JP6422566B2 - モータの回転子及びこれを用いた圧縮機用モータ並びに圧縮機 - Google Patents

Description

この発明は、密閉型圧縮機に使用される永久磁石埋め込み型のモータ回転子及びこれを用いた圧縮機用モータ並びに圧縮機に関するものである。

密閉型圧縮機用の電動要素であるモータとして、いわゆる永久磁石埋め込み型モータが用いられている。永久磁石埋め込み型モータは、密閉容器に固定された固定子と、固定子内に配置され、積層された複数の電磁鋼板からなる永久磁石が挿入された回転子と、回転子に固定され、圧縮要素に連結された回転軸とを有している。固定子に電流が印加されることにより固定子から回転磁界が発生する。回転磁界と回転子の永久磁石との吸引反発作用により回転子が回転し、回転子に固定されたクランクシャフトが回転する。そして、クランクシャフトの偏心軸部に接続された圧縮機の圧縮要素により冷媒が圧縮される。

圧縮機中の冷媒は、吸入部から吸入され圧縮要素で圧縮された後、電動要素であるモータとシェルとの隙間又は固定子に設けられた冷媒流路を通過して吐出部から吐出される。この際、回転子においても冷媒が軸方向に貫通する冷媒流路を設けることがある。回転子に設けられた冷媒流路は、圧縮された冷媒が圧縮機吐出部に移動するための経路であると同時に、駆動時に発熱を伴う圧縮機内モータ回転子を冷却する作用を有する。すなわち、回転磁界が永久磁石と鎖交する際に発生する磁石表面渦電流により、回転子が発熱する。また、永久磁石の磁束量、減磁耐力は温度依存性を持ち、一般的に高温になるほど減磁耐力は低下する傾向にある。そこで、回転子内に冷媒を流通させることにより、回転子の放熱性を高めることが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。

特許文献１には、冷媒流路による回転子の冷却効果を高めるため、回転子の軸方向の冷媒流路穴の位置に正方向と負方向の位相差が設けられた回転子が開示されている。そして、正方向と負方向の穴が連通するように位相を１８０°毎に変化させながら電磁鋼板を積層させることにより、流路表面に凹凸が設けられる。特許文献２には、電磁鋼板が回転子内径側に軸方向の流路と、回転子外周から半径方向の内側に向かって延びる流路とを有し、電磁鋼板の内径側の流路と外周から半径方向に延びる流路とが連通するように位相をずらして積層された回転子が開示されている。

特開２０１１−２５４５７６号公報 特開２０１４−１３８５４３号公報

特許文献１、２のモータの回転子において、冷媒流路の軸方向においては貫通するほぼ直線状の流路が形成された状態になっている。しかしながら、このような流路の形状の場合、流路表面積が小さいため、上述した永久磁石の減磁耐力の低下を抑制するほどの放熱性を得るのが難しい。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、回転子における流路を拡大し放熱性を向上させることができるモータの回転子及びこれを用いた圧縮機用モータ並びに圧縮機を提供することを目的とするものである。

本発明のモータの回転子は、永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、前記磁石挿入穴の内周側に設けられ、流体が流通する流路と、前記流路の内周側に設けられ回転軸が挿入される軸挿入穴とが形成された回転子鉄心と、を有し、前記回転子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して形成され、軸方向の両端面に設けられた前記流路の吸入口及び吐出口と、前記吸入口及び前記吐出口に通じ、内部において周方向に延びる流路穴とが設けられており、複数の前記電磁鋼板は、周方向に延びる貫通した前記流路穴を有する複数の長穴電磁鋼板を含み、複数の前記長穴電磁鋼板は、同一形状を有し、回転軸を中心として周方向に回転させて前記流路穴の位相をずらし、前記流路穴が互いに連通しながら周方向にずれた状態で積層されており、前記流路穴は、磁極数Ｎ、前記流路穴の個数Ｍ（Ｍ＜Ｎ）、前記流路穴の回転軸に対する形成範囲の角度の合計角度をＡとしたとき、下記式（２）を満たし、前記回転子鉄心には、（３６０／Ｎ）°×Ｍ度毎に周方向に位相をずらした（Ｎ／Ｍ）層の複数の前記長穴電磁鋼板が含まれているものである。

本発明のモータの回転子によれば、回転子の内部において、回転軸の周方向に形成された流路を有することにより、流路の面積が拡大され、放熱性を向上させることができるため、永久磁石の温度を低下させることができる。

図１は本発明の実施の形態１における圧縮機用モータを用いた圧縮機を示す断面図である。 図１の圧縮機用モータにおける回転子の一例を示す平面図である。 図２の回転子における回転子鉄心のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。 図３の貫通電磁鋼板の一例を示す平面図及びＯ−Ｏ断面を示す断面図である。 図３の長穴電磁鋼板の一例を示す平面図及びＯ−Ｏ断面を示す断面図である。 図３の長穴電磁鋼板の一例を示す平面図及びＯ−Ｏ断面を示す断面図である。 図３の回転子に冷媒が流れる様子を示す断面図である。 従来の回転子における回転子鉄心のＩ−Ｉ断面の一例を示す断面図である。 図８の従来の回転子にバランスウェイトが取り付けられた様子を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態２のモータの回転子鉄心のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。 図１０の回転子鉄心に端板及びバランスウェイトを取り付けた回転子のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図である。 本発明に係る実施の形態４の回転子鉄心における長穴電磁鋼板の一例を示す平面図である。 図１８の長穴電磁鋼板を用いた回転子鉄心を示す平面図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら本発明のモータの回転子及びこれを用いた圧縮機用モータ並びに圧縮機の実施の形態について説明する。図１は本発明の実施の形態１における圧縮機用モータを用いた圧縮機を示す断面図である。圧縮機１は、例えば１シリンダ型の密閉型のロータリ圧縮機であって、密閉容器２と、密閉容器２内に収容され、冷媒を圧縮する圧縮要素１０と、密閉容器２内に収容され、圧縮要素１０を駆動する電動要素である圧縮機用モータ２０と、圧縮要素１０と圧縮機用モータ２０とを連結するクランクシャフト３とを有している。

密閉容器２は、例えば軸方向（矢印Ｚ方向）に延びて形成されており、上部容器２ａと下部容器２ｂとを有する。密閉容器２の下部には圧縮要素１０が収納されており、密閉容器２の上部には圧縮機用モータ２０が収納されている（いわゆる縦型の圧縮機）。上部容器２ａには、圧縮要素１０において圧縮された冷媒を吐出する吐出管４が設けられている。下部容器２ｂには圧縮要素１０が冷媒を吸入するための吸入口５が設けられており、吸入口５には吸入連結管６及び吸入マフラー７が接続されている。吸入マフラー７は液冷媒を貯留するアキュムレータとしての役割と冷媒音を消音する役割とを有し、吸入マフラー７は吸入連結管６を介して圧縮要素１０に連結されている。

圧縮要素１０は、冷媒を吸入口５から吸入して圧縮するものであり、シリンダ１１、主軸受１２、副軸受１３、ローリングピストン１４等を有している。シリンダ１１は、密閉容器２の内壁面に固定されており、シリンダ１１内には圧縮室になる空間が形成されている。シリンダ１１には径方向に延びる図示しないシリンダ溝が形成されており、シリンダ溝にはシリンダ１１に設けられた溝内を径方向に往復運動する図示しないベーンが配置されている。シリンダ１１には吸入口５及び内部の空間に通じる吸入孔が形成されており、冷媒は吸入口５から内部の空間へ吸入される。

主軸受１２および副軸受１３は、クランクシャフト３を回転可能に支持するとともに、シリンダ１１の軸方向(矢印Ｚ方向)の両端に固定され、シリンダ１１内の空間を閉塞している。ここで、クランクシャフト３は、回転軸３ａと、偏心部３ｂと、副軸部３ｃとを有しており、回転軸３ａが圧縮機用モータ２０に固定されている。また、主軸受１２は回転軸３ａを回転可能に支持しており、副軸受１３は副軸部３ｃを回転可能に支持している。主軸受１２には、圧縮された冷媒が吐出される図示しない吐出口が設けられており、主軸受１２上には吐出マフラー１１ａが配置されている。

ローリングピストン１４は、シリンダ１１内の空間に回転可能に収納されており、クランクシャフト３の偏心部３ｂに接続されている。そして、ベーンの一端がローリングピストン１４の外周に当たることにより圧縮室が形成される。そして、ローリングピストン１４の駆動により圧縮された冷媒ガスは、シリンダ１１、主軸受１２及び吐出マフラー１１ａを介して密閉容器２内に吐出され、圧縮機用モータ２０を通り、吐出管４から冷凍サイクル装置へ送り出される。

圧縮機用モータ２０は、例えばブラシレスＤＣモータからなっており、密閉容器２内に固定された固定子３０と、固定子３０の内周側に回転可能に収容された回転子４０とを備える。固定子３０には、密閉容器２の外部から電力を供給するためのリード線３３が接続され、リード線３３は上部容器２ａに設けられたガラス端子８に接続される。

固定子３０は、打抜き形成された薄板電磁鋼板が複数枚積層されたものであって、コイルが巻線される固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１に巻線されたコイル３２とを備える。固定子鉄心３１は、外径が下部容器２ｂの内径より大きく形成されており、下部容器２ｂに焼嵌めされることにより固定される。

図２は図１の圧縮機用モータにおける回転子の一例を示す平面図である。図１及び図２の回転子４０は、回転子鉄心４１と、回転子鉄心４１の磁石挿入穴４１ｍに挿入された永久磁石４２とを有する。回転子鉄心４１には、クランクシャフト３の回転軸３ａが挿入される軸挿入穴４１ＣＬが設けられている。軸挿入穴４１ＣＬは内径がクランクシャフト３の外径より小さく形成されており、回転子鉄心４１はクランクシャフト３の回転軸３ａに焼嵌めもしくは圧入等により固定されている。

図３は図２の回転子における回転子鉄心のＩ−Ｉ断面を示す断面図である。図１〜図３の回転子鉄心４１には、永久磁石４２が挿入される複数の磁石挿入穴４１ｍと、複数の磁石挿入穴４１ｍの内周側に設けられ、流体（例えば冷媒ガス）が流通する流路４１ＦＰと、流路４１ＦＰの内周側に設けられ、回転軸３ａが挿入される軸挿入穴４１ＣＬとが形成されている。磁石挿入穴４１ｍは磁極数Ｎ（４以上の偶数であって例えばＮ＝６）だけ形成されており、複数の磁石挿入穴４１ｍにそれぞれ永久磁石４２が挿入されている。

流路４１ＦＰは、例えば圧縮要素１０から吐出された冷媒ガスを密閉容器２の上部へ導くとともに、密閉容器２の上部に導かれた冷媒ガス及び冷凍機油を密閉容器２の下部に落下させるための通路である。さらに、流路４１ＦＰは、冷媒が流通することにより回転子鉄心４１の放熱性を向上させる機能を有している。なお、密閉容器２と固定子３０との間には、流路４１ＦＰと同様の役割を有し、上述した密閉容器２の上部と下部とを連通する通路が形成されている。

図１の回転子４０は、回転子鉄心４１の軸方向（矢印Ｚ方向）の端面に配置され、永久磁石４２が駆動時に飛び出すのを防止する端板４１Ｅと、端板４１Ｅ上に固定され、駆動時のトルクを安定させるためのバランスウェイト４６、４７とを有する（図７参照）。なお、端板４１Ｅとバランスウェイト４６、４７とは別部品である場合について例示しているが、同一部材であってもよい。バランスウェイト４６、４７は、それぞれ回転子鉄心４１にリベット４８を用いて固定されている。

ここで、図３に示すように、回転子鉄心４１は、軸方向（矢印Ｚ方向）の両端面に設けられた流路４１ＦＰの吸入口４１ｉｎ及び吐出口４１ｏｕｔと、吸入口４１ｉｎ及び吐出口４１ｏｕｔに通じ、内部において周方向に延びる流路穴４１ｐ、４１ｒ、４１ｑとが設けられている。回転子鉄心４１は、薄板の電磁鋼板を打抜いて形成された複数の回転子鉄心シートを積層したものであり、電磁鋼板に打ち抜かれた穴によって吸入口４１ｉｎ及び吐出口４１ｏｕｔと流路穴４１ｐ、４１ｒ、４１ｑとが形成される。

具体的には、複数の電磁鋼板には、貫通電磁鋼板４１Ｘと長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２とが含まれている。貫通電磁鋼板４１Ｘと長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２とは、それぞれ所定の枚数分を束ねて積層されており、例えば貫通電磁鋼板４１Ｘの群α、長穴電磁鋼板４１Ｙ１の群β、長穴電磁鋼板４１Ｙ２の群γの順に積層されている。そして、貫通電磁鋼板４１Ｘの群αと長穴電磁鋼板４１Ｙ１の群β及び長穴電磁鋼板４１Ｙ２の群γとは、貫通穴４１ａ〜４１ｆと流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒとが互いに軸方向（矢印Ｚ方向）に連通するように積層される。また、長穴電磁鋼板４１Ｙ１の群β及び長穴電磁鋼板４１Ｙ２の群γは、流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ同士が互いに軸方向（矢印Ｚ方向）に連通するように積層される。

図４は図３の貫通電磁鋼板の一例を示す平面図及びＯ−Ｏ断面を示す断面図である。図４の貫通電磁鋼板４１Ｘは、上述した永久磁石４２が挿入される磁極数Ｎ個分の複数の磁石挿入穴４１ｍと、磁石挿入穴４１ｍの内周側に軸方向（矢印Ｚ方向）に貫通する複数の貫通穴４１ａ〜４１ｆとが形成されている。なお、図４においては、例えば６個の貫通穴４１ａ〜４１ｆが回転中心に対し（３６０／Ｎ）°＝６０°間隔で形成されている場合について例示する。

貫通穴４１ａ〜４１ｆは、例えば円形状に形成されており、冷媒を軸方向（矢印Ｚ方向）に流通させる流路になる。なお、貫通穴４１ａ〜４１ｆは、軸方向に貫通しているものであればその形状は問わず、例えば多角形状もしくは楕円状等であってもよい。そして、回転子鉄心４１の軸方向の端面に位置する貫通電磁鋼板４１Ｘの複数の貫通穴４１ａ〜４１ｆが流路４１ＦＰの吸入口４１ｉｎを形成している。

図５及び図６は図３の長穴電磁鋼板の一例を示す平面図及びＯ−Ｏ断面を示す断面図である。図５と図６との長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２は、同一形状を有するものであり、回転軸３ａを中心に位相が所定角度（例えば１８０°）ずれたものである。長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２には、周方向に延びる複数（例えば３個）の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒが形成されている。なお、図３の回転子鉄心４１の軸方向の端面に位置する長穴電磁鋼板４１Ｙ２の複数の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒは流路４１ＦＰの吐出口４１ｏｕｔを形成している。

ここで、貫通電磁鋼板４１Ｘと長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２とは、磁石挿入穴４１ｍの位置合わせをしたときに、貫通穴４１ａ〜４１ｆ及び流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒに互いに連通するような位置及び大きさに形成されている。つまり、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２は、回転中心に対し周方向に（３６０／Ｎ）°の倍数だけ回転して位相がずれれば、磁石挿入穴４１ｍの位置が合う。この位相をずらした状態において１つの流路４１ＦＰを形成するためには、貫通穴４１ａ〜４１ｆと流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ同士が互いに連通する必要がある。

貫通電磁鋼板４１Ｘ及び長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２が積層されるとき、磁石挿入穴４１ｍの位置を位置合わせしながら、貫通穴４１ａ〜４１ｆ及び流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒを連通させるという条件を満たす流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒは、下記式（１）のようになる。

上記式（１）において、Ｎは磁極数（４以上の偶数）であり、Ｍは流路穴の個数であってＭ＜Ｎを満たす整数であり、Ａは複数の流路穴の形成角度の総和である。つまり、式（１）は、複数の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒの合計角度Ａが、磁石挿入穴４１ｍの形成間隔である（３６０／Ｎ）°に対し、Ｍ極分以上であって（Ｍ＋１）極分未満の長さを有することを意味している。また、合計角度Ａが（３６０／Ｎ）°×Ｍ未満である場合、磁石挿入穴４１ｍが一致するように長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２を回転させて位相をずらしたときに、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ同士が互いに連通することができない。

式（１）を満たす流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒを有する図４の長穴電磁鋼板４１Ｙ１が、磁石挿入穴４１ｍが配置される間隔である（３６０／Ｎ）°×Ｍだけ回転させ位相をずらすと、図５の長穴電磁鋼板４１Ｙ２の状態になる。そして、図３のように、長穴電磁鋼板４１Ｙ１の群βと長穴電磁鋼板４１Ｙ２の群γとが積層される。つまり、位相をずらした（Ｎ／Ｍ）種類の長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２が積層される。すると、位相の異なる長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２同士の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒが（３６０／Ｎ）°以下で重なり、長穴電磁鋼板４１Ｙ１と長穴電磁鋼板４１Ｙ２との間に互いに連通する流路４１ＦＰが形成される。

より詳細には、図４及び図５の長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２は、磁極数Ｎ＝６、整数（穴数）Ｍ＝３、合計角度Ａ＝１８０°の場合について例示しており、長穴電磁鋼板４１Ｙ１は、回転軸３ａを中心に周方向に角度（Ａ／Ｍ）°だけ延びる長穴形状を（３６０／Ｎ）°間隔で配置している。つまり、長穴電磁鋼板４１Ｙ１には、（Ａ／Ｍ）°＝１８０°／３＝６０°だけ周方向に延びた流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒが（３６０／Ｎ）°＝３６０／６＝６０°間隔で形成されている。なお、図４及び図５においては、流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒは６０°よりも所定の角度だけ広く形成されている。そして、（３６０／Ｎ）°×Ｍ＝（３６０／６）×３＝１８０度だけ位相をずらした（Ｎ／Ｍ）＝（６／３）＝２種類（小数点以下繰り上げ）の長穴電磁鋼板４１Ｙ１と長穴電磁鋼板４１Ｙ２とが積層される。

図７は図３の回転子に冷媒が流れる様子を示す断面図である。図７に示すように、回転子４０の内部において、回転軸３ａの周方向に形成された流路４１ＦＰを有することにより、流路４１ＦＰの面積が拡大され、放熱性を向上させることができるため、永久磁石４２の温度を低下させることができる。よって、温度依存性を持つ永久磁石の磁束量、減磁耐力を改善することができる。

すなわち、図８は従来の回転子における回転子鉄心のＩ−Ｉ断面の一例を示す断面図である。図８の従来の回転子鉄心は軸方向（矢印Ｚ方向）のみに冷媒流路をもつ貫通電磁鋼板４１Ｘが積層された群αのみで構成されている。軸方向（矢印Ｚ方向）に直線状に貫通した冷媒流路が形成された状態になっている。このように、冷媒流の流路表面積が小さいため、上述した永久磁石の減磁耐力の低下を抑制するほどの放熱性を得るのが難しい。

その他の方法として、流路表面積を拡大させ放熱性を向上させるために、冷媒流路に凹凸形状等を設けることが考えられる。さらに、冷媒流路拡大のために、軸方向の冷媒流路の本数を増やす、もしくは軸方向以外に半径方向にも冷媒流路を形成する方法が考えられる。しかしながら、冷媒流路が、磁石挿入穴付近もしくは磁石挿入穴よりも外周部に形成されている場合、電磁鋼板の磁路が縮小するために磁束密度が高くなる。このため、磁気飽和を起こす、もしくは固定子の作る回転磁界と回転子磁石による吸引反発作用に磁気的なアンバランスが生じる場合があり、性能低下もしくは騒音の増大に繋がる場合がある。一方、図３の回転子４０においては、周方向に流路４１ＦＰを有するものであるため、有効表面積を図８の従来の回転子４０よりも向上させることができる。

また、回転子鉄心４１が、上記長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２に加えて、軸方向に貫通した複数の貫通穴４１ａ〜４１ｆが形成された貫通電磁鋼板４１Ｘを有することにより、流路の有効表面積を増加させながら、回転子４０の軸方向（矢印Ｚ方向）の厚みを調整することができる。

この際、貫通電磁鋼板４１Ｘは、軸方向（矢印Ｚ方向）の端面に積層されており、複数の貫通穴４１ａ〜４１ｆがいずれも流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒのいずれかに連通している場合、バランスウェイト４６、４７により吸入口４１ｉｎ（貫通穴４１ａ〜４１ｆ）の一部が塞がれた場合においても（図７参照）、他の貫通穴から流路穴へ冷媒が流路に流入する。このため、回転子４０の端面に形成された冷媒の流入口が塞がれたことによる流路の有効表面積の減少を抑制することができる。

具体的には、図９は図８の従来の回転子にバランスウェイトが取り付けられた様子を示す断面図である。図９のように、回転子に端板４１Ｅ及びバランスウェイト４６、４７が取り付けられた場合、複数の流路のうち、１つもしくは複数の塞がれてしまう流路が存在する。すると、塞がれた流路内には冷媒が流通しないため、流路の有効表面積が減少してしまう場合がある。

一方、図７の回転子４０において、端板４１Ｅ及びバランスウェイト４６、４７が回転子４０の鉄心の端面に配置され、バランスウェイト４６、４７により吸入口４１ｉｎ（貫通穴４１ａ〜４１ｆ）又は吐出口４１ｏｕｔ（流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ）の一部が塞がれた場合においても、他の吸入口４１ｉｎ又は吐出口４１ｏｕｔから１つの流路４１ＦＰ内全体に冷媒を流通させることができる。これにより、流路４１ＦＰの有効表面積が増大することになり、放熱性のよい回転子４０を得ることができる。

また、流路穴の合計角度Ａが上記式（１）を満たすように形成されている場合、磁石挿入穴４１ｍの位置が一致するように、複数の長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２同士が位相をずらして積層された際に、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２間の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ同士を確実に連通させることができる。

実施の形態２．
本発明に係る実施の形態２のモータの回転子鉄心のＩ−Ｉ断面を示す断面図、図１１は図１０の回転子鉄心に端板及びバランスウェイトを取り付けた回転子のＩ−Ｉ断面を示す断面図であり、図１０及び図１１を参照して回転子１４０について説明する。なお、図１０及び図１１の回転子１４０において図３の回転子４０と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１０の回転子１４０が図３の回転子４０と異なる点は、貫通電磁鋼板４１Ｘを用いずに、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２を用いて流路４１ＦＰが形成されている点である。

図１０及び図１１に示すように、回転子１４０は、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２を交互に積層させ形成されている。つまり、長穴電磁鋼板４１Ｙ１が、回転中心に対し（３６０／Ｎ）°×Ｍずつ回転させて位相をずらした状態で（Ｎ／Ｍ）種類分（小数点以下繰り上げ）積層されたものである。すると、積層された長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２の流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ同士が軸方向において連通した状態になり、流路４１ＦＰは段差形状を有しながら周方向にほぼ螺旋状に延びるように形成される。

回転子鉄心１４１の軸方向の端面に端板４１Ｅ及びバランスウェイト４６、４７が配置される場合、バランスウェイト４６、４７により端面に位置する長穴電磁鋼板４１Ｙ１の一部の流路穴４１ｒ、４１ｐ、４１ｑが塞がれることになる。一方で、長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２は、複数の流路穴を有するものであるため、冷媒は回転子の端面に位置する長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２の開いている吸入口４１ｉｎ（流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ）から流路４１ＦＰ全体へ冷媒が流入し、吐出口４１ｏｕｔ（流路穴４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ）から流出することになる。

上記実施の形態２の場合であっても、実施の形態１と同様、回転子４０が回転軸３ａの周方向に形成された流路４１ＦＰを有することにより、流路４１ＦＰの面積が拡大され、放熱性を向上させることができるため、永久磁石４２の温度を低下させることができる。また、バランスウェイト４６、４７が取り付けられた場合であっても、回転子１４０に形成された流路全体に冷媒を流通させることができ、流路の有効表面積を従来の回転子（図８参照）よりも向上させることができる。

実施の形態３．
図１２〜図１７は本発明に係る実施の形態３の回転子鉄心の一例を示す平面図であり、図１２〜図１７を参照して回転子鉄心２４１、３４１、４４１について説明する。なお、図１２〜図１７の回転子鉄心２４１、３４１、４４１において実施の形態１の回転子鉄心４１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１２〜図１７の回転子鉄心２４１、３４１、４４１が実施の形態１の回転子鉄心４１と異なる点は、磁極数Ｎ、整数Ｍ、合計角度Ａである。

図１２及び図１３の回転子鉄心２４１の長穴電磁鋼板２４１Ｙ〜２４１Ｙ４は、磁極数Ｎ＝４、整数（流路穴の個数）Ｍ＝１であって、上記式（１）を満たす流路穴２４１ｐの合計角度Ａ＝１２０°に設定されたものである。なお、整数Ｍ＝１であるため、流路穴２４１ｐが形成される角度の範囲はＡ／Ｍ＝１２０°になっている。そして、図１３（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、長穴電磁鋼板２４１Ｙ１が３６０／Ｎ×Ｍ＝３６０／４×１＝９０°毎に回転軸３ａに対し回転して位相がずれた状態で積層されていく。つまり、回転子鉄心２４１は、Ｎ／Ｍ＝４つの位相がずれた状態の長穴電磁鋼板２４１Ｙ１〜２４１Ｙ４が積層された状態になっている。

図１４及び図１５の回転子鉄心３４１の長穴電磁鋼板３４１Ｙ１〜３４１Ｙ３は、磁極数Ｎ＝６、整数（流路穴の個数）Ｍ＝２であって、上記式（１）を満たす流路穴２４１ｐの合計角度Ａ＝１５０°に設定したものである。なお、整数Ｍ＝２であるため、流路穴２４１ｐが形成される角度の範囲は（Ａ／Ｍ）＝７５°になっている。そして、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、長穴電磁鋼板３４１Ｙ１が（３６０／Ｎ）°×Ｍ＝３６０／６×２＝１２０°毎に回転軸３ａに対し回転して位相がずれた状態で積層されていく。つまり、回転子鉄心３４１は、（Ｎ／Ｍ）＝３つの位相がずれた状態の長穴電磁鋼板３４１Ｙ１〜３４１Ｙ３が積層された状態になっている。

図１６及び図１７の回転子鉄心４４１の長穴電磁鋼板４４１Ｙ１は、磁極数Ｎ＝６、整数（穴数）Ｍ＝１であって、上記式（１）を満たす流路穴４４１ｐの合計角度Ａ＝６０°に設定したものである。なお、整数Ｍ＝１であるため、流路穴４４１ｐが形成される角度の範囲はＡ／Ｍ＝６０°になっている。また、実施の形態１と同様、長穴電磁鋼板４４１Ｙ１の流路穴４４１ｐが他の長穴電磁鋼板の流路穴４４１ｐに連通するように、流路穴４４１ｐが形成される角度の範囲は６０°よりも所定の角度だけ広く形成されている。そして、図１７に示すように、長穴電磁鋼板４４１Ｙ１が３６０／Ｎ×Ｍ＝３６０／６×１＝６０°毎に回転軸に対し回転して位相がずれた状態で積層されていく。つまり、回転子鉄心４４１は、Ｎ／Ｍ＝６つの位相がずれた状態の長穴電磁鋼板４４１Ｙ１が積層された状態になっている。

上記実施の形態３の場合であっても、実施の形態１と同様、回転子鉄心２４１、３４１、４４１が回転軸３ａの周方向に形成された流路４１ＦＰを有することにより、流路４１ＦＰの面積が拡大され、放熱性を向上させることができるため、永久磁石４２の温度を低下させることができる。また、バランスウェイト４６、４７が取り付けられた場合であっても、回転子鉄心２４１、３４１、４４１に形成された流路全体に冷媒を流通させることができ、流路の有効表面積を従来の回転子（図８参照）よりも向上させることができる。

なお、図１２〜図１７において、長穴電磁鋼板２４１Ｙ１〜２４１Ｙ４、３４１Ｙ１〜３４１Ｙ３、４４１Ｙ１が積層される場合について例示しているが、実施の形態１のように、貫通電磁鋼板４１Ｘが介在するように積層されたものでもよいし、実施の形態２のように、貫通電磁鋼板４１Ｘを用いずに、長穴電磁鋼板２４１Ｙ１〜２４１Ｙ４、３４１Ｙ１〜３４１Ｙ３、４４１Ｙ１が積層されたものでもよい。

実施の形態４．
図１８は本発明に係る実施の形態４の回転子鉄心における長穴電磁鋼板の一例を示す平面図、図１９は図１８の長穴電磁鋼板を用いた回転子鉄心を示す平面図であり、図１８を参照して回転子鉄心５４１について説明する。なお、図１８の回転子鉄心５４１において実施の形態１の回転子鉄心４１と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。図１８の回転子鉄心５４１が実施の形態１の回転子鉄心４１と異なる点は、複数の流路５４１ＦＰ１、５４１ＦＰ２が形成される点である。

回転子鉄心５４１において、複数の流路５４１ＦＰ１、５４１ＦＰ２が形成される際、整数Ｍは、Ｎ＜Ｍという条件だけでなく、整数Ｍ≦（Ｎ／２）−１（Ｍは２以上）という条件が加えられる。図１６及び図１７において、長穴電磁鋼板５４１Ｙ１は磁極数Ｎ＝６、整数Ｍ＝２（小数点繰り上げ）に設定されており、２つの流路穴５４１ｐ、５４１ｑを設けた場合について例示している。そして、上記式（１）を満たす流路穴５４１ｐ、５４１ｑの合計角度Ａ＝１２０°に設定したものである。なお、整数Ｍ＝２であるため、流路穴５４１ｐが形成される角度の範囲はＡ／Ｍ＝６０°になっている。

この長穴電磁鋼板５４１Ｙ１が３６０／Ｎ×Ｍ＝３６０／６×２＝１２０°毎に回転軸に対し回転して位相がずれた状態で積層されていく。つまり、回転子鉄心５４１は、Ｎ／Ｍ＝３つの位相がずれた状態の長穴電磁鋼板５４１Ｙ１が積層された状態になっている。すると、長穴電磁鋼板５４１Ｙ１の穴数＝２つの互いに独立した流路５４１ＦＰ１、５４１ＦＰ２が形成されることになる。

上記実施の形態４の場合であっても、実施の形態１と同様、回転子鉄心５４１が回転軸３ａの周方向に形成された複数の流路５４１ＦＰ１、５４１ＦＰ２を有することにより、流路４１ＦＰの面積が拡大され、放熱性を向上させることができるため、永久磁石４２の温度を低下させることができる。なお、実施の形態４においても、実施の形態１のように、貫通電磁鋼板４１Ｘが介在するように積層されたものでもよい。

本発明の実施の形態は、上記実施の形態に限定されない。例えば、図１の密閉型圧縮機１がいわゆる１シリンダ型の圧縮機からなる場合について例示しているが、圧縮要素１０を２つ有する２シリンダ型のロータリ圧縮機であってもよい。また、図１の密閉型圧縮機１において、圧縮要素１０と圧縮機用モータ２０とが鉛直方向（矢印Ｚ方向）に配列された場合について例示しているが、水平方向に配列されたものでもよい。また、図１において、密閉型圧縮機がロータリ型圧縮機の場合について例示しているが、スクロール型、レシプロ型等、電動機が密閉容器内に配置される密閉型圧縮機であればその圧縮構造を問わない。

さらに、上記実施の形態１〜４において、同一形状の長穴電磁鋼板が回転して位相をずらした状態で積層される場合について例示しているが、周方向に流路穴が互いに連通した状態で形成されているものであればよく、異なる形状を有する長穴電磁鋼板を積層するようにしてもよい。例えば図３に示すような群α、β、γの積層構造が２つある場合、一方の群β、γには図４及び図５に示すような長穴電磁鋼板４１Ｙ１、４１Ｙ２が用いられ、他方の一方の群β、γには図１６及び図１７に示すような長穴電磁鋼板４４１Ｙ１が用いられても良い。すると、回転子が軸方向において異なる温度分布を有するような場合、軸方向に流路面積を変えることができ、回転子の温度特性に合致した流路を形成することができる。

１ 圧縮機、２ 密閉容器、２ａ 上部容器、２ｂ 下部容器、３ クランクシャフト、３ａ 回転軸、３ｂ 偏心部、３ｃ 副軸部、４ 吐出管、５ 吸入口、６ 吸入連結管、７ 吸入マフラー、８ ガラス端子、１０ 圧縮要素、１１ シリンダ、１１ａ 吐出マフラー、１２ 主軸受、１３ 副軸受、１４ ローリングピストン、１５ 吐出マフラー、２０ 圧縮機用モータ、３０ 固定子、３１ 固定子鉄心、３２ コイル、３３ リード線、４０、１４０ 回転子、４１、１４１、２４１、３４１、４４１、５４１ 回転子鉄心、４１ＣＬ 軸挿入穴、４１Ｅ 端板、４１ＦＰ、５４１ＦＰ１、５４１ＦＰ２ 流路、４１Ｘ 貫通電磁鋼板、４１Ｙ１、４１Ｙ２、２４１Ｙ１、３４１Ｙ１、４４１Ｙ１、５４１Ｙ１ 長穴電磁鋼板、４１ａ〜４１ｆ 貫通穴、４１ｉｎ 吸入口、４１ｍ 磁石挿入穴、４１ｏｕｔ 吐出口、４１ｐ、４１ｑ、４１ｒ、２４１ｐ、４４１ｐ、５４１ｐ、５４１ｑ 流路穴、４２ 永久磁石、４６、４７ バランスウェイト、４８ リベット、Ａ 合計角度、Ｍ 整数（流通穴の個数）、Ｎ 磁極数。

Claims (7)

1. 永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、前記磁石挿入穴の内周側に設けられ、流体が流通する流路と、前記流路の内周側に設けられ回転軸が挿入される軸挿入穴とが形成された回転子鉄心と、
   を有し、
   前記回転子鉄心は、複数の電磁鋼板を積層して形成され、
   軸方向の両端面に設けられた前記流路の吸入口及び吐出口と、前記吸入口及び前記吐出口に通じ、内部において周方向に延びる流路穴とが設けられており、
   複数の前記電磁鋼板は、周方向に延びる貫通した前記流路穴を有する複数の長穴電磁鋼板を含み、
   複数の前記長穴電磁鋼板は、同一形状を有し、回転軸を中心として周方向に回転させて前記流路穴の位相をずらし、前記流路穴が互いに連通しながら周方向にずれた状態で積層されており、
   前記流路穴は、磁極数Ｎ、前記流路穴の個数Ｍ（Ｍ＜Ｎ）、前記流路穴の回転軸に対する形成範囲の角度の合計角度をＡとしたとき、下記式（２）を満たし、
   前記回転子鉄心には、（３６０／Ｎ）°×Ｍ度毎に周方向に位相をずらした（Ｎ／Ｍ）層の複数の前記長穴電磁鋼板が含まれているモータの回転子。
   

   
2. 前記流路穴の個数Ｍは、Ｍ≦（Ｎ／２）−１の関係を有するものであり、
   前記回転子鉄心は、互いに独立した複数の前記流路を有する請求項１に記載のモータの回転子。
3. 前記回転子鉄心は、積層された複数の前記長穴電磁鋼板の前記流路穴が連通された１つの前記流路を有する請求項１に記載のモータの回転子。
4. 複数の前記電磁鋼板は、前記磁石挿入穴と、前記磁石挿入穴の内周側に設けられ、軸方向に貫通する複数の貫通穴とが形成された貫通電磁鋼板を含み、
   前記貫通電磁鋼板は、前記貫通穴が前記長穴電磁鋼板の流路穴に連通するように積層されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のモータの回転子。
5. 前記貫通電磁鋼板は、軸方向の端面に積層されており、
   端面に積層された前記貫通電磁鋼板のすべての前記貫通穴は、それぞれ前記長穴電磁鋼板の前記流路穴に連通している請求項４に記載のモータの回転子。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のモータの回転子と、
   前記回転子の外周に配置され、コイルを有する固定子とを備えた圧縮機用モータ。
7. 請求項６に記載の圧縮機用モータと、
   前記圧縮機用モータに接続され、前記圧縮機用モータの駆動により回転するクランクシャフトと、
   前記クランクシャフトに接続され、流体を圧縮する圧縮要素と
   を備えた圧縮機。

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