JP7256432B1 - 回転子、モータ、圧縮機および空気調和装置 - Google Patents

Abstract

【課題】減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる、モータの回転子を提供する。【解決手段】回転子１０は、回転軸Ｃの周りに回転可能に設けられ、永久磁石４０と回転子コア２０とを備える。永久磁石４０は、回転軸Ｃに沿って見た場合に回転子１０の外周面の近傍に配置される減磁部４０ａを有する。回転子コア２０は、回転軸Ｃに沿って見た場合に減磁部４０ａの近傍に配置される孔または切り欠きである磁束バリア２４を形成する。減磁部４０ａの磁化方向は、回転子１０の周方向を向いている。回転子１０は、半径Ｒの円筒形状を有する。回転軸Ｃに沿って見た場合に減磁部４０ａが延びる方向における磁束バリア２４の寸法をＬとする場合、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす。【選択図】図５

Description

回転子、モータ、圧縮機および空気調和装置に関する。

特許文献１（特開２０１５－１１９５４７号公報）には、複数の永久磁石が内部に埋め込まれている、モータの回転子が記載されている。この回転子の永久磁石は、回転子の回転軸に沿って見た場合に、永久磁石の一方の端部が回転子の表面付近に位置するように配置されている。回転子の表面付近、かつ、永久磁石が挿入される孔の近傍には、永久磁石から発生した磁束が漏洩することを抑制するための空隙が形成されている。

特許文献１（特開２０１５－１１９５４７号公報）に記載の構成において、永久磁石の長手方向における空隙の寸法が十分でないと、永久磁石は、モータの固定子から発生する磁界による減磁の影響を受けやすくなるおそれがある。

第１観点の回転子は、回転軸の周りに回転可能に設けられる、モータの回転子である。回転子は、磁石とコアとを備える。磁石は、回転軸に沿って見た場合に回転子の外周面の近傍に配置される第１部を有する。コアは、回転軸に沿って見た場合に第１部の近傍に配置される孔または切り欠きである第１空間を形成する。第１部の磁化方向は、回転子の周方向を向いている。回転子は、半径Ｒの円筒形状を有する。回転軸に沿って見た場合に第１部が延びる方向における第１空間の寸法をＬとする場合、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす。

この回転子では、回転子の表面付近の磁石の近傍において減磁の影響を低減するために形成される孔または切り欠きの寸法が所定範囲内にあるので、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第２観点の回転子は、第１観点の回転子であって、磁石は、回転軸に沿って見た場合に回転子の内側に向かって凸となる形状を有する。第１空間は、磁石の両端部である一対の第１部の間に位置している。

この回転子では、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第３観点の回転子は、第１観点の回転子であって、磁石は、第１磁石、第２磁石、および第３磁石を有する。第１磁石および第２磁石は、回転軸に沿って見た場合に回転子の内側から外側に向かって延び、かつ、平板状である。第３磁石は、第１磁石の内側の端部と、第２磁石の内側の端部との間に配置され、かつ、回転軸に沿って見た場合に内側に向かって凸となる形状を有する。第１空間は、第１磁石および第２磁石の外周面側の端部である一対の第１部の間に位置している。

この回転子では、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第４観点の回転子は、第１乃至第３観点のいずれか１つの回転子であって、磁石は、フェライト磁石である。

この回転子では、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第５観点の回転子は、第１乃至第４観点のいずれか１つの回転子であって、回転軸に沿って見た場合に、回転子の外側における第１空間の周方向の寸法は、回転子の内側における第１空間の周方向の寸法よりも長い。

この回転子では、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第６観点の回転子は、第１乃至第５観点のいずれか１つの回転子であって、コアは、回転軸に沿って見た場合に、磁石が挿入される第２空間を形成する。回転軸に沿って見た場合に、第１空間と第２空間との間の距離は、ゼロより大きい。

この回転子では、減磁の影響を低減しつつ、磁石から発生する磁束量の低下を抑制できる。

第７観点の回転子は、第６観点の回転子であって、回転軸に沿って見た場合に、回転子の径方向において、第１空間の外側の端部の位置は、第２空間の外側の端部の位置と同じである。

第８観点のモータは、固定子と、第１乃至第７観点のいずれか１つの回転子とを備える。

このモータでは、固定子による減磁の影響を低減しつつ、回転子の磁石から発生する磁束量の低下を抑制することで、効率を向上させることができる。

第９観点の圧縮機は、第８観点のモータを備える。

この圧縮機では、モータの効率を向上させることで、圧縮効率を向上させることができる。

第１０観点の空気調和装置は、第９観点の圧縮機を備える。

この空気調和装置では、モータの効率を向上させることで、運転効率を向上させることができる。

実施形態の回転子１０の平面図である。 端板３０および締結具５０を外した状態の回転子１０の平面図である。 回転子１０の端板３０の平面図である。 図１のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。 回転軸Ｃに沿って見た場合における、磁石収容孔２２に収容される永久磁石４０の平面図である。 第１磁石４１および第２磁石４２の外観図である。 第３磁石４３の外観図である。 モータ１００の横断面図である。 圧縮機２００の縦断面図である。 比較例としての、磁石収容孔２２に収容される永久磁石１４０の横断面図である。 Ｌ／Ｒと、磁束量および減磁耐力との関係を示すグラフである。 第１変形例における、回転軸Ｃに沿って見た場合における、磁石収容孔２２に収容される永久磁石４０の平面図である。 第２変形例における、回転軸Ｃに沿って見た場合における、磁石収容孔２２に収容される永久磁石４０の平面図である。 第２変形例における、回転軸Ｃに沿って見た場合における、磁石収容孔２２に収容される永久磁石４０の平面図である。

本開示の一実施形態の回転子、回転子を備えるモータ、および、モータを備える圧縮機について、図面を参照しながら説明する。

（１）回転子１０の構成
図１～図４に示されるように、回転子１０は、主として、回転子コア２０、端板３０、永久磁石４０、および締結具５０を有する。図１では、永久磁石４０が省略されている。回転子１０には、シャフト６０を取り付けるためのシャフト貫通孔１１が形成されている。

（１－１）回転子コア２０
回転子コア２０は、複数の電磁鋼板が積層して形成されている。回転子コア２０は、円柱形状を有する。回転子コア２０は、その円柱形状の円形の２つの面の中心を通る回転軸Ｃを有する。回転子コア２０には、主として、１つのシャフト収容孔２１、複数の磁石収容孔２２、複数の締結具収容孔２３、および、複数の磁束バリア２４が形成されている。シャフト収容孔２１、磁石収容孔２２、および締結具収容孔２３は、回転軸Ｃに沿って回転子コア２０を貫く。

シャフト収容孔２１は、シャフト６０が貫通し、シャフト６０を保持するための孔である。回転軸Ｃに沿って見た場合、シャフト収容孔２１は、円形状を有する。シャフト収容孔２１の円形状の中心は、回転軸Ｃにある。

磁石収容孔２２は、永久磁石４０が収容され、永久磁石４０を保持するための孔である。回転軸Ｃに沿って見た場合、磁石収容孔２２は、略Ｕ字形状を有する。回転軸Ｃに沿って見た場合に、磁石収容孔２２は、回転子１０の内側に向かって凸となる形状を有する。本実施形態では、回転子コア２０は、６個の磁石収容孔２２を有する。図１および図２に示されるように、６個の磁石収容孔２２は、回転軸Ｃを中心に６回対称となる位置に配置されている。言い換えると、回転軸Ｃに沿って見た場合に、隣接する２個の磁石収容孔２２は、回転子１０の周方向に沿って６０°離れている。磁石収容孔２２は、図１に示されるＩＶ－ＩＶ線に対して対称となる形状を有する。

締結具収容孔２３は、締結具５０が収容され、締結具５０を保持するための孔である。回転軸Ｃに沿って見た場合、締結具収容孔２３は、円形状を有する。本実施形態では、回転子コア２０は、６個の締結具収容孔２３を有する。図１および図２に示されるように、６個の締結具収容孔２３は、回転軸Ｃを中心に６回対称となる位置に配置されている。言い換えると、回転軸Ｃに沿って見た場合に、隣接する２個の締結具収容孔２３は、回転子１０の周方向に沿って６０°離れている。締結具収容孔２３は、図１に示されるＩＶ－ＩＶ線上において、磁石収容孔２２よりも、回転子１０の外側に位置する。

磁束バリア２４は、回転軸Ｃに沿って見た場合に、回転子１０の外側の表面である外周面１０ａの近傍、かつ、磁石収容孔２２の近傍に形成される、孔または切り欠きである。磁束バリア２４が孔である場合、磁束バリア２４は、回転軸Ｃに沿って回転子コア２０を貫く。磁束バリア２４が切り欠きである場合、磁束バリア２４は、回転軸Ｃに沿って回転子コア２０の外側の表面に形成される溝である。本実施形態では、磁束バリア２４は、孔である。磁束バリア２４の詳細については後述する。

（１－２）端板３０
端板３０は、永久磁石４０が磁石収容孔２２から外れることを抑制するための部材である。図４に示されるように、回転子コア２０の上面２５および下面２６に、それぞれ、１枚の端板３０が取り付けられている。端板３０の材質は、ステンレス鋼やアルミニウム等の非磁性体である。

図３に示されるように、端板３０は円板形状を有する。端板３０には、１つのシャフト開口３１、および、複数の締結具開口３３が形成されている。

シャフト開口３１は、シャフト６０が通過する孔である。回転軸Ｃに沿って見た場合、シャフト開口３１は、円形状を有する。シャフト開口３１の円形状の中心は、回転軸Ｃにある。端板３０が回転子コア２０に取り付けられた状態では、回転軸Ｃに沿って見た場合、シャフト開口３１は、シャフト収容孔２１と重なり合う。シャフト開口３１の外径は、シャフト収容孔２１の外径より大きい。シャフト貫通孔１１は、シャフト収容孔２１およびシャフト開口３１から構成される。

締結具開口３３は、締結具５０が通過する孔である。回転軸Ｃに沿って見た場合、締結具開口３３は、円形状を有する。端板３０が回転子コア２０に取り付けられた状態では、回転軸Ｃに沿って見た場合、締結具開口３３は、締結具収容孔２３と重なり合う。締結具開口３３の外径は、締結具収容孔２３の外径より小さい。

図４に示されるように、回転軸Ｃの方向における磁石収容孔２２の両端は、それぞれ端板３０によって塞がれている。これにより、磁石収容孔２２に収容される永久磁石４０が磁石収容孔２２から外れることが抑制される。また、回転軸Ｃの方向における磁束バリア２４の両端は、それぞれ端板３０によって塞がれている。

（１－３）永久磁石４０
永久磁石４０は、回転子コア２０を着磁する。永久磁石４０は、回転軸Ｃに沿って見た場合に、全体として、回転子１０の内側に向かって凸となるＵ字形状を有する。以下において、回転軸Ｃに沿って見た場合に、永久磁石４０の長手方向における両端部を減磁部４０ａと呼ぶ。永久磁石４０は、一対の減磁部４０ａを有する。減磁部４０ａは、回転子１０の外周面１０ａの近傍に位置し、回転子１０の外側からの磁界による減磁の影響を受けやすい箇所である。

永久磁石４０は、第１磁石４１と第２磁石４２と第３磁石４３とから構成される。第１磁石４１、第２磁石４２および第３磁石４３は、フェライト磁石である。第１磁石４１、第２磁石４２および第３磁石４３は、ボンド磁石であってもよい。

図５に示されるように、各磁石収容孔２２には、１個の第１磁石４１と、１個の第２磁石４２と、１個の第３磁石４３とが収容されている。図５に示される矢印Ｍは、永久磁石４０の磁化方向を表す。

第１磁石４１および第２磁石４２は、図６に示されるように、略平板状を有する。第１磁石４１および第２磁石４２の角部は、面取りされている。回転軸Ｃに沿って見た場合、第１磁石４１および第２磁石４２は、回転子１０の内側から外側に向かって延びるように配置される。図６には、第１磁石４１および第２磁石４２に関して、回転軸Ｃに沿う方向の寸法Ｌ１、回転子１０の内側から外側に向かう方向の寸法Ｌ２、および、回転子１０の周方向の寸法Ｌ３が示されている。図４に示されるように、寸法Ｌ１は、回転軸Ｃの方向における磁石収容孔２２の寸法と等しいか、わずかに短い。寸法Ｌ２は、回転子コア２０の外側の表面と内側の表面との間の距離Ｋ（図２）の２０％～８０％である。寸法Ｌ３は、寸法Ｌ２の１０％～１００％である。寸法Ｌ３は、第１磁石４１および第２磁石４２の面取りされている角部を除いて、回転子１０の内側から外側に向かう方向において一定である。

第１磁石４１および第２磁石４２は、それぞれ、１つの減磁部４０ａを有する。減磁部４０ａは、回転軸Ｃに沿って見た場合に、磁石収容孔２２に収容される第１磁石４１および第２磁石４２の外周面１０ａ側の端部に相当する。回転軸Ｃに沿って見た場合に、外周面１０ａと減磁部４０ａとの間の距離は、回転子１０の外側からの磁界の大きさに応じて設定される。例えば、外周面１０ａと減磁部４０ａとの間の距離は、回転子コア２０を構成する鋼板の厚みの１倍～４倍である。減磁部４０ａの磁化方向は、回転子１０の周方向と略平行である。

第３磁石４３は、図７に示されるように、回転軸Ｃに沿って見た場合に湾曲している形状を有する。第３磁石４３の角部は、面取りされている。第３磁石４３は、回転子１０の内側における第１磁石４１の第１端部４１ａと、回転子１０の内側における第２磁石４２の第２端部４２ａとの間に配置される。第３磁石４３は、第１磁石４１の第１端部４１ａと接触する第３端部４３ａと、第２磁石４２の第２端部４２ａと接触する第４端部４３ｂとを有する。図７には、第３磁石４３に関して、回転軸Ｃに沿う方向の寸法Ｌ４が示されている。寸法Ｌ４は、寸法Ｌ１と同じである。

回転軸Ｃに沿って見た場合に、第３磁石４３は、回転子１０の内側に向かって凸となる形状を有する。図５に示されるように、回転軸Ｃに沿って見た場合に、回転子１０の内側における第３磁石４３の縁である内縁４３ｃ、および、回転子１０の外側における第３磁石４３の縁である外縁４３ｄは、円弧形状を有する。

本実施形態の回転子１０は、６個の磁石収容孔２２のそれぞれに永久磁石４０が保持される、６極回転子である。回転子１０の極数は、６極に限られない。例えば、回転子１０の極数は、４極、８極または１０極であってもよい。この場合、回転子コア２０は、回転子１０の極数と同じ数の磁石収容孔２２を有する。

（１－４）締結具５０
締結具５０は、回転子コア２０と、２枚の端板３０とを相互に固定する。締結具５０は、例えば、リベット、ボルト、およびナットである。締結具５０は、回転子コア２０の上面２５側の端板３０の締結具開口３３、回転子コア２０の締結具収容孔２３、および、回転子コア２０の下面２６側の端板３０の締結具開口３３、を通るように配置される。その後、締結具５０の下端をかしめる等の方法によって、回転子コア２０と、２枚の端板３０とが相互に固定される。

（１－５）磁束バリア２４
磁束バリア２４は、回転軸Ｃに沿って見た場合に、永久磁石４０の一対の減磁部４０ａの間に位置している。具体的には、回転軸Ｃに沿って見た場合に、それぞれの永久磁石４０において、第１磁石４１の減磁部４０ａの近傍に１つの磁束バリア２４が形成され、第２磁石４２の減磁部４０ａの近傍に１つの磁束バリア２４が形成されている。それぞれの永久磁石４０において、第１磁石４１の減磁部４０ａと、第２磁石４２の減磁部４０ａとの間には、２つの磁束バリア２４が形成されている。

磁束バリア２４は、減磁部４０ａの近傍に位置している。具体的には、回転軸Ｃに沿って見た場合に、磁束バリア２４と、減磁部４０ａが収容される磁石収容孔２２との間の距離は、ゼロより大きい。言い換えると、磁束バリア２４は、磁石収容孔２２と連通しておらず、図５に示されるように、磁束バリア２４と磁石収容孔２２との間にはブリッジ２７が形成されている。回転軸Ｃに沿って見た場合、ブリッジ２７の幅Ｗは、回転子コア２０を構成する鋼板の厚みの１倍～２倍である。ブリッジ２７の幅Ｗは、磁束バリア２４と、減磁部４０ａが収容される磁石収容孔２２との間の距離に相当する。

図５に示されるように、磁束バリア２４が孔である場合、磁束バリア２４の外周側端部２４ａの径方向位置は、磁石収納孔２２の外周側端部２２ａの径方向位置と、ほぼ同じ位置にある。具体的には、回転子１０の径方向において、磁束バリア２４の外周側端部２４ａと回転軸Ｃとの間の距離は、磁石収納孔２２の外周側端部２２ａと回転軸Ｃとの間の距離の９５％～１０５％である。回転子１０の径方向とは、円筒形状の回転子１０を回転軸Ｃに沿って見た場合における、回転子１０の半径方向に相当する。磁束バリア２４が孔である場合、回転子１０の径方向において、磁束バリア２４の外周側端部２４ａは、磁石収納孔２２の外周側端部２２ａと同じ位置にあることが好ましい。

以下、半径Ｒ、寸法Ｌ、および寸法Ｈを次のように定義する。
・半径Ｒ：回転子１０の円筒形状の半径、言い換えると、回転軸Ｃと外周面１０ａとの間の距離（図１）。
・寸法Ｌ：回転軸Ｃに沿って見た場合に、減磁部４０ａが延びる第１方向Ｄにおける磁束バリア２４の寸法（図５）。
・寸法Ｈ：回転軸Ｃに沿って見た場合に、減磁部４０ａの磁化方向（回転子１０の周方向）における磁束バリア２４の寸法（図５）。

第１方向Ｄは、回転軸Ｃに沿って見た場合、第１磁石４１または第２磁石４２が回転子１０の内側から外側に向かって延びる方向に相当する。第１方向Ｄは、ブリッジ２７の長手方向である。

本実施形態では、磁束バリア２４は、第１方向Ｄを長手方向とする略長方形の形状を有する。具体的には、磁束バリア２４は、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす形状を有する。好ましくは、磁束バリア２４は、０．０４≦Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす形状を有する。これにより、磁束バリア２４の第１方向Ｄの寸法の下限値および上限値が規制される。また、磁束バリア２４は、０．１≦Ｈ／Ｌ≦０．８の関係式を満たす形状を有する。

（２）モータ１００の構成
図８に示されるように、モータ１００は、主として、回転子１０と、固定子７０とを有する。回転子１０は、回転軸Ｃの周りに回転可能に設けられる。回転子１０のシャフト貫通孔１１には、円柱形状のシャフト６０が焼き嵌めによって固定されている。固定子７０は、回転子１０の外側において、回転子１０を囲むように配置される。回転子１０と固定子７０との間には隙間が形成される。固定子７０は、主として、固定子コア７１と、コイル７２とを有する。

固定子コア７１は、例えば、電磁鋼板等の強磁性体の材料から形成される。固定子コア７１は、バックヨーク７１ａと、複数のティース７１ｂとを有する。バックヨーク７１ａは、略円筒形状を有する。ティース７１ｂは、バックヨーク７１ａの内周面から、バックヨーク７１ａの径方向に突出する。固定子コア７１では、９個のティース７１ｂが、バックヨーク７１ａの周方向において、等間隔に配置される。

コイル７２は、例えば、それぞれのティース７１ｂに巻線が巻かれることによって形成される。周方向において隣接する２つのティース７１ｂの間には、コイル７２の巻線が収容される空間が形成されている。ティース７１ｂとコイル７２との間には、絶縁フィルム等の絶縁部材が配置される。固定子コア７１は、９個のコイル７２を有する。しかし、コイル７２の数は特に限定されない。

モータ１００が駆動すると、固定子７０のそれぞれのコイル７２が所定のシーケンスに従って順次選択的に励磁されることにより、回転子１０が、回転軸Ｃの周りをシャフト６０と共に回転する。

（３）圧縮機２００の構成
圧縮機２００は、冷凍装置に用いられる。冷凍装置は、例えば、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを行うことによって、建物等の室内の冷房および暖房を行うことが可能な空気調和装置である。空気調和装置は、例えば、本実施形態の圧縮機２００と、四方切替弁と、室外熱交換器と、膨張機構と、室内熱交換器とが接続される冷媒回路を備える。この場合、圧縮機２００、四方切替弁、室外熱交換器および膨張機構は、空気調和装置の室外機に搭載され、室内熱交換器は、空気調和装置の室内機に搭載される。四方切替弁は、冷房運転時の冷媒回路と、暖房運転時の冷媒回路とを切り替える。冷房運転時では、室外熱交換器は放熱器（凝縮器）として機能し、室内熱交換器６は吸熱器（蒸発器）として機能する。暖房運転時では、室外熱交換器４は吸熱器として機能し、室内熱交換器６は放熱器として機能する。圧縮機２００は、空気調和装置のような冷凍装置の冷媒回路を循環する冷媒を圧縮する。圧縮機２００は、例えば、回転式の圧縮機、または、スクロール式の圧縮機である。

図９に示されるように、圧縮機２００は、主として、ケーシング２１０と、圧縮機構２１５と、モータ１００と、シャフト６０と、吸入管２１９と、吐出管２２０とを備える。ケーシング２１０は、圧縮機構２１５、モータ１００およびシャフト６０が収容される密閉容器である。吸入管２１９および吐出管２２０は、ケーシング２１０を貫通し、ケーシング２１０と気密状に連結される。

圧縮機構２１５は、外部の冷媒回路から吸入管２１９を介して供給された低圧の冷媒を圧縮する。圧縮機構２１５によって圧縮された冷媒は、ケーシング２１０内部の高圧空間Ｓ１に吐出され、吐出管２２０を介して外部の冷媒回路に供給される。圧縮機構２１５の内部には、圧縮室２１５ａが形成される。圧縮機構２１５は、シャフト６０に連結される。圧縮機構２１５は、回転するシャフト６０によって供給される動力を利用して圧縮室２１５ａの容積を増減させることにより、冷媒を圧縮する。

モータ１００は、圧縮機構２１５の上方または下方に配置される。モータ１００の固定子７０は、ケーシング２１０の内壁面に固定される。モータ１００の回転子１０は、固定子７０の内側において回転自在に配置される。

シャフト６０は、その軸方向が鉛直方向に沿うように配置される。シャフト６０は、モータ１００の回転子１０、および、圧縮機構２１５の圧縮室２１５ａを形成する部材に連結される。モータ１００の駆動によって回転子１０が回転軸Ｃ周りに回転すると、シャフト６０が回転して、圧縮機構２１５によって冷媒が圧縮される。

（４）特徴
永久磁石が回転子の内部に埋め込まれているモータ（ＩＰＭモータ）では、永久磁石として、例えば、フェライト磁石または希土類磁石が用いられる。しかし、フェライト磁石は、希土類磁石と比較して磁力が小さい。そのため、フェライト磁石を用いる場合、モータの性能を向上させるために、図１０に示されるように、磁石の表面積が大きくなるような電磁構造が採用される。図１０は、図５と同様の断面図であり、回転子１０の磁石収容孔２２に収容され、略Ｕ字形状を有する永久磁石１４０が示されている。永久磁石１４０は、２つの平板状磁石１４１と、１つの湾曲磁石１４２とから構成される。平板状磁石１４１は、回転子１０の外側から内側に向かって延びる。湾曲磁石１４２は、回転子１０の内側に向かって凸となる形状を有する。湾曲磁石１４２の両端部は、各平板状磁石１４１の内側の端部と接触している。

図１０において、回転子１０の外周面１０ａ付近は、固定子７０からの距離が短いので、平板状磁石１４１の外周面１０ａ側の端部は、コイル７２から発生する磁界（外部磁界）による減磁の影響を受けやすい。特に、図１０に示される、平板状磁石１４１の外周面１０ａ側の角部１４１ａは、外部磁界による減磁の影響を受けやすい箇所である。

実施形態では、図５に示されるように、回転軸Ｃに沿って見た場合に、第１磁石４１および第２磁石４２の減磁部４０ａの近傍に、磁束バリア２４が形成されている。磁束バリア２４は、回転子コア２０に形成される孔または切り欠きである。外部磁界の磁束は磁束バリア２４を通過しにくいので、減磁部４０ａにおける外部磁界による減磁の影響が低減される。従って、磁束バリア２４は、永久磁石４０の減磁耐力を向上させる効果を有する。永久磁石４０の減磁耐力が高いほど減磁の影響が低減されるので、永久磁石４０の容積を小さくして、永久磁石４０の使用量を低減することができる。そのため、回転子コア２０に磁束バリア２４を形成することで、回転子１０のコストダウンを図ることができる。

本実施形態では、磁束バリア２４は、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす形状を有する。図１１には、Ｌ／Ｒと、永久磁石４０の磁束量との関係が実線で示され、Ｌ／Ｒと、永久磁石４０の減磁耐力との関係が鎖線で示されている。図１１では、Ｌ／Ｒがゼロの場合、言い換えると、磁束バリア２４が存在しない場合の磁束量および減磁耐力を基準とするデータが示されている。図１１に示されるように、Ｌ／Ｒが０．０４以上になると、減磁耐力が飽和し始め、かつ、Ｌ／Ｒが０．０８を超えると、磁束量の低下が顕著になる。従って、永久磁石４０の磁束量および減磁耐力を十分に確保するためには、Ｌ／Ｒは０．０４から０．０８までの値であることが好ましい。

磁束バリア２４が磁石収容孔２２と連通して減磁部４０ａの近傍に空間が形成されている場合、減磁部４０ａの近傍において磁束が流れにくくなり磁気抵抗が増加して、モータ１００の効率が低下する。本実施形態では、磁束バリア２４は、磁石収容孔２２と連通しておらず、磁束バリア２４と磁石収容孔２２との間にはブリッジ２７が形成されている。そのため、ブリッジ２７を磁束が流れることにより、減磁部４０ａの近傍における磁気抵抗の増加が抑制されるので、モータ１００の効率の低下が抑制される。また、ブリッジ２７の幅Ｗが大きいほど、外部磁界が減磁部４０ａに到達しやすくなり減磁の影響が大きくなるので、ブリッジ２７の幅Ｗは、小さいほど好ましい。しかし、回転子コア２０の鋼板を打ち抜いて磁束バリア２４を形成する場合、鋼板の加工性を考慮すると、ブリッジ２７の幅Ｗは、回転子コア２０の鋼板の厚み以上であることが好ましい。

（５）変形例
（５－１）第１変形例
磁束バリア２４の変形例について、図面を参照しながら説明する。本変形例では、磁束バリア２４は孔である。図１２に示されるように、回転軸Ｃに沿って見た場合に、回転子１０の外側における磁束バリア２４の周方向の寸法Ｈ１は、回転子１０の内側における磁束バリア２４の周方向の寸法Ｈ２よりも長い。言い換えると、磁束バリア２４の周方向の寸法は、第１方向Ｄにおいて一定ではなく、回転子１０の外側から内側に向かって徐々に短くなる。

本変形例では、磁束バリア２４は、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす形状を有する。好ましくは、磁束バリア２４は、０．０４≦Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たす形状を有する。これにより、磁束バリア２４の第１方向Ｄの寸法の下限値および上限値が規制される。また、磁束バリア２４は、０．１≦Ｈ２／Ｌ＜Ｈ１／Ｌ≦０．８の関係式を満たす形状を有する。本変形例の磁束バリア２４は、実施形態の磁束バリア２４と同様の効果を有する。

（５－２）第２変形例
実施形態および第１変形例では、磁束バリア２４は孔であるが、磁束バリア２４は、切り欠きであってもよい。磁束バリア２４が切り欠きである場合、図１３および図１４に示されるように、磁束バリア２４は、第１方向Ｄにおいて、回転子コア２０の外側の表面まで延びている。図１３に示される磁束バリア２４は、図５に示される実施形態の磁束バリア２４を、回転子コア２０の外側の表面まで延長することで形成される切り欠きである。図１４に示される磁束バリア２４は、図１２に示される第１変形例の磁束バリア２４を、回転子コア２０の外側の表面まで延長することで形成される切り欠きである。本変形例の磁束バリア２４も、実施形態および第１変形例の磁束バリア２４と同じ関係式を満たす。本変形例の磁束バリア２４は、実施形態の磁束バリア２４と同様の効果を有する。

（５－３）第３変形例
実施形態では、永久磁石４０は、第１磁石４１と第２磁石４２と第３磁石４３とから構成される。しかし、永久磁石４０は、第１磁石４１と第２磁石４２と第３磁石４３とが一体となった１つの磁石から構成されてもよい。

―むすび―
以上、本開示の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨および範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１０ ：回転子
１０ａ ：回転子の外周面
２０ ：回転子コア（コア）
２２ ：磁石収容孔（第２空間）
２４ ：磁束バリア（第１空間）
４０ ：永久磁石（磁石）
４０ａ ：減磁部（第１部）
４１ ：第１磁石
４２ ：第２磁石
４３ ：第３磁石
７０ ：固定子
１００ ：モータ
２００ ：圧縮機
Ｃ ：回転軸

特開２０１５－１１９５４７号公報

Claims (10)

1. 回転軸（Ｃ）の周りに回転可能に設けられる、モータの回転子であって、
   前記回転軸に沿って見た場合に前記回転子の外周面（１０ａ）の近傍に配置される第１部（４０ａ）を有する磁石（４０）と、
   前記回転軸に沿って見た場合に前記第１部の近傍に配置される孔または切り欠きである第１空間（２４）を形成するコア（２０）と、
   を備え、
   前記第１部の磁化方向は、前記回転子の周方向を向いており、
   前記回転子は、半径Ｒの円筒形状を有し、
   前記回転軸に沿って見た場合に前記第１部が延びる第１方向における前記第１空間の寸法をＬとする場合、０＜Ｌ／Ｒ≦０．０８の関係式を満たし、
   前記第１空間の長手方向は、前記第１方向であり、
   前記回転軸に沿って見た場合に、前記回転子の径方向において、前記第１空間の前記外周面の側の端部の位置は、前記第１部の前記外周面の側の端部の位置と同じである、
   回転子（１０）。
2. 前記磁石は、前記回転軸に沿って見た場合に前記回転子の内側に向かって凸となる形状を有し、
   前記第１空間は、前記磁石の両端部である一対の前記第１部の間に位置している、
   請求項１に記載の回転子。
3. 前記磁石は、
   前記回転軸に沿って見た場合に前記回転子の内側から外側に向かって延び、かつ、平板状である、第１磁石（４１）および第２磁石（４２）と、
   前記第１磁石の前記内側の端部と、前記第２磁石の前記内側の端部との間に配置され、かつ、前記回転軸に沿って見た場合に前記内側に向かって凸となる形状を有する第３磁石（４３）と、
   を有し、
   前記第１空間は、前記第１磁石および前記第２磁石の前記外周面の側の端部である一対の前記第１部の間に位置している、
   請求項１に記載の回転子。
4. 前記磁石は、フェライト磁石である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
5. 前記回転軸に沿って見た場合に、前記回転子の外側における前記第１空間の前記周方向の寸法は、前記回転子の内側における前記第１空間の前記周方向の寸法よりも長い、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
6. 前記コアは、前記回転軸に沿って見た場合に、前記磁石が挿入される第２空間（２２）を形成し、
   前記回転軸に沿って見た場合に、前記第１空間と前記第２空間との間の距離は、ゼロより大きい、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
7. 前記回転軸に沿って見た場合に、前記回転子の径方向において、前記第１空間の前記外周面の側の端部の位置は、前記第２空間の前記外周面の側の端部の位置と同じである、
   請求項６に記載の回転子。
8. 固定子（７０）と、
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子と、
   を備える、
   モータ（１００）。
9. 請求項８に記載のモータを備える、
   圧縮機（２００）。
10. 請求項９に記載の圧縮機を備える、
    空気調和装置。

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