JP2010148161A - 電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能及び信頼性を向上させた電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機を提供する。
【解決手段】電動機は、磁石挿入孔４２の各端部に回転子鉄心４１の外周面近くまで延び、軸方向に貫通させた空隙部４５を形成することによって、空隙部４５の回転子鉄心４１側の端部と回転子鉄心４１の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部４６を形成し、少なくとも回転子４０のブリッジ部４６に対向する外周面に複数個の凹部４７を形成していることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置や冷凍装置等の各種産業機械に用いられる電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機に関するものである。

近年、各種産業機械に用いられる電動機には、省エネルギーや環境保全等の観点から高効率化や省資源化（小型、軽量化）が求められている。その実現方法のひとつとして回転子に磁石が内挿される永久磁石形電動機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１記載の電動機は、固定子鉄心に複数相の固定子巻線を装着して構成された固定子と、回転子鉄心の内部に径方向と直交する形態でほぼ板状の永久磁石を装着して構成され、固定子の固定子鉄心内部に回転可能に配設された回転子とを備えた永久磁石形電動機で回転子鉄心における永久磁石の各端部部分に、それぞれ回転子鉄心外面近くまで広がる空隙部を形成し、この空隙部内面と回転子鉄心外面との間の部分（ブリッジ部）の厚さ寸法を、永久磁石端部側から隣合う永久磁石側に向けて減少するように設定されている。

特開２０００−２１７２８７号公報（第６頁、第１図）

特許文献１記載の永久磁石形電動機は、回転子鉄心における永久磁石の各端部に、それぞれ回転子鉄心外面近くまで広がる空隙部を形成し、隣接する永久磁石の端部間での磁界の短絡を防止している。この結果、固定子巻線を鎖交する磁束量が増加し、電動機の性能向上が図れるようになっている。しかしながら、回転による永久磁石や回転子鉄心自身の遠心力に耐えうるために永久磁石端部側から隣接する永久磁石側に向けて減少するように設定したブリッジ部の厚さ寸法が、永久磁石部側では厚く、磁界の短絡防止効果が薄れてしまっている。ブリッジ部を薄くすると機械的強度を保つことができなく、ブリッジ部の疲労破損を招いてしまう。そのため、回転速度変動回数や最大回転速度の制限が必要になり、信頼性が低下することになる。

ところで、一般に回転子鉄心は、電磁鋼板であるケイ素鋼板の薄板をプレス型で打ち抜き、積層することで形成されている。このケイ素鋼板の疲労強度に対しては、打ち抜き剪断断面の状態や打ち抜き時の歪による残留応力の影響があることが一般的に知られている。そのような製造バラツキ要因を踏まえ、ブリッジ部の厚さを設定する必要があり、結果的にブリッジ部が厚くなってしまう。そうすると、ブリッジ部での磁界の短絡防止効果が薄れてしまうことになる。薄板の打ち抜き加工でのブリッジ部の厚さ限度は、一般的に板厚程度であり、ケイ素鋼板厚さ０．２〜０．５ｍｍがブリッジ部の厚さの限度になる。その場合、強度的な制約ではなく加工上の制約で、ブリッジ厚さが決定され、磁界の短絡防止のための最良の設定ができない場合もある。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、性能及び信頼性を向上させた電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電動機は、固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、少なくとも前記回転子の前記ブリッジ部に対向する外周面に複数個の凹部を形成していることを特徴とする。

本発明に係る電動機は、固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、前記ブリッジ部を塑性変形していることを特徴とする。

本発明に係る電動機は、
固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、前記回転子の外周面に研削加工を施し、表面粗さを前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の結晶粒径以下にしていることを特徴とする。

本発明に係る冷媒圧縮機は、上述の電動機を搭載したことを特徴とする。

本発明に係る電動機によれば、ブリッジ部に圧縮の残留応力を予め与えておくことができ、ブリッジ部の持つ磁界の短絡防止効果を高めることができるとともに、ブリッジ部の引っ張り応力に対する機械的耐力を向上できるので、高効率かつ高強度な電動機を得ることが可能になる。また、本発明に係る冷媒圧縮機によれば、上述の電動機を搭載しているので、電動機の有する効果を全部有することになる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機が搭載される冷媒圧縮機１００の断面構成の一例を示す縦断面図である。図１に基づいて、冷媒圧縮機１００の構成及び動作について説明する。この冷媒圧縮機１００は、スクロール式圧縮機である場合を例に示しており、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和器、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）の構成要素となるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

この冷媒圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。そして、冷媒圧縮機１００は、圧縮部１６と駆動部１７とに分類できる。この圧縮部１６及び駆動部１７は、密閉容器（シェル）１０内に収納されている。この密閉容器１０は、圧力容器となっている。図１に示すように、圧縮部１６が密閉容器１０の上側に配置され、駆動部１７が密閉容器１０の下側に配置されている。この密閉容器１０の底部は、冷凍機油１を貯留する油だめ１１となっている。また、密閉容器１０には、冷媒ガスを吸入するための吸入側配管１２と、冷媒ガスを吐出するための吐出側配管１３とが連接されている。

圧縮部１６は、吸入側配管１２から吸入した冷媒ガスを圧縮して密閉容器１０内の吐出空間１５に排出する機能を有している。この吐出空間１５に排出された冷媒ガスは、吐出側配管１３から冷媒圧縮機１００の外部に吐出されるようになっている。駆動部１７は、圧縮部１６で冷媒ガスを圧縮するために、圧縮部１６を構成する旋回スクロール２４を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動部１７がクランクシャフト２１を介して旋回スクロール２４を駆動することによって、圧縮部１６で冷媒ガスを圧縮するようになっているのである。

圧縮部１６は、旋回スクロール２４と、固定スクロール２８と、フレーム３１とで概略構成されている。図１に示すように、旋回スクロール２４は下側に、固定スクロール２８は上側に配置されるようになっている。固定スクロール２８には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部２９が形成されている。また、旋回スクロール２４にも、一方の面に立設され、ラップ部２９と実質的に同一形状の渦巻状突起であるラップ部２５が形成されている。旋回スクロール２４及び固定スクロール２８は、ラップ部２５とラップ部２９とを互いに噛み合わせ、密閉容器１０内に装着されている。そして、ラップ部２５とラップ部２９との間には、相対的に容積が変化する圧縮室１８が形成される。

固定スクロール２８は、フレーム３１に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール２８の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート３０が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール２８の上部に設けられている吐出空間１５に排出されるようになっている。旋回スクロール２４は、固定スクロール２８に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。また、旋回スクロール２４のラップ部２５形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、中空円筒形状の旋回スクロールボス部２６が形成されている。この旋回スクロールボス部２６には、後述するクランクシャフト２１の上端に設けられた偏心ピン部２２が嵌入（係合）されているのである。

フレーム３１は、密閉容器１０の内周面に固着され、中心部にクランクシャフト２１を貫通させるため貫通孔が形成されている。また、フレーム３１には、旋回スクロール２４のスラスト面２７側から軸方向下側に貫通する排油穴３２が形成されており、スラスト面２７を潤滑した冷凍機油１を油だめ１１に戻すようになっている。図１では、排油穴３２が１つだけ形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、排油穴３２を２つ以上形成してもよい。なお、フレーム３１は、その外周面を焼き嵌めや溶接等によって密閉容器１０の内周面に固定するとよい。

駆動部１７は、クランクシャフト２１に固定された回転子４０と、密閉容器１０に収容され、固着保持された固定子２０と、回転軸であるクランクシャフト２１とで構成されている。回転子４０は、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０への通電が開始することにより回転駆動し、クランクシャフト２１を回転させるようになっている。また、固定子２０の外周面は焼き嵌め等により密閉容器１０に固着支持されている。すなわち、回転子４０及び固定子２０でモータ（電動機）を構成しているのである。なお、電動機については、以下で詳細に説明するものとする。

固定子２０は、固定子鉄心（図示省略）に複数相の固定子巻線（図示省略）を装着して構成されている。クランクシャフト２１は、回転子４０の回転に伴って回転し、旋回スクロール２４を旋回させるようになっている。このクランクシャフト２１の上端部は、旋回スクロール２４の旋回スクロールボス部２６と回転自在に嵌合する偏心ピン部２２が形成されている。また、クランクシャフト２１の内部には、上端面まで連通している給油流路２３が形成されている。この給油流路２３は、油だめ１１に貯留してある冷凍機油１の流路となるものである。油だめ１１に溜まっている冷凍機油１は、クランクシャフト２１の回転に伴い、冷凍機油１を吸い上げて給油流路２３を流れて圧縮部１６に給油されるようになっている。

旋回スクロール２４と固定スクロール２８との間には、旋回スクロール２４の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング３３が配設されている。このオルダムリング３３は、旋回スクロール２４と固定スクロール２８との間に配設され、旋回スクロール２４の自転運動を阻止するとともに、公転旋回運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリング３３は、旋回スクロール２４の自転防止機構として機能している。

ここで、冷媒圧縮機１００の動作について簡単に説明する。
モータを構成する回転子４０は、固定子２０が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、回転子４０に固定されたクランクシャフト２１が回転駆動する。旋回スクロール２４は、クランクシャフト２１の偏心ピン部２２に係合されており、旋回スクロール２４の自転回転運動がオルダムリング３３の自転防止機構によって公転旋回運動に変換される。このクランクシャフト２１の回転駆動によって、密閉容器１０内の冷媒ガスが固定スクロール２８のラップ部２９と旋回スクロール２４のラップ部２５とにより形成される圧縮室１８内へ流れ、吸入過程が開始する。

圧縮室１８内に冷媒ガスが吸入されると、偏心させられた旋回スクロール２４の公転旋回運動で、圧縮室１８の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、圧縮部１６では、旋回スクロール２４が公転旋回運動すると、冷媒ガスが吸入口となる旋回スクロール２４のラップ部２５及び固定スクロール２８のラップ部２９の最外周開口部から取り込まれて、旋回スクロール２４の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態の冷媒は、吸入側配管１２から密閉容器１０内に流入するようになっている。

そして、圧縮室１８で圧縮された冷媒ガスは、吐出過程に移行する。つまり、冷媒ガスは、固定スクロール２８の吐出ポート３０を通過し、吐出空間１５を経由してから冷媒圧縮機１００の外部へと吐出されるのである。冷媒圧縮機１００の吐出側配管１３から吐出された冷媒は、高温高圧の状態となって、まず冷凍サイクルを構成する凝縮器に流入するようになっており、その後冷凍サイクルを構成する各機器を循環して、再度冷媒圧縮機１００に吸入される。それから、固定子２０への通電を停止すると冷媒圧縮機１００は停止する。

図２は、実施の形態１に係る電動機を構成する回転子４０を説明するための説明図である。図２に基づいて、回転子４０について詳細に説明する。また、図２（ａ）が回転子４０の平面図を、図２（ｂ）が回転子４０の側面図を、それぞれ示している。上述したように、回転子４０は、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０及びクランクシャフト２１とともに電動機（永久磁石形電動機）を構成するものである。この回転子４０は、固定子２０を構成する固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。

図２（ｂ）に示すように、回転子４０は、複数枚のケイ素鋼板（電磁鋼板）４１ａを積層させた回転子鉄心４１と、回転子鉄心４１を軸方向に貫通させた磁石挿入孔４２に装着した永久磁石４３と、で構成されている。回転子鉄心４１には、回転軸挿入孔４９と、磁石挿入孔４２と、が貫通形成されている。回転軸挿入孔４９は回転子鉄心４１の中心に、磁石挿入孔４２は回転軸挿入孔４９を囲むように、それぞれ形成されている。また、回転軸挿入孔４９は略円形状に、磁石挿入孔４２は略矩形状に、それぞれ構成されている。

図２（ａ）では、４つの磁石挿入孔４２が９０°おきに形成されている。磁石挿入孔４２の形成位置は、磁石挿入孔４３の個数に応じて決定するようになっている。たとえば、図２（ａ）に示すように４つの磁石挿入孔４２を形成する場合には、３６０°を４で割った９０°ごとの径方向の軸を定め、その軸上であって対向する位置を磁石挿入孔４２として決定すればよい。また、３つの磁石挿入孔４２を形成する場合には、３６０°を３で割った１２０°ごとの径方向の軸を定め、その軸上の位置を磁石挿入孔４２として決定すればよい。

そして、磁石挿入孔４２のそれぞれには、板状の永久磁石４３が装着されている。これらの永久磁石４３は、Ｎ極とＳ極とが交互となるように装着されている。また、磁石挿入孔４２の各端部には、回転子鉄心４１の外周面近くまで延び、軸方向に貫通させた空隙部４５を形成している。つまり、磁石挿入孔４２の各端部に形成された空隙部４５は、回転子鉄心４１の外周面に向かうように回転子鉄心４１を軸方向に貫通させて形成されている。したがって、空隙部４５の回転子鉄心４１側の端部と回転子鉄心４１の外周面との間には、一律に所定の厚み（０．２〜０．５ｍｍ）となっているブリッジ部４６が形成されることになる。

なお、ブリッジ部４６の厚みは、電動機の性能との兼ね合いにより決定する。ブリッジ部４６の厚みを大きくなると、磁束の漏れも大きくなり、電動機の性能が落ちることになり、電動機の有する性能の許せる限りがブリッジ部４６の厚みの上限となる。また、基本的には電動機の信頼性でブリッジ部４６の厚みの下限を決定し、電動機の信頼性を損ねない必要最低限がブリッジ部４６の厚みの下限値となる。

ブリッジ部４６は、永久磁石４３を内装する回転子４０の永久磁石４３から発生する磁界の短絡を防止するものである。したがって、電動機の性能を向上させるためにはブリッジ部４６が薄い方が好ましい。その反面、ブリッジ部４６には、回転することにより発生する永久磁石４３や回転子鉄心４１自身の遠心力が作用するため、薄くしすぎてしまうと機械的強度が低下してしまう。特に、変速制御される電動機においては、ブリッジ部４６に繰り返しの応力が作用することになる。そこで、少なくとも回転子４０のブリッジ部４６に対向する外周面には、ショットブラスト加工が施され、複数のディンプル状の凹部４７が形成されている。

このように構成された回転子４０では、回転子鉄心４１のブリッジ部４６に対向する外周面に複数の凹部４７を形成し、ブリッジ部４６の厚みを一律に薄くしているので、ブリッジ部４６全体におけるケイ素鋼板４１ａの磁気特性（透磁率）を悪化させることができる。すなわち、ブリッジ部４６において磁界が通りにくくなるため、ブリッジ部４６の持つ磁界の短絡防止効果を向上できる。また、回転子鉄心４１のブリッジ部４６に対向する外周面に複数の凹部４７を形成することで、ブリッジ部４６に圧縮の残留応力を予め与えることができ、圧縮時の回転によって発生する繰り返しの応力によってのブリッジ部４６の疲労破損を抑制することができる。すなわち、ブリッジ部４６に圧縮の残留応力を予め与えることで、ブリッジ部４６の引っ張り応力に対する機械的な耐力を向上できる。

以上より、回転子４０にショットブラスト加工によるディンプル状の凹部４７が形成されていない電動機に比べて、性能及び強度の双方を向上させた電動機を得ることができる。なお、凹部４７の個数や大きさ、間隔等を特に限定するものではない。また、ブリッジ部４６の厚みを回転子鉄心４１を構成しているケイ素鋼板４１ａの厚みと同程度である０．２〜０．５ｍｍにする場合を例に説明したが、これはケイ素鋼板４１ａの打ち抜き加工での限度から厚みを決定したものであり、今後の技術の進展に伴って更に薄くするように形成してもよい。

図３は、ショットブラスト加工の一実施例を説明するための説明図である。図３に基づいて、ショットブラスト加工の一例を挙げて具体的に説明する。図３（ａ）がショットブラスト加工中の回転子４０を側面から見た状態を、図３（ｂ）がショットブラスト加工中の回転子４０を上から見た状態を、それぞれ表している。ここでは、ショットブラスト装置５０のショットブラストノズル５１より０．１ｍｍ程度の粒径のブラストを噴射させ、回転子４０の側面に衝突させる場合を例に説明する。

まず、回転子４０を用意し、この回転子４０を少なくともブリッジ部４６に対向する位置にブラストを衝突させるようにブリッジ部４６に対向する位置より広い範囲にマスキング５２を施したショットブラスト装置５０にセットする（図３（ｂ））。そして、回転子４０を軸中心に回転させるとともにショットブラストノズル５１からブラスト（矢印）を噴射させる。こうすることにより、ブリッジ部４６に対向する位置に複数のディンプル状の凹部４７が形成されることになる。残留応力を制御するためには、ブラストの初速（ｖ）やショットブラストノズルと回転子４０の外周面との距離（ｌ）、ショット時間（ｔ）等を調整すればよい。そして、材料（回転子鉄心４１を構成する材料）の持つ降伏点を超えないように圧縮残留応力を与える。

たとえば、３００ＭＰａの降伏点を持つ材料に１５０ＭＰａ程度の圧縮残留応力を与えておくと、引っ張り応力として−１５０ＭＰａ分の耐荷重が増加することになる。３００ＭＰａの降伏点を持つ材料の疲労限は一般的に約半分の＋１５０ＭＰａであるため、−１５０ＭＰａから＋１５０ＭＰａまでで３００ＭＰａの耐荷重となる。よって、凹部４７を形成することで、残留応力がない場合に対して２倍の耐荷重を持たせることが可能になる。したがって、ブリッジ部４６の厚みを薄くすることができるので、電動機の高効率化に繋がり、長寿命化も実現できる。

実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る電動機を構成する回転子４０ａを説明するための説明図である。図４に基づいて、回転子４０ａについて詳細に説明する。図４では、回転子４０ａの平面図を示している。回転子４０ａの基本的な構成は、実施の形態１で説明した回転子４０と同様である。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

回転子４０ａは、回転子４０と同様に、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０及びクランクシャフト２１とともに電動機（永久磁石形電動機）を構成するものである。また、回転子４０ａは、固定子２０を構成する固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。この回転子４０ａは、少なくとも回転子４０ａのブリッジ部４６を塑性変形させている点で、実施の形態１で説明した回転子４０と相違している。つまり、回転子４０ａを構成する回転子鉄心４１のブリッジ部４６（以下、ブリッジ部４６ａと称する）を、外周面側より加圧して塑性変形させているのである。

このように構成された回転子４０ａでは、回転子鉄心４１のブリッジ部４６ａを塑性変形し、ブリッジ部４６ａの厚みを一律に薄くしているので、ブリッジ部４６ａ全体におけるケイ素鋼板４１ａの磁気特性（透磁率）を悪化させることができ、また、ブリッジ部４６ａを塑性変形させることで、磁路を長くすることができ、ブリッジ部４６ａの持つ磁界の短絡防止効果を更に高めることができる。すなわち、ブリッジ部４６ａにおいて磁界が通りにくくなるため、ブリッジ部４６の持つ磁界の短絡防止効果を向上させることができる。

さらに、回転子鉄心４１のブリッジ部４６ａを塑性変形させることで、ブリッジ部４６ａに圧縮の残留応力を予め与えることができ、圧縮時の回転によって発生する繰り返しの応力によってのブリッジ部４６ａの疲労破損を抑制することができる。すなわち、ブリッジ部４６ａに圧縮の残留応力を予め与えることで、ブリッジ部４６ａの引っ張り応力に対する機械的な耐力を向上できる。

以上より、回転子４０ａのブリッジ部４６ａを塑性変形させていない電動機に比べて、性能及び強度の双方を向上させた電動機を得ることができる。なお、図４では、ブリッジ部４６ａを外周面から軸中心に向かって加圧し、軸方向に直線上に延びる凹部を形成して塑性変形させた場合を例に示しているが、これに限定するものではなく、回転子４０ａの大きさや回転子４０ａを構成する回転子鉄心４１の材料等に応じて決定すればよい。また、ブリッジ部４６ａの塑性変形の形状や大きさ、間隔等を特に限定するものではない。さらに、回転子鉄心４１の形状を予め図示した形状としておくことも可能であるが、予め残留応力を与えるために形成後に塑性変形させることが望ましい。

実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る電動機を構成する回転子４０ｂを説明するための説明図である。図５に基づいて、回転子４０ｂについて詳細に説明する。また、図５（ａ）が回転子４０ｂの平面図を、図５（ｂ）が回転子４０ｂの側面図を、それぞれ示している。回転子４０ｂの基本的な構成は、実施の形態１で説明した回転子４０と同様である。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。

回転子４０ｂも、回転子４０と同様に、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０及びクランクシャフト２１とともに電動機（永久磁石形電動機）を構成するものである。また、回転子４０ｂは、固定子２０を構成する固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。この回転子４０ｂは、回転子４０ｂを構成する回転子鉄心４１の外周面を研削加工している点で、実施の形態１で説明した回転子４０及び実施の形態２で説明した回転子４０ａと相違している。

回転子鉄心４１の外周面の研削加工は、回転子鉄心４１となるケイ素鋼板４１ａの打ち抜き後にされているものとする。こうすることで、ケイ素鋼板４１ａの打ち抜き工程で制約されたブリッジ部４６（以下、ブリッジ部４６ｂと称する）の厚さ寸法を強度的に必要最小限の厚さにすることができる。一般的に、ケイ素鋼板４１ａの打ち抜きの制約とされている厚さ寸法は、ケイ素鋼板４１ａの厚さ（０．２〜０．５ｍｍ）までである。そこで、ケイ素鋼板４１ａの抜き打ち加工後に研削加工することにより、ブリッジ部４６ｂの厚みを０．２ｍｍ以下に加工することができる。

また、研削加工を施すことにより打ち抜きせん断面の疎密状態を改善することができる。研削加工後のケイ素鋼板４１ａの表面粗さを、研削加工前のケイ素鋼板４１ａの表面粗さよりも小さくすることで、打ち抜きせん断面に発生する小さな亀裂を除去することができ、かつ、結晶粒の界面の割れが見られなくなる（図６参照）。ケイ素鋼板４１ａは、打ち抜きせん断面の状態が機械強度に大きく影響を与えることが一般に知られている。これは、ケイ素鋼板４１ａの打ち抜きせん断面に小さな亀裂が入っていることが原因とされている。また、ケイ素鋼板４１ａの結晶粒の界面は、結合力が弱く割れやすい。これらの要因が総じて、特に繰り返し応力への耐力低下に影響を与えている。そこで、回転子４０ｂでは、抜き打ち後のケイ素鋼板４１ａに研削加工を施すようにしているのである。

このように構成された回転子４０ｂでは、回転子４０ｂの外周面を研削加工しているので、回転子鉄心４１のブリッジ部４６ｂを強度的に必要最低限度の厚さに設定することができ、かつ、打ち抜きせん断面の亀裂や結晶粒界面の割れを除去することができる。よって、機械的強度を増加できるとともに強度のバラツキを抑えることができるので、更にブリッジ部４６ｂの厚みを一律に薄くできる。したがって、ブリッジ部４６ｂ全体におけるケイ素鋼板４１ａの磁気特性（透磁率）を悪化させることができ、ブリッジ部４６ｂの持つ磁界の短絡防止効果を高めることができる。以上より、回転子４０ｂの外周面を研削加工していない電動機に比べて、性能及び強度の双方を向上させた電動機を得ることができる。

図６は、回転子鉄心４１を研削加工したことにより生じる効果を説明するための説明図である。図６に基づいて、回転子鉄心４１を研削加工したことにより生じる効果について具体的に説明する。図６（ａ）がケイ素鋼板４１ａを抜き打ち加工した状態の断面状態を、図６（ｂ）がケイ素鋼板４１ａの断面を拡大した状態を、図６（ｃ）が研削加工したケイ素鋼板４１ａの断面を拡大した状態を、それぞれ表している。

まず、回転子４０ｂの回転子鉄心４１を構成するケイ素鋼板４１ａを用意する。このケイ素鋼板４１ａをプレス機にセットする。このとき、ケイ素鋼板４１ａの不要な部分を台に載置する。そして、図６（ａ）に示すように、数１０〜数１００トンのプレスで金型パンチを押圧し、製品（回転子鉄心４１となる部分）と不要な部分とが抜き分けられる。その際、製品には、過大な荷重及び衝撃が与えられることになる。ケイ素鋼板４１ａは、図６（ｂ）に示すような微小な結晶で構成されている。したがって、ケイ素鋼板４１ａを抜き打ちすると、結晶粒の間が微小な切欠きとなってケイ素鋼板４１ａの外面に露出することになる。

このような切欠きが露出すると、たとえば特開２００１−２３４３０３号公報（明細書段落［０００９］等参照）に記載されている通り、疲労源が低下することになる。すなわち、微小な切欠きが起点となって、ケイ素鋼板４１ａが破壊され易くなってしまい、疲労寿命が短くなるのである。そこで、回転子４０ｂでは、回転子鉄心４１を構成するケイ素鋼板４１ａを研削加工することによって、微小な切欠きを削り取ってしまうようにしている（図６（ｃ））。これが結果的に粗面粗さを小さくすることになり、ケイ素鋼板４１ａの強度を向上することになる。なお、研削加工による削り代は、ケイ素鋼板４１ａを構成する結晶の粒径以上（たとえば、１００μｍ程度）とすれば、欠損を少なくすることもできる。

実施の形態１に係る電動機が搭載される冷媒圧縮機の断面構成の一例を示す縦断面図である。 実施の形態１に係る電動機を構成する回転子を説明するための説明図である。 ショットブラスト加工の一実施例を説明するための説明図である。 実施の形態２に係る電動機を構成する回転子を説明するための説明図である。 実施の形態３に係る電動機を構成する回転子を説明するための説明図である。 回転子鉄心を研削加工したことにより生じる効果を説明するための説明図である。

符号の説明

１ 冷凍機油、１０ 密閉容器、１２ 吸入側配管、１３ 吐出側配管、１５ 吐出空間、１６ 圧縮部、１７ 駆動部、１８ 圧縮室、２０ 固定子、２１ クランクシャフト、２２ 偏心ピン部、２３ 給油流路、２４ 旋回スクロール、２５ ラップ部、２６ 旋回スクロールボス部、２７ スラスト面、２８ 固定スクロール、２９ ラップ部、３０ 吐出ポート、３１ フレーム、３２ 排油穴、３３ オルダムリング、４０ 回転子、４０ａ 回転子、４０ｂ 回転子、４１ 回転子鉄心、４１ａ ケイ素鋼板、４２ 磁石挿入孔、４３ 永久磁石、４５ 空隙部、４６ ブリッジ部、４６ａ ブリッジ部、４６ｂ ブリッジ部、４７ 凹部、４９ 回転軸挿入孔、５０ ショットブラスト装置、５１ ショットブラストノズル、５２ マスキング、１００ 冷媒圧縮機。

Claims (10)

1. 固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、
   永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、
   前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、
   少なくとも前記回転子の前記ブリッジ部に対向する外周面に複数個の凹部を形成している
   ことを特徴とする電動機。
2. 前記凹部は、
   ショットブラスト加工によって形成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、
   永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、
   前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、
   前記ブリッジ部を塑性変形している
   ことを特徴とする電動機。
4. 前記ブリッジ部を前記回転子の外周面側より加圧して塑性変形させている
   ことを特徴とする請求項３に記載の電動機。
5. 前記ブリッジ部の厚みを、前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の厚みと略同等としている
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電動機。
6. 固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、
   永久磁石を装着するための磁石挿入孔が複数形成された回転子鉄心と前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有し、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備え、
   前記磁石挿入孔の各端部には、前記回転子鉄心の外周面近くまで延び、軸方向に貫通した空隙部が形成され、前記空隙部の端部と前記回転子鉄心の外周面との間に所定の厚みのブリッジ部が設けられており、
   前記回転子の外周面に研削加工を施し、表面粗さを前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の結晶粒径以下にしている
   ことを特徴とする電動機。
7. 前記研削加工による削り代を前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の結晶粒径以上にしている
   ことを特徴とする請求項６に記載の電動機。
8. 前記回転子の外周面の研削加工は、
   前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の抜き打ち工程後に行なわれたものである
   ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電動機。
9. 前記ブリッジ部の厚みを、前記回転子鉄心を構成する電磁鋼板の厚みよりも薄くしている
   ことを特徴とする請求項６〜８のいずれか一項に記載の電動機。
10. 前記請求項１〜９のいずれか一項に記載の電動機を搭載した
    ことを特徴とする冷媒圧縮機。

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