WO2023119455A1 - 着磁方法、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

着磁方法、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2023119455A1
WO2023119455A1 PCT/JP2021/047447 JP2021047447W WO2023119455A1 WO 2023119455 A1 WO2023119455 A1 WO 2023119455A1 JP 2021047447 W JP2021047447 W JP 2021047447W WO 2023119455 A1 WO2023119455 A1 WO 2023119455A1
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phase coil
coil
phase
coils
magnetizing
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PCT/JP2021/047447
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English (en)
French (fr)
Inventor
智希 増子
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/03—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies having permanent magnets

Definitions

  • the present disclosure relates to magnetization methods, electric motors, compressors, and refrigeration cycle devices.
  • An electric motor includes a stator having a stator core and coils, and a rotor having a rotor core and permanent magnets.
  • Patent Literature 1 discloses a magnetization method called built-in magnetization, in which a magnetic body, which is a permanent magnet before magnetization, is built into a rotor core, and a current is passed through a stator coil to magnetize the magnetic body. It is
  • a balance weight is attached to the axial end face of the rotor core.
  • the balance weight is generally made of a non-magnetic material such as brass so that the magnetic flux of the permanent magnet does not flow into it.
  • non-magnetic materials such as brass are expensive, forming the balance weights from magnetic materials has been studied.
  • Electromagnetic force (more specifically, Lorentz force) acts between adjacent coils due to currents flowing through them.
  • the coil on the inner circumference near the balance weight receives a strong attractive force from the balance weight, so there is a possibility that the coil will be deformed.
  • An object of the present disclosure is to suppress deformation of the coils arranged on the inner peripheral side of the stator.
  • the magnetization method of the present disclosure is a magnetization method for a permanent magnet of an electric motor.
  • the electric motor includes a stator having an annular stator core, a three-phase coil wound around the stator core by distributed winding, a rotor core disposed inside the stator core, and a rotor core attached to the rotor core. a rotor having mounted permanent magnets and balance weights.
  • the number of poles of the rotor is P (P is a natural number).
  • the stator core has a plurality of slots in the circumferential direction of the stator core.
  • the three-phase coils include P first-phase coils arranged in the circumferential direction, P second-phase coils arranged in the circumferential direction, and P third-phase coils arranged in the circumferential direction. and a coil of The second phase coils are arranged radially outside the stator core from the first phase coils, and the third phase coils are arranged radially outside the second phase coils.
  • two coils adjacent in the circumferential direction are inserted into one of a plurality of slots and are rotated from the slot in the circumferential direction.
  • the magnetization method includes a step of arranging a rotor core to which a magnetic body and a balance weight are attached inside a stator core; and magnetizing the magnetic material by applying current to at least two-phase coils.
  • the electric motor of the present disclosure includes: a stator having an annular stator core; a three-phase coil wound around the stator core by distributed winding; a rotor core disposed inside the stator core; A rotor having permanent magnets and balance weights attached to the core.
  • the number of poles of the rotor is P (P is a natural number).
  • the stator core has a plurality of slots in the circumferential direction of the stator core.
  • the three-phase coils include P first-phase coils arranged in the circumferential direction, P second-phase coils arranged in the circumferential direction, and P third-phase coils arranged in the circumferential direction.
  • the second phase coils are arranged radially outside the stator core from the first phase coils, and the third phase coils are arranged radially outside the second phase coils.
  • two coils adjacent in the circumferential direction are inserted into one of a plurality of slots and are rotated from the slot in the circumferential direction.
  • the permanent magnet has a rotor core to which a magnetic body and a balance weight are attached, is arranged inside the stator core, and at least two of the first phase coil, the second phase coil and the third phase coil are arranged.
  • a magnetic body is magnetized by passing an electric current through the coil.
  • the number of coils in each phase is the same as the number of poles P of the rotor, and the radial positions are different for each phase. Coils that are in phase and are adjacent in the circumferential direction are inserted into a common slot and extend from the slot to both sides in the circumferential direction. Therefore, the electromagnetic force acting between the first-phase coil and the other-phase coil can cancel at least part of the attractive force that the first-phase coil receives from the balance weight. As a result, deformation of the first-phase coils arranged on the inner peripheral side of the stator can be suppressed.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the electric motor of Embodiment 1;
  • FIG. 3 is a top view showing the stator of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a stator according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing a connection state of coils of the stator according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the rotor of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a perspective view showing a rotor of Embodiment 1;
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view showing the rotor of Embodiment 1;
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a magnetizing device according to Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a flow chart showing a magnetization method of Embodiment 1.
  • FIG. 4 is a diagram showing a connection pattern P1 in the magnetization process of Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing the positional relationship between the rotor and the stator in the magnetization process of Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a schematic diagram for explaining an electromagnetic force acting on the first-phase coil in the magnetization process of the first embodiment;
  • FIG. 4A is a schematic diagram showing currents flowing through first to third phase coils in the magnetization process of Embodiment 1, and
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing Lorentz force acting between the coils.
  • 4 is a diagram showing a connection pattern P2 in the magnetization process of Embodiment 1;
  • FIG. 4 is a diagram showing a connection pattern P3 in the magnetizing process of Embodiment 1;
  • FIG. FIG. 5 is a diagram showing a stator of a comparative example together with balance weights of a rotor;
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining electromagnetic force acting on the first-phase coil in the magnetization process of the comparative example;
  • 4 is a graph showing deformation amounts of first-phase coils in the first embodiment and a comparative example;
  • 10A and 10B are views showing connection patterns P4 and P5 in the magnetization process of Embodiment 2;
  • FIG. 8 is a schematic diagram for explaining an electromagnetic force acting on a first-phase coil in a magnetizing process according to the second embodiment
  • 8A and 8B are diagrams (A) and (B) showing connection patterns P6 and P7 in the magnetization process of the second embodiment
  • 8A and 8B are views showing connection patterns P8 and P9 in the magnetizing process of the second embodiment
  • FIG. 10 is a flow chart showing a magnetization method according to Embodiment 3.
  • FIG. FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship between the rotor and the stator in the first magnetization step of Embodiment 3;
  • FIG. 10 is a diagram showing the positional relationship between the rotor and the stator in the second magnetization step of Embodiment 3; It is the figure (A), (B), (C) which shows the example of the conducting wire used for the coil of each embodiment. It is a figure which shows the compressor to which the electric motor of each embodiment is applicable.
  • FIG. 28 is a diagram showing a refrigeration cycle apparatus having the compressor of FIG. 27;
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing electric motor 100 of Embodiment 1.
  • FIG. Electric motor 100 of Embodiment 1 has rotatable rotor 3 and stator 1 surrounding rotor 3 . An air gap is provided between the stator 1 and the rotor 3 .
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in a plane perpendicular to the axial direction.
  • FIG. 2 is a top view showing the stator 1.
  • the stator 1 has a stator core 10 and three-phase coils 20 wound around the stator core 10 .
  • the stator core 10 is formed in an annular shape around the axis Ax.
  • the stator core 10 is formed by laminating a plurality of magnetic steel sheets in the axial direction and fixing them by caulking or the like.
  • the plate thickness of the electromagnetic steel plate is, for example, 0.1 to 0.7 mm.
  • the stator core 10 has an annular core back 11 and a plurality of teeth 12 extending radially inward from the core back 11 .
  • the core back 11 has an outer circumference 101 forming a part of a cylindrical surface centered on the axis Ax.
  • the outer circumference 101 of the coreback 11 fits inside the cylindrical shell 80 of the compressor 8 (FIG. 8).
  • the teeth 12 are formed at regular intervals in the circumferential direction.
  • a tooth tip portion 12 a having a wide circumferential width is formed at the radially inner tip of the tooth 12 .
  • Tooth top portions 12a of the teeth 12 face the rotor 3 (FIG. 1).
  • Coils 20 are wound around the teeth 12 by distributed winding. Although the number of teeth 12 is 18 here, it may be 2 or more.
  • the stator core 10 has a plurality of slots 13 in the circumferential direction. Slots 13 are formed between adjacent teeth 12 .
  • the number of slots 13 is the same as the number of teeth 12, here eighteen.
  • a coil 20 is accommodated in the slot 13 .
  • one of the slots 13 is indicated by a dashed line.
  • a D cut portion 102 is formed as a plane portion parallel to the axis Ax on the outer periphery 101 of the core back 11 .
  • the D cut portion 102 extends from one axial end to the other axial end of the stator core 10 .
  • the D-cut portions 102 are formed at six locations at intervals of 60 degrees around the axis Ax, but the number of the D-cut portions 102 is arbitrary.
  • a gap is generated between the D-cut portion 102 and a shell 80 (FIG. 8) of the compressor 8, which will be described later, and this gap serves as an axial flow path for the refrigerant.
  • the three-phase coil 20 has a first-phase coil 21, a second-phase coil 22, and a third-phase coil 23.
  • the first phase is the U phase
  • the second phase is the W phase
  • the third phase is the V phase, but the combination is not limited to this.
  • All of the coils 21, 22, 23 are made of magnet wire.
  • a magnet wire has a conductor made of aluminum or copper and an insulating coating covering the conductor.
  • All of the coils 21, 22, and 23 are arranged annularly around the axis Ax.
  • the coil 21 is located on the innermost side, the coil 22 is located radially outside the coil 21 , and the coil 23 is located radially outside the coil 22 . Therefore, the coil 21 may be called an internal phase coil, the coil 22 may be called an intermediate phase coil, and the coil 23 may be called an external phase coil.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the stator 1.
  • FIG. 3 As shown in FIG. 3, six coils 21 are arranged at regular intervals in the circumferential direction. The number of coils 21 is the same as the pole number P of the rotor 3, which will be described later.
  • Each coil 21 has two coil sides 21 a inserted into the slots 13 and two coil ends 21 b extending along the end face of the stator core 10 .
  • the coil 21 is wound with a 3-slot pitch, in other words, every 3 slots. That is, another coil side 21a of the same coil 21 is inserted into the third slot counting from the slot 13 in which one coil side 21a of the coil 21 is inserted. In other words, the coil 21 is wound across the three teeth 12 .
  • Two coils 21 adjacent to each other in the circumferential direction have their coil sides 21a each inserted into a common slot 13, and coil ends 21b are formed on both sides (that is, clockwise and counterclockwise) of the slot 13 in the circumferential direction. extended.
  • each coil 22 has two coil sides 22 a inserted into the slots 13 and two coil ends 22 b extending along the end face of the stator core 10 .
  • the coil 22 is wound with a 3-slot pitch.
  • Two coils 22 adjacent to each other in the circumferential direction have their coil sides 22a inserted into a common slot 13, and coil ends 22b extend from the slots 13 on both sides in the circumferential direction.
  • each coil 23 has two coil sides 23 a inserted into the slots 13 and two coil ends 23 b extending along the end face of the stator core 10 .
  • the coil 23 is wound with a 3-slot pitch. Two coils 23 adjacent in the circumferential direction are inserted into a common slot 13 at each coil side 23a, and coil ends 23b extend from the slot 13 on both sides in the circumferential direction.
  • the slot 13 into which the coil side 22a of the coil 22 is inserted is adjacent to the slot 13 into which the coil side 21a of the coil 21 is inserted counterclockwise in the figure.
  • the slot 13 into which the coil side 23a of the coil 23 is inserted is adjacent to the slot 13 into which the coil side 22a of the coil 22 is inserted counterclockwise in the figure.
  • the coil ends 21b, 22b, 23b of the coils 21, 22, 23 are arranged concentrically around the axis Ax.
  • the stator core 10 has 18 slots 13, and the number of coils 21, 22, 23 is 6, which is the same as the number of poles P. Therefore, the number of slots per winding pole is one.
  • the magnetic pole pitch is 60 degrees in mechanical angle.
  • the winding factor is 1 because the slot pitch and the magnetic pole pitch match.
  • FIG. 4 is a diagram showing how the coils 21, 22, and 23 are connected. Six coils 21 are connected in series, six coils 22 are connected in series, and six coils 23 are connected in series. The coil 21, the coil 22 and the coil 23 are Y-connected as shown in FIG. In addition, in FIG. 4, six coils connected in series are shown as one coil.
  • FIG. 5 is a sectional view showing the rotor 3. As shown in FIG.
  • the rotor 3 has a rotor core 30 and permanent magnets 35 attached to the rotor core 30 .
  • Rotor core 30 has a cylindrical shape centered on axis Ax.
  • the rotor core 30 is formed by stacking magnetic steel sheets in the axial direction and fixing them by caulking, rivets, or the like.
  • the plate thickness of the electromagnetic steel plate is, for example, 0.1 to 0.7 mm.
  • the rotor core 30 has a shaft hole 33 in the center in the radial direction.
  • a shaft 40 is fixed to the shaft hole 33 by press fitting.
  • the central axis of shaft 40 defines axis Ax described above.
  • the rotor core 30 has a plurality of magnet insertion holes 31 along its outer circumference.
  • six magnet insertion holes 31 are arranged at regular intervals in the circumferential direction.
  • Two permanent magnets 35 are arranged in each magnet insertion hole 31 .
  • Two permanent magnets 35 arranged in one magnet insertion hole 31 constitute one magnetic pole. Since the number of magnet insertion holes 31 is six, the number of poles P of the rotor 3 is six. However, the number of poles P of the rotor 3 is not limited to 6, and may be any natural number of 2 or more.
  • the magnet insertion hole 31 has a V shape with its circumferential center protruding toward the axis Ax.
  • the center of each magnet insertion hole 31 in the circumferential direction corresponds to the pole center.
  • a straight line in the radial direction passing through the pole center is defined as a magnetic pole center line C.
  • the magnetic pole centerline C is the d-axis of the rotor 3 .
  • An interpolar portion M is provided between adjacent magnet insertion holes 31 .
  • the shape of the magnet insertion hole 31 is not limited to the V shape, and may be linear. Also, the number of permanent magnets 35 arranged in one magnet insertion hole 31 may be one, or three or more.
  • Each permanent magnet 35 is a flat member having a width in the circumferential direction and a thickness in the radial direction.
  • the thickness of the permanent magnet 35 is, for example, 2.0 mm.
  • the permanent magnet 35 is magnetized in its thickness direction.
  • the permanent magnet 35 is made of a hard magnetic material. Specifically, the permanent magnet 35 is made of a rare earth magnet. More specifically, permanent magnet 35 is formed of a neodymium magnet containing neodymium (Nd), iron (Fe) and boron (B). Alternatively, it may be formed of a samarium-cobalt magnet containing samarium (Sm) and cobalt (Co).
  • a flux barrier 32 is formed at each end of the magnet insertion hole 31 in the circumferential direction.
  • the flux barrier 32 is a gap radially extending from the circumferential end of the magnet insertion hole 31 toward the outer circumference of the rotor core 30 .
  • the flux barrier 32 has the effect of suppressing leakage flux between adjacent magnetic poles.
  • FIG. 6 is a perspective view showing the rotor 3.
  • a balance weight 41 is attached via an end plate 43 to one end surface 30a of the rotor core 30 in the axial direction.
  • a balance weight 42 is attached via an end plate 44 to the other axial end face 30 b of the rotor core 30 .
  • the balance weight 41 is arranged on the compression mechanism 305 (FIG. 27) side with respect to the rotor core 30 .
  • the balance weight 42 is arranged on the side opposite to the compression mechanism 305 with respect to the rotor core 30 . Also, the balance weights 41 and 42 are arranged symmetrically with respect to a plane including the axis Ax.
  • the balance weights 41, 42 are made of a magnetic material such as iron, carbon steel or stainless steel, that is, a soft magnetic material.
  • the end plates 43, 44 are made of non-magnetic material such as aluminum or brass.
  • the balance weights 41, 42 and the end plates 43, 44 are fixed to the rotor core 30 with rivets.
  • the balance weights 41 and 42 have the function of canceling the centrifugal force generated by the compression mechanism 305 (FIG. 27) connected to the shaft 40 and stabilizing the rotation of the rotor 3 .
  • FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing the rotor 3.
  • the balance weight 41 has a semi-annular weight portion 411, a semi-annular narrow portion 412, and an annular ring portion 413 in the axial direction.
  • the weight portion 411 , the narrow portion 412 and the ring portion 413 are integrally formed, and the ring portion 413 is in contact with the end plate 43 .
  • the weight portion 411 has an outer circumference 411a and an inner circumference 411b. Both the outer circumference 411a and the inner circumference 411b extend semicircularly (FIG. 6) in a plane perpendicular to the axis Ax.
  • the weight portion 411 also has end faces 411c (FIG. 6) parallel to the axis Ax at both ends in the circumferential direction.
  • the outer circumference 411a of the weight portion 411 is positioned radially outside the magnet insertion hole 31 of the rotor core 30, and the inner circumference 411b is positioned radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30. located outside.
  • the ring portion 413 has an outer circumference 413a and an inner circumference 413b.
  • the outer circumference 413a extends to form a regular hexagonal side (FIG. 6) on a plane orthogonal to the axis Ax
  • the inner circumference 413b extends circumferentially (FIG. 6) on a plane orthogonal to the axis Ax. .
  • An outer circumference 413 a of the ring portion 413 is positioned radially inside the magnet insertion hole 31 of the rotor core 30
  • an inner circumference 413 b is positioned radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30 .
  • the narrow portion 412 has an outer circumference 412a and an inner circumference 412b extending in the axial direction from the outer circumference 413a and the inner circumference 413b of the ring portion 413, respectively. is extended by
  • An outer periphery 412 a of the narrow portion 412 is located radially inside the magnet insertion hole 31 of the rotor core 30
  • an inner periphery 412 b is located radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30 .
  • the balance weight 41 Since the balance weight 41 has the narrow portion 412 on the rotor core 30 side, it is possible to prevent magnetic flux from flowing into the balance weight 41 from the permanent magnets 35 . Further, since the weight portion 411 protrudes radially outward, a large centrifugal force can be generated.
  • rivet holes 414 for inserting rivets are formed in the balance weight 41 at regular intervals in the circumferential direction. Note that the number of rivet holes 414 is arbitrary.
  • the end plate 43 has an outer peripheral surface 43a and an inner peripheral surface 43b.
  • the outer peripheral surface 43a extends to form sides of a regular hexagon (FIG. 6) on a plane perpendicular to the axis Ax.
  • the inner peripheral surface 43b extends circumferentially in a plane perpendicular to the axis Ax.
  • the outer peripheral surface 43 a of the end plate 43 is located radially outside the magnet insertion holes 31 of the rotor core 30 . Thereby, the end plate 43 prevents the permanent magnet 35 from falling out of the magnet insertion hole 31 .
  • An inner peripheral surface 43 b of the end plate 43 is located radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30 .
  • the end plate 43 is formed with rivet holes through which rivets are inserted at positions corresponding to the rivet holes 414 of the balance weight 41 .
  • the balance weights 41 and the end plates 43 are fixed to the rotor core 30 with rivets.
  • the balance weight 42 has a semi-annular weight portion 421 and a semi-annular narrow portion 422 in the axial direction.
  • the weight portion 421 and the narrow portion 422 are integrally formed, and the narrow portion 422 is in contact with the end plate 44 .
  • the weight portion 421 has an outer circumference 421a and an inner circumference 421b. Both the outer circumference 421a and the inner circumference 421b extend semicircularly (FIG. 6) in a plane perpendicular to the axis Ax.
  • An outer circumference 421a of the weight portion 421 is located radially outside the magnet insertion holes 31 of the rotor core 30 .
  • An inner circumference 421 b of the weight portion 421 is located radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30 .
  • the narrow portion 422 has an outer circumference 422a and an inner circumference 422b.
  • the outer periphery 422a extends to form sides of a semi-regular hexagon on a plane perpendicular to the axis Ax.
  • the inner periphery 422b extends semicircularly in a plane perpendicular to the axis Ax.
  • the outer periphery 422a of the narrow portion 422 is positioned radially inward of the magnet insertion holes 31 of the rotor core 30 .
  • An inner circumference 422 b of the narrow portion 422 is located radially outside the shaft hole 33 of the rotor core 30 .
  • the balance weight 42 Since the balance weight 42 has the narrow portion 422 on the rotor core 30 side, it is possible to prevent magnetic flux from flowing into the balance weight 42 from the permanent magnets 35 . Further, since the weight portion 421 protrudes radially outward, a large centrifugal force can be generated.
  • Rivet holes are formed in the balance weight 42 and the end plate 44 at positions corresponding to the rivet holes of the balance weight 41 and the end plate 43 .
  • the balance weight 42 and the end plate 44 are fixed to the rotor core 30 together with the balance weight 41 and the end plate 43 by rivets.
  • FIG. 8 shows a magnetizing device 7 for magnetizing the permanent magnet 35.
  • the magnetic material is magnetized in a state in which the rotor 3 attached with the magnetic material, which is the permanent magnet 35 before being magnetized, is incorporated in the stator 1 .
  • Such a magnetization method is called built-in magnetization.
  • the rotor 3 is incorporated into the stator 1 attached to the shell 80 of the compressor 8 .
  • the magnetizing device 7 has a magnetizing power supply 70 which is a DC power supply.
  • the magnetizing power supply 70 has a plus side output terminal 71 and a minus side output terminal 72 .
  • Output terminals 71 and 72 are connected to coils 20 of electric motor 100 in compressor 8 by wires L1 and L2.
  • a current (also referred to as a magnetizing current) generated by the magnetizing power supply 70 is supplied to the coil 20 of the electric motor 100 via wires L1 and L2.
  • the current supplied from the magnetizing power supply 70 to the coil 20 is a direct current having a high peak of several kA immediately after application.
  • the magnetizing device 7 also has a positioning portion 75 that positions the rotor 3 in the rotational direction.
  • the positioning part 75 grips one end of the shaft 40 and rotates the shaft 40 by driving force such as a servomotor.
  • FIG. 9 is a flow chart showing the magnetization method of the first embodiment.
  • the coil 20 is wound around the stator core 10 to form the stator 1, and the stator 1 is fixed inside the shell 80 (FIG. 8) of the compressor 8 (step S11).
  • step S12 a magnetic material is inserted into the magnet insertion hole 31 of the rotor core 30, balance weights 41 and 42 are attached to the end faces 30a and 30b to construct the rotor 3, and the rotor 3 is placed inside the stator 1. Insert (step S12). As a result, the electric motor 100 is mounted inside the shell 80 . Furthermore, the coil 20 is connected to the magnetizing power supply 70 .
  • FIG. 10 is a diagram showing the connection pattern of the coil 20 in the magnetization process. As described above, the coils 21, 22, 23 are Y-connected. The plus side output terminal 71 of the magnetizing power source 70 is connected to the coil 22 , and the minus side output terminal 72 is connected to the coils 21 and 23 .
  • the connection state shown in FIG. 10 is assumed to be a connection pattern P1.
  • the current output from the output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 flows through the coil 22 and then splits between the coils 21 and 23 . Assuming that the current output from the magnetizing power supply 70 is I, the current flowing through the coil 22 is I, and the current flowing through the coils 21 and 23 is I/2.
  • the positioning unit 75 adjusts the rotational position of the rotor 3 to position the rotor 3 at the reference position (step S13).
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing the positional relationship between the stator 1 and the rotor 3 in the magnetization process.
  • a straight line indicated by symbol T is a radial straight line passing through the center of the magnetizing magnetic flux, and is called a magnetizing magnetic flux center line T.
  • the magnetizing magnetic flux center line T is a straight line passing through the circumferential center of the center tooth 12 of the three teeth 12 around which the coil 22 is wound.
  • the reference position of the rotor 3 is a rotational position where the magnetic pole center line C (d-axis) of the rotor 3 coincides with the magnetizing magnetic flux center line T.
  • a current is passed through the coils 21, 22, and 23 from the magnetizing power supply 70 (step S14). That is, a magnetization process is performed. As described above, the current I flows through the coil 22 and the current I/2 flows through the coils 21 and 23, thereby generating a magnetizing magnetic flux. The magnetizing magnetic flux flows through the magnetic material in the magnet insertion hole 31 of the rotor core 30 , and the magnetic material is magnetized to become the permanent magnet 35 .
  • the coils 21, 22, 23 receive attractive forces from the balance weights 41, 42.
  • the radially innermost coil 21 receives a particularly large attractive force because the distance to the balance weights 41 and 42 is short.
  • the Lorentz force acts between the coils 21, 22, and 23 due to the currents flowing through each.
  • Both the attraction force and the Lorentz force described above are types of electromagnetic force.
  • the coil 21 may be deformed. Deformation of the coil 21 may lead to breakage of the insulating coating of the coil 21 and deterioration of mutual insulation with the other coils 22 and 23 . Further, when the coil 21 is deformed radially inward, the distance to the balance weights 41 and 42 becomes closer, and there is a possibility that sufficient insulation between them cannot be ensured.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the electromagnetic force acting on the innermost coil 21 in the radial direction in the magnetization process.
  • arrows F1 and F2 indicate the electromagnetic force (more specifically, Lorentz force) that the coil 21 receives from the coils 22 and 23
  • arrow F3 indicates the electromagnetic force that the coil 21 receives from the balance weight 41 (more specifically, the force). force of attraction).
  • a Lorentz force F [N/m] represented by the following formula (1) acts per length.
  • F ⁇ 0 ⁇ IA ⁇ IB /(2 ⁇ D)
  • ⁇ 0 is the magnetic permeability of a vacuum
  • ⁇ 0 4 ⁇ 10 ⁇ 7 [H/m].
  • the Lorentz force F is attractive when the directions of the currents IA and IB are the same, and is repulsive when the directions of the currents IA and IB are opposite.
  • the Lorentz force F is inversely proportional to the distance D between the conductors, the Lorentz force acting between the coils 21 and 22 adjacent in the radial direction is large, and the Lorentz force acting between the coils 21 and 23 separated in the radial direction is large. power is small.
  • FIG. 13(A) is a schematic diagram showing one coil 21 and its radially outer coils 22 and 23.
  • each coil 21 is wound with a three-slot pitch, in other words, across three teeth 12 .
  • the directions of the currents flowing through the coil ends 21b and 22b are the same in the sections A1 and A2.
  • section A3 the directions of currents flowing through coil ends 21b and 22b are opposite.
  • FIG. 13(B) is a schematic diagram showing the Lorentz force acting between the coils 21, 22, and 23.
  • the interval between the coils 21 and 22 is D, and the interval between the coils 22 and 23 is also D. Therefore, the interval between the coils 21 and 23 is 2 ⁇ D.
  • the Lorentz force acting between the coils 21 and 22 is as follows. In sections A1 and A2, currents flow in the same direction in the coil ends 21b and 22b, so the Lorentz force becomes an attractive force and acts radially outward on the coil 21 (arrow Fa). On the other hand, in the section A3, currents flow in opposite directions to the coil ends 21b and 22b, so the Lorentz force becomes a repulsive force and acts radially inward on the coil 21 (arrow Fb).
  • the Lorentz force acting between the coils 21 and 23 is as follows.
  • the section A1 currents flow in the same direction in the coil ends 21b and 23b, so the Lorentz force becomes an attractive force and acts radially outward on the coil 21 (arrow Fc).
  • sections A2 and A3 currents flow in opposite directions to the coil ends 21b and 23b, so the Lorentz force becomes a repulsive force and acts radially inward on the coil 21 (arrow Fd).
  • the electromagnetic force F1 indicated by arrows in FIG. 12 is a combination of Fa and Fc, and the electromagnetic force F2 is a combination of Fb and Fd.
  • an electromagnetic force corresponding to the difference (F1-F2) between the electromagnetic forces F1 and F2 acts on the coil 21 radially outward.
  • the magnetizing magnetic flux flows into the balance weight 41 , so that the coil 21 receives an electromagnetic force F3, which is an attractive force, from the balance weight 41 .
  • the electromagnetic force F3 acts radially inward on the coil 21 .
  • an electromagnetic force corresponding to the difference (F1-F2) between the electromagnetic forces F1 and F2 acts radially outward on the coil 21, and an electromagnetic force F3 acts radially inward.
  • an electromagnetic force F3 acts radially inward.
  • FIG. 14 is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process. 14, the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 23, and the minus side output terminal 72 is connected to the coils 21 and 22.
  • the connection state shown in FIG. 14 is assumed to be a connection pattern P2. In this case, the current flowing through the coil 23 is I, and the currents flowing through the coils 21 and 22 are both I/2.
  • the magnetization process in this case is as described with reference to FIG. Note that the magnetizing magnetic flux center line T described with reference to FIG. 11 is a straight line passing through the center in the circumferential direction of the central tooth 12 of the three teeth 12 around which the coil 23 is wound.
  • the electromagnetic force F1 acting radially outward on the coil 21 acts in the opposite direction to the electromagnetic force F3 from the balance weight 41, so the electromagnetic force acting on the coil 21 is reduced. can do. Thereby, deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • FIG. 15 is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process. 15, the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 21, and the minus side output terminal 72 is connected to the coils 22 and 23.
  • the connection state shown in FIG. 15 is assumed to be a connection pattern P3. In this case, the current flowing through the coil 21 is I, and the currents flowing through the coils 22 and 23 are both I/2.
  • the magnetization process in this case is as described with reference to FIG. Note that the magnetizing magnetic flux center line T described with reference to FIG. 11 is a straight line passing through the center in the circumferential direction of the center tooth 12 of the three teeth 12 around which the coil 21 is wound.
  • the electromagnetic force F1 acting radially outward on the coil 21 is greater than the electromagnetic force F2 acting radially inward, and acts in the opposite direction to the electromagnetic force F3. can reduce the electromagnetic force acting on Thereby, deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • FIG. 16 is a top view showing an electric motor 100C of a comparative example.
  • a stator 1C of an electric motor 100C has a stator core 10 and three-phase coils 20 wound around the stator core 10 by distributed winding.
  • the configuration of stator core 10 is the same as that of stator core 10 of the first embodiment.
  • the three-phase coil 20 has a first-phase coil 21, a second-phase coil 22, and a third-phase coil 23.
  • the number of coils 21, 22, 23 is half the number of poles P, here three.
  • the coils 21, 22, 23 are arranged so that only two of them overlap radially.
  • the coil 21 is arranged on the inner peripheral side
  • the coil 23 is arranged on the outer peripheral side
  • the coil 22 is routed from the radially outer side of the coil 21 to the radially inner side of the coil 23 . Only one of the coil sides 21 a , 22 a , 23 a of the coils 21 , 22 , 23 is inserted into each slot 13 of the stator core 10 .
  • FIG. 17 is a schematic diagram for explaining the electromagnetic force acting on the coil 21 in the magnetization process.
  • the current I is passed through the connection pattern P3 shown in FIG.
  • a current I flows through the coil 21, and a current I/2 flows through the coils 22 and 23, respectively.
  • both the coil 22 and the coil 23 are adjacent to the coil 21 in the radial direction. Further, the direction of the current flowing through the coil end 22b of the coil 22 is opposite to the direction of the current flowing through the coil end 21b of the coil 21, and the direction of the current flowing through the coil end 23b of the coil 23 is also opposite.
  • the coil 21 receives the repulsive force due to the Lorentz force, that is, the electromagnetic force F2 directed radially inward from both the coil 22 and the coil 23 .
  • the coil 21 receives an attractive force from the balance weight 41, that is, an electromagnetic force F3 directed radially inward.
  • FIG. 18 is a graph showing analysis results of the amount of deformation of the coil 21, that is, the amount of radially inward inclination of the coil end 21b in the comparative example and the first embodiment.
  • deformation amounts when using the connection pattern P1 (FIG. 10), the connection pattern P2 (FIG. 14), and the connection pattern P3 (FIG. 15) are shown.
  • the deformation amount of the coil 21 of the comparative example is 100%
  • the deformation amount of the coil 21 of the first embodiment is 10% when the connection pattern P1 is used, and is 10% when the connection pattern P3 is used. It can be seen that it is reduced to 20% in case of using the connection pattern P2, and to 30% in case of using the connection pattern P2.
  • the amount of deformation is the smallest when the connection pattern P1 (FIG. 10) is used, and the amount of deformation is 2 when the connection pattern P3 (FIG. 15) is used. second lowest. This is for the following reasons.
  • connection pattern P1 shown in FIG. 10 the current I flows through the coil 22, and the current I/2 flows through the coils 21 and 23, respectively.
  • the electromagnetic force F1 acting radially outward on the coil 21 is greater than the electromagnetic force F2 acting radially inward, and the difference is (1/16) ⁇ 0 ⁇ I 2 ⁇ L/( ⁇ D).
  • the force acting on the coil 21 radially outward is the largest when the connection pattern P1 is used, the second largest when the connection pattern P3 is used, and the smallest when the connection pattern P2 is used. Become.
  • connection patterns P1 and P3 Furthermore, comparing the connection patterns P1 and P3, the current I/2 flows through the coil 21 in the connection pattern P1, and the current I flows through the coil 21 in the connection pattern P3. , is smaller when the connection pattern P1 is used.
  • the connection pattern P1 that can increase the electromagnetic forces F1 and F2 and decrease the electromagnetic force F3 is the coil 21 is most effective in suppressing deformation.
  • the amount of deformation of the coil 21 in the connection pattern P1 is the smallest.
  • the number of magnetic poles of the rotor 3 is P (P is a natural number), and the axial end surfaces 30a and 30b of the rotor core 30 are formed of a magnetic material.
  • Balance weights 41 and 42 are provided.
  • the three-phase coils 20 of the stator 1 include P first-phase coils 21 arranged in the circumferential direction, P second-phase coils 22 arranged in the circumferential direction, and and P third-phase coils 23 arranged.
  • the second-phase coil 22 is arranged radially outside the first-phase coil 21
  • the third-phase coil 23 is arranged radially outside the second-phase coil 22 .
  • each of the coils 21 , 22 , 23 two coils adjacent in the circumferential direction are inserted into the common slot 13 and extend to both sides in the circumferential direction from the slot 13 .
  • a rotor 3 having a rotor core 30 to which magnetic bodies and balance weights 41 and 42 are attached is placed inside the stator 1, and a current is passed through the coils 21, 22 and 23 to magnetize the magnetic bodies, thereby permanently magnetizing the magnetic bodies.
  • a magnet 35 is obtained.
  • the coil 21 Since the coils 21, 22, and 23 are wound as described above, the coil 21 is acted upon by an electromagnetic force F1 directed radially outward and an electromagnetic force F2 directed radially inward. As a result, at least part of the electromagnetic force F3 that the coil 21 receives from the balance weights 41 and 42 is canceled, and deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • the electromagnetic force acting radially outward on the coil 21 is maximized. be able to. Therefore, the electromagnetic force that the coil 21 receives from the balance weights 41 and 42 can be more effectively canceled, and the deformation of the coil 21 can be suppressed most effectively.
  • balance weights 41 and 42 are arranged so as not to contact the permanent magnet 35, it is possible to suppress the flow of magnetic flux from the permanent magnet 35 to the balance weights 41 and 42 and improve the motor efficiency.
  • Electric motor 100 of Embodiment 2 is configured in the same manner as electric motor 100 of Embodiment 1, except for the method of magnetizing permanent magnet 35 .
  • the second embodiment differs from the first embodiment in the method of energizing the coil 20 in the magnetizing process.
  • FIG. 19(A) is a diagram showing the connection pattern of the coil 20 in the magnetization process. As described in the first embodiment, the coils 21, 22, 23 are Y-connected. In FIG. 19A, the plus side output terminal 71 of the magnetizing power source 70 is connected to the coil 23, the minus side output terminal 72 is connected to the coil 21, and one end of the coil 22 is open. The connection state shown in FIG. 19A is assumed to be a connection pattern P4.
  • the current output from the output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 flows through the coil 23 and then through the coil 21 . Assuming that the current output from the magnetizing power supply 70 is I, the current flowing through the coil 23 is I, the current flowing through the coil 21 is also I, and no current flows through the coil 22 .
  • FIG. 19(B) is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process.
  • the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 21
  • the minus side output terminal 72 is connected to the coil 23, and one end of the coil 22 is open.
  • the connection state shown in FIG. 19B is assumed to be a connection pattern P5.
  • the current flowing through the coil 21 is I
  • the current flowing through the coil 23 is also I
  • no current flows through the coil 22 .
  • the magnetization process of the magnetic body (that is, the permanent magnet 35) in Embodiment 2 is as described with reference to FIG.
  • the coils 21, 22, 23 are connected by the connection pattern P4 or the connection pattern P5, and the magnetizing power source 70 supplies the coils 21, 23 with current.
  • a magnetizing magnetic flux is generated by the current flowing through the coils 21 and 23 , and the magnetism attached to the rotor core 30 is magnetized to become a permanent magnet 35 .
  • FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the electromagnetic force acting on the coil 21 when the connection patterns P4 and P5 are used.
  • a current I flows through the coils 21 and 23 in the connection patterns P4 and P5, respectively.
  • the forces Fa and Fb described with reference to FIG. 13B are 0 here.
  • Fd ⁇ 0 ⁇ (I) ⁇ (I)/(2 ⁇ 2 ⁇ D) ⁇ (2/3) ⁇ L becomes.
  • the electromagnetic force F1 acting radially outward on the coil 21 acts in the opposite direction to the electromagnetic force F3, which is the attractive force from the balance weight 41, so that the effect of suppressing the deformation of the coil 21 is obtained. be done.
  • FIG. 21(A) is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process.
  • the plus side output terminal 71 of the magnetizing power source 70 is connected to the coil 22
  • the minus side output terminal 72 is connected to the coil 23, and one end of the coil 21 is open.
  • the connection state shown in FIG. 21A is assumed to be a connection pattern P6.
  • the current flowing through the coil 22 is I
  • the current flowing through the coil 23 is also I
  • no current flows through the coil 21 .
  • FIG. 21(B) is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process.
  • the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 23
  • the minus side output terminal 72 is connected to the coil 22, and one end of the coil 21 is open.
  • the connection state shown in FIG. 21B is assumed to be a connection pattern P7.
  • the current flowing through the coil 23 is I
  • the current flowing through the coil 22 is also I
  • no current flows through the coil 21 .
  • FIG. 22(A) is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process.
  • the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 22
  • the minus side output terminal 72 is connected to the coil 21, and one end of the coil 23 is open.
  • the connection state shown in FIG. 22A is assumed to be a connection pattern P8. In this case, the current flowing through coil 22 is I, the current flowing through coil 21 is also I, and no current flows through coil 23 .
  • FIG. 22(B) is a diagram showing another connection pattern of the coil 20 in the magnetization process.
  • the plus side output terminal 71 of the magnetizing power supply 70 is connected to the coil 21
  • the minus side output terminal 72 is connected to the coil 22, and one end of the coil 23 is open.
  • the connection state shown in FIG. 22B is assumed to be a connection pattern P9.
  • the current flowing through the coil 21 is I
  • the current flowing through the coil 22 is also I
  • no current flows through the coil 23 .
  • the forces Fc and Fd described with reference to FIG. 13(B) are 0 here.
  • Fb ⁇ 0 ⁇ (I) ⁇ (I)/(2 ⁇ D) ⁇ (1/3) ⁇ L becomes.
  • the electromagnetic forces F1 and F2 which are Lorentz forces, are larger than the pattern P1 of the first embodiment.
  • the electromagnetic force F1 acting radially outward on the coil 21 is greater than the electromagnetic force F2 acting radially inward, and acts in the opposite direction to the electromagnetic force F3. can be reduced, and deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • the magnetic bodies are magnetized by passing current through the two-phase coils among the coils 21, 22, and 23. Also in this case, the electromagnetic force acting on the coil 21 can be reduced, and deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • the coil 21 is connected to the balance weight 41. , 42 can be canceled by the Lorentz force between the coils 21 and 22, and deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described. Electric motor 100 of Embodiment 3 is configured in the same manner as electric motor 100 of Embodiment 1, except for the method of magnetizing permanent magnet 35 . Embodiment 3 differs from Embodiment 1 in that the first magnetization step and the second magnetization step are performed by changing the rotational position of the rotor 3 .
  • FIG. 23 is a flow chart showing the magnetization method of the third embodiment.
  • the stator 1 is fixed to the shell 80 (FIG. 8) of the compressor 8 (step S21), and then the rotor 3 attached with the magnetic material to be the permanent magnet 35 is inserted inside the stator 1. (Step S22).
  • the positioning unit 75 positions the rotor 3 (step S23).
  • FIG. 24 is a schematic diagram showing the positional relationship between the stator 1 and the rotor 3 in the first magnetization process.
  • a straight line indicated by symbol T in FIG. 24 is a radial straight line passing through the center of the magnetizing magnetic flux, and is called a magnetizing magnetic flux center line T.
  • the magnetizing magnetic flux center line T is a radial straight line passing through the circumferential center of the center tooth 12 of the three teeth 12 around which the coil 22 is wound.
  • step S23 The rotational position of the rotor 3 when the magnetic pole center line C (d-axis) of the rotor 3 coincides with the magnetizing magnetic flux center line T is taken as the reference position.
  • step S23 the rotor 3 is rotated by an angle ⁇ in the first rotation direction (here, clockwise in the figure) with respect to the reference position.
  • step S24 the first magnetization step is performed (step S24).
  • the wiring pattern of the coil 20 is, for example, the wiring pattern P1 shown in FIG.
  • the current flowing through the coil 22 is I
  • the currents flowing through the coils 21 and 23 are both I/2.
  • a magnetizing magnetic flux is generated by currents flowing through the coils 21 , 22 , 23 , and magnetizes the magnetic material inside the magnet insertion hole 31 .
  • the rotor 3 is positioned again by the positioning section 75 (step S25).
  • FIG. 25 is a schematic diagram showing the positional relationship between the stator 1 and the rotor 3 in the second magnetization process.
  • step S25 the rotor 3 is rotated by an angle ⁇ in the second rotation direction (here, counterclockwise in the figure) with respect to the reference position.
  • step S26 the second magnetization step is performed (step S26).
  • step S24 the current flowing through the coil 22 is I, and the currents flowing through the coils 21 and 23 are both I/2.
  • a magnetizing magnetic flux is generated by currents flowing through the coils 21 , 22 , 23 , and magnetizes the magnetic material inside the magnet insertion hole 31 .
  • the thickness direction of the magnetic material that becomes the permanent magnet 35 is the direction of easy magnetization.
  • the direction of the magnetizing magnetic flux flowing through the magnetic body arranged on the left side in the magnet insertion hole 31 can be brought close to parallel to the direction of easy magnetization. .
  • the direction of the magnetizing magnetic flux flowing through the magnetic body arranged on the right side in the magnet insertion hole 31 is brought close to parallel to the direction of easy magnetization. can be done. Therefore, each magnetic body can be magnetized more efficiently.
  • the current required for magnetizing the permanent magnet 35 can be kept low. Thereby, the electromagnetic force acting on the coil 21 can be reduced, and as a result, deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • connection pattern P1 (FIG. 10) was used as the connection pattern of the coils 21, 22, and 23 in the first magnetization step and the second magnetization step, but the present invention is not limited to this and can be implemented. Any of the connection patterns P2 to P8 described in the modes 1 and 2 may be used.
  • the magnetization process is performed twice while changing the angle of the rotor 3, but the magnetization process may be performed three times or more.
  • the magnetization process is performed two or more times while changing the angle of the rotor 3, so the magnetization efficiency can be improved.
  • the current required for magnetizing the permanent magnet 35 can be kept low, and deformation of the coil 21 can be suppressed.
  • FIG. 26(A) is a diagram showing a cross-sectional structure of a conductive wire 5A that can be used for coils 21, 22, and 23.
  • FIG. Conducting wire 5A has conductor 51 made of copper (Cu) and insulating coating 55 surrounding conductor 51 .
  • the conducting wire 5A using copper has the merits of low electrical resistance and high rigidity.
  • FIG. 26(B) is a diagram showing the cross-sectional structure of the conducting wire 5B.
  • Conducting wire 5B has conductor 52 made of aluminum (Al) and insulating coating 55 surrounding conductor 52 .
  • Conducting wire 5B using aluminum is inexpensive, but has low rigidity. In each embodiment described above, the electromagnetic force acting on the coil 21 can be reduced, so deformation of the coil 21 can be suppressed even when the conducting wire 5B is used.
  • FIG. 26(C) is a diagram showing the cross-sectional structure of the conducting wire 5C.
  • the conducting wire 5C is formed by covering a first conductor 53 made of aluminum with a second conductor 54 made of copper and covering the periphery with an insulating coating 55 .
  • Conducting wire 5C combining aluminum and copper has lower rigidity than conducting wire 5A using copper. In each embodiment described above, the electromagnetic force acting on the coil 21 can be reduced, so deformation of the coil 21 can be suppressed even when the conducting wire 5C is used.
  • any of the conductors 5A, 5B, and 5C in FIGS. 26(A) to (C) may be used for the coils 21, 22, and 23 of the first to third embodiments.
  • balance weights are provided at both ends of the rotor core 30 in the first to third embodiments, the balance weight may be provided at only one end of the rotor core 30 in the axial direction.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view showing compressor 300.
  • Compressor 300 is compressor 8 shown in FIG.
  • the compressor 300 is a scroll compressor, but is not limited to this, and may be a rotary compressor, for example.
  • the compressor 300 includes a shell 307 , a compression mechanism 305 disposed within the shell 307 , an electric motor 100 that drives the compression mechanism 305 , a shaft 40 that connects the compression mechanism 305 and the electric motor 100 , and a lower end of the shaft 40 . and a subframe 308 that supports the part.
  • the compression mechanism 305 includes a fixed scroll 301 having a spiral portion, an orbiting scroll 302 having a spiral portion forming a compression chamber between the spiral portion of the fixed scroll 301 and a compliance frame 303 holding the upper end of the shaft 40 . and a guide frame 304 that is fixed to the shell 307 and holds the compliance frame 303 .
  • a suction pipe 310 passing through the shell 307 is press-fitted into the fixed scroll 301 . Further, the shell 307 is provided with a discharge pipe 311 for discharging the high-pressure refrigerant gas discharged from the fixed scroll 301 to the outside.
  • the discharge pipe 311 communicates with an opening (not shown) provided between the compression mechanism 305 of the shell 307 and the electric motor 100 .
  • the electric motor 100 is fixed to the shell 307 by fitting the stator 1 into the shell 307 .
  • the configuration of electric motor 100 is as described above.
  • a glass terminal 309 that supplies electric power to the electric motor 100 is fixed to the shell 307 by welding.
  • Wirings L1 and L2 shown in FIG. 8 are connected to a glass terminal 309 as a terminal portion.
  • the electric motor 100 of the compressor 300 has high reliability because deformation of the coil 20 is suppressed. Therefore, the reliability of compressor 300 can be improved.
  • FIG. 28 is a diagram showing a refrigeration cycle device 400.
  • the refrigeration cycle device 400 is, for example, an air conditioner, but is not limited to this, and may be, for example, a refrigerator.
  • a refrigeration cycle device 400 shown in FIG. 30 includes a compressor 401, a condenser 402 that condenses refrigerant, a decompression device 403 that decompresses the refrigerant, and an evaporator 404 that evaporates the refrigerant.
  • Compressor 401 , condenser 402 and decompression device 403 are provided in outdoor unit 410
  • evaporator 404 is provided in indoor unit 420 .
  • the compressor 401, the condenser 402, the decompression device 403 and the evaporator 404 are connected by a refrigerant pipe 407 to form a refrigerant circuit.
  • Compressor 401 is composed of compressor 300 shown in FIG.
  • the refrigerating cycle device 400 also includes an outdoor fan 405 facing the condenser 402 and an indoor fan 406 facing the evaporator 404 .
  • the operation of the refrigeration cycle device 400 is as follows.
  • the compressor 401 compresses the sucked refrigerant and sends it out as a high-temperature, high-pressure refrigerant gas.
  • the condenser 402 exchanges heat between the refrigerant sent from the compressor 401 and the outdoor air sent by the outdoor fan 405, condenses the refrigerant, and sends it out as a liquid refrigerant.
  • the decompression device 403 expands the liquid refrigerant sent from the condenser 402 and sends it out as a low-temperature, low-pressure liquid refrigerant.
  • the evaporator 404 exchanges heat between the low-temperature, low-pressure liquid refrigerant sent out from the decompression device 403 and the indoor air, evaporates (vaporizes) the refrigerant, and sends it out as refrigerant gas.
  • the air from which heat has been removed by the evaporator 404 is supplied by the indoor blower 406 into the room, which is the space to be air-conditioned.
  • the electric motor 100 described in each embodiment can be applied to the compressor 401 of the refrigeration cycle device 400 . Since electric motor 100 has high reliability due to suppression of deformation of coil 20, reliability of refrigeration cycle device 400 can be improved.

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Abstract

固定子は、固定子コアと、固定子コアに分布巻で巻かれた３相のコイルを有する。回転子は、回転子コアと、回転子コアに取り付けられた永久磁石およびバランスウエイトとを有する。回転子の極数はＰ（Ｐは自然数）である。固定子コアは複数のスロットを有する。３相のコイルは、周方向に配列されたＰ個の第１相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第２相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第３相のコイルとを有する。第２相のコイルは第１相のコイルよりも径方向の外側に配置され、第３相のコイルは第２相のコイルよりも径方向の外側に配置される。各相のコイルにおいて、周方向に隣り合う２つのコイルは、共通のスロットに挿入され、周方向の両側に延在する。着磁方法は、磁性体およびバランスウエイトが取り付けられた回転子コアを固定子コアの内側に配置する工程と、少なくとも２相のコイルに電流を流して磁性体を着磁する工程とを含む。

Description

着磁方法、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置
　本開示は、着磁方法、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。
　電動機は、固定子コアとコイルとを有する固定子と、回転子コアと永久磁石とを有する回転子とを備える。例えば特許文献１には、着磁前の永久磁石である磁性体を回転子コアに組み込み、固定子のコイルに電流を流して磁性体を着磁する、組み込み着磁と呼ばれる着磁方法が開示されている。
国際公開ＷＯ２０２０／２４０６１７号（段落０１１５～０１２１参照）
　ここで、圧縮機で用いられる電動機では、回転子コアの軸方向端面にバランスウエイトが取り付けられる。バランスウエイトは、永久磁石の磁束が流入しないよう、真鍮等の非磁性材料で形成されるのが一般的である。しかしながら、真鍮等の非磁性材料は高価であるため、バランスウエイトを磁性材料で形成することが検討されている。
　一方、磁性材料で形成したバランスウエイトを回転子コアに取り付けた状態で組み込み着磁を行った場合、バランスウエイトに着磁磁束が流れ、これによりバランスウエイトとコイルとの間に吸引力が発生する。また、隣り合うコイルの間には、これらを流れる電流によって電磁力（より具体的にはローレンツ力）が作用する。
　特に、バランスウエイトに近い内周側のコイルは、バランスウエイトから強い吸引力を受けるため、当該コイルの変形が生じる可能性がある。
　本開示は、固定子の内周側に配置されたコイルの変形を抑制することを目的とする。
　本開示の着磁方法は、電動機の永久磁石の着磁方法である。電動機は、環状の固定子コアと、固定子コアに分布巻で巻かれた３相のコイルとを有する固定子と、固定子コアの内側に配置される回転子コアと、回転子コアに取り付けられた永久磁石およびバランスウエイトとを有する回転子とを備える。回転子の極数はＰ（Ｐは自然数）である。固定子コアは、当該固定子コアの周方向に複数のスロットを有する。３相のコイルは、周方向に配列されたＰ個の第１相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第２相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第３相のコイルとを有する。第２相のコイルは第１相のコイルよりも固定子コアの径方向の外側に配置され、第３相のコイルは第２相のコイルよりも径方向の外側に配置される。第１相のコイル、第２相のコイルおよび第３相のコイルのいずれにおいても、周方向に隣り合う２つのコイルは、複数のスロットのうちの１つのスロットに挿入されて当該スロットから周方向の両側に延在する。着磁方法は、磁性体およびバランスウエイトが取り付けられた回転子コアを、固定子コアの内側に配置する工程と、第１相のコイル、第２相のコイルおよび第３相のコイルのうち、少なくとも２相のコイルに電流を流して磁性体を着磁する工程とを含む。
　本開示の電動機は、環状の固定子コアと、固定子コアに分布巻で巻かれた３相のコイルとを有する固定子と、固定子コアの内側に配置される回転子コアと、回転子コアに取り付けられた永久磁石およびバランスウエイトとを有する回転子とを備える。回転子の極数はＰ（Ｐは自然数）である。固定子コアは、当該固定子コアの周方向に複数のスロットを有する。３相のコイルは、周方向に配列されたＰ個の第１相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第２相のコイルと、周方向に配列されたＰ個の第３相のコイルとを有する。第２相のコイルは第１相のコイルよりも固定子コアの径方向の外側に配置され、第３相のコイルは第２相のコイルよりも径方向の外側に配置される。第１相のコイル、第２相のコイルおよび第３相のコイルのいずれにおいても、周方向に隣り合う２つのコイルは、複数のスロットのうちの１つのスロットに挿入されて当該スロットから周方向の両側に延在する。永久磁石は、磁性体およびバランスウエイトが取り付けられた回転子コアを固定子コアの内側に配置し、第１相のコイル、第２相のコイルおよび第３相のコイルのうちの少なくとも２相のコイルに電流を流して磁性体を着磁したものである。
　本開示によれば、各相のコイルの数が回転子の極数Ｐと同じであり、相毎に径方向位置が異なる。また、同相で周方向に隣り合うコイルは共通のスロットに挿入され、当該スロットから周方向の両側に延在している。そのため、第１相のコイルと他の相のコイルとの間に作用する電磁力により、第１相のコイルがバランスウエイトから受ける吸引力の少なくとも一部を相殺することができる。これにより、固定子の内周側に配置された第１相のコイルの変形を抑制することができる。
実施の形態１の電動機を示す断面図である。 実施の形態１の固定子を示す上面図である。 実施の形態１の固定子を示す斜視図である。 実施の形態１の固定子のコイルの結線状態を示す図である。 実施の形態１の回転子を示す断面図である。 実施の形態１の回転子を示す斜視図である。 実施の形態１の回転子を示す縦断面図である。 実施の形態１の着磁装置を示す模式図である。 実施の形態１の着磁方法を示すフローチャートである。 実施の形態１の着磁工程における結線パターンＰ１を示す図である。 実施の形態１の着磁工程における回転子と固定子との位置関係を示す図である。 実施の形態１の着磁工程で第１相のコイルに作用する電磁力を説明するための模式図である。 実施の形態１の着磁工程で第１相～第３相のコイルに流れる電流を示す模式図（Ａ）およびコイル間に作用するローレンツ力を示す模式図（Ｂ）である。 実施の形態１の着磁工程における結線パターンＰ２を示す図である。 実施の形態１の着磁工程における結線パターンＰ３を示す図である。 比較例の固定子を回転子のバランスウエイトと共に示す図である。 比較例の着磁工程で第１相のコイルに作用する電磁力を説明するための模式図である。 実施の形態１および比較例における第１相のコイルの変形量を示すグラフである。 実施の形態２の着磁工程における結線パターンＰ４，Ｐ５を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態２の着磁工程で第１相のコイルに作用する電磁力を説明するための模式図である。 実施の形態２の着磁工程における結線パターンＰ６，Ｐ７を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態２の着磁工程における結線パターンＰ８，Ｐ９を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態３の着磁方法を示すフローチャートである。 実施の形態３の第１の着磁工程における回転子と固定子との位置関係を示す図である。 実施の形態３の第２の着磁工程における回転子と固定子との位置関係を示す図である。 各実施の形態のコイルに使用される導線の例を示す図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。 各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機を示す図である。 図２７の圧縮機を有する冷凍サイクル装置を示す図である。
実施の形態１．
＜電動機の構成＞
　図１は、実施の形態１の電動機１００を示す断面図である。実施の形態１の電動機１００は、回転可能な回転子３と、回転子３を囲む固定子１とを有する。固定子１と回転子３との間には、エアギャップが設けられている。
　以下では、回転子３の回転中心である軸線Ａｘの方向を「軸方向」と称する。また、軸線Ａｘを中心とする周方向を「周方向」と称する。軸線Ａｘを中心とする径方向を「径方向」と称する。なお、図１は、軸方向に直交する面における断面図である。
＜固定子＞
　図２は、固定子１を示す上面図である。固定子１は、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻き付けられた３相のコイル２０とを有する。固定子コア１０は、軸線Ａｘを中心とする環状に形成されている。固定子コア１０は、複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等により固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１～０．７ｍｍである。
　固定子コア１０は、環状のコアバック１１と、コアバック１１から径方向内側に延在する複数のティース１２とを有する。コアバック１１は、軸線Ａｘを中心とする円筒面の一部をなす外周１０１を有する。コアバック１１の外周１０１は、圧縮機８（図８）の円筒状のシェル８０の内側に嵌合する。
　ティース１２は、周方向に等間隔に形成されている。ティース１２の径方向内側の先端には、周方向の幅の広い歯先部１２ａが形成されている。ティース１２の歯先部１２ａは、回転子３（図１）に対向している。ティース１２には、コイル２０が分布巻で巻き付けられている。ティース１２の数は、ここでは１８であるが、２以上であればよい。
　固定子コア１０は、周方向に複数のスロット１３を有する。スロット１３は、隣り合うティース１２の間に形成されている。スロット１３の数はティース１２の数と同じであり、ここでは１８個である。スロット１３には、コイル２０が収容される。なお、図２では、スロット１３の一つを破線で示している。
　コアバック１１の外周１０１には、軸線Ａｘに平行な平面部としてのＤカット部１０２が形成されている。Ｄカット部１０２は、固定子コア１０の軸方向の一端から他端まで延在している。Ｄカット部１０２は、軸線Ａｘを中心として６０度間隔の６か所に形成されているが、Ｄカット部１０２の数は任意である。Ｄカット部１０２と後述する圧縮機８のシェル８０（図８）との間には隙間が生じ、この隙間は冷媒の軸方向の流路となる。
　３相のコイル２０は、第１相のコイル２１と、第２相のコイル２２と、第３相のコイル２３とを有する。例えば、第１相はＵ相であり、第２相はＷ相であり、第３相はＶ相であるが、この組み合わせには限定されない。コイル２１，２２，２３はいずれも、マグネットワイヤで形成される。マグネットワイヤは、アルミニウムまたは銅で形成された導体と、導体を覆う絶縁被膜とを有する。
　コイル２１，２２，２３はいずれも、軸線Ａｘを中心とする環状に配置されている。コイル２１は最も内周側に位置し、コイル２２はコイル２１の径方向外側に位置し、コイル２３はコイル２２の径方向外側に位置している。そのため、コイル２１を内相のコイル、コイル２２を中相のコイル、コイル２３を外相のコイルと称する場合もある。
　図３は、固定子１を示す斜視図である。図３に示すように、６個のコイル２１が周方向に等間隔に配置されている。コイル２１の数は、後述する回転子３の極数Ｐと同じである。各コイル２１は、スロット１３に挿入される２つのコイルサイド２１ａと、固定子コア１０の端面に沿って延在する２つのコイルエンド２１ｂとを有する。
　コイル２１は、３スロットピッチで、言い換えると３スロットおきに巻かれている。すなわち、コイル２１の１つのコイルサイド２１ａが挿入されたスロット１３から数えて３つ目のスロットに、同じコイル２１のもう１つのコイルサイド２１ａが挿入される。言い換えると、コイル２１は、３つのティース１２を跨ぐように巻かれている。
　また、周方向に隣り合う２つのコイル２１は、各１つのコイルサイド２１ａが共通のスロット１３に挿入され、当該スロット１３から周方向両側（すなわち、時計回りおよび反時計回り）にコイルエンド２１ｂが延在している。
　同様に、６個のコイル２２が周方向に等間隔に配置されている。コイル２２の数は、回転子３の極数Ｐと同数である。各コイル２２は、スロット１３に挿入される２つのコイルサイド２２ａと、固定子コア１０の端面に沿って延在する２つのコイルエンド２２ｂとを有する。
　コイル２２は、３スロットピッチで巻かれている。また、周方向に隣り合う２つのコイル２２は、各１つのコイルサイド２２ａが共通のスロット１３に挿入され、当該スロット１３から周方向両側にコイルエンド２２ｂが延在している。
　同様に、６個のコイル２３が周方向に等間隔に配置されている。コイル２３の数は、回転子３の極数Ｐと同数である。各コイル２３は、スロット１３に挿入される２つのコイルサイド２３ａと、固定子コア１０の端面に沿って延在する２つのコイルエンド２３ｂとを有する。
　コイル２３は、３スロットピッチで巻かれている。また、周方向に隣り合う２つのコイル２３は、各１つのコイルサイド２３ａが共通のスロット１３に挿入され、当該スロット１３から周方向両側にコイルエンド２３ｂが延在している。
　なお、コイル２２のコイルサイド２２ａが挿入されたスロット１３は、コイル２１のコイルサイド２１ａが挿入されたスロット１３に対して図中反時計回りに隣接している。コイル２３のコイルサイド２３ａが挿入されたスロット１３は、コイル２２のコイルサイド２２ａが挿入されたスロット１３に対して図中反時計回りに隣接している。
　そのため、固定子コア１０の各スロット１３には、コイルサイドが２つずつ挿入される。コイル２１，２２，２３のコイルエンド２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、軸線Ａｘを中心とする同心円状に配置される。
　上記の通り、固定子コア１０は１８個のスロット１３を有し、コイル２１，２２，２３の数はいずれも６個であり、極数Ｐと同数である。そのため、巻極毎相スロット数は１である。また、コイル２１，２２，２３はいずれも３スロットピッチで巻かれており、これは機械角で３６０°×３／１８＝６０°に相当する。以下で説明する回転子３では、磁極ピッチが機械角で６０°である。スロットピッチと磁極ピッチが一致するため、巻線係数は１である。
　図４は、コイル２１，２２，２３の結線状態を示す図である。６個のコイル２１は直列に接続され、６個のコイル２２は直列に接続され、６個のコイル２３は直列に接続されている。そして、コイル２１とコイル２２とコイル２３とは、図４に示すように、Ｙ結線で結線されている。なお、図４では、直列に接続された６個のコイルを１つのコイルとして示している。
＜回転子＞
　図５は、回転子３を示す断面図である。回転子３は、回転子コア３０と、回転子コア３０に取り付けられた永久磁石３５とを有する。回転子コア３０は、軸線Ａｘを中心とする円筒形状を有する。回転子コア３０は、電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメまたはリベット等により固定したものである。電磁鋼板の板厚は、例えば０．１～０．７ｍｍである。
　回転子コア３０は径方向中心にシャフト孔３３を有する。シャフト孔３３には、シャフト４０が圧入によって固定されている。シャフト４０の中心軸は、上述した軸線Ａｘを規定する。
　回転子コア３０は、その外周に沿って複数の磁石挿入孔３１を有する。ここでは、６個の磁石挿入孔３１が、周方向に等間隔に配置されている。それぞれの磁石挿入孔３１には、永久磁石３５が２つずつ配置されている。
　１つの磁石挿入孔３１に配置された２つの永久磁石３５は、１磁極を構成する。磁石挿入孔３１の数は６個であるため、回転子３の極数Ｐは６である。但し、回転子３の極数Ｐは６に限らず、２以上の自然数であればよい。
　磁石挿入孔３１は、その周方向中心が軸線Ａｘに向かって突出するＶ字形状を有する。各磁石挿入孔３１の周方向中心は、極中心に相当する。極中心を通る径方向の直線を、磁極中心線Ｃとする。磁極中心線Ｃは、回転子３のｄ軸である。隣り合う磁石挿入孔３１の間は、極間部Ｍである。
　なお、磁石挿入孔３１の形状はＶ字形状に限らず、直線状であってもよい。また、１つの磁石挿入孔３１に配置される永久磁石３５は１つでもよく、３つ以上でもよい。
　各永久磁石３５は、周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する平板状の部材である。永久磁石３５の厚さは、例えば２．０ｍｍである。永久磁石３５は、その厚さ方向に着磁されている。
　永久磁石３５は硬磁性材料で形成されている。具体的には、永久磁石３５は、希土類磁石で形成されている。より具体的には、永久磁石３５は、ネオジム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含有するネオジム磁石で形成される。あるいは、サマリウム（Ｓｍ）とコバルト（Ｃｏ）を含有するサマリウムコバルト磁石で形成してもよい。
　磁石挿入孔３１の周方向の両端には、フラックスバリア３２がそれぞれ形成されている。フラックスバリア３２は、磁石挿入孔３１の周方向端部から回転子コア３０の外周に向けて径方向に延在する空隙である。フラックスバリア３２は、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制する作用を奏する。
　図６は、回転子３を示す斜視図である。回転子コア３０の軸方向の一方の端面３０ａには、端板４３を介して、バランスウエイト４１が取り付けられている。回転子コア３０の軸方向の他方の端面３０ｂには、端板４４を介して、バランスウエイト４２が取り付けられている。
　バランスウエイト４１は、回転子コア３０に対して圧縮機構３０５（図２７）側に配置されている。バランスウエイト４２は、回転子コア３０に対して圧縮機構３０５とは反対側に配置されている。また、バランスウエイト４１，４２は、軸線Ａｘを含む平面に対して、互いに対称に配置されている。
　バランスウエイト４１，４２は、鉄、炭素鋼またはステンレス鋼等の磁性材料、すなわち軟磁性材料で形成されている。端板４３，４４は、アルミニウムまたは真鍮等の非磁性材料で形成されている。
　バランスウエイト４１，４２および端板４３，４４は、リベットによって回転子コア３０に固定されている。バランスウエイト４１，４２は、シャフト４０に連結された圧縮機構３０５（図２７）が発生する遠心力を相殺し、回転子３の回転を安定させる機能を有する。
　図７は、回転子３を示す縦断面図である。図６および図７に示すように、バランスウエイト４１は、軸方向に、半円環状のウエイト部４１１と、半円環状の幅狭部４１２と、円環状のリング部４１３とを有する。ウエイト部４１１と幅狭部４１２とリング部４１３とは一体に形成され、リング部４１３が端板４３に接している。
　ウエイト部４１１は、外周４１１ａおよび内周４１１ｂを有する。外周４１１ａおよび内周４１１ｂはいずれも、軸線Ａｘに直交する面において半円周状（図６）に延在する。ウエイト部４１１は、また、その周方向両端に、軸線Ａｘに平行な端面４１１ｃ（図６）を有する。
　図７に示すように、ウエイト部４１１の外周４１１ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向外側に位置し、内周４１１ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　リング部４１３は、外周４１３ａと内周４１３ｂとを有する。外周４１３ａは、軸線Ａｘに直交する面において正六角形の辺（図６）をなすように延在し、内周４１３ｂは、軸線Ａｘに直交する面において円周状（図６）に延在する。
　リング部４１３の外周４１３ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向内側に位置し、内周４１３ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　幅狭部４１２は、リング部４１３の外周４１３ａおよび内周４１３ｂをそれぞれ軸方向に延在した外周４１２ａおよび内周４１２ｂを有し、ウエイト部４１１と同様に軸線Ａｘを中心とする１８０度の範囲で延在している。
　幅狭部４１２の外周４１２ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向内側に位置し、内周４１２ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　バランスウエイト４１は、回転子コア３０側に幅狭部４１２を有するため、永久磁石３５からバランスウエイト４１への磁束の流入を防止することができる。また、ウエイト部４１１が径方向外側に張り出しているため、大きな遠心力を発生することができる。
　バランスウエイト４１には、リベットを挿通するための４つのリベット穴４１４（図６）が周方向に等間隔に形成されている。なお、リベット穴４１４の数は任意である。
　端板４３は、外周面４３ａと内周面４３ｂとを有する。外周面４３ａは、軸線Ａｘに直交する面において正六角形の辺（図６）をなすように延在する。内周面４３ｂは、軸線Ａｘに直交する面において円周状に延在する。
　端板４３の外周面４３ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向外側に位置する。これにより、端板４３は、磁石挿入孔３１からの永久磁石３５の脱落を防止する。端板４３の内周面４３ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　端板４３には、バランスウエイト４１のリベット穴４１４に対応する位置に、リベットを挿通するリベット穴が形成されている。バランスウエイト４１および端板４３は、リベットにより回転子コア３０に固定される。
　バランスウエイト４２は、軸方向に、半円環状のウエイト部４２１と、半円環状の幅狭部４２２とを有する。ウエイト部４２１と幅狭部４２２とは一体に形成され、幅狭部４２２が端板４４に接している。
　ウエイト部４２１は、外周４２１ａおよび内周４２１ｂを有する。外周４２１ａおよび内周４２１ｂはいずれも、軸線Ａｘに直交する面において半円周状（図６）に延在する。
　ウエイト部４２１の外周４２１ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向外側に位置する。ウエイト部４２１の内周４２１ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　幅狭部４２２は、外周４２２ａと内周４２２ｂとを有する。外周４２２ａは、軸線Ａｘに直交する面において半正六角形の辺をなすように延在する。内周４２２ｂは、軸線Ａｘに直交する面において半円周状に延在する。
　幅狭部４２２の外周４２２ａは、回転子コア３０の磁石挿入孔３１よりも径方向内側に位置する。幅狭部４２２の内周４２２ｂは、回転子コア３０のシャフト孔３３よりも径方向外側に位置する。
　バランスウエイト４２は、回転子コア３０側に幅狭部４２２を有するため、永久磁石３５からバランスウエイト４２への磁束の流入を防止することができる。また、ウエイト部４２１が径方向外側に張り出しているため、大きな遠心力を発生することができる。
　バランスウエイト４２および端板４４には、バランスウエイト４１および端板４３のリベット穴に対応する位置にリベット穴が形成されている。バランスウエイト４２および端板４４は、バランスウエイト４１および端板４３と共に、リベットにより回転子コア３０に固定される。
＜着磁装置＞
　図８は、永久磁石３５を着磁するための着磁装置７を示す図である。実施の形態１では、着磁前の永久磁石３５である磁性体を取り付けた回転子３を固定子１に組み込んだ状態で、磁性体を着磁する。このような着磁方法を、組み込み着磁と称する。ここでは、圧縮機８のシェル８０に取り付けた固定子１に、回転子３を組み込む。
　着磁装置７は、直流電源である着磁電源７０を有する。着磁電源７０は、プラス側の出力端子７１とマイナス側の出力端子７２とを有する。出力端子７１，７２は、配線Ｌ１，Ｌ２により、圧縮機８内の電動機１００のコイル２０に接続される。
　着磁電源７０で生成された電流（着磁電流とも称する）は、配線Ｌ１，Ｌ２を介して電動機１００のコイル２０に供給される。着磁電源７０からコイル２０に供給される電流は、印加直後に数ｋＡの高いピークを有する直流電流である。
　着磁装置７は、また、回転子３を回転方向に位置決めする位置決め部７５を有する。位置決め部７５は、シャフト４０の一端を把持し、サーボモータ等の駆動力によりシャフト４０を回転させるものである。
＜着磁方法＞
　次に、実施の形態１の着磁方法について説明する。図９は、実施の形態１の着磁方法を示すフローチャートである。まず、固定子コア１０にコイル２０を巻き付けて固定子１を構成し、この固定子１を圧縮機８のシェル８０（図８）の内側に固定する（ステップＳ１１）。
　次に、回転子コア３０の磁石挿入孔３１に磁性体を挿入し、端面３０ａ，３０ｂにバランスウエイト４１，４２を取り付けて回転子３を構成し、この回転子３を固定子１の内側に挿入する（ステップＳ１２）。これにより、シェル８０内に電動機１００が取り付けられた状態となる。さらに、コイル２０を着磁電源７０に接続する。
　図１０は、着磁工程におけるコイル２０の結線パターンを示す図である。上記の通り、コイル２１，２２，２３はＹ結線で結線されている。着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２２に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２１，２３に接続する。図１０に示した結線状態を、結線パターンＰ１とする。
　着磁電源７０の出力端子７１から出た電流は、コイル２２に流れた後、コイル２１とコイル２３とに分流する。着磁電源７０から出力される電流をＩとすると、コイル２２に流れる電流はＩであり、コイル２１，２３に流れる電流はいずれもＩ／２である。
　次に、位置決め部７５により回転子３の回転位置を調整し、回転子３を基準位置に位置決めする（ステップＳ１３）。
　図１１は、着磁工程における固定子１と回転子３との位置関係を示す模式図である。図１１において、符号Ｔで示す直線は、着磁磁束の中心を通る径方向の直線であり、着磁磁束中心線Ｔと称する。ここでは、着磁磁束中心線Ｔは、コイル２２が巻かれた３つのティース１２のうちの中央のティース１２の周方向中心を通る直線である。
　回転子３の基準位置は、回転子３の磁極中心線Ｃ（ｄ軸）が着磁磁束中心線Ｔと一致する回転位置である。
　この状態で、着磁電源７０からコイル２１，２２，２３に電流を流す（ステップＳ１４）。すなわち着磁工程を行う。上記の通り、コイル２２には電流Ｉが流れ、コイル２１，２３には電流Ｉ／２が流れ、これにより着磁磁束が発生する。着磁磁束は、回転子コア３０の磁石挿入孔３１内の磁性体に流れ、磁性体が着磁されて永久磁石３５となる。
　着磁工程が完了すると、電動機１００のコイル２０を着磁電源７０から取り外す。これにより、図９に示した着磁処理が完了する。
＜作用＞
　次に、着磁工程において、最も径方向内側のコイル２１に作用する電磁力について説明する。上記の着磁工程は、回転子３の回転子コア３０にバランスウエイト４１，４２が固定された状態で行われる。バランスウエイト４１，４２は磁性材料で形成されているため、上記の着磁磁束は、回転子コア３０だけでなく、バランスウエイト４１，４２にも流入する。
　バランスウエイト４１，４２に着磁磁束が流入すると、固定子コア１０および回転子コア３０を含む磁界に歪みが生じる。そのため、バランスウエイト４１，４２とコイル２１，２２，２３との間には、磁界の歪みを解消する方向に吸引力が作用する。
　言い換えると、コイル２１，２２，２３は、バランスウエイト４１，４２から吸引力を受ける。コイル２１，２２，２３のうち、最も径方向内側のコイル２１は、バランスウエイト４１，４２との距離が近いため、特に大きな吸引力を受ける。
　加えて、コイル２１，２２，２３の相互間には、それぞれを流れる電流によってローレンツ力が作用する。なお、上記の吸引力およびローレンツ力はいずれも、電磁力の一種である。
　コイル２１に作用する電磁力が大きいと、コイル２１の変形が生じる可能性がある。コイル２１の変形は、コイル２１の絶縁被膜の破損につながり、他のコイル２２，２３との相互の絶縁性が低下する可能性がある。また、コイル２１が径方向内側に変形した場合、バランスウエイト４１，４２との距離が接近し、両者の間の十分な絶縁性を確保できない可能性がある。
　図１２は、着磁工程において、最も径方向内側のコイル２１に作用する電磁力を説明するための模式図である。図１２において、矢印Ｆ１，Ｆ２は、コイル２１がコイル２２，２３から受ける電磁力（より具体的にはローレンツ力）を示し、矢印Ｆ３は、コイル２１がバランスウエイト４１から受ける電磁力（より具体的には吸引力）を示す。
　ここで、平行な２本の導体に電流ＩＡ［Ａ］，ＩＢ［Ａ］が流れているものとし、２本の導体間の距離をＤ［ｍ］とすると、各導体には、単位長さ当たり、以下の式（１）で示すローレンツ力Ｆ［Ｎ／ｍ］が作用する。
　Ｆ＝μ０×ＩＡ×ＩＢ／（２π×Ｄ）…（１）
　μ０は真空の透磁率であり、μ０＝４π×１０－７［Ｈ／ｍ］である。
　ローレンツ力Ｆは、電流ＩＡ，ＩＢの方向が同じ場合には吸引力となり、電流ＩＡ，ＩＢの方向が反対の場合には反発力となる。
　ローレンツ力Ｆは導体間の距離Ｄに反比例するため、径方向に隣接するコイル２１，２２の間に作用するローレンツ力は大きく、径方向に離間しているコイル２１，２３の間に作用するローレンツ力は小さい。
　図１３（Ａ）は、１つのコイル２１とその径方向外側のコイル２２，２３とを示す模式図である。上記の通り、各コイル２１は３スロットピッチで、言い換えると３つのティース１２を跨ぐように巻かれている。
　コイル２１のコイルエンド２１ｂをティース１２毎の３区間Ａ１，Ａ２，Ａ３に分けて考えると、区間Ａ１，Ａ２では、コイルエンド２１ｂ，２２ｂに流れる電流の向きが同じである。一方、区間Ａ３では、コイルエンド２１ｂ，２２ｂに流れる電流の向きが反対である。
　図１３（Ｂ）は、コイル２１，２２，２３の相互間に作用するローレンツ力を示す模式図である。コイル２１，２２の間隔をＤとし、コイル２２，２３の間隔もＤとする。従って、コイル２１，２３の間隔は２×Ｄとなる。
　コイル２１，２２間に作用するローレンツ力は以下の通りである。区間Ａ１，Ａ２ではコイルエンド２１ｂ，２２ｂに同じ向きの電流が流れるため、ローレンツ力は吸引力となり、コイル２１に径方向外側に作用する（矢印Ｆａ）。一方、区間Ａ３ではコイルエンド２１ｂ，２２ｂに反対向きの電流が流れるため、ローレンツ力は反発力となり、コイル２１に径方向内側に作用する（矢印Ｆｂ）。
　上記の通り、コイル２１には電流Ｉ／２が流れ、コイル２２には電流Ｉが流れる。区間Ａ１，Ａ２，Ａ３を合わせた長さをＬとすると、コイル２１がコイル２２から受ける径方向外側の力Ｆａ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｂ［Ｎ］は、
　Ｆａ＝｛μ０×（Ｉ／２）×Ｉ／（２π×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
　Ｆｂ＝｛μ０×（Ｉ／２）×Ｉ／（２π×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
となる。
　一方、コイル２１，２３間に作用するローレンツ力は以下の通りである。区間Ａ１ではコイルエンド２１ｂ，２３ｂに同じ向きの電流が流れるため、ローレンツ力は吸引力となり、コイル２１に径方向外側に作用する（矢印Ｆｃ）。区間Ａ２，Ａ３ではコイルエンド２１ｂ，２３ｂに反対向きの電流が流れるため、ローレンツ力は反発力となり、コイル２１に径方向内側に作用する（矢印Ｆｄ）。
　コイル２１に電流Ｉ／２が流れ、コイル２３にも電流Ｉ／２が流れるため、コイル２１がコイル２３から受ける径方向外側の力Ｆｃ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｄ［Ｎ］は、
　Ｆｃ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ／２）／（２π×２×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
　Ｆｄ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ／２）／（２π×２×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
となる。
　コイル２１に作用する径方向外側の電磁力（ローレンツ力による）Ｆ１は、Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆｃである。コイル２２に作用する径方向外側の電磁力（ローレンツ力による）Ｆ２は、Ｆ２＝Ｆｂ＋Ｆｄである。
　そのため、Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆｃ＝（３／１６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となり、Ｆ２＝Ｆｂ＋Ｆｄ＝（１／８）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。すなわち、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、その差は（１／１６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　なお、図１２に矢印で示した電磁力Ｆ１はＦａ，Ｆｃをまとめたものであり、電磁力Ｆ２はＦｂ，Ｆｄをまとめたものである。以上の通り、コイル２１には、電磁力Ｆ１，Ｆ２の差（Ｆ１－Ｆ２）に相当する電磁力が径方向外側に作用する。
　一方、上述したように、着磁磁束がバランスウエイト４１に流入することにより、コイル２１は、バランスウエイト４１から吸引力である電磁力Ｆ３を受ける。コイル２１に対し、電磁力Ｆ３は径方向内側に作用する。
　そのため、コイル２１には、電磁力Ｆ１，Ｆ２の差（Ｆ１－Ｆ２）に相当する電磁力が径方向外側に作用し、電磁力Ｆ３が径方向内側に作用する。言い換えると、コイル２１がバランスウエイト４１から受ける電磁力Ｆ３の少なくとも一部を、径方向外側に作用する電磁力で相殺することができる。その結果、コイル２１に作用する電磁力を低減し、コイル２１の変形を抑制することができる。
　図１４は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図１４では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２３に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２１，２２に接続する。図１４に示した結線状態を、結線パターンＰ２とする。この場合、コイル２３に流れる電流はＩであり、コイル２１，２２に流れる電流はいずれもＩ／２である。
　この場合の着磁処理は、図９を参照して説明した通りである。なお、図１１を参照して説明した着磁磁束中心線Ｔは、コイル２３が巻かれた３つのティース１２のうちの中央のティース１２の周方向中心を通る直線となる。
　結線パターンＰ２を用いた場合も、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が、バランスウエイト４１からの電磁力Ｆ３に対して反対方向に作用するため、コイル２１に作用する電磁力を低減することができる。これにより、コイル２１の変形を抑制することができる。
　図１５は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図１５では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２１に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２２，２３に接続する。図１５に示した結線状態を、結線パターンＰ３とする。この場合、コイル２１に流れる電流はＩであり、コイル２２，２３に流れる電流はいずれもＩ／２である。
　この場合の着磁処理は、図９を参照して説明した通りである。なお、図１１を参照して説明した着磁磁束中心線Ｔは、コイル２１が巻かれた３つのティース１２のうちの中央のティース１２の周方向中心を通る直線となる。
　結線パターンＰ３を用いた場合も、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、電磁力Ｆ３に対して反対方向に作用するため、コイル２１に作用する電磁力を低減することができる。これにより、コイル２１の変形を抑制することができる。
　ここで、実施の形態１と対比する比較例について説明する。図１６は、比較例の電動機１００Ｃを示す上面図である。電動機１００Ｃの固定子１Ｃは、固定子コア１０と、固定子コア１０に分布巻で巻かれた３相のコイル２０とを有する。固定子コア１０の構成は、実施の形態１の固定子コア１０と同様である。
　３相のコイル２０は、第１相のコイル２１と、第２相のコイル２２と、第３相のコイル２３とを有する。コイル２１，２２，２３の数はいずれも、極数Ｐの半分であり、ここでは３個である。
　コイル２１，２２，２３は、これらのうちの２つのみが径方向に重なり合うように配置されている。コイル２１は内周側に配置され、コイル２３は外周側に配置され、コイル２２はコイル２１の径方向外側からコイル２３の径方向内側に引き回されている。固定子コア１０の各スロット１３には、コイル２１，２２，２３のコイルサイド２１ａ，２２ａ，２３ａのうちの１つのみが挿入される。
　図１７は、着磁工程でコイル２１に作用する電磁力を説明するための模式図である。ここでは、図１５に示した結線パターンＰ３で電流Ｉを流している。コイル２１には電流Ｉが流れ、コイル２２およびコイル２３にはそれぞれ電流Ｉ／２が流れる。
　図１７に示すように、コイル２１には、コイル２２およびコイル２３がいずれも径方向に隣接している。さらに、コイル２１のコイルエンド２１ｂを流れる電流の方向に対し、コイル２２のコイルエンド２２ｂを流れる電流の方向が反対であり、コイル２３のコイルエンド２３ｂを流れる電流の方向も反対である。
　そのため、コイル２１は、コイル２２およびコイル２３の両方から、ローレンツ力による反発力、すなわち径方向内側に向かう電磁力Ｆ２を受ける。
　加えて、着磁磁束がバランスウエイト４１に流入することにより、コイル２１は、バランスウエイト４１から吸引力、すなわち径方向内側に向かう電磁力Ｆ３を受ける。
　すなわち、コイル２１に作用する電磁力は全て径方向内側に向かい、互いに相殺されない。そのため、コイル２１には径方向内側に向かう大きな電磁力が作用し、コイル２１の変形、特にコイルエンド２１ｂの径方向内側への倒れを生じさせる可能性がある。
　図１８は、比較例および実施の形態１における、コイル２１の変形量、すなわちコイルエンド２１ｂの径方向内側への倒れ量の解析結果を示すグラフである。実施の形態１については、結線パターンＰ１（図１０）、結線パターンＰ２（図１４）および結線パターンＰ３（図１５）を用いた場合の変形量をそれぞれ示す。
　図１８から、比較例のコイル２１の変形量を１００％とした場合、実施の形態１のコイル２１の変形量は、結線パターンＰ１を用いた場合には１０％、結線パターンＰ３を用いた場合には２０％、結線パターンＰ２を用いた場合には３０％まで低減していることが分かる。
　実施の形態１の結線パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３を比較すると、結線パターンＰ１（図１０）を用いた場合の変形量が最も少なく、結線パターンＰ３（図１５）を用いた場合の変形量が２番目に少ない。これは、以下の理由による。
　図１０に示した結線パターンＰ１では、コイル２２に電流Ｉが流れ、コイル２１，２３にそれぞれ電流Ｉ／２が流れる。上記の通り、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１は径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、その差は（１／１６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　図１４に示した結線パターンＰ２では、コイル２３に電流Ｉが流れ、コイル２１，２２にそれぞれ電流Ｉ／２が流れる。図１３（Ｂ）を参照して説明したように力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄを算出すると、コイル２１がコイル２２から受ける径方向外側の力Ｆａ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｂ［Ｎ］は、
　Ｆａ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ×２）／（２π×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
　Ｆｂ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ×２）／（２π×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
となる。
　また、コイル２１がコイル２３から受ける径方向外側の力Ｆｃ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｄ［Ｎ］は、
　Ｆｃ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ）／（２π×２×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
　Ｆｄ＝｛μ０×（Ｉ／２）×（Ｉ）／（２π×２×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
となる。
　そのため、Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆｃ＝（１／８）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となり、Ｆ２＝Ｆｂ＋Ｆｄ＝（１／４）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。すなわち、コイル２１に径方向内側に作用する電磁力Ｆ２が径方向外側に作用する電磁力Ｆ１よりも僅かに大きく、その差は（１／８）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　図１５に示した結線パターンＰ３では、コイル２１に電流Ｉが流れ、コイル２２，２３にそれぞれ電流Ｉ／２が流れる。図１３（Ｂ）を参照して説明したように力Ｆａ，Ｆｂ，Ｆｃ，Ｆｄを算出すると、コイル２１がコイル２２から受ける径方向外側の力Ｆａ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｂ［Ｎ］は、
　Ｆａ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ×２）／（２π×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
　Ｆｂ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ×２）／（２π×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
となる。
　また、コイル２１がコイル２３から受ける径方向外側の力Ｆｃ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｄ［Ｎ］は、
　Ｆｃ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ／２）／（２π×２×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
　Ｆｄ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ／２）／（２π×２×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
となる。
　そのため、Ｆ１＝Ｆａ＋Ｆｃ＝（５／２４）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となり、Ｆ２＝Ｆｂ＋Ｆｄ＝（１／６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。すなわち、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、その差は（１／２４）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　このように、コイル２１に径方向外側に作用する力は、結線パターンＰ１を用いた場合が最も大きく、結線パターンＰ３を用いた場合が２番目に大きく、結線パターンＰ２を用いた場合が最も小さくなる。
　さらに、結線パターンＰ１，Ｐ３を比較すると、結線パターンＰ１ではコイル２１に電流Ｉ／２が流れ、結線パターンＰ３ではコイル２１に電流Ｉが流れるため、コイル２１がバランスウエイト４１から受ける電磁力Ｆ３は、結線パターンＰ１を用いた場合の方が小さい。
　電磁力Ｆ３が電磁力Ｆ１，Ｆ２の差（Ｆ１－Ｆ２）よりも大きいと仮定すると、電磁力Ｆ１，Ｆ２をより大きくし、電磁力Ｆ３をより小さくすることが可能な結線パターンＰ１が、コイル２１の変形抑制に最も効果的である。以上の理由から、図１８では、結線パターンＰ１でのコイル２１の変形量が最も小さくなっている。
　ここでは、コイル２１とバランスウエイト４１との関係について説明したが、コイル２１ともう一方のバランスウエイト４２との関係も同様である。
＜実施の形態の効果＞
　以上説明したように、実施の形態１の電動機１００では、回転子３の磁極数がＰ（Ｐは自然数）であり、回転子コア３０の軸方向の端面３０ａ，３０ｂに磁性材料で形成されたバランスウエイト４１，４２が設けられている。また、固定子１の３相のコイル２０は、周方向に配列されたＰ個の第１相のコイル２１と、周方向に配列されたＰ個の第２相のコイル２２と、周方向に配列されたＰ個の第３相のコイル２３とを有する。第２相のコイル２２は第１相のコイル２１よりも径方向外側に配置され、第３相のコイル２３は第２相のコイル２２よりも径方向外側に配置されている。コイル２１，２２，２３のそれぞれにおいて、周方向に隣り合う２つのコイルは、共通のスロット１３に挿入されて当該スロット１３から周方向の両側に延在する。回転子コア３０に磁性体およびバランスウエイト４１，４２を取り付けた回転子３を固定子１の内側に配置し、コイル２１，２２，２３に電流を流して磁性体を着磁することにより、永久磁石３５が得られる。
　コイル２１，２２，２３が上記のように巻かれているため、コイル２１には径方向外側に向かう電磁力Ｆ１と径方向内側に向かう電磁力Ｆ２が作用する。これにより、コイル２１がバランスウエイト４１，４２から受ける電磁力Ｆ３の少なくとも一部を相殺し、コイル２１の変形を抑制することができる。
　特に、コイル２１，２２，２３をＹ結線で結線し、コイル２２からコイル２１，２３に分流するように電流を流した場合には、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力を最も大きくすることができる。そのため、コイル２１がバランスウエイト４１，４２から受ける電磁力をより多く相殺することができ、コイル２１の変形を最も効果的に抑制することができる。
　また、コイル２１，２２，２３をＹ結線で結線し、コイル２１からコイル２２，２３に分流するように電流を流した場合には、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力を２番目に大きくすることができる。そのため、コイル２１の変形を効果的に抑制することができる。
　また、コイル２１，２２，２３をＹ結線で結線し、コイル２３からコイル２１，２２に分流するように電流を流した場合も、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力を比較的大きくすることができ、コイル２１の変形を抑制することができる。
　また、バランスウエイト４１，４２が永久磁石３５に接触しないように配置されているため、永久磁石３５からバランスウエイト４１，４２に磁束が流れることを抑制し、電動機効率を向上することができる。
実施の形態２．
　次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２の電動機１００は、永久磁石３５の着磁方法を除き、実施の形態１の電動機１００と同様に構成されている。実施の形態２は、着磁工程でのコイル２０への通電方法が実施の形態１と異なる。
　図１９（Ａ）は、着磁工程におけるコイル２０の結線パターンを示す図である。実施の形態１で説明した通り、コイル２１，２２，２３はＹ結線で結線されている。図１９（Ａ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２３に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２１に接続し、コイル２２の一端を開放する。図１９（Ａ）に示した結線状態を、結線パターンＰ４とする。
　着磁電源７０の出力端子７１から出た電流は、コイル２３に流れた後、コイル２１に流れる。着磁電源７０から出力される電流をＩとすると、コイル２３に流れる電流はＩであり、コイル２１に流れる電流もＩであり、コイル２２には電流は流れない。
　図１９（Ｂ）は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図１９（Ｂ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２１に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２３に接続し、コイル２２の一端を開放する。図１９（Ｂ）に示した結線状態を、結線パターンＰ５とする。この場合、コイル２１に流れる電流はＩであり、コイル２３に流れる電流もＩであり、コイル２２には電流は流れない。
　実施の形態２における磁性体（すなわち永久磁石３５）の着磁処理は、図９を参照して説明した通りである。着磁工程ではコイル２１，２２，２３を結線パターンＰ４または結線パターンＰ５で結線し、着磁電源７０からコイル２１，２３に電流を流す。コイル２１，２３に流れる電流によって着磁磁束が発生し、回転子コア３０に取り付けられた磁性が着磁されて永久磁石３５となる。
　図 ２０は、結線パターンＰ４，Ｐ５を用いた場合にコイル２１に作用する電磁力を説明するための模式図である。結線パターンＰ４，Ｐ５では、コイル２１，２３にそれぞれ電流Ｉが流れる。
　図１３（Ｂ）を参照して説明した力Ｆａ，Ｆｂは、ここでは０である。コイル２１がコイル２３から受ける径方向外側の力Ｆｃ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｄ［Ｎ］は、
　Ｆｃ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ）／（２π×２×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
　Ｆｄ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ）／（２π×２×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
となる。
　そのため、Ｆ１＝Ｆｃ＝（１／１２）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となり、Ｆ２＝Ｆｄ＝（１／６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。すなわち、コイル２１に径方向内側に作用する電磁力Ｆ２が径方向外側に作用する電磁力Ｆ１よりも大きく、その差は（１／１２）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　この場合も、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が、バランスウエイト４１からの吸引力である電磁力Ｆ３に対して反対方向に作用するため、コイル２１の変形を抑制する効果は得られる。
　図２１（Ａ）は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図２１（Ａ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２２に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２３に接続し、コイル２１の一端を開放する。図２１（Ａ）に示した結線状態を、結線パターンＰ６とする。この場合、コイル２２に流れる電流はＩであり、コイル２３に流れる電流もＩであり、コイル２１には電流は流れない。
　図２１（Ｂ）は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図２１（Ｂ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２３に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２２に接続し、コイル２１の一端を開放する。図２１（Ｂ）に示した結線状態を、結線パターンＰ７とする。この場合、コイル２３に流れる電流はＩであり、コイル２２に流れる電流もＩであり、コイル２１には電流は流れない。
　結線パターンＰ６，Ｐ７では、コイル２１に電流が流れないため、ローレンツ力はコイル２１に作用しない。また、コイル２１に電流が流れていないため、バランスウエイト４１，４２に着磁磁束が流入しても、コイル２１はバランスウエイト４１，４２から吸引力を受けない。
　このように、コイル２１には、ローレンツ力も、バランスウエイト４１，４２からの吸引力も作用しない。従って、コイル２１には電磁力が作用しないことになり、コイル２１の変形を最も効果的に抑制することができる。
　図２２（Ａ）は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図２２（Ａ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２２に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２１に接続し、コイル２３の一端を開放する。図２２（Ａ）に示した結線状態を、結線パターンＰ８とする。この場合、コイル２２に流れる電流はＩであり、コイル２１に流れる電流もＩであり、コイル２３には電流は流れない。
　図２２（Ｂ）は、着磁工程におけるコイル２０の他の結線パターンを示す図である。図２２（Ｂ）では、着磁電源７０のプラス側の出力端子７１をコイル２１に接続し、マイナス側の出力端子７２をコイル２２に接続し、コイル２３の一端を開放する。図２２（Ｂ）に示した結線状態を、結線パターンＰ９とする。この場合、コイル２１に流れる電流はＩであり、コイル２２に流れる電流もＩであり、コイル２３には電流は流れない。
　結線パターンＰ８，Ｐ９では、コイル２１，２２にはそれぞれ電流Ｉが流れる。図１３（Ｂ）を参照して説明した力Ｆｃ，Ｆｄは、ここでは０である。コイル２１がコイル２３から受ける径方向外側の力Ｆａ［Ｎ］および径方向内側の力Ｆｂ［Ｎ］は、
　Ｆａ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ）／（２π×Ｄ）｝×（２／３）×Ｌ
　Ｆｂ＝｛μ０×（Ｉ）×（Ｉ）／（２π×Ｄ）｝×（１／３）×Ｌ
となる。
　そのため、Ｆ１＝Ｆａ＝（１／３）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となり、Ｆ２＝Ｆｂ＝（１／６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。すなわち、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、その差は（１／６）×μ０×Ｉ２×Ｌ／（π×Ｄ）となる。
　そのため、図２２（Ａ），（Ｂ）に示した結線パターンＰ８，Ｐ９では、ローレンツ力である電磁力Ｆ１，Ｆ２は、実施の形態１のパターンＰ１よりも大きくなる。
　この場合も、コイル２１に径方向外側に作用する電磁力Ｆ１が径方向内側に作用する電磁力Ｆ２よりも大きく、電磁力Ｆ３に対して反対方向に作用するため、コイル２１に作用する電磁力を低減し、コイル２１の変形を抑制することができる。
　以上説明したように、実施の形態２では、コイル２１，２２，２３のうちの２相のコイルに電流を流して磁性体を着磁する。この場合も、コイル２１に作用する電磁力を低減し、コイル２１の変形を抑制することができる。
　特に、コイル２１の一端を開放し、コイル２２，２３の一方から他方に電流を流して着磁を行った場合（すなわち結線パターンＰ４，Ｐ５を用いた場合）には、コイル２１に作用するローレンツ力を０にすることにより、コイル２１の変形を抑制することができる。
　また、コイル２２の一端を開放し、コイル２１，２３の一方から他方に電流を流して着磁を行った場合（すなわち結線パターンＰ６，Ｐ７を用いた場合）には、コイル２１に作用するローレンツ力を低減することにより、コイル２１の変形を抑制することができる。
　また、コイル２３の一端を開放し、コイル２２，２３の一方から他方に電流を流して着磁を行った場合（すなわち結線パターンＰ８，Ｐ９を用いた場合）には、コイル２１がバランスウエイト４１，４２から受ける電磁力の少なくとも一部をコイル２１，２２間のローレンツ力で相殺することができ、コイル２１の変形を抑制することができる。
実施の形態３．
　次に、実施の形態３について説明する。実施の形態３の電動機１００は、永久磁石３５の着磁方法を除き、実施の形態１の電動機１００と同様に構成されている。実施の形態３では、回転子３の回転位置を変えて第１の着磁工程と第２の着磁工程を行う点が、実施の形態１と異なる。
　図２３は、実施の形態３の着磁方法を示すフローチャートである。まず、固定子１を圧縮機８のシェル８０（図８）に固定し（ステップＳ２１）、次に、永久磁石３５となる磁性体を取り付けた回転子３を、固定子１の内側に挿入する（ステップＳ２２）。次に、位置決め部７５により回転子３の位置決めを行う（ステップＳ２３）。
　図２４は、第１の着磁工程における固定子１と回転子３との位置関係を示す模式図である。図２４に符号Ｔで示す直線は、着磁磁束の中心を通る径方向の直線であり、着磁磁束中心線Ｔと称する。着磁磁束中心線Ｔは、コイル２２が巻かれた３つのティース１２のうちの中央のティース１２の周方向中心を通る径方向の直線である。
　回転子３の磁極中心線Ｃ（ｄ軸）が着磁磁束中心線Ｔと一致するときの回転子３の回転位置を、基準位置とする。ステップＳ２３では、回転子３を、基準位置に対して第１の回転方向（ここでは図中時計回り）に角度θだけ回転させる。この位置で、第１の着磁工程を行う（ステップＳ２４）。
　コイル２０の結線パターンは、例えば、図１０に示した結線パターンＰ１である。コイル２２に流れる電流はＩであり、コイル２１，２３に流れる電流はいずれもＩ／２である。コイル２１，２２，２３に流れる電流によって着磁磁束が発生し、磁石挿入孔３１内の磁性体を着磁する。
　第１の着磁工程が完了すると、再度、位置決め部７５により回転子３の位置決めを行う（ステップＳ２５）。
　図２５は、第２の着磁工程における固定子１と回転子３との位置関係を示す模式図である。ステップＳ２５では、回転子３を、基準位置に対して第２の回転方向（ここでは図中反時計回り）に角度θだけ回転させる。この位置で、第２の着磁工程を行う（ステップＳ２６）。
　ステップＳ２４と同様、コイル２２に流れる電流はＩであり、コイル２１，２３に流れる電流はいずれもＩ／２である。コイル２１，２２，２３に流れる電流によって着磁磁束が発生し、磁石挿入孔３１内の磁性体を着磁する。
　第２の着磁工程が完了すると、電動機１００のコイル２０を着磁電源７０から取り外す。これにより、図２３に示した着磁処理が完了する。
　永久磁石３５となる磁性体は、その厚さ方向が磁化容易方向である。ステップＳ２４の第１の着磁工程では、図２４に示すように、磁石挿入孔３１内で左側に配置された磁性体に流れる着磁磁束の方向を、磁化容易方向と平行に近付けることができる。
　また、ステップＳ２６の第２の着磁工程では、図２５に示すように、磁石挿入孔３１内で右側に配置された磁性体に流れる着磁磁束の方向を、磁化容易方向と平行に近付けることができる。そのため、各磁性体をより効率よく着磁することができる。
　これにより、永久磁石３５の着磁に必要な電流を低く抑えることが可能となる。これにより、コイル２１に作用する電磁力を低減することができ、その結果、コイル２１の変形を抑制することができる。
　ここでは、第１の着磁工程と第２の着磁工程におけるコイル２１，２２，２３の結線パターンとして、結線パターンＰ１（図１０）を用いたが、これに限定されるものではなく、実施の形態１，２で説明した結線パターンＰ２～Ｐ８のいずれを用いてもよい。ここでは回転子３の角度を変えて２回の着磁工程を行ったが、３回以上の着磁工程を行ってもよい。
　以上説明したように、実施の形態３では、回転子３の角度を変えて２回以上の着磁工程を行っているため、着磁効率を向上することができる。永久磁石３５の着磁に必要な電流を低く抑え、コイル２１の変形を抑制することができる。
　次に、実施の形態１～３で説明したコイル２１，２２，２３のマグネットワイヤとして使用可能な導線の例について説明する。
　図２６（Ａ）は、コイル２１，２２，２３に使用可能な導線５Ａの断面構造を示す図である。導線５Ａは、銅（Ｃｕ）で形成された導体５１と、導体５１を囲む絶縁被膜５５とを有する。銅を用いた導線５Ａは、電気抵抗が低く、剛性が高いというメリットがある。
　図２６（Ｂ）は、導線５Ｂの断面構造を示す図である。導線５Ｂは、アルミニウム（Ａｌ）で形成された導体５２と、導体５２を囲む絶縁被膜５５とを有する。アルミニウムを用いた導線５Ｂは安価であるが、剛性が低い。上述した各実施の形態では、コイル２１に作用する電磁力を低減することができるため、導線５Ｂを使用した場合であっても、コイル２１の変形を抑制することができる。
　図２６（Ｃ）は、導線５Ｃの断面構造を示す図である。導線５Ｃは、アルミニウムで形成された第１の導体５３を、銅で形成された第２の導体５４で覆い、その周囲を絶縁被膜５５で覆ったものである。アルミニウムと銅を組み合わせた導線５Ｃは、銅を用いた導線５Ａよりも剛性が低い。上述した各実施の形態では、コイル２１に作用する電磁力を低減することができるため、導線５Ｃを使用した場合であっても、コイル２１の変形を抑制することができる。
　実施の形態１～３のコイル２１，２２，２３には、図２６（Ａ）～（Ｃ）の導線５Ａ，５Ｂ，５Ｃのいずれを用いてもよい。
　実施の形態１～３では、回転子コア３０の両端にバランスウエイトを設けたが、回転子コア３０の軸方向の一端のみにバランスウエイトを設けてもよい。
＜圧縮機＞
　次に、上述した各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機３００について説明する。図２７は、圧縮機３００を示す断面図である。圧縮機３００は、図８に示した圧縮機８である。圧縮機３００はスクロール圧縮機であるが、これに限定されるものではなく、例えばロータリ圧縮機であってもよい。
　圧縮機３００は、シェル３０７と、シェル３０７内に配設された圧縮機構３０５と、圧縮機構３０５を駆動する電動機１００と、圧縮機構３０５と電動機１００とを連結するシャフト４０と、シャフト４０の下端部を支持するサブフレーム３０８とを備えている。
　圧縮機構３０５は、渦巻部分を有する固定スクロール３０１と、固定スクロール３０１の渦巻部分との間に圧縮室を形成する渦巻部分を有する揺動スクロール３０２と、シャフト４０の上端部を保持するコンプライアンスフレーム３０３と、シェル３０７に固定されてコンプライアンスフレーム３０３を保持するガイドフレーム３０４とを備える。
　固定スクロール３０１には、シェル３０７を貫通する吸入管３１０が圧入されている。また、シェル３０７には、固定スクロール３０１から吐出される高圧の冷媒ガスを外部に吐出する排出管３１１が設けられている。この排出管３１１は、シェル３０７の圧縮機構３０５と電動機１００との間に設けられた図示しない開口部に連通している。
　電動機１００は、固定子１をシェル３０７に嵌め込むことによりシェル３０７に固定されている。電動機１００の構成は、上述した通りである。シェル３０７には、電動機１００に電力を供給するガラス端子３０９が溶接により固定されている。図８に示した配線Ｌ１，Ｌ２は、端子部としてのガラス端子３０９に接続される。
　電動機１００が回転すると、その回転が揺動スクロール３０２に伝達され、揺動スクロール３０２が揺動する。揺動スクロール３０２が揺動すると、揺動スクロール３０２の渦巻部分と固定スクロール３０１の渦巻部分とで形成される圧縮室の容積が変化する。そして、吸入管３１０から冷媒ガスを吸入し、圧縮して、排出管３１１から吐出する。
　圧縮機３００の電動機１００は、コイル２０の変形が抑制されるため、高い信頼性を有する。そのため、圧縮機３００の信頼性を向上することができる。
＜冷凍サイクル装置＞
　次に、図２７に示した圧縮機３００を有する冷凍サイクル装置４００について説明する。図２８は、冷凍サイクル装置４００を示す図である。冷凍サイクル装置４００は、例えば空気調和装置であるが、これには限定されず、例えば冷蔵庫であってもよい。
　図３０に示した冷凍サイクル装置４００は、圧縮機４０１と、冷媒を凝縮する凝縮器４０２と、冷媒を減圧する減圧装置４０３と、冷媒を蒸発させる蒸発器４０４とを備える。圧縮機４０１、凝縮器４０２および減圧装置４０３は室外機４１０に設けられ、蒸発器４０４は室内機４２０に設けられる。
　圧縮機４０１、凝縮器４０２、減圧装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４０７によって連結され、冷媒回路を構成している。圧縮機４０１は、図２７に示した圧縮機３００で構成される。冷凍サイクル装置４００は、また、凝縮器４０２に対向する室外送風機４０５と、蒸発器４０４に対向する室内送風機４０６とを備える。
　冷凍サイクル装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機４０１は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒ガスとして送り出す。凝縮器４０２は、圧縮機４０１から送り出された冷媒と、室外送風機４０５により送られた室外空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液冷媒として送り出す。減圧装置４０３は、凝縮器４０２から送り出された液冷媒を膨張させて、低温低圧の液冷媒として送り出す。
　蒸発器４０４は、減圧装置４０３から送り出された低温低圧の液冷媒と室内空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発（気化）させ、冷媒ガスとして送り出す。蒸発器４０４で熱が奪われた空気は、室内送風機４０６により、空調対象空間である室内に供給される。
　冷凍サイクル装置４００の圧縮機４０１には、各実施の形態で説明した電動機１００が適用可能である。電動機１００は、コイル２０の変形の抑制により高い信頼性を有しているため、冷凍サイクル装置４００の信頼性を向上することができる。
　以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、各種の改良または変形を行なうことができる。
　１　固定子、　３　回転子、　５Ａ，５Ｂ，５Ｃ　導線、　７　着磁装置、　８　圧縮機、　１０　固定子コア、　１１　コアバック、　１２　ティース、　１３　スロット、　２０　コイル、　２１　コイル（第１相のコイル）、　２２　コイル（第２相のコイル）、　２３　コイル（第３相のコイル）、　３０　回転子コア、　３１　磁石挿入孔、　３５　永久磁石、　４０　シャフト、　４１，４２　バランスウエイト、　４３，４４　端板、　５１，５２　導体、　５３　第１の導体、　５４　第２の導体、　５５　絶縁被膜、　７０　着磁電源、　７１，７２　出力端子、　８０　シェル、　１００　電動機、　３００　圧縮機、　３０５　圧縮機構、　３０７　シェル、　４００　冷凍サイクル装置、　４０１　圧縮機、　４０２　凝縮器、　４０３　減圧装置、　４０４　蒸発器、　Ｃ　磁極中心線、　Ｆ１，Ｆ２　電磁力（ローレンツ力）、　Ｆ３　電磁力（吸引力）、　Ｔ　着磁磁束中心線。

Claims (17)

  1. 　電動機の永久磁石の着磁方法であって、
    　前記電動機は、
    　環状の固定子コアと、前記固定子コアに分布巻で巻かれた３相のコイルとを有する固定子と、
    　前記固定子コアの内側に配置される回転子コアと、前記回転子コアに取り付けられた永久磁石およびバランスウエイトとを有する回転子と
    　を備え、
    　前記回転子の極数はＰ（Ｐは自然数）であり、
    　前記固定子コアは、当該固定子コアの周方向に複数のスロットを有し、
    　前記３相のコイルは、前記周方向に配列されたＰ個の第１相のコイルと、前記周方向に配列されたＰ個の第２相のコイルと、前記周方向に配列されたＰ個の第３相のコイルとを有し、
    　前記第２相のコイルは前記第１相のコイルよりも前記固定子コアの径方向の外側に配置され、前記第３相のコイルは前記第２相のコイルよりも前記径方向の外側に配置され、
    　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルのいずれにおいても、前記周方向に隣り合う２つのコイルは、前記複数のスロットのうちの１つのスロットに挿入されて当該スロットから前記周方向の両側に延在し、
    　前記着磁方法は、
    　磁性体および前記バランスウエイトが取り付けられた前記回転子コアを、前記固定子コアの内側に配置する工程と、
    　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルのうち、少なくとも２相のコイルに電流を流して前記磁性体を着磁する工程と
     を含む着磁方法。
  2. 　前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルと、前記第３相のコイルとは、Ｙ結線で結線されている
    　請求項１に記載の着磁方法。
  3. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第２相のコイルから前記第１相のコイルおよび前記第３相のコイルに電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  4. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第１相のコイルから前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルに電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  5. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第３相のコイルから前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルに電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  6. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第１相のコイルを開放し、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルのうちの一方から他方に電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  7. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第２相のコイルを開放し、前記第１相のコイルおよび前記第３相のコイルのうちの一方から他方に電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  8. 　前記磁性体を着磁する工程では、前記第３相のコイルを開放し、前記第１相のコイルおよび前記第２相のコイルのうちの一方から他方に電流を流す
    　請求項２に記載の着磁方法。
  9. 　前記磁性体を着磁する工程を、前記回転子の回転方向の位置を変えて行う第１の着磁工程と第２の着磁工程とを含む
    　請求項１から８までのいずれか１項に記載の着磁方法。
  10. 　前記第１の着磁工程は、前記回転子を、基準位置から第１の方向に回転させた位置で行い、
    　前記第２の着磁工程は、前記回転子を、前記基準位置から第２の方向に回転させた位置で行う
    　請求項９に記載の着磁方法。
  11. 　環状の固定子コアと、前記固定子コアに分布巻で巻かれた３相のコイルとを有する固定子と、
    　前記固定子コアの内側に配置される回転子コアと、前記回転子コアに取り付けられた永久磁石およびバランスウエイトとを有する回転子と
    　を備え、
    　前記回転子の極数はＰ（Ｐは自然数）であり、
    　前記固定子コアは、当該固定子コアの周方向に複数のスロットを有し、
    　前記３相のコイルは、前記周方向に配列されたＰ個の第１相のコイルと、前記周方向に配列されたＰ個の第２相のコイルと、前記周方向に配列されたＰ個の第３相のコイルとを有し、
    　前記第２相のコイルは前記第１相のコイルよりも前記固定子コアの径方向の外側に配置され、前記第３相のコイルは前記第２相のコイルよりも前記径方向の外側に配置され、
    　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルのいずれにおいても、前記周方向に隣り合う２つのコイルは、前記複数のスロットのうちの１つのスロットに挿入されて当該スロットから前記周方向の両側に延在し、
    　前記永久磁石は、
    　磁性体および前記バランスウエイトが取り付けられた前記回転子コアを前記固定子コアの内側に配置し、前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルのうちの少なくとも２相のコイルに電流を流して前記磁性体を着磁したものである
    　電動機。
  12. 　前記第１相のコイルと、前記第２相のコイルと、前記第３相のコイルとは、Ｙ結線で結線されている
    　請求項１１に記載の電動機。
  13. 　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルはいずれも、アルミニウムで形成された導体を有する
    　請求項１１または１２に記載の電動機。
  14. 　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルはいずれも、銅で形成された導体を有する
    　請求項１１または１２に記載の電動機。
  15. 　前記第１相のコイル、前記第２相のコイルおよび前記第３相のコイルはいずれも、アルミニウムで形成された第１の導体と、銅で形成された第２の導体とを有する
    　請求項１１または１２に記載の電動機。
  16. 　請求項１１から１５までのいずれか１項に記載の電動機と、
    　前記電動機によって駆動される圧縮機構と
    　を有する圧縮機。
  17. 　請求項１６に記載の圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを有する
    　冷凍サイクル装置。
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