JP6055189B2

JP6055189B2 - 永久磁石式回転電機

Info

Publication number: JP6055189B2
Application number: JP2012044927A
Authority: JP
Inventors: 恵理丸山; 暁史高橋; 湧井　真一; 真一湧井
Original assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Current assignee: Hitachi Industrial Equipment Systems Co Ltd
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2012-03-01
Publication date: 2016-12-27
Anticipated expiration: 2032-03-01
Also published as: JP2013183510A; CN203278582U

Description

本発明は、永久磁石式回転電機に係り、特に、回転子にシャフト側から放射状に配置された磁石挿入孔を有するＩ字磁石配置の永久磁石式回転電機に関するものである。

近年、地球環境保全や省エネに対する認識が高まり、エア・コンディショナーや冷蔵庫に用いられる圧縮機をはじめ電気自動車（ＥＶ）、ハイブリッド電気自動車（ＨＥＶ）、燃料電池自動車に搭載される電動機（永久磁石同期機）も小型高効率が求められている。

永久磁石同期機の出力密度向上の手段として、磁石表面積を増加させ、磁石の磁束量を増加することが挙げられる。限られた回転子断面において、磁石の磁束量を増加するためには磁石配置を工夫する必要があり、代表的な配置方法として、平板、Ｖ字、Ｉ字磁石配置などがある。なかでもＩ字磁石配置は回転子外径から内径に向けて磁石を配置する構成であり、径方向長さに応じて磁石長を得ることができるため、他の磁石配置に比べ磁石表面積の確保が容易である。

永久磁石から発生する磁束はいくつかの経路を持つ。１つは磁性体で構成された磁極部を通り、ギャップを通過し、固定子を通過したのち回転子に戻る循環経路を通る磁束である。この磁束は回転に寄与する有効磁束である。他の経路を持つ磁束は回転に寄与しない漏れ磁束となる。例えば、回転子内径側および外径側の永久磁石端部に配置された磁性体部分を通る経路があげられる。これらの漏れ磁束を低減できれば、同一磁石量で有効磁束の増加が可能となる。

Ｉ字磁石配置の永久磁石式回転電機において、漏れ磁束を低減する構造として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。特許文献１では、回転軸を囲む環状の連結部と扇形の磁極部とが一体に形成された積層鉄心と、磁極部相互間に配置された永久磁石とを備え、連結部のうち永久磁石の内側の部分には中空部を形成し、永久磁石と中空部の間には内つばを積層鉄心により形成し、隣合う中空部の間のつなぎ部が径方向に伸びて扇形の磁極部と連結部を連結するようにした回転子が提案されている。

この構造によれば、有効磁束は、扇形の磁極部‐回転子・固定子間のエアギャップ‐固定子で形成される循環経路を通る。一方、漏れ磁束は、扇形の磁極部‐つなぎ部‐連結部で形成される循環経路、扇形の磁極部‐内つば‐中空部で形成される循環経路、扇形の磁極部‐外つば‐永久磁石の外側の空隙で形成される循環経路を通る。後者の２つの循環経路は空隙により磁気抵抗が大きいため漏れ磁束が小さい。扇形の磁極部‐つなぎ部‐連結部で形成される循環経路には空隙部がないが、つなぎ部の幅を小さくすることにより磁気抵抗を大きくすることができ、この循環経路の漏れ磁束を小さく抑えることができ、その結果、有効磁束が増加する。

特開2000-156946号公報特開2010-11640号公報特開2011-91911号公報

Ｉ字磁石配置の回転子では、回転子内径側に向かうにつれ隣接する永久磁石間の距離が短くなることから、磁束密度は高くなる傾向にある。このため、永久磁石の回転子内径側の周方向両端部では反磁界が加わった場合に減磁しやすいという課題がある。また、特許文献１のように、回転子内径側に中空部を設けた場合にはさらに回転子内周側の磁性体の量が少なくなるので、より減磁しやすくなる。特許文献１では、この回転子内周側の永久磁石端部における減磁については考慮されていない。

本発明の目的は、Ｉ字磁石配置の回転子を有する永久磁石式回転電機において回転子内周側の永久磁石端部が減磁しにくい永久磁石式回転電機を提供することにある。

本発明の他の目的は、Ｉ字磁石配置の回転子を有する永久磁石式回転電機において、回転子内周側の磁石端部で発生する漏れ磁束を低減し、かつ回転子内周側の永久磁石端部が減磁しにくい永久磁石式回転電機を提供することにある。

本発明は、回転軸側から放射状に配置された磁石挿入孔を有する磁性体と、磁石挿入孔に配置され周方向に磁化された永久磁石から構成された回転子を有する永久磁石式回転電機において、永久磁石の回転子外周側における幅方向寸法に対して、回転子内周側における幅方向寸法を小さくして、永久磁石の回転子内周側に挟まれた磁性体で構成された磁極間部の面積を広く形成し、磁極間部の磁束密度が低下するように構成したことを特徴とする。

また、本発明は、回転軸側から放射状に配置された磁石挿入孔を有する磁性体と、磁石挿入孔に配置され周方向に磁化された永久磁石から構成された回転子を有する永久磁石式回転電機において、回転軸と永久磁石との間に空孔又は非磁性体を設け、かつ永久磁石の回転子外周側における幅方向寸法に対して、回転子内周側における幅方向寸法を小さくして、永久磁石の回転子内周側に挟まれた磁性体で構成された磁極間部の面積を広く形成し、磁極間部の磁束密度が低下するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、永久磁石の回転子内周側の幅を回転子外周側の幅より小さくしているので、永久磁石の回転子内周側に挟まれた磁極間部の面積が広くなり、これによりその磁極間部の磁束密度が低下し、回転子内周側の永久磁石の減磁耐力が向上し、減磁しにくい永久磁石式回転電機を得ることができる。

また、本発明によれば、回転軸と永久磁石との間に空孔又は非磁性体を設けているので回転子内周側の永久磁石端部で発生する漏れ磁束を低減でき、永久磁石の回転子内周側の幅を回転子外周側の幅より小さくしているので、回転子内周側の永久磁石の回転子内周側に挟まれた磁極間部の面積が広くなり、これによりその磁極間部の磁束密度が低下し、回転子内周側の永久磁石の減磁耐力が向上し、減磁しにくい永久磁石式回転電機を得ることができる。

本発明の第１の実施例による永久磁石式回転電機の回転子の軸方向断面図。本発明の第２の実施例による永久磁石式回転電機の回転子の軸方向断面図磁性体における磁束密度と透磁率の関係を示す図。本発明の第３の実施例による永久磁石式回転電機の回転子の径方向断面図。本発明の第３の実施例におけるシャフト固定冶具の斜視図。本発明の第４の実施例による永久磁石式回転電機の回転子の軸方向断面図。本発明の永久磁石式回転電機を圧縮機に適用した図。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施例による永久磁石式回転電機（永久磁石同期機）の回転子軸方向に垂直な断面図の一部を示す。永久磁石同期機は、回転子鉄心に永久磁石を軸方向に装着した回転子１０と、この回転子１０の外周に所定の隙間を介して対向配置され電機子巻線を施した固定子（図示省略）と、回転子１０のシャフト挿入孔に装着されたシャフト（回転軸）１３とから構成されている。

磁性体３１には、回転子外径側から回転子内径側に向かって凸形状となる複数の磁石挿入孔４がシャフト側から放射状に形成されている。回転子１０は、磁性体３１で構成された回転子鉄心と、磁石挿入孔４に装着され周方向に磁化された永久磁石５，６とから構成される。周方向に磁化された永久磁石がシャフト側から放射状に配置される構造をＩ字磁石配置という。本実施例では、１極の永久磁石を、回転子外径側に配置された第一の永久磁石５と回転子内径側に配置された第二の永久磁石６の二つの磁石（フェライト磁石）で構成している。第一の永久磁石５と第二の永久磁石６は周方向に着磁され、周方向の永久磁石面５ａは向かい合う永久磁石の周方向の永久磁石面５ｂと同一の極を持ち、永久磁石に挟まれた磁性体は永久磁石面５ａ，５ｂと同一の極性を持つ磁極部３０となる。

磁性体３１には、爪形状の外つば３６が形成され、永久磁石は爪形状の外つば３６で回転子外周側が保持されている。対向する外つば３６の間には、第一の永久磁石５の回転子外周側端部における周方向の磁気抵抗となる空隙２９が形成されている。また、磁性体３１には、第二の永久磁石６の径方向内側（第２の永久磁石６とシャフト１３との間）に丸みの付いた長方形の空孔３が形成されている。第二の永久磁石６の中央部は空孔３に露出している。空孔３の両端に内つば３７が形成され、内つば３７により永久磁石６の回転子内周側が保持されている。

特許文献１も含め、従来のＩ字磁石配置の回転子では、回転子内径側に近づくにつれ、隣接する磁石間の距離は短くなる。すなわち、回転子内径側の磁極間面積が小さくなることから、当該部の磁束密度が高くなるため永久磁石６の回転子内径側の周方向両端部は反磁界が生じた場合に減磁しやすい。

これに対し、本実施例では、永久磁石６の幅方向厚さ（磁化方向厚さ）を永久磁石５の幅方向厚さ（磁化方向厚さ）より小さくすることで、永久磁石６に挟まれた磁極間部の面積が広くなるようにしている。これによって、当該部の磁束密度が低下し、永久磁石６の減磁耐力向上が可能となる。なお、Ｖ字磁石配置においては、従来、特許文献２や３に記載のように、Ｖ字型中央の回転子鉄心の内径側となる磁石端部厚さがＶ字型左右端部となる回転子鉄心の外径側に向かって磁石厚さが増すようにしたものが提案されている。しかし、Ｖ字磁石配置では、減磁の要因があるのは外径側のみなので、外径側の磁石厚さを増して外径側の永久磁石が減磁しにくくするものである。一方、Ｉ字磁石配置では、回転子外周側の隣接する永久磁石間の距離は長く、回転子外周側の磁極間面積が大きいので、回転子外周側の減磁の問題は殆どない。即ち、Ｖ字磁石配置の特許文献２や３に開示された技術的思想は、本発明が対象とするＩ字磁石配置では参考とならない。そして、Ｖ字磁石配置では、その構造上、シャフト近傍の磁性体の量が多くなり、Ｉ字磁石配置において問題となる永久磁石の内径側の減磁は殆ど生じない。即ち、本発明は、Ｉ字磁石配置において生ずる永久磁石の回転子内周側の減磁という特有の課題を見出して解決するものであり、Ｖ字磁石配置の特許文献２や３とは異なる技術的思想である。

また、本実施例によれば、Ｉ字磁石配置における永久磁石の着磁の困難さを解消することができる。すなわち、磁界強度はアンペールの法則により距離に反比例する。Ｉ字磁石配置において、永久磁石を回転子に組み込んだ状態で着磁する場合、回転子内径側に向かうにつれ磁界強度が低下し、着磁性が悪化する。回転子外周側に着磁ヨークなどを配置して、永久磁石５および６を着磁する場合、永久磁石６の着磁性は永久磁石５より低い。永久磁石の着磁特性は磁石厚さ、すなわち磁石のパーミアンスの影響を受ける。磁石が磁化方向に対して薄くなり、パーミアンスが大きくなる、すなわち、磁束を通しやすくなるほど着磁が容易となる。したがって、Ｉ字磁石配置の場合、内径側に配置された磁石ほど着磁性が低下するが、本実施例のように永久磁石６の磁化方向厚さを永久磁石５の磁化方向厚さより小さくすることで、従来構造よりも着磁性を向上することができる。

本実施例では、第一の永久磁石５及び第二の永久磁石６としてフェライト磁石を用いているが、希土類を主成分とした焼結磁石を用いても良い。また、アルニコ磁石やボンド磁石などで形成しても良い。また、本実施例では、第一の永久磁石５と第二の永久磁石６は、別体構成としているが、同一種類の一体構成の永久磁石としても良い。フェライト磁石で形成する場合には、別体で構成した方が製造しやすい。また、第二の永久磁石６を第一の永久磁石５より残留磁束密度の高い材料で構成した場合（例えば、第一の永久磁石５をフェライト磁石で構成し、第二の永久磁石６をネオジム磁石で構成した場合）、同一の磁石サイズでつなぎ部３５が磁気飽和しやすくなることから、出力が向上する。また、複数枚に分割した永久磁石を軸方向、または周方向に配置して、第一の永久磁石５または第二の永久磁石６を構成しても良い。また、第一の永久磁石５と第二の永久磁石６はそれぞれ同一種類の１枚の磁石で形成しても良いし、異なる種類の磁石で形成しても良い。

また、本実施例では、磁石挿入孔を回転子外径側から回転子内径側に向かって凸形状となるように形成しているが、内径側に向かうにつれ段階的に幅を狭めて形成してもいいし、台形形状（または扇状）に形成しても良い。また、回転子の構成材料として磁性体としているが、積層鋼板で構成しても良いし、圧粉磁心で構成しても良い。

また、本実施例では、磁性体３１に外つば３６を形成し、外つばで永久磁石の回転子外周側を保持しているので、永久磁石の外周端部に空隙２９が形成される。その結果、固定子・回転子間のエアギャップ部分の磁気抵抗が空隙２９の磁気抵抗に対し相対的に小さくなる。これにより、回転子外周側の永久磁石端部で発生する磁束は固定子・回転子間のエアギャップを通り固定子を通過する有効磁束となる。また、空隙２９の部分（溝）に非磁性体を設けても良い。なお、減磁抑制の効果を得るという観点では、漏れ磁束低減という効果は得られないが、空隙２９をなくして磁性体で永久磁石を保持するようにしても良い。

また、本実施例では、回転子内径側の磁石挿入孔に隣接して空孔３を設けているので、永久磁石６の回転子内周側の端部で発生する漏れ磁束を低減できる。また、連結部３２およびつなぎ部３５を通る漏れ磁束がつなぎ部３５によって制限されることから、つなぎ部３５を磁気飽和させ透磁率を下げることで有効磁束が増加する。すなわち、つなぎ部３５の幅を細くすることで有効磁束の増加につながる。また、空孔３を大きくすることによりつなぎ部３５の幅が小さくなって有効磁束の増加につながり、空孔３を小さくすることによりつなぎ部３５の幅が大きくなって回転子の機械的強度向上につながる（つなぎ部３５は外つば３６で受ける永久磁石の遠心力を磁極部３０を介して磁極部３０の遠心力とともに受けるのでつなぎ部３５の幅を広くすることによって機械的強度が向上する。）。したがって、漏れ磁束の低減と機械的強度向上の両方の観点から空孔３の大きさが決められる。なお、減磁抑制の効果を得るという観点では、漏れ磁束低減という効果は得られないが、空孔３をなくしても良い。

図２は、本発明の第２の実施例による永久磁石式回転電機（永久磁石同期機）の回転子軸方向に垂直な断面図を示す。図２では固定子とシャフトの図示を省略している。また、本実施例における回転子の基本構成および第一，第二の永久磁石５，６の形状と配置は、上述の第１の実施例に準ずるので説明を省略する。

第１の実施例では、固定子内径側の漏れ磁束を低減するには、上述したように、つなぎ部３５の幅を細くすることが有効である。しかし、上述したように、つなぎ部３５は径方向の遠心力を受け、第２の永久磁石６の内側の角と空孔３の角の部分に応力が集中することから、応力集中部を円弧で形成するとともに、つなぎ部３５の幅を広くすることが求められる。すなわち、漏れ磁束の低減と強度向上の両立が難しい。本実施例では、永久磁石の内周側の減磁耐力向上に加えて、機械的強度を向上するとともに、漏れ磁束を低減するものである。

本実施例では、回転子内径側の永久磁石端部を周方向に延びるリブ３９により保持している。リブ３９は円環状の連結部３２から径方向に延びるヨーク１１に連結されている。ヨーク１１のリブと反対側（回転子内側）端部は円環状の連結部３２に連結され、ヨーク１１は回転子中心側から放射状に配置されている。ヨーク１１の両側には空孔３が形成され、ヨーク１１が周方向に空孔３を介して放射状に配置されたようになっている。円環状の連結部３２の内側にはシャフト１３が挿入されるシャフト挿入孔１２が設けられている。

磁束は磁路長が短く透磁率が高い方向、すなわち磁気抵抗が低い方向に経路を決定する。有効磁束を増加するためには漏れ磁束の経路を低減する必要がある。主な漏れ磁束の経路として、本実施例では、磁極部３０、リブ３９を通る経路（１）と、外つば３６、空隙２９を通る経路（２）がある。経路（２）を通る漏れ磁束は上述したように空隙２９による磁気抵抗が大きいため漏れ磁束が低減される。

経路（１）を通る漏れ磁束の低減には、磁気飽和によりリブ３９の透磁率を下げることが有効である。図３に電磁鋼板の汎用品の磁気特性を示す。磁気飽和は磁性体の特性で決定され、図３では、磁束密度が１．６Ｔを超えると、透磁率は空気とほぼ同じになる。したがって、リブの透磁率の低下策としては、リブの幅（径方向の厚さ）を小さくすることで磁束密度を高め、磁気飽和させることが挙げられる。

リブを細くすることで回転子の機械的強度が低下するが、本実施例では、図２に示すようにヨーク１１を設け、かつ内径側に配置される永久磁石６の磁化方向厚さを小さくすることにより、図２に示すように応力集中部３８を分散させ、機械的強度を向上するようにしている。

本実施例によれば、第１の実施例の効果に加えて、回転子の機械的強度を向上するとともに、漏れ磁束を低減することが可能となる。

なお、第一，第二の永久磁石５，６の構成や、磁石挿入孔の構成、回転子の構成、およびそれら変形例は、第１の実施例と同様である。

また、本実施例では、空孔３を５角形としているが他の形状でも良い。例えば、３角形、円形、円弧、かまぼこ状などでも良い。また、空孔３の各頂点に円弧を設けても良い。また、空孔３内に非磁性体や磁極部より透磁率の低い材料を設けても良い。また、本実施例では、回転子は６極で構成されているが２極以上であれば何極でも良い。

図４は、本発明の第３の実施例による永久磁石式回転電機（永久磁石同期機）の回転子径方向断面図（回転子軸方向に沿って切断した断面図）を示し、図５は、第３の実施例で用いられているシャフト固定冶具の斜視図を示す。図４では固定子の図示を省略している。また、本実施例における回転子の基本構成および第一，第二の永久磁石５，６の形状と配置は、上述の第１，第２の実施例に準ずるので説明を省略する。

本実施例で用いられるシャフト固定冶具７は、図５に示すように、円筒部９と円筒部９の中央に一体に設けられた中空軸８により構成されている。図４に示すように、円筒部９の中央には貫通孔が形成されており、中空軸８の内側に位置する回転子の連結部３２の内側と円筒部９の貫通孔とでシャフト挿入孔１２が形成されている。中空軸８は、図５に示すように、回転子１０の磁性体３１に形成された空孔３に入る大きさの複数の円弧片で形成されている。円筒部９には複数のネジ挿入穴２０が形成されている。また、シャフト固定冶具７は非磁性体（アルミニウム）で構成されている。シャフト固定冶具７は、図４に示すように、回転子１０の軸方向の両側から回転子を挟み込むように配置され、ボルト２１とナット２２によって回転子と締結している。シャフト固定冶具７の円筒部９とシャフト１３とは焼きばめなどにより締結されており、回転子で発生するトルクはシャフト固定冶具７およびシャフト１３を介して負荷（コンプレッサの回転部材や自動車の動力伝達機構など）に伝えられる。

本実施例により回転子１０とシャフト１３の一体化が容易となる。即ち、シャフト１３と回転子鉄心の締結を焼きばめにより実施した場合、実施例１，２では、空孔３を設けることで焼きばめ時の応力により回転子の連結部３２の内側に形成されるシャフト挿入孔１２が変形したり、締結に必要なしめ代を確保できないという問題がある。これに対し、本実施例では、回転子（鉄心）とシャフトとの連結をシャフト固定冶具７を介して行うようにしているので、回転子の連結部３２の内側に形成されるシャフト挿入孔１２の内径をシャフト１３の外径より大きくでき、そして、シャフト焼きばめ時に発生する応力は回転子（鉄心）に加わらなくなり、さらに回転子のしめ代も必要なくなる。また、シャフト固定冶具７はバランスウェイトを兼ねるようにすることもできる。

本実施例では、シャフト固定冶具を回転子の軸方向両側に設け、回転子の両側で保持するようにしているが、シャフト固定冶具を回転子の片側にのみ設け、回転子の片側で保持するようにしても良い。また、本実施例では、シャフト固定冶具と回転子の締結に際しては、回転子にもネジ挿入穴２０を設けることになるが、空孔３の一部をネジ挿入穴として用いても良い。シャフト固定冶具と回転子の締結は、その他に、樹脂による一体構成としても良いし、シャフト固定冶具に設けた中空軸８を介して固定するようにしても良い。なお、シャフト固定冶具をボルト２１とナット２２によってネジ留めする場合には、中空軸８は必須ではない。

本実施例では、シャフト固定冶具７の材料としてアルミニウムを用いているが、非磁性体であれば、ステンレス、銅、真鍮などの金属でも良いし、樹脂でも良い。

図６は、本発明の第４の実施例による永久磁石式回転電機（永久磁石同期機）の回転子軸方向に垂直な断面図を示す。図６では固定子とシャフトの図示を省略している。また、本実施例における回転子の基本構成および第一，第二の永久磁石５，６の形状と配置は、上述の第１〜第３の実施例に準ずるので説明を省略する。

本実施例では、第２の実施例において、空孔３のかわりに、第三の永久磁石４０を設けている。なお、本実施例では、永久磁石の外周端部に空隙を形成することなく永久磁石の回転子外周側を保持しているが、第１，第２の実施例のように磁性体３１に外つばを形成し、外つばで永久磁石の回転子外周側を保持するようにしても良い。

本実施例では、ヨーク１１は周方向に第三の永久磁石４０を介して放射状に配置されている。第三の永久磁石４０は、回転子がもつ磁極部３１と同数に分割され、第三の永久磁石の径方向面４１は対向する磁極部と同一の極に径方向に磁化している。第三の永久磁石４０の磁束と第一，第二の永久磁石５，６の磁束によりリブ３９を磁気飽和させ、磁極部３０、リブ３９を通る経路（１）を通る漏れ磁束を低減するようにしている。また、第三の永久磁石４０を配置する構成により、磁石量増加に伴う出力向上効果が得られる。

第三の永久磁石４０は、希土類を主成分とした焼結磁石でも良いし、ボンド磁石で形成しても良いし、フェライト磁石、アニルコ磁石で形成しても良い。また、第三の永久磁石４０は、一枚の永久磁石で構成しても良いし、複数枚に分割した永久磁石を軸方向、または周方向に配置してもよい。第三の永久磁石４０は同一種類の一体構成の永久磁石としても良いし、異なる種類の永久磁石でも良い。回転子は６極で構成されているが２極以上であれば何極でも良い。第三の永久磁石３０は円弧であるが、磁化方向が磁極部と同じ方向なら、３角形でも良いし円でも良いし、多角形でも良いし、かまぼこ状でも良い。また、実施例３と組み合わせ、シャフトにリング磁石を張り付けたものでも同様の効果が得られる。即ち、実施例３ではシャフトと回転子鉄心とは焼きばめする必要がないので、シャフト１３の外周に第三の永久磁石と同じように径方向に磁化した永久磁石を張り付けた構成でも同様に漏れ磁束の低減や出力向上の効果が得られる。

上述した本発明の各実施例の永久磁石式回転電機は、エア・コンディショナーや冷蔵庫に用いられる圧縮機をはじめＥＶ、ＨＥＶ、燃料電池自動車に搭載される電動機に適用できる。これらの製品のうち、本発明の永久磁石式回転電機を圧縮機に適用した例を図７に示す。

圧縮機１００は、円筒状の密封圧縮容器２００と、この密封圧縮容器２００内に設置され駆動電動機となる永久磁石式回転電機３００と、この永久磁石式回転電機３００により駆動され密封圧縮容器２００内に設置される圧縮部４００とを備えている。永久磁石式回転電機３００として上述した実施例１〜４の永久磁石式回転電機が用いられる。

永久磁石式回転電機３００は、密封圧縮容器２００内に軸受５００Ａ，５００Ｂを介して回転自在に支承された回転軸６００に固定された回転子７００と、この回転子７００に周方向の空隙を介して対向する固定子８００とを備えている。

圧縮機１００の圧縮部４００は、回転軸６００の上端に形成されたクランク軸２３０によって旋回する旋回スクロール部材２４０と、この旋回スクロール部材２４０と噛合う固定スクロール部材２５０とを備え、旋回スクロール部材２４０は、端板２６０に直立する可動渦巻状ラップ２７０を有し、固定スクロール部材２５０は、可動渦巻状ラップ２７０と噛合う固定渦巻状ラップ２８０と、この固定渦巻状ラップ２８０を直立支持する端板２９０を有する。

このように構成された圧縮部４００の可動渦巻状ラップ２７０をクランク軸２３０によって旋回運動させると、可動渦巻状ラップ２７０と固定渦巻状ラップ２８０とによって形成された圧縮室３００が外径側から中心に向かって移動する過程で次第に容積を縮小し、圧縮動作を行なうのである。

ガス供給口３１０から外径側に位置する圧縮室３００に供給されたガスは、圧縮されながら中心側の圧縮室３００に至り、ここに設けた吐出口３２０から密封圧縮容器２００内に吐出され、吐出された圧縮ガスは、密封圧縮容器２００の側壁に設けた吐出パイプ３３０から圧縮機１００外に排出される。

本発明は、回転電機の出力密度向上の手段として、限られた回転子断面において、磁石表面積を増加させ、磁石の磁束量を増加するのが比較的容易なＩ字磁石配置の永久磁石回転電機の永久磁石の減磁耐力を向上させることができるので、小型高効率の永久磁石式回転電機の性能を長期に維持することができる。これはエア・コンディショナーや冷蔵庫に用いられる圧縮機や、ＥＶ、ＨＥＶ、燃料電池自動車のように長期に渡って使用される製品に好適であり、言い換えれば、本発明の回転電機をこれらの製品に適用することによってこれらの製品の性能を長期に維持することができる。

3：空孔、4：磁石挿入孔、5：第一の永久磁石、5a，5b：永久磁石面、6：第二の永久磁石、7：シャフト固定冶具、8：中空軸、9：円筒部、10：回転子、11：ヨーク、12：シャフト挿入孔、13：シャフト、20：ネジ挿入穴、21：ボルト、22：ナット、29：空隙、30：磁極部、31：磁性体、32：連結部、35：つなぎ部、36：外つば、37：内つば、38：応力集中部、39：リブ、40：第三の永久磁石、41：第三の永久磁石の径方向面

Claims

電機子巻線を施した固定子と、永久磁石を備え前記固定子と所定のギャップを介して配置された回転子とで構成される永久磁石式回転電機であって、
前記回転子は、回転軸側から放射状に配置された磁石挿入孔を有する磁性体と、前記磁石挿入孔に配置され前記回転子の周方向に磁化された永久磁石とから構成され、
前記永久磁石は、前記回転子の外周部側における幅方向寸法に対して、前記回転子の内周部側における幅方向寸法が小さく、
前記回転子の内周部側における幅方向寸法を小さくしない場合よりも前記永久磁石の回転子内周側に挟まれた前記磁性体で構成された磁極間部の面積が広く形成され磁極間部の磁束密度が低下するように構成されており、
前記磁石挿入孔は、前記回転子の内周側に向けて凸形状に形成されており、前記凸形状は前記磁石挿入孔における磁極間側の側面が径方向において段差を有する形状であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
請求項１に記載の永久磁石式回転電機において、前記永久磁石は、複数個に分割されて前記凸形状の磁石挿入孔に配置され、前記回転子の外周部側に形成される前記凸形状の磁石挿入孔の幅広部分に配置された第一の永久磁石と、前記回転子の内周部側に形成される前記凸形状の磁石挿入孔の幅狭部分に配置された第二の永久磁石から構成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、前記永久磁石はフェライト磁石で構成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。