(57)【要約】【課題】ポンプ用モータの漏洩電流を低減するための技術を提供する。【解決手段】本開示のモータ（１００）は、回転子（１３）と、固定子鉄心（２１）を有し、回転子（１３）の周りに配置された固定子（１５）とを備えている。固定子鉄心（２１）は、環状のヨーク（２２）と、ヨーク（２２）から回転子（１３）の外周面に向かって突出している複数のティース（２３）とを有する。固定子（１５）は、分布巻形式にて複数のティース（２３）に巻き付けられた巻線（２５）と、巻線（２５）の巻線端部（２５ｅ）と固定子鉄心（２１）との間に配置された第１絶縁材（２７）とをさらに有する。第１絶縁材（２７）は、円環状又は円弧状の本体部（２８）と、本体部（２８）から回転子（１３）に向かって突出している突出部（２９）とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子と、
固定子鉄心を有し、前記回転子の周りに配置された固定子と、
を備え、
前記固定子鉄心は、環状のヨークと、前記ヨークから前記回転子の外周面に向かって突出している複数のティースと、を有し、
前記固定子は、分布巻形式にて前記複数のティースに巻き付けられた巻線と、前記巻線の巻線端部と前記固定子鉄心との間に配置された第１絶縁材とをさらに有し、
前記第１絶縁材は、円環状又は円弧状の本体部と、前記本体部から前記回転子に向かって突出している突出部とを含む、ポンプ用モータ。
【請求項２】
前記第１絶縁材の前記本体部は、前記複数のティースよりも前記回転子の半径方向の外側に位置するとともに、前記固定子の前記ヨークに沿って配置されている、請求項１に記載のポンプ用モータ。
【請求項３】
前記第１絶縁材の前記突出部は、前記巻線の前記巻線端部と前記固定子鉄心の前記ティースとによって囲まれた空間に位置している、請求項１又は２に記載のポンプ用モータ。
【請求項４】
前記第１絶縁材は、複数の前記突出部を含み、
前記巻線の前記巻線端部と前記固定子鉄心の前記ティースとによって囲まれた複数の空間のそれぞれに前記突出部が位置している、請求項１又は２に記載のポンプ用モータ。
【請求項５】
前記第１絶縁材は、前記本体部から前記回転子の回転軸に平行な方向に延びている縁部をさらに有し、
前記縁部は、前記回転子の半径方向における前記巻線の前記巻線端部の外周部分に接している、又は、前記回転子の半径方向における前記巻線の前記巻線端部の外周部分に向かい合っている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のポンプ用モータ。
【請求項６】
前記第１絶縁材は、複数の円弧状部品が円環状に連結されることによって構成されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のポンプ用モータ。
【請求項７】
前記回転子の回転軸から前記突出部までの最短距離は、前記回転子の前記回転軸から前記固定子鉄心までの最短距離よりも長い、請求項１〜６のいずれか１項に記載のポンプ用モータ。
【請求項８】
前記ポンプ用モータは、前記回転子及び前記固定子が内部に配置されたケースをさらに備え、
前記第１絶縁材は、前記ポンプ用モータの動作時に前記ケースの内部を満たす流体の比誘電率よりも低い比誘電率を有する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のポンプ用モータ。
【請求項９】
前記固定子鉄心は、互いに隣り合う前記ティースと前記ティースとの間に設けられた複数のスロットをさらに有し、
前記固定子は、前記複数のスロットのそれぞれに配置され、前記巻線と前記固定子鉄心との間に位置している第２絶縁材をさらに有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載のポンプ用モータ。
【請求項１０】
前記複数の第２絶縁材は、前記複数のスロットから突出している複数の端部を有し、
前記複数の第２絶縁材の前記複数の端部が前記第１絶縁材の前記本体部によって包囲されている、請求項９に記載のポンプ用モータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載のポンプ用モータを備えた、液体用ポンプ。
【請求項１２】
作動流体を加圧するポンプと、
前記ポンプから吐出された前記作動流体を加熱する蒸発器と、
前記作動流体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機から吐出された前記作動流体を冷却する凝縮器と、
を備え、
前記ポンプが請求項１１に記載の流体用ポンプである、ランキンサイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ポンプ用モータ、液体用ポンプ及びランキンサイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、太陽光などの自然エネルギー又は各種排熱を利用するエネルギーシステムが注目されている。そのようなエネルギーシステムの１つは、ランキンサイクルシステムである。ランキンサイクルシステムでは、一般に、高温高圧の作動流体で膨張機が駆動され、膨張機によって作動流体から取り出された動力が発電機において電力に変換される。作動流体は回路内をポンプで圧送され、熱源（太陽熱、地熱、自動車の排熱など）から熱を受け取る。作動流体を圧送するためのポンプには、ポンプ用モータが搭載されている。
【０００３】
図１１に示すように、特許文献１には、液体用ポンプ３００が記載されている。液体用ポンプ３００は、ケース３１０、モータ３１１及びギアポンプ機構３１２を備えている。モータ３１１及びギアポンプ機構３１２は、ケース３１０の内部に配置されている。ケース３１０の内部空間は、吐出空間３１８及び吸入空間３１９を含む。モータ３１１が駆動されると、吸入管３２１、吸入空間３１９及び吸入口３２２を通じて、液体がギアポンプ機構３１２に吸入される。液体は、吐出口３２３、吐出空間３１８及び吐出管３２０を通じて、ギアポンプ機構３１２からケース３１０の外部へと吐出される。吐出空間３１８は、ギアポンプ機構３１２から吐出された高圧の液体によって満たされている。つまり、モータ３１１の周囲の空間は、高圧の液体によって満たされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２００３０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１に示す構造によれば、モータの周囲の空間を満たす液体に起因して、漏洩電流が大きくなりがちである。
【０００６】
本開示の目的は、ポンプ用モータの漏洩電流を低減するための技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち、本開示は、
回転子と、
固定子鉄心を有し、前記回転子の周りに配置された固定子と、
を備え、
前記固定子鉄心は、環状のヨークと、前記ヨークから前記回転子の外周面に向かって突出している複数のティースと、を有し、
前記固定子は、分布巻形式にて前記複数のティースに巻き付けられた巻線と、前記巻線の巻線端部と前記固定子鉄心との間に配置された第１絶縁材とをさらに有し、
前記第１絶縁材は、円環状又は円弧状の本体部と、前記本体部から前記回転子に向かって突出している突出部とを含む、ポンプ用モータを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の技術によれば、ポンプ用モータの漏洩電流を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態にかかるポンプ用モータの縦断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示すモータのIIA-IIA線に沿った断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示すモータのIIB-IIB線に沿った断面図である。
【図３】図３は、図１に示すモータに設けられた第１絶縁材の平面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１絶縁材を構成する部品の平面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、図４Ａに示す部品を組み合わせることによって構成された第１絶縁材の平面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、第１絶縁材を構成する別の部品の斜視図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａに示す部品を組み合わせることによって構成された第１絶縁材の斜視図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、第１絶縁材を構成するさらに別の部品の平面図である。
【図６】図６は、変形例にかかるポンプ用モータの縦断面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、図６に示すモータに設けられた第１絶縁材の平面図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、図７Ａに示す第１絶縁材のVIIB-VIIB線に沿った断面図である。
【図８】図８は、本開示のポンプ用モータを用いた液体用ポンプの縦断面図である。
【図９】図９は、本開示のポンプ用モータを用いた別の液体用ポンプの縦断面図である。
【図１０】図１０は、本開示の液体用ポンプを用いたランキンサイクル装置の構成図である。
【図１１】図１１は、従来のモータの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
本発明者らは、図１１に示すポンプ３００の漏洩電流の原因を詳細に調べた。その結果、モータ３１１の特定の構造に漏洩電流の１つの原因があることを突き止めた。具体的には、巻線の巻線端部と固定子鉄心との間の空間が比誘電率の高い液体で満たされることによって、漏洩電流が増大することが判明した。
【００１１】
本開示の第１態様にかかるポンプ用モータは、
回転子と、
固定子鉄心を有し、前記回転子の周りに配置された固定子と、
を備え、
前記固定子鉄心は、環状のヨークと、前記ヨークから前記回転子の外周面に向かって突出している複数のティースと、を有し、
前記固定子は、分布巻形式にて前記複数のティースに巻き付けられた巻線と、前記巻線の巻線端部と前記固定子鉄心との間に配置された第１絶縁材とをさらに有し、
前記第１絶縁材は、円環状又は円弧状の本体部と、前記本体部から前記回転子に向かって突出している突出部とを含むものである。
【００１２】
第１態様のモータは、分布巻モータである。巻線端部と固定子鉄心との間に第１絶縁材が配置されている。第１絶縁材は、本体部及び突出部を有する。第１絶縁材によって巻線端部と固定子鉄心との間の静電容量が減らされるので、この静電容量に起因する漏洩電流が低減する。
【００１３】
本開示の第２態様において、例えば、第１態様にかかるポンプ用モータの前記第１絶縁材の前記本体部は、前記複数のティースよりも前記回転子の半径方向の外側に位置するとともに、前記固定子の前記ヨークに沿って配置されている。このような構造によれば、漏洩電流を減らす効果が確実に得られる。
【００１４】
本開示の第３態様において、例えば、第１又は第２態様にかかるポンプ用モータの前記第１絶縁材の前記突出部は、前記巻線の前記巻線端部と前記固定子鉄心の前記ティースとによって囲まれた空間に位置している。このような構造によれば、巻線端部と固定子鉄心との間の静電容量を確実に減少させることができる。
【００１５】
本開示の第４態様において、例えば、第１又は第２態様にかかるポンプ用モータの前記第１絶縁材は、複数の前記突出部を含み、前記巻線の前記巻線端部と前記固定子鉄心の前記ティースとによって囲まれた複数の空間のそれぞれに前記突出部が位置している。このような構造によれば、漏洩電流を減らす効果が最大限に得られる。特定の経路に漏洩電流が集中することも防止できる。
【００１６】
本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータの前記第１絶縁材は、前記本体部から前記回転子の回転軸に平行な方向に延びている縁部をさらに有し、前記縁部は、前記回転子の半径方向における前記巻線の前記巻線端部の外周部分に接している、又は、前記回転子の半径方向における前記巻線の前記巻線端部の外周部分に向かい合っている。縁部は、巻線端部とモータのケースとの間に位置している。縁部は、巻線端部とケースとの間の静電容量を減少させる。そのため、この静電容量に起因する巻線端部からケースへの漏洩電流が低減する。
【００１７】
本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータの前記第１絶縁材は、複数の円弧状部品が円環状に連結されることによって構成されている。第６態様によれば、巻線端部、固定子鉄心及び第１絶縁材の相互の密着性が向上し、巻線端部と固定子鉄心との間の空間に作動流体が流れ込むことを確実に阻止できる。その結果、静電容量を確実に減らすことができる。
【００１８】
本開示の第７態様において、例えば、第１〜第６態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータでは、前記回転子の回転軸から前記突出部までの最短距離は、前記回転子の前記回転軸から前記固定子鉄心までの最短距離よりも長い。このような構造は、容易に作製されうる。
【００１９】
本開示の第８態様において、例えば、第１〜第７態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータは、前記回転子及び前記固定子が内部に配置されたケースをさらに備え、前記第１絶縁材は、前記ポンプ用モータの動作時に前記ケースの内部を満たす流体の比誘電率よりも低い比誘電率を有する。第１絶縁材がこのような特性を有している場合、静電容量を減らす効果が十分に得られる。
【００２０】
本開示の第９態様において、例えば、第１〜第８態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータの前記固定子鉄心は、互いに隣り合う前記ティースと前記ティースとの間に設けられた複数のスロットをさらに有し、前記固定子は、前記複数のスロットのそれぞれに配置され、前記巻線と前記固定子鉄心との間に位置している第２絶縁材をさらに有する。第２絶縁材によって、巻線と固定子鉄心との間の電気的な絶縁が確保されうる。
【００２１】
本開示の第１０態様において、例えば、第９態様にかかるポンプ用モータの前記複数の第２絶縁材は、前記複数のスロットから突出している複数の端部を有し、前記複数の第２絶縁材の前記複数の端部が前記第１絶縁材の前記本体部によって包囲されている。このような構造によれば、巻線と固定子鉄心との間の電気的な絶縁が確実に確保されうる。
【００２２】
本開示の第１１態様にかかる液体用ポンプは、第１〜第１０態様のいずれか１つにかかるポンプ用モータを備えたものである。第１１態様によれば、ポンプ用モータの漏洩電流を減らすことができる。
【００２３】
本開示の第１２態様にかかるランキンサイクル装置は、
作動流体を加圧するポンプと、
前記ポンプから吐出された前記作動流体を加熱する蒸発器と、
前記作動流体を膨張させる膨張機と、
前記膨張機から吐出された前記作動流体を冷却する凝縮器と、
を備えたものであり、
前記ポンプが第１１態様にかかる流体用ポンプである。
【００２４】
第１２態様によれば、ポンプの漏れ電流が少ないので、ランキンサイクル装置の効率及び安全性が高まる。
【００２５】
以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【００２６】
図１に示すように、本実施形態のポンプ用モータ１００（単に「モータ１００」とも称する）は、シャフト１１、回転子１３及び固定子１５を備えている。シャフト１１、回転子１３及び固定子１５は、筒形のケース１７の内部に配置されている。回転子１３は、シャフト１１に取り付けられており、シャフト１１によって回転可能に支持されている。固定子１５は、ケース１７に固定されている。固定子１５は、回転子１３の周りに配置されている。回転子１３は、円筒状のエアギャップ１９を介して固定子１５と対向している。
【００２７】
回転子１３は、複数の円形状の電磁鋼板を回転軸Ｏに平行に積み重ねることによって構成されている。回転子１３は円柱の形状を有する。エアギャップ１９が不等ギャップとなるように回転子１３の形状が定められていてもよい。回転子１３には、複数の永久磁石が埋め込まれていてもよい。あるいは、回転子１３の表面に複数の永久磁石が設けられていてもよい。モータ１００は、永久磁石同期モータでありうる。ただし、モータ１００は、永久磁石を有さないリラクタンスモータであってもよく、インダクションモータであってもよい。回転軸Ｏは、シャフト１１及び回転子１３に共通の回転軸である。
【００２８】
図２Ａに示すように、固定子１５は、固定子鉄心２１及び巻線２５を有する。固定子鉄心２１は、ヨーク２２、複数のティース２３及び複数のスロット２４を有する。固定子鉄心２１は、磁性材料からなる複数の電磁鋼板を回転軸Ｏに平行に積み重ねることによって構成されている。ヨーク２２は、平面視で環形状を有する部分である。各ティース２３は、ヨーク２２から回転子１３の外周面に向かって突出している部分である。各スロット２４は、互いに隣り合うティース２３とティース２３との間に設けられている。ティース２３及びスロット２４は、回転軸Ｏに平行な方向に延びている。ヨーク２２の周方向に沿って、ティース２３とスロット２４とが交互に設けられている。
【００２９】
巻線２５は、各スロット２４に配置されており、分布巻形式にて各ティース２３に巻き付けられている。つまり、巻線２５は、周方向において互いに隣接していないスロット２４からスロット２４へと延びている。巻線２５は、スロット２４の外部に位置している複数の巻線端部２５ｅ（コイルエンド）を有する。巻線端部２５ｅは、回転軸Ｏに平行な方向において、スロット２４から突出している部分である。分布巻形式では、スロット２４の外部において複数の巻線端部２５ｅが互いに重なり合う。そのため、分布巻形式では、巻線２５が長くなりがちであり、巻線端部２５ｅの束のサイズが大きくなりがちである。その結果、巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１のティース２３との間に広い空間が生じる。本明細書では、この空間を巻線端部空間とも称する。集中巻形式のモータでは、このような空間は存在しない。
【００３０】
図１及び図２Ｂに示すように、固定子１５は、第１絶縁材２７をさらに有する。第１絶縁材２７は、巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１との間に配置されている。つまり、第１絶縁材２７は、巻線端部空間に配置されている。第１絶縁材２７は、本体部２８及び複数の突出部２９を含む。本体部２８は、円環状の部分である。複数の突出部２９のそれぞれは、本体部２８から回転子１３に向かって突出している部分である。複数の突出部２９のそれぞれは、本体部２８に一体に形成されている。第１絶縁材２７によって巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１との間の静電容量が減らされるので、この静電容量に起因する巻線端部２５ｅから固定子１５への漏洩電流が低減する。
【００３１】
図３に示すように、本実施形態において、第１絶縁材２７の本体部２８は、平面視で円環の形状を有している。本体部２８の周方向に沿って、突出部２９が等角度間隔で設けられている。このような構造によれば、漏洩電流を減らす効果が確実に得られる。ただし、本体部２８の形状が円環状であることは必須ではない。本体部２８の形状は、平面視で円弧状であってもよい。つまり、ヨーク２２の周方向において、第１絶縁材２７が設けられていない部分が存在していてもよい。モータ１００は、横置きの姿勢で使用されることがある。モータ１００が横置きの姿勢のとき、シャフト１１が水平方向に平行である。固定子１５の下側部分のみが液体の作動流体に浸かり、固定子１５の上側部分は液面よりも上に存在する可能性がある。この場合、第１絶縁材２７が固定子１５の下側部分にのみ設けられているだけで、漏洩電流を十分に減らすことができる。
【００３２】
第１絶縁材２７は、回転軸Ｏに平行な方向において、固定子１５の一端側と他端側との両側に設けられている。つまり、モータ１００には、１対の第１絶縁材２７が設けられている。ただし、第１絶縁材２７は、回転軸Ｏに平行な方向において、固定子１５の一端側にのみ設けられていてもよい。
【００３３】
本実施形態において、第１絶縁材２７の本体部２８は、複数のティース２３よりも回転子１３の半径方向の外側に位置するとともに、固定子１５のヨーク２２に沿って配置されている。このような構造によれば、漏洩電流を減らす効果が確実に得られる。第１絶縁材２７は、例えば、ねじ、ボルトのような締結具によって固定子１５に固定されている。第１絶縁材２７は、固定子１５に着脱可能であってもよい。第１絶縁材２７が固定子鉄心２１の上に直接配置されていてもよいし、第１絶縁材２７と固定子鉄心２１との間に別の絶縁板が配置されていてもよい。「回転子１３の半径方向」は、固定子１５の半径方向に一致し、第１絶縁材２７の半径方向にも一致する。
【００３４】
第１絶縁材２７の突出部２９は、巻線２５の巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１のティース２３とによって囲まれた空間（つまり、巻線端部空間）に位置している。言い換えれば、突出部２９によって、巻線端部空間が埋められている。このような構造によれば、巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１との間の静電容量を確実に減少させることができる。さらに、本実施形態では、巻線２５の巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１のティース２３とによって囲まれた複数の空間のそれぞれに突出部２９が位置している。つまり、全ての巻線端部空間が突出部２９で埋められている。突起部２９の数は、ティース２３の数に等しい。このような構造によれば、漏洩電流を減らす効果が最大限に得られる。特定の経路に漏洩電流が集中することも防止できる。
【００３５】
図２Ｂに示すように、第１絶縁材２７の突出部２９の先端は、回転子１３の半径方向において、固定子鉄心２１の内周面２１ｐよりも外側に位置している。つまり、回転子１３の回転軸Ｏから突出部２９までの最短距離Ｌ１は、回転子１３の回転軸Ｏから固定子鉄心２１（固定子鉄心２１の内周面２１ｐ）までの最短距離Ｌ２よりも長い。このような構造は、容易に作製されうる。ただし、突出部２９は、固定子鉄心２１の内周面２１ｐに一致する位置まで延びていてもよい。この場合、静電容量をより十分に減らすことができるので、漏洩電流を減らす効果も増す。
【００３６】
第１絶縁材２７は、モータ１００の動作時にケース１７の内部を満たす作動流体の比誘電率よりも低い比誘電率を有する。後述するように、モータ１００を用いたポンプがランキンサイクル装置に使用されているとき、第１絶縁材２７は、ランキンサイクル装置に使用された作動流体の比誘電率よりも低い比誘電率を有する。第１絶縁材２７がこのような特性を有している場合、静電容量を減らす効果が十分に得られる。第１絶縁材２７の比誘電率は、例えば、１．５〜５の範囲にある。比誘電率は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｃ ２１３８（２００７）に規定された方法によって測定されうる。
【００３７】
第１絶縁材２７は、樹脂、セラミック、ガラスなどの絶縁材料で作られている。セラミックとしては、アルミナセラミック、窒化ケイ素セラミック、炭化ケイ素セラミックなどが使用されうる。セラミックで作られた第１絶縁材２７は、耐熱性及び耐食性に優れており、使用可能な流体を選ばない。樹脂としては、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、ポリフェニレンスルファイドなどが使用されうる。これらの樹脂は、耐熱及び電気絶縁性に優れている。第１絶縁材２７は、典型的には、樹脂で作られている。樹脂は成形性に優れており、かつ安価である。上記の樹脂の比誘電率は３程度である。巻線２５の周囲を満たす流体の比誘電率が３より高い場合、これらの樹脂で作られた第１絶縁材２７は、漏れ電流の低減に特に有効である。
【００３８】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、固定子１５は、さらに、複数の第２絶縁材３７を有している。第２絶縁材３７は、複数のスロット２４のそれぞれに配置されており、固定子鉄心２１と巻線２５との間に位置している。第２絶縁材３７は、典型的には、絶縁シートである。第２絶縁材３７は、スロット２４の内周面に沿って回転軸Ｏに平行な方向に延びている。第２絶縁材３７によって、巻線２５と固定子鉄心２１との間の電気的な絶縁が確保されうる。第２絶縁材３７は、例えば、第１絶縁材２７の材料として使用可能な上述の樹脂で作られている。
【００３９】
図２Ｂに示すように、第２絶縁材３７は、スロット２４から突出している端部３７ａを有する。複数の第２絶縁材３７のそれぞれが端部３７ａを有する。複数の第２絶縁材３７の複数の端部３７ａが第１絶縁材２７の本体部２８によって包囲されている。このような構造によれば、巻線２５と固定子鉄心２１との間の電気的な絶縁が確実に確保されうる。
【００４０】
当業者に知られているように、モータの巻線は、樹脂で被覆されていることがある。このようなモータは、モールドモータと呼ばれている。巻線が樹脂で被覆されている場合、巻線の放熱性は良くない。これに対し、本実施形態によれば、第１絶縁材２７によって巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１との間の空間が埋められているに過ぎず、巻線端部２５ｅは、ケース１７の内部を満たす作動流体に直接接することができる。そのため、巻線２５の熱を周囲に効率的に逃がすことができる。これにより、モータ効率の低下も抑制される。
【００４１】
第１絶縁材２７は、単一の部品（図３）であってもよいし、複数の部品を組み合わせることによって構成されていてもよい。
【００４２】
図４Ａ及び図４Ｂに示す例において、第１絶縁材２７は、複数の円弧状部品２７ｓが円環状に連結されることによって構成されている。第１絶縁材２７は、例えば、３つの円弧状部品２７ｓを有する。円弧状部品２７ｓのそれぞれが分割本体部２８ｓ及び複数の突出部２９を有する。周方向における円弧状部品２７ｓの一端には、半径方向外向きの凸部４０が設けられている。周方向における円弧状部品２７ｓの他端には、半径方向内向きの凹部４１が設けられている。凸部４０が凹部４１に嵌められるように複数の円弧状部品２７ｓを円環状に組み合わせることによって、第１絶縁材２７が作製されうる。
【００４３】
第１絶縁材２７が単一の部品である場合、固定子鉄心２１に第１絶縁材２７を固定する工程が行われたのち、固定子鉄心に巻線２５を巻き付ける工程が行われる。他方、図４Ａ及び図４Ｂに示す構造によれば、これらの工程の順番が限定されない。例えば、固定子鉄心２１に巻線２５を巻き付ける工程が行われたのち、巻線端部２５ｅと固定子鉄心２１との間の空間（巻線端部空間）のそれぞれに突出部２９が挿入されるように複数の円弧状部品２７ｓを組み合わせる。この場合、巻線端部２５ｅ、固定子鉄心２１及び第１絶縁材２７の相互の密着性が向上し、巻線端部空間に作動流体が流れ込むことを確実に阻止できる。その結果、静電容量を確実に減らすことができる。作動流体の比誘電率が高い場合でも、モータ１００の漏洩電流が確実に低減されうる。固定子鉄心２１に巻線２５を巻き付けたのち、第１絶縁材２７を固定子鉄心２１に取り付けることが可能である。そのため、図４Ａ及び図４Ｂに示す構造を採用したときのモータ１００の組立精度は高く、組立作業も容易である。
【００４４】
図５Ａ及び図５Ｂに示す例においても、第１絶縁材２７は、複数の円弧状部品２７ｔが円環状に連結されることによって構成されている。第１絶縁材２７は、例えば、３つの円弧状部品２７ｔを有する。円弧状部品２７ｔのそれぞれが分割本体部２８ｓ及び複数の突出部２９を有する。半径方向において分割本体部２８ｓの外周面２８ｐには、溝４２が設けられている。溝４２は、周方向において分割本体部２８ｓの一端から他端まで延びている。「分割本体部２８ｓの外周面２８ｐ」は、半径方向において最も外側に位置している面である。複数の円弧状部品２７ｔを円環状に組み合わせ、溝４２にＣ字状のリング４３を配置する。リング４３によって複数の円弧状部品２７ｔが拘束され、第１絶縁材２７が作製される。
【００４５】
第１絶縁材２７が複数の円弧状部品２７ｔによって構成されているので、図５Ａ及び図５Ｂに示す構造も図４Ａ及び図４Ｂに示す構造と同じ効果をもたらす。リング４３の締め付け力によって、巻線端部２５ｅ、固定子鉄心２１及び第１絶縁材２７の相互の密着性が向上し、巻線端部空間に作動流体が流れ込むことを確実に阻止できる。固定子鉄心２１に巻線２５を巻き付けたのち、第１絶縁材２７を固定子鉄心２１に取り付けることが可能である。そのため、図５Ａ及び図５Ｂに示す構造を採用したときのモータ１００の組立精度は高く、組立作業も容易である。
【００４６】
図４Ａ及び図４に示す構造は、図５Ａ及び図５Ｂに示す構造に組み合わされてもよい。つまり、第１絶縁材２７を構成する複数の部品は、凸部４０を凹部４１に嵌め合わせることに加え、溝４２にリング４３を配置することによって組み合わされてもよい。
【００４７】
第１絶縁材２７を構成する部品の数は特に限定されない。第１絶縁材２７の分割角度が均等であることは必須ではない。第１絶縁材２７を構成する複数の部品が互いに異なる角度範囲を占有していてもよい。
【００４８】
図４Ａ〜図５Ｂに示す構造は、後述する第１絶縁材４７にも採用されうる。
【００４９】
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、周方向において互いに隣り合う円弧状部品２７ｓと円弧状部品２７ｓとの継ぎ目は、周方向において互いに隣り合う突出部２９と突出部２９との間に位置している。言い換えれば、継ぎ目は、固定子鉄心２１のスロット２４に対応する位置に存在している。もちろん、継ぎ目は、固定子鉄心２１のティース２３に対応する位置に存在していてもよい。第１の継ぎ目が固定子鉄心２１のスロット２４に対応する位置に存在し、第２の継ぎ目が固定子鉄心２１のティース２３に対応する位置に存在していてもよい。円弧状部品２７ｓの一端及び他端のそれぞれに凸部４０が設けられていてもよい。円弧状部品２７ｓの一端及び他端のそれぞれに凹部４１が設けられていてもよい。
【００５０】
巻線２５から延びるリード線の配置、又は、固定子１５の形状が原因で、複数の円弧状部品の配置に制約が生まれることがある。この場合、複数の円弧状部品の構造が互いに異なっていると、第１絶縁材２７の組み立て作業に誤りが起こることを防止できる。複数の円弧状部品のそれぞれの配置に制約がない場合には、複数の円弧状部品が互いに同一の構造を有していてもよく、互いに異なる構造を有していてもよい。複数の円弧状部品が互いに同一の構造を有している場合、第１絶縁材２７のコストは安価である。
【００５１】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、周方向において互いに隣り合う円弧状部品２７ｔと円弧状部品２７ｔとの接触面は、例えば、半径方向に平行である。ただし、この接触面は、半径方向に対して傾いていてもよい。図５Ｃに示す例において、円弧状部品２７ｕは、周方向における一方の端面に凸部４４を有し、周方向における他方の端面に凹部４５を有する。凸部４４が凹部４５に嵌められるように複数の円弧状部品２７ｕを円環状に組み合わせることによって、第１絶縁材２７が作製されうる。円弧状部品２７ｕは、簡素な形状を有するので容易に作製されうる。円弧状部品２７ｕを用いて第１絶縁材２７を組み立てることも容易である。円弧状部品２７ｕにおいて、凹部４５は、回転軸Ｏに平行な方向に貫通しているスリットであってもよい。この場合、凹部４５としてのスリットに板状の凸部４４が嵌められる。
【００５２】
（変形例）
図６に示すように、本変形例にかかるポンプ用モータ１０２は、先に説明した第１絶縁材２７と異なる形状を有する第１絶縁材４７を備えている。第１絶縁材４７を除き、モータ１０２の構造は、先に説明したポンプ１００の構造と同じである。したがって、ポンプ１００とポンプ１０２との間の共通する要素には同じ参照符号を付し、それらの説明を省略することがある。実施形態及び変形例に関する説明は、技術的に矛盾しない限り、相互に適用されうる。さらに、技術的に矛盾しない限り、実施形態及び変形例は、相互に組み合わされてもよい。
【００５３】
図７Ａ及び図７Ｂに示すように、第１絶縁材４７は、本体部２８、複数の突出部２９及び縁部３０を有する。本体部２８及び複数の突出部２９の各構造は、先に説明した通りである。縁部３０は、本体部２８から回転子１３の回転軸Ｏに平行な方向に延びている部分である。縁部３０の先端は、例えば、回転子１３の回転軸Ｏに平行な方向における巻線端部２５ｅの端面（上面）よりも固定子１５に近い位置にある。縁部３０の形状は、平面視で円環状である。縁部３０の直径は、本体部２８の直径に一致している。「直径」は、平面視での外径を意味する。縁部３０は、本体部２８に一体に形成されている。図６において、縁部３０は、回転子１３の半径方向における巻線２５の巻線端部２５ｅの外周部分に接している。ただし、縁部３０が巻線端部２５ｅに接していることは必須ではない。縁部３０は、回転子１３の半径方向における巻線２５の巻線端部２５ｅの外周部分に向かい合っているだけでもよい。
【００５４】
本変形例の第１絶縁材４７は、先に説明した第１絶縁材２７に縁部３０を追加することによって得られる。したがって、本変形例によれば、先に説明した第１絶縁材２７によって得られる効果に加え、次の効果が得られる。縁部３０は、巻線端部２５ｅとケース１７との間に位置している。縁部３０は、巻線端部２５ｅとケース１７との間の静電容量を減少させる。そのため、この静電容量に起因する巻線端部２５ｅからケース１７への漏洩電流が低減する。特に、モータ電流のスイッチング周波数が比較的大きい場合、縁部３０によって得られるこの効果が顕著である。一般に、モータ電流のスイッチング周波数を下げると漏洩電流が減少する。しかし、スイッチング周波数を下げる（例えば、４ｋＨｚ以下に下げる）とモータの騒音が増加するので、スイッチング周波数を下げることが難しい場合がある。漏洩電流と騒音は、トレードオフの関係にある。本変形例によれば、騒音が問題とならないレベルにスイッチング周波数を維持しつつ、第１絶縁材４７によって漏洩電流を減らすことができる。
【００５５】
第１絶縁材４７の縁部３０は、回転子１３の半径方向において、巻線端部２５ｅの外周側にのみ設けられている。第１絶縁材４７は、巻線端部２５ｅがケース１７の内部を満たす作動流体に直接接することを許容する。そのため、巻線２５の熱を周囲に効率的に逃がすことができる。これにより、モータ効率の低下も抑制される。
【００５６】
（液体用ポンプの実施形態）
図８に示すように、液体用ポンプ２００（単に「ポンプ２００」とも称する）は、本開示のモータ１００を備えている。詳細には、ポンプ２００は、ケース５０、モータ１００、ポンプ機構５２、吸入管６０及び吐出管６１を備えている。モータ１００及びポンプ機構５２が共通の１つのケース５０に収められている。モータ１００は、シャフト１１によってポンプ機構５２に連結されている。シャフト１１は、鉛直方向に平行に延びている。吸入管６０及び吐出管６１は、それぞれ、ケース５０に取り付けられている。ケース５０の一部は、モータ１００のケース１７（図１）を構成している。モータ１００に代えて、モータ１０２（図４）もポンプ２００に採用されうる。
【００５７】
ケース５０の内部において、ポンプ機構５２は、モータ１００の下方に配置されている。ポンプ機構５２は、吸入孔６２及び吐出孔６３を有する。吸入孔６２は、作動流体を吸入するための孔であり、吸入空間６８に向かって開口している。吐出孔６３は、作動流体を吐出するための孔であり、吐出空間６９に向かって開口している。吸入管６０は、吸入空間６８に連通している。吐出管６１は、吐出空間６９に連通している。モータ１００の回転子１３及び固定子１５は、吐出空間６９に位置している。
【００５８】
モータ１００を駆動すると、シャフト１１が回転してポンプ機構５２が駆動される。吸入管６０及び吸入空間６８を通じて、ケース５０の外部からポンプ機構５２に液相の作動流体が吸い込まれる。加圧された作動流体は、吐出空間６９及び吐出管６１を通じて、ポンプ機構５２からケース５０の外部に吐出される。ポンプ２００において、モータ１００の回転子１３及び固定子１５の周囲の空間は、液相の作動流体によって満たされている。本開示のモータ１００は、ポンプ２００の漏洩電流の低減に寄与する。
【００５９】
（変形例）
図９に示すように、液体用ポンプ２０２（単に「ポンプ２０２」とも称する）も本開示のモータ１００を備えている。ポンプ２０２は、ケース５０、モータ１００、ポンプ機構５２、仕切り板５３、吸入管６０及び吐出管６１を備えている。モータ１００及びポンプ機構５２が共通の１つのケース５０に収められている。モータ１００は、シャフト１１によってポンプ機構５２に連結されている。シャフト１１は、鉛直方向に平行に延びている。吸入管６０及び吐出管６１は、それぞれ、ケース５０に取り付けられている。ケース５０の一部は、モータ１００のケース１７（図１）を構成している。モータ１００に代えて、モータ１０２（図４）もポンプ２０２に採用されうる。
【００６０】
ポンプ２０２において、ケース５０は、吸入空間７８、吐出空間７９及びモータ空間８０を内部に有する。吸入空間７８と吐出空間７９とはポンプ機構５２によって互いに隔てられている。吸入空間７８とモータ空間８０とは仕切り板５３によって互いに隔てられている。吸入空間７８には、ポンプ機構５２で加圧される前の作動流体が一時的に貯められる。吐出空間７９には、ポンプ機構５２で加圧された後の作動流体が一時的に貯められる。モータ１００は、モータ空間８０に配置されている。
【００６１】
ケース５０の内部において、ポンプ機構５２は、モータ１００の下方に配置されている。ポンプ機構５２の吸入孔６２は、吸入空間７８に向かって開口している。ポンプ機構５２の吐出孔６３は、吐出空間７９に向かって開口している。吸入管６０は、吸入空間７８に連通している。吐出管６１は、吐出空間７９に連通している。
【００６２】
モータ１００を駆動すると、シャフト１１が回転してポンプ機構５２が駆動される。吸入管６０及び吸入空間７８を通じて、ケース５０の外部からポンプ機構５２に液相の作動流体が吸い込まれる。加圧された作動流体は、吐出空間７９及び吐出管６１を通じて、ポンプ機構５２からケース５０の外部に吐出される。
【００６３】
仕切り板５３（仕切り部材）は、シャフト１１の長手方向においてモータ１００と吸入管６０の開口部との間に配置されている。ポンプ機構５２（詳細には、ポンプ機構５２の上軸受部材）と仕切り板５３との間に吸入空間７８が存在する。仕切り板５３は、モータ空間８０への液相の作動流体の流入を妨げる。モータ１００の周囲の空間は、気相の作動流体で満たされる。ただし、シャフト１１と仕切り板５３との間の隙間からモータ空間８０に液相の作動流体が入り、モータ空間８０の下部が液相の作動流体で満たされる可能性がある。さらに、ポンプ２０２の停止時に作動流体が凝縮し、モータ空間８０の下部が液相の作動流体で満たされる可能性がある。これらの場合において、本開示のモータ１００は、ポンプ２００の漏洩電流の低減に寄与する。ポンプ２０２において、モータ空間８０の上部が液相の作動流体で満たされる可能性は低い。したがって、第１絶縁材２７は、回転軸Ｏに平行な方向において、固定子１５の一端側（下端側）にのみ設けられていてもよい。
【００６４】
（ランキンサイクル装置の実施形態）
図１０に示すように、本実施形態のランキンサイクル装置４００は、ポンプ２００、蒸発器２、膨張機３、凝縮器４及び流路６ａ〜流路６ｄを備えている。流路６ａ〜６ｄによって、ポンプ２００、蒸発器２、膨張機３及び凝縮器４がこの順番で環状に接続されている。流路６ａは、ポンプ２００の出口と蒸発器２の入口とを接続している。ポンプ２００の吐出管６１は、流路６ａの少なくとも一部を形成している。流路６ｂは、蒸発器２の出口と膨張機３の入口とを接続している。流路６ｃは、膨張機３の出口と凝縮器４の入口とを接続している。流路６ｄは、凝縮器４の出口とポンプ２００の入口とを接続している。ポンプ２００の吸入管６０は、流路６ｄの少なくとも一部を形成している。流路６ａ〜６ｄは、それぞれ、少なくとも１つの配管を含む。ポンプ２００に代えて、ポンプ２０２（図９）も使用されうる。
【００６５】
ランキンサイクル装置４００の作動流体は特に制限されない。作動流体として、有機作動流体が使用されうる。有機作動流体は、例えば、ハロゲン化炭化水素、炭化水素、アルコールなどの有機化合物である。ハロゲン化炭化水素は、例えば、Ｒ−１２３、Ｒ３６５ｍｆｃ又はＲ−２４５ｆａである。炭化水素は、例えば、プロパン、ブタン、ペンタン、イソペンタンなどのアルカンである。アルコールは、例えば、エタノールである。これらの有機作動流体は単独で使用されてもよいし、これらの有機作動流体の二種類以上が混合されて使用されてもよい。作動流体として、水、二酸化炭素、アンモニウムなどの無機作動流体を使用してもよい。
【００６６】
蒸発器２は、作動流体を加熱する。蒸発器２は、例えば、地熱によって得られる温水、ボイラー若しくは燃焼炉の燃焼ガス又はその排気ガスなどの熱媒体から熱エネルギーを吸収し、その吸収した熱エネルギーによって作動流体を加熱して蒸発させる。蒸発器２には、熱媒体の流路２ａが接続されている。熱媒体が温水などの液体である場合、蒸発器２として、プレート式熱交換器又は二重管式熱交換器が望ましく使用される。熱媒体が燃焼ガス又は排気ガスなどの気体の場合、蒸発器２として、フィンチューブ熱交換器が望ましく使用される。図１０において、実線の矢印は作動流体の流れ方向を示し、破線の矢印は熱媒体の流れ方向を示している。
【００６７】
膨張機３は、蒸発器２によって加熱された作動流体を膨張させるための流体機械である。ランキンサイクル装置４００は、発電機５をさらに備えている。発電機５は、膨張機３に接続されている。膨張機３における作動流体の膨張によって膨張機３は回転動力を得る。この回転動力が発電機５によって電気に変換される。膨張機３は、例えば、容積型又は速度型の膨張機である。容積型の膨張機の型式としては、ロータリ型、スクリュー型、往復型及びスクロール型を挙げることができる。速度型の膨張機の型式としては、遠心型又は軸流型を挙げることができる。
【００６８】
凝縮器４は、膨張機３によって膨張した作動流体の有する熱を放熱する。凝縮器４において、作動流体が冷却媒体と熱交換することによって、作動流体が冷却され、冷却媒体が加熱される。凝縮器４には、冷却媒体の流路４ａが接続されている。図１０において、一点鎖線の矢印は、冷却媒体の流れの方向を示している。凝縮器４としては、プレート式熱交換器、二重管式熱交換器、フィンチューブ熱交換器などの公知の熱交換器を使用できる。凝縮器４の種類は、冷却媒体の種類に応じて適切に選択される。冷却媒体が水などの液体である場合、プレート式熱交換器又は二重管式熱交換器が望ましく使用される。冷却媒体が空気などの気体である場合、フィンチューブ熱交換器が望ましく使用される。
【００６９】
凝縮器４から流出した作動流体は、液相状態である。すなわち、凝縮器４から流出した液相の作動流体が吸入管６０を通じてケース５０の内部に導かれる。ポンプ２００は、液相の作動流体を吸入し、蒸発器２に向かって吐出する。ポンプ２００によって作動流体が加圧され、加圧された作動流体が流路６ｄを通じて蒸発器２に供給される。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本開示のポンプ用モータは、比誘電率の高い液体を圧送するためのポンプに有用である。本開示のポンプ用モータは、ランキンサイクル、ヒートポンプサイクルなどの熱力学サイクルに有用である。
【符号の説明】
【００７１】
２  蒸発器
３  圧縮機
４  凝縮器
１１  シャフト
１３  回転子
１５  固定子
１７  ケース
１９  エアギャップ
２１  固定子鉄心
２１ｐ  内周面
２２  ヨーク
２３  ティース
２４  スロット
２５  巻線
２５ｅ  巻線端部
２７，４７  第１絶縁材
２７ｓ，２７ｔ，２７ｕ  円弧状部品
２８  本体部
２９  突出部
３０  縁部
３７  第２絶縁材
１００，１０２  ポンプ用モータ
２００，２０２  液体用ポンプ
４００  ランキンサイクル装置
Ｏ  回転軸
【図１】
2019022310.tif 000003
【図２Ａ】
2019022310.tif 000004
【図２Ｂ】
2019022310.tif 000005
【図３】
2019022310.tif 000006
【図４Ａ】
2019022310.tif 000007
【図４Ｂ】
2019022310.tif 000008
【図５Ａ】
2019022310.tif 000009
【図５Ｂ】
2019022310.tif 000010
【図５Ｃ】
2019022310.tif 000011
【図６】
2019022310.tif 000012
【図７Ａ】
2019022310.tif 000013
【図７Ｂ】
2019022310.tif 000014
【図８】
2019022310.tif 000015
【図９】
2019022310.tif 000016
【図１０】
2019022310.tif 000017
【図１１】
2019022310.tif 000018