(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヨーク部の内周側に周方向に配置され、中心軸方向に突出して形成された複数の磁極ティース部の各々の巻線部の一端側から他端側に這わしながらの巻回と、前記他端側から前記一端側に這わしながらの巻回と、を繰り返すことによって、丸線の線材を積層して得られたコイルを備えた回転電機の固定子であって、
前記巻線部は、前記中心軸に平行な一対の表面および裏面を有し、
前記コイルの１つの層における前記線材は、前記巻線部の表面において前記中心軸に対して斜めに巻回され、裏面において前記中心軸に対して平行に巻回され、
前記１つの層に隣接する層における前記線材は、前記表面において前記中心軸に対して平行に巻回され、前記裏面において前記中心軸に対して斜めに巻回されており、
前記１つの層および前記１つの層に隣接する層以降の層は、前記１つの層または前記１つの層に隣接する層を連続し、前記表面または前記裏面において前記中心軸に対して平行に巻回された前記線材を俵積み状とした回転電機の固定子。
【請求項２】
前記巻線部は、前記表面および前記裏面に対して垂直に形成された一対の短面を有し、
前記線材は、前記巻線部の短面において前記表面および前記裏面の各々に対して垂直に巻回された請求項１に記載の回転電機の固定子。
【請求項３】
前記１つの層は、第１層であり、
前記１つの層に隣接する層は、第２層である請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項４】
前記１つの層は、奇数層であり、
前記１つの層に隣接する層は、偶数層である請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項５】
前記１つの層は、偶数層であり、
前記１つの層に隣接する層は、奇数層である請求項１または２に記載の回転電機の固定子。
【請求項６】
前記１つの層は、第３層以降である請求項４または５に記載の回転電機の固定子。
【請求項７】
前記１つの層および前記１つの層に隣接する層は、複数層である請求項４〜６のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項８】
前記巻線部は、前記中心軸方向の断面が長方形の四角形状であり、
前記表面および前記裏面は、前記巻線部の一対の長面である請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機の固定子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の回転電機の固定子を備えた回転電機。
【請求項１０】
請求項９に記載の回転電機を備えた圧縮機。
【請求項１１】
請求項１０に記載の圧縮機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】
本発明は、巻線部に線材を積層して得られたコイルを備えた回転電機の固定子、回転電機、圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
固定子は、鉄心コアに絶縁体である上側インシュレータと下側インシュレータを両側から組み付けた巻線部を備える。固定子は、巻線部に直線状体の線材を積層して巻回してコイルを形成している。巻線部にコイルが形成されたものが、磁極ティース部を構成している。固定子は、ヨーク部の内周側に周方向に複数の磁極ティース部を結合して構成されている。【０００３】
コイルの線材として角線を使用した場合には、丸線と比べて角線を巻線部に巻回させたときに隣接する線材同士の間に空間ができない。このため、コイルの占積率が高くなる。しかし、この場合には、線材を巻回するときに、線材のねじれなどが防止されるように、巻回される線材の姿勢を制御する必要がある。このため、線材を巻回するときに高精度が要求され、磁極ティース部の作製効率が低下し、固定子の生産性が低い。【０００４】
一方、線材として丸線を使用した場合には、線材を巻回するときに、線材のねじれなどを防止する必要がなく、角線と比べて線材姿勢を制御しなくて良い。このため、線材を巻回するときの精度が高くなくても良く、磁極ティース部の作製効率が向上し、固定子の生産性が高い。しかし、隣接する線材同士の間に空間ができてしまう。それにより、コイルの占積率が低くなる。以降、線材は、生産性の高い丸線を対象として説明する。【０００５】
コイルは、一対の長面と一対の短面とからなる断面長方形状の角柱状の巻線部に巻かれる。１本の線材が巻線部に巻回されるときには、線材を巻線部に巻回する間に、線材が整列して重ならずに１層に巻回されるように、線材の巻回される方向とは直交する方向にコイルを移動させる。そして、コイルの層が１層できあがった後に、次層のコイルの層が積み重ねられるように線材が巻回されて行く。以降、線材の巻回される方向とは直交する方向に線材を移動させることについて、線材の一方向のプラス移動を「送り」といい、線材の一方向とは逆方向のマイナス移動を「戻し」という。【０００６】
特許文献１には、コイルの占積率が向上するように、次の技術が開示されている。線材が巻回される一対の長面のうち、一方の長面では、線材の送り（または戻し）を実施し、コイルの１つの層の線材が長面に非平行な斜めに巻かれる。他方の長面および一対の短面では、巻き終わって重ならずに整列した１層に形成されたコイルの下層における隣接する線材同士の空間に沿って次層を形成する線材が各辺に平行な直線に巻かれ、俵積み状としている。【０００７】
その結果、複数の磁極ティース部を隣接させ、固定子を構成したときに、２つの磁極ティース部の隣接する対向した長面に巻回されたコイルは、一方の長面と他方の長面とが隣接する。このため、１つの磁極ティース部では、コイルの送りが実施され、積層高さが増大した長面を持つ。また、もう１つの磁極ティース部では、コイルが俵積み状に配置され、積層高さが低減された長面を持つ。そして、それら２つの長面が対向する一対となり、互いのスペースが組み合って無駄な隙間が形成されない配置になり、占積率の高いコイルの配置が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３６２５１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、巻線部を構成する鉄心コアの積層された薄板一枚一枚の隙間は、コイルを積層して行く最中に、巻線の力により押しつぶされる。その結果、磁極ティース部は、長面の長手方向を縮められて行く。この磁極ティース部が縮まって行く現象を、以後、「巻き縮み」という。特に、線材を巻線部に巻き始める初期段階である第１層や第２層を線材で巻回したときの磁極ティース部の巻き縮みが顕著である。【００１０】
その影響により、コイルの第１層での長面の長手方向の長さと、コア鉄心の長面の長手方向の長さと、は、線材がそのコイルの第１層を巻いていた時点では同じ長さであるが、線材がコイルの第２層を巻くときには、コア鉄心が巻き縮んでいる。これにより、コイルの第１層の長面の長手方向に這わせた線材の長さが長くなってしまう。そのため、コイルの第１層の長面の長手方向の線材が弛み、コイルの第１層のたわみが発生し、コイルの第１層における隣接する線材同士の空間が安定しなくなる。【００１１】
その結果、コイルの第１層における隣接する線材同士の空間に配置されるはずであったコイルの第２層における線材が所定の設定位置に配置できなくなる、「巻き乱れ」という現象が発生する。また、コイルの第２層が巻き乱れた影響で、その巻き乱れた第２層以降に巻かれて行くコイルの層も巻き乱れてしまう。【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためのものであり、占積率の高いコイルの配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる回転電機の固定子、回転電機、圧縮機および冷凍サイクル装置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】
【００１３】
本発明に係る回転電機の固定子は、ヨーク部の内周側に周方向に配置され、中心軸方向に突出して形成された複数の磁極ティース部の各々の巻線部の一端側から他端側に這わしながらの巻回と、前記他端側から前記一端側に這わしながらの巻回と、を繰り返すことによって、丸線の線材を積層して得られたコイルを備えた回転電機の固定子であって、前記巻線部は、前記中心軸に平行な一対の表面および裏面を有し、前記コイルの１つの層における前記線材は、前記巻線部の表面において前記中心軸に対して斜めに巻回され、裏面において前記中心軸に対して平行に巻回され、前記１つの層に隣接する層における前記線材は、前記表面において前記中心軸に対して平行に巻回され、前記裏面において前記中心軸に対して斜めに巻回されており、前記１つの層および前記１つの層に隣接する層以降の層は、前記１つの層または前記１つの層に隣接する層を連続し、前記表面または前記裏面において前記中心軸に対して平行に巻回された前記線材を俵積み状としたものである。
【００１４】
本発明に係る回転電機は、上記の回転電機の固定子を備えたものである。【００１５】
本発明に係る圧縮機は、上記の回転電機を備えたものである。【００１６】
本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記の圧縮機を備えたものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る回転電機の固定子、回転電機、圧縮機および冷凍サイクル装置によれば、コイルの１つの層における線材は、巻線部の表面において中心軸に対して斜めに巻回され、裏面において中心軸に対して平行に巻回され、１つの層に隣接する層における線材は、表面において中心軸に対して平行に巻回され、裏面において中心軸に対して斜めに巻回された。これにより、巻線部の所定の面では、線材が斜めに巻回される層と線材が直線に巻回される層とが隣接する層間で線材を交差させる。そして、巻き縮みにより線材が弛んでコイルのたわみが発生しても、重ねられるコイルの次層の線材がコイルの下層の弛んだ線材を規制する。これにより、線材が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイルが形成できる。したがって、占積率の高いコイルの配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る圧縮機の構成を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る固定子をまとめて示す図であり、図２（ａ）が固定子を示す上面図であり、図２（ｂ）が固定子を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部をまとめて示す図であり、図３（ａ）が磁極ティース部を示す中心側からの正面図であり、図３（ｂ）が磁極ティース部を示す上面図であり、図３（ｃ）が磁極ティース部を示す左側面図であり、図３（ｄ）が磁極ティース部を示す右側面図であり、図３（ｅ）が磁極ティース部を示す下面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を図３（ｄ）のＡ−Ａ断面でコイルを除いて示す説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を巻回されたコイルのうち第１層を抽出してまとめて示す図であり、図５（ａ）が磁極ティース部を示す中心側からの正面図であり、図５（ｂ）が磁極ティース部を示す上面図であり、図５（ｃ）が磁極ティース部を示す左側面図であり、図５（ｄ）が磁極ティース部を示す右側面図であり、図５（ｅ）が磁極ティース部を示す下面図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を巻回されたコイルのうち第２層を抽出してまとめて示す図であり、図６（ａ）が磁極ティース部を示す中心側からの正面図であり、図６（ｂ）が磁極ティース部を示す上面図であり、図６（ｃ）が磁極ティース部を示す左側面図であり、図６（ｄ）が磁極ティース部を示す右側面図であり、図６（ｅ）が磁極ティース部を示す下面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を巻回されたコイルのうち第３層を抽出してまとめて示す図であり、図７（ａ）が磁極ティース部を示す中心側からの正面図であり、図７（ｂ）が磁極ティース部を示す上面図であり、図７（ｃ）が磁極ティース部を示す左側面図であり、図７（ｄ）が磁極ティース部を示す右側面図であり、図７（ｅ）が磁極ティース部を示す下面図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を図３（ａ）のＢ−Ｂ断面で示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部を図３（ａ）のＣ−Ｃ断面で示す説明図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る圧縮機を適用した冷凍サイクル装置を示す冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。なお、各図において、同一の符号を付したものは、同一のまたはこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。さらに、明細書全文に示す構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００２０】
実施の形態１．
＜圧縮機の構成＞
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧縮機１００の構成を示す概略構成図である。図１に示す圧縮機１００は、外枠をシェル１で囲われている。圧縮機１００は、シェル１内に、回転電機としての電動機２と、圧縮機構３と、を備えている。電動機２は、固定子４と、ロータ２ａと、を備えている。固定子４は、ロータ２ａの中心軸Ｏの半径方向外側に隙間を有して配置されている。
【００２１】
＜固定子４の構成＞
図２は、本発明の実施の形態１に係る固定子４をまとめて示す図であり、図２（ａ）が固定子４を示す上面図であり、図２（ｂ）が固定子４を示す側面図である。図２に示す固定子４は、ヨーク部４ａと、丸線の直線状体の線材５１を積層して得られたコイル５と、コイル５を巻き付ける巻線部６と、を備えている。コイル５と巻線部６とは、磁極ティース部７を構成している。複数の磁極ティース部７は、ヨーク部４ａの内周側に周方向に接続されて配置されている。複数の磁極ティース部７は、中心軸Ｏ方向に突出して形成されている。固定子４は、複数の磁極ティース部７を結合して構成されている。
【００２２】
巻線部６は、鉄心コア８に絶縁体である上側インシュレータ９と下側インシュレータ１０とを両側から組み付けている。巻線部６には、コイル５が巻線されている。上側インシュレータ９には、マグメイト１１が埋め込まれている。
【００２３】
各磁極ティース部７は、ジャンパー線１２を介して各Ｕ層、Ｖ層、Ｗ層相を電気的に接続している。また、各磁極ティース部７には、各Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相に電気を供給するリード線１３が備え付けられている。
【００２４】
図３は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７をまとめて示す図であり、図３（ａ）が磁極ティース部７を示す中心側からの正面図であり、図３（ｂ）が磁極ティース部７を示す上面図であり、図３（ｃ）が磁極ティース部７を示す左側面図であり、図３（ｄ）が磁極ティース部７を示す右側面図であり、図３（ｅ）が磁極ティース部７を示す下面図である。
【００２５】
図３に示す磁極ティース部７は、図２に示す固定子４のアッシーを分解し、単体で現したものである。鉄心コア８は、一般的に渦電流を低減するように、薄板を複数枚積層した構造になっている。この薄板一枚一枚には、かしめが形成されている。このかしめにより、一枚一枚の薄板が結合され、複数枚の薄板が積層されている。鉄心コア８がかしめによって結合している関係上、この薄板間には隙間が生じる。
【００２６】
図４は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を図３（ｄ）のＡ−Ａ断面でコイル５を除いて示す説明図である。図４に示すように、巻線部６は、コイル５を巻き付ける面を４つ有し、コイル５の巻かれる方向とは直交する、図４において紙面上向き方向の断面長方形状の四角柱状である。巻線部６では、一対の長面１４、１５と一対の短面１６、１７からなる断面長方形状の四角柱状の巻枠にコイル５が巻かれて行く。１本の線材５１が巻線部６に巻回されるときには、線材５１を巻線部６に巻回される間に、線材５１が整列して重ならずに１層に巻かれるように、線材５１の巻回される方向とは直交する方向に線材５１を送る。そして、コイル５が１層できあがった後に、次層のコイル５を形成するように線材５１が積み重ねて戻して巻かれて行く。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を巻回されたコイル５のうち第１層を抽出してまとめて示す図であり、図５（ａ）が磁極ティース部７を示す中心側からの正面図であり、図５（ｂ）が磁極ティース部７を示す上面図であり、図５（ｃ）が磁極ティース部７を示す左側面図であり、図５（ｄ）が磁極ティース部７を示す右側面図であり、図５（ｅ）が磁極ティース部７を示す下面図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を巻回されたコイル５のうち第２層を抽出してまとめて示す図であり、図６（ａ）が磁極ティース部７を示す中心側からの正面図であり、図６（ｂ）が磁極ティース部７を示す上面図であり、図６（ｃ）が磁極ティース部７を示す左側面図であり、図６（ｄ）が磁極ティース部７を示す右側面図であり、図６（ｅ）が磁極ティース部７を示す下面図である。図７は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を巻回されたコイル５のうち第３層を抽出してまとめて示す図であり、図７（ａ）が磁極ティース部７を示す中心側からの正面図であり、図７（ｂ）が磁極ティース部７を示す上面図であり、図７（ｃ）が磁極ティース部７を示す左側面図であり、図７（ｄ）が磁極ティース部７を示す右側面図であり、図７（ｅ）が磁極ティース部７を示す下面図である。図８は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を図３（ａ）のＢ−Ｂ断面で示す説明図である。図９は、本発明の実施の形態１に係る磁極ティース部７を図３（ａ）のＣ−Ｃ断面で示す説明図である。
【００２８】
巻線部６は、鉄心コア８に上から上側インシュレータ９が組み付けられ、鉄心コア８に下からは下側インシュレータ１０が組み付けられている。線材５１が巻回される磁極ティース部７の巻線部６は、図４に示すものと同様に、断面長方形状の四角柱状である。巻線部６には、一対の長面１４、１５と、一対の短面１６、１７とに、線材５１が巻回されている。巻線部６の一対の長面１４、１５は、中心軸Ｏに平行な一対の表面および裏面である。ここでは、長面１５は、表面とする。長面１４は、裏面とする。巻線部６の一対の短面１６、１７は、一対の長面１４、１５に対して垂直に形成されている。巻線部６では、巻線部６の一端側から他端側に這わしながらの巻回と、他端側から一端側に這わしながらの巻回と、を繰り返すことによって、線材５１を積層してコイル５が得られている。巻線部６には、１本の線材５１を積層させて巻回する間に、一つの層を構成するように１回巻回するごとに線材５１が１ピッチ移動するように送りまたは戻しを実施している。
【００２９】
図５（ａ）〜（ｅ）に示す第１層のコイル５を抽出した場合には、コイル５は、図５（ｄ）に示すように、右側の長面１５の面部にてまとめて１ピッチ移動するように送りを実施している。このため、右側の長面１５に重ねられて面部５ａとなる線材５１は、１ピッチ移動する送りを実施するように、巻線部６の長面１５において中心軸Ｏに対して斜めに配置されている。コイル５は、図５（ｃ）に示すように、左側の長面１４の面部５ｂでは線材５１の送りまたは戻しが実施されない。このため、線材５１は、１ピッチ移動しないように、巻線部６の長面１４において中心軸Ｏに沿った平行な直線に配置されている。上側インシュレータ９および下側インシュレータ１０には、それぞれダミーコイル部９ａ、１０ａが装着されている。ダミーコイル部９ａ、１０ａは、線材５１が斜めに配線される右側の長面１５に第１層として最初の線材５１が斜めに配置されるためのガイドである。
【００３０】
図６（ａ）〜（ｅ）に示す第２層のコイル５を抽出した場合には、コイル５は、図６（ｃ）に示すように、左側の長面１４の面部５ｃにてまとめて１ピッチ移動するように戻しを実施している。このため、左側の長面１４に重ねられる面部５ｃとなる線材５１は、第１層とは逆に１ピッチ移動する戻しを実施するように、中心軸Ｏに対して第１層とは逆の斜めに配置されている。コイル５は、図６（ｄ）に示すように、右側の長面１５の面部５ｄでは線材５１が送りまたは戻しが実施されない。このため、線材５１は、巻線部６の長面１５において中心軸Ｏに対して沿った平行な直線に配置されている。
【００３１】
図７（ａ）〜（ｅ）に示す第３層のコイル５を抽出した場合には、コイル５は、図７（ｃ）に示すように、左側の長面１４の面部５ｅにてまとめて１ピッチ移動するように送りを実施している。このため、左側の長面１４に重ねられる面部５ｅとなる線材５１は、第２層とは逆に１ピッチ移動する送りを実施するように、中心軸Ｏに対して第１層と同じでかつ第２層とは逆の斜めに配置されている。コイル５は、図７（ｄ）に示すように、右側の長面１５の面部５ｆでは線材５１が送りまたは戻しが実施されない。このため、線材５１は、巻線部６の長面１５において中心軸Ｏに対して沿った平行な直線に配置されている。
【００３２】
すなわち、コイル５の第１層における線材５１は、巻線部６の長面１５において中心軸Ｏに対して斜めに巻回され、長面１４において中心軸Ｏに対して平行に巻回されている。また第１層に隣接する第２層における線材５１は、長面１５において中心軸Ｏに対して平行に巻回され、長面１４において中心軸Ｏに対して斜めに巻回されている。つまり、コイル５は、巻線部６のコイル５を巻き付ける４つの面のうち１つの面に巻かれ、１ピッチ移動するように斜めに配置される面部５ａ、５ｃと、巻線部６の４つの面のうち３つの面に巻かれ、直線に配置される面部５ｂ、５ｄと、を異なる層ごとに替えている。より具体的には、コイル５は、送りまたは戻しにより１ピッチ移動するように斜めに配置される面部５ａ、５ｃと、直線に配置される面部５ｂ、５ｄと、を巻線部６のコイル５を巻き付ける一対の長面１４、１５である１対の表裏面にて異なる層で交互に入れ替えている。また、１ピッチ移動するように斜めに配置される面部５ａ、５ｂと、１ピッチ移動しないように直線に配置される面部５ｂ、５ｄと、の交互の入れ替えは、コイル５が巻線部６に巻き始められる第１層と第２層とで行われている。
【００３３】
これにより、一対の長面１４、１５のうち、コイル５の第１層を送りにより斜めに配置した右側の長面１５に重なる面部５ａは、コイル５の第２層が直線に配置されている。このため、巻線部６の右側の長面１５となる表面では、コイル５が斜めに巻かれる層と次層の直線に巻かれる層とがコイル５を交差させている。
【００３４】
また、一対の長面１４、１５のうち、コイル５の第１層を直線に配置した左側の長面１４に重なる第２層の面部５ｃは、コイル５の第２層が戻しにより斜めに配置されている。このため、巻線部６の左側の長面１４となる裏面では、直線に巻かれる層とコイル５が逆の斜めに巻かれる層とがコイル５を交差させている。
【００３５】
コイル５の第３層以降では、１ピッチ移動するように送りまたは戻しにより正逆の斜めに配置される図示しない面部と、直線に配置される図示しない面部と、の交互の入れ替えを行わない。このように複数の連続して積み重ねられる層は、１ピッチ移動するように送りまたは戻しにより正逆の斜めに配置される面部を巻線部６の同一面に重ね、１ピッチ移動しないように直線に配置される面部を巻線部６の同一面に重ねて俵積み状としている。
【００３６】
つまり、コイル５の第３層以降で直線に配置される右側の長面１５に重なる複数の面部は、第２層と同じ直線に配置されている。また、コイル５の第３層以降で１ピッチ移動するように送りまたは戻しにより正逆の斜めに配置される左側の長面１４に重なる複数の面部は、第２層で戻しにより逆の斜めに配置した後、重ねられる第３層で送りにより正の斜めに配置され、以後交互に送りと戻しとが繰り返される。
【００３７】
このように、巻線部６の一対の長面１４、１５となる表裏面では、コイル５が斜めに巻かれる層と直線に巻かれる層とがコイル５を交差させる。これにより、コイル５が複数回巻かれて巻き縮みが発生し、コイル５があまってコイル５のたわみが発生しても、重ねられる次層のコイル５が下層のコイル５を規制する。それにより、コイル５が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなく線材５１が巻回できる。
【００３８】
コイル５の第３層以降で直線に配置される右側の長面１５に重なる複数の面部では、直線に配置された線材５１は、各層に対するそれぞれの下層の隣接する線材５１同士の空間に配置されている。これにより、図８に示すように、巻線部６の一対の長面１４、１５に重ねられる線材５１の配置は、右側の長面１５において第３層以降にハッチングのように俵積み状となる。これにより、占積率の高い構造となっている。それにより、特許文献１と同様な効果を第３層以降で得られている。
【００３９】
また、図９に示すように、巻線部６の一対の短面１６、１７に重ねられるコイル５の配置は、第１層からハッチングのように線材５１が中心軸Ｏに直交する一対の長面１４、１５の各々に対して垂直な直線に配置されて俵積み状となっている。その結果、短面１６、１７側は、コイル５の巻線の積層高さを軽減する占積率の高い構造となる。またそれとともに、短面１６、１７側は、巻線部６の長面１４、１５に巻回される線材５１のガイドとなっている。
【００４０】
＜実施の形態１の効果＞
実施の形態１によれば、回転電機である電動機２の固定子４は、ヨーク部４ａの内周側に周方向に配置され、中心軸Ｏ方向に突出して形成された複数の磁極ティース部７の各々の巻線部６の一端側から他端側に這わしながらの巻回と、他端側から一端側に這わしながらの巻回と、を繰り返すことによって、線材５１を積層して得られたコイル５を備えている。巻線部６は、中心軸Ｏに平行な一対の表面である長面１５および裏面である長面１４を有している。コイル５の１つの層における線材５１は、巻線部６の表面において中心軸Ｏに対して斜めに巻回され、裏面において中心軸Ｏに対して平行に巻回されている。１つの層に隣接する層における線材５１は、表面において中心軸Ｏに対して平行に巻回され、裏面において中心軸Ｏに対して斜めに巻回されている。
【００４１】
この構成によれば、巻線部６の中心軸Ｏに平行な一対の表面である長面１５および裏面である長面１４に巻かれるコイル５は、所定の層では斜めに巻かれ、隣接する層では直線に巻かれている。このため、巻線部６の長面１４、１５では、コイル５が斜めに巻かれる層と直線に巻かれる層とが線材５１を交差させている。このため、線材５１が弛んでコイル５のたわみが発生しても、重ねられるコイル５の次層の線材５１がコイル５の下層の弛んだ線材５１を規制する。これにより、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００４２】
実施の形態１によれば、巻線部６は、表面である長面１５および裏面である長面１４に対して垂直に形成された一対の短面１６、１７を有している。線材５１は、巻線部６の短面１６、１７において表面および裏面の各々に対して垂直に巻回されている。
【００４３】
この構成によれば、一対の短面１６、１７では、コイル５が俵積み状に配置でき、積層高さが低減される。それにより、占積率の高いコイル５の配置が得られる。
【００４４】
実施の形態１によれば、１つの層は、第１層である。１つの層に隣接する層は、第２層である。
【００４５】
この構成によれば、巻線部６の表面である長面１５に巻回される線材５１は、第１層では斜めに巻回され、次層では直線に巻回されている。また、巻線部６の裏面である長面１４に巻回される線材５１は、第２層では斜めに巻回され、第１層では直線に巻かれている。このため、巻線部６の上記表裏面では、線材５１が斜めに巻回される層と直線に巻回される層とが線材５１を交差させる。このため、線材５１が弛んでコイル５のたわみが発生しても、積層されるコイル５の次層の線材５１がコイル５の下層の弛んだ線材５１を規制する。この効果は、特に、線材５１を巻線部６に巻き始める巻線の初期段階である第１層や第２層を巻いたときの磁極ティース部７の巻き縮みが顕著であることからより有効である。これにより、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。また、第３層以降で線材５１が直線に配置される面部を巻線部６の同一面に重ねる場合には、線材５１が俵積み状となる。よって、コイル５の積層高さも低減でき、占積率が高くできる。
【００４６】
実施の形態１によれば、１つの層は、奇数層である。１つの層に隣接する層は、偶数層である。
【００４７】
この構成によれば、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００４８】
実施の形態１によれば、巻線部６は、中心軸Ｏ方向の断面が長方形の四角形状である。表面および裏面は、巻線部６の一対の長面１４、１５である。
【００４９】
この構成によれば、巻線部６の表面である長面１５に巻回される線材５１は、第１層では斜めに巻回され、次層では直線に巻回されている。また、巻線部６の裏面である長面１４に巻回される線材５１は、第２層では斜めに巻回され、第１層では直線に巻かれている。このため、巻線部６の上記表裏面では、線材５１が斜めに巻回される層と直線に巻回される層とが線材５１を交差させる。このため、線材５１が弛んでコイル５のたわみが発生しても、積層されるコイル５の次層の線材５１がコイル５の下層の弛んだ線材５１を規制する。この効果は、特に、磁極ティース部７の薄板一枚一枚の隙間が押しつぶされる長手方向に長い一対の長面１４、１５での磁極ティース部７の巻き縮みが顕著であることからより有効である。これにより、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００５０】
実施の形態１によれば、上記の１つの層および１つの層に隣接する層以降の層は、１つの層または１つの層に隣接する層を連続し、表面または裏面において中心軸Ｏに対して平行に巻回された線材５１を俵積み状としている。
【００５１】
この構成によれば、線材５１が直線に配置される面部を巻線部６の同一面に重ね、線材５１が俵積み状となる。よって、コイル５の積層高さも低減でき、占積率が高くできる。
【００５２】
実施の形態１によれば、回転電機である電動機２は、固定子４を備えている。
【００５３】
この構成によれば、電動機２は、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる固定子４を備えられる。
【００５４】
実施の形態１によれば、圧縮機１００は、回転電機である電動機２を備えている。
【００５５】
この構成によれば、圧縮機１００は、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる電動機２を備えられる。
【００５６】
＜実施の形態１のその他の例＞
実施の形態１によれば、上述の１つの層は、偶数層である。１つの層に隣接する層は、奇数層である。
【００５７】
この構成によれば、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００５８】
実施の形態２．
実施の形態１では、線材５１が１ピッチ移動するように中心軸Ｏに対して斜めに配置される面部と、線材５１が１ピッチ移動しないように中心軸Ｏに沿って平行に直線に配置される面部と、の交互の入れ替えは、第１層と第２層とのときに行われている。しかし、このような相互の面部の交互の入れ替えは、第３層以降に行われても良い。その他の構成は、上記実施の形態と同一であるので、説明を省略する。
【００５９】
＜実施の形態２の効果＞
実施の形態２によれば、上記の１つの層は、第３層以降である。
【００６０】
この構成によれば、巻線部６の１つの面に巻回される線材５１は、第３層以降の所定の層では斜めに巻回され、次層では直線に巻回されている。また、巻線部６の別の面に巻回される線材５１は、第３層以降の先の所定の層とは異なる層では斜めに巻回され、その下層では直線に巻回されている。このため、巻線部６の所定の面では、線材５１が斜めに巻回される層と直線に巻回される層とが線材５１を交差させる。このため、線材５１が弛んでコイル５のたわみが発生しても、積層されるコイル５の次層の線材５１がコイル５の下層の弛んだ線材５１を規制する。これにより、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００６１】
実施の形態３．
実施の形態１、２では、線材５１が１ピッチ移動するように中心軸Ｏに対して斜めに配置される面部と、線材５１が１ピッチ移動しないように中心軸Ｏに沿って平行に直線に配置される面部と、の入れ替えを１回としている。しかし、このような面部の交互の入れ替えは、複数回繰り返しても良い。その他の構成は、上記実施の形態と同一であるので、説明を省略する。
【００６２】
＜実施の形態３の効果＞
実施の形態３によれば、上記の１つの層および１つの層に隣接する層は、複数層である。
【００６３】
この構成によれば、巻線部６の１つの面に巻回される線材５１は、所定の層では斜めに巻回され、次層では直線に巻回されている。また、巻線部６の別の面に巻回される線材５１は、先の所定の層とは異なる層では斜めに巻回され、その下層では直線に巻回されている。さらに、このように線材５１が巻回される状態がコイル５の複数層に形成される。このため、巻線部６の所定の面では、線材５１が斜めに巻回される層と直線に巻回される層とが線材５１を交差させる。このため、線材５１が弛んでコイル５のたわみが発生しても、積層されるコイル５の次層の線材５１がコイル５の下層の弛んだ線材５１を規制する。この規制が複数層で実施され、より矯正力が向上できる。これにより、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【００６４】
なお、本発明の実施の形態１〜３では、固定子４の巻線部６を断面長方形状の四角柱状とし、一対の長面１４、１５で巻き乱れが抑制されるようにしていた。しかし、これに限られない。固定子４の巻線部６を断面長方形状の四角柱状とし、一対の短面１６、１７で巻き乱れが抑制されるようにしても良い。さらに、巻線部６の１対となる表裏面ではなく、別の面ごとで巻き乱れが抑制されるようにしても良い。
【００６５】
また、本発明の実施の形態１〜３では、固定子４の巻線部６を断面長方形状の四角柱状であるものとして説明した。しかし、これに限られない。たとえば、巻線部６の断面が四角形状の角部を面取りしたものや、角部をＲ形状の曲面に形成されていても良い。また、巻線部６の断面が長方形に限られず、正方形、台形、平行四辺形などの種々の四角形状であっても良い。加えて、巻線部６のコイル５が巻き付けられる４つの面が平面であると良い。しかし、巻線部６のコイル５が巻き付けられる４つの面がたとえば曲面若しくは変形または空間部を有するなどして巻線部６が四角形状に類似する形状でも良い。
【００６６】
実施の形態４．
＜冷凍サイクル装置２００＞
図１０は、本発明の実施の形態４に係る圧縮機１００を適用した冷凍サイクル装置２００を示す冷媒回路図である。
【００６７】
図１０に示すように、冷凍サイクル装置２００は、圧縮機１００、凝縮器２０１、膨張弁２０２および蒸発器２０３を備えている。これら圧縮機１００、凝縮器２０１、膨張弁２０２および蒸発器２０３が冷媒配管で接続されて冷凍サイクル回路を形成している。そして、蒸発器２０３から流出した冷媒は、圧縮機１００に吸入されて高温高圧となる。高温高圧となった冷媒は、凝縮器２０１において凝縮されて液体になる。液体となった冷媒は、膨張弁２０２で減圧膨張されて低温低圧の気液二相となり、気液二相の冷媒が蒸発器２０３において熱交換される。
【００６８】
実施の形態１〜３の圧縮機１００は、このような冷凍サイクル装置２００に適用できる。なお、冷凍サイクル装置２００としては、たとえば空気調和装置、冷凍装置および給湯器などが挙げられる。
【００６９】
＜実施の形態４の効果＞
冷凍サイクル装置２００は、上記の実施の形態１〜３に記載の圧縮機１００を備えている。
【００７０】
この構成によれば、圧縮機１００を備えている冷凍サイクル装置２００は、線材５１が巻回されるときに、巻き縮みが発生し、線材５１同士の空間が安定しなくなっても、巻き乱れなくコイル５が形成できる。したがって、占積率の高いコイル５の配置が維持でき、かつ、巻き乱れが抑制できる。
【符号の説明】
【００７１】
１  シェル、２  電動機、２ａ  ロータ、３  圧縮機構、４  固定子、４ａ  ヨーク部、５  コイル、５ａ  面部、５ｂ  面部、５ｃ  面部、５ｄ  面部、５ｅ  面部、５ｆ  面部、６  巻線部、７  磁極ティース部、８  鉄心コア、９  上側インシュレータ、９ａ  ダミーコイル部、１０  下側インシュレータ、１０ａ  ダミーコイル部、１１  マグメイト、１２  ジャンパー線、１３  リード線、１４  長面、１５  長面、１６  短面、１７  短面、５１  線材、１００  圧縮機、２００  冷凍サイクル装置、２０１  凝縮器、２０２  膨張弁、２０３  蒸発器。
【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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