(57)【要約】【課題】銅線とアルミニウム線を併用した電動機であっても、効率低減を抑えつつ、安価で低騒音な電動機を提供する。【解決手段】固定子鉄心および固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心および当該固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、
前記固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、
前記固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、
前記各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しいことを特徴とする電動機。
【請求項２】
前記固定子巻線は、Ｙ結線され、前記各相毎の複数の巻線のうち銅線の巻線が電源線側、アルミニウム線の巻線が中性点側に配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項３】
前記固定子巻線は、Δ結線され、前記各相毎の複数の巻線のうち相間接続に銅線の巻線、銅線の巻線間にアルミニウム線の巻線が配置されていることを特徴とする請求項１記載の電動機。
【請求項４】
冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部に回転を伝達して冷媒ガスを圧縮させる請求項１〜３の何れかに記載の電動機と
を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項５】
請求項４に記載の密閉型圧縮機と、
冷房運転時に凝縮器として作用し、暖房運転時に蒸発器として作用する室外熱交換器と、
冷房運転時に蒸発器として作用し、暖房運転時に凝縮器として作用する室内熱交換器とを少なくとも備えた冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固定子巻線に異種の導体を併用した電動機、この電動機が搭載された密閉型圧縮機及び密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動機には、固定子巻線に銅とアルミニウムの両方の導体で構成したものがある（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１では、固定子巻線全体に対するアルミニウムの導体の割合をなるべく多くすることで（本数比率で３〜９％が銅）、電動機の軽量化や被水に対する腐食防止の効果を高めることを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２０３０２号公報（特許請求の範囲）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、銅とアルミニウムは電気抵抗率が異なる（銅：１６．７８［Ω・ｍ］、アルミニウム：２８．２［Ω・ｍ］）。そのため、各相で銅とアルミニウムの導体の割合が異なると相間抵抗が異なり、各相で電流不平衡となる。この電流不平衡は、電動機のトルク脈動を発生させ、電磁音が増加する。また、アルミニウムの方が銅よりも電気抵抗率が高いので、アルミニウムを用いた固定子巻線に発生するジュール損失が増加し、電動機の効率低下につながる虞がある。
【０００５】
本発明は、前記のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、銅線とアルミニウム線を併用した電動機であっても、効率低減を抑えつつ、安価で低騒音な電動機を提供するものである。
【０００６】
第２の目的は、固定子巻線に銅線とアルミニウム線を併用した電動機の生産性及び品質を向上させることである。
【０００７】
第３の目的は、所定の効率を満足させつつ、安価で低騒音で品質の高い密閉型圧縮機を得るものである。
【０００８】
第４の目的は、信頼性の高い冷凍サイクル装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電動機は、固定子鉄心および当該固定子鉄心に巻かれた固定子巻線を有する円筒形状の固定子と、固定子の内側に回転自在に設けられた回転子とを備えた電動機において、固定子巻線は、各相毎に複数の巻線が直列に接続されて構成され、各相毎の複数の巻線は、銅線とアルミニウム線の両方で構成され、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、固定子巻線の各相毎の複数の巻線を、銅線とアルミニウム線の両方で構成し、かつ各相のアルミニウム線の巻線と銅線の巻線の割合が等しくなるようにしている。この構成により、各相の巻線の抵抗は平衡し、これに伴い各相に流れる電流も平衡するため、電動機の効率低減を抑えつつ、電動機のトルク脈動の発生を抑えることができ、安価で低騒音、高品質なアルミニウム線と銅線を併用した電動機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１に係る密閉型圧縮機の概略構成の一例を示す縦断面図。
【図２】図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ−Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図。
【図３】図１の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の概略構成図。
【図４】図１の密閉型圧縮機を矢視Ｂ−Ｂ方向から見て示す電動機の横断面図。
【図５】実施の形態１に係る密閉型圧縮機の電動機の固定子巻線を模式的に示す平面図。
【図６】図５の電動機に示す固定子巻線の結線図。
【図７】実施の形態２における電動機の固定子巻線の結線図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る密閉型圧縮機の概略構成の一例を示す縦断面図、図２は図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ−Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図である。
図１に示す密閉型圧縮機１００は、密閉容器１０と、この密閉容器１０内に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部２０と、圧縮機構部２０を駆動する電動機３０とが収納されて構成された、例えばシリンダ型ロータリ圧縮機である。
【００１３】
密閉容器１０は、有底筒形状の下部容器１２と、下部容器１２の上部開口を密閉状態で覆う上部容器１１とで構成されている。下部容器１２内の下側には圧縮機構部２０が設置され、下部容器１２内の上側には電動機３０が設置されている。圧縮機構部２０と電動機３０とは、電動機３０の回転軸２１によって連結され、電動機３０の回転運動が圧縮機構部２０に伝達される。圧縮機構部２０は、伝達された回転力によって冷媒ガスを圧縮し、密閉容器１０内に吐出する。つまり、密閉容器１０内は、圧縮された高温・高圧の冷媒ガスによって満たされている。密閉容器１０の下部、すなわち下部容器１２の底部には、圧縮機構部２０を潤滑するための冷凍機油が貯留されている。
【００１４】
回転軸２１の下部には、オイルポンプが設けられている。このオイルポンプは、回転軸２１の回転により、密閉容器１０の底部に貯留された冷凍機油を汲み上げ、圧縮機構部２０の各摺動部へ給油する。これにより、圧縮機構部２０の機械的潤滑作用が確保される。
【００１５】
回転軸２１は、主軸部２１ａと、偏心軸部２１ｂと、副軸部２１ｃとから構成され、軸方向に主軸部２１ａ、偏心軸部２１ｂおよび副軸部２１ｃの順に形成されている。主軸部２１ａには、電動機３０の回転子３１が焼嵌または圧入されて固定されており、偏心軸部２１ｂには、円筒形状のローリングピストン２２が嵌め込まれている。
【００１６】
次に、圧縮機構部２０の構成について、図２を用いて説明する。
図２は図１の密閉型圧縮機を矢視Ａ−Ａ方向から見て示す圧縮機構部の横断面図である。
圧縮機構部２０は、シリンダ２３と、ローリングピストン２２と、上軸受２４と、下軸受２５と、ベーン２６とで構成されている。シリンダ２３は、軸方向に開けられた穴をシリンダ室２３ａとする円筒形状に形成されている。シリンダ室２３ａ内には、シリンダ室２３ａ内で偏心運動を行う偏心軸部２１ｂと、偏心軸部２１ｂに嵌め込まれたローリングピストン２２と、シリンダ室２３ａの内周とローリングピストン２２の外周とで形成される空間を仕切るベーン２６とが収納されている。
【００１７】
シリンダ２３には、一端がシリンダ室２３ａに開口し、他端に背圧室２３ｂが設けられたベーン溝２３ｃが形成されている。ベーン溝２３ｃには、ベーン２６が収納されている。このベーン２６は、ベーン溝２３ｃ内を径方向に往復運動する。ベーン２６の形状は、ベーン溝２３ｃに取付けられた状態で、シリンダ室２３ａの周方向の厚さがシリンダ室２３ａの径方向とシリンダ室２３ａの軸方向の長さよりも小さいほぼ直方体状に形成されている。ベーン溝２３ｃの背圧室２３ｂには、図示しないベーンスプリングが設けられている。
【００１８】
通常は、密閉容器１０内の高圧の冷媒ガスが背圧室２３ｂに流入し、背圧室２３ｂの冷媒ガスの圧力とシリンダ室２３ａの冷媒ガスの圧力との差圧により、シリンダ室２３ａの中心に向って径方向にベーン２６を動かす力を作り出す。この背圧室２３ｂのシリンダ室２３ａとの差圧による力とベーンスプリングが径方向に押圧する力とによって、ベーン２６がシリンダ室２３ａの中心に向って径方向に動かされる。ベーン２６を径方向に動かす力は、ベーン２６の一端すなわちシリンダ室２３ａ側の端部をローリングピストン２２の外周に当接させる。
【００１９】
これによって、シリンダ２３の内周とローリングピストン２２の外周にて形成される空間を仕切ることができる。密閉容器１０内の冷媒ガスすなわち背圧室２３ｂの冷媒ガスの圧力とシリンダ室２３ａ内の冷媒ガスの圧力との差圧がベーン２６をローリングピストン２２の外周に押圧するために十分な圧力ではない場合でも、ベーンスプリングの力でベーン２６の一端をローリングピストン２２の外周に押圧することができるので、常にベーン２６の一端はローリングピストン２２の外周に当接することができる。
【００２０】
上軸受２４は、側面視でほぼ逆Ｔ字形状に形成され、シリンダ室２３ａの上部開口を閉塞すると共に、回転軸２１の主軸部２１ａを回転自在に支持している。下軸受２５は、側面視でほぼＴ字形状に形成され、シリンダ室２３ａの下部開口を閉塞すると共に、回転軸２１の副軸部２１ｃを回転自在に支持している。シリンダ２３には、密閉容器１０の外部から冷媒ガスをシリンダ室２３ａ内に吸入する吸入ポートが設けられている。上軸受２４には、圧縮した冷媒ガスをシリンダ室２３ａ外に吐出する吐出ポートが設けられている。
【００２１】
上軸受２４の吐出ポートには、吐出弁が設けられており、シリンダ２３から吐出ポートを介して吐出される高温・高圧の冷媒ガスの吐出タイミングを制御する。すなわち、吐出弁は、シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内で圧縮される冷媒ガスが所定の圧力になるまで閉塞し、冷媒ガスが所定の圧力以上となったときに開口して、高温・高圧の冷媒ガスをシリンダ室２３ａ外へ吐出させる。
【００２２】
シリンダ室２３ａ内では、吸入、圧縮、吐出の動作を繰り返しているため、吐出ポートから吐出される冷媒ガスが間欠的に吐出され脈動音などの騒音となる。これを低減するために、上軸受２４の外側すなわち電動機３０側には上軸受２４を覆うように吐出マフラ２７が取付けられている。吐出マフラ２７には、吐出マフラ２７と上軸受２４とで形成される空間と密閉容器１０内とを連通する吐出穴が設けられている。シリンダ２３から吐出ポートを介して吐出される冷媒ガスは、吐出マフラ２７と上軸受２４とで形成される空間に一旦吐出され、その後、吐出穴から密閉容器１０内へ吐出される。
【００２３】
密閉容器１０の横には、液冷媒が直接シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内に吸入されることを抑制する吸入マフラ１０１が設けられている。一般的に、密閉型圧縮機１００は、密閉型圧縮機１００が接続される外部の回路から、低圧の冷媒ガスと液冷媒とが混在して送られてくる。液冷媒がシリンダ２３に流入し圧縮機構部２０で圧縮されると圧縮機構部２０の故障原因となるため、吸入マフラ１０１では、液冷媒と冷媒ガスを分離し、冷媒ガスのみシリンダ室２３ａに送る。吸入マフラ１０１は、シリンダ２３の吸入ポートに吸入連結管１０１ａを介して接続されており、吸入マフラ１０１から送られる低圧の冷媒ガスは、吸入連結管１０１ａを介してシリンダ室２３ａに吸入される。
【００２４】
前記のように構成された圧縮機構部２０においては、回転軸２１の回転運動により、シリンダ２３のシリンダ室２３ａ内で回転軸２１の偏心軸部２１ｂが回転する。シリンダ室２３ａの内周と偏心軸部２１ｂに嵌合されたローリングピストン２２の外周とベーン２６とによって仕切られた空間の作動室は、回転軸２１の回転と共に、容積が増加・減少する。先ず初めに、この作動室と吸入ポートとが連通し、低圧の冷媒ガスが吸入される。次に、作動室と吸入ポートとの連通が閉鎖され、作動室の容積減少に伴い作動室内の冷媒ガスが圧縮される。最後に、作動室と吐出ポートとを連通し、作動室内の冷媒ガスが所定の圧力に達した後、吐出ポートに設けられた吐出弁が開き、作動室外すなわちシリンダ室２３ａの外へ高圧・高温となった冷媒ガスが吐出される。
【００２５】
シリンダ室２３ａから吐出マフラ２７を介して密閉容器１０内に吐出された高圧・高温の冷媒ガスは、電動機３０内を通過し、密閉容器１０内を上昇し、密閉容器１０の上部に設けられた吐出管１０２から密閉容器１０の外部へ吐出される。密閉容器１０の外部には、冷媒が流れる冷凍回路が構成されており、吐出された冷媒は冷凍回路を循環して、再び吸入マフラ１０１に戻ってくる。
【００２６】
図３は図１の密閉型圧縮機を備えた冷凍サイクル装置の概略構成図である。
冷凍サイクル装置２００は、密閉型圧縮機１００と、密閉型圧縮機１００の吸入側に接続された吸入マフラ１０１と、密閉型圧縮機１００の吐出側に接続された四方切換弁１０３と、室外熱交換器１０４と、電動膨張等の減圧器１０５と、室内熱交換器１０６とを、冷媒管により順次に接続して構成されている。なお、一般的に、冷凍サイクル装置２００では、室内熱交換器１０６が屋内に設置される室内機に設けられ、残る密閉型圧縮機１００、四方切換弁１０３、室外熱交換器１０４、減圧器１０５等は、屋外に設置される室外機に設けられている。
【００２７】
例えば、暖房運転では、四方切換弁１０３が図３に示すように実線側に接続される。密閉型圧縮機１００で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは室内熱交換器１０６に流れ、凝縮されて液化した後、減圧器１０５によって絞られて低温低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器１０４へ流入する。室外熱交換器１０４に流入した気液二相冷媒は、蒸発してガス化され、四方切換弁１０３を通って再び密閉型圧縮機１００に戻る。すなわち、図３の実線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、凝縮器として作用する室内熱交換器１０６では、室内の空気が高温高圧の冷媒ガスから吸熱して室内の空気を温め、蒸発器として作用する室外熱交換器１０４では、気液二相冷媒が外気に吸熱される。
【００２８】
冷房運転の場合には、四方切換弁１０３が図３に示すように破線側に接続される。密閉型圧縮機１００で圧縮された高温高圧の冷媒ガスは、室外熱交換器１０４に流れ、凝縮されて液化した後、減圧器１０５によって絞られて低温低圧の気液二相冷媒となり、室内熱交換器１０６へ流入する。室内熱交換器１０６に流入した気液二相冷媒は、蒸発してガス化され、四方切換弁１０３を通って再び密閉型圧縮機１００に戻る。すなわち、暖房運転から冷房運転に変わると、室内熱交換器１０６が凝縮器から蒸発器として作用し、室外熱交換器１０４が蒸発器から凝縮器として作用する。よって、図３の破線矢印に示すように冷媒は循環する。この循環によって、凝縮器として作用する室外熱交換器１０４では高温高圧の冷媒ガスが外気に吸熱され、蒸発器として作用する室内熱交換器１０６では室内の空気が気液二相冷媒から熱を吸引して室内の空気を冷却する。
【００２９】
この冷凍サイクル装置を循環する冷媒は、一般的に、Ｒ４０７Ｃ冷媒、Ｒ４１０Ａ冷媒あるいはＲ３２冷媒の何れかの冷媒が使用される。
【００３０】
次に、圧縮機構部２０に回転力を伝達する電動機３０の構成について、図１および図４を用いて説明する。
図４は図１の密閉型圧縮機を矢視Ｂ−Ｂ方向から見て示す電動機の横断面図である。
電動機３０は、密閉容器１０の内周に固定されるほぼ円筒形状の固定子４１と、固定子４１の内側に回転自在に配設されたほぼ円柱形状の回転子３１とを備えている。
【００３１】
回転子３１は、薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層して形成された回転子鉄心３２で構成されている。回転子３１の構成には、ブラシレスＤＣモーターのような永久磁石を用いるものと、誘導電動機のように二次巻線を使用するものがある。例えば、図４に示すようなブラシレスＤＣモーターの場合は、回転子鉄心３２の軸方向に磁石挿入孔３３が設けられ、その磁石挿入孔３３にはフェライト磁石や希土類磁石などの永久磁石３４が挿入されている。その永久磁石３４によって回転子３１上の磁極を形成する。回転子３１上の磁極が作る磁束と固定子４１の固定子巻線４４が作る磁束との作用によって、回転子３１が回転する。
図示しない誘導電動機の場合には、回転子鉄心３２に永久磁石の代わりに二次巻線が設けられており、固定子４１の固定子巻線４４が回転子側の二次巻線に磁束を誘導して回転力を発生させ、回転子３１を回転させる。
【００３２】
回転子鉄心３２の中心には、前述の回転軸２１を通す軸穴が設けられており、回転軸２１の主軸部２１ａが焼き嵌め等により締結されている。これにより、回転子３１の回転運動を回転軸２１に伝達する。回転子鉄心３２の軸穴の周囲には、複数の風穴３５が設けられている。この風穴３５は、電動機３０の下方にある圧縮機構部２０にて圧縮された高圧・高温の冷媒ガスを通過させる。なお、圧縮機構部２０にて圧縮された高圧・高温の冷媒ガスは、風穴３５以外にも、回転子３１と固定子４１との間のエアギャップや固定子巻線４４の間隙も通過する。
【００３３】
固定子４１は、固定子鉄心４２、絶縁部材４３および固定子巻線４４から構成されている。固定子鉄心４２は、回転子３１と同様に薄板電磁鋼板を打抜いた鉄心シートを積層して形成されており、固定子鉄心４２の外径は下部容器１２の中間部分の内径より大きく製作され、下部容器１２の内周に焼嵌めによって固定されている。また、固定子鉄心４２は、外周側の円筒形部を形成するバックヨーク４５と、バックヨーク４５から固定子４１の径方向の中心側、すなわち回転子３１の方向に等間隔に突出した複数の磁極歯であるティース４６とで構成されている。ティース４６には、固定子巻線４４を施すことにより、磁極を構成する。ティース４６とティース４６との間には、固定子巻線４４が収容されるスロット４７（空間）が形成されている。
【００３４】
固定子巻線４４には、図１に示すように、リード線４８が接続されている。このリード線４８は、密閉容器１０に固定されたガラス端子４９と接続されており、ガラス端子４９に入力された電力を固定子巻線４４に供給する。ガラス端子４９には、リード線４８を介して固定子巻線４４に電力を供給する外部電源が接続される。外部電源は、密閉容器１０の外に設けられる、例えばインバータ装置などである。固定子巻線４４は、固定子鉄心４２に複数設けられたティース４６に絶縁部材４３を介して固定子４１の軸方向（上下方向）に巻き付けられた巻線の集合体で、ティース４６とティース４６との間に形成されるスロット４７にほぼ隙間無く収納されている。固定子巻線４４に電流を流したときに、これらの固定子巻線４４が巻き付けられたティース４６が磁極となる。磁極の方向は、固定子巻線４４に流す電流の方向によって変わる。
【００３５】
図５は実施の形態１に係る密閉型圧縮機の電動機の固定子巻線を模式的に示す平面図、図６は図５の電動機に示す固定子巻線の結線図である。
図５に示す固定子４１は、三相電動機の固定子で、例えば、１８個のティース４６ａ〜４６ｒを有する固定子鉄心４２と、ティース４６ａ〜４６ｒに巻き付けられたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍとを備えている。これらＵ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍは、それぞれ３つの独立した巻線の集合体から構成され、Ｙ結線されている。
【００３６】
Ｕ相固定子巻線４４ｋは、図５に示すように、ティース４６ａ、４６ｂ、４６ｃに巻き付けられた巻線４４ａと、ティース４６ｇ、４６ｈ、４６ｉに巻き付けられた巻線４４ｂと、ティース４６ｍ、４６ｎ、４６ｏに巻き付けられた巻線４４ｃとが直列に接続されて構成されている。このＵ相固定子巻線４４ｋは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＵ相端子５１ｕを介してＵ相リード線４８ｕと接続され、固定子４１のＵ相を構成している。
【００３７】
Ｖ相固定子巻線４４ｌは、ティース４６ｅ、４６ｆ、４６ｇに巻き付けられた巻線４４ｄと、ティース４６ｋ、４６ｌ、４６ｍに巻き付けられた巻線４４ｅと、ティース４６ｑ、４６ｒ、４６ａに巻き付けられた巻線４４ｆとが直列に接続されて構成されている。このＶ相固定子巻線４４ｌは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＶ相端子５１ｖを介してＶ相リード線４８ｖと接続され、固定子４１のＶ相を構成している。
【００３８】
Ｗ相固定子巻線４４ｍは、ティース４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに巻き付けられた巻線４４ｇと、ティース４６ｉ、４６ｊ、４６ｋに巻き付けられた巻線４４ｈと、ティース４６ｏ、４６ｐ、４６ｑに巻き付けられた巻線４４ｉとが直列に接続されて構成されている。このＷ相固定子巻線４４ｍは、一端が中性点４４ｊに接続され、他端がＷ相端子５１ｗを介してＷ相リード線４８ｗと接続され、固定子４１のＷ相を構成している。
【００３９】
Ｕ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍに電流を流すことによって、固定子鉄心４２が励磁され、ティース４６ａ〜４６ｒが磁極となる。なお、ティース４６とティース４６との間に形成されるスロット４７の側面は、ティース４６と固定子巻線４４とが接触しないように、絶縁部材４３によって覆われている。
【００４０】
前記のように構成された固定子４１を有する電動機３０においては、固定子４１の固定子巻線４４が作る磁束と回転子３１が作る磁束との作用によって、回転子３１が回転すると共に回転軸２１が回転し、回転軸２１を介して圧縮機構部２０に回転力を伝達する。
電動機３０が発生する回転力すなわち発生トルクは、圧縮機構部２０の冷媒ガスの吸入、圧縮および吐出の工程に必要な負荷量に従う。つまり、圧縮機構部２０の負荷量が大きくなると電動機３０の発生トルクも大きくする必要がある。電動機３０の発生トルクは、固定子巻線４４に流す電流によって発生する磁束と、回転子３１に設けられた永久磁石や二次巻線（誘導電動機の場合）の磁束の作用によって発生する。その発生トルクの大きさは、固定子４１と回転子３１が発生する磁束の大きさによって決められる。
【００４１】
一般的には、回転子３１側の磁束の大きさは、回転子３１に設けられた永久磁石や二次巻線の設計によっておおよそ決められる。また、固定子４１の磁束の大きさを決める要素のうち固定子巻線４４の巻数も設計時に決められるので、電動機３０の発生トルクの大きさは、固定子巻線４４に流す電流の増減によって制御される。すなわち、電動機３０の発生トルクを大きくするためには、固定子巻線４４に流す電流を増加させ、発生トルクを小さくしたい場合には、固定子巻線４４に流す電流を減少させる。
【００４２】
固定子巻線４４に流す電流は、リード線４８にガラス端子４９を介して接続された外部電源のインバータ装置によって制御することができる。また、インバータ装置によって、圧縮機構部２０の負荷量に合わせて電動機３０に必要な発生トルクを発生させることができる。このインバータ装置は、電動機３０のＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍに、それぞれ１２０°位相のずれた交流を印加して、電動機３０を駆動する。
【００４３】
ここで、固定子巻線４４は、銅線が使用されることが一般的であるが、コスト削減のため、アルミニウム線が使用されたものもある。しかし、アルミニウム線を使用した場合、同じ線径の導線でも、銅線の１．６倍程度の電気抵抗を有する。圧縮機構部２０の負荷量が変わらなければ、必要とする負荷トルクの大きさも同じであり、固定子巻線４４に流す電流も変わらない。したがって、固定子巻線４４にアルミニウム線を用いた場合でも銅線を用いた場合と同じ電流量を流す必要がある。必要な電流を流すと銅線を用いた固定子巻線に比べ、アルミニウム線を用いた固定子巻線で発生するジュール損失は増加する。すなわち、アルミニウム線を使用した電動機は銅線を使用した電動機と比較して効率が低下する。
【００４４】
効率低減を抑えるため、銅線とアルミニウム線を併用する方法がある。しかし、前述のように銅線とアルミニウム線は１．６倍程度の電気抵抗が異なるため、各相の銅線とアルミニウム線の割合が異なると各相間抵抗が異なり、その結果、各相に流れる電流が不平衡となる。電流の不平衡は、トルク脈動を引き起こして電磁音が発生し騒音を招く。
【００４５】
また、固定子巻線４４に銅線とアルミニウム線を併用する場合、その電気的接合が困難である。固定子巻線４４に銅線を使用した場合には、固定子巻線４４同士及び固定子巻線４４とリード線４８の接合は銅同士の接合のため、ＴＩＧ（tungsten inert-gas）溶接等を用いて容易に実現することができる。一方、固定子巻線４４に銅線とアルミニウム線を併用した場合、固定子巻線４４同士及び固定子巻線４４とリード線４８の接合は異種金属の結合であるため融点が異なり、ＴＩＧ溶接等に適していない。接合方法として、超音波溶着や摩擦圧接等があるが、この場合、専用の特殊設備が必要となり、作業性、コストの観点からも、異種金属の接合箇所は極力減らしたい。
【００４６】
そこで、実施の形態１においては、Ｙ結線されたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍのうち、中性点４４ｊにそれぞれ接続された巻線４４ｃ、４４ｆ、４４ｉにアルミニウム線を使用している。つまり、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ａ、４４ｂ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｄ、４４ｅ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｇ、４４ｈに銅線を使用し、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ｃ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｆ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｉにアルミニウム線を使用している。
【００４７】
このように構成された固定子巻線４４においては、銅線とアルミニウム線の割合は各相で等しくなり、各相の相間抵抗も等しくなる。各相の相間抵抗を等しくすることで、各相に流れる電流は平衡するため、電動機３０の効率低減を抑えつつ、電動機３０のトルク脈動を抑えることができ、安価で低騒音、高品質なアルミニウム線と銅線を併用した電動機３０を提供できる。
また、銅線をリード線４８側、アルミニウム線を中性点４４ｊ側に配置することで、異種の金属間の接合箇所を減らすことができ、その接合にかかる製造コストを抑えることができ、電動機３０の生産性及び品質を向上させることができる。
また、低騒音の電動機３０を密閉型圧縮機１００に搭載することで、安価で品質の高い密閉型圧縮機１００を提供できる。
さらに、安価で品質の高い密閉型圧縮機１００を冷凍サイクル装置２００に用いることで、信頼性の高い冷凍サイクル装置２０を提供できる。
【００４８】
実施の形態２．
実施の形態１では、Ｙ結線されたＵ相・Ｖ相・Ｗ相の各固定子巻線４４ｋ、４４ｌ、４４ｍのうち、中性点４４ｊにそれぞれ接続された巻線４４ｃ、４４ｆ、４４ｉにアルミニウム線を使用したが、Δ結線の固定子巻線の一部にアルミニウム線を用いたものである。
図７は実施の形態２における電動機の固定子巻線の結線図である。なお、実施の形態１と同様の部分または相当の部分には同じ符号を付している。
【００４９】
実施の形態２における電動機３０の固定子４１は、実施の形態１と同様に、１８個のティース４６ａ〜４６ｒを有する固定子鉄心４２と、ティース４６ａ〜４６ｒに巻き付けられたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍとを備えている。これらＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍは、それぞれ３つの独立した巻線の集合体から構成され、Δ結線されている。
【００５０】
Ｕ相固定子巻線４４ｋは、ティース４６ａ、４６ｂ、４６ｃに巻き付けられた巻線４４ａと、ティース４６ｇ、４６ｈ、４６ｉに巻き付けられた巻線４４ｂと、ティース４６ｍ、４６ｎ、４６ｏに巻き付けられた巻線４４ｃとが直列に接続されて構成されている。このＵ相固定子巻線４４ｋは、一端がＷ相リード線４８ｗと接続され、他端がＵ相リード線４８ｕと接続されている。
【００５１】
Ｖ相固定子巻線４４ｌは、ティース４６ｅ、４６ｆ、４６ｇに巻き付けられた巻線４４ｄと、ティース４６ｋ、４６ｌ、４６ｍに巻き付けられた巻線４４ｅと、ティース４６ｑ、４６ｒ、４６ａに巻き付けられた巻線４４ｆとが直列に接続されて構成されている。このＶ相固定子巻線４４ｌは、一端がＵ相リード線４８ｕと接続され、他端がＶ相リード線４８ｖと接続されている。
【００５２】
Ｗ相固定子巻線４４ｍは、ティース４６ｃ、４６ｄ、４６ｅに巻き付けられた巻線４４ｇと、ティース４６ｉ、４６ｊ、４６ｋに巻き付けられた巻線４４ｈと、ティース４６ｏ、４６ｐ、４６ｑに巻き付けられた巻線４４ｉとが直列に接続されて構成されている。このＷ相固定子巻線４４ｍは、一端がＶ相リード線４８ｖと接続され、他端がＷ相リード線４８ｗと接続されている。
【００５３】
このΔ結線されたＵ相固定子巻線４４ｋ、Ｖ相固定子巻線４４ｌおよびＷ相固定子巻線４４ｍのうち、中間にそれぞれ配置された巻線４４ｂ、４４ｅ、４４ｈにアルミニウム線を使用している。つまり、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ａ、４４ｃ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｄ、４４ｆ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｇ、４４ｉに銅線を使用し、Ｕ相固定子巻線４４ｋの巻線４４ｂ、Ｖ相固定子巻線４４ｌの巻線４４ｅ、およびＷ相固定子巻線４４ｍの巻線４４ｈにアルミニウム線を使用している。
【００５４】
このように三相Δ結線においては、銅線を各相のリード線４８側、アルミニウム線を銅線と銅線との間に配置することで、異種の金属間の接合箇所を減らすことができ、その接合にかかる製造コストを抑えることができる。
また、銅線とアルミニウム線の割合は各相で等しくなり、各相の相間抵抗も等しくなる。各相の相間抵抗を等しくすることで、各相に流れる電流は平衡し、トルク脈動が発生することは無く、固定子巻線４４に銅線のみを使用した電動機と比べ電磁音が悪化することは無い。
【符号の説明】
【００５５】
１０  密閉容器、１１  上部容器、１２  下部容器、２０  圧縮機構部、２１  回転軸、２１ａ  主軸部、２１ｂ  偏心軸部、２１ｃ  副軸部、２２  ローリングピストン、２３  シリンダ、２３ａ  シリンダ室、２３ｂ  背圧室、２３ｃ  ベーン溝、２４  上軸受、２５  下軸受、２６  ベーン、２７  吐出マフラ、３０  電動機、３１  回転子、３２  回転子鉄心、３３  磁石挿入孔、３４  永久磁石、３５  風穴、４１  固定子、４２  固定子鉄心、４３  絶縁部材、４４  固定子巻線、４４ａ〜４４ｉ  巻線、４４ｊ  中性点、４４ｋ  Ｕ相固定子巻線、４４ｌ  Ｖ相固定子巻線、４４ｍ  Ｗ相固定子巻線、４５  バックヨーク、４６  ティース、４６ａ〜４６ｒ  ティース、４７  スロット、４８  リード線、４８ｕ  Ｕ相リード線、４８ｖ  Ｖ相リード線、４８ｗ  Ｗ相リード線、４９  ガラス端子、５１  端子、５１ｕ  Ｕ相端子、５１ｖ  Ｖ相端子、５１ｗ  Ｗ相端子、１００  密閉型圧縮機、１０１  吸入マフラ、１０１ａ  吸入連結管、１０２  吐出管、１０３  四方切換弁、１０４  室外熱交換器、１０５  減圧器、１０６  室内熱交換器、２００  冷凍サイクル装置。
【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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