JP2010161897A - 回転子、回転電機及び、密閉型圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】界磁磁束がケーシングに漏洩することを回避又は抑制する。
【解決手段】回転軸Ｑの周りで環状配置される界磁発生部１２の複数を備え、回転軸Ｑの一方側で固定子２０と対向する回転子１０であって、回転子１０は、界磁発生部１２を、回転軸Ｑを中心とする円の周方向に沿って予め定められた間隔を空けて保持する非磁性体の保持部材１４と、保持部材１４の外周側を覆う磁性体環１６とを有する。界磁発生部１２から漏洩する磁束は密閉型圧縮機１００のケーシング６０へ到達する前に磁性体環１６で短絡される。
【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機に採用される回転子に関し、当該回転電機は密閉型圧縮機に搭載することができる。

回転電機の構成の一例として、界磁磁束を発生する界磁子たる回転子と、電機子巻線を有してこれに流れる電機子電流によって回転磁界を発生する電機子たる固定子とを備えるものがある。

これらの回転子と固定子とが、当該回転子の回転軸方向に空隙を介して対向するアキシャルギャップ型モータがある。このアキシャルギャップ型モータを、磁性体で形成された容器（ケーシング）の内部に収容して密閉型圧縮機を構成する技術が提案されている（例えば下記特許文献１）。

特開２００８−２２８３６３号公報

圧縮機の運転効率向上を図るために、モータのトルクを向上することが望ましい。トルクを向上させるには界磁子が有する永久磁石の量を増加させ、磁気装荷を高める必要があるが、永久磁石の量を増加させようとすると、回転軸方向からの平面視で界磁子の面積が増大し、もって永久磁石とケーシングとの距離が近接する事態を招来する。

永久磁石とケーシングとの距離が近接すると例えば、次のような問題が生じる。すなわち、永久磁石の磁束の一部が固定子に渡ることなく外周を短絡し、ケーシングにも短絡した磁束が通ることにより、ケーシング内に渦電流が発生して損失となる。特に、弱め磁束制御時には弱め磁束制御を行わない場合と比較して、界磁子と電機子とが同じ極性の磁極を呈して対向する状態が多くなるため、界磁磁束が電機子以外に漏洩しやすい。

したがって、永久磁石とケーシングとの距離が小さい場合には、特に、弱め磁束制御時に界磁磁束がケーシングに漏洩する事態を招来する。ケーシングに漏洩した界磁磁束は渦電流を発生させ運転効率を損なう要因となる。

本発明は、上記課題に鑑み、界磁磁束がケーシングに漏洩することを回避又は抑制する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係る回転子の第１の態様は、所定の軸（Ｑ）の周りで環状配置される界磁発生部（１２）の複数を備え、前記軸の一方側で固定子（２０）と対向する回転子（１０）であって、前記回転子は、前記界磁発生部を、前記軸を中心とする円の周方向に沿って予め定められた間隔を空けて保持する非磁性体の保持部材（１４）と、前記保持部材の外周側を覆う磁性体環（１６）とを有する。

本発明に係る回転子の第２の態様は、その第１の態様であって、前記磁性体環（１６）は、前記軸（Ｑ）方向の端部において、前記保持部材（１４）の前記界磁発生部（１２）が呈する主面側に屈曲する屈曲部（１６ｃ）を呈する。

本発明に係る回転子の第３の態様は、その第１又は第２の態様であって、第前記磁性体環（１６）は、前記保持部材（１４）と溶接している。

本発明に係る回転子の第４の態様は、その第１ないし第３の態様のいずれかであって、前記保持部材（１４）の剛性は前記磁性体環（１６）の剛性よりも低い。

本発明に係る回転子の第５の態様は、その第１ないし第４の態様のいずれかであって、前記保持部材（１４）の剛性は、前記界磁発生部（１２）の剛性よりも低い。

本発明に係る回転子の第６の態様は、その第４又は第５の態様であって、前記保持部材（１４）は、前記磁性体環（１６）と、前記界磁発生部（１２）との間で空隙（１４ｈ）を呈する。

本発明に係る回転子の第７の態様は、その第１の態様であって、前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、前記磁性体コア（１４）の飽和磁束密度は、前記磁性体環（１６）の飽和磁束密度よりも低い。

本発明に係る回転子の第８の態様は、その第１の態様であって、前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、前記磁性体コア（１４）のシリコン含有量は、前記磁性体環（１６）のシリコン含有量よりも多い。

本発明に係る回転子の第９の態様は、その第１の態様であって、前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、前記磁性体コア（１４）は圧粉磁芯が採用され、前記磁性体環（１６）は環状の鋼板が採用される。

本発明に係る回転子の第１０の態様は、その第１の態様であって、前記界磁発生部（１２）が前記固定子（２０）と対向する主面のうち前記軸（Ｑ）から最も遠い外縁部（１２ｅ）は、前記磁性体環（１６）の前記軸方向の端部（１６ｅ）よりも前記軸方向に突出する。

本発明に係る回転子の第１１の態様は、その第１の態様であって、前記界磁発生部（１２）が前記固定子（２０）と対向する主面は、予め定められた位置において、前記磁性体環（１６）の前記軸（Ｑ）方向の端部よりも前記軸方向に突出する。

本発明に係る回転子の第１２の態様は、その第１の態様であって、前記磁性体環（１６）は、前記界磁発生部（１２）が呈する主面と接する磁性体板と一体を呈する。

本発明に係る回転子の第１３の態様は、その第１の態様であって、前記保持部材（１４）は、非磁性金属、樹脂又はセラミックのいずれかが採用される。

本発明に係る回転子の第１４の態様は、その第１の態様であって、前記保持部材（１４）は、前記軸（Ｑ）方向に沿って配設される第１フレーム（１４２）及び第２フレーム（１４４）を含む。

本発明の第１ないし第１４の態様のいずれかの回転子（１０）と、前記回転子の前記軸（Ｑ）の少なくとも一方側で前記回転子と対向する固定子（２０）とを備える回転電機（５０）を構成することができる。当該回転電機（５０）と、前記回転子（１０）の外周に近接して磁性体ケーシング（６０）とを備えて密閉型圧縮機（１００）を構成することができる。

本発明に係る回転子の第１の態様によれば、軸を法線とする面内でロータの外側に漏洩する磁束を低減できる。

第２の態様によれば、磁性体環で保持部材を把持できる。もって、磁性体環に対して保持部材が軸方向に移動することを回避又は抑制できる。

第３の態様によれば、磁性体環で保持部材を把持できる。もって、磁性体環に対して保持部材が軸方向に移動することを回避又は抑制できる。

第４の態様によれば、磁性体環を配設するときに軸へと向けて作用する力を保持部材が吸収するので、磁性体環及び保持部材の破損を回避又は抑制できる。

第５の態様によれば、磁性体環を配設するときに軸へと向けて作用する力を保持部材が吸収するので、磁性体環及び保持部材の破損を回避又は抑制しつつ、界磁発生部及び磁性体コアの破損も回避又は抑制できる。

第６の態様によれば、磁性体環を保持部材の周囲に配設するときに軸へと向けて作用する力を、磁性体環と界磁発生部との間で保持部材が呈する空隙が吸収できる。もって、磁性体環及び保持部材の破損を回避又は抑制しつつ、界磁発生部の破損も回避又は抑制できる。

本発明に係る回転子の第７の態様によれば、磁性体環よりも軸に対して外側に漏洩する磁束を低減できる。

本発明に係る回転子の第８の態様によれば、磁性体コアでの鉄損が磁性体環での鉄損よりも少ない。もって、電機子巻線の高調波磁束の影響がより大きい部分に鉄損の小さい部材を用い、それ以外の部分ではできるだけ磁束密度（透磁率）を高めることで、鉄損の低減及び漏洩磁束の低減を効率的に図ることができる。つまり、磁性体環よりも回転軸に対して外側に漏洩する磁束を低減できる。

本発明に係る回転子の第９の態様によれば、磁性体コアでの鉄損が磁性体環での鉄損よりも少ない。もって、電機子巻線の高調波磁束の影響がより大きい部分に鉄損の小さい部材を用い、それ以外の部分ではできるだけ磁束密度（透磁率）を高めることで、鉄損の低減及び漏洩磁束の低減を効率的に図ることができる。

本発明に係る回転子の第１０の態様によれば、回転子を回転電機に採用した場合に、エアギャップの外周側からゲージを挿入することにより、当該回転子と固定子との間のエアギャップの測定に資する。また、回転子と固定子との空隙を小さくすることができる。

本発明に係る回転子の第１１の態様によれば、回転子を回転電機に採用した場合に、当該回転子と固定子との間のエアギャップの測定に資する。

本発明に係る回転子の第１２の態様によれば、磁性体環よりも回転軸に対して外側に漏洩する磁束を低減できるとともに、界磁発生部の磁束の一部を短絡することで、ロータに対して両側のエアギャップに働く吸引力の差を縮小することができる。

本発明に係る回転子の第１３の態様によれば、製造コストを抑制できる。

本発明に係る回転子の第１４の態様によれば、界磁発生部を安定的に保持できる。

本発明に係る回転電機の第１の態様によれば、回転電機の効率向上に資する。

本発明に係る密閉型圧縮機の第１の態様によれば、密閉型圧縮機の効率向上に資する。

本発明の第１実施形態に係る回転子の分解斜視図である。 回転子の斜視図である。 圧縮機の断面図である。 本発明の第２実施形態に係る回転子の部分断面図である。 界磁発生部を保持部材に固定する手法を説明する図である。 回転子と電機子用磁芯との位置関係を示す図である。 本発明の第３実施形態に係る回転子の部分断面図である。 変形例に係る回転子の部分断面図である。 変形例に係る回転子の部分断面図である。 変形例に係る回転子の部分断面図である。 変形例に係る回転子の部分断面図である。 変形例に係る回転子の部分断面図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照しながら説明する。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〉
〈構成〉
図１は本発明の第１実施形態に係る回転子１０の分解斜視図であり、図２は回転子１０の斜視図である。なお、図１は回転軸Ｑ方向に沿って分解したものを示している。また、図３は密閉型圧縮機１００の断面図である。ただし、回転電機５０については側面図を示している。

本実施形態における回転子１０は複数（例えば図１では６個）の界磁発生部１２を備えている。複数の界磁発生部１２のそれぞれは、回転軸Ｑ方向からの平面視で互いに略同形状を呈する永久磁石１２２と磁性体コア１２４とを有している。永久磁石１２２と磁性体コア１２４とが回転軸Ｑ方向に積層することで界磁発生部１２を形成する。

磁性体コア１２４は、一の永久磁石１２２それぞれの磁極面上に設けられる。磁性体コア１２４は、永久磁石１２２より導電率の低い部材（例えば圧粉磁芯）又は、回転軸Ｑに直交する方向に積層された電磁鋼板を用いることで、回転軸Ｑの少なくとも一方側で回転子１０と空隙を介して対向する電機子たる固定子２０からの電機子磁束による永久磁石１２２での渦電流を低減するコアとして機能し、永久磁石１２２の減磁を防止する。

なお、図１では１つの永久磁石１２２に対して２つの磁性体コア１２４が回転軸Ｑ方向の双方で隣接している例を示しているが、いずれか一方側にのみ配置する態様であっても良い。永久磁石１２２に対して磁性体コア１２４が設けられる側には固定子２０が対向する。換言すれば、永久磁石１２２には、回転子１０と固定子２０とが対向する側に磁性体コア１２４を設けることが望ましい。図１では回転子１０に対して回転軸Ｑ方向で相互に反対側から対向する固定子２０が一対設けられる（図３参照）構成の回転電機５０に対応した構成が示されている。

複数の界磁発生部１２のそれぞれは、非磁性体の保持部材１４によって、回転軸Ｑを中心とする円の周方向に沿って予め定められた間隔を空けて保持されている。ここで、保持部材１４の具体的な材料としては例えば、ステンレス、アルミ若しくは真鍮等の非磁性金属、樹脂又はセラミックを採用することが望ましく、予め定められた形状に成形又は焼結等の一体成形により、又は、界磁発生部１２をモールド成形やダイカスト等によりインサート成形しても良い。

なお、本実施形態では保持部材１４が回転軸Ｑ方向に配列した２つのフレーム（第１フレーム１４２及び第２フレーム１４４）を有する態様を示している。第１フレーム１４２と第２フレーム１４４とが協同して、例えば永久磁石１２２を保持することにより、第１フレーム１４２と第２フレーム１４４とのうち、一方が他方に対して回転することを抑止する。つまり、界磁発生部１２のうち永久磁石１２２は、第１フレーム１４２と第２フレーム１４４との境界に跨って保持される。なお、第１フレーム１４２と第２フレーム１４４との位置関係を保つことができれば、両者の境界に跨って保持されるものは、必ずしも永久磁石１２２である必要はなく、磁性体コア１２４であっても良い。

具体例を挙げれば、保持部材１４は、第１フレーム１４２及び第２フレーム１４４のそれぞれは、略車輪状に形成された非磁性体が採用され、車輪のこしき（ボス）に相当する第１環状体１４１と、第１環状体１４１よりも外側にあって車輪に相当する第２環状体１４３と、車輪の輻（スポーク）に相当する複数の架橋体１４５とを有している。そして、第１環状体１４１の外周側、第２環状体１４３の内周側及び、周方向に隣接する２つの架橋体１４５とで１つの保持枠１４Ｆを規定する。

保持枠１４Ｆはこれら第１環状体１４１、第２環状体１４３及び、２つの架橋体１４５で規定されて多角形（具体的には略アーチ状）を呈する。一の保持枠１４Ｆには一の界磁発生部１２が配置される。つまり、回転軸Ｑ方向からの平面視で保持枠１４Ｆが呈する形状と、同平面視で界磁発生部１２が呈する形状とは略等しいことが望ましい。

保持部材１４の外周側には磁性体環１６が設けられる。図２に示す如く、磁性体環１６は回転軸Ｑ方向の端部において、保持部材１４の、界磁発生部１２が呈する主面１２Ｓ側に屈曲する屈曲部１６ｃを呈している。屈曲部１６ｃが保持部材１４を把持することができ、もって磁性体環１６に対して保持部材１４が回転軸Ｑ方向に移動することを回避又は抑制できる。また、２つに分割された保持部材１４同士を密着固定させる働きをも有する。

磁性体環１６の飽和磁束密度は、磁性体コア１２４の飽和磁束密度よりも高いことが望ましい。磁性体環１６は径Ｒ方向の厚みが薄い鋼板を採用することが望ましく、かつ当該厚みを呈しつつ以下の働きをすることが必要となる。すなわち、磁性体コア１２４で磁束が飽和し、漏洩したとしても外周側に設けられた磁性体環１６が当該漏洩磁束を吸収できるからである。

また、磁性体環１６よりも外周側に漏洩する磁束の低減と、電機子巻線２３（図３参照）による高調波磁束の影響が大きい磁性体コア１２４の鉄損の低減とを図るには、磁性体コア１２４での素材鉄損（単位重量当たりの鉄損値）が、磁性体環１６での素材鉄損よりも少ないことが望ましい。具体的には例えば、シリコン含有量が多い材質は、シリコン含有量が少ない材質に比べて鉄損が小さいので、磁性体コア１２４のシリコン含有量が、磁性体環１６のシリコン含有量よりも多いことが望ましい。又は、磁性体コア１２４を圧粉磁芯で形成し、磁性体環１６を鉄板で形成することが望ましい。また、磁性体環１６は通常の磁路、すなわちトルク発生に資する磁束が通る鉄芯及びエアギャップとしては機能しないため、専ら界磁磁束がケーシング６０（図３参照）に漏洩する磁束を通すために機能する。

このような回転子１０が回転軸Ｑ方向の両側で空隙を介して固定子２０と対向し回転電機５０を構成する。

次に、回転子１０の好適な組立手順について説明する。

まず、界磁発生部１２が、保持枠１４Ｆのそれぞれに配置される。次に、界磁発生部１２を配置された保持部材１４が、磁性体環１６の内周側に配置される。その後、磁性体環１６の回転軸Ｑ方向の端部を内周側に屈曲させて屈曲部１６ｃを形成する。図１は屈曲部１６ｃを形成する前の構成を分解して示している。

磁性体環１６の当該端部を屈曲させるとき、界磁発生部１２及び保持部材１６には回転軸Ｑへと向かう応力が作用することが望ましい。当該応力によって保持枠１４Ｆの内部で界磁発生部１２を強固に保持し、もって回転電機５０の運転中のガタツキ防止に資する。当該応力による界磁発生部１２の破損を回避又は低減するために、保持部材１４の剛性は、界磁発生部１２の剛性よりも低いことが望ましい。また、保持部材１４の剛性は、磁性体環１６の剛性よりも低いことが望ましい。

さらに、保持部材１４のうち、界磁発生部１２と磁性体環１６との間の領域、すなわち第２環状体１４３のうち保持枠１４Ｆの外周側となる領域において、例えば回転軸Ｑ方向に貫通する空隙１４ｈを呈することも望ましい。磁性体環１６が保持部材１４の外周側に配置されるときに作用する応力のうち、界磁発生部１２の保持に必要な応力よりも大きな応力を空隙１４ｈが吸収して界磁発生部１２の破損を回避又は抑制するからである。つまり、屈曲部１６ｃを形成するときに作用する回転軸Ｑへと向かう応力のうち、一部は界磁発生部１２の保持に寄与し、その他は空隙１４ｈによって吸収される。

界磁発生部１２が固定子２０と対向する主面は、予め定められた位置において、磁性体環１６の回転軸Ｑ方向の端部よりも回転軸Ｑ方向に突出している。

具体的には、磁性体環１６の回転軸Ｑ方向の端部たる部位１６ｐは、予め定められた位置において回転軸Ｑ方向に延在する切欠１６ｎを呈しており、部位１６ｐは切欠１６ｎを呈する位置以外では界磁発生部１２の主面１２Ｓ側に屈曲して屈曲部１６ｃを呈し、屈曲部１６ｃが主面１２Ｓよりも回転軸Ｑ方向に突出している。

部位１６ｐが切欠１６ｎを呈することにより、回転子１０を固定子２０と対向させて回転電機５０を構成する場合に、回転子１０と固定子２０との間のエアギャップの測定に資する。具体的には、回転電機５０が組上げられた後に、厚みゲージを切欠１６ｎを経由して外側から回転子１０と固定子２０との間に差し込むことでエアギャップが測定される。

図３に示す如く、固定子２０は例えば、バックヨークとして機能するコア２１と、コアに連接された複数の電機子用磁芯２２と、複数の電機子用磁芯２２のそれぞれに巻回された電機子巻線２３とを有している。コア２１は回転軸Ｑを法線とする面内に延在しており、回転子１０に保持されるシャフト５１を貫通させる孔が設けられている。

電機子用磁芯２２はコア２１の回転軸Ｑを法線とする主面のうち、回転子１０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２３が巻回される芯として機能する。

電機子巻線２３は、電機子用磁芯２２に絶縁体（図示省略）を介して巻回される。なお、本願では特に断りのない限り、電機子巻線２３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ている。

本実施形態では回転子１０に対して回転軸Ｑ方向の両側に固定子２０を配置する態様を示しているが、何れか一方のみであっても良い。その場合には、回転子１０に対して固定子２０とは反対側に回転しない磁性体（図示省略；電機子巻線を有さない固定子として把握できる）を配置することが望ましい。当該磁性体と回転子１０との間に働く磁気的な吸引力によって、回転子１０と固定子２０との間に働くスラスト力をキャンセルできるからである。当該スラスト力はシャフト５１を支持する軸受７４，７５に働くので、当該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。

このような回転電機５０をケーシング６０内に収容して密閉型圧縮機１００を構成する。

密閉型圧縮機１００は、アキシャルギャップ型の回転電機５０とケーシング６０と圧縮機機構部７０とを備えている。圧縮機構部７０はケーシング６０内に配置され、ケーシング６０内かつ圧縮機構部７０の上側に回転電機５０が配置される。そして圧縮機機構部７０は、シャフト５１を介して回転電機５０によって駆動される。

ケーシング６０の下側下方には吸入管６１が接続される一方、ケーシング６０の上側には吐出管６２が接続されている。吸入管６１から供給される冷媒は、圧縮機構部７０に導かれる。吸入管６１及び吐出管６２も、図３においてはその側面が示されている。

ケーシング６０内側にコア２１が固定されて、回転電機５０が固定される。シャフト５１の下端側が圧縮機構部７０に連結されている。

圧縮機構部７０は、シリンダ状の本体部７１と、上端板７２及び下端板７３とを備える。上端板７２及び下端板７３は、それぞれ本体部７１の開口側の上側と下側に取付けられる。シャフト５１は、上端板７２及び下端板７３を貫通して、本体部７１の内部に挿入されている。

シャフト５１は、圧縮機構部７０の上端板７２に設けられた軸受７４と、圧縮機構部７０の下端板７３に設けられた軸受７５により回転自在に支持されている。本体部７１内のシャフト５１にはクランクピン７６が設けられる。クランクピン７６にはピストン７７が嵌合して駆動される。ピストン７７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７８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し、又は公転運動を行い、圧縮室７８の容積を変化させる。

回転電機５０が回転することにより、圧縮機構部７０が駆動されると、吸入管６１から圧縮機構部７０に冷媒が供給され、圧縮機構部７０（とりわけ圧縮室７８）で冷媒を圧縮する。圧縮機構部７０で圧縮された高圧冷媒は、圧縮機構部７０の吐出ポート７９からケーシング６０内に吐出される。さらに高圧冷媒は、シャフト５１の周りに設けられた溝（図示省略）、回転子１０及び固定子２０の内部を回転軸Ｑ方向に貫通する孔（図示省略）、固定子２０及び回転子１０の外周部とケーシング６０の内面との間の空間等を通って回転電機５０の上部空間に運ばれる。その後、吐出管６２を介してケーシング６０の外部に吐出される。

以上のように、回転子１０を搭載した回転電機５０は、回転子１０の外側に漏洩する磁束を低減できるので、密閉型圧縮機１００に採用されるケーシング６０が磁性体であった場合でも、漏洩磁束によってケーシング６０に発生する渦電流を低減できる。よって、回転電機５０の運転効率を高め、ひいては密閉型圧縮機１００の圧縮効率を高めることができる。

〈第２実施形態〉
上記第１実施形態では、回転子１０に対して回転軸Ｑ方向の両側に固定子２０が配置している態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。ここでは、本発明の第２実施形態として、固定子２０が片側にのみ配置する場合の回転子の態様について図面を参照しながら説明する。なお、特に断りのない限り、以降の実施形態の説明において上記第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。

図４は本発明の第２実施形態に係る回転子１０Ａの部分断面図であり、図２の位置Ａ−Ａでの断面視に相当する領域を示している。つまり、回転軸Ｑ方向と回転軸Ｑを中心とする径Ｒ方向とで規定される面における断面のうち、径Ｒ方向の一方側で界磁発生部１２を含む断面について示している。

図４で示す回転子１０Ａでは例えば、保持部材１４が呈する保持枠１４Ｆに永久磁石１２２と磁性体コア１２４とが配置され、磁性体環１６Ａが保持部材１４の外周側に跨って、保持部材１４の回転軸Ｑ方向の両端に配置される。具体的には、磁性体環１６Ａは回転軸Ｑ方向の一方側の端部において屈曲部１６ｄを呈して界磁発生部１２が呈する主面と接する。磁性体コア１２４は永久磁石１２２に対して、回転軸Ｑ方向の他方側にのみ配置されており、屈曲部１６ｄは永久磁石１２２が上記一方側に呈する主面と接触して界磁発生部１２を保持する。また、磁性体環１６Ａは上記他方側において屈曲部１６ｃを呈して、保持部材１４が上記他方側で呈する主面と接する。

そして、回転子１０Ａは、界磁発生部１２の上記他方側（磁性体コア１２４側）で空隙を介して固定子と対向して回転電機を構成する。なお、回転子１０Ａの上記一方側には回転しない磁性体が空隙を介して設けられ、当該磁性体はスラスト力を相殺する。当該磁性体は電機子巻線を巻回するための溝を呈する必要がない。そのため、当該磁性体と回転子１０Ａとの対向面積は、当該固定子と回転子１０Ａとの対向面積よりも大きくなる。対向面積が大きくなるにつれて吸引力は大きくなるので、屈曲部１６ｄにおいて磁束の一部を短絡することにより、回転子１０Ａの回転軸Ｑ方向の両側で作用するスラスト力の差が抑制できる。

磁性体環１６Ａが保持部材１４の外周側及び回転軸Ｑ方向の双方に跨って配置されることにより、漏洩磁束の低減を図りつつ、界磁発生部１２を保持できる。

ここで、界磁発生部１２を保持部材１４に固定する手法について説明する。なお、ここで説明する手法は他の実施形態においても同様に適用可能である。

図５は界磁発生部１２を保持部材１４に固定する手法を説明する図である。図５（ａ）に示す如く、保持部材１４は、保持部材１４と一体となった固定部材１４ｂを含み、磁性体コア１２４ｂは磁性体コア１２４が回転軸Ｑ方向を法線とする面内で呈する主面から回転軸Ｑ方向に突出する段差を呈する。固定部材１４ｂは、磁性体コア１２４ｂが呈する当該段差のうち、回転軸Ｑ方向からの平面視で回転軸Ｑを中心とする外周側端縁で呈する段差と、内周側端縁で呈する段差とのそれぞれに嵌合し、磁性体コア１２４ｂの回転軸Ｑ方向の移動を抑制する。固定部材１４ｂは必ずしも保持部材１４と一体製造である必要はなく、別体として製造し、接着や溶接等により一体化しても良い。

なお、図５（ｂ）に示す如く、必ずしも主面が段差を呈する磁性体コア１２４ｂを採用する必要はなく、主面が段差を呈していない磁性体コア１２４を、固定部材１４ｂを含む保持部材１４で保持しても良い。ただし、図５（ａ）、（ｂ）のように固定部材１４ｂが保持枠１４Ｆの辺縁よりも内側に張り出す場合には、界磁発生部１２及び磁性体環１６Ａと、電機子用磁芯２２（図３参照）の回転子１０Ａ側の先端とは次の関係を満たしていることが望ましい。

図６は回転子１０Ａと電機子用磁芯２２との位置関係を説明する図である。電機子用磁芯２２には通常、電機子巻線２３が巻回される。そのため、回転軸Ｑ方向を法線とする面内で回転軸Ｑを中心とする電機子用磁芯２２の最外周部は、同面内で同中心とする回転子１０の最外周部よりも内周側となる傾向にある。図６（ａ）に示す如く、回転軸Ｑ方向からの平面視において、回転軸Ｑを中心とする界磁発生部１２の外周側端縁と回転軸Ｑとの間の距離と、電機子用磁芯２２の回転子１０Ａ側の先端の外周側端縁と回転軸Ｑとの間の距離とが一致する場合、永久磁石１２２の磁束は最も効率良く電機子用磁芯２２に流れる。しかしながら図６（ｂ）に示す如く、界磁発生部１２の外周側端縁が、電機子用磁芯２２の外周側端縁よりも回転軸Ｑから離れている場合には、永久磁石１２２の磁束が固定子２０（図３参照）に流れずに回転子１０Ａの外周部で短絡する磁束が発生しやすい。本発明はこのような場合において有効に奏功する。

〈第３実施形態〉
ここでは、本発明の第３実施形態として、磁性体環の回転軸Ｑ方向の長さが短い態様について図面を参照しながら説明する。

図７は本発明の第３実施形態に係る回転子１０Ｂの部分断面図であり、図２の位置Ａ−Ａでの断面視に相当する領域を示している。つまり、回転軸Ｑ方向と回転軸Ｑを中心とする径Ｒ方向とで規定される面における断面のうち、径Ｒ方向の一方側で界磁発生部１２を含む断面について示している。

界磁発生部１２が固定子２０（図３参照）と対向する主面のうち回転軸Ｑから最も遠い外縁部１２ｅは、磁性体環１６Ｂの回転軸Ｑ方向の端部１６ｅよりも、回転軸Ｑ方向に突出していても良い。換言すれば、回転子１０Ｂが有する磁性体環１６Ｂは図７に示す如く、その回転軸Ｑ方向の長さが界磁発生部１２の同方向の長さよりも短くても良い。何となれば、回転子１０Ｂを採用して回転電機（図示省略）を構成する場合に固定子２０とのエアギャップの測定に資するからである。

磁性体環１６Ｂと保持部材１４とは、溶接等によって固定される。溶接箇所は任意であるが、磁性体環１６Ｂの回転軸Ｑ方向の端部Ｗ１，Ｗ２で溶接しても良いし、磁性体環１６Ｂを貫通できるレーザ溶接であれば、磁性体環１６Ｂの外周部Ｗ３から保持部材１４へと向けてレーザを照射して溶接しても良い。

〈変形例〉
以上、本発明の好適な態様について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、回転子の構成については上述の構成の他、以下の態様であっても奏功する。

図８ないし図１２は変形例に係る回転子の部分断面図であり、図２の位置Ａ−Ａでの断面視に相当する領域を示している。つまり、回転軸Ｑ方向と回転軸Ｑを中心とする径Ｒ方向とで規定される面における断面のうち、径Ｒ方向の一方側で界磁発生部１２を含む断面について示している。

図８で示す回転子１０Ｄは界磁発生部１２として永久磁石１２２のみを採用している。図９で示す回転子１０Ｅは図７で示した回転子１０Ｂにおける磁性体環１６Ｂに代えて磁性体環１６を採用している。図１０で示す回転子１０Ｆは図９で示した回転子１０Ｅにバックヨーク１８Ｆを更に有している。図１１で示す回転子１０Ｇは略環状に形成されたバックヨーク１８Ｇの主面上に永久磁石１２２と磁性体コア１２４を順に積み重ねて界磁発生部１２を構成し、界磁発生部１２の外周側に非磁性１９Ｇを設けて磁性体環１６で保持する。具体的には屈曲部１６ｃが回転子１０Ｇの磁性体コア１２４側の主面１２Ｓ側及び、バックヨーク１８Ｇ側の主面１８Ｓのそれぞれに設けられる。界磁発生部１２の外周側に設けられる非磁性体１９Ｇは樹脂等で形成されたホルダを採用して実現しても良いし、絶縁塗料を塗布することによって実現しても良い。図１２で示す回転子１０Ｈはバックヨーク１８Ｇの主面上に永久磁石１２２を環状に配置し、バックヨーク１８Ｇ及び永久磁石１２２の外周側に、環状に形成された非磁性ホルダ１９Ｈを配置して磁性体環１６で保持する。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ 回転子
１２ 界磁発生部
１２ｅ 外縁部
１２２ 永久磁石
１２４ 磁性体コア
１４ 保持部材
１４ｈ 空隙
１４２ 第１フレーム
１４４ 第２フレーム
１６，１６Ａ，１６Ｂ 磁性体環
１６ｃ 屈曲部
１６ｅ 端部
２０ 固定子
５０ 回転電機
６０ ケーシング
１００ 密閉型圧縮機

Claims (16)

1. 所定の軸（Ｑ）の周りで環状配置される界磁発生部（１２）の複数を備え、前記軸の一方側で固定子（２０）と対向する回転子（１０）であって、
   前記回転子は、
   前記界磁発生部を、前記軸を中心とする円の周方向に沿って予め定められた間隔を空けて保持する非磁性体の保持部材（１４）と、
   前記保持部材の外周側を覆う磁性体環（１６）と
   を有する、回転子。
2. 前記磁性体環（１６）は、前記軸（Ｑ）方向の端部において、前記保持部材（１４）の前記界磁発生部（１２）が呈する主面側に屈曲する屈曲部（１６ｃ）を呈する、
   請求項１記載の回転子（１０）。
3. 前記磁性体環（１６）は、前記保持部材（１４）と溶接している、
   請求項１又は請求項２記載の回転子（１０）。
4. 前記保持部材（１４）の剛性は前記磁性体環（１６）の剛性よりも低い、
   請求項１ないし請求項３のいずれか記載の回転子（１０）。
5. 前記保持部材（１４）の剛性は、前記界磁発生部（１２）の剛性よりも低い、
   請求項１ないし請求項４のいずれか記載の回転子（１０）。
6. 前記保持部材（１４）は、前記磁性体環（１６）と、前記界磁発生部（１２）との間で空隙（１４ｈ）を呈する、
   請求項４又は請求項５記載の回転子（１０）。
7. 前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、
   前記磁性体コアの飽和磁束密度は、前記磁性体環（１６）の飽和磁束密度よりも低い、
   請求項１記載の回転子（１０）。
8. 前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、
   前記磁性体コア（１４）のシリコン含有量は、前記磁性体環（１６）のシリコン含有量よりも多い、
   請求項１記載の回転子（１０）。
9. 前記界磁発生部（１２）のそれぞれは、永久磁石（１２２）と、前記軸方向からの平面視で前記永久磁石と略同形状を呈し、前記永久磁石に対して前記軸方向の一方側で隣接する磁性体コア（１２４）とを含み、
   前記磁性体コア（１４）は圧粉磁芯が採用され、前記磁性体環（１６）は環状の鋼板が採用される、
   請求項１記載の回転子（１０）。
10. 前記界磁発生部（１２）が前記固定子（２０）と対向する主面のうち前記軸（Ｑ）から最も遠い外縁部（１２ｅ）は、前記磁性体環（１６）の前記軸方向の端部（１６ｅ）よりも、前記軸方向に突出する
    請求項１記載の回転子。
11. 前記界磁発生部（１２）が前記固定子（２０）と対向する主面は、予め定められた位置において、前記磁性体環（１６）の前記軸（Ｑ）方向の端部よりも前記軸方向に突出する、
    請求項１記載の回転子（１０）。
12. 前記磁性体環（１６）は、前記界磁発生部（１２）が呈する主面と接する磁性体板と一体を呈する、
    請求項１記載の回転子（１０）。
13. 前記保持部材（１４）は、非磁性金属、樹脂又はセラミックのいずれかが採用される、
    請求項１記載の回転子（１０）。
14. 前記保持部材（１４）は、前記軸（Ｑ）方向に沿って配設される第１フレーム（１４２）及び第２フレーム（１４４）を含む、
    請求項１記載の回転子（１０）。
15. 請求項１ないし請求項１４のいずれか記載の回転子（１０）と、
    前記回転子の前記軸（Ｑ）の少なくとも一方側で前記回転子と対向する固定子（２０）と
    を備える、回転電機（５０）。
16. 請求項１５記載の回転電機（５０）と、
    前記回転子（１０）の外周に近接して磁性体ケーシング（６０）と
    を備える、密閉型圧縮機（１００）。

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