JP5468215B2 - 空気調和機及び空気調和機の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、暖房運転を行う空気調和機に関する。

空気調和機は、特に高い暖房能力を必要とし、低温時の暖房運転開始時に、最大能力を発揮するように設計されている。しかしながら、長時間運転をする場合には通常、高い暖房能力はさほど必要がない。このことは冷房についても同様である。つまり、長時間運転をするときのモータ能力は特段高くする必要はない。特に、建物の高断熱化により長時間運転する状態における負荷は年々小さくなる傾向にある。したがって、高負荷時の暖房能力の要求を満たすように設計すると、長時間運転時の運転効率が低下する。換言すれば、特に低負荷のモータ効率を向上させてモータのＡＰＦ（Annual Performance Factor；通年エネルギ消費効率）を向上させることが、省エネルギの観点から望ましい。

このように、低負荷におけるモータの効率を高め、低温時の暖房運転開始時のように負荷が高い暖房能力を必要とするときには、電源の昇圧を利用することが考えられる。しかしその他、モータ電流の位相をずらせて弱め磁束制御を利用する技術（特許文献１）、磁石の磁束を短絡する鉄片を利用する技術（特許文献２）、界磁調整コイルを利用する技術（特許文献３）等が提案されている。また、弱め磁束制御と昇圧とを、暖房運転時と冷房運転時とで使い分ける技術（特許文献４）も提案されている。

特許第３０２１９４７号公報 特開平１１−２７５７８９号公報 特開２００６−１４１１０６号公報 特開２００６−３１３０２３号公報

モータ電流の位相をずらせる弱め磁束制御では、制御の安定性が低下し、運転範囲が大幅に拡大するわけではない。また、弱め磁束のための電流（いわゆるｄ軸電流）により銅損が増加する。

電源の昇圧を利用する技術では、回路が複雑化するために回路作成に掛かるコストが増大したり、生産工程が増加したりする。また、あまりに高圧にすると絶縁構造を強化しなければならない。

磁束を短絡する鉄片を利用する技術では、機械的な可動部分を設けることになるので、構成要素のサイズ等の誤差や、組立工程でのミスにより信頼性が低下する。また、可動部分の正確な動作を確保することに課題がある。

界磁調整コイルでのみで界磁を弱めるためには、これに大きな電流を流す必要がある。

上記の技術に鑑み、本発明の課題は、高負荷時の暖房運転を実現する技術を提供することにある。

上記課題を解決すべく、第１の発明は、回転軸（Ｑ）方向に延在するシャフト（１２）の周りで周方向に回転可能な複数の希土類磁石（１４ＭＡ，１４ＭＲ）を有するロータ（１４Ａ，１４Ｒ）と、前記ロータと対向する電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）を有するステータ（１６Ａ，１６Ｒ）とを有するモータ（１０Ａ，１０Ｒ）を搭載して冷媒を圧縮する圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）を備え、暖房運転可能な空気調和機（１００）であって、前記暖房運転であって前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する暖房高負荷運転の場合には、前記電機子巻線に高調波電流を流して前記希土類磁石を誘導加熱によって加熱減磁する。

第２の発明は、第１の発明であって、前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、前記モータ（１０Ａ，１０Ｒ）が前記暖房高負荷運転をする場合には前記誘導加熱を行い、前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転をする場合には電流位相進めによる弱め磁束制御を行う。

第３の発明は、第１の発明であって、前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、前記モータ（１０Ａ，１０Ｒ）が前記暖房高負荷運転をする場合には前記誘導加熱を行い、前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転をする場合には前記コンバータによって前記ＤＣリンク部の電圧を昇圧する。

第４の発明は、第１の発明であって、前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、前記暖房高負荷運転における前記ＰＷＭインバータの出力信号のデューティは、前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転における前記モータに対する前記ＰＷＭインバータの出力信号のデューティよりも小さく、前記暖房高負荷運転における前記インバータのＤＣリンク部（５４）の電圧は、前記冷房高負荷運転における前記ＤＣリンク部の電圧よりも高い。

第５の発明は、第１又は第２の発明であって、前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、前記暖房高負荷運転における前記インバータのキャリア周波数は、前記暖房高負荷運転以外でのキャリア周波数よりも高い。

第６の発明は、第１ないし第５の発明のいずれかであって、前記ロータ（１４）はロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）を有し、前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）はステータコア（１６０Ａ，１６０Ｒ）を有し、前記ステータコアの材質は、前記ロータコアの材質よりも鉄損が小さい。

第７の発明は、第６の発明であって、前記ロータ（１４）は前記回転軸（Ｑ）を法線とする面内に延在する複数の第１電磁鋼板を有し、前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）は前記面内に延在する複数の第２電磁鋼板を有し、一の前記第１電磁鋼板の前記回転軸方向の厚みは、一の前記第２電磁鋼板の前記回転軸方向の厚みよりも大きい。

第８の発明は、第６又は第７の発明であって、前記ロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）の材質は、珪素鋼板又は圧粉鉄心のいずれかが採用され、前記ステータコア（１６０Ａ，１６０Ｒ）の材質は、アモルファス、フェライトコア又はパーマロイのいずれかが採用される。

第９の発明は、第１ないし第８の発明のいずれかであって、前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）は前記圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）の容器（３２）内に固定され、前記容器には、前記ステータが固定される位置と対応する位置に放熱フィン（３４）が設けられる。

第１０の発明は、第１ないし第８の発明のいずれかであって、前記モータ（１０Ａ）はアキシャルギャップ型モータであり、前記電機子巻線（１６ＣＡ）は空芯コイル（１６ＣＳ）が採用される。

第１１の発明は、第１０の発明であって、前記ロータ（１４Ａ）は一対設けられ、前記ステータ（１６Ａ）を前記回転軸（Ｑ）方向において挟んで互いに対向する。

第１２の発明は、第１１の発明であって、前記空芯コイル（１６ＣＳ）は自己融着性の平角線で成形される。

第１３の発明は、第１１の発明であって、前記空芯コイル（１６ＣＳ）は耐熱樹脂及び繊維フィラで成型される。

第１４の発明は、第６ないし第９の発明のいずれかであって、前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、前記電機子巻線（１６ＣＲ）は分布巻又は波巻の巻線方式で巻回され、前記電機子巻線のコイルエンド（１６ＣＥ）の少なくとも一方は前記ロータコア（１４０Ｒ）の前記回転軸（Ｑ）方向の端部に向けて突出し、前記希土類磁石（１４ＭＲ）の端部は前記ロータコアを介さずに前記コイルエンドと対向する。

第１５の発明は、第１４の発明であって、前記電機子巻線（１６ＣＲ）は自己融着性材料が採用される。

第１６の発明は、第１５の発明であって、前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）は平角線が採用される。

第１７の発明は、第１５又は第１６の発明を製造する方法であって、前記ロータコア（１４０Ｒ）を配設した後に、前記電機子巻線（１６ＣＲ）のコイルエンドを整形する工程と、前記コイルエンドの整形後に前記自己融着性材料を融着する、空気調和機の製造方法である。

第１８の発明は、第１ないし第１３の発明のいずれかであって、前記モータ（１０Ｂ）はアキシャルギャップ型モータであり、前記電機子巻線（１６ＣＢ）は分布巻の巻線方式で巻回され、前記電機子巻線の外周側の部位は、前記希土類磁石（１４ＭＡ）の外縁端部へと向かって湾曲する。

第１９の発明は、第１ないし第１３の発明のいずれかであって、前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、一の前記希土類磁石（１４ＭＲ）は複数の磁石体（１４Ｍｐ）を有して、前記ロータ（１４）が有するロータコア（１４０Ｒ）に埋設され、前記複数の磁石体のうち、一の前記磁石体の保磁力は、前記一の磁石体よりも前記回転軸（Ｑ）に近い側に配設される他の前記磁石体の保磁力よりも高い。

第２０の発明は、第１ないし第１３の発明のいずれかであって、前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、一の前記希土類磁石（１４ＭＡ，１４ＭＲ）は、前記ロータ（１４）が有するロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）に埋設された複数の磁石体（１４Ｍｐ）を有し、前記一の前記希土類磁石において前記複数の磁石体は、それぞれの前記ステータ側の端点同士を結ぶ距離が、それぞれの前記ステータと反対側の端点同士を結ぶ距離よりも長い。

第２１の発明は、第１ないし第１３の発明のいずれかであって、前記圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）に流れる前記冷媒の動線は、前記希土類磁石に接する冷媒通路（３０Ｒ）と略平行を呈する。

第２２の発明は、第２１の発明であって、前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、前記ロータ（１４）は前記希土類磁石（１４ＭＲ）を埋設して前記回転軸（Ｑ）に平行に延在するロータコア（１４０Ｒ）を更に有し、前記ロータコアには前記希土類磁石の前記ロータコアの側面側端部を露出させる空隙（１４２）が設けられ、前記冷媒は前記空隙を流れる。

第２３の発明は、第２１の発明であって、前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、前記ロータ（１４Ｒ）は、前記希土類磁石（１４ＭＲ）を露出して配置するロータコア（１４０Ｒ）を更に有し、前記冷媒は、前記ラジアルギャップ型モータのエアギャップ（１０Ｇ）を流れる。

第１の発明によれば、希土類磁石の残留磁束密度を誘導加熱による加熱減磁で弱めることで高速運転を可能にし、希土類磁石付近に冷媒を流すことにより冷媒温度が上昇する。もって高負荷時の暖房運転に資することができる。

第２の発明によれば、冷房高負荷運転時には電流位相進めによる弱め磁束制御を行うので、冷媒温度を高めすぎることなくモータの回転数を早めることができる。

第３の発明によれば、冷房高負荷運転時にはモータに印加する電圧を高めるので、冷媒温度を高めすぎることなくモータの回転数を早めることができる。

第４の発明によれば、暖房運転時のデューティを小さくし、ＤＣリンク部の電圧を高くすることで電流の高調波成分が増加し、誘導加熱に資する。

第５の発明によれば、高調波電流の周波数を高め、誘導加熱に資する。

第６の発明によれば、誘導加熱をしても電機子の過熱を回避又は抑制できる。

第７の発明によれば、誘導加熱を行ってもステータの過熱を回避又は抑制できる。

第８の発明によれば、ステータコアの鉄損が小さい。

第９の発明によれば、ステータを放熱し、もってその過熱を回避又は抑制できる。

第１０の発明によれば、ティースを有していないので、ロータを効率的に誘導加熱できる。

第１１の発明によれば、空芯コイルを採用しやすい。

第１２及び第１３の発明によれば、空芯コイルの成形が容易であり、ロータを効率的に加熱できる。

第１４の発明によれば、ロータに設けられた希土類磁石を効率的に加熱できる。

第１５及び第１６の発明によれば、コイルエンドの整形が容易である。

第１７の発明によれば、第１５の発明のモータの製造が容易である。

第１８発明によれば、効率的に希土類磁石を加熱できる。

第１９の発明によれば、希土類磁石の不可逆減磁を回避又は抑制できる。

第２０の発明によれば、ステータに近い側において複数の磁石体の端点が存在するので、誘導加熱の効果が磁石に起きやすい。

第２１の発明によれば、希土類磁石の熱を有効に冷媒へと回収できる。

第２２の発明によれば、空隙が、希土類磁石の磁束がロータコア内で短絡的に流れるのを防ぐ磁気障壁として機能するとともに、冷媒が希土類磁石の熱を回収する通路としても機能する。

第２３の発明によれば、希土類磁石の熱を有効に回収できる。

本発明の基本的な思想は、界磁を発生させる永久磁石の加熱減磁を利用する。一般に永久磁石は熱を受けて残留磁束密度が低下する性質をもつ。磁石を加熱することにより残留磁束密度を低下させてモータの回転数を向上させる。

圧縮機に搭載されるモータの出力限界速度の式は、以下のように表される。すなわち、

ただし、
ωｃ：出力限界速度（電気角速度）、
Ｖｏｍ：＝Ｖａｍ−Ｒａ・Ｉａｍ、
Ｖａｍ：電圧制限値…インバータの出力可能な最大電圧、
Ｒａ：電機子巻線抵抗、
Ｉａｍ：電流制限値…連続運転ではモータの定格電流に相当、
Ψａ：＝｛√（３／２）｝Ψｆ＝（√３）Ψｅ、
Ψｆ：１相当たりの永久磁石による電機子鎖交磁束の最大値、
Ψｅ：永久磁石による電機子鎖交磁束の実効値、
Ｌｄ：ｄ軸インダクタンス

ここでｄ軸とはモータの回転子の磁極方向を示し、これに直交する方向をｑ軸とする。

つまり電流位相を必要以上に進めずに（トルクを最大とする程度に）制御したとしても、残留磁束密度が低下すればΨａが低下し、もって動作点磁束密度が低下して電気角速度ωｃは大きくなる。つまり不安定となる電流位相の進相を伴わずに高速回転が可能となる。

そして磁石の熱が冷媒に回収されるので暖房の熱に利用できる。かかる技術ではモータの運転を高速にし、かつ冷媒が熱を回収するので、必要な最大暖房能力に対して通常必要とされる圧縮機の最大能力に比べ、最大能力が小さなモータで圧縮機を駆動する。

図１は空気調和機の暖房運転時の冷媒回路中の冷媒の流れを示す模式図であり、図２は空気調和機の冷房運転時の冷媒回路中の冷媒の流れを示す模式図である。なお、図１及び図２においては、冷媒回路内で相対的に圧力の高い箇所を実線で示し、相対的に圧力の低い箇所を一点鎖線で示している。

空気調和機１００は室外ユニット２００と室内ユニット３００とに大別できる。

暖房運転時には、室外ユニット２００が有する圧縮機３０で圧縮された冷媒（ガス冷媒）が当該冷媒の経路を切替える四方弁２０２、及びガス閉鎖弁２０４を経由して室内ユニット３００へと送られる。

室内ユニット３００は熱交換器３０２を有している。暖房運転時の熱交換器３０２は、圧縮機３０において圧縮される冷媒の凝縮器として機能し、凝縮された冷媒（液冷媒）は室外ユニット２００側に設けられる液閉鎖弁２０６及び電動膨張弁２０８を経由して熱交換器２１０へと送られる。

暖房運転時の熱交換器２１０は、熱交換器３０２において凝縮された液冷媒の蒸発器として機能し、蒸発した冷媒は四方弁２０２を経由して圧縮機３０へと戻る。暖房運転時は上記のサイクルを反復する。

すなわち暖房運転時には、室内ユニット３００の熱交換器３０２に高温高圧のガス冷媒が導かれて室内の空気と熱交換される。ガス冷媒は凝縮して室内の空気温度を上昇させ、凝縮した冷媒（液冷媒）となって電動膨張弁２０８で断熱膨張して低温低圧となり、その後、冷媒は気液状態となる。冷媒は室外ユニット２００の熱交換器２１０に導かれて外気と熱交換した結果、ガス冷媒となって圧縮機３０に吸入される。

冷房運転時には、圧縮機３０で圧縮されたガス冷媒が四方弁２０２を経由して熱交換器２１０へと送られる。冷房運転時の熱交換器２１０は、圧縮機３０において圧縮されるガス冷媒の凝縮器として機能し、凝縮された液冷媒は電動膨張弁２０８及び液閉鎖弁２０６を経由して熱交換器３０２へと送られる。

冷房運転時の熱交換器３０２は、熱交換器２１０において凝縮された液冷媒の蒸発器として機能し、蒸発したガス冷媒はガス閉鎖弁２０４及び四方弁２０２を経由して圧縮機３０へと戻る。冷房運転時は上記のサイクルを反復する。

すなわち冷房運転時には、室外ユニット２００の熱交換器２１０に高温高圧のガス冷媒が導かれて外気と熱交換されて液化する。液冷媒は電動膨張弁２０８で断熱膨張して低温低圧となり、その後気液状態となる。冷媒は室内ユニット３００の熱交換器３０２に導かれて室内の空気と熱交換され、室内の空気温度を低下させる。その結果、冷媒は気化して圧縮機３０に吸入される。

通常、室外ユニット２００の熱交換器２１０の熱交換断面積は、室内ユニット３００の熱交換器３０２の熱交換断面積よりも大きい。そのため、暖房運転時には、室外ユニット２００を流れる冷媒と室内ユニット３００を流れる冷媒との間で所定の温度差が必要となる。かかる温度差を担保するためには室外ユニット２００を流れる冷媒と室内ユニット３００を流れる冷媒との間で所定の圧力差が必要である。したがって、冷房運転時よりも暖房運転時の方が、圧縮機３０に搭載されるモータの負荷が大きい。つまり、暖房運転時にモータが最大回転数を発揮する。

圧縮機３０にはモータが搭載されており、当該モータはアキシャルギャップ型とラジアルギャップ型とに類別される。

以下では、まず本発明の第１実施形態として、圧縮機３０がアキシャルギャップ型のモータを搭載した場合を例に図面を参照しながら説明し、次に本発明の第２実施形態として、圧縮機３０がラジアルギャップ型のモータを搭載した場合を例に図面を参照しながら説明する。さらに、第１及び第２実施形態の変形例を示す。なお、図１を初めとする以下の図には、本発明に関係する要素のみを示す。

〈第１実施形態〉
〈アキシャルギャップ型モータ１０Ａの構成〉
図３はアキシャルギャップ型モータ１０Ａの分解斜視図であり、回転軸Ｑに沿って分解して示している。アキシャルギャップ型モータ１０Ａは例えば、界磁子たるロータ１４Ａと電機子たるステータ１６Ａ及び磁性体４００とを備えている。実際の構成では、ロータ１４Ａは回転軸Ｑ方向で僅かな空隙を介してステータ１６Ａと磁性体４００とに挟まれる。

ロータ１４Ａは希土類磁石１４ＭＡと、希土類磁石１４ＭＡのステータ１６Ａ側を覆うロータコア１４０Ａとを有している。希土類磁石１４ＭＡは回転軸Ｑの周囲で環状に配置され、ロータコア１４０Ａは非磁性体からなる保持枠（図示省略）を介してシャフト１２（図４参照）を保持する孔１４ＨＡが回転軸Ｑ近傍に設けられている。希土類磁石１４ＭＡとロータコア１４０Ａとは磁極ごとに独立であるため、樹脂等の非磁性体で一体化される必要がある。これは、上述の保持枠と兼用する。

ステータ１６Ａは、ステータコア１６０Ａとそれに保持されるティース１６ＴＡ、及び電機子巻線１６ＣＡを有している。

ステータコア１６０Ａは回転軸Ｑ方向を法線とする面内に延在しており、ロータ１４Ａに保持されるシャフト１２を貫通させる孔１６ＨＡが設けられている。なお、孔１６ＨＡに軸受を設けてロータ１４Ａを保持しても良い。

ティース１６ＴＡはステータコア１６０Ａの回転軸Ｑを法線とする主面のうち、ロータ１４Ａと対向する側の主面において回転軸Ｑの周りで環状に配置され、電機子巻線１６ＣＡが巻回される芯として機能する。

電機子巻線１６ＣＡは、ティース１６ＴＡに絶縁体（図示省略）を介して巻回される。なお、本願で特に断らない限り、電機子巻線１６ＣＡは、これを構成する導線の１本１本を指すのではなく、導線が一纏まりに巻回された態様を指すものとする。これは図面においても同様である。また、巻始め及び巻終わりの引出線、及びそれらの結線も図面においては省略した。

磁性体４００は巻線を持たないステータと把握することができる。例えば、シャフト１２を貫通させる孔４００Ｈが回転軸Ｑ近傍に設けられている。ロータ１４Ａと磁性体４００との間には磁気的な吸引力が働くので、ロータ１４Ａとステータ１６Ａとの間に働くスラスト力をキャンセルすることができる。スラスト力は、シャフト１２を支持する軸受（図示省略）に働くので、スラスト力をキャンセルすることで軸受損失を低減できる。なお、磁性体４００を、ステータ１６Ａと同じ構成に置き換えて、両側のステータを共に電機子としても良い。

〈圧縮機３０Ａの構成〉
図４は圧縮機３０Ａの断面図である。圧縮機３０Ａは、アキシャルギャップ型モータ１０Ａと容器３２と圧縮機構部３６とを備えている。ただし、アキシャルギャップ型モータ１０Ａについては側面を示している。圧縮機構部３６は容器３２内に配置され、容器３２内かつ圧縮機構部３６の上側にアキシャルギャップ型モータ１０Ａが配置される。そして圧縮機構部３６は、シャフト１２を介してアキシャルギャップ型モータ１０Ａによって駆動される。

容器３２の下側側方には吸入管４１が接続される一方、容器３２の上側には吐出管４２が接続されている。吸入管４１から供給される冷媒は、圧縮機構部３６に導かれる。吸入管４１及び吐出管４２も、図４においてはその側面が示されている。

容器３２内側にステータコア１６０Ａ及び磁性体４００の外周側が固定されて、アキシャルギャップ型モータ１０Ａが固定される。シャフト１２の下端側が圧縮機構部３６に連結されている。

圧縮機構部３６は、シリンダ状の本体部７０と、上端板７１Ｔ及び下端板７１Ｂとを備える。上端板７１Ｔ及び下端板７１Ｂは、それぞれ本体部７０の開口側の上側と下側に取り付けられる。シャフト１２は、上端板７１Ｔ及び下端板７１Ｂを貫通して、本体部７０の内部に挿入されている。

シャフト１２は、圧縮機構部３６の上端板７１Ｔに設けられた軸受７２Ｔと、圧縮機構部３６の下端板７１Ｂに設けられた軸受７２Ｂにより回転自在に支持されている。本体部７０内のシャフト１２にはクランクピン７３が設けられる。クランクピン７３にはピストン７４が嵌合して駆動される。ピストン７４及びこれに対応するシリンダとの間に形成された圧縮室７５において、冷媒が圧縮される。ピストンは偏芯した状態で回転子、又は公転運動を行い、圧縮室７５の容積を変化させる。

アキシャルギャップ型モータ１０Ａが回転することにより、圧縮機構部３６が駆動されると、吸入管４１から圧縮機構部３６に冷媒が供給され、圧縮機構部３６（とりわけ圧縮室７５）で冷媒を圧縮する。圧縮機構部３６で圧縮された高圧冷媒は、圧縮機構部３６の吐出ポート４３から容器３２内に吐出される。さらに高圧冷媒は、シャフト１２の周りに設けられた溝（図示省略）、ロータ１４Ａ及びステータ１６Ａの内部を回転軸Ｑ方向に貫通する孔（図示省略）、ステータ１６Ａ及びロータ１４Ａの外周部と容器３２の内面との間の空間等を通って、アキシャルギャップ型モータ１０Ａの上部空間に運ばれる。その後、吐出管４２を介して容器３２の外部に吐出される。

〈空気調和機の運転方法〉
図５は電源ＰＳとモータ１０Ａとの接続を示す図である。空気調和機１００が備える圧縮機３０に搭載されるモータ１０Ａ、とりわけ電機子巻線１６ＣＡには電源ＰＳからインバータ５０を介して電流が供給される。具体的にはまず、電源ＰＳから供給される交流をコンバータ５２が直流に変換し、コンバータ５２から得られる直流をＰＷＭインバータ５４が交流に変換して電機子巻線１６ＣＡに供給する。コンバータ５２とＰＷＭインバータ５４とはＤＣリンク部５６で接続されている。電源ＰＳは三相であっても良いし、単相であっても良い。

上述のようなモータ１０Ａにおいて、暖房運転時の最高回転数、又は予め定められた回転数以上の負荷領域（以下、「暖房高負荷運転」と称する）で希土類磁石１４ＭＡを加熱減磁し、相対的にモータ１０Ａに印加する電圧を上昇させる。具体的には、希土類磁石１４ＭＡを加熱すると希土類磁石１４ＭＡの残留磁束密度が低下し、動作点磁束密度も低下する。すると、アキシャルギャップ型モータ１０Ａの誘起電圧がＤＣリンク部５６の電圧に比べて十分に小さくなるため、より高速での運転が可能となる。換言すれば、希土類磁石１４ＭＡの残留磁束密度を誘導加熱で弱めることで高速運転を可能にする。

磁石を加熱する方法としては誘導加熱（ＩＨ；Induction Heating）が知られている。誘導加熱においては、希土類の焼結磁石（特にネオジウム系焼結磁石）の導電率が高く、内部に渦電流が発生しやすい。一方、ロータコア１４０Ａやステータコア１６０Ａは鉄損を低減するために、積層鋼板や圧粉鉄芯で形成されることが多く、渦電流は発生しにくい。したがって、希土類磁石１４ＭＡはロータコア１４０Ａやステータコア１６０Ａ以上に発熱しやすい。

希土類焼結磁石は、高温で不可逆減磁が発生するが、モータは通常、起動不良や油切れ等によるロック時の不可逆減磁を想定して設計されている。したがって安定して運転しているときは、減磁に対して比較的余裕がある。逆に、弱め界磁制御のために不安定な進角をするときには、脱調しやすくなるために不可逆減磁に敏感になる。

そこで、暖房高負荷運転時において、誘導加熱により希土類磁石１４ＭＡを加熱する。さらに、希土類磁石１４ＭＡよりも低温である冷媒を希土類磁石１４ＭＡ近傍に流すことにより冷媒温度を上昇させるので暖房運転に資する。例えば、従来と同一の暖房能力を実現しようとすると、その熱の分だけ圧縮機３０の能力を小さくできる。したがって、長時間運転する低負荷運転に対して、暖房高負荷運転時のアキシャルギャップ型モータ１０Ａの負荷がさほど大きくならないので、低負荷運転時のモータ効率、ひいては圧縮機３０の圧縮効率が向上する。

冷房運転時には、電流位相進めによって界磁を弱めて冷房運転時のモータ１０Ａの最高回転数、又は予め定められた回転数以上の負荷領域（以下、「冷房高負荷運転」と称する）での運転を行う。又は冷房高負荷運転時には、ＤＣリンク部５６の電圧を昇圧させても良い。

〈加熱減磁の手法〉
〈電流波形〉
希土類磁石１４ＭＡを加熱減磁するために電機子巻線１６ＣＡに供給される電流は以下のようにすることが望ましい。

暖房高負荷運転時の加熱減磁は、例えば、電機子巻線１６ＣＡに高調波電流を重畳することによって実現できる。具体例を挙げれば、ＰＷＭインバータのキャリア周波数より十分高い周波数の電流を重畳すれば良い。又は、暖房高負荷運転時のＰＷＭインバータ５４の出力信号のデューティを、冷房高負荷運転時のＰＷＭインバータ５４の出力信号のデューティよりも小さくするため、暖房高負荷運転時のＤＣリンク部５６の電圧を、冷房高負荷運転時のＤＣリンク部５６の電圧よりも高くすれば良い。すなわち、暖房運転時のデューティを小さくするため、ＤＣリンク部５６の電圧を高くすることで、電機子巻線１６ＣＡに流れる電流の高調波成分が増加し、誘導加熱に資する。

図６はＰＷＭインバータ５４の出力信号のデューティ（同図（ａ））と電機子巻線１６ＣＡに流れる電流（同図（ｂ））との関係を示す図である。ＰＷＭインバータ５４の出力信号のデューティが大きい場合（図中鎖線で示す）と、小さい場合（図中実線で示す）とを比較すると、後者の場合の方が、電機子巻線１６ＣＡに流れる電流の電流波形に急峻なピークが現れる。これは当該電流の高調波成分が増加したことを示している。但し、ＤＣリンク部５６の電圧が低いままでは当該ピークも小さいため、暖房高負荷時にＰＷＭインバータ５４の出力信号のデューティを小さくする場合には、ＤＣリンク部５６の電圧を高めることが望ましい。

なお、図３では、希土類磁石１４ＭＡのステータ１６Ａ側にロータコア１４０Ａがあるが、希土類磁石１４ＭＡをステータ１６Ａ側に露出させても良く、その場合にはより効率的に希土類磁石１４ＭＡを誘導加熱できる。

図７は正弦波電流ＳＣ１と過変調電流ＭＣ１とを示す電流波形図である。暖房高負荷運転時には、ＰＷＭインバータ５４において過変調して出力される過変調電流ＭＣ１を電機子巻線１６ＣＡに供給する。暖房高負荷運転時以外のとき（以下、「定常運転時」と称する）には正弦波電流ＳＣ１を電機子巻線１６ＣＡに供給する。過変調電流ＭＣ１は矩形波に近づいて大きく歪むので、電機子巻線１６ＣＡに流れる電流に高調波電流が重畳されている、と把握することができる。なお、アキシャルギャップ型モータ１０Ａの電源ＰＳは例えばＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電源が採用されるため、電流波形図は各相で異なるが、図７では一の相についてのみ示している。

図８は正弦波電流ＳＣ２と矩形波電流ＢＣ２とを示す電流波形図である。図８においても図７と同様に一の相についてのみの電流波形図を示している。暖房高負荷運転時には、矩形波電流ＢＣ２を電機子巻線１６ＣＡに供給する。定常運転時には正弦波電流ＳＣ２を電機子巻線１６ＣＡに供給する。矩形波電流ＢＣ２は過変調電流ＭＣ１よりも高調波成分が大きくなるので、誘導加熱にはより望ましい。なお、図７又は図８のように定常運転時に正弦波電流を供給する場合には、電流波形と磁束波形とが一致する電流制御が望ましい。

図９は矩形波電流ＢＣ３と高調波電流ＨＣ３とを示す電流波形図である。暖房高負荷運転時には矩形波電流ＢＣ３の無通電区間に高調波電流ＨＣ３を流すことにより、希土類磁石１４ＭＡを更に誘導加熱できる。なお、高調波電流ＨＣ３を流す際には、インバータ５０のキャリア周波数を高めることにより誘導加熱を促進できる。この波形では矩形波が存在しているが、本実施形態においては、高調波電流ＨＣ３をキャリア周波数より十分大きくするのが望ましく、振幅又はデューティ比は小さくても良い。

又は、暖房高負荷運転時には、定常運転時よりもインバータ５０のキャリア周波数を高くするようにしても良い。暖房高負荷運転時には通常、アキシャルギャップ型モータ１０Ａの回転数が高くなるので、キャリア周波数を高くすることで、正弦波電流波形が滑らかになるという利点がある。

電機子巻線１６ＣＡに流れる電流によって誘導加熱される領域は、電機子巻線１６ＣＡから表皮深さδの範囲であり、一般に次式で表される。

ここで、
ω：＝電機子巻線１６ＣＡに流れる電流の角周波数、
μ：＝電機子巻線１６ＣＡを構成する導線の絶対透磁率、
σ：＝電機子巻線１６ＣＡを構成する導線の導電率

仮に、周波数ω／２πを５ｋＨｚとすると、表皮深さδは数ミリメートル程度となる。すなわち、キャリア周波数をこの程度の周波数に設定すれば、電機子巻線１６ＣＡから希土類磁石１４ＭＡまでの距離が数ミリメートルあっても誘導加熱の効果を得ることができる。

〈φａの観測・補正〉
誘導加熱により界磁磁束φａが減ずれば、ロータコア１４０Ａ内部の磁束密度が低下する。また過度の誘導加熱は後述する不可逆減磁を招来する。一般にｑ軸インダクタンスは界磁磁束φａが大きいほど低下する。これは、界磁磁束φａが増大することによってロータコア１４０Ａが磁気飽和するからである。したがって、加熱減磁が進むに従ってｑ軸インダクタンスが大きくなる。そこで、誘導加熱を行う場合には、界磁磁束φａの低下を計測し、ｑ軸インダクタンスＬｑを補正することが望ましい。これによりロータ１４Ａの位置を検出する位置センサを用いないセンサレス運転を、安定して行うことが可能となる。

一般にモータの誘起電圧Ｖ０には、前出のモータ逆誘起電圧φ、回転角速度ω、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑ、ｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑについて次式が成立することが知られている。

今、ｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑのいずれも零とすれば、式（３）からｄ軸インダクタンスＬｄ及びｑ軸インダクタンスＬｑの影響を除去できる。また、誘起電圧Ｖ０と、回転角速度ωは容易に計測可能であるから、これらから計算して界磁磁束φａを得ることができる。換言すれば、界磁磁束φａを観測するためには、その観測を、電機子電流が流れない無通電区間に行うことが望ましい。

図７及び図８のように正弦波電流ＳＣ１，ＳＣ２を供給する場合には、誘起電圧Ｖ０が最大値を採るときに通電を強制的に休止して無通電区間を設け、当該無通電区間において界磁磁束φａを得るようにしても良い。誘起電圧Ｖ０が最大値を採るときに無通電区間を設けることにより、得られる界磁磁束φａの誤差を小さくすることができる。

無通電区間を設ける場合、アキシャルギャップ型モータ１０Ａに接続されるＵ，Ｖ，Ｗの各相のうちいずれか一の相の誘起電圧Ｖ０が最大値を採るときに無通電区間を設ける。又は、各相全ての誘起電圧Ｖ０を計測すれば、１２０°ごとに最大値を採るので、界磁磁束φａを得る機会が増加し、その測定精度が向上する。

〈不可逆減磁防止〉
希土類磁石１４ＭＡは過度に誘導加熱を行うと、逆磁界を取り去っても磁束量が回復しない不可逆減磁という現象が生じる。これは特にネオジウム系の希土類磁石で顕著な現象である。不可逆減磁が生じると、暖房・冷房を問わず定常運転及び高負荷運転が不安定となり、また、効率も低下する。そこで、不可逆減磁を防止する策を講じることが望ましい。例えば、圧縮機構部３６から出た冷媒温度よりも希土類磁石１４ＭＡの温度が高ければ、吐出管４２から出る冷媒が希土類磁石１４ＭＡの熱を回収して冷媒温度を上げることができる。換言すれば、冷媒によって希土類磁石１４ＭＡの熱を回収し、過度に加熱されることを回避又は抑制できる。

また、不可逆減磁を防止する策としては、希土類磁石１４ＭＡの温度を推定又は計測し、予め定められた温度閾値を超える場合に誘導加熱を停止する方法が考えられる。又は、不可逆減磁が起こるときの界磁磁束を実験的に求めて閾値として記憶し、運転中に得られる界磁磁束φａと当該閾値とを比較して誘導加熱を停止する方法が考えられる。

〈温度推定による不可逆減磁の回避〉
希土類磁石１４ＭＡの温度で判断する場合には例えば、圧縮機３０Ａの吐出管４２の近傍に温度センサ６２を設けて冷媒温度を検知する。冷媒は希土類磁石１４ＭＡと熱交換しているので、当該冷媒温度を検知することにより、希土類磁石１４ＭＡの温度を推定することができる。

〈トルク指令値に基づく不可逆減磁の回避〉
運転中に得られる界磁磁束φａと予め定められた閾値とを比較する場合には例えば、インバータ５０内部のトルク指令値に対する電流の増分により希土類磁石１４ＭＡの温度の増減を検知する。

図１０はモータ制御技術を例示するブロック図である。アキシャルギャップ型モータ１０Ａのモータ制御装置８０は、速度制御部８１、電流指令部８２、電流制御部８３及び位置検出部８４を備えている。

速度制御部８１と電流指令部８２とはあいまって、アキシャルギャップ型モータ１０Ａのロータ１４Ａの回転角速度ωとその指令値ω＊とに基づいて、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを生成する。

具体的には、速度制御部８１が回転角速度ωとその指令値ω＊とに基づいて、トルク指令値τ＊を生成する。この際、回転角速度ωの指令値ω＊が上昇しても、電流指令部８２、電流制御部８３からそれぞれ回転角速度ωを低下させる垂下指令Ｓ２，Ｓ３のいずれか一方が与えられれば、トルク指令値τ＊の上昇は行わない。

電流指令部８２はトルク指令値τ＊と、電流位相指令値β＊とに基づいてｄ軸電流指令値ｉｄ＊と、ｑ軸電流指令値ｉｑ＊とを生成する。ここで、電流位相指令値β＊と、ｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊との間には次式の関係が維持される。

この際、アキシャルギャップ型モータ１０Ａに与えられる電圧の絶対値が、所定値Ｖｔを超えると電流制御部８３から過電圧を検出したことを示す過電圧検出信号Ｓ１が電流指令部８２に与えられ、電流位相指令値β＊を増大させて弱め界磁制御を行う。

電流制御部８３は、電流指令部８２から得られたｄ軸電流指令値ｉｄ＊及びｑ軸電流指令値ｉｑ＊並びにロータ１４Ａの位置角θに基づいてアキシャルギャップ型モータ１０Ａの回転を制御する電流ｉｘを供給する。

位置検出部８４は、アキシャルギャップ型モータ１０Ａに供給された電流ｉｘや電圧ｖｘに基づいて位置角θを推定によって検出し、また回転角速度ωをも求める。

電流ｉｘ及び電圧ｖｘは、アキシャルギャップ型モータ１０ＡがＵ，Ｖ，Ｗ相の各相についてのモータであれば、Ｕ相電流ｉｕ、Ｖ相電流ｉｖ、Ｗ相電流ｉｗの総称及びＵ相電圧ｖｕ、Ｖ相電圧ｖｖ、Ｗ相電圧ｖｗの総称に、それぞれ相当する。

一般に、モータのトルクはモータに流れる電流と界磁磁束との積に比例するので、トルク指令値τ＊が一定であるにもかかわらず、電流ｉｘが増大した場合には、界磁磁束φａが減少していると判断できる。

不可逆減磁を防止する策としては、上記の他に例えば以下のような手法が考えられる。

希土類磁石１４ＭＡと密着したロータコア１４０Ａは、電機子巻線１６ＣＡと僅かな空隙を介して対向しているので、電機子巻線１６ＣＡの温度を検出することにより、希土類磁石１４ＭＡの温度を推定できる。したがって、例えば誘導加熱開始前に電機子巻線１６ＣＡの温度を検出し、当該温度が予め定められた温度閾値を超えている場合には誘導加熱を行わないことで、不可逆減磁を防止できる。

図１１は電源ＰＳとアキシャルギャップ型モータ１０Ａとの接続を示す図である。不可逆減磁防止のためには、アキシャルギャップ型モータ１０Ａに誘導加熱の開始時からの期間を計測するタイマ６６を更に設け、誘導加熱開始から予め定められた期間が経過した後に誘導加熱を停止するようにしても良い。

また、瞬停が発生した場合には、瞬停が発生する直前まで誘導加熱を行っていた場合を考慮して、復帰直後の誘導加熱は行わないことが望ましい。このような場合に引き続いて誘導加熱を行うと過度の加熱となってしまう可能性があるからである。

アキシャルギャップ型モータ１０Ａがセンサレス運転をしている場合、起動時の希土類磁石１４ＭＡの界磁磁束φａは一定量以上あることが安定して運転する上で望ましい。したがって、ロータ１４Ａの回転数を計測し、計測された回転数の単位時間当たりの変分が予め定められた閾値以下になるまで誘導加熱を行わない。換言すれば、アキシャルギャップ型モータ１０Ａの運転が安定するまでは誘導加熱の開始を留保する。

以上のような策を講じることにより、希土類磁石１４ＭＡを過度に加熱することを回避又は抑制し、もって不可逆減磁を回避又は抑制できる。

〈ステータの過熱防止〉
電機子巻線１６ＣＡに流れる電流に高調波電流が重畳した場合、希土類磁石１４ＭＡだけでなく他の要素も誘導加熱される。ロータコア１４０Ａが加熱される場合には希土類磁石１４ＭＡの加熱に加勢するので特段の支障はないが、ステータ１６Ａを加熱すると、電機子巻線１６ＣＡの温度も上昇して電気抵抗値が上がり、銅損が増大するという問題がある。したがって、希土類磁石１４ＭＡを加熱しつつもステータ１６Ａの加熱は抑制することが望ましい。

そこで、以下、ステータ１６Ａの加熱を抑制する手法について説明する。なお、以下の手法は適宜に組合せて採用することができる。

ステータ１６Ａの加熱を抑制する第１の手法としては、ステータコア１６０Ａとロータコア１４０Ａとを比較した場合、ステータコア１６０Ａの方が鉄損が小さくなるようにする。例えば、ロータコア１４０Ａの材質として珪素鋼板や圧粉鉄心等を採用し、ステータ１６Ａの材質としてアモルファス、フェライトコア又はパーマロイ等の鉄損の小さい材質を採用しても良い。

また、ステータ１６Ａの加熱を抑制する第２の手法として、電機子巻線１６ＣＡとステータコア１６０Ａとの間に絶縁体たる高調波吸収材料２０Ａを配設しても良い。

図１２は圧縮機３０Ａの断面図である。ステータ１６Ａの加熱を抑制する第３の手法は、モータがインナーロータ式のラジアルギャップ型モータかアキシャルギャップ型モータ１０Ａである場合に採用できる。アキシャルギャップ型モータ１０Ａを例にとって説明すれば、そのステータ１６Ａが、圧縮機３０Ａの容器３２の内周側に嵌合して保持され、ステータ１６Ａを保持している部位に対応する容器３２の外側に放熱フィン３４等の放熱機構を更に設ける。放熱フィン３４によってステータ１６Ａを効率的に冷却する。なお、放熱フィン３４を電機子巻線１６ＣＡの位置に対応する位置まで延長して、あるいは電機子巻線１６ＣＡの位置に対応する位置に別途設けて、電機子巻線１６ＣＡをも効率的に冷却しても良い。なお、圧縮機３０（図１，図２参照）がラジアルギャップ型モータを搭載する態様については後に詳述する。

図１３はアキシャルギャップ型モータを取り外した圧縮機３０の断面図である。ステータ１６Ａの加熱を抑制する第４の手法は、圧縮機３０に搭載されるモータがアキシャルギャップ型モータ１０Ａかアウターロータ式のラジアルギャップ型モータであって、そのステータ１６Ａを圧縮機構部３６側に固定する。これにより圧縮機構部３６を介してステータ１６Ａから容器３２へと放熱される。この場合、高圧ドームを呈する容器３２内に圧縮機構部３６の上部に低圧冷媒ジャケット３８を更に設けて低温で吸入した冷媒をステータ１６Ａに密着させることで、希土類磁石１４ＭＡ付近に達する前の冷媒とステータ１６Ａとを熱交換させてステータを積極的に冷却しても良い。ステータ１６Ａの冷却により、電機子巻線１６ＣＡの温度上昇を抑え、銅損を抑制する。ここで、低圧冷媒ジャケット３８は、圧縮機の吸入ガスをいったん溜めて、圧縮機構部３６に冷媒を供給するためのものであり、高圧ドーム内において、低圧冷媒ジャケット３８の部分だけ周りに比べて温度が低い。

以上、アキシャルギャップ型モータ１０Ａを搭載する圧縮機３０Ａを例に、希土類磁石１４ＭＡを誘導加熱して減磁する手法について説明したが、当該手法を実現するにあたり、圧縮機３０に搭載されるモータの種類によって、装置構成の態様は異なる。圧縮機３０に搭載されるモータがラジアルギャップ型である場合については後に詳述する。

図１４はコアレスステータを採用したアキシャルギャップ型モータ１０Ｂの分解斜視図であり、回転軸Ｑ方向に沿って分解して示している。ステータ１６Ａの加熱を抑制する第５の手法として、上述したステータ１６Ａに代えて、ティース１６ＴＡ及びヨークを持たない空芯コイル１６ＣＳを採用して、いわゆるギャップワインディングモータとしても良い。

アキシャルギャップ型モータ１０Ｂは、２つのロータ１４Ａが回転軸Ｑ方向に沿って空芯コイル１６ＣＳを挟んで対向している。空芯コイル１６ＣＳは自己融着性を有する平角形の導線を採用することにより容易に成形できる。又は、導線で空芯コイル１６ＣＳを成形後に耐熱樹脂及び繊維フィラでモールドすることにより容易に得られる。

電機子巻線１６ＣＳを用いて希土類磁石１４ＭＡを加熱するので、希土類磁石１４ＭＡと電機子巻線１６ＣＳとは可能な限り近接することが望ましい。この観点からは、希土類磁石１４ＭＡがロータコア１４０Ａの表面に配設されることが通常である、アキシャルギャップ型モータを採用することが好適である。

〈第２実施形態〉
〈モータ形態特有の適用〉
本実施形態では、圧縮機３０がラジアルギャップ型モータ１０Ｒを搭載する態様について説明する。

図１５はラジアルギャップ型モータ１０Ｒの一部の分解斜視図であり、回転軸Ｑを中心として径方向に分解して示している。

〈ラジアルギャップ型モータ１０Ｒの構成〉
ラジアルギャップ型モータ１０Ｒは例えば、界磁子たるロータ１４Ｒと電機子たるステータ１６Ｒとを備えている。実際のラジアルギャップ型モータではロータ１４Ｒは回転軸Ｑを中心とする径方向で僅かな空隙を介してステータ１６Ｒと対向している。

ステータ１６Ｒは、ヨーク１６Ｙとそれに保持されるティース１６ＴＲ、及びティース１６ＴＲを芯として巻回される電機子巻線１６ＣＲを有している。ここではティース１６ＴＲは２個のみ図示したが、実際のモータ１０Ｒでは、ティース１６ＴＲは回転軸Ｑの周りで環状に配置され、ロータ１４Ｒを囲む。電機子巻線１６ＣＲは、例えば複数のティース１６ＴＲに跨った分布巻方式又は波巻方式で巻回される。

ロータ１４Ｒは希土類磁石１４ＭＲと、希土類磁石１４ＭＲを保持する略円柱形のロータコア１４０Ｒとを有し、ロータコア１４０Ｒには、回転軸Ｑ方向に沿ってシャフト１２が貫挿されている。

希土類磁石１４ＭＲは回転軸Ｑ方向からの平面視で円弧状の柱状体に形成されており、ロータコア１４０Ｒに側面に配設されている。具体的には、希土類磁石１４ＭＲは、回転軸Ｑを中心とする内径がロータコア１４０Ｒの円の半径と等しく、外径が予め定められた長さに形成されている。そして、当該内径を呈する表面がロータコア１４０Ｒの側面に配設される。つまりここではモータ１０ＲとしてＳＰＭ（Surface Permanent Magnet；表面磁石型）モータを例示している。

図１６はＳＰＭモータのロータ１４Ｒａの平面図である。ロータ１４Ｒａは、ロータコア１４０Ｒａと希土類磁石１４ＭＲと保持部材１４ＨＲとを有している。上記ロータ１４Ｒに代えて、図１６に示すようなロータ１４Ｒａを採用しても良い。

保持部材１４ＨＲは、回転軸Ｑを中心とした略円筒形に形成され、その内側でロータコア１４０Ｒａ及び希土類磁石１４ＭＲを保持する。具体的には、保持部材１４ＨＲの内側に希土類磁石１４ＭＲが内側表面に沿って均等に配設され、ロータコア１４０Ｒａが保持部材１４ＨＲ及び希土類磁石１４ＭＲで囲まれる領域を占めるように形成される。なお、保持部材１４ＨＲは磁気的にエアギャップとして機能するため、薄いことが望ましい。

換言すれば、ロータコア１４０Ｒａは略円柱体の側面に回転軸Ｑ方向に沿って溝を呈し、当該溝に希土類磁石１４ＭＲを配設することによって平面視で略円形を呈する。そして、ロータコア１４０Ｒａ及び希土類磁石１４ＭＲの外側に略円筒形の保持部材１４ＨＲを嵌合することによって、ロータ１４Ｒａの回転に起因した遠心力に抗して希土類磁石１４ＭＲを強固に保持する。

この場合、希土類磁石１４ＭＲを磁気的に短絡させないよう、保持部材１４ＨＲは非磁性体で形成する。また希土類磁石１４ＭＲを誘導加熱することを妨げないように、保持部材１４ＨＲには渦電流損の小さな材料を採用する。あるいは希土類磁石１４ＭＲを間接的に加熱することに鑑みれば、保持部材１４ＨＲには熱伝導率の高い材料を採用する。例えば、希土類磁石１４ＭＲにはＳＵＳが採用できる。

図１７はＩＰＭ（Interior Permanent Magnet；磁石埋込型）モータのロータ１４Ｒｂの平面図である。上記ロータ１４Ｒ，１４Ｒａに代えて、図１７に示すようなロータ１４Ｒｂを採用しても良い。ロータ１４Ｒｂは、ロータコア１４０Ｒｂと希土類磁石１４ＭＲｂとを有しており、ロータコア１４０Ｒｂが回転軸Ｑ方向に延在する孔を呈し、当該孔に希土類磁石１４ＭＲｂが埋設される。このとき、希土類磁石１４ＭＲｂはその磁極面を、径方向を法線とする面内に延在する。

図１８はラジアルギャップ型モータ１０Ｒを搭載した圧縮機３０Ｒの断面図であり、ロータ１４Ｒｂを採用した態様を示している。なお、上記第１実施形態と同様の機能を有する要素については同一符号を付してその説明を省略する。

圧縮機３０Ｒは容器３２の内部にラジアルギャップ型モータ１０Ｒと圧縮機構部３６とを備えている。

電機子巻線１６ＣＲが分布巻方式や波巻方式で巻回されている場合、電機子巻線１６ＣＲはコイルとして整形された後にティース１６ＴＲへと貫挿される。よって電機子巻線１６ＣＲのうち回転軸Ｑ方向の端部でティース１６ＴＲの端面から突出する部分たるコイルエンド１６ＣＥは、集中巻方式で巻回される場合に比べて可撓性が高い。

ラジアルギャップ型モータ１０Ｒにおいては、希土類磁石１４ＭＲの表面のうち、回転軸Ｑを中心とする径方向外側の表面は、ロータ１４Ｒａのように保持部材１４ＨＲで覆われていたり、ロータ１４Ｒｂのようにロータコアの内部に希土類磁石１４ＭＲが埋設されていたりして、露出しないことがある。しかし、このような態様を採用した場合であっても、希土類磁石１４ＭＲの表面のうち回転軸Ｑ方向の端部は、ロータコア表面に露出している。

したがって、コイルエンド１６ＣＥが呈する可撓性を利用し、コイルエンド１６ＣＥを希土類磁石１４ＭＲへと向けて突出する形状に整形することにより、保持部材１４ＨＲやロータコア１４０Ｒを介さずに希土類磁石１４ＭＲ，１４ＭＲｂを誘導加熱することができる。例えば電機子巻線１６ＣＲは自己融着性を有する平角形の導線を採用し、コイルエンド１６ＣＥを上述のように成形した後に融着させる。

なお、ステータの加熱を抑制するためには、ステータコア１６０Ｒを構成する電磁鋼板の１枚の厚みとロータコア１４０Ｒを構成する電磁鋼板の１枚の厚みとを比較した場合、ステータコア１６０Ｒの鉄損が小さくなるように、例えば、ステータコア１６０Ｒを構成する電磁鋼板の１枚の厚みがロータコア１４０Ｒを構成する電磁鋼板の１枚の厚みよりも薄くするのが良い。

ラジアルギャップ型モータ１０Ｒにおいては、希土類磁石１４ＭＲ，１４ＭＲｂの近傍に、冷媒の動線が延伸する方向と略平行な冷媒通路３０Ｐが確保されていることが望ましい。つまり、冷媒通路３０Ｐは冷媒の動線と略平行を呈していることが望ましい。

図１９はＩＰＭロータ１４Ｒｍの平面図である。ＩＰＭロータ１４Ｒｍは、ロータコア１４０Ｒに希土類磁石１４ＭＲｂが埋設され、回転軸Ｑ方向からの平面視で希土類磁石１４ＭＲｂの長手方向の両端に空隙１４２を設けており、希土類磁石１４ＭＲｂの側面の一部が露出する。

空隙１４２は、希土類磁石１４ＭＲｂの磁束がロータコア１４０Ｒ内で短絡的に流れるのを防ぐ磁気障壁、いわゆるフラックスバリアとしても機能する。この空隙１４２を冷媒通路３０Ｐとすることで、希土類磁石１４ＭＲｂの熱を効率的に回収できる。

図２０はＳＰＭロータ１４Ｒｎの平面図であり、ＳＰＭロータ１４Ｒｎの周囲に設けられるステータは省略し、当該ステータとＳＰＭロータ１４Ｒｎとの間に形成されるエアギャップ１０Ｇを仮想的に示している。

ＳＰＭロータ１４Ｒｎは、略円柱形を呈するロータコア１４０Ｒの側面に希土類磁石１４ＭＲが配設されており、その周囲にエアギャップ１０Ｇを呈している。このエアギャップ１０Ｇを冷媒通路３０Ｐとすることで、希土類磁石１４ＭＲの熱を効率的に回収できる。

図２１は圧縮機構部３６側からモータ側を見たときの上端板７１Ｔを示す図である。上記図１９及び図２０のいずれの態様においても、回転軸Ｑを中心とした圧縮機構部３６の吐出ポート４３までの距離は、同心円で冷媒通路３０Ｐまでの距離よりも短いことが望ましい。これは、冷媒に遠心力が働くために、冷媒が径方向外側から径方向内側へと向かうのが困難であるからである。

図２２はラジアルギャップ型モータ１０Ｒにおけるシャフト１２及びロータ１４Ｒの断面図であり、図２３はアキシャルギャップ型モータ１０Ａにおけるシャフト１２及びロータ１４Ａの断面図である。図２２及び図２３に示す如くシャフト１２に貫通孔１２Ｈを設け、貫通孔１２Ｈを冷媒通路３０Ｐとして連通させても良い。

具体的には、ラジアルギャップ型モータ１０Ｒの場合はシャフト１２に貫通孔１２Ｈを設け、適宜の位置で回転軸Ｑ方向から径方向外側へ向かう方向へと分岐させてロータコア１４０Ｒ内を通って希土類磁石１４ＭＲへ導く。

アキシャルギャップ型モータ１０Ａの場合はシャフト１２に貫通孔１２Ｈを設け、希土類磁石１４ＭＡを保持するロータコア１４０Ａに対応する位置で回転軸Ｑ方向から径方向外側へ向かう方向へと分岐させてロータコア１４０Ａ内を通って希土類磁石１４ＭＡへと導く。

いずれの態様においても、希土類磁石１４ＭＡ，１４ＭＲへと導かれた冷媒はステータ１６Ａ，１６Ｒ側へと抜けて吐出管４２へと向かう。

このように、冷媒通路３０Ｐをシャフト１２内に設け、遠心力で径方向外側へと導くので、冷媒油の分離にも資する。

図２４はコイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと向けて突出させた場合のモータ１０Ｒ及びこれによって駆動される圧縮機構部３６の断面図である。なお、各要素はそれぞれ簡略化している。コイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと向けて突出させる場合には、ティース１６ＴＲの回転軸Ｑ方向の両端に形成されるコイルエンド１６ＣＥのうち、少なくとも圧縮機構部３６側のコイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと向けて突出させることが望ましい。希土類磁石１４ＭＲ（あるいは希土類磁石１４ＭＲｂ）を誘導加熱するために回転軸Ｑへと向けて突出させるコイルエンド１６ＣＥとして、圧縮機構部３６側のコイルエンド１６ＣＥを選択することにより、ステータ１６Ｒを圧縮機３０Ｒの容器３２内に配設した後でロータ１４Ｒ，１４Ｒａ，１４Ｒｂを挿入するのが容易である。

さらに、希土類磁石１４ＭＲ，１４ＭＲｂの回転軸Ｑ方向の長さをロータコア１４０Ｒ，１４０Ｒｂの同方向の長さよりも長くし、ロータコア１４０Ｒ，１４０Ｒｂの端面から希土類磁石１４ＭＲ，１４ＭＲｂを突出させても良い。

コイルエンド１６ＣＥが希土類磁石１４ＭＲ，１４ＭＲｂへと向けて突出するラジアルギャップ型モータ１０Ｒを製造するには、例えば以下のような工程で製造する。

まず、電機子巻線１６ＣＲをティース１６ＴＲに巻回し（具体的にはコイル状に予め形成された電機子巻線１６ＣＲをティース１６ＴＲの周囲に配置する）、ヨーク１６Ｙをティース１６ＴＲに取付ける（図１５参照）。回転軸Ｑ方向のいずれか一方側のコイルエンド１６ＣＥ、例えば、圧縮機３０Ｒに配設するときに圧縮機構部３６（図１８参照）と対向する側のコイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと向かって突出させる（図２４参照）。

その後、回転軸Ｑ方向の他方側からロータ１４Ｒをステータ１６Ｒで囲まれる空間に挿入し、シャフト１２と圧縮機構部３６とを嵌合する。しかる後に、回転軸Ｑ方向の他方側のコイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと突出させることが望ましい。この位置でのコイルエンド１６ＣＥも誘導加熱に資するからである。

図２５はステータ１６が２極分布巻の場合のラジアルギャップ型モータ１０Ｒの平面図であり、回転軸Ｑ方向からの俯瞰図を示している。電機子巻線１６ＣＲが収納されるスロット等の詳細部は省略している。電機子巻線１６ＣＲは１相のみを示し、その他の相は省略している。図２５に示す如く、上述のようにして製造されるラジアルギャップ型モータ１０Ｒにおいては、回転軸Ｑ方向からの平面視でコイルエンド１６ＣＥは線分を呈することが望ましい。かかる形態によってコイルエンド１６ＣＥは、ロータ１４Ｒ（１４Ｒｂ）に備えられた希土類磁石（図示省略）に近づきやすく、誘導加熱の効果も高い。

図２６はラジアルギャップ型モータ１０Ｒの断面図である。電機子巻線１６ＣＲには高電圧が印加されるために、電機子巻線１６ＣＲとロータコア１４０Ｒとの電気的な距離が短い程絶縁破壊が生じやすい。誘導加熱の目的でコイルエンド１６ＣＥを回転軸Ｑへと向けて突出すると、上記の距離が短くなるので、電機子巻線１６ＣＲとステータコア１６０Ｒとの間に配設される絶縁体２０を配設し、当該絶縁体２０は回転軸Ｑへと向けて突出するコイルエンド１６ＣＥに沿って回転軸Ｑへと向けて突出することが望ましい。これによりいわゆる絶縁の沿面距離を確保することができ、絶縁破壊を回避又は抑制できる。

図２７は図２６のロータ１４Ｒｂの断面図である。ロータコア１４０Ｒｂは回転軸Ｑ方向を法線とする面内に延在する一対の端板１４２Ｔ，１４２Ｂと、当該端板１４２Ｔ，１４２Ｂで挟まれて回転軸Ｑ方向に積層された複数の第１電磁鋼板１４６とを含んでいる。第１電磁鋼板１４６の積層体はその積層方向に貫通する孔１４６Ｈを呈しており、孔１４６Ｈには希土類磁石１４ＭＲｂが貫挿される。

希土類磁石１４ＭＲｂの回転軸Ｑ方向の長さは上記積層体の回転軸Ｑ方向の長さよりも長く、希土類磁石１４ＭＲｂのうち上記積層体から突出する突出部位１４Ｍｐは段差を呈する。突出部位１４Ｍｐの回転軸Ｑ方向を法線とする面内での面積は、孔１４６Ｈの回転軸Ｑ方向を法線とする面内での面積よりも小さい。

端板１４２Ｔ，１４２Ｂはそれぞれ突出部位１４Ｍｐと整合する孔１４４を呈しており、孔１４４，１４６Ｈが形成する段差は突出部位１４Ｍｐが呈する段差と契合する。端板１４２Ｔ，１４２Ｂは回転軸Ｑ方向の両方向から上記積層体及び希土類磁石１４ＭＲｂを挟んでロータ１４Ｒｂを形成する。

したがって、コイルエンド１６ＣＥは端板１４２Ｔ，１４２Ｂを介して希土類磁石１４ＭＲｂと対向する。ここで、端板１４２Ｔ，１４２Ｂの材質は希土類磁石１４ＭＲｂよりも熱容量の小さい材質を採用することにより、端板１４２Ｔ，１４２Ｂを用いても加熱効率が大きく低下することを回避する。

希土類磁石１４ＭＲｂは端板１４２Ｔ，１４２Ｂを介して誘導加熱されるので、希土類磁石１４ＭＲｂと端板１４２Ｔ，１４２Ｂとは熱的に結合していることが望ましいが、希土類磁石１４ＭＲｂからロータコア１４０Ｒｂへと放熱されるのは抑制する必要がある。したがって、ロータコア１４０Ｒｂと希土類磁石１４ＭＲｂとの間、すなわち孔１４６Ｈの表面には、ロータコア１４０Ｒｂよりも熱容量の大きい第１断熱体１５２を配設し、ロータコア１４０Ｒｂと端板１４２Ｔ，１４２Ｂとの間、すなわち第１電磁鋼板１４６の積層体の端面には、ロータコア１４０Ｒｂよりも熱容量の大きい第２断熱体１５４を配設する。

具体的には、第１断熱体１５２及び第２断熱体１５４の配設は、第１電磁鋼板１４６の積層体に断熱フィルムを貼付したり、当該積層体をコーティングしたりして実現できる。

したがって、端板１４２Ｔ，１４２Ｂによって第１電磁鋼板１４６の積層を維持しつつ、希土類磁石１４ＭＲｂを効率的に誘導加熱できる。

〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明は上述の態様に限定されるものではなく、以下に示す種々の態様を採用できる。

〈アキシャルギャップ型モータ〉
図２８ないし図３０はアキシャルギャップ型モータ１０Ｂの側面図である。本実施形態においては、ロータとステータとがそれぞれ１つずつ対向する形態である。ロータは、ロータコア１４０Ａのステータ側に複数個の希土類磁石１４ＭＡが周方向に交互に磁極を呈するように配置される。ロータコア１４０Ａは希土類磁石１４ＭＡのバックヨークとして働く。アキシャルギャップ型モータ１０Ｂは、電機子巻線１６ＣＢが分布巻方式で巻回され、図２８に示す如く電機子巻線１６ＣＢの外周側の部位１６Ｃｏが希土類磁石１４ＭＡの外縁端部へと向かって湾曲する。換言すれば、ロータコア１４０Ａに複数の電機子巻線１６ＣＢ及び複数のティース１６ＴＡが、環状に配設されると、各電機子巻線１６ＣＢの部位１６Ｃｏが全体として、環状に配設された複数の希土類磁石１４ＭＡを覆うように整形される。

このとき、電機子巻線１６ＣＢの内周側の部位１６Ｃｉがロータ１４Ａとは反対側に湾曲することにより、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の径方向のアンバランスを緩和できる。

又は、図２９に示す如く電機子巻線１６ＣＢの内周側の部位１６Ｃｉが希土類磁石１４ＭＡの内縁端部へと向かって湾曲する。つまり、ロータコア１４０Ａに配設された複数の電機子巻線１６ＣＢが全体として、複数の希土類磁石１４ＭＡの外縁端部及び内縁端部を覆うように整形されても良い。

又は、図３０に示す如く電機子巻線１６ＣＢの内周側の部位１６Ｃｉは湾曲させなくても良い。

これらの態様は、相ごとのアンバランスの緩和、湾曲による抵抗の抑制、加熱効率等を考慮して適宜に選択できる。

また、これらの態様は電機子巻線１６ＣＢを、自己融着性を有する平角形の導線で整形し、整形後に融着させることにより容易に実現できる。希土類磁石１４ＭＡをロータ１４Ａが保持する際に、例えばＳＵＳ等の非磁性体ホルダで保持すれば、加熱効率を損なうことなく、希土類磁石１４ＭＡを遠心力に抗して保持できる。

〈ＩＰＭモータ〉
図３１はＩＰＭロータ１４Ｒｉの分解斜視図である。ＩＰＭロータ１４Ｒｉはラジアルギャップ型モータ１０Ｒに搭載されるロータである。希土類磁石１４ＭＲは例えば、２つの第１磁石体１４Ｍｐ１と第２磁石体１４Ｍｐ２とを有し、２つの第１磁石体１４Ｍｐ１が第２磁石体１４Ｍｐ２を挟んで直線上に並んだ状態でロータコア１４０Ｒに埋設される。このとき、第２磁石体１４Ｍｐ２は第１磁石体１４Ｍｐ１よりも回転軸Ｑに近い。

ここで、第１磁石体１４Ｍｐ１の保磁力を第２磁石体１４Ｍｐ２の保磁力よりも高くすることにより希土類磁石１４ＭＲの不可逆減磁を回避又は抑制できる。

図３２はＩＰＭロータ１４Ｒｊの平面図である。ＩＰＭロータ１４Ｒｊは第１磁石体１４Ｍｐ１及び第２磁石体１４Ｍｐ２が、平面視でロータコア１４０Ｒの外周側（つまりステータ側）へ開口する凹形状を呈して埋設される。ここで、保磁力が相対的に高い２つの第１磁石体１４Ｍｐ１のそれぞれが、第２磁石体１４Ｍｐ２の延在方向の両端から近接して当該凹形状を呈する。このとき、第２磁石体１４Ｍｐ２は、相対的にステータ（図示省略）から離れて位置するので、不可逆減磁を回避又は抑制できる。

さらに、第１磁石体１４Ｍｐ１と第２磁石体１４Ｍｐ２との間に、いずれの磁石体よりも熱容量の大きい断熱体（２２）を設けても良い。具体例を挙げれば、樹脂スペーサ２２Ｓを第１磁石体１４Ｍｐ１と第２磁石体１４Ｍｐ２との間に挿入しても良いし、第１磁石体１４Ｍｐ１及び第２磁石体１４Ｍｐ２に樹脂コーティング２２Ｃを施しても良い。

又は、第１磁石体１４Ｍｐ１と第２磁石体１４Ｍｐ２との間に空隙を設けても良い。空隙を設けた場合には、当該空隙を通る冷媒若しくは通風により、第１磁石体１４Ｍｐ１及び第２磁石体１４Ｍｐ２を冷却できる。

これによって、第１磁石体１４Ｍｐ１から第２磁石体１４Ｍｐ２への熱伝導が阻止されるので、希土類磁石１４ＭＲの不可逆減磁を回避又は抑制できる。特に第１磁石体１４Ｍｐ１の保磁力を大きくし、ここで主に誘導加熱による弱め磁束を行うものとして、第２磁石体１４Ｍｐ２は残留磁束密度の高い磁石を採用することができる。

図３３はＩＰＭロータ１４Ｒｋの平面図である。ＩＰＭロータ１４Ｒｋに配設される希土類磁石１４ＭＲは２つの磁石体１４Ｍｐを有する。

２つの磁石体１４Ｍｐのうち、一方の磁石体１４Ｍｐにおいてステータ（図示省略）に最も近い点と、他方の磁石体１４Ｍｐにおいてステータに最も近い点とを結んだ距離を距離ｄ１とする。また、一方の磁石体１４Ｍｐにおいてステータから最も遠い点と、他方の磁石体１４Ｍｐにおいてステータから最も遠い点とを結んだ距離を距離ｄ２とすると、距離ｄ１の方が距離ｄ２よりも長い。

要するに、希土類磁石１４ＭＲは、２つの磁石体１４Ｍｐが略Ｖ字状を呈してロータコア１４０Ｒに埋設され、しかも当該Ｖ字を構成する２つの辺の開口側に相当する部位が最もステータに近付くように埋設されている。

希土類磁石１４ＭＲ、とりわけ磁石体１４Ｍｐを以上のように配設すれば、端点がステータに近接するので、主として当該端点を選択的に誘導加熱することができる。

ＩＰＭモータの場合、ロータコア１４０Ｒを介して加熱するようにしても良い。その場合、磁石体１４Ｍｐとロータコア１４０Ｒとの間に高熱伝導性樹脂２４を配設するか、又は磁石体１４Ｍｐとロータコア１４０Ｒとの間にダイカストによってアルミ２６を配設しても良い。

〈磁石からの熱の回収〉
加熱減磁によって所望の制御を実行した後に、誘導加熱された希土類磁石１４ＭＡ，１４ＭＲ，１４ＭＲｂの熱を回収する必要がある。加熱された希土類磁石１４ＭＡ，１４ＭＲ，１４ＭＲｂの温度は暖房運転時の冷媒温度よりも高い、すなわち、暖房運転時であっても冷媒温度は加熱された希土類磁石１４ＭＡ，１４ＭＲ，１４ＭＲｂの温度よりも低い。そこで本発明では、希土類磁石１４ＭＡ，１４ＭＲ，１４ＭＲｂの付近に冷媒通路を設ける。

〈界磁調整コイルの適用−１〉
図３４はアキシャルギャップ型モータ１０Ｃの分解斜視図であり、回転軸Ｑ方向に沿って分離して示している。アキシャルギャップ型モータ１０Ｃは、例えば第２ステータ４０２がロータ１４Ｃと対向する側の主面に界磁調整巻線１６Ｆを備えている。第２ステータ４０２は磁性体からなり、第２ステータ４００に対して回転軸Ｑを中心軸としてロータ１４Ｃ側に開口する円形の溝４０４が設けられ、界磁調整巻線１６Ｆは溝４０４において回転軸Ｑを軸として巻回される。

界磁調整巻線１６Ｆは、周方向に巻回された巻線であって、電機子巻線１６ＣＡに鎖交する界磁磁束を発生させて弱め界磁制御を行うために設けられている。界磁調整巻線１６Ｆに直流を供給することによって生じる磁束によって希土類磁石１４ＭＡの磁束を弱めることができる。

アキシャルギャップ型モータ１０Ｃが暖房高負荷運転を行っている場合には、この界磁調整巻線１６Ｆに高調波電流ＨＣを供給することによって希土類磁石１４ＭＡを誘導加熱することができる。また、アキシャルギャップ型モータ１０Ｃが冷房高負荷運転を行っている場合には、この界磁調整巻線１６Ｆに直流を供給することによって弱め界磁制御をすることができる。

なお、アキシャルギャップ型モータ１０Ｃのロータ１４Ｃは次のような構成を有する。すなわちロータ１４Ｃは、複数の希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓと、第１磁性板１４ＮＢ及び第２磁性板１４ＳＢと、第１磁性環１４ＮＲ及び第２磁性環１４ＳＲとを有している。

具体的には、電機子巻線１６ＣＡ側にＮ極の磁極面を呈する希土類磁石１４Ｎの複数と、電機子巻線１６ＣＡ側にＳ極の磁極面を呈する希土類磁石１４Ｓの複数とが、回転軸Ｑを中心として周方向に交互に配列している。

希土類磁石１４Ｎのそれぞれは電機子巻線１６ＣＡと反対側（Ｓ極側）で、複数の第１磁性板１４ＮＢのそれぞれと回転軸Ｑ方向に積み重ねられた構造を呈し、さらに複数の第１磁性板１４ＮＢのそれぞれは電機子巻線１６ＣＡと反対側で第１磁性環１４ＮＲによって相互に磁気的に連結される。同様に、希土類磁石１４Ｓのそれぞれは電機子巻線１６ＣＡと反対側（Ｎ極側）で、複数の第２磁性板１４ＳＢのそれぞれと回転軸Ｑ方向に積み重ねられた構造を呈し、さらに複数の第２磁性板１４ＳＢのそれぞれは電機子巻線１６ＣＡと反対側で第２磁性環１４ＳＲによって相互に磁気的に連結される。つまり、第１磁性環１４ＮＲと第２磁性環１４ＳＲとは回転軸Ｑを中心とした同心環を呈し、それぞれ第１磁性板１４ＮＢ又は第２磁性板１４ＳＢと連結している。

図３５は図３４のロータ１４Ｃを部分的に示す断面斜視図であり、第１磁性環１４ＮＲ及び第２磁性環１４ＳＲと、第１磁性板１４ＮＢ及び第２磁性板１４ＳＢと、希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓと、磁性板１５ＮＢ，１５ＳＢとが回転軸Ｑ方向に沿って積み重ねられた構造を示している。

第１磁性環１４ＮＲは第２磁性環１４ＳＲの内周側に配置されても、外周側に配置されてもよい。

また、複数の希土類磁石１４Ｎのそれぞれに対して電機子巻線１６ＣＡ側の磁極面に磁性板１５ＮＢを積み重ね、複数の希土類磁石１４Ｓのそれぞれに対して電機子巻線１６ＣＡ側の磁極面に磁性板１５ＳＢを積み重ねても良い。磁性板１５ＮＢ，１５ＳＢを有していれば、電機子巻線１６ＣＡによって発生する磁界が希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓに与える減磁を抑制できる。

〈界磁調整コイルの適用−２〉
図３６は図３４の第１の変形例を示すアキシャルギャップ型モータ１０Ｄの分解斜視図であり、回転軸Ｑ方向に沿って分離して示している。アキシャルギャップ型モータ１０Ｄは、上述のアキシャルギャップ型モータ１０Ｃで示した希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓ及び磁性板１５ＮＢ，１５ＳＢに代えて、第２ステータ４０２に環状の希土類磁石１４Ｎ１，１４Ｓ１を有している。つまり、磁性環１４ＮＲ，１４ＳＲ及び磁性板１４ＮＢ，１４ＳＢがアキシャルギャップ型モータ１０Ｄの回転子として機能する。

具体的には、第２ステータ４０２が回転軸Ｑ方向を法線とする面内に呈する主面のうち、回転子と対向する側の主面上に、回転軸Ｑを中心とする環状の希土類磁石１４Ｎ１，１４Ｓ１を有している。より具体的には、回転子を構成する第１磁性環１４ＮＲと希土類磁石１４Ｎ１とが対向し、第２磁性環１４ＳＲと希土類磁石１４Ｓ１とが対向している。

図３６では、界磁巻線１６Ｆを、希土類磁石１４Ｎ１と希土類磁石１４Ｓ１との間に配置している場合を例示しているが、希土類磁石１４Ｎ１の外周側や、希土類磁石１４Ｓ１の内周側に配置しても良い。

〈界磁調整コイルの適用−３〉
図３７は図３４の第２の変形例を示すアキシャルギャップ型モータ１０Ｅの分解斜視図であり、回転軸Ｑ方向に沿って分離して示している。また、図３８は図３７に示した第２ステータ４０２を電機子巻線１６ＣＡ側から見た斜視図である。

環状の希土類磁石１４Ｎ１，１４Ｓ１は必ずしも第２ステータ４０２に設けられる必要はなく、回転子１４Ｅに、より具体的には磁性環１４ＮＲ，１４ＳＲに電機子巻線１６ＣＡとは反対側から設けられていても良い。

具体的には、第１磁性環１４ＮＲが呈する主面のうち第２ステータ４０２と対向する主面上に希土類磁石１４Ｎ１を設け、第２磁性環１４ＳＲが呈する主面のうち第２ステータ４０２と対向する主面上に希土類磁石１４Ｓ１を設けても良い。

図３４〜図３８に示されたいずれの態様も、第１磁性環１４ＮＲ及び第２磁性環１４ＳＲ、引いては第１磁性板１４ＮＢ及び第２磁性板１４ＳＢは、希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓ（あるいは希土類磁石１４Ｎ１，１４Ｓ１）から、Ｎ極及びＳ極の界磁磁束を受けていることになる。

上述のように界磁調整巻線１６Ｆを適用した態様に低圧冷媒ジャケット３８（図１３参照）を採用する場合には、電機子巻線１６ＣＡを有するステータ１６Ａを圧縮機構部３６側に固定する。これにより圧縮機構部３６を介してステータ１６Ａから容器３２へと放熱される。この場合、高圧ドームを呈する容器３２内に圧縮機構部３６の上部に低圧冷媒ジャケット３８を設けて低温で吸入した冷媒をステータ１６Ａに密着させることで、希土類磁石１４Ｎ，１４Ｓ，１４Ｎ１，１４Ｓ１付近に達する前の冷媒とステータ１６Ａとを熱交換させてステータを積極的に冷却しても良い。ステータ１６Ａの冷却により、電機子巻線１６ＣＡの温度上昇を抑え、銅損を抑制する。

〈誘導加熱専用コイル〉
図３９はアキシャルギャップ型モータ１０Ａのロータ１４Ａの断面図である。本発明は必ずしも電機子巻線１６ＣＡ，１６ＣＢ，１６ＣＲや界磁巻線１６Ｆに高調波電流ＨＣを重畳する必要はなく、誘導加熱専用の補助巻線１８を別途に設けても良い。例えば、アキシャルギャップ型モータ１０Ａに補助巻線１８を設ける場合には、図３９に示す如く、ロータ１４Ａが延在する面内でロータ１４Ａの周囲に補助巻線１８を更に設け、高調波電流ＨＣを通電しても良い。

図４０はラジアルギャップ型モータ１０Ｒのロータ１４Ｒの断面図である。ラジアルギャップ型モータ１０Ｒに補助巻線１８を設ける場合には、図４０に示す如く、ロータ１４Ｒの回転軸Ｑ方向の端部に補助巻線１８を更に設け、高調波電流ＨＣを通電しても良い。

図４１は非巻線ステータ４０２を有するアキシャルギャップ型モータ１０Ｄの断面図である。図３で説明した第２ステータ４００のように電機子巻線を持たないステータ４０２を有するモータの場合には、第２ステータ４００に補助巻線１８を更に設け、高調波電流ＨＣを通電しても良い。

以上に示した種々の態様は適宜組合せて採用することができるのはもちろんである。

空気調和機の暖房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 空気調和機の冷房運転時の冷媒の流れを示す模式図である。 アキシャルギャップ型モータの一部の分解斜視図である。 アキシャルギャップ型モータを搭載した圧縮機の断面図である。 電源とモータとの接続を示す図である。 ＰＷＭインバータ出力信号のデューティとＤＣリンク部電圧との関係を示す図である。 正弦波電流と過変調電流とを示す電流波形図である。 正弦波電流と矩形波電流とを示す電流波形図である。 矩形波電流と高調波電流とを示す電流波形図である。 トルク指令値に基づいて不可逆減磁を回避する手法を説明する概念図である。 電源とモータとの接続を示す図である。 圧縮機の断面図である。 アキシャルギャップ型モータを取り外した圧縮機の断面図である。 コアレスステータを採用したアキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 ラジアルギャップ型モータの一部の分解斜視図である。 ＳＰＭモータのロータの平面図である。 ＩＰＭモータのロータの平面図である。 ラジアルギャップ型モータを搭載した圧縮機の断面図である。 ＩＰＭロータの平面図である。 ＳＰＭロータの平面図である。 圧縮機構部側からモータ側を見たときの上端板を示す図である。 ラジアルギャップ型モータにおけるシャフト及びロータの断面図である。 アキシャルギャップ型モータにおけるシャフト及びロータの断面図である。 コイルエンドを回転軸へと向けて突出させた場合の圧縮機の一部の断面図である。 ロータが２極の場合のラジアルギャップ型モータの平面図である。 ラジアルギャップ型モータの断面図である。 図２２のロータの断面図である。 アキシャルギャップ型モータの側面図である。 アキシャルギャップ型モータの側面図である。 アキシャルギャップ型モータの側面図である。 ＩＰＭロータの分解斜視図である。 ＩＰＭロータの平面図である。 ＩＰＭロータの平面図である。 アキシャルギャップ型モータの分解斜視図である。 図３４のロータを部分的に示す断面斜視図である。 図３４の変形例を示す図である。 図３４の変形例を示す図である。 図３７の一部を示す図である。 アキシャルギャップ型モータのロータの断面図である。 ラジアルギャップ型モータのロータの断面図である。 非巻線ステータを有するアキシャルギャップ型モータの断面図である。

符号の説明

１００ 空気調和機
１０Ａ，１０Ｒ モータ
１０Ｇ エアギャップ
１２ シャフト
１４Ａ，１４Ｒ ロータ
１４０Ａ，１４０Ｒ ロータコア
１４ＭＡ，１４ＭＲ 希土類磁石
１４Ｍｐ 磁石体
１４２ 端板
１４４ 孔
１６Ａ，１６Ｒ ステータ
１６０Ａ，１６０Ｒ ステータコア
１６ＣＡ，１６ＣＲ 電機子巻線
１６ＣＥ コイルエンド
１６ＣＳ 空芯コイル
１６Ｔ ティース
１６Ｆ 界磁巻線
１６Ｙ ヨーク
１８ 第２電機子巻線
２０ 絶縁体
２０Ａ 高調波吸収材料
３０，３０Ａ，３０Ｒ 圧縮機
３０Ｒ 冷媒通路
３２ 容器
３４ 放熱フィン
３６ 圧縮機構部
３８ 冷媒ジャケット
４２ 吐出ポート
５０ ＰＷＭインバータ
５２ コンバータ
５４ インバータ
５６ ＤＣリンク部
６２ 温度センサ
６４ 巻線温度センサ
６６ タイマ
１５２ 第１断熱体
１５４ 第２断熱体
φａ 界磁磁束
Ｌｑ ｑ軸インダクタンス
Ｑ 回転軸

Claims (23)

1. 回転軸（Ｑ）方向に延在するシャフト（１２）の周りで周方向に回転可能な複数の希土類磁石（１４ＭＡ，１４ＭＲ）を有するロータ（１４Ａ，１４Ｒ）と、前記ロータと対向する電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）を有するステータ（１６Ａ，１６Ｒ）とを有するモータ（１０Ａ，１０Ｒ）を搭載して冷媒を圧縮する圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）を備え、暖房運転可能な空気調和機（１００）であって、
   前記暖房運転であって前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する暖房高負荷運転の場合には、前記電機子巻線に高調波電流を流して前記希土類磁石を誘導加熱によって加熱減磁する、空気調和機。
2. 請求項１記載の空気調和機（１００）であって、
   前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、
   前記モータ（１０Ａ，１０Ｒ）が前記暖房高負荷運転をする場合には前記誘導加熱を行い、
   前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転をする場合には電流位相進めによる弱め磁束制御を行う、空気調和機。
3. 請求項１記載の空気調和機（１００）であって、
   前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、
   前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、
   前記モータ（１０Ａ，１０Ｒ）が前記暖房高負荷運転をする場合には前記誘導加熱を行い、
   前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転をする場合には前記コンバータによって前記ＤＣリンク部の電圧を昇圧する、空気調和機。
4. 請求項１記載の空気調和機（１００）であって、
   前記空気調和機は更に冷房運転が可能であり、
   前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、
   前記暖房高負荷運転における前記ＰＷＭインバータの出力信号のデューティは、前記冷房運転において前記モータが予め定められた回転数以上の回転数で前記圧縮機を運転する冷房高負荷運転における前記モータに対する前記ＰＷＭインバータの出力信号のデューティよりも小さく、
   前記暖房高負荷運転における前記インバータのＤＣリンク部（５４）の電圧は、前記冷房高負荷運転における前記ＤＣリンク部の電圧よりも高い、空気調和機。
5. 請求項１又は請求項２記載の空気調和機（１００）であって、
   前記空気調和機は、電源から供給される交流を直流に変換するコンバータ（５２）と、前記コンバータから得られる直流を交流に変換して前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）に供給するＰＷＭインバータ（５４）と、前記コンバータと前記ＰＷＭインバータとを接続するＤＣリンク部（５６）とを有するインバータ（５０）を更に備え、
   前記暖房高負荷運転における前記インバータのキャリア周波数は、
   前記暖房高負荷運転以外でのキャリア周波数よりも高い、空気調和機。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
   前記ロータ（１４）はロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）を有し、
   前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）はステータコア（１６０Ａ，１６０Ｒ）を有し、
   前記ステータコアの材質は、前記ロータコアの材質よりも鉄損が小さい、空気調和機。
7. 請求項６記載の空気調和機（１００）であって、
   前記ロータ（１４）は前記回転軸（Ｑ）を法線とする面内に延在する複数の第１電磁鋼板を有し、
   前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）は前記面内に延在する複数の第２電磁鋼板を有し、
   一の前記第１電磁鋼板の前記回転軸方向の厚みは、一の前記第２電磁鋼板の前記回転軸方向の厚みよりも大きい、空気調和機。
8. 請求項６又は請求項７記載の空気調和機（１００）であって、
   前記ロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）の材質は、珪素鋼板又は圧粉鉄心のいずれかが採用され、
   前記ステータコア（１６０Ａ，１６０Ｒ）の材質は、アモルファス、フェライトコア又はパーマロイのいずれかが採用される、空気調和機。
9. 請求項１ないし請求項８のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
   前記ステータ（１６Ａ，１６Ｒ）は前記圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）の容器（３２）内に固定され、
   前記容器には、前記ステータが固定される位置と対応する位置に放熱フィン（３４）が設けられる、空気調和機。
10. 請求項１ないし請求項８のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ａ）はアキシャルギャップ型モータであり、
    前記電機子巻線（１６ＣＡ）は空芯コイル（１６ＣＳ）が採用される、空気調和機。
11. 請求項１０記載の空気調和機（１００）であって、
    前記ロータ（１４Ａ）は一対設けられ、前記ステータ（１６Ａ）を前記回転軸（Ｑ）方向において挟んで互いに対向する、空気調和機。
12. 請求項１１記載の空気調和機（１００）であって、
    前記空芯コイル（１６ＣＳ）は自己融着性の平角線で成形される、空気調和機。
13. 請求項１１記載の空気調和機（１００）であって、
    前記空芯コイル（１６ＣＳ）は耐熱樹脂及び繊維フィラで成型される、空気調和機。
14. 請求項６ないし請求項９のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、
    前記電機子巻線（１６ＣＲ）は分布巻又は波巻の巻線方式で巻回され、
    前記電機子巻線のコイルエンド（１６ＣＥ）の少なくとも一方は前記ロータコア（１４０Ｒ）の前記回転軸（Ｑ）方向の端部に向けて突出し、
    前記希土類磁石（１４ＭＲ）の端部は前記ロータコアを介さずに前記コイルエンドと対向する、空気調和機。
15. 請求項１４記載の空気調和機（１００）であって、
    前記電機子巻線（１６ＣＲ）は自己融着性材料が採用される、空気調和機。
16. 請求項１５記載の空気調和機（１００）であって、
    前記電機子巻線（１６ＣＡ，１６ＣＲ）は平角線が採用される、空気調和機。
17. 請求項１５又は請求項１６記載の空気調和機（１００）を製造する方法であって、
    前記ロータコア（１４０Ｒ）を配設した後に、前記電機子巻線（１６ＣＲ）のコイルエンドを整形する工程と、
    前記コイルエンドの整形後に前記自己融着性材料を融着する、空気調和機の製造方法。
18. 請求項１ないし請求項１３のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｂ）はアキシャルギャップ型モータであり、
    前記電機子巻線（１６ＣＢ）は分布巻の巻線方式で巻回され、
    前記電機子巻線の外周側の部位は、前記希土類磁石（１４ＭＡ）の外縁端部へと向かって湾曲する、空気調和機。
19. 請求項１ないし請求項１３のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、
    一の前記希土類磁石（１４ＭＲ）は複数の磁石体（１４Ｍｐ）を有して、前記ロータ（１４）が有するロータコア（１４０Ｒ）に埋設され、
    前記複数の磁石体のうち、一の前記磁石体の保磁力は、前記一の磁石体よりも前記回転軸（Ｑ）に近い側に配設される他の前記磁石体の保磁力よりも高い、空気調和機。
20. 請求項１ないし請求項１３のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、
    一の前記希土類磁石（１４ＭＡ，１４ＭＲ）は、前記ロータ（１４）が有するロータコア（１４０Ａ，１４０Ｒ）に埋設された複数の磁石体（１４Ｍｐ）を有し、
    前記一の前記希土類磁石において前記複数の磁石体は、それぞれの前記ステータ側の端点同士を結ぶ距離が、それぞれの前記ステータと反対側の端点同士を結ぶ距離よりも長い、空気調和機。
21. 請求項１ないし請求項１３のいずれか記載の空気調和機（１００）であって、
    前記圧縮機（３０；３０Ａ，３０Ｒ）に流れる前記冷媒の動線は、前記希土類磁石に接する冷媒通路（３０Ｒ）と略平行を呈する、空気調和機。
22. 請求項２１記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、
    前記ロータ（１４）は前記希土類磁石（１４ＭＲ）を埋設して前記回転軸（Ｑ）に平行に延在するロータコア（１４０Ｒ）を更に有し、
    前記ロータコアには前記希土類磁石の前記ロータコアの側面側端部を露出させる空隙（１４２）が設けられ、
    前記冷媒は前記空隙を流れる、空気調和機。
23. 請求項２１記載の空気調和機（１００）であって、
    前記モータ（１０Ｒ）はラジアルギャップ型モータであり、
    前記ロータ（１４Ｒ）は、前記希土類磁石（１４ＭＲ）を露出して配置するロータコア（１４０Ｒ）を更に有し、
    前記冷媒は、前記ラジアルギャップ型モータのエアギャップ（１０Ｇ）を流れる、空気調和機。

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