JP2016029876A - 電動機の回転子、電動機、および電動機を備えた圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】非真円形状の回転子コアを有する電動機の回転子であって、回転子コアを非真円形状としたメリットは確保しつつ、固定子と回転子との隙間における風損の増大を抑制可能で、電動機の鉄損を抑制可能な、電動機の回転子を提供する。【解決手段】回転子は、固定子が周囲に配される、電動機の回転子である。回転子は、回転子コア４０と、非磁性の風損低減部６０と、を備える。回転子コアは、電磁鋼板を積層して一体に形成されており、回転軸視において真円の仮想外周線に対して中心側に凹む凹部５０が形成された外縁を有する形状である。風損低減部は、回転子コアの凹部を外方から覆うように配置され、回転子コアと一体化されて、当該回転子が回転する時の風損を低減する。【選択図】図４

Description

本発明は、電動機の回転子と、当該回転子を備えた電動機と、当該電動機を備えた圧縮機と、に関する。

電動機の回転子に、回転軸視において、例えば図３のように真円形状ではない（非真円形状の）回転子コアが用いられる場合がある。回転子コアをこのような非真円形状に設計することで、回転子と固定子との間の空間の磁束分布を任意の形状にすることが可能で、効率のよい電動機を実現できる。

ところで、現在、電動機に対し、電動機のサイズは変更することなく出力を増大させることが求められている。これを実現するため、電動機の回転子の回転速度が高速化されつつある。

ところが、図３のような非真円形状の回転子コアを用いる場合、回転子を従来に比べて高速で回転させると、電動機の風損が大きくなりやすいという問題がある。

これに対し、特許文献１（特開２０１３−１１５８９９号公報）には、複数の継鉄部からなる非真円形状の回転子コアの外周を、回転子コアを外周側から中心側に押し付ける非磁性体のリングで囲むことで一体化し、さらに、回転子コアとリングとの隙間に非磁性部材を充填して真円形状とした回転子が開示されている。このように構成することで、回転子コアを非真円形状としたメリットは確保しつつ、風損を低減することが可能となる。

しかし、特許文献１（特開２０１３−１１５８９９号公報）の回転子では、リングが、回転子コアに圧縮応力を作用させることとなり、電動機の鉄損が大きくなるという問題がある。

本発明の課題は、非真円形状の回転子コアを有する電動機の回転子であって、回転子コアを非真円形状としたメリットは確保しつつ、電動機の風損を抑制可能で、さらに電動機の鉄損を抑制可能な、電動機の回転子を提供することにある。

本発明の第１観点に係る電動機の回転子は、固定子が周囲に配される、電動機の回転子である。回転子は、回転子コアと、非磁性の風損低減部と、を備える。回転子コアは、電磁鋼板を積層することで一体に形成されており、回転軸視において真円の仮想外周線に対して中心側に凹む凹部が形成された外縁を有する形状である。風損低減部は、回転子コアの凹部の少なくとも一部を外方から覆うように配置され、回転子コアと一体化されて、当該回転子が回転する時の風損を低減する。

本発明の第１観点に係る電動機の回転子では、回転子コアの凹部の少なくとも一部が、風損を低減するための非磁性の風損低減部により覆われている。そのため、回転子コアを非真円形状にすることで回転子と固定子との間の空間の磁束分布を任意の形状にできるというメリットは確保しつつ、回転子コアを非真円形状にしたことで生ずる（回転子コアに凹部を形成したことで生ずる）回転子の回転時の風損の増大を抑制できる。また、回転子コアは、複数の部材からなるものではなく、電磁鋼板を積層することで一体に形成されているため、回転子コアを一体にするために風損低減部により回転子コアを中心側に向かって押し付ける必要がなく、回転子が用いられる電動機の鉄損の増大を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る電動機の回転子は、第１観点に係る電動機の回転子であって、回転子コアの凹部は、回転軸視において外周側に配される外側凹部と、外側凹部から更に中心側に凹む内側凹部とを含む。風損低減部は、少なくとも内側凹部を塞ぐように配置される。

ここでは、風損の増大の原因となる回転子コアの凹部のうち、少なくとも内側凹部が風損低減部により塞がれている。そのため、回転子コアに凹部が設けられたことで生じる風損の増大を抑制できる。

本発明の第３観点に係る電動機の回転子は、第１観点に係る電動機の回転子であって、回転子コアの凹部では、回転軸視において、外周側に形成された凹部の開口の円周方向の長さが、凹部の円周方向の最大長さよりも短い。

ここでは、回転軸視において、回転子コアの凹部の開口の円周方向の長さが、凹部の円周方向の最大長さよりも短くなるように形成されている。言い換えれば、回転軸視において、回転子コアの凹部は、凹部の開口よりも内側（回転軸側）が広がった構造を有する。そのため、回転子が回転して凹部を覆う風損低減部に遠心力が作用しても、風損低減部が凹部から外れにくい。その結果、回転子コアに一体化された風損低減部が、回転子コアから外れる可能性を低減できる。

本発明の第４観点に係る電動機の回転子は、第１観点から第３観点のいずれかに係る電動機の回転子であって、風損低減部は、更に回転子コアの外縁全体を覆うように配置される。

ここでは、回転子コアに凹部が設けられたことで生じる風損の増大を抑制することが容易である。

本発明の第５観点に係る電動機の回転子は、第１観点から第４観点のいずれかに係る電動機の回転子であって、風損低減部の材質は樹脂である。

ここでは、風損低減部の材質として軽量な樹脂が用いられるため、回転子の回転時に、回転子コアと一体化された風損低減部に作用する遠心力を抑制することができ、風損低減部が遠心力により回転子コアから外れることを防止できる。また、風損低減部の材質として、加工の容易な樹脂が用いられるため、回転子の製造コストを抑制できる。

本発明の第６観点に係る電動機の回転子は、第５観点に係る電動機の回転子であって、風損低減部は、インジェクションにより回転子コアと一体化されている。

ここでは、回転子コアと風損低減部とがインジェクションにより一体化されるため、容易に回転子を製造することができる。

本発明の第７観点に係る電動機の回転子は、第１観点から第６観点のいずれかに係る電動機の回転子であって、風損低減部は、回転子コアに固定されている。

ここでは、風損低減部に、回転子コアを回転子コアの中心側に向かって押す力が生じにくく、風損低減部を設けたことで電動機の鉄損が増大することを抑制できる。

本発明の第８観点に係る電動機は、第１観点から第７観点のいずれかに係る電動機の回転子を備える。

ここでは、回転子と固定子との間の空間の磁束分布が適切な形状に設計され、風損の増大が抑制され、鉄損の増大も抑制されるため、電動機の効率がよい。

本発明の第９観点に係る圧縮機は、第８観点に係る電動機と、圧縮機構と、を備える。

ここでは、効率のよい電動機が用いられるため、効率のよい圧縮機を実現できる。

本発明の第１観点に係る電動機の回転子では、回転子コアの凹部の少なくとも一部が、風損を低減するための非磁性の風損低減部により覆われている。そのため、回転子コアを非真円形状にすることで回転子と固定子との間の空間の磁束分布を任意の形状にできるというメリットは確保しつつ、回転子コアを非真円形状にしたことで生ずる（回転子コアに凹部を形成したことで生ずる）電動機の風損の増大を抑制できる。また、回転子コアは、複数の部材からなるものではなく、電磁鋼板を積層することで一体に形成されているため、回転子コアを一体にするために風損低減部により回転子コアを中心側に向かって押し付ける必要がなく、回転子が用いられる電動機の鉄損の増大を抑制することができる。

本発明の第２観点に係る電動機の回転子では、回転子コアに凹部が設けられたことで生じる風損の増大を抑制することができる。

本発明の第３観点に係る電動機の回転子では、回転子コアに一体化された風損低減部が、回転子コアから外れる可能性を低減できる。

本発明の第４観点に係る電動機の回転子では、回転子コアに凹部が設けられたことで生じる風損の増大を抑制することが容易である。

本発明の第５観点に係る電動機の回転子では、回転子の回転時に、風損低減部が遠心力により回転子コアから外れることを防止できる。

本発明の第６観点に係る電動機の回転子では、容易に回転子を製造することができる。

本発明の第７観点に係る電動機の回転子では、風損低減部に、回転子コアを回転子コアの中心側に向かって押す力が生じにくく、風損低減部を設けたことで電動機の鉄損が増大することを抑制できる。

本発明の第８観点に係る電動機では、効率のよい電動機を実現できる。

本発明の第９観点に係る圧縮機では、効率のよい圧縮機を実現できる。

本発明の一実施形態に係る回転子を有する電動機を備えた、圧縮機の縦断面図である。 図１の電動機の固定子が有する固定子鉄心の平面図である。 図１の電動機の回転子が有する回転子コアの平面図である。図３は、回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図３では、仮想外周線を二点鎖線で示している。 図１の電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図４は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図４中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｂに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図５は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図５中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｃに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図６は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図６中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｄに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図７は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図７中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｅに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図８は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図８中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｆに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図９は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図９中の網掛部は、風損低減部を示す。 変形例Ｈに係る電動機の回転子が有する、風損低減部が一体化された回転子コアの平面図である。図１０は、風損低減部が一体化された回転子コアを、回転子の回転軸の延びる方向から見た図である。図１０中の網掛部は、風損低減部を示す。

本発明に係る電動機の回転子の一実施形態としての回転子３０と、本発明に係る圧縮機の一実施形態としての、回転子３０を有する電動機１０を備えた圧縮機１００とを、図面を参照して説明する。以下の説明では、圧縮機１００内における各構成の配置等を説明するために、「上」「下」という表現を用いる場合があるが、特に断りのない限り、図１の矢印Ｕの方向を「上」として説明する。

なお、下記の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

（１）全体概要
図１は、回転子３０を有する電動機１０を備えた圧縮機１００である。圧縮機１００は、蒸発器、凝縮器、および膨張機構などと共に冷媒回路を構成し、冷媒回路中の冷媒を圧縮する役割を担うロータリ圧縮機である。圧縮機１００は、主に、ケーシング１０２と、電動機１０と、圧縮機構１０４とを有する（図１参照）。

ケーシング１０２の内部には、電動機１０および圧縮機構１０４が収納されている。ケーシング１０２の側壁には、圧縮機構１０４と連結され、図示しない冷媒回路から圧縮機構１０４内に冷媒を供給する吸入管１０２ａと、圧縮機構１０４により圧縮された冷媒を図示しない冷媒回路に吐出する吐出管１０２ｂとが設けられている（図１参照）。

電動機１０は、固定子２０および回転子３０を備える（図１参照）。固定子２０は、環状に形成され、ケーシング１０２の内壁に固定されている。回転子３０は、環状に形成された固定子２０の径方向内側に配置される（図１参照）。言い換えれば、回転子３０の周囲には、固定子２０が配される。回転子３０は、駆動軸１０６を介して圧縮機構１０４と連結されている。電動機１０が駆動されると、回転子３０は駆動軸１０６の軸心Ａ（図１参照）を回転軸として固定子２０の内部の空間で回転し、回転子３０と連結された圧縮機構１０４を駆動する。

圧縮機構１０４は、電動機１０により駆動され、吸入管１０２ａから吸入した冷媒を圧縮機構１０４内で圧縮する。圧縮機構１０４により圧縮された冷媒は、圧縮機構１０４を出て、ケーシング１０２の内部（ケーシング１０２と固定子２０との隙間や、固定子２０と回転子３０との隙間等）を通って上昇し、吐出管１０２ｂから圧縮機１００外へ吐出される。

（２）詳細説明
以下に、電動機１０について詳細に説明する。電動機１０は、永久磁石を具備した回転子３０を使用するＩＰＭ型のモータ（Interior Permanent Magnet Motor）である。電動機１０は、固定子２０および回転子３０を主に有する。回転子３０は、環状の固定子２０の内側に、わずかな隙間を隔てて配置される（図１参照）。

（２−１）固定子
固定子２０は、固定子鉄心２１と、固定子鉄心２１の上端面および下端面に近接して配置されるインシュレータ２２と、巻線２３とを主に有する（図１参照）。

固定子鉄心２１は、環状に形成され、ケーシング１０２の内壁に固定されている。固定子鉄心２１は、平面視において、環状のヨーク部２１ａと、ヨーク部２１ａから径方向内側に突出するティース部２１ｂとを有する（図２参照）。ティース部２１ｂで囲まれる内部空間に、回転子３０が配置される。ティース部２１ｂには、固定子鉄心２１の上下に配されたインシュレータ２２を介して、巻線２３が巻き付けられている。巻線２３に通電されることで回転磁界が発生し、回転磁界により、固定子２０の内側に配置された回転子３０が回転する。

（２−２）回転子
回転子３０は、固定子２０の内部に、固定子２０と僅かな隙間を隔てて配置される。電動機１０が駆動されると（巻線２３を電流が流れ回転磁界が発生すると）、回転子３０は、固定子２０の内部で、駆動軸１０６の軸心Ａを回転軸として回転する。

回転子３０は、積層された複数の電磁鋼板からなる回転子コア４０と、風損低減部６０とを主に有する（図４参照）。

（２−２−１）回転子コア
回転子コア４０は、回転子３０の回転軸の軸方向（上下方向）に積層された複数の電磁鋼板からなる。回転子コア４０は、複数の部材に分割されたものではなく、電磁鋼板を積層することで一体に形成されている。各電磁鋼板は、平面視において図３のような形状を有する。各電磁鋼板は、一体に形成されている。積層された複数の電磁鋼板からなる回転子コア４０は、図１のように筒状に形成されている。

回転子コア４０は、回転軸視（回転子３０の回転軸となる駆動軸１０６の軸心Ａが延びる方向から見た状態）において、言い換えれば平面視において、中央部に、駆動軸１０６が挿入される貫通穴４１が形成されている（図３参照）。駆動軸１０６は、貫通穴４１に挿入された状態で回転子コア４０に固定され、回転子３０と圧縮機構１０４とを連結する。回転子コア４０と駆動軸１０６とは、例えば焼き嵌めにより固定される。

回転子コア４０には、回転軸視において矩形状のスリット４２が、貫通穴４１を囲むように複数（ここでは４箇所）形成されている（図３参照）。スリット４２は、駆動軸１０６に沿う方向（上下方向）に延びる。スリット４２には、図示しない板状の永久磁石が挿入され、固定されている。なお、回転子コア４０に形成されたスリット４２の形状や数は例示であって、図３に示されたものに限定されるものではない。

また、回転子コア４０には、リベット穴４３が複数（ここでは４箇所）形成されている（図３参照）。リベット穴４３は、駆動軸１０６に沿う方向（上下方向）に延びる。回転子コア４０の上方および下方には、回転子コア４０の端部を覆う、図示しない端板がそれぞれ配される。回転子コア４０の上方および下方に配される端板は、回転子コア４０を上下から挟みこんだ状態で、リベット穴４３に挿入されるリベット７１（図１参照）によって締結されている。なお、回転子コア４０に形成されたリベット穴４３の数は例示であって、図３に示されたものに限定されるものではない。

回転軸視（平面視）において、回転子コア４０の外縁の形状は、真円形状ではない（図３参照）。回転子コア４０は、回転軸視において、真円の仮想外周線Ｃ（図３の二点鎖線で描画された円を参照）に対して、仮想外周線Ｃの中心側（回転子コア４０に形成された貫通穴４１側）に凹む凹部５０が形成された外縁を有する形状である。なお、仮想外周線Ｃは、回転軸視において、回転子コア４０の回転中心Ｏ（図３参照）を中心とする円であり、回転子コア４０の回転中心Ｏから見て回転子コア４０の最外周に配置される円弧を繋いだ仮想の外周線である。回転子コア４０をこのような非円形形状に設計することで、回転子３０と固定子２０との間の空間の磁束分布を所望の形状にすることが可能である。回転子コア４０には、回転軸視において、仮想外周線Ｃに対し、スリット４２の端部に近づくように４箇所に凹部５０が形成されている（図３参照）。凹部５０は、回転軸視において外周側（仮想外周線Ｃ側）に配される外側凹部５１と、外側凹部５１から更に中心側に凹む内側凹部５２とを含む（図３参照）。つまり、回転子コア４０には、４箇所の外側凹部５１と、４箇所の内側凹部５２と、が形成されている。言い換えれば、回転子コア４０の外縁は、回転軸視において、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分を、合計８箇所（４箇所の外側凹部５１、および、外側凹部５１から更に中心側に凹む４箇所の内側凹部５２）有する（図３参照）。

（２−２−２）風損低減部
風損低減部６０は、回転子コア４０の凹部５０を外方（外周側）から覆うように配置される部材である。

風損低減部６０は、非磁性体である。風損低減部６０は、非磁性体であるため、回転子コア４０と一体化しても、電動機１０の性能に磁気的に影響を与えることがない。また、風損低減部６０は、非導体である。風損低減部６０は、非導体の部材であるため、固定子２０が発生させる磁界により渦電流が発生することがない。具体的には、風損低減部６０は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）６、ＰＡ（ポリアミド）６６、ＰＰＡ（ポリフタルアミド）等の樹脂製である。

風損低減部６０は、回転子コア４０に固定されている。言い換えれば、風損低減部６０は、回転子コア４０を、回転子コア４０の中心側（貫通穴４１方向）に押す力が生じないように回転子コア４０と一体化されている。風損低減部６０は、回転子コア４０の外縁全体を覆うのではなく、回転子コア４０を部分的に覆うように（具体的には、凹部５０だけを覆うように）配置される。一体化された回転子コア４０および風損低減部６０の外縁は、回転軸視（平面視）において、図４のように円形状を有する。回転軸視において、一体化された回転子コア４０および風損低減部６０の外縁は、図３の仮想外周線Ｃとほぼ一致する。言い換えれば、風損低減部６０により凹部５０が覆われた回転子コア４０の形状（回転子３０の形状）は、円柱形状である。回転子３０の形状を円柱形状とすることで、風損低減部６０で凹部５０を覆わない、外形が非円柱形状の回転子コア４０をそのまま回転子として用いる場合に比べ、固定子２０と回転子３０との間を通過する流体（ここでは冷媒）の風損を低減することができる。つまり、風損低減部６０は、回転子コア４０の凹部５０を覆うように配置されることで、回転子コア４０の凹部５０を風損低減部６０で覆わない場合に比べ、電動機１０の風損を低減することができる。

なお、回転軸視において、風損低減部６０を有する回転子コア４０（一体化された回転子コア４０および風損低減部６０）の外縁（図４参照）は、凹部５０が風損低減部６０により外方から覆われているため、風損低減部６０を有しない回転子コア４０の外縁（図３参照）に比べ、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分の数が少ない。具体的には、風損低減部６０を有しない回転子コア４０は、回転軸視において、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分を、８箇所（４箇所の外側凹部５１、および、外側凹部５１から更に中心側に凹む４箇所の内側凹部５２）有する（図３参照）。これに対し、風損低減部６０を有する回転子コア４０の外縁は、凹部５０が風損低減部６０により覆われているため、回転軸視において、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分が０箇所である（図４参照）。言い換えれば、風損低減部６０を有する回転子コア４０の外縁は、回転軸視において、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分を有さない。

風損低減部６０は、回転子コア４０と、以下のような方法により一体化されている。

回転子コア４０は、一端が閉鎖された、仮想外周線Ｃとほぼ同じ直径の内径を有する円筒（一端が閉鎖された、仮想外周線Ｃの直径よりも僅かに大きな内径を有する円筒）の内部に挿入される。回転子コア４０が挿入される円筒の長さは、回転子コア４０の高さ（電磁鋼板の積層方向の長さ）とほぼ同一であり、回転子コア４０全体が、円筒内部に挿入される。この状態において、回転子コア４０の凹部５０と円筒との隙間に、円筒の開口側から、溶融した状態の樹脂（冷却されることで風損低減部６０となる樹脂）がインジェクションされる。回転子コア４０は、複数の電磁鋼板を積層して形成されるものであることから、回転子コアが一体として形成される場合に比べて側面に凹凸が生じやすく、風損低減部６０の材料である樹脂が、回転子コア４０に固定されやすい。また、風損低減部６０の材料である樹脂と回転子コア４０の金属との結合を強めるため、回転子コア４０の凹部５０の側面（樹脂と固定される面）に、微小な凹凸を形成する表面処理が施されてもよい。インジェクションの後、樹脂が冷えて固まると、風損低減部６０が一体化された回転子コア４０が円筒から取り出される。風損低減部６０の外縁には、一体化された回転子コア４０および風損低減部６０の外縁の形状の真円度を向上させるため、研磨加工等の機械加工が施されてもよい。

（３）特徴
（３−１）
本実施形態の回転子３０は、固定子２０が周囲に配される、電動機１０の回転子３０である。回転子３０は、回転子コア４０と、非磁性の風損低減部６０と、を備える。回転子コア４０は、電磁鋼板を積層することで一体に形成されており、回転軸視において真円の仮想外周線Ｃに対して中心側に凹む凹部５０が形成された外縁を有する形状である。風損低減部６０は、回転子コア４０の凹部５０を外方から覆うように配置され、回転子コア４０と一体化されて、当該回転子３０が回転する時の風損を低減する。

ここでは、回転子コア４０の凹部５０が、風損を低減するための非磁性の風損低減部６０により覆われている。風損低減部６０により凹部５０が覆われた回転子コア４０の形状は、円柱状である。そのため、回転子コア４０を非真円形状にすることで回転子３０と固定子２０との間の空間の磁束分布を任意の形状にできるというメリットは確保しつつ、回転子コア４０を非真円形状にしたことで生ずる（回転子コア４０に凹部５０を形成したことで生ずる）電動機１０の増大を抑制できる。また、回転子コア４０は、複数の部材からなるものではなく、電磁鋼板を積層することで一体に形成されているため、回転子コア４０を一体にするために風損低減部６０により回転子コア４０を中心側に向かって押し付ける必要がなく、回転子３０が用いられる電動機１０の鉄損の増大を抑制することができる。

（３−２）
本実施形態の回転子３０では、回転子コア４０の凹部５０は、回転軸視において外周側に配される外側凹部５１と、外側凹部５１から更に中心側に凹む内側凹部５２とを含む。風損低減部６０は、内側凹部５２および外側凹部５１を塞ぐように配置される。

ここでは、内側凹部５２および外側凹部５１が風損低減部６０により塞がれ、風損低減部６０により凹部５０が覆われた回転子コア４０の形状（回転子３０の形状）は円柱形状である。そのため、回転子コア４０に凹部５０が設けられたことで生じる電動機１０の風損の増大を抑制できる。

（３−３）
本実施形態の回転子３０では、風損低減部６０の材質は樹脂である。

ここでは、風損低減部６０の材質として軽量な樹脂が用いられるため、回転子３０の回転時に、回転子コア４０と一体化された風損低減部６０に作用する遠心力を抑制することができ、風損低減部６０が遠心力により回転子コア４０から外れることを防止できる。また、風損低減部６０の材質として加工の容易な樹脂が用いられるため、回転子３０の製造コストを抑制できる。

（３−４）
本実施形態の回転子３０では、風損低減部６０は、インジェクションにより回転子コア４０と一体化されている。

ここでは、回転子コア４０と風損低減部６０とがインジェクションにより一体化されるため、容易に回転子３０を製造することできる。

また、本実施形態の回転子３０は、圧縮機１００の電動機１０として用いられるものであることから、回転子コア４０および風損低減部６０は冷媒や冷凍機油等の化学物質と接触する可能性がある。しかし、回転子コア４０と風損低減部６０との固定に接着剤が使用されないことから、接着剤が冷媒等に溶出し、圧縮機１００の運転に悪影響を及ぼすことがない。

（３−５）
本実施形態の回転子３０では、風損低減部６０は、回転子コア４０に固定されている。

ここでは、風損低減部６０に、回転子コア４０を回転子コア４０の中心側に押す力が生じにくく、風損低減部６０を設けたことで電動機１０の鉄損が増大することを抑制できる。

（３−６）
本実施形態の回転子３０では、風損低減部６０は、回転子コア４０の外縁を部分的に覆うように配置される。

ここでは、風損低減部６０により回転子コア４０の外縁を部分的に（凹部５０だけを）覆うことで、回転子３０と固定子２０との隙間における風損の増大を抑制することができる。そして、風損低減部６０が回転子コア４０の外縁全体を覆うものではないことから、回転子３０と固定子２０との隙間を確保することが容易である。また、風損低減部６０が回転子コア４０の外縁全体を覆うものではないことから、風損低減部６０が回転子コア４０を中心側に押す力が生じにくく、風損低減部６０を設けたことで電動機１０の鉄損が増大することを抑制できる。

（３−７）
本実施形態の電動機１０は、上記の特徴を有する回転子３０を備える。

ここでは、回転子３０と固定子２０との間の空間の磁束分布が適切な形状に設計され、風損の増大が抑制され、鉄損の増大も抑制されるため、電動機１０の効率がよい。

（３−８）
本実施形態の圧縮機１００は、上記の特徴を有する回転子３０を有する電動機１０と、圧縮機構１０４と、を備える。

ここでは、効率のよい電動機１０が用いられるため、効率のよい圧縮機１００を実現できる。

（４）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。複数の変形例は、矛盾のない範囲で、適宜組み合わされてもよい。

（４−１）変形例Ａ
上記実施形態の電動機１０の回転子３０は、ロータリ圧縮機に使用されるものであるが、これに限定されるものではない。回転子３０は、他のタイプの圧縮機が備える電動機に用いられるものであってもよい。また、回転子３０は、圧縮機以外の用途で使用される電動機に用いられるものであってもよい。

（４−２）変形例Ｂ
上記実施形態の電動機１０の回転子３０では、回転子コア４０の凹部５０全体（外側凹部５１および内側凹部５２の両方）を風損低減部６０により塞いでいるが、これに限定されるものではない。

例えば、図５のように、風損低減部２６０は、回転子コア４０の凹部５０の内側凹部５２だけを塞ぐように配置されてもよい。風損低減部２６０を回転子コア４０の内側凹部５２だけを塞ぐように配置することで、回転軸視において、風損低減部２６０を有する回転子コア４０の外縁は、風損低減部２６０を有しない回転子コア４０の外縁に比べ、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分の数が、内側凹部５２の数だけ少なくなる。風損低減部２６０を、回転子コア４０の内側凹部５２を塞ぐように配置することで、回転子コア４０に凹部５０が設けられたことで生じる電動機１０の風損の増大を抑制できる。

ただし、風損の増大をより抑制する上では、上記実施形態のように、回転子コア４０の凹部５０全体（外側凹部５１および内側凹部５２の両方）が風損低減部６０で塞がれることが望ましい。

（４−３）変形例Ｃ
さらに、例えば、回転子コア４０の凹部５０の内側凹部５２に加え、外側凹部５１の一部を塞ぐように、風損低減部２６０'が配置されてもよい（図６参照）。

回転軸視において、風損低減部２６０'を有する回転子コア４０の外縁は、風損低減部２６０'を有しない回転子コア４０の外縁に比べ、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分の数が少ない。風損低減部２６０’を回転子コア４０の内側凹部５２と外側凹部５１の一部とを塞ぐように配置することで、回転子コア４０に凹部５０が設けられたことで生じる電動機１０の風損の増大を抑制できる。

ただし、風損の増大をより抑制する上では、上記実施形態のように、回転子コア４０の凹部５０全体（外側凹部５１および内側凹部５２の全体）が風損低減部６０で塞がれることが望ましい。

（４−４）変形例Ｄ
上記実施形態では、回転子コア４０には４箇所に凹部５０が形成され、各凹部５０は外側凹部５１および内側凹部５２を含むが、これに限定されるものではない。回転子コア４０に形成される凹部５０の数量および形状は、回転子３０と固定子２０との間の空間の磁束分布が適切な形状になるように設計されればよい。

例えば、回転子コア４０には、上記実施形態の外側凹部５１に該当する部分だけが、凹部３５０として形成されてもよい（図７参照）。そして、図７のように、一体化された回転子コア４０および風損低減部３６０の外縁が円形状を有するように、風損低減部３６０は、凹部３５０を外方から覆うように配置されてもよい。この場合、回転軸視において、風損低減部３６０を有する回転子コア４０の外縁は、風損低減部３６０を有しない回転子コア４０の外縁に比べ、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分の数が少ない。風損低減部３６０を、回転子コア４０の凹部３５０を塞ぐように配置することで、回転子コア４０に凹部３５０が設けられたことで生じる電動機１０の風損の増大を抑制できる。

（４−５）変形例Ｅ
風損低減部を回転子コア４０から外れにくくするためには、回転子コア４０の凹部は、以下のような形状に形成されることが望ましい。

図８のように、回転子コア４０に形成される凹部４５０では、回転軸視（平面視）において、外周側に形成された凹部４５０の開口の円周方向の長さＡ１が、凹部３５０の円周方向の最大長さＡ２よりも短い。つまり、凹部４５０は、回転軸視において、外周側の凹部４５０の開口よりも内側（中心側）が広がった構造を有する。このような構造に凹部４５０が形成されることで、回転子３０が回転し凹部４５０を覆う（特にここでは凹部４５０を塞ぐ）風損低減部４６０に遠心力が作用しても、回転軸視において風損低減部４６０の最大幅が凹部４５０の開口の幅よりも大きいので、風損低減部４６０が凹部４５０から外れにくい。その結果、回転子コア４０に一体化された風損低減部４６０が、回転子コア４０から外れる可能性を低減できる。

（４−６）変形例Ｆ
上記実施形態では、風損低減部６０は、回転子コア４０の外縁を部分的に、より具体的には凹部５０の部分だけを覆うように配置されているが、これに限定されるものではない。

例えば、図９のように、風損低減部５６０は、回転子コア４０の外周全体を覆うように配置されてもよい。このような風損低減部５６０を設けることで、回転軸視において、風損低減部５６０を有する回転子コア４０の外縁は、風損低減部５６０を有しない回転子コア４０の外縁に比べ、回転子コア４０の回転中心Ｏからの距離が変化する部分の数が少なくなる。ここでは、風損低減部５６０により覆われた回転子コア４０の形状（回転子３０の形状）を真円度の高い円柱形状に近づけ、回転子コア４０に凹部５０が設けられたことで生じる電動機１０の風損の増大を抑制することが容易である。また、風損低減部５６０が回転子コア４０の外周全体を覆うように配置されることで、風損低減部５６０と回転子コア４０との接触面積が増加し、風損低減部５６０が回転子コア４０にしっかりと固定されやすい。

さらに、回転子コア４０の外縁全体を覆う風損低減部５６０は、その外縁が真円度を向上させるように機械加工（例えば研磨加工など）されることが望ましい。凹部５０のような外縁の形状の変化が大きな部分を無くすだけではなく、風損低減部５６０の外縁の真円度を向上させることで、電動機１０の風損を、さらに抑制しやすい。

（４−７）変形例Ｇ
上記実施形態では、風損低減部６０は、インジェクションにより回転子コア４０と一体化されるが、これに限定されるものではない。例えば、回転子コア４０の凹部５０の形状に合わせた風損低減部６０を別途製作した後、接着剤を用いて凹部５０に風損低減部６０が接着されてもよい。

ただし、特に上記実施形態のように、回転子コア４０および風損低減部６０が冷媒や冷凍機油等の化学物質と接触する可能性がある場合には、接着剤は使用されないことが望ましく、インジェクション等により回転子コア４０と風損低減部６０とが一体化されることが望ましい。また、インジェクションを用いた場合、風損低減部６０の成形と固定とを同時に行うことができるため、回転子３０の製作に必要な工程を抑制することができる。

（４−８）変形例Ｈ
変形例Ｄでは、凹部３５０が形成された回転子コア４０が用いられる場合に、凹部３５０全体が風損低減部３６０に覆われ、風損低減部３６０を有する回転子コア４０の外縁が円形状となるが、これに限定されるものではない。

例えば、凹部３５０が形成された回転子コアの凹部３５０は、図１０のように、その一部だけが風損低減部６６０により覆われてもよい。ここでは、回転軸視において、風損低減部６６０を有する回転子コア４０の外縁は、風損低減部６６０を有しない回転子コア４０の外縁に比べ、回転子コア４０の回転中心からの距離の変化する部分（凹部３５０）における距離の変化する度合いが小さい。ここでも、回転子コア４０を非真円形状にすることで回転子３０と固定子２０との間の空間の磁束分布を任意の形状にできるというメリットは確保しつつ、回転子コア４０を非真円形状にしたことで生ずる（回転子コア４０に凹部３５０を形成したことで生ずる）電動機１０の風損の増大を抑制できる。また、回転子コア４０は、複数の部材からなるものではなく、電磁鋼板を積層することで一体に形成されているため、回転子コア４０を一体にするために風損低減部６６０により回転子コア４０を中心側に向かって押し付ける必要がなく、回転子３０が用いられる電動機１０の鉄損の増大を抑制することができる。

本発明の電動機の回転子は、回転子コアを非真円形状としたメリットは確保しつつ、電動機の風損の増大を抑制可能で、さらに電動機の鉄損を抑制可能な回転子として有用である。また、上記の特徴を有する回転子を含む電動機は、効率のよい電動機として有用である。さらに、この電動機を備えた圧縮機は、効率のよい圧縮機として有用である。

１０ 電動機
２０ 固定子
３０ 回転子（電動機の回転子）
４０ 回転子コア
５０，３５０，４５０ 凹部
５１ 外側凹部
５２ 内側凹部
６０，２６０，２６０'，３６０，４６０，５６０，６６０ 風損低減部
１００ 圧縮機
１０４ 圧縮機構
Ａ１ 凹部の開口の円周方向の長さ
Ａ２ 凹部の円周方向の最大長さ
Ｃ 真円の仮想外周線

特開２０１３−１１５８９９号公報

Claims (9)

1. 固定子（２０）が周囲に配される、電動機（１０）の回転子であって、
   電磁鋼板を積層することで一体に形成された、回転軸視において真円の仮想外周線（Ｃ）に対して中心側に凹む凹部（５０，３５０，４５０）が形成された外縁を有する形状の回転子コア（４０）と、
   前記凹部の少なくとも一部を外方から覆うように配置され、前記回転子コアと一体化されて、当該回転子が回転する時の風損を低減する、非磁性の風損低減部（６０，２６０，２６０'，３６０，４６０，５６０，６６０）と、
   を備える、
   電動機の回転子（３０）。
2. 前記凹部（５０）は、前記回転軸視において外周側に配される外側凹部（５１）と、前記外側凹部から更に中心側に凹む内側凹部（５２）とを含み、
   前記風損低減部（６０，２６０，２６０'，５６０）は、少なくとも前記内側凹部を塞ぐように配置される、
   請求項１に記載の電動機の回転子。
3. 前記凹部（４５０）では、前記回転軸視において、外周側に形成された前記凹部の開口の円周方向の長さ（Ａ１）が、前記凹部の円周方向の最大長さ（Ａ２）よりも短い、
   請求項１に記載の電動機の回転子。
4. 前記風損低減部（５６０）は、更に前記回転子コアの外縁全体を覆うように配置される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
5. 前記風損低減部の材質は樹脂である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
6. 前記風損低減部は、インジェクションにより前記回転子コアと一体化されている、
   請求項５に記載の電動機の回転子。
7. 前記風損低減部は、前記回転子コアに固定されている、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の電動機の回転子。
8. 請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電動機の回転子を備える電動機。
9. 請求項８に記載の電動機と、
   圧縮機構（１０４）と、
   を備えた、
   圧縮機（１００）。

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