(57)【要約】【課題】単相誘導電動機を使用した密閉型圧縮機の高効率化を目的とする。【解決手段】二重かご形誘導電動機は、高調波による非同期トルクの影響が大きい。補助巻線の１極の段数／スロット数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲となる補助巻線の段数とスロット数の組合せを選択することにより、非同期トルクを低減させ、効率改善を図ることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器の内部に冷媒を圧縮する圧縮要素とともに収納される圧縮機用単相誘導電動機であって、前記圧縮要素と駆動軸により連結して該圧縮要素を駆動する圧縮機用単相誘導電動機において、
前記密閉容器の内周部に固定され、複数のスロットのうちの複数段に巻かれた主巻線と補助巻線との２極を備える固定子と、
前記固定子の内側に設けられ、回転子鉄心と二重かご形導体とを有する回転子と
を備え、
前記二重かご形導体は、
前記回転子鉄心に鋳込まれる二次導体であって、外層二次導体及び内層二次導体を備える二次導体と、
前記二次導体と電気的に接続されたエンドリングと
を備え、
前記固定子の補助巻線は、１極の段数／スロット数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲で複数段に巻かれたことを特徴とする圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項２】
前記固定子の補助巻線は、ｋ＝１／６で、複数段に巻かれたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項３】
前記固定子は、２４個のスロットを有し、
前記固定子の補助巻線は、１極の段数を４段としたことを特徴とする請求項２記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項４】
前記固定子の補助巻線は、１／５＜ｋ≦１／４の範囲で複数段に巻かれたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項５】
前記固定子は、２４個のスロットを有し、
前記固定子の補助巻線は、１極の段数を５段又は６段としたことを特徴とする請求項４記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項６】
前記固定子の主巻線は、１極の段数を５段とし、
補助巻線は前記固定子に先に巻かれ、主巻線は前記固定子に後から巻かれ、
主巻線と補助巻線とが巻かれたスロットのうち、主巻線の断面積と補助巻線の断面積との比がいちばん小さくなるスロットの主巻線の断面積と補助巻線の断面積との比が２５％以上になることを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項７】
二重かご形導体にスキューをつけたことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項８】
二重かご形回転子コアの二次導体接触部にブルーイングを行ったことを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の圧縮機用単相誘導電動機。
【請求項９】
請求項１乃至５いずれかに記載の圧縮機用単相誘導電動機を用いたことを特徴とする圧縮機。
【請求項１０】
請求項９記載の圧縮機を用いたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二重かご形回転子を用いた圧縮機用単相誘導電動機および圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気調和機等の冷凍空調装置に使用される圧縮機において、圧縮機構を駆動する電動機には、ブラシレスＤＣモータ、誘導電動機が使用されている。
【０００３】
誘導電動機には、三相誘導電動機と単相誘導電動機とがある。圧縮機に誘導電動機を使用する場合、三相誘導電動機は起動トルクが大きいため起動に関する問題が少ない。しかし、単相誘導電動機は、起動トルクが小さい。効率改善を行うために二次抵抗を小さくすると、起動トルクが不十分になる。そこで、起動トルクを確保するため、運転コンデンサの他に、起動コンデンサを追加したり、また、主巻線と補助巻線の位相を９０°からずらすことを行う。さらに、回転子の二次抵抗を大きくして、起動トルクを大きくすることが行われる。
【０００４】
しかしながら、起動コンデンサを追加する方法は、部品価格が高くなる。また、主巻線と補助巻線の位相を９０°からずらす方法は、固定子鉄心のスロット数によっては実現できない。さらに、回転子の二次抵抗を大きくする方法は、運転中の効率が低下する。
【０００５】
そこで、効率やコストを犠牲にせずに起動トルクを改善する方法として、回転子のスロット形状が外層スロットと内層スロットで形成される二重かご形回転子を使用する方法がある。二重かご形回転子は、回転子の外周側に外層スロットを、外層スロットより内側に内層スロットを構成する。外層スロットは、断面積が内層スロットの断面積より小さく、二次抵抗が大きいものが一般的である。
【０００６】
二重かご形回転子を用いる電動機は、起動時には、固定子の磁束と回転子の回転速度の相対速度が大きいため、表皮効果により外層アルミ（アルミニウム）バーに電流が流れ、内層アルミバーには電流が殆ど流れない。そのため、アルミバーの抵抗が大きくなり、二次抵抗が大きくなる。要求される起動トルクを出すために必要な二次抵抗は外層アルミバーの抵抗で稼げる。
【０００７】
圧縮機運転中の効率を上げるためには、二次抵抗は小さい方が良い。運転中は、内層スロットにも電流が流れるため、その分、アルミバーの電流の流れる面積が増加して、二次抵抗が小さくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特表２００７−５３８４９０号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００７／１１６４３１号公報
【特許文献３】特開昭５８−０２６５５５号公報
【特許文献４】特開昭５９−１７８９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、二重かご形誘導電動機は、普通かご（一重かご）形誘導電動機に比べ、漂遊負荷損が増加し、効率が低下するという課題がある。
【００１０】
漂遊負荷損の原因の１つに寄生非同期トルクがある。この寄生非同期トルクは固定子側の磁束の高調波成分によって回転子側の導体部に誘起される誘導電流に高調波成分がのることで生じるトルクである。
【００１１】
固定子の磁束に含まれる高調波磁束は、圧縮機運転時でも二重かご形回転子の回転速度との相対速度が大きいため、表皮効果により、外層スロットに高調波誘導電流が流れやすい。二重かご形回転子の外層スロットは二次抵抗が高いため、高調波誘導電流が普通かご形回転子よりも多く発生し、寄生非同期トルクが大きくなる。
【００１２】
また、二重かご形回転子による高調波成分増加により、高調波二次銅損が大きくなる。
【００１３】
また、二重かご形回転子は磁束も高調波成分が大きく、高調波鉄損も大きくなる。
【００１４】
また、二重かごスロットは、スロット表面積が普通かごよりも大きくなるため、表面に生じる渦電流が大きくなる。
【００１５】
また、漂遊負荷損の原因の１つに回転子のコアとアルミバーのショート（絶縁不良）やアルミバー間のショートがある。二重かご形回転子は、同等のスロット断面積の普通かご形回転子に比べ、回転子コアと導体部との接触面積が大きくなり、普通かごより絶縁不良が起き易い。また、外層スロットと内層スロットの連結部や外層スロットと内層スロット間の薄肉部で、アルミバー間のショートが発生し易い。
【００１６】
この発明は、高効率な二重かご形電動機を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この発明に係わる圧縮機用電動機は、
密閉容器の内部に冷媒を圧縮する圧縮要素とともに収納される圧縮機用単相誘導電動機であって、前記圧縮要素と駆動軸により連結して該圧縮要素を駆動する圧縮機用単相誘導電動機において、
前記密閉容器の内周部に固定され、複数のスロットのうちの複数段に巻かれた主巻線と補助巻線との２極を備える固定子と、
前記固定子の内側に設けられ、回転子鉄心と二重かご形導体とを有する回転子と
を備え、
前記二重かご形導体は、
前記回転子鉄心に鋳込まれる二次導体であって、外層二次導体及び内層二次導体を備える二次導体と、
前記二次導体と電気的に接続されたエンドリングと
を備え、
前記固定子の補助巻線は、１極の段数／スロット数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲で複数段に巻かれたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
二重かご形誘導電動機の高調波二次銅損、漂遊負荷損を低減でき、高効率な誘導電動機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１を示す図で、回転式圧縮機の断面図。
【図２】実施の形態１を示す図で、電動機要素１００を示す横断面図（図１のＡ―Ａ断面図）。
【図３】実施の形態１を示す図で、回転子１１を示す斜視図。
【図４】実施の形態１を示す図で、回転子のスロット形状を示す拡大図。
【図５】実施の形態１を示す図で、補助巻線の段数と起磁力分布の関係を表す図。
【図６】実施の形態１を示す図で、二重かご形電動機と普通かご形電動機の二次銅損低減率を示す図。
【図７】実施の形態１を示す図で、補助巻線の高調波含有率を示す図。
【図８】実施の形態４を示す図で、回転式圧縮機を使用する冷凍サイクル装置の構成図。
【図９】図２に示した固定子１２の巻線の巻数ダイアグラムを示す図。
【図１０】図２に示した固定子１２の巻線の他の巻数ダイアグラムを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における回転式圧縮機の断面図、図２は、本発明の実施の形態１における電動機要素の横断面図、図３は、本発明の実施の形態１における回転子を示す斜視図、図４は、回転子のスロット形状の拡大図、図５は、本発明の実施の形態１における補助巻線の起磁力分布図、図６は、本発明の実施の形態１における二重かご形電動機と普通かご形電動機の二次銅損低減率を示す図、図７は、本発明の実施の形態１における補助巻線の高調波含有率を示す図である。
【００２１】
本実施の形態は、回転式圧縮機等の圧縮機に使用される圧縮機用単相誘導電動機に特徴がある。
【００２２】
回転式圧縮機における単相誘導電動機の構造は公知のものである。従って、図１を参照しながら１シリンダの回転式圧縮機（圧縮機の一例）の全体構成を簡単に説明する。
【００２３】
図１に示すように回転式圧縮機１０（圧縮機又は密閉型圧縮機の一例）は、密閉容器４内に、圧縮要素２００と電動機要素１００（圧縮機用電動機又は誘導電動機と呼ぶ）と図示しない冷凍機油とを収納している。冷凍機油は、密閉容器４内の底部に貯留している。冷凍機油は、主に圧縮要素２００の摺動部を潤滑する。密閉容器４は、胴部１と上皿容器２と下皿容器３とからなる。
【００２４】
圧縮要素２００は、シリンダ５、上軸受け６（軸受けの一例）、下軸受け７（軸受けの一例）、駆動軸８、ローリングピストン９、ベーン等で構成される。シリンダ５は内部に圧縮室を形成する。上軸受け６、下軸受け７はシリンダ５の両端開口部（軸方向）を閉塞する。また、上軸受け６、下軸受け７は、駆動軸８の偏芯部が受ける圧縮荷重を支持する。ローリングピストン９が、駆動軸８の偏芯部に嵌合する。ベーンは、シリンダ５の溝内を往復運動し、先端がローリングピストン９と接する。シリンダ５とローリングピストン９と、ベーンとにより圧縮室が形成される。
【００２５】
電動機要素１００は、密閉容器４の胴部１に固定される固定子１２と、固定子１２内部で回転する回転子１１とを有する。
【００２６】
回転子１１は、アルミダイキャスト製の二重かご形回転子である。回転子１１の内周には駆動軸８が固定される。
【００２７】
固定子１２の巻線２０にリード線２１が接続される。リード線２１は、ガラス端子１７に接続する。
ガラス端子１７は、密閉容器４に溶接により固定されている。ガラス端子１７に、外部の電源から電力が供給される。
【００２８】
回転式圧縮機１０は、密閉容器４の外部に吸入マフラー１４を備える。吸入マフラー１４は、液冷媒が直接回転式圧縮機１０に吸入されないようにするために設けられる。吸入マフラー１４の吸入管１５が圧縮要素２００のシリンダ５に接続する。圧縮要素２００で圧縮された高温・高圧のガス冷媒は、電動機要素１００を通過し、最後に吐出管１６から外部へ吐出される。
【００２９】
図２、図３、図４により、回転子１１の構成を説明する。
図２は、電動機要素１００を示す横断面図であり、図１のＡ―Ａ断面図である。
【００３０】
回転子１１は回転子鉄心１１ａと二次導体で構成される。
二次導体は、アルミバー３０と、エンドリング３２とで構成される。アルミバー３０は、断面積が小さい外層スロットと断面積が大きい内層スロットで構成され、二重かご形導体あるいは二次導体と呼ぶ。二重かご形導体は、外層スロットと内層スロットが連結されたスロット形状と、連結されていないスロット形状とがあるが、本実施の形態では、連結されたスロット形状である。前記二重かご形導体を使用した回転子（二重かご形回転子と呼ぶ）に対し、１つのスロットで構成されたスロット形状を普通かご形回転子と呼ぶ。全てのアルミバー３０の両端が２個のエンドリング３２と電気的に連結されている。
回転子鉄心１１ａは、板厚が０．１〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層して製作される。
【００３１】
図２に示す固定子１２は、２極（たとえばＮ極とＳ極との２極）の単相誘導電動機に用いられるものである。
固定子１２は、固定子鉄心１２ａと、固定子スロット１２ｂに挿入される主巻線２０ｂおよび補助巻線２０ａとを備える。主巻線２０ｂおよび補助巻線２０ａで巻線２０を構成する。
図２において、補助巻線２０ａの１極の段数は４段である。主巻線２０ｂの１極の段数は５段である。
図２においては、補助巻線２０ａを固定子スロット１２ｂの奥に先に巻き、補助巻線２０ａを巻いた後から主巻線２０ｂを巻く場合を示している。
なお、図２において、主巻線２０ｂを固定子スロット１２ｂの奥に先に巻き、主巻線２０ｂを巻いた後から補助巻線２０ａを巻くようにしてもよい。
固定子スロット１２ｂには巻線２０と固定子鉄心１２ａとの間の絶縁を確保するために絶縁材が挿入されるが、図２では図示を省略する。
図２に示すとおり、固定子１２は、全体として円筒形をしており、円筒形の側面４か所に平面１２ｃを均等に設けている。Ａ−Ａ断面において、４か所の平面１２ｃは、円周を切り欠いた直線で示されている。
図２の例では固定子スロット１２ｂの数はスロットＳ１からＳ２４までの２４個である。但し、これは一例であり、スロット数が２４個に限定されるものではない。固定子鉄心１２ａは、板厚が０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜き、軸方向に積層し、カシメや溶接等により固定して製作される。
【００３２】
二重かご形回転子の特徴を説明する。
【００３３】
二重かご型回転子は外層スロットの断面積が内層スロットの断面積より小さく、二次抵抗が大きい。二重かご形回転子は起動時、固定子の磁束と回転子の回転速度の相対速度が大きいため、表皮効果により二次抵抗が大きい外層スロットに誘導電流が流れやすく、起動トルクが大きくなる。定常時は固定子の磁束と回転子の回転速度の相対速度が小さくなるため、表皮効果は小さくなり、外、内層スロット全体に誘導電流が流れやすくなり、二次抵抗が下がり、高効率となる特徴を有している。しかし、前記課題に示すように漂遊負荷損が普通かごに対して大きいという問題があった。
【００３４】
二重かご形単相誘導電動機の漂遊負荷損を低減する方法を説明する。
図９は、図２に示した固定子１２の巻線の巻数ダイアグラムを示す図である。
図９は、固定子スロット１２ｂが２４個で、主巻線２０ｂおよび補助巻線２０ａとのコイルアングルが９０度の場合を示している。
主巻線２０ｂの１極の１段目の巻線は、スロットＳ１とＳ１２に４５本巻かれる。
主巻線２０ｂの１極の２段目の巻線は、スロットＳ２とＳ１１に４４本巻かれる。
主巻線２０ｂの１極の３段目の巻線は、スロットＳ３とＳ１０に２６本巻かれる。
主巻線２０ｂの１極の４段目の巻線は、スロットＳ４とＳ９に２６本巻かれる。
主巻線２０ｂの１極の５段目の巻線は、スロットＳ５とＳ８に９本巻かれる。
主巻線２０ｂの他極の１段目の巻線は、スロットＳ１３とＳ２４に４５本巻かれる。
主巻線２０ｂの他極の２段目の巻線は、スロットＳ１４とＳ２３に４４本巻かれる。
主巻線２０ｂの他極の３段目の巻線は、スロットＳ１５とＳ２２に２６本巻かれる。
主巻線２０ｂの他極の４段目の巻線は、スロットＳ１６とＳ２１に２６本巻かれる。
主巻線２０ｂの他極の５段目の巻線は、スロットＳ１７とＳ２０に９本巻かれる。
主巻線２０ｂの各極の各段の巻線の本数は同じ本数である。
主巻線２０ｂの各段の巻線の本数は段数が大きくなるほど減少している。
主巻線２０ｂの１段目の巻線は、２４個のスロットを半分にした１２スロットのうち最も離れたスロット（スロットＳ１とＳ１２）に巻く。
主巻線２０ｂの２段目の巻線は、１段目の巻線のスロットの内隣のスロット（スロットＳ２とＳ１１）に巻く。
主巻線２０ｂの３段目の巻線は、２段目の巻線のスロットの内隣のスロット（スロットＳ３とＳ１０）に巻く。
主巻線２０ｂの４、５段目の巻線も同様に内隣のスロットに巻く。
補助巻線２０ａの１極の１段目の巻線は、スロットＳ７とＳ１８に４０本巻かれる。
補助巻線２０ａの１極の２段目の巻線は、スロットＳ８とＳ１７に３６本巻かれる。
補助巻線２０ａの１極の３段目の巻線は、スロットＳ９とＳ１６に３３本巻かれる。
補助巻線２０ａの１極の４段目の巻線は、スロットＳ１０とＳ１５に１３本巻かれる。
補助巻線２０ａの他極の１段目の巻線は、スロットＳ１９とＳ６に４０本巻かれる。
補助巻線２０ａの他極の２段目の巻線は、スロットＳ２０とＳ５に３６本巻かれる。
補助巻線２０ａの他極の３段目の巻線は、スロットＳ２１とＳ４に３３本巻かれる。
補助巻線２０ａの他極の４段目の巻線は、スロットＳ２２とＳ３に１３本巻かれる。
補助巻線２０ａの各極の各段の巻線の本数は同じ本数である。
補助巻線２０ａの各段の巻線の本数は段数が大きくなるほど減少している。
補助巻線２０ａの１段目の巻線は、主巻線２０ｂの１段目の巻線を巻いたスロット（スロットＳ１とＳ１２）からコイルアングルが９０度ずれたスロットで、かつ、２４個のスロットを半分にした１２スロットのうち最も離れたスロット（スロットＳ７とＳ１８）に巻く。
補助巻線２０ａの２段目の巻線は、１段目の巻線のスロットの内隣のスロット（スロットＳ８とＳ１７）に巻く。
補助巻線２０ａの３、４段目の巻線も同様に内隣のスロットに巻く。
主巻線２０ｂの巻線の径は、１．０５ｍｍである。
補助巻線２０ａの巻線の径は、０．９５ｍｍである。
主巻線２０ｂと補助巻線２０ａとが巻かれる固定子スロット１２ｂとして、スロットＳ３、Ｓ４，Ｓ５がある。
スロットＳ３、Ｓ４，Ｓ５の主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比は、スロットＳ５がいちばん小さくなる。
スロットＳ５の主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比は、約２５％である。
補助巻線２０ａが先に巻かれ主巻線２０ｂが後から巻かれる場合、巻線機による巻線作業や製造作業の観点から固定子スロット１２ｂの面積の２５％以上を残した状態で、後から巻く巻線を巻くことが望ましい。
このため、主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計（主巻線２０ｂの断面積ともいう）と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計（補助巻線２０ａ断面積ともいう）との比がいちばん小さくなるスロットＳ５において、主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比が２５％以上になるようにしている。
図１０は、補助巻線２０ａの巻線の径が０．８５ｍｍの場合の巻線の巻数ダイアグラムを示す図である。
図１０は、図９と補助巻線２０ａの本数が異なる。巻線の径と本数は要求される仕様に応じて変化してよい。しかし、図１０においても、主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比がいちばん小さくなるスロットＳ５において、主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比が２５％以上になるようにしている。図１０のスロットＳ５において、主巻線２０ｂの巻線の断面積の合計と補助巻線２０ａの巻線の断面積の合計との比は約２６％である。
【００３５】
図５は、本発明の実施の形態１における補助巻線の起磁力分布図である。
図５は、固定子１２において、固定子が２４スロット、補助巻線の１極の段数が２段〜４段の補助巻線の起磁力分布を示している。
補助巻線の１極の段数が２段の場合、補助巻線の起磁力分布は、１段の凸形状になる。
補助巻線の１極の段数が３段の場合、補助巻線の起磁力分布は、２段の凸形状になる。
補助巻線の１極の段数が４段の場合、補助巻線の起磁力分布は、３段の凸形状になり、３段の凸形状の各くぼみが正弦波の曲線と重なる。
補助巻線の１極の段数が５段の場合、図示していないが、補助巻線の起磁力分布は、４段の凸形状になり、４段の凸形状の各くぼみが正弦波の曲線と重なる。
補助巻線の１極の段数が６段の場合、図示していないが、補助巻線の起磁力分布は、５段の凸形状になり、５段の凸形状の各くぼみ点が正弦波の曲線と重なる。
このように補助巻線の１極の段数が多いほど補助巻線の起磁力分布は正弦波に近づく。
【００３６】
図６は、本発明の実施の形態１における二重かご形電動機と普通かご形電動機の二次銅損低減率を示す図である。
図６の枠上側の分数は、補助巻線の１極の段数／ｓｌｏｔ数を示しており、固定子が２４スロット、補助巻線の１極の段数が２段〜６段の場合を示している。右下がりの実線は、二重かご形電動機の二次銅損低減率を示す。右下がりの破線は、普通かご形電動機の二次銅損低減率を示す。右上がりの実線は、二重かご形電動機の二次銅損低減率と普通かご形電動機の二次銅損低減率との差分であり二重かご形電動機の二次銅損低減率の効果を示す。
補助巻線の１極の段数が２段のときは、二重かご形電動機の二次銅損低減率と普通かご形電動機の二次銅損低減率とは差がない。
図６は、補助巻線の１極の段数が２段のときの二次銅損の値を１００％（二次銅損低減率は０％）としている。
補助巻線の１極の段数が３段のときは、二重かご形電動機の二次銅損低減率と普通かご形電動機の二次銅損低減率とはともに増加するが、差が生じる。
補助巻線の１極の段数が４段のときは、二重かご形電動機の二次銅損低減率と普通かご形電動機の二次銅損低減率とはともに増加するが、差がやや拡大する。
補助巻線の１極の段数が５段と６段のときは、二重かご形電動機の二次銅損低減率と普通かご形電動機の二次銅損低減率とはほぼ横ばい傾向を示すが、二次銅損低減率は二重かご形電動機の二次銅損低減率のほうが良い。
このように、補助巻線の１極の段数が多いほど二次銅損低減率が増加して、５段と６段になるとほぼ横ばい傾向の増加になる。
補助巻線の１極の段数が５段または６段になると、二重かご形電動機の二次銅損低減率は約６８％となり、普通かご形電動機の二次銅損低減率は約５４％となり、約１４％の二次銅損低減率の改善がみられる。
補助巻線の１極の段数が３段と４段と５段との二重かご形電動機の二次銅損低減率は、それぞれ約５０％、約６６％、約６８％であり、二次銅損低減率の改善がみられる。
【００３７】
図６に示すように、補助巻線の段数が多くなると高調波含有率が低減し、二次銅損が低減する。二重かご形電動機は、補助巻線の１極の段数／ｓｌｏｔ数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲で普通かご電動機に対し、低減効果が大きい。特に、１／６＜ｋ≦１／４（４／２４＜ｋ≦６／２４）の範囲で、低減効果が大きい。さらに、特に、１／５＜ｋ≦１／４（４．８／２４＜ｋ≦６／２４）の範囲で、低減効果が大きい。
スロット数が２４の場合は、補助巻線の段数が、３段から６段の範囲で低減効果が大きい。特に、補助巻線の段数が、４段から６段の範囲で低減効果が大きい。
【００３８】
図７は、本発明の実施の形態１における補助巻線の高調波含有率を示す図である。
図７の枠上側の分数は、補助巻線の１極の段数／ｓｌｏｔ数を示しており、固定子が２４スロット、補助巻線の１極の段数が２段〜６段の場合を示している。右下がりの実線は、二重かご形電動機の高調波含有率を示す。
図７は、補助巻線の１極の段数が２段のときの高調波の含有値を１００％としている。
補助巻線の１極の段数が３段のときは、２段の場合に比べ、二重かご形電動機の高調波含有率は低下する。
補助巻線の１極の段数が４段のときは、二重かご形電動機の高調波含有率は、３段の場合に比べ、さらに低下する。
補助巻線の１極の段数が５段のときは、４段よりも若干低下する。
補助巻線の１極の段数が６段のときは、二重かご形電動機の高調波含有率はほぼ横ばい傾向の低下を示す。
補助巻線の１極の段数が２段と３段との二重かご形電動機の高調波含有率の比は、ほぼ５対３になる。
補助巻線の１極の段数が２段と４段との二重かご形電動機の高調波含有率の比は、ほぼ５対１．５になり、二重かご形電動機の高調波含有率は約７０％の高調波含有率の改善がみられる。
補助巻線の１極の段数が２段と５段との二重かご形電動機の高調波含有率の比は、ほぼ５対１．３になり、二重かご形電動機の高調波含有率は約７４％の高調波含有率の改善がみられる。
補助巻線の１極の段数が２段と６段との二重かご形電動機の高調波含有率の比は、ほぼ５対１．２になり、二重かご形電動機の高調波含有率は約７６％の高調波含有率の改善がみられる。
【００３９】
図７に示すように、補助巻線の段数が多くなると高調波含有率が低減する。二重かご形電動機は、補助巻線の１極の段数／ｓｌｏｔ数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲で普通かご型電動機に対し、低減効果が大きい。特に、１／６＜ｋ≦１／４（４／２４＜ｋ≦６／２４）の範囲で、低減効果が大きい。さらに、特に、１／５＜ｋ≦１／４（４．８／２４＜ｋ≦６／２４）の範囲で、低減効果が大きい。
スロット数が２４の場合は、補助巻線の段数が、３段から６段の範囲で低減効果が大きい。特に、補助巻線の段数が、４段から６段の範囲で低減効果が大きい。
図６と図７とに示すように、補助巻線の段数が４段から６段になるに従って少しずつ低減効果が大きくなってゆく。したがって、低減効果の観点からは、４段よりは５段がよく、５段よりは６段がよい。
しかし、補助巻線の段数が増加することにより、装置構成や製造方法が複雑になる可能性があり、装置構成や製造方法の観点からは、６段よりは５段がよく、５段よりは４段がよい。
【００４０】
以上のように、この実施の形態の圧縮機用単相誘導電動機は、密閉容器の内部に冷媒を圧縮する圧縮要素とともに収納され、圧縮要素と駆動軸により連結して圧縮要素を駆動する圧縮機用電動機において、密閉容器の内周部に固定される固定子と、固定子の内側に設けられ、回転子鉄心を有する回転子と、回転子鉄心に鋳込まれる外層二次導体及び内層二次導体を備える二次導体とエンドリングとで構成される二重かご導体を備え、二重かご形回転子の寄生非同期トルクを低減するために、固定子側の磁束を正弦波に近づけ、高調波含有率を低減するもので、補助巻線の１極の段数／ｓｌｏｔ数をｋとすると、１／８＜ｋ≦１／４の範囲となる補助巻線の段数とスロット数で構成することを特徴とする。
【００４１】
実施の形態２．
実施の形態２は、実施の形態１に対し回転子のアルミバーにスキューを付けるものである。スキューを付けることにより、アルミバー両端のｎ次高調波誘起電圧が低減でき、高調波による寄生非同期トルクを低減できる。寄生非同期トルクが大きい二重かご形電動機では、普通かご形電動機よりも大きな効果を得ることができる。
【００４２】
実施の形態３．
実施の形態３は、実施の形態１に対し回転子鉄心にブルーイング処理を施したものである。二重かご形回転子は、普通かご形回転子に対して、コアと二次導体の接触面積が大きい為、漂遊損や高調波二次銅損、渦電流損が大きい。ブルーイングを実施することで、ロータスロットの表面に絶縁被膜を形成し、コアと二次導体のショート、二次導体間のショートにより生じるトルクの低下を防止でき、漂遊損、渦電流損を低減することができる。
【００４３】
実施の形態４．
図８は、実施の形態１から実施の形態３の回転式圧縮機１０を使用する冷凍サイクル装置の構成図である。冷凍サイクル装置は、例えば、空気調和機である。回転式圧縮機１０は電源１８に接続される。回転式圧縮機１０の単相誘導電動機の補助巻線２０ａと電源１８との間に運転コンデンサが接続される。電源１８から電力が回転式圧縮機１０に供給され、回転式圧縮機１０が駆動する。冷凍サイクル装置（空気調和機）は、回転式圧縮機１０、冷媒の流れる方向を切り替える四方弁、室外熱交換器、絞り装置（減圧装置）、室内熱交換器等で構成される。これらが冷媒配管で接続される。
【００４４】
冷凍サイクル装置（空気調和機）は、例えば、冷房運転時、図８の矢印のように冷媒が流れる。室外熱交換器は凝縮器になる。また、室内熱交換器は蒸発器になる。
【００４５】
図示はしないが、冷凍サイクル装置（空気調和機）の暖房運転時は、冷媒は図８の矢印と反対方向の流れとなる。四方弁によって、冷媒の流れる方向が切り替えられる。このときは、室外熱交換器は蒸発器になる。また、室内熱交換器は凝縮器になる。
【００４６】
また、冷媒としてＲ１３４ａ、Ｒ４１０ａ、Ｒ４０７ｃ等に代表されるＨＦＣ系冷媒、および、Ｒ７４４（ＣＯ２）、Ｒ７１７（アンモニア）、Ｒ６００ａ（イソブタン）、Ｒ２９０（プロパン）等に代表される自然冷媒が使用される。冷凍機油としてアルキルベンゼン系油に代表される弱相溶性の油又はエステル油に代表される相溶性の油が使用される。圧縮機には、回転式（ロータリ式）以外に、レシプロ式、スクロール式などが使用可能である。
【００４７】
上記二重かご形誘導電動機を搭載した回転式圧縮機１０を冷凍サイクルに用いることにより、冷凍サイクル装置の性能の向上、小型化、低価格化が可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１  胴部、４  密閉容器、５  シリンダ、６  上軸受け、７  下軸受け、８  駆動軸、９  ローリングピストン、１０  回転式圧縮機、１１  回転子、１１ａ  回転子鉄心、１２  固定子、１４  吸入マフラー、１５  吸入管、１６  吐出管、１７  ガラス端子、２０  巻線、２１  リード線、３０  アルミバー、３２  エンドリング、５０  回転軸、１００  電動機要素、２００  圧縮要素。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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