JP7321393B2 - 電動機、ファン、及び空気調和機 - Google Patents

Description

本開示は、電動機に関する。

一般に、１０極９スロットの電動機が知られている。この電動機における巻線係数は大きいため、電動機内の磁石の磁束を有効に使用できる。しかしながら、この電動機では、騒音の原因である径方向における加振力が大きい。そのため、隣り合う３個のティースのうちの中央ティースの先端部の径方向における厚みが、隣接するティースの先端部の径方向における厚みよりも小さい電動機が提案されている（例えば、特許文献１）。

国際公開第２０１５／０２９２５６号

しかしながら、従来の技術では、隣り合う３個のティースに流入する磁束の密度に関して、これらのティースの間でアンバランスが生じる。このアンバランスは、ロータの回転中における騒音を引き起こす。

本開示の目的は、ステータコアのティースに流入する磁束の密度のアンバランスを改善し、ロータの回転中における騒音を低減することである。

本開示の電動機は、
１０×Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の磁極を持つロータと、
環状のコアバックと、前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する９×Ｎ個のティースと、前記９×Ｎ個のティースに集中巻で巻かれた３相コイルとを有するステータと
を備え、
前記３相コイルは、前記９×Ｎ個のティースのうちの周方向に隣接する３個のティースに巻かれた前記３相コイルが同一の相を形成するように前記９×Ｎ個のティースに巻かれており、
前記同一の相を形成する前記３相コイルが巻かれた前記３個のティースのうちの中央に位置する中央ティースは、
前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第１の本体部と、
前記中央ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第１のティース先端部と
を有し、
前記第１のティース先端部は、前記ロータの回転方向における上流側に位置する第１の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第１の下流側部分とを有し、
前記３個のティースのうちの、前記回転方向における下流側に位置する下流側ティースは、
前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第２の本体部と、
前記下流側ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第２のティース先端部と
を有し、
前記第２のティース先端部は、前記回転方向における上流側に位置する第２の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第２の下流側部分とを有し、
軸方向と直行する平面において前記第１の本体部と前記第１の上流側部分との間の境界と前記ロータの回転中心とを通る第１の上流側直線に平行な方向を第１の上流側径方向と定義し、
前記平面において前記第２の本体部と前記第２の上流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第２の上流側直線に平行な方向を第２の上流側径方向と定義し、
前記平面において前記第１の上流側径方向における前記第１の上流側部分の最大長さをＴＣＲとし、前記平面において前記第２の上流側径方向における前記第２の上流側部分の最大長さをＴＢＲとしたとき、
ＴＣＲ＞ＴＢＲを満たす。
本開示の他の態様に係るファンは、
羽根と、
前記羽根を駆動する前記電動機と
を備える。
本開示の他の態様に係る空気調和機は、
室内機と、
前記室内機に接続された室外機と
を備え、
前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の両方は、前記電動機を有する。

本開示によれば、ステータコアのティースに流入する磁束の密度のアンバランスを改善し、ロータの回転中における騒音を低減することができる。

実施の形態１に係る電動機を概略的に示す部分断面図である。 ｘｙ平面における電動機を概略的に示す断面図である。 ロータを概略的に示す断面図である。 ステータを概略的に示す断面図である。 コイルの例を示す断面図である。 図４に示されるステータの一部を示す拡大図である。 中央ティースを示す平面図である。 下流側ティースを示す平面図である。 上流側ティースを示す平面図である。 中央ティースを示す平面図である。 下流側ティースを示す平面図である。 上流側ティースを示す平面図である。 比較例としての電動機のロータの回転中における、同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースの各ティース先端部の上流側部分の磁束密度の最大値を示すグラフである。 比較例としての電動機のロータの回転中における、同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースの各ティース先端部の各測定点の磁束密度の最大値を示すグラフである。 ステータコアの他の例を示す図である。 実施の形態２に係るファンを概略的に示す図である。 実施の形態３に係る空気調和機の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、電動機１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心、すなわち、ロータ２の回転軸である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」又は単に「軸方向」とも称する。径方向は、ロータ２又はステータ３の半径方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。矢印Ｄ１０は、軸線Ａｘを中心とする周方向を示す。ロータ２又はステータ３の周方向を、単に「周方向」とも称する。

図１は、実施の形態１に係る電動機１を概略的に示す部分断面図である。
図２は、ｘｙ平面における電動機１を概略的に示す断面図である。Ｄ１０で示される矢印のうちの矢印Ｄ１１は、ロータ２の回転方向を示す。Ｄ１０で示される矢印の内の矢印Ｄ１２は、ロータ２の回転方向の逆方向を示す。

電動機１は、ロータ２と、ステータ３と、回路基板４と、モールド樹脂５と、ロータ２を回転可能に保持するベアリング７ａ及び７ｂとを有する。電動機１は、例えば、永久磁石埋込型電動機などの永久磁石同期電動機（ブラシレスＤＣモータともいう）である。

ベアリング７ａ及び７ｂは、ロータ２を回転可能に支持する。

〈ロータ２〉
ロータ２は、ステータ３の内側に回転可能に配置されている。ロータ２とステータ３との間には、エアギャップが存在する。ロータ２は、軸線Ａｘを中心として回転する。

図３は、ロータ２を概略的に示す断面図である。
ロータ２は、樹脂２１と、メインマグネットとしての少なくとも１つの永久磁石２２と、シャフト２３とを有する。

永久磁石２２は、軸方向においてステータコア３１よりも長い。この構成により、軸方向におけるステータコアの両端にもロータ２からの磁束が流入しやすいという利点が得られる。

樹脂２１の代わりにロータコアを用いてもよい。この場合、ロータコアは、複数の電磁鋼板によって形成されている。各電磁鋼板は、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍの厚みを持つ。電磁鋼板は、軸方向に積層されている。ただし、ロータコアは、複数の電磁鋼板の代わりに、軟磁性材料及び樹脂を混ぜて形成された樹脂鉄心でもよい。ロータコアは、ロータ２におけるバックヨークとして機能する。

各永久磁石２２は、例えば、ネオジムを含む希土類磁石、サマリウムを含む希土類磁石、又は鉄を含むフェライト磁石である。

図３に示される例では、ロータ２は、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）ロータである。すなわち、樹脂２１の外周面に複数の永久磁石２２が取り付けられている。各永久磁石２２は、径方向に磁化されている。これにより、永久磁石２２からの磁束がステータコア３１に流入する。

ロータ２は、１０×Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の磁極を持つ。本実施の形態では、Ｎ＝１である。したがって、図３に示される例では、ロータ２は、１０個の磁極を持つ。図３に示される例では、ロータ２は、１０個の永久磁石２２を有する。

ＳＰＭロータの代わりにＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）ロータをロータ２として用いてもよい。ロータ２がＩＰＭロータの場合、樹脂２１又はロータコアに形成された複数の磁石挿入孔に、メインマグネットとしての永久磁石２２が挿入される。

シャフト２３は、例えば、樹脂２１の中央部に形成された孔に挿入されている。

シャフト２３は、コーキング又はポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）などの樹脂で樹脂２１と一体化される。圧入又は焼き嵌めでシャフト２３を樹脂２１に固定してもよい。

〈ステータ３〉
図４は、ステータ３を概略的に示す断面図である。

ステータ３は、ロータ２の外側に配置されている。ステータ３は、ステータコア３１と、少なくとも１つのコイル３２とを有する。ステータ３は、少なくとも１つのインシュレータ３３を有してもよい。

ステータコア３１は、コアバック３１ａ（ヨークとも称する）と、コアバック３１ａからロータ２に向けて延在する９×Ｎ個のティース３１ｂとを有する。コアバック３１ａは、例えば、環状のコアバックである。本実施の形態では、Ｎ＝１である。したがって、図４に示される例では、ステータコア３１は、９個のティース３１ｂと、９個のスロットとを有する。

各ティース３１ｂは、径方向に延在している。言い換えると、各ティース３１ｂは、コアバック３１ａからロータ２の回転中心に向けて延在している。図４に示される例では、ステータコア３１は、９個のティース３１ｂを有する。

ステータコア３１は、例えば、磁性を持つ複数の鉄の薄板で構成されている。ステータコア３１は、例えば、軸方向に積層された複数の電磁鋼板である。ステータコア３１は、環状のコアである。ステータコア３１の各電磁鋼板の厚さは、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍである。

図５は、コイル３２の例を示す断面図である。
コイル３２は、３相コイルである。すなわち、コイル３２は、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の３相を持つ。各コイル３２は、集中巻で各ティース３１ｂに巻かれている。コイル３２は、直径Ｄ１の巻線で形成されている。

コイル３２は、９×Ｎ個のティースのうちの周方向に隣接する３個のティース３１ｂに巻かれたコイル３２が同一の相を形成するように、９×Ｎ個のティース３１ｂに巻かれている。

ステータ３がインシュレータ３３を有する場合、コイル３２は、ステータコア３１に取り付けられたインシュレータ３３に巻かれている。この場合、コイル３２は、インシュレータ３３によって絶縁されている。コイル３２は、例えば、銅又はアルミニウムを含む材料で作られている。

インシュレータ３３は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＢｕｔｙｌｅｎｅＴｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰｏｌｙＰｈｅｎｙｌｅｎｅ Ｓｕｌｆｉｄｅ：ＰＰＳ）、液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒ：ＬＣＰ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰｏｌｙＥｔｈｙｌｅｎｅ Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＰＥＴ）といった絶縁性の樹脂で作られている。樹脂で作られたインシュレータ３３は、例えば、０．０３５ｍｍから０．４ｍｍの厚さの絶縁性フィルムである。

例えば、インシュレータ３３は、ステータコア３１と一体的に成形される。ただし、ステータコア３１とは別にインシュレータ３３が成形されてもよい。この場合、インシュレータ３３が成形された後に、インシュレータ３３がステータコア３１に嵌められる。

本実施の形態では、ステータコア３１、コイル３２、及びインシュレータ３３は、モールド樹脂５によって覆われている。ステータコア３１、コイル３２、及びインシュレータ３３は、例えば、鉄を含む材料で作られた円筒状シェルによって固定されてもよい。この場合、例えば、ステータ３は、ロータ２と共に、焼き嵌めによって円筒状シェルで覆われる。

回路基板４は、ステータ３に固定されている。回路基板４は、電動機１を制御するための駆動素子を有する。

モールド樹脂５は、回路基板４をステータ３と一体化させる。モールド樹脂５は、例えば、不飽和ポリエステル樹脂（ＢＭＣ）、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂である。

ステータコア３１を具体的に説明する。
図６は、図４に示されるステータ３の一部を示す拡大図である。

ｘｙ平面において、周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの中央に位置するティース３１ｂを「中央ティース３１１」と称する。ｘｙ平面において、周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの、ロータ２の回転方向における下流側に位置するティース３１ｂを「下流側ティース３１２」と称する。ｘｙ平面において、周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの、ロータ２の回転方向における上流側に位置するティース３１ｂを「上流側ティース３１３」と称する。

中央ティース３１１、下流側ティース３１２、及び上流側ティース３１３には、同一の相を形成するコイル３２が巻かれている。すなわち、コイル３２に電流が流れたとき、中央ティース３１１に巻かれたコイル３２、下流側ティース３１２に巻かれたコイル３２、及び上流側ティース３１３に巻かれたコイル３２は、同一の相（例えば、Ｕ相、Ｖ相、又はＷ相）を形成する。

〈中央ティース３１１〉
図７は、中央ティース３１１を示す平面図である。
中央ティース３１１は、同一の相を形成するコイル３２が巻かれた周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの中央に位置するティースである。中央ティース３１１は、第１の本体部３１１ａ（中央本体部とも称する）と、第１のティース先端部３１１ｂ（中央ティース先端部とも称する）とを有する。

第１の本体部３１１ａは、コアバック３１ａからロータ２に向けて延在している。第１のティース先端部３１１ｂは、径方向における中央ティース３１１の端部に位置しており、周方向に延在している。第１のティース先端部３１１ｂは、ロータ２に面している。

第１のティース先端部３１１ｂは、ロータ２の回転方向における上流側に位置する第１の上流側部分３２１ａと、ロータ２の回転方向における下流側に位置する第１の下流側部分３２１ｂとを有する。

〈下流側ティース３１２〉
図８は、下流側ティース３１２を示す平面図である。
下流側ティース３１２は、同一の相を形成するコイル３２が巻かれた周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの、ロータ２の回転方向における下流側に位置するティースである。すなわち、下流側ティース３１２は、ロータ２の回転方向において中央ティース３１１に対して下流側に位置する。下流側ティース３１２は、第２の本体部３１２ａ（下流側本体部とも称する）と、第２のティース先端部３１２ｂ（下流側ティース先端部とも称する）とを有する。

第２の本体部３１２ａは、コアバック３１ａからロータ２に向けて延在している。第２のティース先端部３１２ｂは、径方向における下流側ティース３１２の端部に位置しており、周方向に延在している。第２のティース先端部３１２ｂは、ロータ２に面している。

第２のティース先端部３１２ｂは、ロータ２の回転方向における上流側に位置する第２の上流側部分３２２ａと、ロータ２の回転方向における下流側に位置する第２の下流側部分３２２ｂとを有する。

〈上流側ティース３１３〉
図９は、上流側ティース３１３を示す平面図である。
上流側ティース３１３は、同一の相を形成するコイル３２が巻かれた周方向に隣接する３個のティース３１ｂのうちの、ロータ２の回転方向における上流側に位置するティースである。すなわち、上流側ティース３１３は、ロータ２の回転方向において中央ティース３１１に対して上流側に位置する。上流側ティース３１３は、第３の本体部３１３ａ（上流側本体部とも称する）と、第３のティース先端部３１３ｂ（上流側ティース先端部とも称する）とを有する。

第３の本体部３１３ａは、コアバック３１ａからロータ２に向けて延在している。第３のティース先端部３１３ｂは、径方向における上流側ティース３１３の端部に位置しており、周方向に延在している。第３のティース先端部３１３ｂは、ロータ２に面している。

第３のティース先端部３１３ｂは、ロータ２の回転方向における上流側に位置する第３の上流側部分３２３ａと、ロータ２の回転方向における下流側に位置する第３の下流側部分３２３ｂとを有する。

図１０は、中央ティース３１１を示す平面図である。
ｘｙ平面において第１の本体部３１１ａと第１の上流側部分３２１ａとの間の境界Ｐ１１とロータ２の回転中心とを通る第１の上流側直線Ｌ１１に平行な方向を「第１の上流側径方向」と定義する。ｘｙ平面において第１の本体部３１１ａと第１の下流側部分３２１ｂとの間の境界Ｐ１２とロータ２の回転中心とを通る第１の下流側直線Ｌ１２に平行な方向を「第１の下流側径方向」と定義する。

図１０に示されるように、長さＴＣＲは、ｘｙ平面において第１の上流側直線Ｌ１１上の第１のティース先端部３１１ｂ（具体的には、第１の上流側部分３２１ａ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＣＲは、ｘｙ平面において第１の上流側径方向における第１のティース先端部３１１ｂ（具体的には、第１の上流側部分３２１ａ）の最大長さである。図１０に示されるように、長さＴＣＬは、ｘｙ平面において第１の下流側直線Ｌ１２上の第１のティース先端部３１１ｂ（具体的には、第１の下流側部分３２１ｂ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＣＬは、ｘｙ平面において第１の下流側径方向における第１のティース先端部３１１ｂ（具体的には、第１の下流側部分３２１ｂ）の最大長さである。

図１１は、下流側ティース３１２を示す平面図である。
ｘｙ平面において第２の本体部３１２ａと第２の上流側部分３２２ａとの間の境界Ｐ２１とロータ２の回転中心とを通る第２の上流側直線Ｌ２１に平行な方向を「第２の上流側径方向」と定義する。ｘｙ平面において第２の本体部３１２ａと第２の下流側部分３２２ｂとの間の境界Ｐ２２とロータ２の回転中心とを通る第２の下流側直線Ｌ２２に平行な方向を「第２の下流側径方向」と定義する。

図１１に示されるように、長さＴＢＲは、ｘｙ平面において第２の上流側直線Ｌ２１上の第２のティース先端部３１２ｂ（具体的には、第２の上流側部分３２２ａ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＢＲは、ｘｙ平面において第２の上流側径方向における第２のティース先端部３１２ｂ（具体的には、第２の上流側部分３２２ａ）の最大長さである。図１１に示されるように、長さＴＢＬは、ｘｙ平面において第２の下流側直線Ｌ２２上の第２のティース先端部３１２ｂ（具体的には、第２の下流側部分３２２ｂ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＢＬは、ｘｙ平面において第２の下流側径方向における第２のティース先端部３１２ｂ（具体的には、第２の下流側部分３２２ｂ）の最大長さである。

図１２は、上流側ティース３１３を示す平面図である。
ｘｙ平面において第３の本体部３１３ａと第３の上流側部分３２３ａとの間の境界Ｐ３１とロータ２の回転中心とを通る第３の上流側直線Ｌ３１に平行な方向を「第３の上流側径方向」と定義する。ｘｙ平面において第３の本体部３１３ａと第３の下流側部分３２３ｂとの間の境界Ｐ３２とロータ２の回転中心とを通る第３の下流側直線Ｌ３２に平行な方向を「第３の下流側径方向」と定義する。

図１２に示されるように、長さＴＦＲは、ｘｙ平面において第３の上流側直線Ｌ３１上の第３のティース先端部３１３ｂ（具体的には、第３の上流側部分３２３ａ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＦＲは、ｘｙ平面において第３の上流側径方向における第３のティース先端部３１３ｂ（具体的には、第３の上流側部分３２３ａ）の最大長さである。図１２に示されるように、長さＴＦＬは、ｘｙ平面において第３の下流側直線Ｌ３２上の第３のティース先端部３１３ｂ（具体的には、第３の下流側部分３２３ｂ）の長さである。本実施の形態では、長さＴＦＬは、ｘｙ平面において第３の下流側径方向における第３のティース先端部３１３ｂ（具体的には、第３の下流側部分３２３ｂ）の最大長さである。

図１３は、比較例としての電動機のロータの回転中における、同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースの各ティース先端部の上流側部分の磁束密度の最大値を示すグラフである。この３つのティースの形状は、同一である。図１３において、測定点１は、３つのティースのうちの中央ティースのティース先端部の上流側部分である。測定点１における磁束密度の最大値を１とする。測定点２は、３つのティースのうちの下流側ティースのティース先端部の上流側部分である。測定点２におけるグラフは、測定点１における磁束密度の最大値に対する比である。測定点３は、３つのティースのうちの上流側ティースのティース先端部の上流側部分である。測定点３におけるグラフは、測定点１における磁束密度の最大値に対する比である。
この場合、図１３に示されるように、中央ティースのティース先端部の上流側部分における磁束密度が最も大きく、下流側ティースのティース先端部の上流側部分における磁束密度が最も小さい。

すなわち、同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースに流入する磁束のうち、中央ティースに流入する磁束が最も多い。同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースに流入する磁束のうち、下流側ティースに流入する磁束が最も少ない。そのため、磁束密度に関して、中央ティースと下流側ティースとの間でアンバランスが生じる。このアンバランスは、ロータの回転中における騒音を引き起こす。

図１４は、比較例としての電動機のロータの回転中における、同一の相を形成するコイルが巻かれた周方向に隣接する３つのティースの各ティース先端部の各測定点の磁束密度の最大値を示すグラフである。図１４において測定点１から３は、図１３における測定点１～３に対応する。

図１４において測定点４は、３つのティースのうちの中央ティースのティース先端部の下流側部分である。測定点４におけるグラフは、測定点１における磁束密度の最大値に対する比である。図１４において測定点５は、３つのティースのうちの下流側ティースのティース先端部の下流側部分である。測定点５におけるグラフは、測定点１における磁束密度の最大値に対する比である。図１４において測定点６は、３つのティースのうちの上流側ティースのティース先端部の下流側部分である。測定点６におけるグラフは、測定点１における磁束密度の最大値に対する比である。

本実施の形態では、長さＴＣＲ及び長さＴＢＲの関係は、ＴＣＲ＞ＴＢＲを満たす。したがって、ロータ２の回転中における、下流側ティース３１２の第２の上流側部分３２２ａの磁束密度が増加する。そのため、比較例に比べて、下流側ティース３１２の第２の上流側部分３２２ａの磁束密度と中央ティース３１１の第１の上流側部分３２１ａの磁束密度との差が縮まる。その結果、比較例に比べて、下流側ティース３１２と中央ティース３１１との間で磁束密度のアンバランスが改善され、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

長さＴＣＲ及び長さＴＢＲの関係が、ＴＣＲ＞ＴＢＲを満たすとき、コイル３２を巻くための下流側ティース３１２の表面積が増加する。そのため、下流側ティース３１２に巻かれるコイル３２を増加させることができ、銅損を低減することができる。その結果、電動機１の効率を高めることができる。

図１３に示されるように、上流側ティースのティース先端部の上流側部分における磁束密度は、下流側ティースのティース先端部の上流側部分における磁束密度よりも大きい。そのため、本実施の形態では、長さＴＦＲ及び長さＴＢＲの関係は、ＴＦＲ＞ＴＢＲを満たす。したがって、ロータ２の回転中における、下流側ティース３１２の第２の上流側部分３２２ａの磁束密度が増加する。そのため、比較例に比べて、下流側ティース３１２（すなわち、測定点２）の第２の上流側部分３２２ａの磁束密度と上流側ティース３１３（すなわち、測定点３）の第３の上流側部分３２３ａの磁束密度との差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１３に示されるように、中央ティース（すなわち、測定点１）のティース先端部の上流側部分における磁束密度が最も大きく、上流側ティース（すなわち、測定点３）のティース先端部の上流側部分における磁束密度が２番目に大きく、下流側ティース（すなわち、測定点２）のティース先端部の上流側部分における磁束密度が最も小さい。そのため、本実施の形態では、長さＴＣＲ、長さＴＦＲ、及び長さＴＢＲの関係は、ＴＣＲ＞ＴＦＲ＞ＴＢＲを満たす。したがって、比較例に比べて、３つのティース３１１，３１２，及び３１３において磁束密度の差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１４に示されるように、中央ティースにおいて、ティース先端部の下流側部分（すなわち、測定点４）における磁束密度は、ティース先端部の上流側部分（すなわち、測定点１）における磁束密度よりも小さい。そのため、本実施の形態では、長さＴＣＲ及び長さＴＣＬの関係は、ＴＣＲ＞ＴＣＬを満たす。したがって、比較例に比べて、ロータ２の回転中における、中央ティース３１１の第１の下流側部分３２１ｂの磁束密度が増加する。そのため、比較例に比べて、中央ティース３１１において、第１の下流側部分３２１ｂの磁束密度と第１の上流側部分３２１ａの磁束密度との差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１４に示されるように、下流側ティースにおいて、ティース先端部の下流側部分（すなわち、測定点５）における磁束密度は、ティース先端部の上流側部分（すなわち、測定点２）における磁束密度よりも小さい。そのため、本実施の形態では、長さＴＢＲ及び長さＴＢＬの関係は、ＴＢＲ＞ＴＢＬを満たす。したがって、比較例に比べて、ロータ２の回転中における、下流側ティース３１２の第２の下流側部分３２２ｂの磁束密度が増加する。そのため、比較例に比べて、下流側ティース３１２において、第２の下流側部分３２２ｂの磁束密度と第２の上流側部分３２２ａの磁束密度との差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１４に示されるように、上流側ティースにおいて、ティース先端部の下流側部分（すなわち、測定点６）における磁束密度は、ティース先端部の上流側部分（すなわち、測定点３）における磁束密度よりも小さい。そのため、本実施の形態では、長さＴＦＲ及び長さＴＦＬの関係は、ＴＦＲ＞ＴＦＬを満たす。したがって、比較例に比べて、ロータ２の回転中における、上流側ティース３１３の第３の下流側部分３２３ｂの磁束密度が増加する。そのため、比較例に比べて、上流側ティース３１３において、第３の下流側部分３２３ｂの磁束密度と第３の上流側部分３２３ａの磁束密度との差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１４に示されるように、ティース先端部の下流側部分に流入する磁束の密度に関して、上流側ティース（すなわち、測定点６）における磁束密度が最も大きく、下流側ティース（すなわち、測定点５）における磁束密度における磁束密度が２番目に大きく、中央ティース（すなわち、測定点４）における磁束密度が最も小さい。そのため、本実施の形態では、長さＴＦＬ、長さＴＢＬ、及び長さＴＣＬの関係は、ＴＦＬ＞ＴＢＬ＞ＴＣＬを満たす。したがって、比較例に比べて、３つのティース３１１，３１２，及び３１３において磁束密度の差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

図１４に示されるように、中央ティースの上流側部分（すなわち、測定点１）における磁束密度が最も大きく、続いて、上流側ティースの上流側部分（すなわち、測定点３）、下流側ティースの上流側部分（すなわち、測定点２）、上流側ティースの下流側部分（すなわち、測定点６）、下流側ティースの下流側部分（すなわち、測定点５）、中央ティースの下流側部分（すなわち、測定点４）の順に磁束密度が大きい。そのため、本実施の形態では、長さＴＣＲ、長さＴＦＲ、長さＴＢＲ、長さＴＦＬ、長さＴＢＬ、及び長さＴＣＬの関係は、ＴＣＲ＞ＴＦＲ＞ＴＢＲ＞ＴＦＬ＞ＴＢＬ＞ＴＣＬを満たす。したがって、比較例に比べて、３つのティース３１１，３１２，及び３１３において磁束密度の差が縮まる。その結果、比較例に比べて、ロータ２の回転中における騒音を低減することができる。

コイル３２が、直径Ｄ１の巻線で形成されている場合、長さＴＣＲ、長さＴＣＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＣＲ－ＴＣＬ）≧Ｄ１を満たす。この場合、ＴＣＲ＞ＴＣＬの関係を満たし、なお且つ、巻線の巻回が可能な中央ティース３１１の表面積を増加させることができる。その結果、スロットにおけるコイル３２の密度を増加させることができ、銅損を改善することができ、電動機１の効率を改善することができる。

長さＴＣＲ、長さＴＣＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＣＲ－ＴＣＬ）＝Ｄ１を満たすことがより望ましい。この場合、ステータ３のスロットのスペースを有効に使用することができる。すなわち、コイル３２を効率的に中央ティース３１１に巻くことができる。その結果、ステータ３を小型化することができ、電動機１の効率を改善することができる。

コイル３２が、直径Ｄ１の巻線で形成されている場合、長さＴＢＲ、長さＴＢＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＢＲ－ＴＢＬ）≧Ｄ１を満たす。この場合、ＴＢＲ＞ＴＢＬの関係を満たし、なお且つ、巻線の巻回が可能な下流側ティース３１２の表面積を増加させることができる。その結果、スロットにおけるコイル３２の密度を増加させることができ、銅損を改善することができ、電動機１の効率を改善することができる。

長さＴＢＲ、長さＴＢＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＢＲ－ＴＢＬ）＝Ｄ１を満たすことがより望ましい。この場合、ステータ３のスロットのスペースを有効に使用することができる。すなわち、コイル３２を効率的に下流側ティース３１２に巻くことができる。その結果、ステータ３を小型化することができ、電動機１の効率を改善することができる。

コイル３２が、直径Ｄ１の巻線で形成されている場合、長さＴＦＲ、長さＴＦＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＦＲ－ＴＦＬ）≧Ｄ１を満たす。この場合、ＴＦＲ＞ＴＦＬの関係を満たし、なお且つ、巻線の巻回が可能な上流側ティース３１３の表面積を増加させることができる。その結果、スロットにおけるコイル３２の密度を増加させることができ、銅損を改善することができ、電動機１の効率を改善することができる。

長さＴＦＲ、長さＴＦＬ、及び直径Ｄ１の関係は、（ＴＦＲ－ＴＦＬ）＝Ｄ１を満たすことがより望ましい。この場合、ステータ３のスロットのスペースを有効に使用することができる。すなわち、コイル３２を効率的に上流側ティース３１３に巻くことができる。その結果、ステータ３を小型化することができ、電動機１の効率を改善することができる。

変形例．
図１５は、ステータコア３１の他の例を示す図である。
変形例では、ｘｙ平面において、中央ティース３１１、下流側ティース３１２、及び上流側ティース３１３は、中央ティース３１１の真ん中を径方向に通る中央線Ｌ４１に対して線対称である。したがって、長さＴＣＲは長さＴＣＬと等しく、長さＴＢＲは長さＴＦＬと等しく、長さＴＢＬは長さＴＦＲと等しい。

この場合、ステータコア３１の表側の構造とステータコア３１の裏側の構造とが同じである。したがって、電動機の製造工程において、ステータコア３１の向きを気にすることなく電動機を製造することができる。例えば、ステータコア３１を金型に配置するとき、ステータコア３１の向きを気にすることなく、ステータコア３１を金型に配置することができる。その結果、作業効率を向上させることができる。

実施の形態２．
図１６は、実施の形態２に係るファン６０を概略的に示す図である。
ファン６０は、羽根６１と、電動機６２とを有する。ファン６０は、送風機とも称する。羽根６１は、例えば、ガラス繊維を含むポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）で形成されている。

電動機６２は、実施の形態１に係る電動機１である。羽根６１は、電動機６２のシャフトに固定されている。電動機６２は、羽根６１を駆動する。具体的には、電動機６２は、羽根６１を回転させる。電動機６２が駆動すると、羽根６１が回転し、気流が生成される。これにより、ファン６０は送風することができる。

実施の形態２に係るファン６０では、電動機６２に実施の形態１で説明した電動機１が適用されるので、実施の形態１で説明した利点と同じ利点を得ることができる。さらに、ファン６０の効率を高めることができる。

実施の形態３．
実施の形態３に係る空気調和機５０（冷凍空調装置又は冷凍サイクル装置とも称する）について説明する。
図１７は、実施の形態３に係る空気調和機５０の構成を概略的に示す図である。

実施の形態３に係る空気調和機５０は、送風機（第１の送風機）としての室内機５１と、冷媒配管５２と、室内機５１に接続された送風機（第２の送風機）としての室外機５３とを備える。例えば、室外機５３は、冷媒配管５２を通して室内機５１に接続されている。

室内機５１は、電動機５１ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、電動機５１ａによって駆動されることにより、送風する送風部５１ｂと、電動機５１ａ及び送風部５１ｂを覆うハウジング５１ｃとを有する。送風部５１ｂは、例えば、電動機５１ａによって駆動される羽根５１ｄを有する。例えば、羽根５１ｄは、電動機５１ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。

室外機５３は、電動機５３ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、送風部５３ｂと、圧縮機５４と、熱交換器（図示しない）と、送風部５３ｂ、圧縮機５４、及び熱交換器を覆うハウジング５３ｃとを有する。送風部５３ｂは、電動機５３ａによって駆動されることにより、送風する。送風部５３ｂは、例えば、電動機５３ａによって駆動される羽根５３ｄを有する。例えば、羽根５３ｄは、電動機５３ａのシャフトに固定されており、気流を生成する。圧縮機５４は、電動機５４ａ（例えば、実施の形態１に係る電動機１）と、電動機５４ａによって駆動される圧縮機構５４ｂ（例えば、冷媒回路）と、電動機５４ａ及び圧縮機構５４ｂを覆うハウジング５４ｃとを有する。

空気調和機５０において、室内機５１及び室外機５３の少なくとも１つは、実施の形態１で説明した電動機１を有する。すなわち、室内機５１、室外機５３、又はこれらの両方は、実施の形態１で説明した電動機１を有する。具体的には、送風部の駆動源として、電動機５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１が適用される。すなわち、室内機５１、室外機５３、又はこれらの両方に、実施の形態１で説明した電動機１が適用される。圧縮機５４の電動機５４ａに、実施の形態１で説明した電動機１を適用してもよい。

空気調和機５０は、例えば、室内機５１から冷たい空気を送風する冷房運転、温かい空気を送風する暖房運転等の空調を行うことができる。室内機５１において、電動機５１ａは、送風部５１ｂを駆動するための駆動源である。送風部５１ｂは、調整された空気を送風することができる。

室内機５１において、電動機５１ａは、例えば、ねじによって室内機５１のハウジング５１ｃに固定されている。室外機５３において、電動機５３ａは、例えば、ねじによって室外機５３のハウジング５３ｃに固定されている。

実施の形態３に係る空気調和機５０では、電動機５１ａ及び５３ａの少なくとも一方に、実施の形態１で説明した電動機１が適用されるので、実施の形態１で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、空気調和機５０の効率を高めることができる。

さらに、送風機（例えば、室内機５１）の駆動源として、実施の形態１に係る電動機１が用いられる場合、実施の形態１で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、送風機の効率の低下を防ぐことができる。実施の形態１に係る電動機１と電動機１によって駆動される羽根（例えば、羽根５１ｄ又は５３ｄ）とを有する送風機は、送風する装置として単独で用いることができる。この送風機は、空気調和機５０以外の機器にも適用可能である。

さらに、圧縮機５４の駆動源として、実施の形態１に係る電動機１が用いられる場合、実施の形態１で説明した利点と同じ利点を得ることができる。その結果、圧縮機５４の効率を高めることができる。

実施の形態１で説明した電動機１は、空気調和機５０以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。

以上に説明した各実施の形態における特徴及び各変形例における特徴は、互いに組み合わせることができる。

１，５１ａ，５３ａ，５４ａ，６２ 電動機、 ２ ロータ、 ３ ステータ、 ２１ 樹脂、 ２２ 永久磁石、 ３１ ステータコア、 ３１ａ コアバック、 ３１ｂ ティース、 ３２ コイル、 ３１１ 中央ティース、 ３１１ａ 第１の本体部、 ３１１ｂ 第１のティース先端部、 ３１２ 下流側ティース、 ３１２ａ 第２の本体部、 ３１２ｂ 第２のティース先端部、 ３１３ 上流側ティース、 ３１３ａ 第３の本体部、３１３ｂ 第３のティース先端部、 ３２１ａ 第１の上流側部分、 ３２１ｂ 第１の下流側部分、 ３２２ａ 第２の上流側部分、 ３２２ｂ 第２の下流側部分、 ３２３ａ 第３の上流側部分、 ３２３ｂ 第３の下流側部分。

Claims (14)

1. １０×Ｎ個（Ｎは１以上の整数）の磁極を持つロータと、
   環状のコアバックと、前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する９×Ｎ個のティースと、前記９×Ｎ個のティースに集中巻で巻かれた３相コイルとを有するステータと
   を備え、
   前記３相コイルは、前記９×Ｎ個のティースのうちの周方向に隣接する３個のティースに巻かれた前記３相コイルが同一の相を形成するように前記９×Ｎ個のティースに巻かれており、
   前記同一の相を形成する前記３相コイルが巻かれた前記３個のティースのうちの中央に位置する中央ティースは、
   前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第１の本体部と、
   前記中央ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第１のティース先端部と
   を有し、
   前記第１のティース先端部は、前記ロータの回転方向における上流側に位置する第１の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第１の下流側部分とを有し、
   前記３個のティースのうちの、前記回転方向における下流側に位置する下流側ティースは、
   前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第２の本体部と、
   前記下流側ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第２のティース先端部と
   を有し、
   前記第２のティース先端部は、前記回転方向における上流側に位置する第２の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第２の下流側部分とを有し、
   軸方向と直行する平面において前記第１の本体部と前記第１の上流側部分との間の境界と前記ロータの回転中心とを通る第１の上流側直線に平行な方向を第１の上流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第２の本体部と前記第２の上流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第２の上流側直線に平行な方向を第２の上流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第１の上流側径方向における前記第１の上流側部分の最大長さをＴＣＲとし、前記平面において前記第２の上流側径方向における前記第２の上流側部分の最大長さをＴＢＲとしたとき、
   ＴＣＲ＞ＴＢＲを満たす
   電動機。
2. 前記３個のティースのうちの、前記回転方向における上流側に位置する上流側ティースは、
   前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第３の本体部と、
   前記上流側ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第３のティース先端部と
   を有し、
   前記第３のティース先端部は、前記回転方向における上流側に位置する第３の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第３の下流側部分とを有し、
   前記平面において前記第３の本体部と前記第３の上流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第３の上流側直線に平行な方向を第３の上流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第３の上流側径方向における前記第３の上流側部分の最大長さをＴＦＲとしたとき、
   ＴＦＲ＞ＴＢＲを満たす
   請求項１に記載の電動機。
3. 前記３個のティースのうちの、前記回転方向における上流側に位置する上流側ティースは、
   前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第３の本体部と、
   前記上流側ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第３のティース先端部と
   を有し、
   前記第３のティース先端部は、前記回転方向における上流側に位置する第３の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第３の下流側部分とを有し、
   前記平面において前記第３の本体部と前記第３の上流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第３の上流側直線に平行な方向を第３の上流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第３の上流側径方向における前記第３の上流側部分の最大長さをＴＦＲとしたとき、
   ＴＣＲ＞ＴＦＲ＞ＴＢＲを満たす
   請求項１に記載の電動機。
4. 前記平面において前記第１の本体部と前記第１の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第１の下流側直線に平行な方向を第１の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第１の下流側径方向における前記第１の下流側部分の最大長さをＴＣＬとしたとき、
   ＴＣＲ＞ＴＣＬを満たす
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
5. 前記平面において前記第２の本体部と前記第２の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第２の下流側直線に平行な方向を第２の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第２の下流側径方向における前記第２の下流側部分の最大長さをＴＢＬとしたとき、
   ＴＢＲ＞ＴＢＬを満たす
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機。
6. 前記平面において前記第３の本体部と前記第３の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第３の下流側直線に平行な方向を第３の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第３の下流側径方向における前記第３の下流側部分の最大長さをＴＦＬとしたとき、
   ＴＦＲ＞ＴＦＬを満たす
   請求項２又は３に記載の電動機。
7. 前記３相コイルは、直径Ｄ１の巻線で形成されており、
   前記平面において前記第１の本体部と前記第１の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第１の下流側直線に平行な方向を第１の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第１の下流側径方向における前記第１の下流側部分の最大長さをＴＣＬとしたとき、
   （ＴＣＲ－ＴＣＬ）≧Ｄ１を満たす
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機。
8. 前記３相コイルは、直径Ｄ１の巻線で形成されており、
   前記平面において前記第２の本体部と前記第２の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第２の下流側直線に平行な方向を第２の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第２の下流側径方向における前記第２の下流側部分の最大長さをＴＢＬとしたとき、
   （ＴＢＲ－ＴＢＬ）≧Ｄ１を満たす
   請求項１から７のいずれか１項に記載の電動機。
9. 前記３相コイルは、直径Ｄ１の巻線で形成されており、
   前記平面において前記第３の本体部と前記第３の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第３の下流側直線に平行な方向を第３の下流側径方向と定義し、
   前記平面において前記第３の下流側径方向における前記第３の下流側部分の最大長さをＴＦＬとしたとき、
   （ＴＦＲ－ＴＦＬ）≧Ｄ１を満たす
   請求項２又は３に記載の電動機。
10. 前記３個のティースのうちの、前記回転方向における上流側に位置する上流側ティースは、
    前記環状のコアバックから前記ロータに向けて延在する第３の本体部と、
    前記上流側ティースの端部に位置しており、前記周方向に延在する第３のティース先端部と
    を有し、
    前記第３のティース先端部は、前記回転方向における上流側に位置する第３の上流側部分と、前記回転方向における下流側に位置する第３の下流側部分とを有し、
    前記平面において前記第１の本体部と前記第１の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第１の下流側直線に平行な方向を第１の下流側径方向と定義し、
    前記平面において前記第２の本体部と前記第２の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第２の下流側直線に平行な方向を第２の下流側径方向と定義し、
    前記平面において前記第３の本体部と前記第３の下流側部分との間の境界と前記回転中心とを通る第３の下流側直線に平行な方向を第３の下流側径方向と定義し、
    前記平面において前記第１の下流側径方向における前記第１の下流側部分の最大長さをＴＣＬとし、前記平面において前記第２の下流側径方向における前記第２の下流側部分の最大長さをＴＢＬとし、前記平面において前記第３の下流側径方向における前記第３の下流側部分の最大長さをＴＦＬとしたとき、
    ＴＦＬ＞ＴＢＬ＞ＴＣＬを満たす
    請求項１に記載の電動機。
11. ＴＣＲ＞ＴＦＲ＞ＴＢＲ＞ＴＦＬ＞ＴＢＬ＞ＴＣＬを満たす
    請求項１０に記載の電動機。
12. 前記平面において、前記３個のティースは、前記中央ティースの真ん中を径方向に通る中央線に対して線対称である請求項１に記載の電動機。
13. 羽根と、
    前記羽根を駆動する請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動機と
    を備えたファン。
14. 室内機と、
    前記室内機に接続された室外機と
    を備え、
    前記室内機、前記室外機、又は前記室内機及び前記室外機の両方は、請求項１から１２のいずれか１項に記載の電動機を有する
    空気調和機。

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