特許 7612041 電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-26

(45)【発行日】2025-01-10

(54)【発明の名称】電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/14 20060101AFI20241227BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20241227BHJP

   H02K 1/18 20060101ALI20241227BHJP

【ＦＩ】

H02K1/14 Z

H02K1/22 A

H02K1/18 B

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023555941

(86)(22)【出願日】2021-10-27

(86)【国際出願番号】 JP2021039592

(87)【国際公開番号】W WO2023073820

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-10-04

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100120477

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 賢改

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100203677

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 力

(72)【発明者】

【氏名】廣澤 勇二

(72)【発明者】

【氏名】矢部 浩二

(72)【発明者】

【氏名】東 優樹

【審査官】津久井 道夫

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１２６０５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２１／２０５５９０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第６９４９２８２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】国際公開第２０２０／１１０１９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／２１６１６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２０４９８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１８６６６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１０７９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１７２９６８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／１４

Ｈ０２Ｋ １／２２

Ｈ０２Ｋ １／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧縮機に用いられる電動機であって、
軸線を中心とする環状のロータコアであって、前記軸線の方向に積層されてカシメにより固定された電磁鋼板で構成されたロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有するロータと、
前記圧縮機のシェルの内側に固定され、前記ロータコアを囲むステータコアであって、前記軸線の方向に積層されてカシメにより固定された電磁鋼板で構成されステータコアと、前記ステータコアに巻き付けられ、アルミニウム線で構成された巻線とを有するステータと
を備え、
前記ステータコアは、その外周に、前記シェルの内周面との間で冷媒の通路を構成する凹部を有し、
前記凹部を流れる冷媒は、前記ステータコアの電磁鋼板の隙間を通って前記巻線を通過し、
前記ステータコアの前記電磁鋼板のカシメ深さが、前記ロータコアの前記電磁鋼板のカシメ深さよりも深く、
前記ステータコアの前記電磁鋼板の隙間Ｌ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板の隙間Ｌ２とが、Ｌ１＞Ｌ２を満足し、
前記ステータコアの前記電磁鋼板の積層占積率Ｏ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板の積層占積率Ｏ２とが、Ｏ１＜Ｏ２を満足する
電動機。

【請求項2】

前記ステータコアの前記電磁鋼板の厚さＴ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板の厚さＴ２とが、Ｔ１＜Ｔ２を満足する
請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記ステータコアの前記電磁鋼板の厚さＴ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板の厚さＴ２とが、Ｔ１＜Ｔ２＜４×Ｔ１を満足する
請求項１または２に記載の電動機。

【請求項4】

前記ロータコアは、前記永久磁石が配置される磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔と前記ロータコアの間に形成されるブリッジ部とを有し、
前記ブリッジ部が、前記軸線を中心とする径方向の幅Ｗを有し、
前記幅Ｗと、前記ステータコアの前記電磁鋼板の厚さＴ１とが、Ｗ＜Ｔ１を満足する
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電動機。

【請求項5】

エプスタイン試験において、周波数５０Ｈｚ、最大磁束密度１．５Ｔの正弦波状の磁束密度変化を誘起した場合に、
前記ステータコアの前記電磁鋼板の単位重量当たりの鉄損密度Ｗ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板の単位重量当たりの鉄損密度Ｗ２とが、Ｗ１＜Ｗ２を満足する
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電動機。

【請求項6】

前記ステータコアの前記電磁鋼板のシリコン含有量Ｓ１と、前記ロータコアの前記電磁鋼板のシリコン含有量Ｓ２とが、Ｓ１＞Ｓ２を満足する
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電動機。

【請求項7】

前記ステータコアは、当該ステータコアの軸方向の一端から他端まで形成された貫通穴を有する
請求項１から６までのいずれか１項に記載の電動機。

【請求項8】

前記ステータコアは、前記軸線を中心とする環状のヨークと、前記ヨークから前記軸線に向けて延在するティースとを有し、
前記貫通穴は、前記ヨークに形成されている
請求項７に記載の電動機。

【請求項9】

前記巻線は、絶縁部を介して前記ステータコアに巻かれ、
前記貫通穴は、前記ステータコアの前記軸線の方向における端面で露出し、前記絶縁部によって塞がれていない
請求項７または８に記載の電動機。

【請求項10】

前記ティースの前記軸線の方向における一端面上で、前記巻線の互いに異なる層のコイルが交差している
請求項８に記載の電動機。

【請求項11】

前記ステータコアは、前記軸線を中心とする環状のヨークと、前記ヨークから前記軸線に向けて延在するティースとを有し、
前記巻線は、前記ティースに突極集中巻きで巻かれている
請求項１から１０までのいずれか１項に記載の電動機。

【請求項12】

前記巻線は、前記ティースに整列巻きで巻かれている
請求項１１に記載の電動機。

【請求項13】

前記ステータコアは、環状に組み合わせられた複数の分割コアを有する
請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。

【請求項14】

請求項１から１３までの何れか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
を備えた圧縮機。

【請求項15】

請求項１４に記載の圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備えた
冷凍サイクル装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機は、永久磁石を有するロータと、巻線を有するステータとを有する。巻線には一般に銅線が用いられるが、より低コストのアルミニウム線が用いられる場合が増えている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開ＷＯ２０１７／１２６０５３（例えば、段落００１７～００１９参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、アルミニウム線は銅線よりも電気抵抗が高いため、巻線にアルミニウム線を用いると発熱量が増加する。発熱量の増加により巻線の温度が上昇すると、巻線の絶縁被膜等の損傷が生じる可能性がある。そのため、巻線の温度上昇を抑制することが望まれている。

【0005】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、巻線にアルミニウム線を用いた場合の温度上昇を抑えることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示による電動機は、圧縮機に用いられる。電動機は、軸線を中心とする環状のロータコアであって、軸線の方向に積層されてカシメにより固定された電磁鋼板で構成されたロータコアと、ロータコアに取り付けられた永久磁石とを有するロータと、圧縮機のシェルの内側に固定され、ロータコアを囲むステータコアであって、軸線の方向に積層されてカシメにより固定された電磁鋼板で構成されたステータコアと、ステータコアに巻き付けられ、アルミニウム線で構成された巻線とを有するステータとを備える。ステータコアは、その外周に、シェルの内周面との間で冷媒の通路を構成する凹部を有する。凹部を流れる冷媒は、ステータコアの電磁鋼板の隙間を通って巻線を通過する。ステータコアの電磁鋼板のカシメ深さは、ロータコアの電磁鋼板のカシメ深さよりも深く、ステータコアの電磁鋼板の隙間Ｌ１と、ロータコアの電磁鋼板の隙間Ｌ２とは、Ｌ１＞Ｌ２を満足する。ステータコアの電磁鋼板の積層占積率Ｏ１と、ロータコアの電磁鋼板の積層占積率Ｏ２とは、Ｏ１＜Ｏ２を満足する。

【発明の効果】

【0007】

上記の構成によれば、ステータコアの電磁鋼板の積層占積率Ｏ１と、ロータコアの電磁鋼板の積層占積率Ｏ２とがＯ１＜Ｏ２を満足するため、ステータコアの電磁鋼板間の空隙を通過する冷媒の量を、ロータコアの電磁鋼板間の空隙を通過する冷媒の量よりも多くすることができる。そのため、ステータコアの電磁鋼板間の空隙を通過した冷媒によって巻線の熱を放熱し、巻線の温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１の電動機を示す横断面図である。

【図2】実施の形態１のステータコアを示す横断面図である。

【図3】実施の形態１の分割コアを示す横断面図である。

【図4】実施の形態１のロータの一部を示す横断面図である。

【図5】実施の形態１の電動機を示す縦断面図である。

【図6】実施の形態１のステータコアおよびロータコアの電磁鋼板を示す模式図である。

【図7】実施の形態１のステータコアの構成例を示す図（Ａ），（Ｂ）である。

【図8】実施の形態１の巻線の巻き付け方法を説明するための模式図である。

【図9】実施の形態１の巻線の巻き付けパターンを示す模式図である。

【図10】実施の形態１のステータにおけるステータコアと巻線との接触部を示す模式図である。

【図11】比較例のステータにおけるステータコアと巻線との接触部を示す模式図である。

【図12】実施の形態２におけるステータコアおよびロータコアの電磁鋼板を示す模式図である。

【図13】実施の形態２における電磁鋼板の隙間の調整方法を説明するための模式図（Ａ），（Ｂ）である。

【図14】実施の形態２における電磁鋼板の隙間の調整方法を説明するための模式図（Ａ），（Ｂ）である。

【図15】実施の形態２のステータにおけるステータコアと巻線との接触部を示す模式図である。

【図16】実施の形態３におけるステータコアおよびロータコアの電磁鋼板を示す模式図である。

【図17】実施の形態３における電磁鋼板の鉄損の測定方法を示す斜視図（Ａ）および平面図（Ｂ）である。

【図18】各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機を示す縦断面図である。

【図19】図１８の圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態１．
＜電動機の構成＞
まず、実施の形態１の電動機１００について説明する。図１は、実施の形態１の電動機１００を示す横断面図である。図１に示す電動機１００は、永久磁石埋込型電動機であり、例えば圧縮機に用いられる。圧縮機については、図１８を参照して後述する。

【0010】

電動機１００は、回転軸であるシャフト４を有するロータ５と、ロータ５を囲むように設けられたステータ１とを有する。ステータ１とロータ５との間には、例えば０．３～１．０ｍｍのエアギャップが形成されている。ステータ１は、圧縮機の円筒状のシェル８の内側に組み込まれている。

【0011】

以下では、ロータ５の回転中心軸である軸線Ａｘの方向を「軸方向」とする。軸線Ａｘを中心とする径方向を「径方向」とする。軸線Ａｘを中心とする周方向を「周方向」とする。軸線Ａｘと平行な面における断面図を縦断面図とし、軸線Ａｘに直交する面における断面図を横断面図とする。

【0012】

＜ステータの構成＞
ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に巻かれた巻線２とを有する。図２は、ステータコア１０を示す断面図である。ステータコア１０は、電磁鋼板１０１（図５）を軸方向に積層し、カシメ部１７，１８（図３）により固定したものである。電磁鋼板１０１の表裏面には、図示しない絶縁被膜がコーティングされている。電磁鋼板１０１の厚さは０．１～０．７［ｍｍ］であるが、これについては後述する。

【0013】

ステータコア１０は、環状のヨーク１１と、ヨーク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。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の数は、ここでは９であるが、９に限定されるものではない。

【0014】

ティース１２は、その径方向内側に、周方向幅が他の部分よりも広い歯先部１２ａを有する。歯先部１２ａは、ロータ５（図１）の外周に対向する。ティース１２の歯先部１２ａとヨーク１１との間の部分は延伸部１２ｂと称し、周方向幅は一定である。周方向に隣り合うティース１２の間には、スロット１３が形成される。スロット１３は、ティース１２に巻かれる巻線２を収容する領域である。

【0015】

ステータコア１０は、複数の分割コア９を環状に連結することにより形成される。分割コア９は、それぞれ１つのティース１２を含むブロックである。分割コア９は、ヨーク１１に形成された分割面１５で分割されている。分割コア９の数はティース１２の数と同数であり、ここでは９である。

【0016】

なお、ステータコア１０は、分割コア９を環状に連結したものには限定されず、環状に打ち抜いた電磁鋼板を積層したものであってもよい。

【0017】

図３は、ステータコア１０の１つの分割コア９を示す図である。分割コア９において、ヨーク１１の外周１１ａには、凹部１９が形成されている。凹部１９により、ステータコア１０とシェル８（図１）との間に冷媒通路が構成される。凹部１９は、ここではティース１２の幅方向中心を通る径方向の直線Ｅ上に配置されているが、この位置には限定されない。

【0018】

ヨーク１１には、貫通穴１６が形成されている。貫通穴１６は、ステータコア１０の軸方向の一端から他端まで形成され、圧縮機の冷媒を通過させる。貫通穴１６は、ティース１２の幅方向中心を通る径方向の直線Ｅ上で、凹部１９の径方向内側に配置されているが、この位置には限定されない。貫通穴１６の断面形状は、ここでは半円形であり、弦の部分が凹部１９に対向している。但し、貫通穴１６の断面形状は半円形には限定されない。

【0019】

ヨーク１１には、電磁鋼板１０１を互いに固定するカシメ部１７およびカシメ部１８が形成されている。カシメ部１７は、貫通穴１６の径方向内側に配置されており、カシメ部１８は、貫通穴１６の周方向両側に配置されている。但し、カシメ部１７，１８の配置は、これらの位置に限定されるものではない。カシメ部１７は丸カシメであり、カシメ部１８はＶカシメであるが、これらに限定されるものではない。

【0020】

図１に示すように、巻線２はマグネットワイヤで形成され、各ティース１２に集中巻きで巻かれている。マグネットワイヤはアルミニウム線で構成されている。アルミニウム線は、アルミニウムで構成された導体を絶縁被膜で覆ったものである。

【0021】

巻線２を構成するマグネットワイヤ（ここではアルミニウム線）の線径は、例えば１．０ｍｍである。１つのティース１２への巻線２の巻き数は、例えば８０ターンである。巻線２の線径および巻き数は、電動機１００の要求特性（例えば回転数およびトルク）、供給電圧、およびスロット１３の断面積に応じて設定される。

【0022】

ステータコア１０と巻線２とを絶縁するため、絶縁部３が設けられている。絶縁部３は、ステータコア１０の軸方向の両端に設けられたインシュレータ３１と、スロット１３の内面に設けられた絶縁フィルム３２とを有する。

【0023】

インシュレータ３１は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂で形成される。絶縁フィルム３２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等の樹脂で形成され、厚さは０．１～０．８［ｍｍ］である。巻線２は、インシュレータ２１および絶縁フィルム３２を介して、ティース１２に巻き付けられる。

【0024】

＜ロータ５の構成＞
ロータ５は、軸線Ａｘを中心とする環状のロータコア５０と、ロータコア５０に取り付けられた永久磁石５５とを有する。ロータコア５０は、電磁鋼板５０１（図５）を軸方向に積層し、カシメ部５８（図４）により固定したものである。電磁鋼板５０１の表裏面には、図示しない絶縁被膜がコーティングされている。電磁鋼板５０１の厚さは０．１～０．７［ｍｍ］であるが、これについては後述する。

【0025】

ロータコア５０の径方向の中心には中心孔５４が形成されている。ロータコア５０の中心孔５４には、上記のシャフト４が、焼嵌めまたは圧入等により固定されている。ロータコア５０は、また、円周状の外周５０ａを有する。

【0026】

ロータコア５０の外周５０ａに沿って、複数の磁石挿入孔５１が形成されている。各磁石挿入孔５１には、永久磁石５５が１つずつ配置されている。１つの磁石挿入孔５１は１磁極に相当する。ロータコア５０は６つの磁石挿入孔５１を有するため、ロータ５の極数は６である。

【0027】

なお、ロータ５の極数は６に限定されるものではなく、２以上であればよい。また、各磁石挿入孔５１に、２つ以上の永久磁石５５を配置してもよい。各磁石挿入孔５１は、Ｖ字状に延在していてもよい。

【0028】

永久磁石５５は、ロータコア５０の軸方向に長い平板状の部材であり、周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。各永久磁石５５は、厚さ方向に着磁されている。永久磁石５５は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類磁石で構成されている。

【0029】

希土類磁石は、温度上昇と共に保磁力が低下する性質を有し、低下率は－０．５～－０．６［％／Ｋ］である。圧縮機で想定される最大負荷発生時に希土類磁石の減磁が生じないようにするためには、１１００～１５００［Ａ／ｍ］の保磁力が必要である。この保磁力を１５０℃の雰囲気温度下で確保するためには、常温すなわち２０［℃］での保磁力が１８００～２３００［Ａ／ｍ］であることが必要である。

【0030】

そのため、希土類磁石には、ディスプロシウム（Ｄｙ）を添加してもよい。希土類磁石の常温での保磁力は、Ｄｙを添加していない状態で１８００［Ａ／ｍ］であり、２［重量％］のＤｙを添加することで２３００［Ａ／ｍ］となる。但し、Ｄｙの添加は製造コストの増加の原因となり、また残留磁束密度の低下を招くため、Ｄｙの添加量をできるだけ少なくするか、またはＤｙを添加しないことが望ましい。

【0031】

図４は、ロータ５の一部を拡大して示す図である。磁石挿入孔５１は、その周方向中心を通る径方向の直線に直交する方向に直線状に延在している。磁石挿入孔５１の周方向の中心は、極中心Ｐである。極中心Ｐを通る径方向の直線を、極中心線と称する。隣り合う磁極の間には、極間Ｍが形成される。

【0032】

磁石挿入孔５１の周方向両側には、空隙であるフラックスバリア５２が形成される。フラックスバリア５２とロータコア５０の外周５０ａとの間には、薄肉部であるブリッジ部５３が形成される。ブリッジ部５３は径方向の幅Ｗを有するが、これについては後述する。

【0033】

磁石挿入孔５１の径方向外側には、径方向に長いスリット５９が形成されている。スリット５９は、ロータ５の表面における磁束密度分布を制御するために形成されている。ここでは７つのスリット５９が極中心線に対して対称に形成されているが、スリット５９の数および配置は任意である。また、ロータコア５０には、必ずしもスリット５９を設けなくてもよい。

【0034】

磁石挿入孔５１の径方向内側には、貫通穴５６，５７が形成されている。貫通穴５６，５７は、ロータコア５０の軸方向の一端から他端まで形成されており、冷媒通路を構成する。貫通穴５６の周方向位置は極中心Ｐと一致し、貫通穴５７の周方向位置は極間Ｍと一致しているが、これらの位置に限定されるものではない。また、ロータコア５０には、必ずしも貫通穴５６，５７を設けなくてもよい。

【0035】

電磁鋼板５０１を固定するカシメ部５８は、極間Ｍに対応する周方向位置で、各フラックスバリア５２よりも径方向内側に形成されている。但し、カシメ部５８の配置は、この位置に限定されるものではない。なお、カシメ部５８は、図１では省略されている。

【0036】

＜巻線２の温度上昇を抑制するための構成＞
図５は、電動機１００を示す縦断面図である。ステータコア１０の軸方向両端には、上述したインシュレータ３１が設けられている。インシュレータ３１は、外周壁３１ａと、内周壁３１ｃと、胴部３１ｂとを有する。

【0037】

インシュレータ３１の外周壁３１ａはヨーク１１（図３）上に位置し、内周壁３１ｃはティース１２の歯先部１２ａ（図３）上に位置し、胴部３１ｂはティース１２の延伸部１２ｂ（図３）上に位置する。巻線２は胴部３１ｂに巻かれ、外周壁３１ａと内周壁３１ｃによって径方向両側からガイドされている。

【0038】

ステータコア１０の軸方向の長さを、Ｈ１とする。ロータコア５０の軸方向の長さを、Ｈ２とする。ここでは、ステータコア１０の長さＨ１がロータコア５０の長さＨ２よりも短い。すなわち、Ｈ１＜Ｈ２が成立する。但し、このような構成に限らず、ステータコア１０の長さＨ１がロータコア５０の長さＨ２と同じか、あるいは長くてもよい。

【0039】

ステータコア１０の外周すなわちヨーク１１の外周１１ａは、圧縮機のシェル８の内周に固定される。ステータコア１０とシェル８との間には、上述した凹部１９（図３）により冷媒通路が形成される。

【0040】

図６は、ステータコア１０およびロータコア５０の電磁鋼板１０１，５０１を示す模式図である。ステータコア１０を構成する電磁鋼板１０１は、厚さＴ１を有する。ロータコア５０を構成する電磁鋼板５０１は、厚さＴ２を有する。実施の形態１では、電磁鋼板１０１の厚さＴ１は、電磁鋼板５０１の厚さＴ２よりも薄い。すなわち、Ｔ１＜Ｔ２が成立する。

【0041】

一例として、電磁鋼板１０１の厚さＴ１は０．３５［ｍｍ］であり、電磁鋼板５０１の厚さＴ２は０．５［ｍｍ］である。

【0042】

ステータコア１０の電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１と、ロータコア５０の電磁鋼板５０１の積層隙間Ｌ２とは、同じである（すなわちＬ１＝Ｌ２）。積層隙間Ｌ１は、軸方向に隣り合う電磁鋼板１０１の隙間である。積層隙間Ｌ２は、軸方向に隣り合う電磁鋼板５０１の隙間である。積層隙間Ｌ１，Ｌ２はいずれも、１０［μｍ］オーダー、すなわち１０^－２［ｍｍ］オーダーの値である。

【0043】

なお、隣り合う電磁鋼板１０１の隙間が、軸線Ａｘに直交する面内で一定でない場合には、その平均値を積層隙間Ｌ１とする。同様に、隣り合う電磁鋼板５０１の隙間が、軸線Ａｘに直交する面内で一定でない場合には、その平均値を積層隙間Ｌ２とする。

【0044】

実施の形態１では、ステータコア１０の電磁鋼板１０１とロータコア５０の電磁鋼板５０１とは同一の材質で形成されており、従ってシリコン含有量も同一である。電磁鋼板１０１，５０１のシリコン含有量が異なる例については、実施の形態３で説明する。

【0045】

ステータコア１０の軸方向の単位長さ当たりの電磁鋼板１０１の占積率を、ステータコア１０の積層占積率Ｏ１とする。積層占積率Ｏ１は、ステータコア１０の軸方向の長さＨ１と、電磁鋼板１０１の厚さＴ１および枚数ｎ１とから、Ｏ１＝（Ｔ１×ｎ１）／Ｈ１×１００［％］で求められる。

【0046】

例えばステータコア１０の積層占積率Ｏ１が９０［％］の場合には、ステータコア１０の軸方向長さの１０［％］は空隙が占めていることになる。

【0047】

積層占積率Ｏ１を求める際には、まず電磁鋼板１０１の１枚の厚さＴ１を測定し、その後、ｎ１枚の電磁鋼板１０１を積層してステータコア１０を構成した後にステータコア１０の長さＨ１を測定し、上記の式から積層占積率Ｏ１を算出する。

【0048】

また、ロータコア５０の軸方向の単位長さ当たりの電磁鋼板５０１の占積率を、ロータコア５０の積層占積率Ｏ２とする。積層占積率Ｏ２は、ロータコア５０の軸方向の長さＨ２と、電磁鋼板５０１の厚さＴ２および枚数ｎ２とから、Ｏ２＝（Ｔ２×ｎ２）／Ｈ２×１００［％］で求められる。

【0049】

積層占積率Ｏ２を求める際には、まず電磁鋼板５０１の１枚の厚さＴ２を測定し、その後、ｎ２枚の電磁鋼板５０１を積層してロータコア５０を構成した後にロータコア５０の長さＨ２を測定し、上記の式から積層占積率Ｏ２を算出する。

【0050】

ステータコア１０の積層占積率Ｏ１は、ロータコア５０の積層占積率Ｏ２よりも小さい。言い換えると、Ｏ１＜Ｏ２を満足する。一例として、積層占積率Ｏ１は９５［％］であり、積層占積率Ｏ２は９７［％］である。

【0051】

ステータコア１０の積層占積率Ｏ１がロータコア５０の積層占積率Ｏ２よりも小さいため、軸方向の単位長さ当たりのステータコア１０の電磁鋼板１０１間の空隙１０２の合計は、ロータコア５０の電磁鋼板５０１間の空隙５０２の合計よりも多い。これにより、後述するようにステータコア１０の内部を流れる冷媒の量が多くなり、巻線２の温度上昇を抑制する効果が得られる。

【0052】

なお、「積層隙間」という表現は、軸方向に隣り合う電磁鋼板の隙間［ｍｍ］を意味する。これに対し、「電磁鋼板間の空隙」いう表現は、軸方向に隣り合う電磁鋼板に挟まれた領域を意味する。

【0053】

＜電動機の製造方法＞
次に、実施の形態１の電動機１００の製造方法について説明する。まず、プレス加工により、電磁鋼板１０１を、図７（Ａ）に示すように分割コア９が直線状に配列された形状に打ち抜く。図７（Ａ）に示した例では、各分割コア９は分割面１５の外周側の連結部Ｃで互いに連結されている。但し、図７（Ｂ）に示すように、各分割コア９が互いに離間していてもよい。

【0054】

その後、打ち抜かれた電磁鋼板１０１を軸方向に積層し、カシメ部１７，１８で固定して積層体を形成する。この積層体に絶縁部３を取り付け、各ティース１２に巻線２を巻き付ける。

【0055】

巻線２の巻き付け方法には集中巻きと分布巻きがあるが、ここでは集中巻きを用いる。特に、巻線２を複数本のティース１２に跨って巻き付けるのではなく、ティース１２の１本ずつに巻き付ける。このような巻き付け方法は、突極集中巻きと呼ばれる。

【0056】

図８は、巻線２の巻き付け方法を説明するための模式図である。図８は、インシュレータ３１を軸方向の一方の側から見た図である。図８では、周方向を矢印Ａで示す。巻線２は、巻線ノズルにより、インシュレータ３１および絶縁フィルム３２（図１）を介してティース１２に巻かれる。

【0057】

巻線２の１層目は、矢印Ｂ１で示すように、インシュレータ３１の内周壁３１ｃから外周壁３１ａに向けて巻き付けられる。また、巻線２の２層目は、矢印Ｂ２で示すように、インシュレータ３１の外周壁３１ａから内周壁３１ｃに向けて巻き付けられる。なお、矢印Ｂ１，Ｂ２の方向は、逆であってもよい。

【0058】

図９は、巻線２の巻き付けパターンを示す、軸線Ａｘに直交する面における断面図である。図９では、周方向を矢印Ａで示し、径方向を矢印Ｒで示す。また、巻線２の１層目、２層目、３層目、４層目の各コイルを、それぞれ符号Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４で示す。

【0059】

巻線２は、整列巻きで巻かれる。すなわち、ｎを１以上の整数とすると、第ｎ層の２本のコイルＣｎに接するように、第ｎ＋１層の各コイルＣｎ＋１が配置される。巻線２が整列巻きで巻かれるため、巻線２とティース１２との密着性が高くなる。

【0060】

ティース１２の軸方向の一端面上には、巻線２の第ｎ層のコイルＣｎと第ｎ＋１層のコイルＣｎ＋１とが交差するクロスポイントＣＰが存在する。一方、巻線２のうち、スロット１３内に位置するコイルは、いずれも軸方向に延在している。そのため、巻線２とティース１２の側面すなわちスロット１３側の面との密着性が特に高くなる。

【0061】

このように巻線２を各ティース１２に巻き付けたのち、分割コア９を環状に組み合わせる。図７（Ａ）に示したように各分割コア９が連結部Ｃで連結されている場合には、配列方向の両端の分割コア９を分割面１５で溶接する。また、図７（Ｂ）に示したように各分割コア９が離間している場合には、それぞれの分割コア９を分割面１５で互いに溶接する。

【0062】

以上の工程により、ステータコア１０に巻線２が巻き付けられたステータ１が完成する。

【0063】

ステータ１の組み立てと平行して、ロータ５の組み立てを行う。具体的には、電磁鋼板５０１を軸方向に積層し、カシメ部５８で固定してロータコア５０を形成する。また、ロータコア５０の磁石挿入孔５１に永久磁石５５を挿入する。必要に応じて、ロータコア５０にバランスウェイトを取り付けてもよい。これにより、ロータ５が完成する。

【0064】

その後、ステータ１の内側にロータ５を組み込む。これにより、電動機１００が完成する。なお、ここでは分割コア９のティース１２に巻線２を巻き付け、その後に分割コア９を環状に組み合わせたが、環状のステータコア１０のティース１２に巻線２を巻き付けてもよい。

【0065】

＜作用＞
次に、実施の形態１の作用について説明する。図１０は、実施の形態１のステータ１におけるステータコア１０と巻線２との接触部を示す模式図である。図１１は、比較例のステータ１Ｃにおけるステータコア１０と巻線２との接触部を示す模式図である。

【0066】

図１０，１１はいずれも、ステータ１のスロット１３（図３）を径方向に横切る面で切断した断面である。径方向内側すなわちティース１２の歯先部１２ａ側を矢印Ｒｉで示し、径方向外側すなわちヨーク１１側を矢印Ｒｏで示す。また、軸線Ａｘの方向を、矢印Ａｘで示す。

【0067】

図１０，１１のいずれにおいても、軸方向に隣り合う電磁鋼板１０１の間には、空隙１０２が形成される。圧縮機では、ステータコア１０の凹部１９（図３）とシェル８との間の冷媒通路を冷媒が流れ、その冷媒の一部は矢印Ｆで示すようにステータコア１０の空隙１０２を通って流れる。

【0068】

ステータコア１０の空隙１０２を流れた冷媒は、径方向内側に流れて巻線２を通過する。この冷媒は、巻線２の熱を放熱する作用を奏する。なお、ステータコア１０と巻線２との間には絶縁フィルム３２が介在しているが、厚さが薄いため、冷媒による巻線２からの放熱作用への影響は少ない。

【0069】

図１１に示す比較例のステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴｃは、実施の形態１のステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１よりも厚い。そのため、実施の形態１では、ステータコア１０の軸方向の単位長さ当たりの空隙１０２の数が、比較例よりも多い。すなわち、実施の形態１のステータコア１０の電磁鋼板１０１の積層占積率Ｏ１は、比較例のステータコア１０の電磁鋼板１０１の積層占積率Ｏｃよりも小さい。

【0070】

積層占積率が小さいほど、軸方向の単位長さ当たりの空隙１０２の合計が大きくなり、従って空隙１０２を通って流れる冷媒の流量が多くなる。実施の形態１では、電磁鋼板１０１の厚さＴ１が薄く、従って積層占積率Ｏ１が小さいため、ステータコア１０の空隙１０２を通って流れる冷媒の量が比較例よりも多い。

【0071】

巻線２は、銅線よりも電気抵抗が高いアルミニウム線で構成されているため、通電時の発熱量が多い。実施の形態１では、冷媒によって巻線２の熱を効率よく放熱することができ、これにより巻線２の温度上昇を抑制することができる。

【0072】

また、ステータコア１０に貫通穴１６（図３）が形成されており、貫通穴１６からも空隙１０２に冷媒が流入する。そのため、空隙１０２を流れる冷媒の量を増加させ、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0073】

ステータコア１０における貫通穴１６の数および配置は任意である。但し、貫通穴１６はステータコア１０内を流れる磁束の妨げになるため、磁束が集中して流れるティース１２よりも、ヨーク１１に形成することが望ましい。

【0074】

特に、図３に示したように、貫通穴１６が、ヨーク１１においてティース１２の周方向中心を通る径方向の直線Ｅ上に配置されていれば、冷媒流量を確保しながら、磁束を最も妨げないようにすることができる。

【0075】

また、図１ではステータコア１０の貫通穴１６を塞ぐ位置にインシュレータ３１が配置されているが、図３に破線で示すように、貫通穴１６を塞がない位置にインシュレータ３１が配置されていれば（すなわち、貫通穴１６が露出していれば）、冷媒が貫通穴１６に流入しやすくなり、巻線２の温度上昇の抑制効果をさらに高めることができる。

【0076】

但し、貫通穴１６がインシュレータ３１（図１）によって塞がれていても、凹部１９から空隙１０２を経由して貫通穴１６に冷媒が流入するため、冷媒による巻線２の温度上昇の抑制効果は得られる。

【0077】

また、一般に、電磁鋼板の厚さが薄いほど、電磁鋼板で発生する鉄損が小さくなる。実施の形態１では、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１がロータコア５０の電磁鋼板５０１の厚さＴ２よりも薄いため、ステータコア１０における鉄損を低減し、ステータコア１０での温度上昇を抑えることができる。

【0078】

ステータコア１０の温度上昇が抑えられるため、冷媒がステータコア１０の空隙１０２を通過する際に加熱されにくくなる。そのため、冷媒による巻線２の放熱作用を強めることができ、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0079】

ここで、ステータコア１０とロータコア５０とを比較すると、ステータコア１０で発生する鉄損はロータコア５０で発生する鉄損よりも大きい。これは、ロータ５の回転時に、永久磁石５５の磁束に対するステータコア１０の相対位置が大きく変化するためである。

【0080】

一般に、ステータコア１０で発生する鉄損は、ロータコア５０で発生する鉄損の２倍～４倍であることが知られている。また、鉄損は、電磁鋼板の厚さの１乗～２乗に反比例することも知られている。そのため、ロータコア５０の電磁鋼板５０１の厚さＴ２をステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１の√２倍～４倍に設定すれば、ステータコア１０とロータコア５０とで同等の鉄損が発生する。

【0081】

なお、下限値の√２倍は、ステータコア１０で発生する鉄損がロータコア５０で発生する鉄損の２倍で、且つ鉄損が電磁鋼板の厚さの２乗に反比例する場合の値である。上限値の４倍とは、ステータコア１０で発生する鉄損がロータコア５０で発生する鉄損の４倍で、且つ鉄損が電磁鋼板の厚さの１乗に反比例する場合の値である。

【0082】

一方、ロータコア５０の電磁鋼板５０１の厚さＴ２がステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１の４倍を超えると、ロータコア５０で発生する鉄損がステータコア１０で発生する鉄損を上回る可能性がある。その結果、ロータコア５０の熱がステータコア１０に移り、巻線２の温度上昇の抑制効果が低下する可能性がある。そのため、厚さＴ１，Ｔ２は、Ｔ２＜４×Ｔ１を満足することが望ましい。

【0083】

また、図４に示したように、ロータコア５０のフラックスバリア５２と外周５０ａとの間のブリッジ部５３の径方向幅Ｗは、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１以下であることがより望ましい。すなわち、Ｗ＜Ｔ１が成立することが望ましい。この点について、以下に説明する。

【0084】

電動機１００の駆動時には、回転速度に同期した周波数の電流がステータ１の巻線２に供給され、これにより回転磁界が発生し、ロータ５が回転する。このとき、ティース１２からロータコア５０に流れる磁束の一部は、ロータコア５０のブリッジ部５３を通って、隣接するティース１２に戻る。すなわち、ブリッジ部５３を通る短絡経路が形成される。

【0085】

短絡経路を流れる磁束はロータ５の回転に寄与しない上、ティース１２の歯先部１２ａで鉄損を発生させる可能性がある。歯先部１２ａで鉄損が発生すると、ステータコア１０の温度が上昇し、巻線２の温度上昇の抑制効果を低下させる可能性がある。そのため、短絡経路を流れる磁束を低減することが望ましい。

【0086】

ブリッジ部５３内を軸方向に流れる磁束の範囲は、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１によって規制される。電磁鋼板１０１，５０１の表裏面には絶縁被膜がコーティングされており、ある１枚の電磁鋼板５０１を軸方向に流れた磁束は、軸方向に隣接する電磁鋼板５０１ではなく、ステータコア１０の電磁鋼板１０１に流れるためである。

【0087】

これに対し、ブリッジ部５３内を径方向に流れる磁束は、ブリッジ部５３の径方向の幅Ｗによって規制される。ブリッジ部５３の径方向の幅Ｗを上記の厚さＴ１よりも狭くすることにより、径方向の磁束の流れを抑制することができる。ステータコア１０からロータコア５０に向かう磁束が抑制される結果、短絡経路を流れる磁束を抑制し、巻線２の温度上昇の抑制効果の低下を抑えることができる。

【0088】

＜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、ロータコア５０と永久磁石５５とを有するロータ５と、ステータコア１０と巻線２とを有するステータ１とを備え、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の積層占積率Ｏ１と、ロータコア５０の電磁鋼板５０１の積層占積率Ｏ２とが、Ｏ１＜Ｏ２を満足する。そのため、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の間の空隙１０２を流れる冷媒の量を多くし、冷媒で巻線２の熱を奪うことにより、巻線２の温度上昇を抑制することができる。

【0089】

また、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１がロータコア５０の電磁鋼板５０１の厚さＴ２よりも薄いため、軸方向の単位長さ当たりのステータコア１０の空隙１０２の数が多くなり、これにより空隙１０２を通過する冷媒の量を多くすることができる。また、厚さＴ１を薄くすることで、ステータコア１０における鉄損の発生を抑制することができ、ステータコア１０の温度上昇を抑制することができる。その結果、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0090】

また、厚さＴ１と厚さＴ２とがＴ２＜４×Ｔ１を満足するため、ロータコア５０で発生する鉄損による温度上昇を抑制し、ロータコア５０からステータコア１０への熱移動による巻線２の温度上昇を抑制することができる。

【0091】

また、ロータコア５０のブリッジ部５３の径方向の幅Ｗが、ステータコア１０の電磁鋼板１０１の厚さＴ１よりも薄いため、短絡経路を経由してティース１２間を流れる磁束を抑制することができる。これにより、歯先部１２ａでの鉄損の発生を抑制し、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0092】

また、ステータコア１０が、当該ステータコア１０の軸方向の一端から他端まで形成された貫通穴１６を有するため、圧縮機内の冷媒が貫通穴１６を経由して空隙１０２に流入し易く、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0093】

さらに、ステータコア１０が、圧縮機のシェル８の内周面との間で冷媒通路を構成する凹部１９を有するため、圧縮機内の冷媒が凹部１９を経由して空隙１０２に流入し易く、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0094】

また、巻線２がティース１２に突極集中巻きで巻かれているため、巻線２とティース１２との密着度を高めることができる。そのため、空隙１０２を通過した冷媒が巻線２により多く接するようになり、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0095】

また、ステータコア１０が複数の分割コア９で構成されているため、分割コア９を環状に組み合わせる前に、ティース１２に巻線２を巻き付けることができる。そのため、巻線ノズルの移動の自由度が大きく、巻線２を高密度に巻き付けることができる。これにより、巻線２とティース１２との密着度を高め、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0096】

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図１２は、実施の形態２におけるステータ１Ａのステータコア１０Ａおよびロータ５Ａのロータコア５０Ａを示す模式図である。実施の形態２では、ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１が、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の積層隙間Ｌ２よりも広い。すなわち、Ｌ１＞Ｌ２が成立する。

【0097】

ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の厚さＴ１は、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の厚さＴ２と同じである。すなわち、Ｔ１＝Ｔ２が成立する。但し、実施の形態１のようにステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の厚さＴ１がロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の厚さＴ２より薄くてもよい。

【0098】

この実施の形態２においても、ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の積層占積率Ｏ１は、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の積層占積率Ｏ２よりも小さい。すなわち、Ｏ１＜Ｏ２が成立する。

【0099】

電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１は、カシメ部１７，１８（図３）を形成する際に調整することができる。カシメ部１７，１８は、いずれも電磁鋼板１０１をプレス加工することで形成される。

【0100】

図１３（Ａ）および（Ｂ）は、Ｖカシメであるカシメ部１８を模式的に示す平面図および断面図である。電磁鋼板１０１の裏面に形成したＶ字状の凸部１８ａを、その下側の電磁鋼板１０１の表面に形成したＶ字状の凹部１８ｂに嵌合させることで、複数の電磁鋼板１０１が互いに固定される。プレス加工時に凸部１８ａの突出量すなわち凹部１８ｂの深さ（カシメ深さＤと称する）を調整することにより、電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１を調整することができる。

【0101】

図１４（Ａ）および（Ｂ）は、丸カシメであるカシメ部１７を模式的に示す平面図および断面図である。電磁鋼板１０１の裏面に形成した円筒状の凸部１７ａを、その下側の電磁鋼板１０１の表面に形成した円筒状の凹部１７ｂに嵌合させることで、複数の電磁鋼板１０１が互いに固定される。プレス加工時に凸部１７ａの突出量すなわち凹部１７ｂの深さ（カシメ深さと称する）Ｄを調整することにより、電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１を調整することができる。

【0102】

図１３（Ａ）～図１４（Ｂ）には、ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１のカシメ部１７，１８を示したが、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の積層隙間Ｌ２も同様に調整することができる。

【0103】

実施の形態２では、ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１のカシメ深さＤを、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１のカシメ深さＤよりも深くすることで、電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１を電磁鋼板５０１の積層隙間Ｌ２よりも広い構成を実現している。

【0104】

図１５は、実施の形態２のステータ１Ａにおけるステータコア１０Ａと巻線２との接触部を示す模式図である。図１５は、スロット１３を径方向に横切る面で切断した断面である。径方向内側すなわち歯先部１２ａ側を矢印Ｒｉで示し、径方向外側すなわちヨーク１１側を矢印Ｒｏで示す。また、軸線Ａｘの方向を、矢印Ａｘで示す。

【0105】

上記の通り、実施の形態２のステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の積層隙間Ｌ１は、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の積層隙間Ｌ２（図１２）よりも広い。そのため、ステータコア１０Ａの空隙１０２を通って流れる冷媒の量を多くすることができ、これにより巻線２の温度上昇の抑制効率を高めることができる。

【0106】

上記の点を除き、実施の形態２の電動機は、実施の形態１の電動機１００と同様に構成されている。

【0107】

以上説明したように、実施の形態２によれば、ステータコア１０Ａの積層隙間Ｌ１がロータコア５０Ａの積層隙間Ｌ２よりも広いため、ステータコア１０Ａの空隙１０２を通過する冷媒の量を多くし、巻線２の温度上昇を抑制することができる。

【0108】

ステータコア１０Ａの電磁鋼板１０１の厚さＴ１および積層隙間Ｌ１と、ロータコア５０Ａの電磁鋼板５０１の厚さＴ２および積層隙間Ｌ２との間には、実施の形態１ではＴ１＜Ｔ２およびＬ１＝Ｌ２が成立し、実施の形態２ではＴ１＝Ｔ２およびＬ１＞Ｌ２が成立した。しかしながら、これらの例には限定されず、Ｔ１＜Ｔ２およびＬ１＞Ｌ２の両方が成立してもよい。

【0109】

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図１６は、実施の形態３におけるステータ１Ｂのステータコア１０Ｂおよびロータ５Ｂのロータコア５０Ｂを示す模式図である。実施の形態３では、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１のエプスタイン試験による鉄損密度が、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１よりも高い。

【0110】

図１６では、実施の形態１と同様、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１の厚さＴ１がロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１の厚さＴ２より薄い。但し、実施の形態２で説明したようにステータコア１０Ｂの積層隙間Ｌ１がロータコア５０Ｂの積層隙間Ｌ２より広くてもよく、これらを組み合わせてもよい。

【0111】

エプスタイン試験は、ＪＩＳ＿Ｃ２５５０に規定されている。図１７（Ａ），（Ｂ）は、エプスタイン試験を説明するための模式図である。図１７（Ａ）に示すように、エプスタイン試験では、電磁鋼板を短冊状に加工した試料７を用いる。試料７の幅は３０ｍｍであり、長さは２８０ｍｍである。

【0112】

図１７（Ｂ）に示すように、エプスタイン試験器は、絶縁性の樹脂で形成された巻枠６５を有する。巻枠６５は、４つの巻枠部６６，６７，６８，６９を正方形に組み合わせたものである。巻枠部６６～６９はいずれも長方形断面を有し、内側に空間を有する。

【0113】

巻枠部６６～６９の内側には、上述した枚数の試料７が井桁状に挿入され、磁路７０が形成される。巻枠部６６～６９の外周には、コイル６がそれぞれ巻き付けられる。コイル６は、入力側の１次コイル６１と、検出側の２次コイル６２とを有する。１次コイル６１と２次コイル６２とは、同じ巻き数である。

【0114】

１次コイル６１に入力する１次電流と１次電圧との積と、２次コイル６２に入力する２次電流と２次電圧との積との差に基づき、試料７の鉄損を測定する。周波数５０Ｈｚで最大磁束密度１．５Ｔの正弦波状の磁束密度変化を誘起したときの単位重量当たりの鉄損を、鉄損密度［Ｗ／ｋｇ］と称する。

【0115】

実施の形態３では、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１の鉄損密度Ｗ１が、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１の鉄損密度Ｗ２よりも低い。すなわち、Ｗ１＜Ｗ２が成立する。一例として、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１の鉄損密度Ｗ１は２．０～２．５［Ｗ／ｋｇ］であり、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１の鉄損密度Ｗ２は２．５～５．０［Ｗ／ｋｇ］である。

【0116】

ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１の鉄損密度Ｗ１をロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１の鉄損密度Ｗ２よりも低くすることにより、ステータコア１０Ｂで発生する鉄損を低減し、温度上昇を抑制することができる。これにより、ステータコア１０Ｂの空隙１０２を通過する冷媒の温度上昇が生じにくくなる。その結果、冷媒による巻線２の熱の放熱作用を強めることができ、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0117】

このような鉄損密度Ｗ１，Ｗ２の差は、例えば、電磁鋼板１０１のシリコン含有量Ｓ１を、電磁鋼板５０１のシリコン含有量Ｓ２よりも多くする（すなわちＳ１＞Ｓ２とする）ことで実現することができる。

【0118】

一例として、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１のシリコン含有量Ｓ１は３．５［重量％］であり、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１のシリコン含有量Ｓ２は３．３［重量％］である。電磁鋼板１０１，５０１のシリコン含有量Ｓ１，Ｓ２はいずれも、２．０～７．０［重量％］の範囲内であることが望ましい。

【0119】

電磁鋼板１０１，５０１のそれぞれのシリコン含有量Ｓ１，Ｓ２は、電磁鋼板１０１，５０１のグレードあるいは型番等の選択によって調整することができる。

【0120】

一般に、電磁鋼板のシリコン含有量が多いほど、エプスタイン試験による鉄損密度が低くなり、電磁鋼板で発生する鉄損が低減する。そのため、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１のシリコン含有量Ｓ１をロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１のシリコン含有量Ｓ２よりも多くすることにより、ステータコア１０Ｂで発生する鉄損を低減し、温度上昇を抑制することができる。これにより、ステータコア１０Ｂの空隙１０２を通過する冷媒の温度上昇が生じにくくなり、その結果、冷媒による巻線２の放熱作用を強め、巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0121】

以上説明したように、実施の形態３によれば、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１のエプスタイン試験による鉄損密度Ｗ１が、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１のエプスタイン試験による鉄損密度Ｗ２よりも低いため、ステータコア１０Ｂで発生する鉄損を低減して温度上昇を抑制することができ、これによりステータコア１０Ｂの空隙１０２を通過する冷媒による巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0122】

また、ステータコア１０Ｂの電磁鋼板１０１のシリコン含有量Ｓ１が、ロータコア５０Ｂの電磁鋼板５０１のシリコン含有量Ｓ２よりも多いため、ステータコア１０Ｂで発生する鉄損を低減して温度上昇を抑制することができ、これによりステータコア１０Ｂの空隙１０２を通過する冷媒による巻線２の温度上昇の抑制効果を高めることができる。

【0123】

＜圧縮機＞
図１８は、各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機３００を示す縦断面図である。圧縮機３００は、ロータリ圧縮機であり、例えば冷凍サイクル装置４００（図１９）に用いられる。

【0124】

図１８は、圧縮機３００を示す断面図である。圧縮機３００は、ここではロータリ圧縮機であり、密閉容器３０７と、密閉容器３０７内に配設された圧縮機構３０１と、圧縮機構３０１を駆動する電動機１００とを備えている。

【0125】

圧縮機構３０１は、シリンダ室３０３を有するシリンダ３０２と、電動機１００のシャフト４と、シャフト４に固定されたローリングピストン３０４と、シリンダ室３０３内を吸入側と圧縮側に分けるベーン（図示せず）と、シャフト４が挿入されてシリンダ室３０３の軸方向端面を閉鎖する上部フレーム３０５および下部フレーム３０６とを有する。上部フレーム３０５および下部フレーム３０６には、上部吐出マフラ３０８および下部吐出マフラ３０９がそれぞれ装着されている。

【0126】

密閉容器３０７は円筒状の容器であり、図１に示したシェル８を含む。密閉容器３０７の底部には、圧縮機構３０１の各摺動部を潤滑する冷凍機油（図示せず）が貯留されている。シャフト４は、軸受部としての上部フレーム３０５および下部フレーム３０６によって回転可能に保持されている。

【0127】

シリンダ３０２は、内部にシリンダ室３０３を備えており、ローリングピストン３０４は、シリンダ室３０３内で偏心回転する。シャフト４は偏心軸部を有し、その偏心軸部にローリングピストン３０４が嵌合している。

【0128】

電動機１００のステータ１は、焼き嵌め、圧入または溶接等の方法により、密閉容器３０７のシェル８の内側に組み込まれている。ステータ１の巻線２には、密閉容器３０７に固定されたガラス端子３１１から電力が供給される。シャフト４は、ロータ５の中心孔５４に固定されている。

【0129】

密閉容器３０７の外部には、アキュムレータ３１０が取り付けられている。アキュムレータ３１０には、吸入管３１４を介して冷媒回路から冷媒ガスが流入する。吸入管３１４から冷媒ガスと共に液冷媒が流入した場合には、液冷媒がアキュムレータ３１０内に貯留され、冷媒ガスが圧縮機３００に供給される。

【0130】

密閉容器３０７には吸入パイプ３１３が固定され、この吸入パイプ３１３を介してアキュムレータ３１０からシリンダ３０２に冷媒ガスが供給される。また、密閉容器３０７の上部には、冷媒を外部に吐出する吐出パイプ３１２が設けられている。

【0131】

圧縮機３００の冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２等を用いてもよいが、地球温暖化防止の観点からは、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の低い冷媒を用いることが望ましい。ＧＷＰの低い冷媒としては、例えば、以下の冷媒を用いることができる。

【0132】

（１）まず、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（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）を用いることができる。ＨＦＯ－１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
（２）また、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）また、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくとも何れかを含む混合物、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またはＲ４１との混合物を用いることが実用上は望ましい。

【0133】

圧縮機３００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ３１０から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ３１３を通ってシリンダ３０２のシリンダ室３０３内に供給される。巻線２への電流供給によって電動機１００が駆動されると、ロータ５と共にシャフト４が回転する。そして、シャフト４に嵌合するローリングピストン３０４がシリンダ室３０３内で偏心回転し、シリンダ室３０３内で冷媒が圧縮される。

【0134】

シリンダ室３０３で圧縮された冷媒は、吐出マフラ３０８，３０９を通り、さらにロータ５の貫通穴５６，５７（図１）、並びにステータ１の貫通穴１６および凹部１９（図３）を通って密閉容器３０７内を上昇する。密閉容器３０７内を上昇した冷媒は、吐出パイプ３１２から吐出され、冷凍サイクルの高圧側に供給される。

【0135】

なお、シリンダ室３０３で圧縮された冷媒には冷凍機油が混入しているが、ロータ５の貫通穴５６，５７あるいはステータ１の貫通穴１６および凹部１９を通過する際に、冷媒と冷凍機油との分離が促進され、冷凍機油の吐出パイプ３１２への流入が防止される。

【0136】

各実施の形態で説明した電動機１００は、巻線２の温度上昇を抑制することができるため、長期間に亘って圧縮機３００の高い信頼性を得ることができる。

【0137】

＜冷凍サイクル装置＞
次に、各実施の形態の電動機が適用可能な冷凍サイクル装置４００について説明する。図１９は、冷凍サイクル装置４００の構成を示す図である。冷凍サイクル装置４００は、ここでは空気調和装置であるが、例えば冷蔵庫等であってもよい。

【0138】

冷凍サイクル装置４００は、圧縮機３００と、切り替え弁としての四方弁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。

【0139】

圧縮機３００、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。また、圧縮機３００は、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。

【0140】

冷凍サイクル装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機３００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。四方弁４０１は、冷媒の流れ方向を切り替えるものであるが、冷房運転時には、図１９に実線で示すように、圧縮機３００から送り出された冷媒を凝縮器４０２に流す。

【0141】

凝縮器４０２は、圧縮機３００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。

【0142】

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により室内に供給される。

【0143】

なお、暖房運転時には、四方弁４０１が、圧縮機３００から送り出された冷媒を蒸発器４０４に送り出す。この場合、蒸発器４０４が凝縮器として機能し、凝縮器４０２が蒸発器として機能する。

【0144】

圧縮機３００の駆動源として、実施の形態１～３で説明した電動機１００を備えることにより、冷凍サイクル装置４００の信頼性を向上することができる。なお、実施の形態１～３の電動機１００を有する圧縮機は、他の冷凍サイクル装置に使用することもできる。

【0145】

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。

【符号の説明】

【0146】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ステータ、 ２ 巻線、 ３ 絶縁部、 ４ シャフト、 ５，５Ａ，５Ｂ ロータ、 ８ シェル、 ９ 分割コア、 １０，１０Ａ，１０Ｂ ステータコア、 １１ ヨーク、 １２ ティース、 １２ａ 歯先部、 １３ スロット、 １６ 貫通穴、 １７ カシメ部（丸カシメ）、 １８ カシメ部（Ｖカシメ）、 １９ 凹部、 ３１ インシュレータ、 ５０，５０Ａ，５０Ｂ ロータコア、 ５１ 磁石挿入孔、 ５２ フラックスバリア、 ５３ ブリッジ部、 ５５ 永久磁石、 １００ 電動機、 １０１ 電磁鋼板、 １０２ 空隙、 ３００ 圧縮機、 ３０１ 圧縮機構、 ３０２ シリンダ、 ３０７ 密閉容器、 ４００ 冷凍サイクル装置、 ４０１ 四方弁、 ４０２ 凝縮器、 ４０３ 減圧装置、 ４０４ 蒸発器、 ５０１ 電磁鋼板、 ５０２ 空隙。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】