触する。この場合、ステータのヨーク部に圧縮応力が発生する。この圧縮応力は、ヨーク部における鉄心の透磁率を低下させ、鉄損密度を増加させる。具体的には、ヨーク部における鉄心の透磁率が低下した場合、モータのトルクを一定に維持するためのモータ電流が増加する。これにより、ステータのコイルにおける銅損が増加する。また、鉄心の鉄損密度増加により、同一回転磁界中のステータにおける鉄損が増加する。その結果、モータの効率が低下し、モータの信頼性が低下する。
 本発明は、以上に述べた課題を解決し、モータの信頼性を向上させることを目的とする。
 本発明の一態様に係るステータは、シェルに固定されるステータであって、前記シェルに接触する第1のステータコアと、前記シェルに接触しない第2のステータコアとを備え、軸方向における前記第1のステータコアの長さをL1とし、前記第1のステータコアの重量をW1とし、前記軸方向における前記第2のステータコアの長さをL2とし、前記第2のステータコアの重量をW2としたとき、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
 本発明の他の態様に係るモータは、ロータと、前記ロータの外側に配置された前記ステータとを備える。
 本発明の他の態様に係る圧縮機は、前記シェルと、前記シェル内に配置された圧縮装置と、前記圧縮装置を駆動する前記モータとを備える。
 本発明の他の態様に係る空気調和機は、前記圧縮機と、熱交換器とを備える。
 本発明によれば、モータの信頼性を向上させることができる。
本発明の実施の形態1に係るモータの構造を概略的に示す断面図である。 図1における線C2-C2に沿った断面図である。 図1における線C3-C3に沿った断面図である。 ロータの構造を概略的に示す断面図である。 ステータの構造を概略的に示す断面図である。 ステータの一部を概略的に示す斜視図である。 シェル内に配置された各第1のステータコアの一部の構造を概略的に示す図である。 シェル内に配置された第2のステータコアの一部の構造を概略的に示す図である。 ステータがシェルに固定されたときに、シェルに接触しているステータコア部に発生する圧縮応力の分布を示す図である。 図9に示されるステータコア部に発生する圧縮応力の分布を示す拡大図である。 異なる圧縮応力が発生しているステータにおける、磁界H[A/m]と磁束密度B[T]との関係を示すグラフである。 基準値に対するティース部の幅の比率とステータコアにおける鎖交磁束の量との関係を示すグラフである。 図5における線C13-C13に沿った断面図である。 比較例に係るモータにおけるステータの構造を概略的に示す断面図である。 ステータコア部とコイルとの間の領域における相対的な静電容量を示すグラフである。 コイルの相対的な電気抵抗を示すグラフである。 ステータコア部の他の例を示す断面図である。 ステータコア部のさらに他の例を示す断面図である。 第1のステータコアの構造の他の例を示す図である。 第1のステータコアの構造のさらに他の例を示す図である。 第1のステータコアの構造のさらに他の例を示す図である。 第1のステータコアの構造のさらに他の例を示す図である。 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.
 各図に示されるxyz直交座標系において、z軸方向(z軸)は、モータ1の軸線Axと平行な方向を示し、x軸方向(x軸)は、z軸方向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、ロータ2の回転中心である。軸線Axと平行な方向は、「ロータ2の軸方向」又は単に「軸方向」とも称する。径方向は、ロータ2又はステータ3の半径方向であり、軸線Axと直交する方向である。xy平面は、軸方向と直交する平面である。矢印A1は、軸線Axを中心とする周方向を示す。ロータ2又はステータ3の周方向を、単に「周方向」とも称する。
 図1は、実施の形態1に係るモータ1の構造を概略的に示す断面図である。
 図2は、図1における線C2-C2に沿った断面図である。
 図3は、図1における線C3-C3に沿った断面図である。
 モータ1は、ロータ2と、ロータ2の外側に配置されたステータ3とを有する。モータ1は、例えば、永久磁石埋込型電動機などの永久磁石同期電動機(ブラシレスDCモータとも称する)である。モータ1は、例えば、ロータリー圧縮機に用いられる。
 モータ1は、インバータを有してもよい。モータ1は、インバータによって駆動される。すなわち、モータ1は、例えば、インバータ制御で制御される。
〈ロータ2の構造〉
 ロータ2の構造について具体的に説明する。
 図4は、ロータ2の構造を概略的に示す断面図である。
 ロータ2は、ロータコア21と、ロータコア21に取り付けられた少なくとも1つの永久磁石22と、ロータコア21に取り付けられたシャフト23とを有する。本実施の形態では、ロータ2は、永久磁石埋込型ロータである。
 ロータ2は、ステータ3の内側に回転可能に配置されている。ロータ2は、軸線Axを中心として回転可能である。軸線Axは、ロータ2の回転中心であり、且つ、シャフト23の軸線である。
 ロータ2(具体的には、ロータコア21の外周面21a)とステータ3との間には、エアギャップが存在する。ロータ2とステータ3との間のエアギャップは、例えば、0.3mmから1mmである。指令回転数に同期した周波数を持つ電流がステータ3のコイル35に供給されると、ステータ3に回転磁界が発生し、ロータ2が回転する。
 ロータコア21は、焼き嵌め、圧入などの固定方法でシャフト23に固定されている。ロータ2が回転すると、回転エネルギーがロータコア21からシャフト23に伝達される。
 ロータコア21は、ロータ2の周方向に配列された複数の磁石挿入孔211と、シャフト孔212と、複数のスリット213と、複数の薄肉部214とを有する。各磁石挿入孔211は、少なくとも1つの永久磁石22が配置される空隙である。本実施の形態では、各磁石挿入孔211には、2つの永久磁石22が配置されている。ロータ2の1磁極に1つの磁石挿入孔211が対応している。
 本実施の形態では、ロータ2は、6個の磁石挿入孔211と12個の永久磁石22とを有し、ロータ2の磁極数は、6極である。ただし、ロータ2の磁極数は、6極に限定されない。
 xy平面において、磁石挿入孔211の中央部は、軸線Axに向けて突出している。すなわち、xy平面において、各磁石挿入孔211はV字形状を持っている。各磁石挿入孔211の形状は、V字形状に限定されるものではなく、例えばストレート形状であってもよい。
 ロータコア21は、円筒形の鉄心である。ロータコア21は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つ。これらの電磁鋼板はカシメで互いに固定されている。複数の電磁鋼板の各々は、予め定められた形状を持つよう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。本実施の形態では、複数の電磁鋼板の各々の厚さは、0.35mmである。
 複数のスリット213は、各磁石挿入孔211とロータコア21の外周面21aとの間に設けられている。
 xy平面において、薄肉部214は、周方向における各磁石挿入孔211の端部とロータコア21の外周面21aとの間に設けられている。すなわち、各薄肉部214は、ロータコア21の一部である。各薄肉部214は、隣り合う磁極間の漏れ磁束、すなわち、極間部を通る磁束を抑制する。
 シャフト23は、焼き嵌め、圧入などの方法で、シャフト孔212に固定されている。
 各永久磁石22は、軸方向に長い平板状の磁石である。磁石挿入孔211に配置された各永久磁石22は、xy平面において永久磁石22の長手方向と直交する方向に磁化されている。すなわち、xy平面において、各永久磁石22は、各永久磁石22の短手方向(厚さ方向とも称する)に磁化されている。各永久磁石22は、例えば、ネオジウム(Nd)、鉄(Fe)、及びボロン(B)を含む希土類磁石である。
〈ステータ3の構造〉
 ステータ3の構造について具体的に説明する。
 図5は、ステータ3の構造を概略的に示す断面図である。
 図1,2,3,及び5に示されるように、ステータ3は、ステータコア部30と、ステータコア部30に固定された少なくとも1つのインシュレータ34と、各インシュレータ34に巻き付けられた少なくとも1つのコイル35と、コイル35が配置される少なくとも1つのスロット33とを有する。ステータコア部30は、円環形状を持つヨーク部311と、複数のティース部312とを有する。本実施の形態では、ステータコア部30は、9個のティース部312と、9個のスロット33とを有する。各スロット33は、互いに隣接するティース部312間の空間である。
 ただし、ティース部312の数は9個に限定されない。同様に、スロット33の数は、9個に限定されない。
 本実施の形態では、ロータ2の磁極数とスロット33の数との比は、2:3であり、ロータ2の磁極数とティース部312の数との比も、2:3である。
 図5に示される例では、ステータコア部30は、2つの第1のステータコア31と、1つの第2のステータコア32とを有する。2つの第1のステータコア31及び1つの第2のステータコア32は、軸方向に積層されている。具体的には、第1のステータコア31、第2のステータコア32、及びもう一つの第1のステータコア31は、この順に積層されている。
 図2及び3に示されるように、xy平面において、複数のティース部312は、放射状に位置している。言い換えると、複数のティース部312は、ステータコア部30の周方向に等間隔に配列されている。各ティース部312は、ヨーク部311からロータ2の回転中心に向けて延びている。言い換えると、各ティース部312は、ヨーク部311から径方向内側に向けて突出している。
 各ティース部312は、例えば、径方向に延在する本体部と、本体部の先端に位置しており周方向に延在するティース先端部とを有する。
 複数のティース部312及び複数のスロット33は、ステータコア部30の周方向に交互に等間隔で配列されている。
 ステータコア部30は、円環状の鉄心である。ステータコア部30は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板を持つ。
 各ティース部312の周りには、コイル35が巻かれており、これにより、各スロット33には、コイル35が配置されている。例えば、コイル35は、集中巻で各ティース部312の周りに巻かれている。具体的には、コイル35は、各ティース部312上に設けられたインシュレータ34の周りに巻かれている。
 コイル35は、例えば、マグネットワイヤである。コイル35に電流(すなわち、モータ電流)が流れると、回転磁界が発生する。コイル35の巻回数及び線径は、モータ1の回転数、トルク、電圧仕様、及びスロット33の断面積などに応じて定められる。コイル35の線径は、例えば、0.8mmである。コイル35の巻回数は、例えば、70である。ただし、コイル35の線径及び巻回数は、これらの例に限られない。
 コイル35の巻線方式は、例えば、集中巻である。例えば、ステータコア部30を円環状に配列する前の状態(例えば、ステータコア部30が直線状に配列された状態)で、ステータコア部30にコイル35を巻きつけることができる。コイル35が巻きつけられたステータコア部30は、円環状に折り畳まれて、溶接等によって固定される。
 図6は、ステータ3の一部を概略的に示す斜視図である。図6では、コイル35は、ステータコア部30に巻かれていない。
 インシュレータ34は、ステータコア部30と組み合わされる。本実施の形態では、インシュレータ34は、軸方向におけるステータコア部30の両端に設けられている。ただし、インシュレータ34は、軸方向におけるステータコア部30の一方の端部に備えられていてもよい。本実施の形態では、インシュレータ34は、絶縁性樹脂である。
 図6に示されるように、ステータ3は、インシュレータ36を有してもよい。この場合、インシュレータ34を第1のインシュレータと称し、インシュレータ36を第2のインシュレータと称する。
 インシュレータ36は、フィルム、例えば、薄いポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムである。この場合、PETフィルムの厚さは、例えば、0.1mmから0.2mmである。インシュレータ36は、ステータコア部30のティース部312の側面を覆う。インシュレータ36がフィルムである場合、コイル35の巻線径を太くすることができ、モータ1のコイル抵抗を小さくでき、銅損低減により効率を高めることができる。
 ステータコア部30は、複数の分割コアで構成されていてもよい。この場合、各分割コアは、1つのヨーク部311と、1つのティース部312とを有し、隣接する2つの分割コアは、隣接するヨーク部311で連結されている。ステータコア部30が複数の分割コアで構成されている場合、コイル35の巻回数を増加させることができ、モータ1のトルクを高めることができる。
 図5に示されるように、ステータ3は、少なくとも1つの第1のステータコア31と、少なくとも1つの第2のステータコア32とを有する。図5に示される例では、ステータ3(具体的には、ステータコア部30)は、2つの第1のステータコア31と、1つの第2のステータコア32とを有する。
 2つの第1のステータコア31及び1つの第2のステータコア32は、軸方向に積層されている。具体的には、第1のステータコア31、第2のステータコア32、及びもう一つの第1のステータコア31は、この順に積層されている。すなわち、図5に示される例では、各第1のステータコア31は軸方向におけるステータコア部30の端部に位置しており、第2のステータコア32は2つの第1のステータコア31の間に位置している。言い換えると、第1のステータコア31は、軸方向におけるステータ3の両端に位置している。
 各第1のステータコア31は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板である。第1のステータコア31を構成する各電磁鋼板を、「第1の電磁鋼板」と称する。これらの電磁鋼板はカシメで互いに固定されている。具体的には、軸方向において互いに隣接するヨーク部311がカシメで固定されている。本実施の形態では、各ティース部312に対して3か所カシメで固定されている。
 第1のステータコア31を構成する各電磁鋼板は、予め定められた形状を持つよう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。本実施の形態では、複数の電磁鋼板の各々の厚さは、0.35mmである。
 各第2のステータコア32は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板である。第2のステータコア32を構成する各電磁鋼板を、「第2の電磁鋼板」と称する。これらの電磁鋼板はカシメで互いに固定されている。具体的には、軸方向において互いに隣接するヨーク部311がカシメで固定されている。本実施の形態では、各ティース部312に対して3か所カシメで固定されている。
 第2のステータコア32を構成する各電磁鋼板は、予め定められた形状を持つよう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。本実施の形態では、複数の電磁鋼板の各々の厚さは、0.35mmである。
 第1のステータコア31の配置及び第2のステータコア32の配置は、図5に示される例に限定されない。
 モータ1が圧縮機に設けられる場合、ステータ3は、焼き嵌め、圧入などの固定方法で圧縮機のシェル61に固定される。この場合、圧縮機のシェル61は、例えば、実施の形態2で説明するシェル61である。シェル61は、例えば、鋼板で作られている。
 圧入でステータ3がシェル61の内側に固定される場合、圧入前のシェル61の内径は、ステータ3の外径(具体的には、第1のステータコア31の最大外径R1)よりも僅かに小さい。例えば、圧入前のシェル61の内径は、ステータ3の外径(具体的には、第1のステータコア31の最大外径R1)よりも50μmから200μm小さい。これにより、ステータ3を圧入でシェル61の内側に固定することができる。
 図5に示されるように、第1のステータコア31の最大外径R1は、第2のステータコア32の最大外径R2よりも大きい。
 ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置されたときに、第1のステータコア31は、シェル61に接触する。図2に示される例では、第1のステータコア31の外周面がシェル61の内周面に接触している。ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置されたときに、第2のステータコア32は、シェル61に接触しない。
 第1のステータコア31の単位長さ当たりの重量は、第2のステータコア32の単位長さ当たりの重量よりも小さい。すなわち、軸方向における少なくとも1つの第1のステータコア31の長さの合計をL1とし、少なくとも1つの第1のステータコア31の重量の合計をW1とし、軸方向における少なくとも1つの第2のステータコア32の長さの合計をL2とし、少なくとも1つの第2のステータコア32の重量の合計をW2としたとき、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
 図5に示される例では、軸方向における各第1のステータコア31の長さがLaである。したがって、図5に示される例では、L1=2×Laであり、2つの第1のステータコア31の重量がW1である。
 図5に示される例では、軸方向における第2のステータコア32の長さがLbである。したがって、図5に示される例では、L2=Lbであり、第2のステータコア32の重量がW2である。
 図5に示される例では、La=5mmであり、Lb=40mmであり、軸方向におけるステータコア部30の長さは50mmである。ただし、長さLa及び長さLbはこれらの例に限定されない。
〈第1のステータコア31の構造〉
 図7は、シェル61内に配置された各第1のステータコア31の一部の構造を概略的に示す図である。
 図7に示されるように、第1のステータコア31は、ヨーク部311と、ヨーク部311から第1のステータコア31の中心に向けて延在する少なくとも1つのティース部312と、シェル61に接触可能な少なくとも1つの突出部313とを有する。ステータ3がシェル61内に配置された場合に、第1のステータコア31の一部は、シェル61に接触している。図7に示される例では、第1のステータコア31のヨーク部311の一部がシェル61に接触している。
 本実施の形態では、第1のステータコア31は、複数の突出部313を有する。各突出部313は、ヨーク部311からステータ3の径方向外側に突出している。これにより、ステータ3がシェル61内に配置された場合に、各突出部313がシェル61に接触する。
 第1のステータコア31のヨーク部311を、第1のヨーク部とも称し、第1のステータコア31のティース部312を、第1のティース部とも称する。
 xy平面において、第1のステータコア31のティース部312の幅は、Taで示されている。第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、第1のステータコア31のティース部312の、径方向と直交する方向における長さである。図7において、径方向と直交する方向は、x軸方向である。
 ただし、第1のステータコア31に、図7に示される形状以外の形状が混在していてもよい。
〈第2のステータコア32の構造〉
 図8は、シェル61内に配置された第2のステータコア32の一部の構造を概略的に示す図である。
 図8に示されるように、第2のステータコア32は、ヨーク部311と、ヨーク部311から第2のステータコア32の中心に向けて延在する少なくとも1つのティース部312とを有する。ステータ3がシェル61内に配置された場合に、第2のステータコア(具体的には、ヨーク部311)とシェル61との間にギャップが設けられる。
 第2のステータコア32のヨーク部311を、第2のヨーク部とも称し、第2のステータコア32のティース部312を、第2のティース部とも称する。
 xy平面において、第2のステータコア32のティース部312の幅は、Tbで示されている。第2のステータコア32のティース部312の幅Tbは、第2のステータコア32のティース部312の、径方向と直交する方向における長さである。図8において、径方向と直交する方向は、x軸方向である。
 ただし、第2のステータコア31に、図8に示される形状以外の形状が混在していてもよい。
 xy平面において、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さい。すなわち、ステータ3は、Ta<Tbを満たす。したがって、xy平面において、第1のステータコア31のティース部312は、第2のステータコア32のティース部312よりも小さい。そのため、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
 本実施の形態では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは8mmであり、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbは10mmである。この場合、径方向と直交する方向において、第1のステータコア31のティース部312の端部は、第2のステータコア32のティース部312の端部からそれぞれ1mm内側に位置する。その結果、xy平面において、第1のステータコア31のティース部312の各側面と第2のステータコア32のティース部312の各側面との間に差分が生じている。本実施の形態では、各差分は、1mmである。
 第1のステータコア31のティース部312が本体部312aとティース先端部312bとからなり、第2のステータコア32のティース部312が本体部312aとティース先端部312bとからなる場合、第1のステータコア31の本体部312aの各側面と第2のステータコア32の本体部312aの各側面との間に差分が生じ、第1のステータコア31のティース先端部312bの各側面と第2のステータコア32のティース先端部312bの各側面との間にも差分が生じる。
 第1のステータコア31のティース部312の幅Ta及び第2のステータコア32のティース部312の幅Tbはこれらの例に限定されない。
 図9は、ステータがシェルに固定されたときに、シェルに接触しているステータコア部に発生する圧縮応力の分布を示す図である。
 図10は、図9に示されるステータコア部に発生する圧縮応力の分布を示す拡大図である。
 モータが圧縮機に設けられる場合、モータのステータは、焼き嵌め、圧入などの固定方法で圧縮機のシェルに固定される。この場合、図9及び図10に示されるように、シェルに接触しているヨーク部に圧縮応力が発生する。例えば、シェルに接触しているヨーク部に最大100MPaの圧縮応力が発生する。この圧縮応力は、ヨーク部における透磁率を低下させ、鉄損密度を増加させる。
 図11は、異なる圧縮応力が発生しているステータ3における、磁界H[A/m]と磁束密度B[T]との関係を示すグラフである。図11に示されるように、ヨーク部311に発生する圧縮応力が大きいほど、磁束密度Bが小さい。特に、磁界Hが弱い範囲では、圧縮応力の影響が大きい。
 モータ1が圧縮機に設けられる場合、ティース部312に比べて、ヨーク部311に発生する圧縮応力が大きい。この場合、ティース部312に比べて、ヨーク部311における透磁率の低下が大きい。
 本実施の形態では、ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置される場合、第1のステータコア31は、シェル61に接触し、第2のステータコア32は、シェル61に接触しない。これにより、ステータ3が圧縮機のシェル61内で固定された状態において、第2のステータコア32のヨーク部311に圧縮応力が発生することを防ぐことができる。その結果、第2のステータコア32のヨーク部311における透磁率の著しい低下及び鉄損密度の増加を防ぐことができる。
 ここで、一般的に、モータの駆動中において、磁束は、ステータコア部のティース部からヨーク部に連続的に流れる。そのため、ティース部の幅及びヨーク部の幅は、磁束の流れを考慮して適切に設計されることが望ましい。しかしながら、本実施の形態では、ステータ3は、シェル61に接触する第1のステータコア31と、シェル61に接触しない第2のステータコア32とを有するので、第1のステータコア31と第2のステータコア32との間における適切な寸法の比率は、従来の技術とは異なる。
 上述のように、ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置される場合、第1のステータコア31は、シェル61に接触し、第2のステータコア32は、シェル61に接触しない。この場合、第1のステータコア31のヨーク部311における透磁率が低下し、第2のステータコア32のヨーク部311における透磁率は低下しない。
 そのため、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくした場合でも、ステータコア部30全体における磁束量の影響が少ない。すなわち、ティース部の幅が一定であるステータに対して、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくした場合でも、ステータコア部30全体における磁束量の低下が少ない。
 したがって、本実施の形態では、ステータコア部30全体における磁束量を確保した状態で、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくすることが可能になる。
 図12は、横軸:基準値に対するティース部の幅の比率と、縦軸:ステータコアにおける鎖交磁束の量との関係を示すグラフである。図12において、線B1は、第1のステータコア31における鎖交磁束の量を示し、線B2は、第2のステータコア32における鎖交磁束の量を示す。図12に示される例では、「基準値」は10mmである。例えば、図12において、基準値に対するティース部の幅の比率が100%とは、幅Ta=10mm、幅Tb=10mmを意味する。図12における縦軸は、基準値に対する第2のステータコア32のティース部312の幅の比率が100%(幅Tb=10mm)の場合の第2のステータコア32における鎖交磁束の量を、100%(基準)とする。
 図12における線B1で示されるように、基準値に対する第1のステータコア31のティース部312の幅の比率が100%の場合の第1のステータコア32における鎖交磁束の量は、96%である。これは、第1のステータコア31は、シェル61に接触し、第1のステータコア31のヨーク部311に圧縮応力が発生し、ヨーク部311の透磁率が低下しているためである。また、基準値に対するティース部の幅の比率が80%の場合でも、第1のステータコア32における鎖交磁束の量は、96%であり、第1のステータコア31における鎖交磁束の量の変化が小さい。これは、前述のとおり、第1のステータコア31のヨーク部311における透磁率が低下しているため、ティース部312の幅を小さくしても、第1のステータコア31における鎖交磁束の量への影響が小さいためである。本実施の形態では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは8mmであり、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbは10mmである。この場合、基準値に対する第2のステータコア32のティース部312の幅の比率は100%であり、基準値に対する第1のステータコア31のティース部312の幅の比率は80%である。上述のように、基準値に対する第1のステータコア31のティース部312の幅Taの比率が80%の場合でも、第1のステータコア31における鎖交磁束の量の変化が小さいので、ステータコア部30全体における磁束量は、ティース幅の比率が100%の場合(幅Ta=10mm)と同等の磁束量を確保することができる。
 したがって、Ta<Tbの場合において、比率Ta/Tbの関係が、80%≦Ta/Tb<100%であれば、ステータコア部30全体における磁束量を確保した状態で、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくすることが可能になる。
 図13は、図5における線C13-C13に沿った断面図である。
 図13に示されるように、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さい。これにより、第1のステータコア31のティース部312の各側面と第2のステータコア32のティース部312の各側面との間に差分Tcが設けられている。したがって、U字形状を持つインシュレータ34を各第1のステータコア31に嵌めることができる。具体的には、各第1のステータコア31の各ティース部312の各側面と第2のステータコア32の各ティース部312の各側面との間に設けられた各差分Tcに、各インシュレータ34の各側壁34aを配置することができる。これにより、各第1のステータコア31の各ティース部312に、インシュレータ34が固定される。その結果、各第1のステータコア31の各ティース部312とコイル35との間の距離を大きくすることができる。
 図13において、各インシュレータ34の内径はTiで示されている。この場合、インシュレータ34の内径Tiは、各第1のステータコア31の各ティース部312の幅Taに等しい。したがって、インシュレータ34の内径Tiとティース部312の幅Tbとの関係は、Ti<Tbを満たす。
 本実施の形態では、第1のステータコア31のティース部312の各側面と第2のステータコア32のティース部312の各側面との間に設けられた差分Tcは、1mmである。コイル35は、インシュレータ34及び36の周りに巻かれるため、第1のステータコア31のティース部312とコイル35との間に、少なくとも1mmの絶縁距離を確保することができる。
 図14は、比較例に係るモータにおけるステータの構造を概略的に示す断面図である。図14に示される断面の位置は、図13に示される断面の位置に対応する。
 図14に示される比較例では、ティース部の幅は一定である。すなわち、図14に示される比較例では、幅Ta=幅Tbである。したがって、差分Tc=0である。
 図15は、ステータコア部30とコイル35との間の領域における相対的な静電容量を示すグラフである。図15に示される比較例は、図14に示される比較例に対応する。
 本実施の形態では、第1のステータコア31のティース部312の各側面と第2のステータコア32のティース部312の各側面との間に差分Tcが設けられている。そのため、図15に示されるように、比較例における静電容量を基準とすると、本実施の形態に係るモータ1のステータ3における静電容量は、比較例の73%である。したがって、本実施の形態では、比較例に比べて、ステータコア部30とコイル35との間の領域における静電容量を低減することができる。その結果、モータ1がインバータで制御されている間における漏洩電流を低減することができ、モータ1の信頼性を向上させることができる。
 図16は、コイル35の相対的な電気抵抗を示すグラフである。図16に示される比較例は、図14に示される比較例に対応する。
 本実施の形態では、U字形状を持つインシュレータ34を各第1のステータコア31に嵌めることができる。具体的には、U字形状を持つインシュレータ34を差分Tcの位置に嵌めることができる。これにより、絶縁距離を確保しつつ、図14に示されるインシュレータ34のz軸方向の高さTdを比較例よりも小さくすることができる。
 例えば、本実施の形態では、比較例に比べて、インシュレータ34のz軸方向の高さTdを4mm小さくすることができる。したがって、コイル35の長さ、具体的には、コイル35の周長を比較例よりも短くすることができる。その結果、図16に示されるように、比較例におけるコイル35の電気抵抗を基準とすると、本実施の形態に係るモータ1のステータ3におけるコイル35の電気抵抗は、比較例の92%である。
 そのため、本実施の形態では、比較例に比べて、コイル35の電気抵抗を低減することができる。これにより、モータ1の駆動中におけるコイル35における銅損を低減することができ、モータ1の効率を高めることができる。その結果、モータ1の信頼性を向上させることができる。
 さらに、本実施の形態によれば、コイル35の密度を高めることができる。したがって、モータ1の効率を高めることができる。その結果、モータ1の信頼性を向上させることができる。
変形例1.
 図17は、ステータコア部30の他の例を示す断面図である。
 ステータコア部30は、図5に示される構造に限定されず、例えば、図17に示される構造を持っていてもよい。変形例1では、ステータコア部30は、複数の第1のステータコア31及び複数の第2のステータコア32を有する。図17に示される例では、ステータ3(具体的には、ステータコア部30)は、3つの第1のステータコア31と、2つの第2のステータコア32とを有する。3つの第1のステータコア31及び2つの第2のステータコア32は、軸方向に積層されている。具体的には、軸方向におけるステータコア部30の端部に第1のステータコア31が位置しており、軸方向において第1のステータコア31及び第2のステータコア32が交互に配置されている。
 第1のステータコア31がステータ3(具体的には、ステータコア部30)の両端に位置している場合、各第1のステータコア31の少なくとも一部がシェル61に接触可能である。この場合において、ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置されるとき、ステータ3は少なくとも2つの第1のステータコア31によってシェル61に固定される。そのため、第1のステータコア31がステータコア部30の両端に配置されている場合、ステータ3の剛性を高めることができる。さらに、第2のステータコア32は、コイル35の巻回又はカシメで各第1のステータコア31に固定されるので、第2のステータコア32の振動を防止することができる。
変形例2.
 図18は、ステータコア部30のさらに他の例を示す断面図である。
 ステータコア部30は、図5に示される構造に限定されず、例えば、図18に示される構造を持っていてもよい。図18に示される例では、ステータ3(具体的には、ステータコア部30)は、1つの第1のステータコア31と、1つの第2のステータコア32とを有する。第1のステータコア31及び第2のステータコア32は、軸方向に積層されている。
 この場合、軸方向における第1のステータコア31の長さがL1であり、第1のステータコア31の重量がW1である。軸方向における第2のステータコア32の長さがL2であり、第2のステータコア32の重量がW2である。
変形例3.
 図19は、第1のステータコア31の構造の他の例を示す図である。
 第1のステータコア31は、図19に示される構造を、第1のステータコア31の一部又は全部として持っていてもよい。図19に示される例では、第1のステータコア31のティース部312の本体部312aが凹部312dを持っている。言い換えると、ティース部312の各側面に凹部312dが形成されている。図19に示される例では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、xy平面におけるティース部312の最小幅である。この場合、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、凹部312d間の幅である。コイル35は、インシュレータ34及び36の周りに巻かれるため、第1のステータコア31の凹部312dとコイル35との間に、十分な絶縁距離を確保することができる。変形例3においても、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
変形例4.
 図20は、第1のステータコア31の構造のさらに他の例を示す図である。
 第1のステータコア31は、図20に示される構造を、第1のステータコア31の一部又は全部として持っていてもよい。図20に示される例では、第1のステータコア31の径方向(図20では、y軸方向)における第1のステータコア31のヨーク部311の幅Teは、第2のステータコア32の径方向における第2のステータコア32のヨーク部311の幅よりも小さい。これにより、xy平面において、第1のステータコア31のヨーク部311の内側表面と第2のステータコア32のヨーク部311の内側表面との間に差分Tfが生じている。コイル35は、インシュレータ34及び36の周りに巻かれるため、第1のステータコア31のヨーク部311の内側表面とコイル35との間に、十分な絶縁距離を確保することができる。変形例4においても、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
変形例5.
 図21は、第1のステータコア31の構造のさらに他の例を示す図である。
 第1のステータコア31は、図21に示される構造を、第1のステータコア31の一部又は全部として持っていてもよい。図21に示される例では、第1のステータコア31のティース部312は、第1のステータコア31の径方向(図21では、y軸方向)に延在する凹部312eを持っている。言い換えると、第1のステータコア31のティース部312に凹部312eが形成されている。凹部312eは、スリットでもよい。
 図21に示される例では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、xy平面における凹部312eを除いたティース部312の最小幅である。すなわち、図21に示される例では、幅Ta=幅Ta1+幅Ta2である。したがって、変形例5においても、ステータ3は、Ta<Tbを満たす。これにより、xy平面において、第1のステータコア31のティース部312の幅Taと第2のステータコア32のティース部312の幅Tbとの差分が生じている。
 その結果、xy平面において、第1のステータコア31のティース部312は、第2のステータコア32のティース部312よりも小さい。すなわち、xy平面において、第1のステータコア31のティース部312の幅の平均値が、第2のステータコア32のティース部312の幅の平均値よりも小さければよい。変形例5においても、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。また、ティース部312に凹部312eを形成したことにより、モータ駆動時のトルク脈動を抑制することができ、モータの騒音を低減することができる。その結果、モータの信頼性を向上させることができる。
変形例6.
 図22は、第1のステータコア31の構造のさらに他の例を示す図である。
 第1のステータコア31は、図22に示される構造を、第1のステータコア31の一部として持っていてもよい。図22に示される例では、第1のステータコア31のティース部312の一部の形状が、第2のステータコア32のティース部312の形状と同じである。したがって、図22に示される例では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taは、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbに等しい。この場合でも、xy平面において、第1のステータコア31全体のティース部312の幅の平均値が、第2のステータコア32全体のティース部312の幅の平均値よりも小さければよい。これにより、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たす。
 ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たしさえすれば、第1のステータコア31は、変形例3,4,5,6,又はこれらの変形例の組み合わせの構造を、第1のステータコア31の一部又は全部として持っていてもよい。さらに、ステータ3は、(W1/L1)<(W2/L2)を満たしさえすれば、第1のステータコア31は、変形例6の構造を、第1のステータコア31の一部として持っていてもよい。
 以上に説明したように、ステータ3が圧縮機に設けられる場合、ステータ3は、焼き嵌め、圧入などの固定方法で圧縮機のシェル61に固定される。この場合、第1のステータコア31のヨーク部311に圧縮応力が発生する。この圧縮応力は、第1のステータコア31のヨーク部311における透磁率を低下させ、鉄損密度を増加させる。ステータコア部30の各ティース部312には圧縮応力が発生しないので、ヨーク部311と各ティース部312との間で透磁率に差異が生じる。
 ステータ3が圧縮機に設けられる場合、少なくとも1つの第1のステータコア31がシェル61に接触し、ステータ3が固定される。したがって、第2のステータコア32は、シェル61に接触しない。これにより、第2のステータコア32のヨーク部311に圧縮応力が発生せず、第2のステータコア32のヨーク部311の透磁率の低減及び鉄損密度の増加を防ぐことが可能になる。
 ここで、一般的に、モータの駆動中において、磁束は、ステータコア部のティース部からヨーク部に連続的に流れる。そのため、ティース部の幅及びヨーク部の幅は、磁束の流れを考慮して適切に設計されることが望ましい。しかしながら、本実施の形態では、ステータ3は、シェル61に接触する第1のステータコア31と、シェル61に接触しない第2のステータコア32とを有するので、第1のステータコア31と第2のステータコア32との間における適切な寸法の比率は、従来の技術とは異なる。
 すなわち、本実施の形態では、ステータ3は、ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置される場合に、シェル61に接触する第1のステータコア31と、シェル61に接触しない第2のステータコア32とを有する。したがって、ステータ3が圧縮機のシェル61内に配置される場合、第1のステータコア31のヨーク部311における透磁率が低下し、第2のステータコア32のヨーク部311における透磁率は低下しない。
 そのため、ステータ3が(W1/L1)<(W2/L2)を満たすように、ステータ3を設計した場合でも、ステータコア部30全体における磁束量の影響が少ない。例えば、ステータ3が(W1/L1)<(W2/L2)を満たすように、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくした場合でも、ステータコア部30全体における磁束量の影響が少ない。この場合、ティース部312の幅が一定である第2のステータコア32に対して、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを、第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくした場合でも、ステータコア部30全体における磁束量の低下が少ない。
 したがって、第2のステータコア32に比べて、第1のステータコア31ではティース部312からヨーク部311に磁束が通りにくいという特性を考慮して、本実施の形態では、第1のステータコア31のティース部312の幅Taを第2のステータコア32のティース部312の幅Tbよりも小さくすることが可能になる。
 この構成により、第1のステータコア31の各ティース部312とコイル35との間に、大きな絶縁距離を確保することができる。これにより、図15に示されるように、ステータコア部30とコイル35との間の領域における静電容量を低減することができる。その結果、モータ1がインバータで制御されている間における漏洩電流を低減することができ、モータ1の信頼性を向上させることができる。
 さらに、図13に示されるように、本実施の形態では、U字形状を持つインシュレータ34を各第1のステータコア31に嵌めることができる。具体的には、U字形状を持つインシュレータ34を差分Tcの位置に嵌めることができる。これにより、インシュレータ34のz軸方向の高さTdを比較例よりも小さくすることができる。例えば、本実施の形態では、比較例に比べて、差分Tcの分、z軸方向の高さTdを小さくすることができる。したがって、コイル35の長さ、具体的には、コイル35の周長を比較例よりも短くすることができる。その結果、図16に示されるように、ステータ3におけるコイル35の電気抵抗を低減することができ、モータ1の駆動中におけるコイル35における銅損を低減することができ、モータ1の効率を高めることができる。その結果、モータ1の信頼性を向上させることができる。
実施の形態2.
 実施の形態2に係る圧縮機6について説明する。
 図23は、実施の形態2に係る圧縮機6の構造を概略的に示す断面図である。
 圧縮機6は、電動要素としてのモータ1と、ハウジングとしてのシェル61(密閉容器とも称する)と、圧縮要素(圧縮装置とも称する)としての圧縮機構62とを有する。本実施の形態では、圧縮機6は、ロータリー圧縮機である。ただし、圧縮機6は、ロータリー圧縮機に限定されない。
 圧縮機6は、例えば、空気調和機における冷凍サイクルに用いられる。
 圧縮機6内のモータ1は、実施の形態1で説明したモータ1である。モータ1は、圧縮機構62を駆動する。
 シェル61は、モータ1及び圧縮機構62を覆う。シェル61は、円筒状の容器である。シェル61は、例えば、鋼板で作られている。シェル61は、上部シェルと下部シェルとに分割されていてもよく、単一の構造体でもよい。シェル61の底部には、圧縮機構62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6は、さらに、シェル61に固定されたガラス端子63と、アキュムレータ64と、吸入パイプ65と、冷媒を圧縮機6の外に吐出するための吐出パイプ66とを有する。
 圧縮機構62は、シリンダ62aと、ピストン62bと、上部フレーム62c(第1のフレームとも称する)と、下部フレーム62d(第2のフレームとも称する)と、上部フレーム62c及び下部フレーム62dに取り付けられた複数のマフラ62eとを有する。圧縮機構62は、さらに、シリンダ62a内の領域を吸入側と圧縮側とに分けるベーンを有する。圧縮機構62は、シェル61内に配置されている。圧縮機構62は、モータ1によって駆動される。
 ガラス端子63は、電源から圧縮機6内のモータ1に電力を供給するための端子である。
 モータ1は、圧入又は焼き嵌めでシェル61内に固定されている。
 モータ1のコイル(例えば、実施の形態1で説明したコイル35)には、ガラス端子63を通して電力が供給される。
 モータ1のロータ2(具体的には、シャフト23の片側)は、上部フレーム62c及び下部フレーム62dの各々に備えられた軸受けによって回転自在に支持されている。
 ピストン62bには、シャフト23が挿通されている。上部フレーム62c及び下部フレーム62dには、シャフト23が回転自在に挿通されている。これにより、シャフト23は、モータ1の動力を圧縮機構62に伝達することができる。
 上部フレーム62c及び下部フレーム62dは、シリンダ62aの端面を閉塞する。アキュムレータ64は、吸入パイプ65を通して冷媒(例えば、冷媒ガス)をシリンダ62aに供給する。
 次に、圧縮機6の動作について説明する。アキュムレータ64から供給された冷媒は、シェル61に固定された吸入パイプ65からシリンダ62a内へ吸入される。モータ1が回転することにより、シャフト23に嵌合されたピストン62bがシリンダ62a内で回転する。これにより、シリンダ62a内で冷媒が圧縮される。
 圧縮された冷媒は、マフラ62eを通り、シェル61内を上昇する。このようにして、圧縮された冷媒が、吐出パイプ66を通って冷凍サイクルの高圧側へ供給される。
 圧縮機6の冷媒として、R410A、R407C、又はR22等を用いることができる。ただし、圧縮機6の冷媒は、これらの種類に限られない。圧縮機6の冷媒として、地球温暖化係数(GWP)が小さい冷媒、例えば、下記の冷媒を用いることができる。
(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、例えばHFO(Hydro-Fluoro-Orefin)-1234yf(CF3CF=CH2)を用いることができる。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、例えばR1270(プロピレン)を用いてもよい。R1270のGWPは3であり、HFO-1234yfより低いが、可燃性はHFO-1234yfより高い。
(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又は組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素を含む混合物を用いてもよく、そのハロゲン化炭化水素及びその炭化水素の両方を含む混合物を用いてもよい。例えば、HFO-1234yfとR32との混合物を用いてもよい。上述したHFO-1234yfは低圧冷媒のため圧損が大きくなる傾向があり、冷凍サイクル(特に蒸発器)の性能低下を招く可能性がある。そのため、HFO-1234yfよりも高圧冷媒である、R32又はR41を含む混合物を用いることが実用上は望ましい。
 実施の形態2に係る圧縮機6は、実施の形態1で説明した利点を持つ。
 さらに、実施の形態2に係る圧縮機6は、実施の形態1に係るモータ1を有するので、圧縮機6の信頼性を改善することができる。
実施の形態3.
 実施の形態2に係る圧縮機6を有する、空気調和機としての冷凍空調装置7について説明する。
 図24は、実施の形態3に係る冷凍空調装置7の構成を概略的に示す図である。
 冷凍空調装置7は、例えば、冷暖房運転が可能である。図24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7は、室外機71と、室内機72と、室外機71及び室内機72を接続する冷媒配管73とを有する。
 室外機71は、圧縮機6と、熱交換器としての凝縮器74と、絞り装置75と、室外送風機76(「送風機」とも称する)とを有する。凝縮器74は、圧縮機6によって圧縮された冷媒を凝縮する。絞り装置75は、凝縮器74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。絞り装置75は、減圧装置とも言う。
 室内機72は、熱交換器としての蒸発器77と、室内送風機78(「送風機」とも称する)とを有する。蒸発器77は、絞り装置75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。
 冷凍空調装置7の動作の一例として、冷凍空調装置7における冷房運転の基本的な動作について以下に説明する。冷房運転では、冷媒は、圧縮機6によって圧縮され、凝縮器74に流入する。凝縮器74によって冷媒が凝縮され、凝縮された冷媒が絞り装置75に流入する。絞り装置75によって冷媒が減圧され、減圧された冷媒が蒸発器77に流入する。蒸発器77において冷媒は蒸発し、冷媒(具体的には、冷媒ガス)が再び室外機71の圧縮機6へ流入する。室外送風機76によって空気が凝縮器74に送られると冷媒と空気との間で熱が移動し、同様に、室内送風機78によって空気が蒸発器77に送られると冷媒と空気との間で熱が移動する。
 以上に説明した冷凍空調装置7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7によれば、実施の形態1から2で説明した利点を持つ。
 さらに、実施の形態3に係る冷凍空調装置7は、実施の形態2に係る圧縮機6を有するので、冷凍空調装置7の信頼性を改善することができる。
 以上に説明したように、好ましい実施の形態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。
 以上に説明した各実施の形態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。
 1 モータ、 2 ロータ、 3 ステータ、 6 圧縮機、 7 冷凍空調装置、 30 ステータコア部、 31 第1のステータコア、 32 第2のステータコア、 34 インシュレータ、 35 コイル、 61 シェル、 62 圧縮機構、 311 ヨーク部、 312 ティース部、 312d,312e 凹部。

Claims (16)

  1.  シェルに固定されるステータであって、
     前記シェルに接触する第1のステータコアと、
     前記シェルに接触しない第2のステータコアと
     を備え、
     軸方向における前記第1のステータコアの長さをL1とし、前記第1のステータコアの重量をW1とし、前記軸方向における前記第2のステータコアの長さをL2とし、前記第2のステータコアの重量をW2としたとき、
     (W1/L1)<(W2/L2)
     を満たすステータ。
  2.  前記第2のステータコアは、2つの前記第1のステータコアの間に位置している請求項1に記載のステータ。
  3.  前記第1のステータコアは第1の電磁鋼板であり、前記第2のステータコアは第2の電磁鋼板である請求項1又は2に記載のステータ。
  4.  前記第1の電磁鋼板は、第1のヨーク部と、前記第1のヨーク部から前記第1のステータコアの中心に向けて延在する第1のティース部とを有し、
     前記第2の電磁鋼板は、第2のヨーク部と、前記第2のヨーク部から前記第2のステータコアの中心に向けて延在する第2のティース部とを有し、
     前記軸方向と直交する平面において、前記第1のティース部の幅をTaとし、前記第2のティース部の幅をTbとしたとき、
     Ta<Tb
     を満たす請求項3に記載のステータ。
  5.  前記第1のティース部に固定されたインシュレータをさらに有し、
     前記第1のティース部の側面と前記第2のティース部の側面との間に設けられた差分に前記インシュレータの側壁が配置されている請求項4に記載のステータ。
  6.  前記第1の電磁鋼板は、前記第1のティース部の側面に形成された凹部を有する請求項4又は5に記載のステータ。
  7.  前記第1の電磁鋼板の径方向における前記第1のヨーク部の幅は、前記第2の電磁鋼板の径方向における前記第2のヨーク部の幅よりも小さい請求項4又は5に記載のステータ。
  8.  前記第1のティース部は、前記第1の電磁鋼板の径方向に延在する凹部を持っている請求項4に記載のステータ。
  9.  前記第1のステータコアの最大外径は、前記第2のステータコアの最大外径よりも大きい請求項1から8のいずれか1項に記載のステータ。
  10.  前記第1のステータコアは、前記ステータの径方向外側に突出する突出部を有する請求項1から9のいずれか1項に記載のステータ。
  11.  前記第1のステータコア及び前記第2のステータコアは、前記軸方向において交互に配置されている請求項1に記載のステータ。
  12.  前記第1のステータコアは、前記軸方向における前記ステータの両端に位置している請求項1から11のいずれか1項に記載のステータ。
  13.  前記ステータは、前記シェルに焼き嵌め又は圧入で固定される請求項1から12のいずれか1項に記載のステータ。
  14.  ロータと、
     前記ロータの外側に配置された請求項1から13のいずれか1項に記載のステータと
     を備えたモータ。
  15.  前記シェルと、
     前記シェル内に配置された圧縮装置と、
     前記圧縮装置を駆動する請求項14に記載のモータと
     を備えた圧縮機。
  16.  請求項15に記載の圧縮機と、
     熱交換器と
     を備えた空気調和機。
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