(57)【要約】  固定子鉄心をコアバックの磁路を確保しつつ、材料取りが良好な形状にすることで、高効率で低価格な単相電動機を得ることを目的とする。複数枚の電磁鋼板が積層されて形成され、Ｎ／２が奇数であるＮ個のスロットが設けられ、スロットの一部は大スロット４で、他は径方向の深さが大スロット４より浅い小スロット３で構成される固定子鉄心１と、大スロット４又は小スロット３内部に挿入され、単相２極の同心巻方式の主巻線６と、大スロット４又は小スロット３内部に挿入され、主巻線６に対して電気角で９０度以外の位置に配置される単相２極の同心巻方式の補助巻線７とを備え、Ｎ個のスロットの中、補助巻線７が主巻線６に対して電気角で９０度以外の位置に配置されることにより巻線占積率が他より小さくなるスロットを小スロット３に、他のスロットを大スロット４とすることを特徴とする。
2007116431.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の電磁鋼板が積層されて形成され、Ｎ／２が奇数であるＮ個のスロットが設けられ、前記スロットの一部は大スロットで、他は径方向の深さが前記大スロットより浅い小スロットで構成される固定子鉄心と、
前記大スロット又は前記小スロット内部に挿入され、単相２極の同心巻方式の主巻線と、
前記大スロット又は前記小スロット内部に挿入され、前記主巻線に対して電気角で９０度以外の位置に配置される単相２極の同心巻方式の補助巻線とを備え、
巻線占積率をスロット面積に対する巻線断面積の占める比率と定義し、前記Ｎ個のスロットの中、前記補助巻線が前記主巻線に対して電気角で９０度以外の位置に配置されることにより前記巻線占積率が他より小さくなるスロットを前記小スロットに、他のスロットを前記大スロットとすることを特徴とする単相電動機。
【請求項２】
前記固定子鉄心の外周部に、前記小スロットの外周側に設けられる切欠き大を含む複数の略直線部をなす切欠きを設け、前記小スロットの外周側に設けられる切欠き大は、他の切欠きより切欠き面積が大きくなるように前記略直線部を前記固定子鉄心の中心側に配置したことを特徴とする請求項１記載の単相電動機。
【請求項３】
前記小スロットの外周側に設けられる切欠き大は、機械角で１８０度ずれた位置に配置され、他の切欠きを含む直線で軸対称を持たせた六角形を構成することを特徴とする請求項２記載の単相電動機。
【請求項４】
前記主巻線に電流を流すことにより生成される主巻線磁極と、前記補助巻線に電流を流すことにより生成される補助巻線磁極との成す角度を（９０−３６０／２Ｎ）度以上かつ、（９０＋３６０／２Ｎ）度以下としたとしたことを特徴とする請求項１記載の単相電動機。
【請求項５】
当該単相電動機を誘導電動機で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の単相電動機。
【請求項６】
当該単相電動機を同期誘導電動機で構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の単相電動機。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の単相電動機を備えたことを特徴とする密閉型圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、単相２極巻線が施される単相電動機及び密閉型圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の２極単相誘導電動機は、鋼板を積層して構成された固定子鉄心のスロット内に、主巻線と補助巻線を、同心巻状態で挿入配置している。主巻線と補助巻線との機械的角度（以下巻線挿入角度とする）は、必要とされる特性に応じて９０度及び９０度以外の挿入角度で巻線されている。【０００３】
スロット断面積が、全て同一面積であるかまたは、２種類以上のスロット断面積を有していても、そのスロットの配置が対称軸を持っている場合スロット内の巻数に大きな差が生じ、その結果として、各スロットでの巻線占積率（スロット面積に対する巻線断面積の占める比率）に、大きな差が生じるという課題があった。【０００４】
そこで、巻線挿入角度が９０度以外の電動機において、スロット断面積を有効に活用し特性改善を図った２極単相誘導電動機を提供するために、３種類以上の断面積を持つ、複数個のスロット群を有し、かつ、そのスロット群の配置が対称軸を持たないという構成を備えた２極単相誘導電動機の固定子鉄心が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平３−２６５４４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の２極単相誘導電動機の固定子鉄心では、スロット群の配置が対称軸を持たないため、巻数配置によっては、磁気非対称アンバランスによる振動騒音が増加する可能性があるという課題があった。【０００６】
また、コアバック断面積が不均一であることから、材料取りも悪くなるため、電動機が高価になるという課題もあった。【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、固定子鉄心を、固定子鉄心のコアバックの磁路を確保しつつ、材料取りが良好な形状にすることで、高効率で低価格な単相電動機及び密閉型圧縮機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る単相電動機は、複数枚の電磁鋼板が積層されて形成され、Ｎ／２が奇数であるＮ個のスロットが設けられ、スロットの一部は大スロットで、他は径方向の深さが大スロットより浅い小スロットで構成される固定子鉄心と、大スロット又は小スロット内部に挿入され、単相２極の同心巻方式の主巻線と、大スロット又は小スロット内部に挿入され、主巻線に対して電気角で９０度以外の位置に配置される単相２極の同心巻方式の補助巻線とを備え、巻線占積率をスロット面積に対する巻線断面積の占める比率と定義し、Ｎ個のスロットの中、補助巻線が主巻線に対して電気角で９０度以外の位置に配置されることにより巻線占積率が他より小さくなるスロットを小スロットに、他のスロットを大スロットとすることを特徴とする。【０００９】
また、固定子鉄心の外周部に、小スロットの外周側に設けられる切欠き大を含む複数の略直線部をなす切欠きを設け、小スロットの外周側に設けられる切欠き大は、他の切欠きより切欠き面積が大きくなるように略直線部を固定子鉄心の中心側に配置したことを特徴とする。【００１０】
また、小スロットの外周側に設けられる切欠き大は、機械角で１８０度ずれた位置に配置され、他の切欠きを含む直線で軸対称を持たせた六角形を構成することを特徴とする。【００１１】
また、主巻線に電流を流すことにより生成される主巻線磁極と、補助巻線に電流を流すことにより生成される補助巻線磁極との成す角度を（９０−３６０／２Ｎ）度以上かつ、（９０＋３６０／２Ｎ）度以下としたとしたことを特徴とする。【００１２】
また、当該単相電動機を誘導電動機で構成したことを特徴とする。【００１３】
また、当該単相電動機を同期誘導電動機で構成したことを特徴とする。【００１４】
また、密閉型圧縮機が当該単相電動機を備えた密閉型圧縮機であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
この発明に係る単相電動機は、上記構成により、固定子鉄心コアバックの磁路を確保しつつ、良好な材料取りが可能な形状にすることで、高効率で低価格な単相電動機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
実施の形態１．
図１乃至図８は実施の形態１を示す図で、図１は単相電動機の固定子３０を示す横断面図、図２は同心巻方式の主巻線６と補助巻線７の配置図、図３はスロット数が３０のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図、図４はスロット数が３０のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図、図５はスロット数が２６のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図、図６はスロット数が２６のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図、図７はスロット数が３４のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図、図８はスロット数が３４のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図である。【００１７】
図１に示す固定子３０は、２極の単相電動機の固定子である。固定子３０は、固定子鉄心１と、この固定子鉄心１のスロットである大スロット４と小スロット３とに挿入される主巻線６及び補助巻線７とを備える。スロットには、巻線と固定子鉄心１との間の絶縁を確保するための絶縁材が挿入されるが、ここでは省略している。【００１８】
固定子鉄心１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、カシメや溶接等により固定して製作される。巻線が挿入されるスロットは、全体のスロット数が３０で、大スロット４が２２個、小スロット３が８個ある。そして、先ず大スロット４が連続して１１個、次に小スロット３が連続して４個、さらに大スロット４が連続して１１個、最後に小スロット３が連続して４個形成されている。【００１９】
スロットの外側には、磁路となるコアバック５が形成されている。コアバック５の外周面、すなわち固定子鉄心１の外周面には、外周円形状を略直線状に切欠いた略直線部をなす切欠き２が、６箇所に設けられている。そして、その中の二つの切欠き２が、４個の連続した小スロット３の外周側に位置する。この切欠き２は、例えば、密閉型圧縮機に、図１の固定子３０を用いた単相電動機を使用する場合に、固定子３０は密閉型圧縮機の円筒状の密閉容器に焼き嵌めされるので、固定子３０と密閉容器との間に冷媒の通路を確保するために必要である。【００２０】
Ｓ１〜Ｓ１５は、スロット番号である。スロットは全部で３０個あるが、その中の１極分である１５個にＳ１〜Ｓ１５のスロット番号を付す。【００２１】
１極分の同心巻方式の主巻線６が、Ｓ１〜Ｓ６、Ｓ１０〜Ｓ１５に挿入される。この主巻線６と、これと対称に他の極に配置される主巻線６とに電流を流すことにより生成される主巻線磁極８は図１に点線の矢印で示す方向となる。主巻線６に流れる電流が交流であるので、主巻線磁極８のベクトルは交流に従って変化する。【００２２】
１極分の同心巻方式の補助巻線７の片側部分が、Ｓ５〜Ｓ８に挿入される。他の極の同心巻方式の補助巻線７の片側部分が、Ｓ９〜Ｓ１２に挿入される。２極分の補助巻線７に電流を流すことにより生成される補助巻線磁極９は、主巻線磁極８と磁極角度θだけ反回転方向にずれている。補助巻線７に流れる電流も交流であるので、補助巻線磁極９のベクトルもそれに従って変化する。補助巻線７に流れる電流は、主巻線６に流れる電流よりも位相が進んでいるので、固定子３０の巻線によって生成される回転磁界の方向は、反時計方向となる。よって、図１に示す回転子の回転方向も、反時計方向となる。【００２３】
主巻線磁極８と補助巻線磁極９とのずれである磁極角度θは、１極分のスロット数が１５（奇数）のため、各極の補助巻線７が対称に夫々のスロットに挿入される同心巻方式の場合、通常（９０度）より０．５スロット分ずれる。図１の場合、磁極角度θは、８スロット分の９６度である。即ち、主巻線６と補助巻線７とは、電気角（２極のため機械角と同じ）で９６度ずれている。【００２４】
固定子３０で生成された回転磁界により、コアバック５の磁束密度は、特に２極の回転磁界においては、高くなる傾向がある。磁束密度が高くなりすぎる（飽和する）とコアバック５における鉄損が増加するだけでなく、トルクを発生するために必要な主巻線６および補助巻線７に流れる電流が増加して銅損も増加するため、単相電動機の効率が悪化する。【００２５】
４個の連続した小スロット３を、固定子鉄心１の２箇所に設けることにより、この部分のコアバック５の磁路を拡大することができる。【００２６】
図２は、同心巻方式の主巻線６と補助巻線７の配置図で、主巻線６の１極分と、補助巻線７の２極分の夫々の片側の配置を示す。主巻線６は、６段の同心巻線で、外側の第１のコイルｍ１がＳ１とＳ１５に、第２のコイルｍ２がＳ２とＳ１４に、第３のコイルｍ３がＳ３とＳ１３に、第４のコイルｍ４がＳ４とＳ１２に、第５のコイルｍ５がＳ５とＳ１１に、第６のコイルｍ６がＳ６とＳ１０に挿入される。【００２７】
補助巻線７は、４段の同心巻線で、外側の二つの第１のコイルａ１の夫々の片側がＳ８とＳ９に、二つの第２のコイルａ２の夫々の片側がＳ７とＳ１０に、二つの第３のコイルａ３の夫々の片側がＳ６とＳ１１に、二つの第４のコイルａ４の夫々の片側がＳ５とＳ１２に挿入される。【００２８】
図３はスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。主巻線６の第１のコイルｍ１の巻線数をＭ１、第２のコイルｍ２の巻線数をＭ２、第３のコイルｍ３の巻線数をＭ３、第４のコイルｍ４の巻線数をＭ４、第５のコイルｍ５の巻線数をＭ５、第６のコイルｍ６の巻線数をＭ６とする。また、補助巻線７の第１のコイルａ１の巻線数をＡ１、第２のコイルａ２の巻線数をＡ２、第３のコイルａ３の巻線数をＡ３、第４のコイルａ４の巻線数をＡ４とする。【００２９】
主巻線６と補助巻線７の各コイルの巻線数は、以下に示す関係があるようにする。これは、各巻線に電流を流したときの起磁力の波形を正弦波に近づけるためである。
Ｍ１≧Ｍ２≧Ｍ３≧Ｍ４≧Ｍ５≧Ｍ６
Ａ１≧Ａ２≧Ａ３≧Ａ４【００３０】
スロット番号Ｓ４には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本の巻線のみが挿入されるが、スロット番号Ｓ１２には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本＋補助巻線７の第４のコイルａ４のＡ４本の巻線が挿入される。Ｓ４とＳ１２の面積が同じ場合、Ｓ１２に比べＳ４は、補助巻線７の第４のコイルａ４のＡ４本分の隙間（空間）ができ、Ｓ４の巻線占積率はＳ１２に比べ低くなるという課題がある。従って、図３に示すように、Ｓ４は小スロット３とし、Ｓ１２は大スロット４とする。【００３１】
スロット番号Ｓ５には、主巻線６の第５のコイルｍ５のＭ５本の巻線＋補助巻線７の第４のコイルａ４のＡ４本の巻線が挿入されるが、スロット番号Ｓ１１には、主巻線６の第５のコイルｍ５のＭ５本の巻線＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入される。
Ｍ５＋Ａ４≦Ｍ５＋Ａ３
であるから、図３に示すように、Ｓ５は小スロット３とし、Ｓ１１は大スロット４とする。【００３２】
スロット番号Ｓ６には、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本の巻線＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入されるが、スロット番号Ｓ１０には、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本の巻線＋補助巻線７の第２のコイルａ２のＡ２本の巻線が挿入される。
Ｍ６＋Ａ３≦Ｍ６＋Ａ２
であるから、図３に示すように、Ｓ６は小スロット３とし、Ｓ１０は大スロット４とする。【００３３】
スロット番号Ｓ７には、補助巻線７の第２のコイルａ２のＡ２本の巻線のみが挿入されるので、Ｓ１０よりも巻線占積率が低いので、Ｓ７は小スロット３とする。【００３４】
また、スロット番号Ｓ１及びＳ１５には、主巻線６の第１のコイルｍ１のＭ１本の巻線が挿入されるので、Ｓ１及びＳ１５は大スロット４とする。【００３５】
また、スロット番号Ｓ２及びＳ１４には、主巻線６の第２のコイルｍ２のＭ２本の巻線が挿入され、Ｍ２はＭ１に近い本数のため、Ｓ２及びＳ１４は大スロット４とする。【００３６】
また、スロット番号Ｓ３及びＳ１３には、主巻線６の第３のコイルｍ３のＭ３本の巻線が挿入され、Ｍ３はＭ２に近い本数のため、Ｓ３及びＳ１３は大スロット４とする。【００３７】
さらに、スロット番号Ｓ８及びＳ９には、補助巻線７の第１のコイルａ１のＡ１本の巻線が挿入され、巻線の線径が同じならＡ１はＭ１とほぼ同じ本数のため、Ｓ８及びＳ９は大スロット４とする。【００３８】
固定子３０全体では、２極であるから、１極分のスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５と同じものが、もう一組（１５スロット）ある。結局、固定子３０全体では、大スロット４が２２個、小スロットが８個となる。【００３９】
図４にスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す。この例は、主巻線６と補助巻線７の巻線は、同一線径の場合である。主巻線数と補助巻線数との合計は、大スロット４では４０本、小スロット３では３０本である。小スロット３の面積を、大スロット４の面積よりこの巻線数の比率で小さくできる。スロットの面積は、スロットの径方向の深さを変化させることにより変える。【００４０】
以上の説明は、スロット数が３０、主巻線６の段数が６、補助巻線７の段数が４のものについて行ったが、他の例を説明する。【００４１】
図５はスロット数が２６のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。主巻線６の同心巻線の段数は４、補助巻線７の同心巻線の段数は３である。【００４２】
主巻線６の第１のコイルｍ１の巻線数をＭ１、第２のコイルｍ２の巻線数をＭ２、第３のコイルｍ３の巻線数をＭ３、第４のコイルｍ４の巻線数をＭ４とする。また、補助巻線７の第１のコイルａ１の巻線数をＡ１、第２のコイルａ２の巻線数をＡ２、第３のコイルａ３の巻線数をＡ３とする。【００４３】
主巻線６と補助巻線７の各コイルの巻線数は、以下に示す関係があるようにする。
Ｍ１≧Ｍ２≧Ｍ３≧Ｍ４
Ａ１≧Ａ２≧Ａ３【００４４】
スロット番号Ｓ４には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本の巻線のみが挿入されるが、スロット番号Ｓ１０には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入される。Ｓ４とＳ１０の面積が同じ場合、Ｓ１０に比べＳ４は、補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本分の隙間（空間）ができ、Ｓ４の巻線占積率はＳ１０に比べ低くなるという課題がある。従って、図５に示すように、Ｓ４は小スロット３とし、Ｓ１０は大スロット４とする。【００４５】
スロット番号Ｓ５には、補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線のみが挿入されるが、スロット番号Ｓ１０には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入される。Ｓ５とＳ１０の面積が同じ場合、Ｓ１０に比べＳ５は、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本分の隙間（空間）ができ、Ｓ５の巻線占積率はＳ１０に比べ低くなるという課題がある。従って、図５に示すように、Ｓ５は小スロット３とし、Ｓ１０は大スロット４とする。【００４６】
また、スロット番号Ｓ１及びＳ１３には、主巻線６の第１のコイルｍ１のＭ１本の巻線が挿入されるので、Ｓ１及びＳ１３は大スロット４とする。【００４７】
また、スロット番号Ｓ２及びＳ１２には、主巻線６の第２のコイルｍ２のＭ２本の巻線が挿入され、Ｍ２はＭ１に近い本数のため、Ｓ２及びＳ１２は大スロット４とする。【００４８】
また、スロット番号Ｓ３及びＳ１１には、主巻線６の第３のコイルｍ３のＭ３本の巻線が挿入され、Ｍ３はＭ２に近い本数のため、Ｓ３及びＳ１１は大スロット４とする。【００４９】
また、スロット番号Ｓ７及びＳ８には、補助巻線７の第１のコイルａ１のＡ１本の巻線が挿入され、巻線の線径が同じならＡ１はＭ１とほぼ同じ本数のため、Ｓ７及びＳ８は大スロット４とする。【００５０】
また、スロット番号Ｓ６及びＳ９には、補助巻線７の第２のコイルａ２のＡ２本の巻線が挿入され、Ａ２はＡ１に近い本数のため、Ｓ６及びＳ９は大スロット４とする。【００５１】
固定子３０全体では、２極であるから、１極分のスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３と同じものが、もう一組（１３スロット）ある。結局、固定子３０全体では、大スロット４が２２個、小スロットが４個となる。【００５２】
図６にスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す。この例は、主巻線６と補助巻線７の巻線は、同一線径の場合である。主巻線数と補助巻線数との合計は、大スロット４では４０本、小スロット３では２０本である。小スロット３の面積を、大スロット４の面積よりこの巻線数の比率で小さくできる。スロットの面積は、スロットの径方向の深さを変化させることにより変える。【００５３】
図７はスロット数が３４のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。主巻線６の同心巻線の段数は６、補助巻線７の同心巻線の段数は５である。【００５４】
主巻線６の第１のコイルｍ１の巻線数をＭ１、第２のコイルｍ２の巻線数をＭ２、第３のコイルｍ３の巻線数をＭ３、第４のコイルｍ４の巻線数をＭ４、第５のコイルｍ５の巻線数をＭ５、第６のコイルｍ６の巻線数をＭ６とする。また、補助巻線７の第１のコイルａ１の巻線数をＡ１、第２のコイルａ２の巻線数をＡ２、第３のコイルａ３の巻線数をＡ３、第４のコイルａ４の巻線数をＡ４、第５のコイルａ５の巻線数をＡ５とする。【００５５】
主巻線６と補助巻線７の各コイルの巻線数は、以下に示す関係があるようにする。
Ｍ１≧Ｍ２≧Ｍ３≧Ｍ４≧Ｍ５≧Ｍ６
Ａ１≧Ａ２≧Ａ３≧Ａ４≧Ａ５【００５６】
スロット番号Ｓ４には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本の巻線のみが挿入されるが、スロット番号Ｓ１４には、主巻線６の第４のコイルｍ４のＭ４本＋補助巻線７の第５のコイルａ５のＡ５本の巻線が挿入される。Ｓ４とＳ１４の面積が同じ場合、Ｓ１４に比べＳ４は、補助巻線７の第５のコイルａ５のＡ５本分の隙間（空間）ができ、Ｓ４の巻線占積率はＳ１４に比べ低くなるという課題がある。従って、図７に示すように、Ｓ４は小スロット３とし、Ｓ１４は大スロット４とする。【００５７】
スロット番号Ｓ５には、主巻線６の第５のコイルｍ５のＭ５本＋補助巻線７の第５のコイルａ５のＡ５本の巻線が挿入されるが、スロット番号Ｓ１３には、主巻線６の第５のコイルｍ５のＭ５本＋補助巻線７の第４のコイルａ４のＡ４本の巻線が挿入される。
Ｍ５＋Ａ５≦Ｍ５＋Ａ４
であるから、図７に示すように、Ｓ５は小スロット３とし、Ｓ１３は大スロット４とする。【００５８】
スロット番号Ｓ６には、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本＋補助巻線７の第４のコイルａ４のＡ４本の巻線が挿入されるが、スロット番号Ｓ１２には、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入される。
Ｍ５＋Ａ４≦Ｍ５＋Ａ３
であるから、図７に示すように、Ｓ６は小スロット３とし、Ｓ１２は大スロット４とする。【００５９】
スロット番号Ｓ７には、補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入されるが、スロット番号Ｓ１２には、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本＋補助巻線７の第３のコイルａ３のＡ３本の巻線が挿入される。Ｓ７とＳ１２の面積が同じ場合、Ｓ１２に比べＳ７は、主巻線６の第６のコイルｍ６のＭ６本分の隙間（空間）ができ、Ｓ５の巻線占積率はＳ１２に比べ低くなるという課題がある。従って、図７に示すように、Ｓ７は小スロット３とする。【００６０】
また、スロット番号Ｓ１及びＳ１７には、主巻線６の第１のコイルｍ１のＭ１本の巻線が挿入されるので、Ｓ１及びＳ１７は大スロット４とする。【００６１】
また、スロット番号Ｓ２及びＳ１６には、主巻線６の第２のコイルｍ２のＭ２本の巻線が挿入され、Ｍ２はＭ１に近い本数のため、Ｓ２及びＳ１６は大スロット４とする。【００６２】
また、スロット番号Ｓ３及びＳ１５は、主巻線６の第３のコイルｍ３のＭ３本の巻線が挿入され、Ｍ３はＭ２に近い本数のため、Ｓ３及びＳ１５は大スロット４とする。【００６３】
また、スロット番号Ｓ９及びＳ１０には、補助巻線７の第１のコイルａ１のＡ１本の巻線が挿入され、巻線の線径が同じならＡ１はＭ１とほぼ同じ本数のため、Ｓ９及びＳ１０は大スロット４とする。【００６４】
また、スロット番号Ｓ８及びＳ１１には、補助巻線７の第２のコイルａ２のＡ２本の巻線が挿入され、Ａ２はＡ１に近い本数のため、Ｓ８及びＳ１１は大スロット４とする。【００６５】
固定子３０全体では、２極であるから、１極分のスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７と同じものが、もう一組（１７スロット）ある。結局、固定子３０全体では、大スロット４が２６個、小スロット３が８個となる。【００６６】
図８にスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す。この例は、主巻線６と補助巻線７の巻線は、同一線径の場合である。主巻線数と補助巻線数との合計は、大スロット４では４０本、小スロット３では２０本である。小スロット３の面積を、大スロット４の面積よりこの巻線数の比率で小さくできる。スロットの面積は、スロットの径方向の深さを変化させることにより変える。【００６７】
巻線占積率が低いスロットは、電動機にとっては無駄な空間が存在することになり、コアバック断面積を小さくしていることと同じであるため、コアバック５の磁束密度が高くなり、結果として、単相電動機の効率が悪化する。【００６８】
本実施の形態では、図３のケースでは巻線占積率が低いスロットであるＳ４〜Ｓ７のスロット、図５のケースでは巻線占積率が低いスロットであるＳ４〜Ｓ５のスロット、図７のケースでは巻線占積率が低いスロットであるＳ４〜Ｓ７のスロットに関して、径方向のスロット深さを浅くした小スロット３にすることにより、コアバック５の磁路を拡大することができ、磁束密度が飽和しないようにコアバック断面積を確保している。磁束密度を緩和させることで、鉄損および銅損の増加を防ぎ、高効率な単相電動機を得ることができる。または従来の単相電動機と同じ効率の場合は、軸方向のコア幅を小さくでき、単相電動機の小型・軽量化を実現することができる。【００６９】
また、この単相電動機を圧縮機に搭載した場合、搭載される電動機が高効率であるため、高効率な圧縮機を得ることができ、その圧縮機を空気調和機や冷凍冷蔵庫に用いれば省エネ化を実現することができる。【００７０】
本実施の形態では、合計スロット数が３０スロット、主巻線段数が６段、補助巻線段数が４段の場合、合計スロット数が２６スロット、主巻線段数が４段、補助巻線段数が３段の場合、合計スロット数が３４スロット、主巻線段数が６段、補助巻線段数が５段の場合について述べたが、別の組合せであっても、スロット数や巻線の段数に応じて小スロットにするスロット数を適切に設定することで同様の効果を得ることができる。【００７１】
実施の形態２．
図９乃至図１１は実施の形態２を示す図で、図９は単相電動機の固定子４０の横断面図、図１０は単相電動機の固定子４０を誘導電動機５０（単相電動機の一例）に用いた場合の横断面図、図１１は単相電動機の固定子４０を同期誘導電動機６０（単相電動機の一例）に用いた場合の横断面図である。【００７２】
図９に示すよう、図１の切欠き２の中、４個連続する小スロット３の外周側の２箇所の切欠き２の面積を大きくして、切欠き大２１とする。このとき、切欠き大２１の略直線部を固定子鉄心１の中心側に移動して面積を大きくする。図１と異なる点は、切欠き大２１の部分のみである。【００７３】
小スロット３の外周部のコアバック５は、大スロット４の外周部のコアバック５と比較すると、コアバック断面積が大きくなっているため、磁束密度が低くなっている。本実施の形態では、磁束密度が飽和しない範囲で、切欠き面積を拡大するように切欠き大２１を設けている。切欠き大２１を設けることにより、全切欠きの合計面積が拡大することになる。【００７４】
切欠き合計面積は、特に単相電動機を密閉型圧縮機に用いる場合に重要である。単相電動機を密閉型圧縮機に用いる場合、２箇所の切欠き大２１、４箇所の切欠き２は冷媒の流路となるため、切欠き合計面積を小さくすると密閉型圧縮機の性能が低下する。【００７５】
切欠き大２１により切欠き合計面積が拡大するため、密閉型圧縮機の性能低下を防止することができる。【００７６】
また、図９の固定子４０の切欠き合計面積を図１の固定子３０の切欠き合計面積と同じ面積にする場合は、大スロット４の外周部の切欠き２の面積は小さくなり（略直線部を固定子鉄心１の外周側に配置）、大スロット４の外周部のコアバック断面積を大きくすることが可能である。それにより、コアバック磁束密度を更に緩和させた高効率な単相電動機を得ることができる。【００７７】
また、本実施の形態では、切欠き面積が大きい２個の切欠き大２１を機械角で１８０度ずらした位置に配置し、他の切欠き２を含む略直線部で略六角形を構成している。切欠きを六ヶ所に分散することで、それぞれの切欠き面積、特に大スロット４の外周側の切欠き２の面積を小さくすることができ、コアバック断面積を確保することで、磁束密度を緩和させることができると共に、固定子鉄心１の材料取りが改善するため、低価格な単相電動機を得ることができる。【００７８】
更に切欠きが分散されると、密閉型圧縮機の円筒状の密閉容器との接触面積が減ると共に、接触箇所が増加し、固定子４０で発生する電磁振動を伝達するエネルギーが分散され、低振動および低騒音な単相電動機を得ることができる。特に２極の単相電動機では、固定子４０で生成される磁界が円形回転磁界に対して歪んだ楕円磁界となるために、電磁騒音が増加する傾向にあり、本実施の形態の単相電動機はより一層の効果を得ることができる。【００７９】
図１０は単相電動機の固定子４０を誘導電動機５０に用いた場合の横断面図を示すものであり、回転子１５の回転子鉄心１０は、導電性材質であるアルミニウムや銅が鋳込まれた、３８個の回転子スロット１１を備える。但し、回転子スロット１１のスロット数は３８個以外でもよい。誘導電動機５０の回転子１５の回転方向は、図１０に示すように、反時計方向である。そして、補助巻線磁極９に対する主巻線磁極８の磁極角度θは９６度である。【００８０】
本実施の形態の単相電動機の固定子４０を誘導電動機５０に用いる場合、上記のようにコアバック磁束密度を緩和させることで、同一トルクにおいて、主巻線６および補助巻線７に流れる電流を低減させることができるため、高効率な単相の誘導電動機５０を得ることができる。【００８１】
更に、図１１は単相電動機の固定子４０を同期誘導電動機６０に用いた場合の横断面図を示すものであり、回転子１６の回転子鉄心１０は導電性材質であるアルミニウムや銅が鋳込まれた回転子スロット１１および回転子スリット１２を備える。一つの回転子スリット１２は、その両端部にある２個の回転子スロット１１に連続している。ここでは、回転子スロット１１、回転子スリット１２の双方にアルミニウムが鋳込まれた場合について述べるが、回転子スリット１２には導電性材質が鋳込まれてなくても同様の効果を得ることができる。同期誘導電動機６０の回転子１６の回転方向は、図１１に示すように、反時計方向である。そして、補助巻線磁極９に対する主巻線磁極８の磁極角度θは９６度である。【００８２】
同期誘導電動機６０は、通常動作運転時には、固定子４０で生成された回転磁界と同期して回転するため、誘導電動機５０よりも更にコアバック磁束密度が高くなる傾向がある。本実施の形態の単相電動機の固定子４０を同期誘導電動機６０に用いることにより、コアバック磁束密度を低減させることができ、更に高効率な単相の同期誘導電動機６０を得ることができる。【００８３】
実施の形態３．
図１２乃至図１３は実施の形態３を示す図で、図１２は単相の誘導電動機５０の回転数に対するトルク特性を示す図、図１３は単相の誘導電動機５０の磁極角度に対するモータ効率特性を示す図である。【００８４】
図１０では補助巻線磁極９に対する主巻線磁極８の磁極角度θが９６度（主巻線６と補助巻線７との巻線配置のずれが電気角で９６度）について説明したが、巻線配置をずらすことで磁極角度θを８４度（全３０スロットに対して７スロット分）にすることも可能である。【００８５】
図１２に示すように、磁極角度θ＝８４度の場合と比較して、９６度の場合は回転数に対してトルクが増加していることがわかる。トルクが増加しているということは、最大トルクより回転数の高い領域での同一トルク条件であれば、９６度の方が回転数が高くなる。回転数が高い、つまり滑りが小さいため、回転子での二次銅損が小さくなるため、高効率な誘導電動機５０を得ることができる。【００８６】
更に巻線配置を変更することで、６スロットずれであるθ＝７２度や、９スロットずれであるθ＝１０８度の磁極角度にすることも可能である。しかし、磁極角度を９０度に対して大きくしすぎたり、小さくしすぎたりすると、主巻線数および補助巻線数を図３に示したものと同一に設定した場合、主巻線６と補助巻線７の両方が挿入されるスロット数が増えるため、巻線の線径を細くする必要がある。【００８７】
図１３に磁極角度θに対するモータ効率特性を示す。θ＝７２度、１０８度の場合は前述の通り、巻線線径を細くする必要があるため、巻線抵抗が増加し、それに伴う銅損が増大し、効率が大幅に低下していることがわかる。【００８８】
Ｎ＝３０スロットの場合の磁極角度θは、９０−３６０／２Ｎ＝８４度から、９０＋３６０／２Ｎ＝９６度の間に設定することで、巻線抵抗を増加させることなく、トルク発生に必要な巻線数を挿入することが可能になるため、高効率な単相の誘導電動機５０を得ることができる。【００８９】
ここでは、Ｎ＝３０スロットの場合について説明したが、他のスロット数Ｎ（但し、Ｎ／２は奇数）の場合でも、磁極角度θを９０−３６０／２Ｎから、９０＋３６０／２Ｎにすることで同様の効果を得ることができる。【００９０】
実施の形態４．
図１４は実施の形態４を示す図で、回転式圧縮機１００（密閉型圧縮機の一例）の縦断面図である。【００９１】
図１４において、回転式圧縮機１００（密閉型圧縮機の一例）の密閉容器１０２内には電動要素１０３と圧縮要素１０４とが収容される。電動要素１０３には、実施の形態２又は実施の形態３に示した誘導電動機５０又は同期誘導電動機６０を使用する。【００９２】
圧縮要素１０４は、電動要素１０３により駆動されるクランク軸１０５、クランク軸１０５と同心の圧縮室１０６を内周部に形成するシリンダ１０７、その上下を挟持する上軸受け１０８と下軸受け１０９、シリンダ１０７内にクランク軸１０５の偏心部１０５ａに装着され偏心運動するローリングピストン１１０を有する。【００９３】
吸入管１１１は冷凍サイクルの蒸発器と接続され、冷媒をシリンダ１０７内に導く。吐出管１１２は冷凍サイクルの凝縮器と接続され、密閉容器１０２内の高圧冷媒を冷凍サイクルへ送り出す。【００９４】
実施の形態２又は実施の形態３に示した誘導電動機５０又は同期誘導電動機６０を回転式圧縮機１００に搭載した場合、搭載される誘導電動機５０又は同期誘導電動機６０が高効率であるため、高効率な回転式圧縮機１００を得ることができ、その回転式圧縮機１００を空気調和機や冷凍冷蔵庫に用いれば省エネ化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施の形態１を示す図で、単相電動機の固定子３０を示す横断面図である。
【図２】実施の形態１を示す図で、同心巻方式の主巻線６と補助巻線７の配置図である。
【図３】実施の形態１を示す図で、スロット数が３０のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。
【図４】実施の形態１を示す図で、スロット数が３０のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１５に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図である。
【図５】実施の形態１を示す図で、スロット数が２６のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。
【図６】実施の形態１を示す図で、スロット数が２６のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１３に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図である。
【図７】実施の形態１を示す図で、スロット数が３４のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数を示す図である。
【図８】実施の形態１を示す図で、スロット数が３４のときのスロット番号Ｓ１〜Ｓ１７に挿入される主巻線６と補助巻線７の巻線数の一例を示す図である。
【図９】実施の形態２を示す図で、単相電動機の固定子４０の横断面図である。
【図１０】実施の形態２を示す図で、単相電動機の固定子４０を誘導電動機５０に用いた場合の横断面図である。
【図１１】実施の形態２を示す図で、単相電動機の固定子４０を同期誘導電動機６０に用いた場合の横断面図である。
【図１２】実施の形態３を示す図で、単相の誘導電動機５０の回転数に対するトルク特性を示す図である。
【図１３】実施の形態３を示す図で、単相の誘導電動機５０の磁極角度に対するモータ効率特性を示す図である。
【図１４】実施の形態４を示す図で、回転式圧縮機１００の縦断面図である。
【符号の説明】
【００９６】
１  固定子鉄心、２  切欠き、３  小スロット、４  大スロット、５  コアバック、６  主巻線、７  補助巻線、８  主巻線磁極、９  補助巻線磁極、１０  回転子鉄心、１１  回転子スロット、１２  回転子スリット、１５  回転子、１６  回転子、２１  切欠き大、３０  固定子、４０  固定子、５０  誘導電動機、６０  同期誘導電動機、１００  回転式圧縮機、１０２  密閉容器、１０３  電動要素、１０４  圧縮要素、１０５  クランク軸、１０５ａ  偏心部、１０６  圧縮室、１０７  シリンダ、１０８  上軸受け、１０９  下軸受け、１１０  ローリングピストン、１１１  吸入管、１１２  吐出管、ｍ１  第１のコイル、ｍ２  第２のコイル、ｍ３  第３のコイル、ｍ４  第４のコイル、ｍ５  第５のコイル、ｍ６  第６のコイル、ａ１  第１のコイル、ａ２  第２のコイル、ａ３  第３のコイル、ａ４  第４のコイル、Ｍ１〜Ｍ６  主巻線数、Ａ１〜Ａ５  補助巻線数、Ｓ１〜Ｓ１７  スロット番号、θ  磁極角度。
【図１】
2007116431.tif 000003
【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】
2007116431.tif 000009
【図８】
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【図９】
2007116431.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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