(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、回転子を備え、
前記固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有し、
前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在する複数のティースを有し、前記ティースは、前記ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有し、前記ティース先端部の径方向内周側にティース先端面が形成されており、
前記固定子巻線は、前記ティースに集中巻き方式で巻き付けられており、
前記回転子は、回転子コアと、回転軸を有し、
前記回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の導体が配置されており、
前記回転軸は、前記ティース先端面と前記回転子コアの外周面との間に空隙を有する状態で前記固定子に対して回転可能に支持されており、
磁極の数が２となるように構成されている誘導電動機において、
前記ティース先端面は、周方向一方端部側に形成されている第１の部分と、周方向他方端部側に形成されている第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の間に形成されている第３の部分を有し、
前記第３の部分は、前記第３の部分における前記空隙の長さが等しくなるように形成され、
前記第１の部分は、前記第１の部分における空隙の長さが、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向一方端部に向かって増加するように形成され、
前記第２の部分は、前記第２の部分における空隙の長さが、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向他方端部に向かって増加するように形成されており、
周方向に隣接する前記導体間の周方向に沿った間隔の最小値をＭ（ｍｍ）、前記ティース基部の周方向に沿った幅の最小値をＷ（ｍｍ）、前記ヨークの径方向に沿った幅の最小値をＺ（ｍｍ）、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向一方端部との間の径方向に沿った間隔および前記第２の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向他方端部との間の径方向に沿った間隔をＨ（ｍｍ）、前記第３の部分における前記空隙をＧ（ｍｍ）、前記固定子コアの中心点と、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向一方端部を通る線との間の角度および前記固定子コアの中心点と、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向他方端部を通る線との間の角度をθ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）、周方向に隣接する前記導体間を周方向に沿って結んだ線のうち、最小の長さを有する線の長さを、前記固定子コアの中心点から見た角度をβ（度）としたとき、［２×Ｍ＜Ｗ＜Ｚ］、［０．５≦（Ｈ／Ｇ）≦１．３］、［０．３≦（θ／α）≦０．６］、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
【請求項２】
固定子と、回転子を備え、
前記固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有し、
前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在する複数のティースを有し、前記ティースは、前記ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有し、前記ティース先端部の径方向内周側にティース先端面が形成されており、
前記固定子巻線は、前記ティースに集中巻き方式で巻き付けられており、
前記回転子は、回転子コアと、回転軸を有し、
前記回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の導体が配置されており、
前記回転軸は、前記ティース先端面と前記回転子コアの外周面との間に空隙を有する状態で前記固定子に対して回転可能に支持されており、
磁極の数が４となるように構成されている誘導電動機において、
前記ティース先端面は、周方向一方端部側に形成されている第１の部分と、周方向他方端部側に形成されている第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の間に形成されている第３の部分を有し、
前記第３の部分は、前記第３の部分における前記空隙の長さが等しくなるように形成され、
前記第１の部分は、前記第１の部分における空隙の長さが、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向一方端部に向かって増加するように形成され、
前記第２の部分は、前記第２の部分における空隙の長さが、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向他方端部に向かって増加するように形成されており、
周方向に隣接する前記導体間の周方向に沿った間隔の最小値をＭ（ｍｍ）、前記ティース基部の周方向に沿った幅の最小値をＷ（ｍｍ）、前記ヨークの径方向に沿った幅の最小値をＺ（ｍｍ）、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向一方端部との間の径方向に沿った間隔および前記第２の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向他方端部との間の径方向に沿った間隔をＨ（ｍｍ）、前記第３の部分における前記空隙をＧ（ｍｍ）、前記固定子コアの中心点と、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向一方端部を通る線との間の角度および前記固定子コアの中心点と、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向他方端部を通る線との間の角度をθ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）、周方向に隣接する前記導体間を周方向に沿って結んだ線のうち、最小の長さを有する線の長さを、前記固定子コアの中心点から見た角度をβ（度）としたとき、［２×Ｍ＜Ｗ＜２×Ｚ］、［０．５≦（Ｈ／Ｇ）≦１．３］、［０．３≦（θ／α）≦０．６］、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の誘導電動機において、
前記第１の部分および前記第２の部分は、周方向に沿って直線状に延在していることを特徴とする誘導電動機。
【請求項４】
請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の誘導電動機であって、
前記導体は、径方向外周側に配置され、径方向外周側に飛び出ている半径Ｒの円弧状の第１の面と、径方向内周側に配置され、径方向内周側に飛び出ている半径Ｓ（Ｓ＜Ｒ）の円弧状の第２の面と、周方向一方側に配置され、前記第１の面と前記第２の面を接続する直線状の第３の面と、周方向他方側に配置され、前記第１の面と前記第２の面を接続する直線状の第４の面を有し、
周方向に隣接する２つの導体のうちの前記周方向一方側に配置されている導体の、前記第１の面と前記第４の面との接続部と前記固定子コアの中心点を通る線と、前記周方向他方側に配置されている導体の、前記第１の面と前記第３の面との接続部と前記固定子コアの中心点を通る線との間の角度をβ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）としたとき、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導電動機、特に、固定子巻線が集中巻き方式でティースに巻き付けられている誘導電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘導電動機として、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる集中巻き方式の誘導電動機（「集中巻き誘導電動機」という）が知られている。集中巻き誘導電動機は、例えば、特許文献１に開示されている。
集中巻き誘導電動機は、固定子と回転子を備えている。固定子は、固定子コアと固定子巻線を有している。固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在するティースを有し、ティースは、ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有している。ティース先端部の径方向内周側には、固定子コアの内周面を形成するティース先端面が形成されている。固定子巻線は、ティース（ティース基部）に集中巻き方式で巻き付けられている。回転子は、回転子コアと回転軸を有している。回転子コアには、銅やアルミニウム等により形成される導体が周方向に沿って設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１１６７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
集中巻き誘導電動機は、固定子巻線が分布巻き方式で巻き付けられる分布巻き方式の誘導電動機（「分布巻き誘導電動機」という）に較べて銅線の使用量が少ないが、振動や騒音が発生する。このため、エアコン（空調装置）や冷蔵庫に設けられる圧縮機等の、低振動や低騒音が要求される機器に集中巻き誘導電動機を使用するケースは少なかった。
近年、銅の価格が上昇している。このため、低振動や低騒音が要求される圧縮機等に、銅線の使用量が少ない集中巻き誘導電動機を使用することが検討されている。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、集中巻き誘導電動機における振動や騒音の発生を抑制することができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の誘導電動機は、固定子コアと固定子巻線を有する固定子と、回転子コアと回転軸を有する回転子を備えている。
固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在する複数のティースを有している。ティースは、ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有している。ティース先端部の径方向内周側には、固定子コアの内周面を形成するティース先端面が形成されている。固定子巻線は、ティース基部に集中巻き方式で巻き付けられている。
回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の導体が配置されている。導体は、例えば、銅、アルミニウムにより形成される。好適には、回転子コアの外周面は、円形に形成される。回転軸は、ティース先端面（固定子コアの内周面）と回転子コアの外周面との間に空隙を有する状態で固定子コアに対して回転可能に支持されている。
本発明の誘導電動機は、磁極の数が２である集中巻き方式の誘導電動機（「２極集中巻き誘導電動機」）、あるいは、磁極の数が４である集中巻き方式の誘導電動機（「４極集中巻き誘導電動機」）として構成される。
集中巻き誘導電動機の固定子コアのヨークを流れる磁束が飽和すると、振動や騒音の原因となる電磁振動が発生する。すなわち、固定子コアのヨークを流れる磁束の飽和を防止することにより、振動や騒音の発生を抑制することができる。
ヨークを流れる磁束の飽和は、周方向に隣接する導体間の周方向に沿った間隔の最小値Ｍ（ｍｍ）、ティース基部の周方向に沿った幅の最小値Ｗ（ｍｍ）、ヨークの径方向に沿った幅の最小値Ｚ（ｍｍ）が所定の条件を満足するように構成することにより防止することができる。
すなわち、本発明の誘導電動機は、２極集中巻き誘導電動機として構成される場合には、［２×Ｍ＜Ｗ＜Ｚ］を満足するように構成される。
また、本発明の誘導電動機は、４極集中巻き誘導電動機として構成される場合には、［２×Ｍ＜Ｗ＜２×Ｚ］を満足するように構成される。
なお、［２×Ｍ＜Ｗ］は、導体間を流れる磁束を飽和させてトルクを発生させるための条件である。
これにより、２極集中巻き誘導電動機あるいは４極集中巻き誘導電動機において、ヨークを流れる磁束の飽和を防止することができ、振動や騒音の発生を抑制することができる。
ここで、ティース先端部の両端部側の部分に急激に磁束が流れる（突入磁束が流れる）と、振動や騒音が発生する。本発明の誘導電動機では、ティース先端面は、周方向一方端部側に形成されている第１の部分、周方向他方端部側に形成されている第２の部分、第１の部分と第２の部分の間に形成されている第３の部分を有している。第３の部分は、第３の部分における空隙の長さが等しくなる（「略等しくなる」を含む）ように形成されている。また、第１の部分および第２の部分は、第１の部分および第２の部分における空隙の長さが、第３の部分側から周方向一方端部および周方向他方端部に向かって増加するように形成されている。
これにより、ティース先端部の両端部側の部分に突入磁束が流れるのを防止することができ、振動や騒音の発生を抑制することができる。
第１の部分および第２の部分の形状は、所定の条件によって規定されている。
第１の部分の両端部間および第２の部分の両端部間の径方向に沿った間隔Ｈ（ｍｍ）と、第３の部分における空隙Ｇ（ｍｍ）が、［０．５≦（Ｈ／Ｇ）≦１．３］を満足するように構成されている。
これにより、銅損を低減して効率を向上させることができるとともに、電磁振動を抑制することができる。
また、第１の部分および第２の部分の周方向に沿った長さを固定子コアの中心点から見た角度θ（度）と、周方向に隣接する導体の、固定子コアの中心点を通る中心線間の角度α（度）が、［０．３≦（θ／α）≦０．６］を満足するように構成されている。なお、角度αは、[３６０度／導体の数]で表される。導体は、好適には、１６〜２０個設けられる。
これにより、効率を向上させることができるとともに、電磁振動を抑制することができる。
また、周方向に隣接する導体間を周方向に沿って結んだ線のうち、最小の長さを有する線の長さを固定子コアの中心点から見た角度β（度）と、周方向に隣接する導体の、固定子コアの中心点を通る中心線間の角度α（度）が、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されている。
これにより、大きいトルクを発生することができる。
本発明の異なる形態では、第１の部分および第２の部分における空隙の長さが、第３の部分側から周方向一方端部および周方向他方端部に向かって直線状に増加するように形成されている。すなわち、第１の部分および第２の部分は、周方向に沿って直線状に延在している。
本形態では、ティース先端部の両端部側の部分を流れる磁束が急激に変化するのを防止することができる。
また、本発明の異なる形態では、導体は、径方向外周側に配置され、径方向外周側に飛び出ている半径Ｒの円弧状の第１の面と、径方向内周側に配置され、径方向内周側に飛び出ている半径Ｓ（Ｓ＜Ｒ）の円弧状の第２の面と、周方向一方側に配置され、第１の面と第２の面を接続する直線状の第３の面と、周方向他方側に配置され、第１の面と第２の面を接続する直線状の第４の面を有している。このような形状の導体が周方向に沿って配置される場合には、周方向一方側に配置される導体の、第１の面と第４の面との接合部と、周方向他方側に配置される導体の、第１の面と第３の面との接続部を結ぶ線が、最小の長さで、導体間を周方向に沿って結ぶ線となる。したがって、本形態では、周方向に隣接する２つの導体のうち、周方向一方側に配置されている導体の、第１の面と第４の面との接続部と、周方向他方側に配置されている導体の、外周面と第１の側面との接続部間の長さを、固定子コアの中心点から見た角度β（度）と、周方向に隣接する導体の、固定子コアの中心点を通る中心線の角度α（度）が、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように形成されている。
本形態では、振動および騒音の発生を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明では、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられる誘導電動機における振動および騒音の発生を抑制することができる、
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の誘導電動機に第１の実施形態である、２極集中巻き誘導電動機の、軸方向に直角な断面図である。
【図２】図１に示す２極集中巻き誘導電動機における磁束の流れを説明する図である。
【図３】本発明の誘導電動機の第２の実施形態である、４極集中巻き誘導電動機の、軸方向に直角な断面図である。
【図４】図３に示す４極集中巻き誘導電動機における磁束の流れを説明する図である。
【図５】図２の部分拡大図である。
【図６】［跳ね上げ高さ（Ｈ）／空隙（Ｇ）］と電磁振動および効率との関係を示すグラフである。
【図７】［跳ね上げ幅（角度θ）／導体中心線の間隔（角度α）］と電磁振動および効率との関係を示すグラフである。
【図８】［導体間の最小間隔（角度β）／導体中心線の間隔（角度α）］とトルクとの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
本明細書では、「軸方向」という記載は、回転子コアが固定子コアに対して回転可能に配置されている状態において、固定子コアの中心点（回転子コアの中心点）０を通る固定子コアの中心線（回転子コアの回転中心線）の方向を示す。「周方向」という記載は、回転子コアが固定子コアに対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、固定子コアの中心点Ｏを中心とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子コアが固定子コアに対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、固定子コアの中心点Ｏを通る方向を示す。
【０００９】
本発明者は、集中巻き誘導電動機における振動や騒音の原因について種々検討した結果、固定子コアのヨークを流れる磁束が飽和すると、電磁振動が発生し、この電磁振動が振動や騒音の発生の原因となっていることを見出した。
したがって、本発明の誘導電動機は、固定子コアのヨークを流れる磁束が飽和するのを防止するように構成されている。
【００１０】
本発明の誘導電動機の第１の実施形態を、図１を参照して説明する。図１は、第１の実施形態の誘導電動機１００の、軸方向に直角な断面図である。本実施形態の誘導電動機１００は、磁極の数が２であり、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられている２極集中巻き誘導電動機として構成されている。
【００１１】
本実施形態の誘導電動機１００は、固定子２００と回転子３００を備えている。
固定子２００は、固定子コア２１０と固定子巻線２５０により構成されている。
固定子コア２１０は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在しているヨーク２１１と、径方向に沿って延在しているとともに、周方向に沿って配置されている複数のティース２１２と、周方向に隣接するティース２１２によって形成されるスロット２１６を有している。ティース２１２は、ヨーク２１１から径方向に沿って内周側（固定子コアの中心点Ｏ側）に延在するティース基部２１３と、ティース基部２１３の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部２１４を有している。ティース先端部２１４の径方向内周側にはティース先端面２１５が形成されている。ティース先端面２１５によって、回転子コア３１０が挿入される回転子挿入空間が形成される。すなわち、ティース先端面２１５によって、固定子コア２１０の内周面が形成されている。
固定子巻線２５０は、ティース２１２（具体的には、ティース基部２１３）に、集中巻き方式で巻き付けられる。
【００１２】
回転子３００は、回転子コア３１０と回転軸３５０により構成されている。
回転子コア３１０の外周面３１１は、好適には、固定子コアの中心点（回転子コアの中心点）Ｏを中心点とする円形に形成される。また、回転子コア３１０には、導体（「二次導体」ともいう）３２０が周方向に沿って配置されている。導体３２０は、例えば、銅やアルミニウムにより形成される。導体３２０は、好適には、１６〜２０個設けられる。
回転軸３５０は、回転子コア３１０の内周面３１２により形成される回転軸挿入孔に圧入等によって挿入される。回転軸３５０は、ティース先端面２１５（固定子コア２１０の内周面）と回転子コア３１０の外周面３１１との間に空隙Ｇを有する状態で回転子コア３１０が回転可能に支持されている。
【００１３】
本実施形態の誘導電動機１００は、２極集中巻き誘導電動機として構成されているため、磁束は図２に示されているように流れる。
例えば、ティース２１２ａがＮ極、ティース２１２ｅがＳ極となるように固定子巻線２５０に電流が供給される（通電される）。この時、磁束は、図２に矢印Ａ１で示されているように、Ｎ極のティース２１２ａ、空隙、回転子コア３１０、空隙、Ｓ極のティース２１２ｅ、ヨーク２１１の、Ｓ極のティース２１２ｅとＮ極のティース２１２ａ間の部分の経路で流れる。また、ティース２１２ｂがＮ極、ティース２１２ｄがＳ極となるように固定子巻線２５０に電流が供給されると、Ｎ極のティース２１２ｂ、空隙、回転子コア３１０の、導体３２０間の通路、空隙、Ｓ極のティース２１２ｄ、ヨーク２１１の、Ｓ極のティース２１２ｄとＮ極のティース２１２ｂ間の部分の経路で流れる。
すなわち、２極集中巻き誘導電動機では、基本的に、磁束が、１つのティースから他の１つのティースに流れるように構成される。
なお、過渡的には、磁束が、１つのティースから他の複数のティースに分岐して流れ、あるいは、複数のティースから他の１つのティースに合流して流れることもある。
【００１４】
２極集中巻き誘導電動機では、磁束の量は、ティース２１２のティース基部２１３の周方向に沿った幅の最小値Ｗ（図５参照）、ヨーク２１１の径方向に沿った幅の最小値Ｚ（図５参照）、固定子コア２１０に設けられている導体３２０間の周方向に沿った間隔の最小値Ｍ（図５参照）によって定まる。
この場合、ヨーク２１１を流れる磁束の飽和を防止するには、ヨーク２１１を流れる磁束が飽和する前にティース基部２１３を流れる磁束が飽和するように構成すればよい。すなわち、［Ｗ＜Ｚ］を満足するように構成すればよい。
一方、トルクを発生させるためには、回転子コア３１０の、導体３２０間の通路を流れる磁束を飽和させる必要がある。
ここで、ティース先端面２１５および空隙を介してティース基部２１３から回転子コア３１０に流れる（あるいは、回転子コア３１０からティース基部２１３に流れる）磁束の量の最大値は、ティース基部２１３の周方向に沿った間隔の最小値Ｗあるいは回転子コア３１０の磁束通路の幅の最大値によって規定される。この場合、導体３２０間を流れる磁束を確実に飽和させるには、ティース基部２１３を流れる磁束が飽和する前に導体３２０間を流れる磁束が飽和するように構成すればよい。
通常、６個のティース２１２（６スロット）と、１６〜２０個の導体３２０が用いられるため、ティース先端面２１５には、約３個の導体３２０が対向可能である。すなわち、回転子コア３１０の磁束通路の幅の最大値は、導体３２０間の周方向に沿った間隔の最小値Ｍ（図５参照）の２倍（２×Ｍ）によって規定される。したがって、ティース基部２１３を流れる磁束が飽和する前に導体３２０間を流れる磁束を飽和させるためには、［２×Ｍ＜Ｗ］を満足するように構成すればよい。
以上のことから、本実施形態の２極集中誘導電動機１００では、［２×Ｍ＜Ｗ＜Ｚ］を満足するように構成している。これにより、固定子コア２１０のヨーク２１１を流れる磁束の飽和を防止することができる。したがって、ヨーク２１１を流れる磁束の飽和による電磁振動の発生を防止することができ、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１５】
次に、本発明の誘導電動機の第２の実施形態を、図３を参照して説明する。図３は、第２の実施形態の誘導電動機４００の、軸方向に直角な断面図である。本実施形態の誘導電動機４００は、磁極の数が４であり、固定子巻線が集中巻き方式で巻き付けられている４極集中巻き誘導電動機として構成されている。
本実施形態の誘導電動機４００は、固定子５００と回転子６００を備えている。
固定子５００は、図１に示されている固定子２００と同様に、ヨーク５１１、ティース基部５１３とティース先端部５１４を有するティース５１２、ティース５１２（ティース基部５１３）に集中巻き方式で巻き付けられる固定子巻線５５０を有している。
回転子６００は、図１に示されている回転子３００と同様に、導体６２０が設けられている回転子コア６１０と回転軸６５０を有している。
第２の実施形態の誘導電動機４００は、磁極の数が４であり、ヨーク５１１の径方向に沿った幅が異なる点を除いて第１の実施形態の誘導電動機１００と同様の構成である。
【００１６】
本実施形態の誘導電動機４００は、４極集中巻き誘導電動機として構成されているため、磁束は図４に示されているように流れる。
例えば、ティース５１２ａと５１２ｄがＮ極、ティース５１２ｂと５１２ｅがＳ極となるように固定子巻線５５０に電流が供給される（通電される）。この時、磁束は、図４に矢印Ａ１で示されているように、Ｎ極のティース５１２ａ、空隙、回転子コア６１０、空隙、Ｓ極のティース５１２ｅ、ヨーク５１１の、Ｓ極のティース５１２ｅとＮ極のティース５１２ａ間の部分の経路に流れるとともに、矢印Ａ２で示されているように、Ｎ極のティース５１２ａ、空隙、回転子コア６１０、空隙、Ｓ極のティース５１２ｂ、ヨーク５１１の、Ｓ極のティース５１２ｂとＮ極のティース５１２ａ間の部分の経路に流れる。また、矢印Ａ３で示されているように、Ｎ極のティース５１２ｄ、空隙、回転子コア６１０、空隙、Ｓ極のティース５１２ｂ、ヨーク５１１の、Ｓ極のティース５１２ｂとＮ極のティース５１２ｄ間の部分の経路に流れるとともに、矢印Ａ４で示されているように、Ｎ極のティース５１２ｄ、空隙、回転子コア６１０、空隙、Ｓ極のティース５１２ｅ、ヨーク５１１の、Ｓ極のティース５１２ｅとＮ極のティース５１２ｄ間の部分の経路に流れる。
すなわち、４極集中巻き誘導電動機では、基本的に、磁束が、１つのティースから他の２つのティースに流れ、また、２つのティースから他の１つのティースに流れるように構成される。
なお、過渡的には、磁束が、１つのティースから他の１つのティースに流れることもある。
【００１７】
４極集中巻き誘導電動機について、前述した、ヨーク５１１を流れる磁束の飽和による電磁振動の発生を防止する条件について検討する。
４極集中巻き誘導電動機では、１つのティースを流れる磁束が他の２つのティースに分流して流れ、あるいは、２つのティースを流れる磁束が他の１つのティースに合流して流れる。このため、ヨーク５１１を流れる磁束が飽和する前にティース基部５１３を流れる磁束を飽和させるには、［Ｗ＜２×Ｚ］を満足するように構成すればよい。
また、ティース基部５１３を流れる磁束が飽和する前に導体６２０間の通路を流れる磁束を飽和させるには、［２×Ｍ＜Ｗ］を満足するように構成すればよい、
以上のことから、本実施形態の４極集中巻き誘導電動機４００では、［２×Ｍ＜Ｗ＜２×Ｚ］を満足するように構成している。これにより、固定子コア５１０のヨーク５１１を流れる磁束の飽和を防止することができる。したがって、ヨーク５１１を流れる磁束の飽和による電磁振動の発生を防止することができ、振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００１８】
以上は、固定子コアのヨークを流れる磁束が飽和することによって発生する電磁振動に起因する振動や騒音を抑制する構成について説明した。
本発明者は、集中巻き誘導電動機における振動や騒音の原因について更に検討した結果、ティース先端部の周方向両端部側の部分に急激に磁束が流れる（突入磁束が流れる）と、電磁振動が発生し、この電磁振動が振動や騒音の発生の原因となっていることを見出した。
【００１９】
ティース先端部の周方向両端部側の部分に突入磁束が流れるのを防止する方法としては、ティース先端面の周方向両端部側の部分におけるティース先端面（固定子コアの内周面）と回転子コアの外周面との間の空隙を、ティース先端面の中央部分における空隙より大きくする方法を用いることができる。
本実施形態では、図５に示されているように、ティース先端面２１５を、端部２１５ａ側に形成される第１の部分２１５Ａと、端部２１５ｂ側に形成される第２の部分２１５Ｂと、第１の部分２１５Ａと第２の部分２１５Ｂの間（中央部）に形成される第３の部分２１５Ｃに分割している。すなわち、第１の部分２１５Ａは、第３の部分２１５Ｃと第１の部分２１５Ａとの接続部２１５ｃと端部２１５ａの間に延在している。第２の部分２１５Ｂは、第３の部分２１５Ｃと第２の部分２１５Ｂとの接続部２１５ｄと端部２１５ｂの間に延在している。第３の部分２１５Ｃは、接続部２１５ｃと２１５ｄの間に延在している。
さらに、本実施形態では、第１の部分２１５Ａは、接続部２１５ｃから端部２１５ａに向って直線状に延在するように形成されている。すなわち、第１の部分２１５Ａにおけるティース先端面２１５と回転子コア３１０の外周面３１１との間の空隙の長さが、接続部２１５ｃから端部２１５ａに向って直線状に増加するように形成されている。また、第２の部分２１５Ｂは、接続部２１５ｄから端部２１５ｂに向って直線状に延在するように形成されている。すなわち、第２の部分２１５Ｂにおける空隙の長さが、接続部２１５ｄから端部２１５ｂに向って直線状に増加するように形成されている。また、第３の部分２１５Ｃは、接続部２１５ｃと２１５ｄの間に、固定子コアの中心点Ｏを中心点とする円弧に沿って円弧状に延在するように形成されている。すなわち、第３の部分２１５Ｃにおける空隙の長さが等しくなる（「略等しくなる」を含む）ように形成されている。
以下では、空隙の長さが、中央部側から周方向両端部２１５ａ、２１５ｂに向って増加するように形成されている、第１の部分２１５Ａおよび第２の部分２１５Ｂの形状を、「跳ね上げ形状」という。
本実施形態では、端部２１５ａが、本発明の「周方向一方端部」に対応し、端部２１５ｂが、本発明の「周方向他方端部」に対応する。
【００２０】
次に、第１の部分２１５Ａおよび第２の部分２１５Ｂの「跳ね上げ形状」について説明する。
先ず、各用語の定義を、図５を参照して説明する。なお、図５は、図１に示されている２極集中巻き誘導電動機１００の要部の拡大図であるが、以下の説明は、図３に示されている４極集中巻き誘導電動機４００に対しても同様である
Ｚは、固定子コア２１０のヨーク２１１の径方向に沿った幅の最小値（ｍｍ）を示している。
Ｗは、ティース基部２１３の周方向に沿った幅の最小値（ｍｍ）を示している。
Ｇは、ティース先端面２１５（固定子コア２１０の内周面）と回転子コア３１０の外周面３１１との間の空隙（ｍｍ）を示している。
Ｈは、第１の部分２１５Ａおよび第２の部分２１５Ｂの両端部の径方向に沿った間隔（ｍｍ）（「跳ね上げ高さ」）を示している。すなわち、接続部２１５ｃ（２１５ｄ）を通る、固定子コアの中心点Ｏを中心点とする円弧の半径と、端部２１５ａ（２１５ｂ）を通る、固定子コアの中心点Ｏを中心とする円弧の半径の差を示している。
θは、第１の部分２１５Ａおよび第２の部分２１５Ｂの周方向に沿った長さ（「跳ね上げ幅」）を、固定子コアの中心点Ｏから見た角度（度）で示したものである。すなわち、固定子コアの中心点Ｏと端部２１５ａ（２１５ｂ）を結ぶ線と、固定子コアの中心点Ｏと接続部２１５ｃ（２１５ｄ）を結ぶ線との間の角度を示している。
【００２１】
Ｍは、周方向に隣接する導体間の周方向に沿った間隔の最小値（ｍｍ）を示している。
αは、周方向に隣接する導体の、固定子コアの中心点Ｏを通る中心線間の角度（度）を示している。αは、導体の中心線間の間隔を固定子コアの中心点から見た角度である。なお、αは、［３６０度／導体の数］で表すこともできる。
βは、周方向に隣接する導体間を周方向に沿って結ぶ線のうち、最も短い長さの線を固定子コアの中心点Ｏから見た角度（度）で示したものである。βは、導体間の周方向に沿った間隔の最小値（周方向に沿った最少間隔）を示している。
本実施形態では、導体３２１（３２２）は、外周側に配置される第１の面３２１ａ（３２２ａ）、内周側に配置される第２の面３２１ｂ（３２２ｂ）、周方向一方側に配置される第３の面３２１ｃ（３２２ｃ）、周方向他方側に配置される第４の面３２１ｄ（３２２ｄ）を有している。第１の面３２１ａ（３２１ａ）および第２の面３２１ｂ（３２２ｂ）は、固定子コアの中心点Ｏを通る導体３２１（３２２）の中心線Ｐ１（Ｐ２）上に中心点を有する半径Ｒおよび半径Ｒより短い半径Ｓ（Ｓ＜Ｒ）の円弧に沿って円弧状に延在している。第３の面３２１ｃ（３２２ｃ）および第４の面３２１ｄ（３２２ｄ）は、第１の面３２１ａ（３２２ａ）と第２の面３２１ｂ（３２２ｂ）の間に直線状に延在している。ここで、周方向一方側に配置される導体３２１の第４の面３２１ｄと周方向他方側に配置される導体３２２の第３の面３２２ｃは、導体３２１と３２２の周方向中心点と固定子コアの中心点Ｏを通る線Ｑに平行に延在する。
このような構成の場合、Ｍは、周方向一方側に配置されている導体３２１の、第１の面３２１ａと第４の面３２１ｄとの接続部Ｆと、周方向他方側に配置されている導体３２２の、第１の面３２２ａと第３の面３２２ｃとの接続部Ｅとの間の周方向に沿った間隔である。また、αは、導体３２１の中心線Ｐ１と導体３２２の中心線Ｐ２との間の角度である。また、βは、固定子コアの中心点Ｏと導体３２１の接続部Ｆを結ぶ線Ｔ１と、固定子コアの中心点Ｏと導体３２２の接続部Ｅを結ぶ線Ｔ２との間の角度である。
【００２２】
［跳ね上げ高さ（Ｈ）／空隙（Ｇ）］と電磁振動および銅損との関係を解析した結果が図６のグラフに示されている。なお、図６では、横軸に［Ｈ（ｍｍ）／Ｇ（ｍｍ）］が示され、第１の縦軸に電磁振動(ｄＢ)が示され、第２の縦軸に銅損（Ｗ）が示されている。
図６に示されているグラフから、［Ｈ／Ｇ］が０．５以下の領域では電磁振動が大きいが、０．５以上の領域では電磁振動が小さいことが理解できる。また、［Ｈ／Ｇ］が１．３以下の領域では銅損が小さいが、１．３を超えると銅損が大きくなることが理解できる。銅損が大きいと、効率が低下する。
以上の点から、［０．５≦跳ね上げ高さ（Ｈ）／空隙（Ｇ）≦１．３］を満足するように構成することにより、銅損を低減して効率を向上させることができるとともに、電磁振動を抑制することができることが理解できる。
【００２３】
［跳ね上げ幅（角度θ）／導体中心線の間隔（角度α）］と電磁振動および効率との関係を解析した結果が図７のグラフに示されている。なお、図７では、横軸に［θ（度）／α（度）］が示され、第１の縦軸に電磁振動(ｄＢ)が示され、第２の縦軸に効率（％）が示されている。
図７に示されているグラフから、［θ／α］が０．３より小さい領域では電磁振動が大きいが、０．３以上の領域では電磁振動が小さいことが理解できる。また、［θ／α］が０．６以下の領域では効率が高いが、０．６を超えると効率が低下することが理解できる。
以上の点から、［０．３≦跳ね上げ幅（角度θ）／導体中心線間の間隔（角度α）≦０．６］を満足するように構成することにより、効率を向上させることができるとともに、電磁振動を抑制することができることが理解できる。
【００２４】
［導体間の最少間隔（角度β）／導体中心線間の間隔（角度α）］とトルクとの関係を解析した結果が図８のグラフに示されている。なお、図８では、横軸に［β（度）／α（度）］が示され、縦軸にトルク(Ｎ・ｍ)が示されている。
図８に示されているグラフから、［β／α］が０．３より小さい領域および０．６より大きい領域ではトルクが小さいが、０．３と０．６の間の領域ではトルクが高いことが理解できる。
以上の点から、［０．３≦導体間の最少間隔（角度β）／導体中心線間の間隔（角度α）≦０．６］を満足するように構成することにより、大きいトルクを発生することが理解できる。
【００２５】
以上のように、本実施形態では、２極集中巻き誘導電動機および４極集中巻き誘導電動機における固定子コアのヨークを流れる磁束の飽和を防止することができ、ヨークを流れる磁束の飽和に起因する振動や騒音の発生を抑制することができる。
また、固定子コアのティース先端部の周方向両端部側の部分に突入磁束が流れるのを防止することができ、ティース先端部の周方向両端部側の部分に突入磁束異が流れることに起因する振動や騒音の発生を抑制することができる。
【００２６】
本発明は、以下のように構成することができる。
（態様１）
固定子と、回転子を備え、
前記固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有し、
前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在する複数のティースを有し、前記ティースは、前記ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有し、前記ティース先端部の径方向内周側にティース先端面が形成されており、
前記固定子巻線は、前記ティースに集中巻き方式で巻き付けられており、
前記回転子は、回転子コアと、回転軸を有し、
前記回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の導体が配置されており、
前記回転軸は、前記ティース先端面と前記回転子コアの外周面との間に空隙を有する状態で前記固定子に対して回転可能に支持されており、
磁極の数が２となるように構成されている誘導電動機において、
周方向に隣接する前記導体間の周方向に沿った間隔の最小値をＭ（ｍｍ）、前記ティース基部の周方向に沿った幅の最小値をＷ（ｍｍ）、前記ヨークの径方向に沿った幅の最小値をＺ（ｍｍ）としたとき、［２×Ｍ＜Ｗ＜Ｚ］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様２）
固定子と、回転子を備え、
前記固定子は、固定子コアと、固定子巻線を有し、
前記固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延在するヨークと、径方向に沿って延在する複数のティースを有し、前記ティースは、前記ヨークから径方向に沿って内周側に延在するティース基部と、前記ティース基部の径方向内周側に設けられ、周方向に沿って延在するティース先端部を有し、前記ティース先端部の径方向内周側にティース先端面が形成されており、
前記固定子巻線は、前記ティースに集中巻き方式で巻き付けられており、
前記回転子は、回転子コアと、回転軸を有し、
前記回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の導体が配置されており、
前記回転軸は、前記ティース先端面と前記回転子コアの外周面との間に空隙を有する状態で前記固定子に対して回転可能に支持されており、
磁極の数が４となるように構成されている誘導電動機において、
周方向に隣接する前記導体間の周方向に沿った間隔の最小値をＭ、前記ティース基部の周方向に沿った幅の最小値をＷ、前記ヨークの径方向に沿った幅の最小値をＺとしたとき、［２×Ｍ＜Ｗ＜２×Ｚ］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様３）
態様１または２の誘導電動機であって、
前記ティース先端面は、周方向一方端部側に形成されている第１の部分と、周方向他方端部側に形成されている第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分の間に形成されている第３の部分を有し、
前記第３の部分は、前記第３の部分における前記空隙の長さが等しくなるように形成され、
前記第１の部分は、前記第１の部分における前記空隙の長さが前記第３の部分における前記空隙の長さより長くなるように形成され、
前記第２の部分は、前記第２の部分における前記空隙の長さが前記第３の部分における前記空隙の長さより長くなるように形成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様４）
態様３の誘導電動機において、
前記第１の部分は、前記第１の部分における空隙の長さが、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向一方端部に向かって増加するように形成され、
前記第２の部分は、前記第２の部分における空隙の長さが、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部から前記周方向他方端部に向かって増加するように形成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様５）
態様４の誘導電動機において、
前記第１の部分および前記第２の部分は、周方向に沿って直線状に延在していることを特徴とする誘導電動機。
（態様６）
態様３〜５のうちのいずれかの誘導電動機であって、
前記第１の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向一方端部との間の径方向に沿った間隔および前記第２の部分と前記第３の部分との接続部と、前記周方向他方端部との間の径方向に沿った間隔をＨ（ｍｍ）、前記第３の部分における前記空隙をＧ（ｍｍ）としたとき、［０．５≦（Ｈ／Ｇ）≦１．３］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様７）
態様３〜６のうちのいずれかの誘導電動機であって、
前記固定子コアの中心点と、前記第１の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向一方端部を通る線との間の角度および前記固定子コアの中心点と、前記第２の部分と前記第３の部分との接続部を通る線と、前記固定子コアの中心点と前記周方向他方端部を通る線との間の角度をθ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）としたとき、［０．３≦（θ／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様８）
態様３〜７のうちのいずれかの誘導電動機であって、
周方向に隣接する前記導体間を周方向に沿って結んだ線のうち、最小の長さを有する線の長さを、前記固定子コアの中心点から見た角度をβ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）としたとき、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
（態様９）
態様８の誘導電動機であって、
前記導体は、径方向外周側に配置され、径方向外周側に飛び出ている半径Ｒの円弧状の第１の面と、径方向内周側に配置され、径方向内周側に飛び出ている半径Ｓ（Ｓ＜Ｒ）の円弧状の第２の面と、周方向一方側に配置され、前記第１の面と前記第２の面を接続する直線状の第３の面と、周方向他方側に配置され、前記第１の面と前記第２の面を接続する直線状の第４の面を有し、
周方向に隣接する２つの導体のうちの前記周方向一方側に配置されている導体の、前記第１の面と前記第４の面との接続部と前記固定子コアの中心点を通る線と、前記周方向他方側に配置されている導体の、前記第１の面と前記第３の面との接続部と前記固定子コアの中心点を通る線との間の角度をβ（度）、周方向に隣接する前記導体のうちの一方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線と、他方の導体の、前記固定子コアの中心点を通る中心線との間の角度をα（度）としたとき、［０．３≦（β／α）≦０．６］を満足するように構成されていることを特徴とする誘導電動機。
【００２７】
本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
実施形態では、ティース先端面の周方向一方端部側の部分および周方向他方端部側の部分を、中央部側から周方向両端部に向って直線状に延在するように形成したが、これに限定されない。例えば、階段状あるいは曲線状に延在するように形成することもできる。
実施形態では、ティース先端面を、周方向一方端部側の第１の部分、周方向他方端部側の第２の部分および第１の部分と第２の部分の間の第３の部分の３つの部分により形成したが、４以上の部分により形成することもできる。例えば、第３の部分と第１の部分および第２の部分の間に第４の部分および第５の部分を形成することもできる。この場合、各部分の形状は、好適には、空隙の長さがティース先端面の中央部から周方向両端部に向って増加するように形成される。
回転子に設ける導体の断面形状は、実施形態で説明した形状に限定されない。
実施形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。例えば、図６に示されている［跳ね上げ高さ（Ｈ）／空隙（Ｇ）］に関する条件と、図７に示されている［跳ね上げ幅（角度θ）／導体中心線間の間隔（角度α）］に関する条件のいずれか一方の条件が満足されていれば、振動や騒音の発生を抑制することができる。さらに、ティース先端面の周方向両端部側の部分が跳ね上げ形状に形成されることだけでも、振動や騒音の発生を抑制することができる。
本発明の誘導電動機は、圧縮機を構成する圧縮機構部や自動車に搭載される車載機器等の種々の機器を駆動する駆動装置として用いることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１００、４００  誘導電動機
２００、５００  固定子
２１０、５１０  固定子コア
２１１、５１１  ヨーク
２１２、２１２ａ〜２１２ｆ、５１２  ティース
２１３、５１３  ティース基部
２１４、５１４  ティース先端部
２１５、５１５  ティース先端面
２１５Ａ  第１の部分
２１５Ｂ  第２の部分
２１５Ｃ  第３の部分
２１５ａ、２１５ｂ  端部
２１５ｃ、２１５ｄ  接続部
２１６  スロット
２５０  固定子巻線
３００、６００  回転子
３１０、６１０  回転子コア
３１１、６１１  外周面
３１２、６１２  内周面
３２０、３２１、３２２、６２０  導体
３２１ａ、３２２ａ  第１の面
３２１ｂ、３２２ｂ  第２の面
３２１ｃ、３２２ｃ  第３の面
３２１ｄ、３２２ｄ  第４の面
３５０、６５０  回転軸
【図１】
0006710077.tif 000002
【図２】
0006710077.tif 000003
【図３】
0006710077.tif 000004
【図４】
0006710077.tif 000005
【図５】
0006710077.tif 000006
【図６】
0006710077.tif 000007
【図７】
0006710077.tif 000008
【図８】
0006710077.tif 000009