JP2013042660A - 同期電動機の回転子及び送風機用電動機及び空気調和機及びポンプ及び給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】同期電動機の振動・騒音を増加させることなく、出力及び効率を向上させることができる同期電動機の回転子を提供する。
【解決手段】
同期電動機の回転子１００は、磁性体のバックヨーク２の表面にリング状のマグネット１を配置した同期電動機の回転子である。マグネット１は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で、磁極の切り替わる極間部４が薄肉である。そして、極間部４に、外径が極中心３の外径に比べて小さい小径部７を備えている。この小径部７を備えるので、磁極の切り替わる極間部付近の磁束密度の変化を緩やかにすることができるため、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。
【選択図】図５

Description

この発明は、低コスト、高効率、低騒音、高信頼性を実現する同期電動機の回転子に関する。さらに、その同期電動機の回転子を用いた送風機用電動機及び空気調和機及びポンプ及び給湯機に関するものである。

電動機に発生する誘起電圧を正弦波状にして出力されるトルクの脈動を抑えるために、固定子ヨークに複数相の巻線を施してなる固定子と、固定子ヨークの内側に同心状に回転自在に設けられ、回転軸に回転子ヨークを取着すると共に、この回転子ヨークの外周面に磁性プラスチックからなるリング状の永久磁石を型成形により取着してなる回転子とを備え、回転子ヨークは、周壁の外周面を仮想の真円面に対して相対的に正弦状の曲面になるよう構成し、永久磁石は、外周面が真円状をなして固定子ヨークとの空隙を一定とすると共に、永久磁石の肉厚が径方向に最大となる部分をＮ極及びＳ極の磁極中央となるように周方向に交互に着磁され、径方向の肉厚が磁極中央部から磁極端に向かうに従って薄くなるように構成し、永久磁石の内周面と回転子ヨークの外周面とは全周にわたって接触している永久磁石形モータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３８６５３３２号 特開２００５−３０４１７８号公報 特開２００７−１３５３４６号公報 特開２００７−２２１８６６号公報 国際公開第２００４／７３１４５号 特開平７−２２２３８５号公報 特開２００６−４６１５１号公報 特開２００５−３２３４１９号公報

上記特許文献１に記載されているように、回転子表面の磁束密度の分布を正弦波状にするために、例えば、回転子表面に配置するマグネットの形状を、磁極の中心部分の肉厚を厚くして、磁極間に向かって徐々に厚みを薄くしてゆく形状を取ることがある。この場合、回転子と固定子とを組み合わせた時の回転子と固定子との間の空隙における磁束密度の最大値、言い換えると、正弦波状に分布させた磁束密度の振幅は、マグネットの厚みによって決まる。このため、磁束密度を大きくとるためには、マグネットの厚みを大きくする必要があり、マグネットの使用量が増加するという課題がある。

また、より正弦波状にするためには磁極間のマグネットの肉厚を薄くしなければならなくなり、リングマグネットの強度がその部分で大きく低下する。一般にこのようなマグネットは、磁性体のバックヨーク（継鉄）を内部に配置することが多く、使用環境の温度変化によって、バックヨークとマグネットとの膨張率が大きく異なる場合には、マグネットに応力がかかり、前述の薄肉部より割れが生じることがある。

或いは、回転子から発生する磁束量をより多く得るためには、表面の磁束密度の分布を長方形（台形状）に近づけることで実現は可能である。しかし、この場合、誘起電圧に含まれる高調波成分が増加することとなり、トルクの脈動は大きくなり、振動・騒音の要因となる。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされるもので、同期電動機の振動・騒音を増加させることなく、出力及び効率を向上させることができる同期電動機の回転子及び送風機用電動機及び空気調和機及びポンプ及び給湯機を提供することを目的とする。

この発明の同期電動機の回転子は、
磁性体のバックヨークの表面にリング状のマグネットを配置した同期電動機の回転子において、
前記マグネットは、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極間部に、外径が前記極中心の外径に比べて小さい小径部を備えることを特徴とする。

この発明の同期電動機の回転子は、マグネットが、極間部に、外径が極中心の外径に比べて小さい小径部を備えるので、磁極の切り替わる極間部付近の磁束密度の変化を緩やかにすることができるため、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。

実施の形態１を示す図で、図１（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図１（ｂ）は要部展開図、図１（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図１（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図。 実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子１００の表面磁束密度分布を示す図。 実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子１００の表面磁束密度の波形に含まれる３次の周波数成分の含有率と基本周波数成分の比率との関係を示す図。 実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子１００の表面磁束密度の波形に含まれる３次の周波数成分と１磁極分の波の波形における平坦部の角度の関係を示す図。 実施の形態２を示す図で、図５（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図５（ｂ）は要部展開図、図５（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図５（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図。 実施の形態２を示す図で、同期電動機の回転子１００の表面磁束密度分布を示す図。 実施の形態３を示す図で、図７（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図７（ｂ）は要部展開図、図７（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図７（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図。 実施の形態４を示す図で、図８（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図８（ｂ）は要部展開図、図８（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図８（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図。 実施の形態５を示す図で、図９（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図９（ｂ）は要部展開図、図９（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図９（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図。 実施の形態６を示す図で、空気調和機２００の構成を示す図。 実施の形態７を示す図で、ポンプ３００の構成を示す縦断面図。 実施の形態８を示す図で、給湯機４００の構成を示す図。

実施の形態１．
図１乃至図４は実施の形態１を示す図で、図１（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図１（ｂ）は要部展開図、図１（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図１（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図、図２は同期電動機の回転子１００の表面磁束密度分布を示す図、図３は同期電動機の回転子１００の表面磁束密度の波形に含まれる３次の周波数成分の含有率と基本周波数成分の比率との関係を示す図、図４は同期電動機の回転子１００の表面磁束密度の波形に含まれる３次の周波数成分と１磁極分の波の波形における平坦部の角度の関係を示す図である。

図１に示すように、本実施の形態による同期電動機の回転子１００は、磁性体のバックヨーク２の表面にリング状のマグネット１を配置している。バックヨーク２には、例えば、鉄粉と樹脂との混合材料を用いる。バックヨーク２とマグネット１との線膨張係数が近い値になるので、マグネット１が割れにくい。以下の実施の形態でも同様である。リング状のマグネット１の形状は、外周面は略真円であるが、内周面は真円ではない。マグネット１は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で、磁極の切り替わる極間部４で薄肉になっている。

また、磁極の中心部分である極中心３では、マグネット１の外周の円弧と内周の円弧とが同心円である。即ち、マグネット１の極中心３は、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部５になっている。

これによって、全体が同じ肉厚のリング形状のマグネット１に比べると、極中心３部分の肉厚が厚くできる分、マグネット１より発生する磁束を大きく取ることができ、マグネット１の表面に生じる磁束密度の分布は、極中心３付近でほぼ一定の値となる。

正弦波状の分布に対して、波形のピーク付近が平らに近い波形は、奇数次の高調波成分を含んでおり、波形に含まれる基本波成分（１次成分）の振幅は、観測される波形（波形のピーク付近が平らに近い波形）の振幅よりも大きくなる。

例えば、図２は３次の高調波成分を含んだ波形と、その波形の１次成分を示す。図２に示すように、高調波成分を含んだ波形の１次成分の振幅は、高調波成分を含んだ波形の振幅よりも大きい。

マグネット１を用いる同期電動機の発生するトルクは、同期電動機の回転子１００より得られる磁束の１次成分の大きさに左右される。そのため、本実施の形態の同期電動機の回転子１００を用いた同期電動機で得られるトルクは、同期電動機の回転子１００より得られる磁束の最大値（振幅）以上のものとなる。

マグネット１の表面磁束密度の分布に高調波成分を含ませると、同期電動機の発生するトルクに脈動が生じて、振動・騒音の要因となる。しかし、表面磁束密度分布の波形に重畳する高調波成分を、ｎ×ｍ次の成分のみ（ｎは固定子巻線の相数、ｍは奇数）とすると、この高調波成分は、同期電動機の相間で相殺されるため、同期電動機のトルクに脈動が生じることはない。

肉厚を正弦波状に変化させるマグネット１においても、マグネット１の着磁あるいは、製造時の磁場配向によって、前述のように表面の磁束密度分布に高調波成分を重畳することは可能ではあるが、本実施の形態のようなマグネット１の形状とした方が表面磁束密度の分布に高調波を重畳するのは容易である。

図３は、１磁極対分の表面磁束密度分布の波形にその３倍の周波数の成分を含有させる割合を横軸にとり、そのときの最大振幅に対する１次成分の振幅の割合を縦軸に取ったグラフを示す。

表面磁束密度分布に３次の成分を含有させることで、波形に含まれる１次成分を大きく取ることができる。波形の振幅値に対して、１０％以上１次成分の振幅を大きく取れるのは、３次成分を９〜２８％の範囲で含有する時であり、なかでも１４〜２０％の範囲の時にほぼ最大となる。

このとき、表面磁束密度の分布は、極中心３に平坦部を持つような波形となる。前述の３次成分の含有率と平坦部の幅との関係は、図４のようになる。これは、１磁極の角度１８０°としたときの振幅が９５％以上となる範囲（平坦部幅）を示したものである。

これより、１次成分が１０％以上大きくなるときの磁束密度分布波形の平坦部幅は６０°〜１０６°である。また、１次成分が最も大きくなるときの平坦部幅は、８４°〜９７°の範囲となる。マグネット１の極中心３の均一肉厚部５の範囲を、これに合わせることで、３次高調波を多く含む表面磁束密度分布波形を実現できる。

このようなマグネット１は、バックヨーク２と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット１にプラスチックマグネットを用いる場合には、図１（ｃ）に示すようなバックヨーク２をインサートした金型にマグネットを射出成形することによって、図１（ｄ）に示すような、バックヨーク２とマグネット１とが一体成形された同期電動機の回転子１００を構成することも可能である。

この場合、バックヨーク２の外周に、マグネット１の均一肉厚部５に対向する小径部６を設けることで、容易に均一肉厚部５を形成することができる。

このような構成の同期電動機の回転子１００は、マグネット１が薄肉のリング状のもので構成されることから、マグネット１に希土類マグネットを用いるとマグネット１の使用量を削減でき、コストの上昇を抑えることができる。

以上のように、本実施の形態によれば、リング状のマグネット１の形状が、外周面は略真円で、極中心３が肉厚で、極間部４で薄肉になっている。さらに、マグネット１の極中心３は、周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部５になっている。これにより、トルクを発生させるのに必要な１次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。

また、ｎ×ｍ次の高調波成分は、ｎ相の固定子巻線の中で互いに打ち消しあって、誘起電圧には現れないため余計なトルクの脈動が発生せず、振動・騒音を増加させない。

また、均一肉厚部５を設けることによって、使用環境の温度変化によってマグネット１に生じる応力を分散させて、割れの発生を抑えることができる。

実施の形態２．
図５、図６は実施の形態２を示す図で、図５（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図５（ｂ）は要部展開図、図５（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図５（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図、図６は同期電動機の回転子１００の表面磁束密度分布を示す図である。

図５に示すように、リング状のマグネット１の形状は、外周面及び内周面のどちらも真円ではない。マグネット１は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で磁極の切り替わる極間部４で薄肉になっている。

また、極間部４には、外径が極中心３の外径に比べて小さい小径部７が存在する。極間部４の薄肉の肉厚は、実施の形態１と同等で、外周が極中心３の外径よりも小さくても、必ずしも肉厚を小さくする必要はない。

全体が同じ肉厚のリング形状のマグネット１に比べると、極中心３の肉厚が厚くできる分、マグネット１より発生する磁束を大きく取ることができる点は、実施の形態１と同様である。さらに、極間部４に外周が小さい小径部７を設けることで、マグネット１と固定子（図示せず）との距離が大きくなるため、磁極の切り替わる極間部４付近の磁束密度の変化が緩やかになる。

図６は、マグネット１の１磁極分の表面磁束密度分布を模擬したものである。高調波成分を重畳すると、磁極の切り替わる極間部４付近の磁束密度の変化が急峻になっていくことがわかる。また、図６の場合、３次成分を重畳した波形に対して、さらに５次成分を重畳した波形は、さらに磁極の切り替わり極間部４付近の磁束密度の変化が急峻になっている。

このため、本実施の形態のように極間部４に径が小さくなる小径部７を設けることによって磁極の切り替わる極間部４付近の磁束密度の変化を緩やかにすることで、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。

また、マグネット１の厚み薄い部分は、外部からの逆磁界によって、不可逆の減磁を生じやすいため、逆磁界を発生させる固定子からこの薄肉部分（極間部４の薄肉部）を遠ざけることで、減磁しにくい同期電動機の回転子１００を得ることができる。

また、マグネット１の薄肉部といっても、強度を確保するためには、ある程度の肉厚が必要である。従って、極間部４の磁束密度の変化を緩やかにするために、極間部４を薄肉にすることにも限界はある。本実施の形態では、極間部４の薄肉部にある程度の肉厚があっても、外径を小さくして（小径部７を設けて）、固定子との距離を極中心３より大きくすることで、磁束密度の変化を緩やかにすることができるので、マグネット１の強度を確保することが可能である。

極間部４の外周径が小さくなる小径部７は、円弧で構成することも可能であるが、直線上にカットした平面形状とすることで、寸法の確認がしやすく、製造時の管理が容易になる。

このようなマグネット１（図５）は、実施の形態１と同様、バックヨーク２と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット１にプラスチックマグネットを用いる場合には、図５（ｃ）に示すようなバックヨーク２をインサートした金型にマグネット１を射出成形することによって、図５（ｄ）に示すような、バックヨーク２とマグネット１とが一体成形された同期電動機の回転子１００を構成することも可能である。この場合、マグネット１の外周を形成する金型の内周部に、小径部７に対応する径が小さくなる部分を設ける。

以上のように、本実施の形態によれば、マグネット１を、極中心３が肉厚で極間部４で薄肉にし、さらに極間部４にマグネット１の外周が極中心３の径に比べて小さくなっている小径部７を設けることにより、磁極の切り替わる極間部４付近の磁束密度の変化を緩やかにすることで、表面磁束密度分布の高調波成分の中でも高次の成分を減らすことができ、同期電動機のトルク脈動の発生を抑えることができる。

実施の形態３．
図７は実施の形態３を示す図で、図７（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図７（ｂ）は要部展開図、図７（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図７（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図である。

図７に示すように、磁性体のバックヨーク２の表面にリング状のマグネット１を配置する点は、前述の実施の形態１、２と同様である。

マグネット１の形状は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で磁極の切り替わる極間部４で薄肉になっている。また、極間部４は、マグネット１の外周が極中心３の径に比べて小さくなるように小径部７が存在している。ここでは、小径部７は直線上にカットした平面である。さらに、マグネット１の極間部４の内周にも外周の小径部７と平行な内周平面部８が存在する。

これによって、極間部４は、内周平面部８が存在する付近では均一の肉厚となる。

バックヨーク２とマグネット１との材料の違いによって、膨張率が大きく異なる場合など、薄肉のリング状のマグネット１に応力が加わると、マグネット１の最も薄肉の部分に応力が集中して、割れが生じることがある。

本実施の形態に示す形状のマグネット１を用いると、マグネット１の薄肉部（極間部４）は、内周平面部８の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部８の両端となる。これによって、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット１の割れが発生しにくくなる。

マグネット１をバックヨーク２のインサート成形によって、一体に成形する場合、マグネット材料をマグネット１の形状を形成する金型内部の空間に射出するゲート部は、マグネット１の肉厚部分に設置する。このため、ゲートから注入された材料は、隣り合うゲートとの中間、つまりマグネット１の薄肉部で接触して、ウェルド部（ウェルド部とは、２つ以上のフローフロント（流動先端部）が会合した場所を言う）となり固化する。

このウェルド部は、他の部分と比べると強度が低く、さらに、従来の形状では、薄肉部と一致するためにさらに強度は低くなっている。この部分から、応力が集中する部分をずらすことで、さらにマグネットは割れにくくなる。本実施の形態では、応力の集中するのは、極中心３よりずれた肉厚が変化する内周平面部８の両端であるから、ウェルド部からずれている。

また、内周平面部８付近の肉厚は一定であり、内周が円弧である場合と比較すると、最小肉厚が同じであれば、体積は小さくなる。このため、同体積のマグネット１であれば、極中心４部の体積を大きくできるので、同期電動機の回転子１００の磁力を向上させることができる。

このようなマグネット１（図７）は、前述の実施の形態１、２と同様、バックヨーク２と別々に製造したものを接着して構成することもできるが、マグネット１にプラスチックマグネットを用いる場合には、図７（ｃ）に示すようなバックヨーク２をインサートした金型にマグネット１を射出成形することによって、図７（ｄ）に示すような、バックヨーク２とマグネット１とが一体成形された同期電動機の回転子１００を構成することも可能である。

以上のように、本実施の形態によれば、マグネット１の形状を極中心３が肉厚で極間部４で薄肉にし、また、極間部４にマグネット１の外周が極中心３の径に比べて小さくなるように直線上にカットした平面である小径部７を設け、さらに極間部４の内周にも外周の小径部７と平行な内周平面部８を形成するようにしたので、マグネット１の薄肉部（極間部４）は、内周平面部８の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部８の両端となり、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット１の割れが発生しにくくなる。

実施の形態４．
図８は実施の形態４を示す図で、図８（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図８（ｂ）は要部展開図、図８（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図８（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図である。

図８に示すように、磁性体のバックヨーク２の表面にリング状のマグネット１を配置する点は、前述の実施の形態１乃至３と同様である。

マグネット１の形状は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で磁極の切り替わる極間部４で薄肉になっている。また、極間部４は、マグネット１の外周が極中心３の径に比べて小さくなるような平面部分である小径部７が存在している。さらに、マグネット１の極間部４の内周にも外周の小径部７と平行な内周平面部８が存在する。

これによって、極間部４は、内周平面部８が存在する付近では均一の肉厚となる。

また、極中心３部には、均一肉厚部５が存在している。前述の実施の形態１の特徴部分を組合せたものである。

以上のように、本実施の形態によれば、マグネット１の形状を極中心３が肉厚で極間部４で薄肉にし、また、極間部４にマグネット１の外周が極中心３の径に比べて小さくなるように直線上にカットした平面である小径部７を設け、さらに極間部４の内周にも外周の小径部７と平行な内周平面部８を形成するようにしたので、マグネット１の薄肉部（極間部４）は、内周平面部８の部分では肉厚が均一である。そのため、応力の集中するのは、肉厚が変化する内周平面部８の両端となり、応力が集中する部分が分散され、応力自体の大きさが小さくなり、マグネット１割れが発生しにくくなる。

さらに、マグネット１の極中心３は、周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部５になっている。これにより、トルクを発生させるのに必要な１次の周波数成分を多く含ませることができ、同期電動機の高トルク化、高効率化が可能となる。

実施の形態５．
図９は実施の形態５を示す図で、図９（ａ）は同期電動機の回転子１００の一部を示す平面図、図９（ｂ）は要部展開図、図９（ｃ）はバックヨーク２の斜視図、図９（ｄ）は同期電動機の回転子１００の斜視図である。

図９に示すように、磁性体のバックヨーク２の表面にリング状のマグネット１を配置する点は、前述の実施の形態１乃至４と同様である。

マグネット１の形状は、磁極の中心部分である極中心３が肉厚で磁極の切り替わる極間部４で薄肉になっている。同期電動機の回転子１００の外周は真円である。極中心３及び極間部４の内周は、外周の同心円で、極中心３の円弧は極間部４の円弧よりも小さい径の円弧で構成されている。それにより、極中心３には周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部５が設けられる。また、極間部４に周方向に所定長さ、肉厚が均一となる均一肉厚部９が設けられる。

極中心３に均一肉厚部５を設けることで、表面磁束密度分布の波形にｎ×ｍ次の高調波成分を効果的に重畳できるため、同期電動機に生じるトルク脈動を抑えながら、トルク向上ができる。また、極間部４に均一肉厚部９を設けることで、マグネット１に加わる応力を均一肉厚部９の両側に分散させることができ、マグネット１の割れを抑えることができる。

実施の形態６．
図１０は実施の形態６を示す図で、空気調和機２００の構成を示す図である。

空気調和機２００は、前述の実施の形態１乃至５のいずれかの同期電動機の回転子１００を用いた同期電動機を、送風機用の電動機として搭載したものである。

空気調和機２００は、室内ユニット１０と、室外ユニット１１とを備える。

室内ユニット１０には、図示しない室内熱交換器に送風を行う室内送風機が搭載される。室内送風機は、室内送風機用電動機１２（送風機用電動機の一例）を備える。この室内送風機用電動機１２に、実施の形態１乃至５のいずれかの同期電動機の回転子１００を使用する。

室外ユニット１１には、図示しない室外熱交換器に送風を行う室外送風機が搭載される。室外送風機は、室外送風機用電動機１３（送風機用電動機の一例）を備える。この室外送風機用電動機１３に、実施の形態１乃至５のいずれかの同期電動機の回転子１００を使用する。

特に、室内送風機用電動機１２及び室外送風機用電動機１３は、低騒音化が求められることから、実施の形態１乃至５のいずれかの同期電動機の回転子１００を用いた同期電動機をこれらに用いることで、空気調和機２００から発生する振動・騒音を抑えながら、消費電力を少なくすることができる。

実施の形態７．
図１１は実施の形態７を示す図で、ポンプ３００の構成を示す縦断面図である。

図１１に示すポンプ３００は、回転子１６に実施の形態１乃至５のいずれかの同期電動機の回転子１００を使用している。

ポンプ３００は、電動機が羽根１７を回すことで、吸入口１４から吸い込んだ液体（例えば、水）を、吐出口１５より吐出する。回転子１６は、羽根１７と一体であるため、液体雰囲気中で使用される。固定子１８と回転子１６の間には、防水のためのシール部１９が存在する。シール部１９と回転子１６の間には、液体が存在するため、運転に大きな抵抗とならないように、距離をある程度大きく取る必要がある。

このため、固定子１８と回転子１６との間の空隙は通常の電動機に比べると広くなっており、回転子１６の磁束が固定子１８の巻線に鎖交しにくくなっている。このため、このようなポンプ３００も効率を向上させるためには、小形でも高磁力の回転子１６が必要となる。

高磁力の材料といえば、通常Ｎｅ−Ｆｅ−Ｂの希土類マグネットが用いられるが、液体が水であるような用途の場合、前述のマグネットは酸化しやすいため、本用途には不向きである。

これに対して、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎのマグネットを用いることで材料の劣化を抑えて、高磁力の回転子１６が得られ、ポンプの性能を向上できる。また、前述の実施の形態１又は５の同期電動機の回転子１００を用いると、回転子１６の外周が真円であることから、液体の抵抗が少なく、損失が少ない。

実施の形態８．
図１２は実施の形態８を示す図で、給湯機４００の構成を示す図である。

給湯機４００は、実施の形態７のポンプ３００を循環ポンプ２０に用いたものである。ポンプ３００は、給湯ユニット２１のタンク２３のお湯を加熱するために加熱ユニット２２に水を循環させる循環ポンプ２０に用いられる。また、ポンプ３００は、風呂の浴槽のお湯を加熱・循環させるための循環ポンプ２０に用いられる。

給湯機４００において、循環ポンプ２０は加熱ユニット２２の次に電力を消費し、お湯の循環する役割を果たすため、実施の形態７のポンプ３００を用いることで、給湯機４００の性能をより向上することができる。

本発明の活用例として、同期電動機の回転子１００を、空気調和機２００、ポンプ３００、給湯機４００等に用いられる同期電動機への適用が可能である。

以上の実施の形態では、
磁性体のバックヨークの表面にリング状のマグネットを配置した同期電動機の回転子において、
前記マグネットは、外周面が略真円であり、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極間部に、周方向に所定長さ、半径方向の肉厚が均一となる均一肉厚部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
磁性体のバックヨークの表面にリング状のマグネットを配置した同期電動機の回転子において、
前記マグネットは、
磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
前記極間部に、外径が前記極中心の外径に比べて小さい小径部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
前記小径部を平面形状としたことを特徴とする同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
前記極間部の内周に、外周の前記小径部と平行な内周平面部を設けたことを特徴とする同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
前記バックヨークの材料に、鉄粉と樹脂との混合材料を用いることを特徴とする同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
前記バックヨークと前記マグネットとを一体成形で製造することを特徴とする請求項５記載の同期電動機の回転子を説明した。

以上の実施の形態では、
前記同期電動機の回転子を用いたことを特徴とする送風機用電動機を説明した。

以上の実施の形態では、
前記送風機用電動機を搭載した空気調和機を説明した。

以上の実施の形態では、
前記同期電動機の回転子を用いたポンプを説明した。

以上の実施の形態では、
前記マグネットの材料が、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎであることを特徴とするポンプを説明した。

以上の実施の形態では、前記ポンプを用いた給湯機を説明した。

１ マグネット、２ バックヨーク、３ 極中心、４ 極間部、５ 均一肉厚部、６ 小径部、７ 小径部、８ 内周平面部、９ 均一肉厚部、１０ 室内ユニット、１１ 室外ユニット、１２ 室内送風機用電動機、１３ 室外送風機用電動機、１４ 吸入口、１５ 吐出口、１６ 回転子、１７ 羽根、１８ 固定子、１９ シール部、２０ 循環ポンプ、２１ 給湯ユニット、２２ 加熱ユニット、２３ タンク、１００ 同期電動機の回転子、２００ 空気調和機、３００ ポンプ、４００ 給湯機。

Claims (10)

1. 磁性体のバックヨークの表面にリング状のマグネットを配置した同期電動機の回転子において、
   前記マグネットは、
   磁極の中心部分である極中心が肉厚で、磁極の切り替わる極間部が薄肉であり、
   前記極間部に、外径が前記極中心の外径に比べて小さい小径部を備えることを特徴とする同期電動機の回転子。
2. 前記小径部を平面形状としたことを特徴とする請求項１記載の同期電動機の回転子。
3. 前記極間部の内周に、外周の前記小径部と平行な内周平面部を設けたことを特徴とする請求項２記載の同期電動機の回転子。
4. 前記バックヨークの材料に、鉄粉と樹脂との混合材料を用いることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
5. 前記バックヨークと前記マグネットとを一体成形で製造することを特徴とする請求項４記載の同期電動機の回転子。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の同期電動機の回転子を用いたことを特徴とする送風機用電動機。
7. 請求項６記載の送風機用電動機を搭載したことを特徴とする空気調和機。
8. 請求項１乃至５のいずれかに記載の同期電動機の回転子を用いたことを特徴とするポンプ。
9. 前記マグネットの材料が、Ｓｍ−Ｆｅ−Ｎであることを特徴とする請求項８記載のポンプ。
10. 請求項８又は請求項９記載のポンプを用いたことを特徴とする給湯機。

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