JP7345633B2 - 回転子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置 - Google Patents

Description

本開示は、回転子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置に関する。

回転子鉄心と回転子鉄心に取り付けられた永久磁石とを有する回転子と、固定子とを有する電動機が普及している。例えば、特許文献１を参照。特許文献１では、固定子の回転磁界による反磁界によって、永久磁石が減磁することを防止するために、永久磁石にディスプロシウムが含有されている。

特許５９３１２１３号公報

しかしながら、ディスプロシウムは、レアアース資源であるため、高価である。よって、コストを抑えるためにはディスプロシウムの含有量を減らす必要があり、永久磁石の減磁を十分に抑制できない場合があった。ディスプロシウムの含有量を減らしつつ、永久磁石の減磁を抑制する技術が望まれている。

本開示は、コストを抑えつつ、永久磁石の減磁を抑制することを目的とする。

本開示の一態様に係る回転子は、軸方向に伸びる回転軸と、前記軸方向に配列された第１の鉄心部及び第２の鉄心部を有し、前記回転軸に支持された第１の回転子鉄心と、前記第１の回転子鉄心に取り付けられた永久磁石と、前記第１の鉄心部と前記第２の鉄心部との間に配置された第２の回転子鉄心とを有し、前記軸方向に見たときに、前記第２の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記第１の回転子鉄心が存在する部分の面積より広く、前記軸方向に見たときに、前記第２の回転子鉄心の外径は、前記第１の回転子鉄心の外径より小さい。

本開示によれば、コストを抑えつつ、永久磁石の減磁を抑制することができる。

実施の形態１に係る電動機の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る電動機の回転子の構成を示す断面図である。 図２に示される第１の回転子鉄心の第１の鉄心部の構成を示す平面図である。 図２に示される第２の回転子鉄心の構成を示す平面図である。 （Ａ）は、図３に示される第１の回転子鉄心の磁石挿入孔周辺の構成を示す拡大平面図である。（Ｂ）は、図４に示される第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１に係る回転子の永久磁石の厚みに対する第２の回転子鉄心の軸方向長さの比（Ｌ_２／ｔ_０）と、永久磁石の単位体積当たりの有効磁束との関係を示すグラフである。 比較例に係る電動機の回転子の構成を示す断面図である。 永久磁石において発生する反磁界の強度と、永久磁石におけるディスプロシウムの重量比率との関係を示すグラフである。 実施の形態１の変形例１に係る回転子の第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１の変形例２に係る回転子の第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１の変形例３に係る回転子の第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 （Ａ）は、実施の形態１の変形例４に係る回転子の第１の回転子鉄心の磁石挿入孔周辺の構成を示す拡大平面図である。（Ｂ）は、実施の形態１の変形例４に係る回転子の第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１の変形例５に係る回転子の第２の回転子鉄心の貫通孔周辺の構成を示す拡大平面図である。 実施の形態１の変形例６に係る回転子の第２の回転子鉄心の構成を示す平面図である。 実施の形態２に係る回転子の構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る回転子の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る圧縮機の構成を示す断面図である。 実施の形態５に係る冷凍サイクル装置の構成を示す図である。 実施の形態６に係る空気調和装置の構成を示す図である。

以下に、本開示の実施の形態に係る回転子、電動機、圧縮機、冷凍サイクル装置及び空気調和装置を、図面を参照しながら説明する。以下の実施の形態は、例にすぎず、実施の形態を適宜組み合わせること及び各実施の形態を適宜変更することが可能である。

図面には、説明の理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系が示されている。ｚ軸は、回転子の軸線に平行な座標軸である。ｘ軸は、ｚ軸に直交する座標軸である。ｙ軸は、ｘ軸及びｚ軸の両方に直交する座標軸である。

《実施の形態１》
〈電動機〉
図１は、実施の形態１に係る電動機１００の構成を示す断面図である。図１に示されるように、電動機１００は、回転軸としてのシャフト３を有する回転子１と、固定子５とを有している。回転子１は、固定子５の内側に配置されている。つまり、電動機１００は、インナロータ型の電動機である。回転子１と固定子５との間には、エアギャップＧが形成されている。エアギャップＧは、例えば、０．５ｍｍの空隙である。シャフト３は、ｚ軸方向に伸びている。以下の説明では、ｚ軸方向を「軸方向」とも呼ぶ。また、シャフト３の軸線Ｃ１を中心とする円の円周に沿った方向（例えば、図１に示される矢印Ｒ１）を「周方向」、ｚ軸方向に直交して軸線Ｃ１を通る直線の方向を「径方向」と呼ぶ。

〈固定子〉
固定子５は、固定子鉄心５０と、固定子鉄心５０に巻き付けられたコイル５５とを有している。固定子鉄心５０は、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板をカシメ等により固定することで形成されている。電磁鋼板の板厚は、例えば、０．１ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内に含まれた決められた値である。

固定子鉄心５０は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク５１と、ヨーク５１から径方向内側に延びる複数のティース５２とを有している。複数のティース５２は、周方向Ｒ１に等角度の間隔で配置されている。ティース５２の径方向内側の先端部は、エアギャップＧを介して回転子１の外周面に対向している。図１では、ティース５２の個数は９個であるが、９個に限らず、任意の個数に設定されてもよい。

複数のティース５２にはそれぞれ、回転磁界を発生させるコイル５５が巻き付けられている。コイル５５は、例えば、マグネットワイヤを、絶縁部５４を介してティース５２に直接巻き付けられる集中巻で形成される。コイル５５の巻数及び線径は、要求される特性（回転数及びトルク等）、電圧仕様、スロットの断面積に基づいて定められる。ここでは、巻線しやすいようにヨーク５１が帯状に展開され、線径１．０ｍｍ程度のマグネットワイヤが各ティース５２に８０ターン程度巻き付けられる。マグネットワイヤが各ティース５２に巻き付けられた後に、帯状のヨーク５１を環状に丸め、ヨーク５１の両端が溶接されることにより環状の固定子５が形成される。

〈回転子〉
図２は、実施の形態１に係る回転子１の構成を示す断面図である。図１及び２に示されるように、回転子１は、シャフト３と、シャフト３に支持された第１の回転子鉄心１０と、第１の回転子鉄心１０に取り付けられた永久磁石２とを有している。第１の回転子鉄心１０は、シャフト３に焼き嵌め等によって嵌合されている。なお、図２では、シャフト３の図示が省略されている。

第１の回転子鉄心１０は、ｚ軸方向に配列された第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂを有している。第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂは、円筒状である。第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂは、例えば、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板から形成されている。第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂは、例えば、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板をカシメ等によって固定することで形成されている。第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂを構成する１枚の電磁鋼板の板厚は、０．１ｍｍ～０．７ｍｍの範囲内に含まれた決められた値である。実施の形態１では、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂを構成する１枚の電磁鋼板の板厚は、例えば、０．３５ｍｍである。

次に、図３も用いて、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂの他の構成について、説明する。図３は、図２に示される第１の回転子鉄心１０の第１の鉄心部１０ａの構成を示す平面図である。なお、実施の形態１では、第１の鉄心部１０ａの構成は、第２の鉄心部１０ｂの構成と同様である。そのため、以下の説明では、第１の鉄心部１０ａを例に説明する。

図２及び３に示されるように、第１の鉄心部１０ａは、図１に示されるシャフト３が挿入される第１の中空部１５を有している。第１の鉄心部１０ａは、周方向Ｒ１に間隔をあけて配置された複数の磁石挿入孔１１を有している。磁石挿入孔１１の数は、回転子１の極数に対応している。実施の形態１では、回転子１の極数は６であるため、第１の鉄心部１０ａは、６つの磁石挿入孔１１を有している。なお、磁石挿入孔１１の数は６つに限られず、２つ以上の偶数であればよい。また、以下の説明において、磁石挿入孔１１の周方向Ｒ１の中心を通って径方向に伸びる直線を「第１の中心線Ｍ１」と呼ぶ。

磁石挿入孔１１は、第１の鉄心部１０ａをｚ軸方向に貫通している。ｚ軸方向に見たときの磁石挿入孔１１の形状は、例えば、直線状である。１つの磁石挿入孔１１には、例えば、１つの永久磁石２が挿入されている。なお、後述する図１２に示されるように、ｚ軸方向に見たときの磁石挿入孔１１の形状は、径方向内側に凸を向けたＶ字形状であってもよく、径方向外側に凸を向けたＶ字形状であってもよい。また、１つの磁石挿入孔１１には、２つ以上の永久磁石２が挿入されていてもよい。

図２に示されるように、永久磁石２は、第１の鉄心部１０ａに取り付けられた複数の第１の磁石部２ａと、第２の鉄心部１０ｂに取り付けられた複数の第２の磁石部２ｂとを有している。第１の磁石部２ａ及び第２の磁石部２ｂは磁石挿入孔１１に挿入されている。つまり、回転子１は、ＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造である。なお、回転子１は、ＩＰＭ構造に限らず、ＳＰＭ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）構造であってもよい。

永久磁石２は、例えば、希土類磁石である。実施の形態１では、永久磁石２は、ネオジウム（Ｎｄ）－鉄（Ｆｅ）－ホウ素（Ｂ）を含むネオジウム希土類磁石である。ネオジウム希土類磁石の磁気エネルギは、フェライト磁石などの他の磁石の磁気エネルギより高い。これにより、電動機１００の効率及び出力を向上させることができる。永久磁石２は、ディスプロシウム（Ｄｙ）を含む。これにより、永久磁石２の保磁力が向上する。なお、永久磁石におけるＤｙの含有率（以下、「Ｄｙ重量比率」ともいう）については、後述する。

回転子１は、第１の鉄心部１０ａと第２の鉄心部１０ｂとの間に配置された第２の回転子鉄心２０を有している。第２の回転子鉄心２０は、円筒状である。第２の回転子鉄心２０は、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂに固定されている。実施の形態１では、第２の回転子鉄心２０は、カシメによって、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂに固定されている。これにより、第１の回転子鉄心１０及び第２の回転子鉄心２０で構成された回転子鉄心本体４が形成される。なお、第２の回転子鉄心２０は、カシメに限らず、溶接等の他の方法によって、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂに固定されていてもよい。

第２の回転子鉄心２０は、鉄などの磁性材料から形成されている。第２の回転子鉄心２０は、例えば、電磁鋼板から形成されている。実施の形態１では、第２の回転子鉄心２０は、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板をカシメ等によって固定することで形成されている。なお、第２の回転子鉄心２０は、１枚の電磁鋼板から形成されていてもよい。

図４は、図２に示される第２の回転子鉄心２０の構成を示す平面図である。図２及び４に示されるように、第２の回転子鉄心２０は、図１に示されるシャフト３が挿入される第２の中空部２５を有している。第２の回転子鉄心２０は、第２の回転子鉄心２０をｚ軸方向に貫通する複数の貫通孔２１を有している。複数の貫通孔２１は、周方向Ｒ１に間隔をあけて配置されている。実施の形態１では、貫通孔２１の数は、磁石挿入孔１１の数と同じ６つである。なお、貫通孔２１の数は、６つに限らず、他の値であってもよい。また、後述する図１４に示されるように、第２の回転子鉄心２０は、貫通孔２１を有していなくてもよい。

複数の貫通孔２１は、ｚ軸方向において、複数の永久磁石２（つまり、磁石挿入孔１１）とそれぞれ重なる領域２９に形成されている。貫通孔２１には、永久磁石２が挿入されていない。つまり、第２の回転子鉄心２０には、永久磁石２は取り付けられていない。また、以下の説明において、貫通孔２１の周方向Ｒ１の中心を通って径方向に伸びる直線を「第２の中心線Ｍ２」と呼ぶ。

第２の回転子鉄心２０の磁気抵抗は、第１の回転子鉄心１０の磁気抵抗より小さい。言い換えれば、第２の回転子鉄心２０のｚ軸方向の単位長さ当たりのパーミアンスは、第１の回転子鉄心１０のｚ軸方向の単位長さあたりのパーミアンスより高い。これにより、固定子５（図１参照）の回転磁界による反磁界の磁束は、第１の回転子鉄心１０及び第２の回転子鉄心２０のうち磁気抵抗の小さい第２の回転子鉄心２０に流れ易い。よって、第１の回転子鉄心１０に取り付けられた永久磁石２に反磁界の磁束が流れることが抑制され、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

実施の形態１では、ｚ軸方向に見たときに、第２の回転子鉄心２０が存在する部分の面積が、第１の回転子鉄心１０が存在する部分の面積より大きい。具体的には、ｚ軸方向に見たときに、第２の回転子鉄心２０の金属部２６の面積が、第１の回転子鉄心１０の金属部１６の面積より大きい。これにより、第２の回転子鉄心２０の磁気抵抗は、第１の回転子鉄心１０の磁気抵抗より小さくなる。ここで、第２の回転子鉄心２０の金属部２６は、第２の回転子鉄心２０において、貫通孔２１、第２のフラックスバリア２２、第２のスリット２３、及び第２の中空部２５を除いた部分である。また、第１の回転子鉄心１０の金属部１６は、磁石挿入孔１１、第１のフラックスバリア１２、第１のスリット１３、及び第１の中空部１５を除いた部分である。

一般的に、金属材料は、空気層と比較して透磁率が高い。例えば、実施の形態１のように、第２の回転子鉄心２０が電磁鋼板から形成されている場合、電磁鋼板（例えば、ケイ素鋼板）の透磁率は、空気層の透磁率の４０００倍～５０００倍である。磁気抵抗の逆数であるパーミアンスは、透磁率に比例するため、第２の回転子鉄心２０が電磁鋼板から形成されていることによって、第２の回転子鉄心２０のパーミアンスを高めることができる。

実施の形態１では、第２の回転子鉄心２０の外径は第１の回転子鉄心１０の外径と同じである。これにより、第２の回転子鉄心２０の外径が第１の回転子鉄心１０の外径より大きい場合と比べて、回転子鉄心本体４を製造する工程のうち電磁鋼板の打ち抜き加工時に、電磁鋼板がスクイーズリングに保持され易くなるため、製造性が向上する。なお、後述する図１４に示されるように、第２の回転子鉄心２０の外径は、第１の回転子鉄心１０の外径より小さくてもよい。つまり、第２の回転子鉄心２０の外径は、第１の回転子鉄心１０の外径以下であればよい。

また、実施の形態１では、第１の鉄心部１０ａのｚ軸方向の長さは、第２の鉄心部１０ｂのｚ軸方向の長さと同じ長さＬ１である。固定子５の回転磁界による反磁界の磁束は、第１の鉄心部１０ａ及び第２の鉄心部１０ｂを迂回して第２の回転子鉄心２０に流れる。第１の鉄心部１０ａのｚ軸方向の長さ及び第２の鉄心部１０ｂのｚ軸方向の長さを同じにすることによって、第１の鉄心部１０ａを迂回して第２の回転子鉄心２０に流れる磁束の磁束量と第２の鉄心部１０ｂを迂回して第２の回転子鉄心２０に流れる磁束の磁束量との間にばらつきが生じ難くなる。なお、第１の鉄心部１０ａのｚ軸方向の長さは、第２の鉄心部１０ｂのｚ軸方向の長さと異なっていてもよい。

図５（Ａ）は、図３に示される第１の鉄心部１０ａの磁石挿入孔１１周辺の構成を示す拡大平面図である。図５（Ｂ）は、図４に示される第２の回転子鉄心２０の貫通孔２１周辺の構成を示す拡大平面図である。

図５（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、貫通孔２１の径方向の長さｔ２は、磁石挿入孔１１の径方向の長さｔ１より小さい。そのため、ｚ軸方向に見たときに、貫通孔２１の面積は、磁石挿入孔１１の面積より狭い。これにより、実施の形態１のように、第２の回転子鉄心２０の外径と第１の回転子鉄心１０の外径とが同じである場合、第２の回転子鉄心２０の金属部２６の面積を第１の回転子鉄心１０の金属部１６の面積より広くすることができる。そのため、第２の回転子鉄心２０のパーミアンスを第１の回転子鉄心１０のパーミアンスより高めることができる。また、一般的に、永久磁石の透磁率は、空気層の透磁率の１倍～１．０５倍であり、ほぼ同じである。そのため、磁石挿入孔１１に配置された永久磁石２よりも磁束が通る距離が短い貫通孔２１（つまり、空気層）において、パーミアンスが高くなる。よって、固定子５の回転磁界による反磁界の磁束の流れを第２の回転子鉄心２０に集中させ易くなる。

図５（Ａ）に示されるように、第１の鉄心部１０ａは、複数の第１のフラックスバリア１２を有している。複数の第１のフラックスバリア１２は、磁石挿入孔１１の周方向Ｒ１の両側に形成されている。第１のフラックスバリア１２と第１の鉄心部１０ａの外周１７との間の部分（以下、「薄肉部」ともいう）１８が薄肉であるため、周方向Ｒ１に隣り合う磁極間で磁束が短絡することを防止できる。薄肉部１８の厚みは、例えば、第１の鉄心部１０ａを構成する１枚の電磁鋼板の板厚と同じ０．３５ｍｍである。これにより、第１の鉄心部１０ａの強度を確保しつつ、磁束の短絡を防止することができる。

第１の鉄心部１０ａは、磁石挿入孔１１より径方向外側に形成された第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを有している。第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄは、径方向に長い。

第１のスリット１３ａは、周方向Ｒ１において、第１の中心線Ｍ１と重なる位置に形成されている。第１のスリット１３ｂ、第１のスリット１３ｃ、及び第１のスリット１３ｄは、第１のスリット１３ａから周方向Ｒ１に遠ざかる順に形成されている。また、実施の形態１では、第１のスリット１３ａの径方向長さをＷ１１、第１のスリット１３ｂの径方向長さをＷ１２、第１のスリット１３ｃの径方向長さをＷ１３、及び第１のスリット１３ｄの径方向長さをＷ１４としたとき、Ｗ１１＞Ｗ１２＞Ｗ１３＞Ｗ１４の関係が成り立つ。なお、長さＷ１１、長さＷ１２、長さＷ１３及び長さＷ１４は、互いに同じであってもよい。また、以下の説明において、第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄを区別する必要が無い場合には、第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄをまとめて、「第１のスリット１３」と呼ぶ。

図５（Ｂ）に示されるように、第２の回転子鉄心２０は、複数の第２のフラックスバリア２２を有している。複数の第２のフラックスバリア２２は、貫通孔２１の周方向Ｒ１の両側に形成されている。第２の回転子鉄心２０の外周２７との間の部分２８が薄肉であるため、周方向Ｒ１に隣り合う磁極間で磁束が短絡することを防止できる。第２のフラックスバリア２２は、第１のフラックスバリア１２とｚ軸方向に連通している。

第２の回転子鉄心２０は、貫通孔２１より径方向外側に形成された第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを有している。第２のスリット２３ａは、周方向Ｒ１において、第２の中心線Ｍ２と重なる位置に形成されている。第２のスリット２３ｂ、第２のスリット２３ｃ、及び第２のスリット２３ｄは、第２のスリット２３ａから周方向Ｒ１に遠ざかる順に形成されている。また、第２のスリット２３ａの径方向長さをＷ２１、第２のスリット２３ｂの径方向長さをＷ２２、第２のスリット２３ｃの径方向長さをＷ２３、及び第２のスリット２３ｄの径方向長さをＷ２４としたとき、Ｗ２１＞Ｗ２２＞Ｗ２３＞Ｗ２４の関係を満たしている。なお、長さＷ２１、長さＷ２２、長さＷ２３及び長さＷ２４は、互いに同じであってもよい。また、以下の説明において、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを区別する必要が無い場合には、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄをまとめて、「第２のスリット２３」と呼ぶ。

ｚ軸方向に見たときに、第２のスリット２３は、第１のスリット１３に重なっている。第２のスリット２３の径方向の長さは、第１のスリット１３の径方向の長さより短い。これにより、実施の形態１のように、第２の回転子鉄心２０の外径と第１の回転子鉄心１０の外径とが同じである場合、第２の回転子鉄心２０における金属部２６の面積は、第１の回転子鉄心１０における金属部１６の面積よりも大きくなるため、第２の回転子鉄心２０の磁気抵抗が更に低くなる。そのため、固定子５の回転磁界による反磁界の磁束が、第２の回転子鉄心２０に更に流れ易くなる。よって、第１の回転子鉄心１０に取り付けられた永久磁石２の減磁を一層抑制することができる。

次に、図６を用いて、第２の回転子鉄心２０のｚ軸方向の長さＬ２と永久磁石２の径方向の厚みｔ０との関係について説明する。図６は、永久磁石２の厚みｔ０に対する第２の回転子鉄心２０の長さＬ２との比Ｌ２／ｔ０と、永久磁石２の単位体積（以下、「磁石体積」という）当たりの有効磁束との関係を示すグラフである。図６において、横軸は、比Ｌ２／ｔ０を示し、縦軸は、永久磁石２の単位体積当たりの有効磁束［％］を示す。

図６に示されるように、比Ｌ２／ｔ０＜１の範囲では、磁石体積当たりの有効磁束は比Ｌ２／ｔ０に比例して増加する。言い換えれば、第２の回転子鉄心２０の軸方向長さＬ２が永久磁石２の厚みｔ０より小さければ、磁石体積当たりの有効磁束の変化量は大きい。比Ｌ２／ｔ０≧１の範囲では、磁石体積当たりの有効磁束の変化が飽和している。つまり、第２の回転子鉄心２０の軸方向長さＬ２が永久磁石２の厚みｔ０以上であれば、磁石体積当たりの有効磁束の変化量は小さい。これにより、比Ｌ２／ｔ０≧１であれば、永久磁石２の磁束が、第２の回転子鉄心２０に流れて短絡することを防止できる。具体的には、ｚ軸方向に隣り合う第１の磁石部２ａ及び第２の磁石部２ｂ間で磁束が短絡することを防止できる。実施の形態１では、第２の回転子鉄心２０の軸方向長さＬ２は、永久磁石２の厚みｔ０と同じである。なお、後述する図１５に示されるように、第２の回転子鉄心２０の軸方向長さＬ２は、永久磁石２の厚みｔ０より大きくてもよい。つまり、第２の回転子鉄心２０の軸方向長さＬ２は、永久磁石２の厚みｔ０以上であればよい。

〈永久磁石におけるＤｙ重量比率〉
次に、実施の形態１に係る回転子１の永久磁石２におけるＤｙ重量比率について、比較例と対比しながら説明する。図７は、比較例に係る電動機の回転子１０１の構成を示す断面図である。図７に示されるように、比較例の回転子１０１は、永久磁石１０２が取り付けられた回転子鉄心１１０のみを有している。つまり、比較例の回転子１０１は、永久磁石２が取り付けられていない第２の回転子鉄心２０（図２参照）に対応する部分を有していない点で、実施の形態１に係る電動機１００の回転子１と相違する。この点以外に関し、比較例は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１を参照する。

ここで、ＩＰＭ構造の回転子を有する電動機では、弱め界磁運転の利用によって最大回転数を上昇させることができる。弱め界磁運転では、永久磁石の磁束と対向する向きに、固定子の磁束を発生させるため、永久磁石が減磁して電動機の線間電圧を低下させることができる。永久磁石の磁束と対向する向きに発生した固定子の磁束は、「弱め磁束」と呼ばれる。これにより、電動機の回転数を更に高めるための電圧の裕度を確保することができる。

弱め界磁運転の運転限界は、弱め磁束の磁束量が永久磁石の磁束量と等しくなるとき、つまり、弱め磁束によって永久磁石の磁束を打ち消したときである。このとき、固定子からの反磁界が最大となるため、永久磁石の減磁が発生し易い。したがって、永久磁石は、固定子の最大反磁界に耐える減磁耐力を有する必要がある。

まず、比較例に係る回転子１０１の永久磁石１０２におけるＤｙ重量比率Ｗ_Ｄ１について、説明する。永久磁石１０２における磁束量をΦ_ｍ、固定子５と永久磁石１０２との間の磁気抵抗をＲ、永久磁石１０２の径方向の厚みをＬ_ｍとしたとき、永久磁石１０２において発生する最大反磁界Ｈ_ｍは、以下の式（１）で示される。
Ｈ_ｍ＝φ_ｍ・Ｒ／Ｌ_ｍ （１）

回転子１０１と固定子５との間のエアギャップ長をＬａ、永久磁石１０２の残留磁束密度をＢ_ｒ、真空の透磁率をμ_０としたとき、式（１）の右辺は、以下の近似式（２）で示される。固定子５と永久磁石１０２との間の磁気抵抗Ｒは、エアギャップＧの磁気抵抗及び永久磁石１０２の磁気抵抗の影響が支配的だからである。
φ_ｍ・Ｒ／Ｌ_ｍ≒Ｂ_ｒ／μ_０・（Ｌ_ａ／（Ｌ_ａ＋Ｌ_ｍ）） （２）

永久磁石１０２において減磁を発生させないためには、永久磁石１０２は、近似式（２）の右辺の値以上の減磁耐力を有する必要がある。ここで、一般的に、永久磁石は、クニック点を超えて使用されると、不可逆減磁を起こすことが知られている。クニック点は、Ｊ－Ｈ減磁曲線の第４象限において、磁化の大きさの減少が急激に大きくなる変曲点である。永久磁石がネオジウム希土類磁石である場合、ネオジウム希土類磁石のクニック点は、例えば、３０００００Ａ／ｍである。つまり、最大反磁界Ｈｍが、３０００００Ａ／ｍを超えると、ネオジウム希土類磁石は減磁する。

クニック点をｉＨ_ｋとしたとき、クニック点ｉＨ_ｋが式（２）で示される右辺の値以上の大きさであれば、永久磁石１０２の減磁が発生しない。つまり、クニック点ｉＨ_ｋが以下に示される式（３）を満たしているとき、永久磁石１０２の減磁が発生しない。

ただし、永久磁石１０２の温度が高温になるほど、クニック点ｉＨｋの値は小さくなる。例えば、ネオジウム希土類磁石の温度が１４０℃である場合、クニック点ｉＨ_ｋは、５００００Ａ／ｍ～１０００００Ａ／ｍ程度の範囲内まで低下する。

一方、永久磁石１０２におけるＤｙ重量比率Ｗ_Ｄ１が増加するほど、クニック点ｉＨ_ｋの値は大きくなる。例えば、Ｄｙ重量比率が１％増加するごとに、クニック点ｉＨ_ｋの値は２０％～３０％増加する。

ここで、永久磁石１０２の最大温度を１４０℃、永久磁石１０２の温度１℃あたりのクニック点ｉＨ_ｋの低下率を０．６％、Ｄｙ重量比率１％あたりのクニック点ｉＨ_ｋの向上率を２５％と仮定すると、クニック点ｉＨ_ｋとＤｙ重量比率Ｗ_Ｄ１との関係は、以下の式（４）で示される。

式（４）を式（３）に代入すると、以下の式（５）が算出される。

このように、比較例に係る回転子１０１では、永久磁石１０２におけるＤｙ重量比率Ｗ_Ｄ１は、式（５）を満たしていることが望ましい。しかし、式（５）を算出するにあたっては、電動機の運転に異常が生じた場合に、固定子に瞬間的に流れる電流、又は永久磁石における局所的な減磁を考慮していない。そのため、比較例に係る回転子１０１を有する電動機では、運転状況などに応じて、式（５）の右辺に示される値以上のＤｙ重量比率が必要な場合もある。

一方、実施の形態１に係る電動機１００では、上述した通り、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心２０に流すことによって、第１の回転子鉄心１０に取り付けられて永久磁石２の減磁を抑制している。そのため、実施の形態１では、永久磁石２の減磁を抑制するにあたって、永久磁石２におけるＤｙ重量比率を低減することができる。具体的には、実施の形態１に係る回転子１の永久磁石２におけるＤｙ重量比率をＷ_Ｄとしたとき、Ｄｙ重量比率Ｗ_Ｄは、以下の式（６）を満たしていればよい。

図８は、永久磁石２において発生する反磁界と、永久磁石２におけるＤｙ重量比率Ｗ_Ｄとの関係を示すグラフである。図８において、横軸は、永久磁石２において発生する反磁界の強度［Ａ／ｍ］を示し、縦軸は、永久磁石２におけるＤｙ重量比率Ｗ_Ｄ［ｗｔ％］を示す。図８のグラフにおいてハッチングで示される領域は、式（６）を満たす範囲内である。なお、図８に示される直線Ｓ１は、以下の式（７）を満たす直線である。

〈実施の形態１の効果〉
以上に説明した実施の形態１に係る回転子１によれば、以下に示す効果が得られる。

実施の形態１に係る回転子１によれば、ｚ軸方向に見たときに、第２の回転子鉄心２０が存在する部分（つまり、金属部２６）の面積が第１の回転子鉄心１０が存在する部分（つまり、金属部１６）の面積より大きい。これにより、第２の回転子鉄心２０のパーミアンスが第１の回転子鉄心１０のパーミアンスより高い。そのため、固定子５からの反磁界の磁束が第２の回転子鉄心２０に集中して流れる。よって、第１の回転子鉄心１０に取り付けられた永久磁石２の減磁を抑制することができる。つまり、減磁特性の優れた回転子１を提供することができる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心２０に流すことによって、第１の回転子鉄心１０に取り付けられて永久磁石２の減磁を抑制している。そのため、実施の形態１では、永久磁石２の減磁を抑制するにあたって、永久磁石２におけるＤｙ重量比率を低減することができる。よって、永久磁石２におけるディスプロシウムの含有量を減らしつつ、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、第２の回転子鉄心２０は、ｚ軸方向に貫通する貫通孔２１を有している。これにより、第２の回転子鉄心２０が貫通孔２１を有していない構成と比べて、永久磁石２の磁束が第２の回転子鉄心２０の金属部２６に流れることを抑制できる。そのため、永久磁石２から固定子５に流れる磁束の磁束量を良好に確保することができ、永久磁石２の磁気エネルギを有効に利用することができる。よって、電動機１００の効率及び出力の低下を防止できる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、ｚ軸方向に見たときに、第２の回転子鉄心２０の貫通孔２１は、永久磁石２と重なる領域に形成されている。これにより、永久磁石２の磁束が第２の回転子鉄心２０の金属部２６に流れることを一層抑制できる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、第２の回転子鉄心２０の外径が、第１の回転子鉄心１０の外径と同じである。これにより、第２の回転子鉄心２０と固定子５との間の隙間が狭くなるため、固定子５の回転磁界による反磁界の磁束が第２の回転子鉄心２０に流れ易くなる。また、回転子鉄心本体４を製造する工程のうち電磁鋼板の打ち抜き加工時に、スクイーズリングが電磁鋼板（例えば、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板）を保持し易くなるため、製造性が向上する。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、第１の鉄心部１０ａのｚ軸方向の長さは、第２の鉄心部１０ｂのｚ軸方向の長さと同じである。これにより、第１の鉄心部１０ａを迂回して第２の回転子鉄心２０に流れる磁束の磁束量と第１の鉄心部１０ａを迂回して第２の回転子鉄心２０に流れる磁束の磁束量との間のばらつきを低減することができる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、第２の回転子鉄心２０は、磁性材料から形成されている。これにより、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心２０に流し易くなる。

回転子鉄心では、磁束の時間変化に伴い、鉄損が発生する場合がある。鉄損はヒステリシス損、渦電流損に分類されるが、渦電流損は１枚の電磁鋼板の板厚の２乗に比例する。実施の形態１に係る回転子１によれば、第２の回転子鉄心２０は、ｚ軸方向に積層された複数の電磁鋼板から形成されている。これにより、第２の回転子鉄心２０における鉄損を低減することができ、電動機の効率を向上させることができる。

また、実施の形態１に係る回転子１によれば、第１の回転子鉄心１０及び第２の回転子鉄心２０は、電磁鋼板から形成されている。これにより、電磁鋼板の打ち抜き加工時に、金型を交換する作業を行うだけで、第１の回転子鉄心１０を構成する電磁鋼板及び第２の回転子鉄心２０を構成する電磁鋼板を製造することができる。そのため、製造性を向上させることができる。また、第１の回転子鉄心１０及び第２の回転子鉄心２０が同じ材料組成の電磁鋼板から形成されていれば、更に製造性が向上する。

《実施の形態１の変形例１》
図９は、実施の形態１の変形例１に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０の貫通孔２１ａ、２１ｂ周辺の構成を示す拡大平面図である。図９において、図５（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５（Ｂ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例１に係る回転子は、第２の回転子鉄心２０の貫通孔２１ａ、２１ｂの形状及び第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄの形状の点で、実施の形態１に係る回転子１と相違する。この点以外に関し、実施の形態１の変形例１は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１及び図５（Ａ）を参照する。

図９に示されるように、実施の形態１の変形例１では、第２の回転子鉄心１２０は、ｚ軸方向から見たときに、永久磁石２と重なる領域に形成された貫通孔２１ａ、２１ｂを有している。貫通孔２１ａと貫通孔２１ｂとの間には、金属部であるブリッジ部２０ｅが形成されている。貫通孔２１ａと貫通孔２１ｂは、ブリッジ部２０ｅを挟んで互いに対称な形状を有している。貫通孔２１ａ及び貫通孔２１ｂのそれぞれの径方向の長さｔ２は、例えば、磁石挿入孔１１の径方向の長さｔ１と同じである。なお、貫通孔２１ａ及び貫通孔２１ｂのそれぞれの径方向の長さｔ２は、磁石挿入孔１１の径方向の長さｔ１より短くてもよい。

実施の形態１の変形例１では、第２の回転子鉄心１２０は、貫通孔を２つに分割するブリッジ部２０ｅを有していることにより、ｚ軸方向に見たときに、貫通孔２１ａの面積と貫通孔２１ｂの面積の合計値が、磁石挿入孔１１の面積より狭くなる。そのため、第２の回転子鉄心１２０における金属部の面積を増加させることができる。よって、第２の回転子鉄心１２０のパーミアンスを高めることができる。そのため、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心１２０に集中して流すことができ、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

また、貫通孔２１ａと第２のフラックスバリア２２ａとの間には、ブリッジ部２０ｄが形成されており、貫通孔２１ｂと第２のフラックスバリア２２ｂとの間には、ブリッジ部２０ｆが形成されている。つまり、実施の形態１の変形例１では、貫通孔２１ａ、２１ｂと第２のフラックスバリア２２ａ、２２ｂとは非連続である。このように、第２の回転子鉄心１２０は、貫通孔２１ａ、２１ｂと第２のフラックスバリア２２ａ、２２ｂとの間を分割するブリッジ部２０ｄ、２０ｆを有していることにより、第２の回転子鉄心１２０のパーミアンスを更に高めることができる。そのため、固定子５からの反磁界の磁束が第２の回転子鉄心１２０に一層流れ易くなり、永久磁石２において減磁が一層発生し難くなる。

第２の回転子鉄心１２０は、貫通孔２１ａ、２１ｂより径方向外側に形成された第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄを有している。第２のスリット２３の径方向の長さＷ１１、Ｗ１２、Ｗ１３、Ｗ１４は、図５（Ａ）に示される第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄのそれぞれの径方向の長さと同じである。

上記以外の点について、実施の形態１の変形例１は、実施の形態１と同じである。

《実施の形態１の変形例２》
図１０は、実施の形態１の変形例２に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０ａの貫通孔２１周辺の構成を示す拡大平面図である。図１０において、図５（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５（Ｂ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例２に係る回転子は、貫通孔２１の形状の点で、実施の形態１又は実施の形態１の変形例１に係る回転子と相違する。この点以外に関し、実施の形態１の変形例２は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１及び図５（Ａ）を参照する。

図１０に示されるように、実施の形態１の変形例２では、第２の回転子鉄心１２０ａの貫通孔２１は、径方向内側の端部２１１の周方向両側に形成された複数の凸部２１ｃを有している。凸部２１ｃは、貫通孔２１の径方向内側の端部２１１から径方向外側に突出している。これにより、貫通孔２１の径方向の最小の長さｔ２は、径方向内側の端部２１１における凸部２１ｃが形成されている部分２１１ａと径方向外側の端部２１２との間の長さである。貫通孔２１の径方向の最小の長さｔ２は、図５（Ａ）に示される磁石挿入孔１１の径方向の長さｔ１より小さい。そのため、第２の回転子鉄心１２０ａにおける金属部の面積を増加させることができる。よって、第２の回転子鉄心１２０ａのパーミアンスを高めることができる。そのため、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心１２０ａに集中して流すことができ、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

上記以外の点について、実施の形態１の変形例２は、実施の形態１又は実施の形態１の変形例１と同じである。

《実施の形態１の変形例３》
図１１は、実施の形態１の変形例３に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０ｂの貫通孔２１周辺の構成を示す拡大平面図である。図１１において、図５（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５（Ｂ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例３に係る回転子は、貫通孔２１の形状の点で、実施の形態１又は実施の形態１の変形例１に係る回転子と相違する。この点以外に関し、実施の形態１の変形例３は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１及び図５（Ａ）を参照する。

図１１に示されるように、実施の形態１の変形例３では、第２の回転子鉄心１２０ｂの貫通孔２１は、径方向内側の端部２１１に形成された複数の段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇを有している。段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、貫通孔２１の径方向内側の端部２１１から径方向外側に突出している。段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇの周方向位置は、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃの周方向位置とそれぞれ同じである。言い換えれば、段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、径方向において、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃと隣接している。段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇは、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃの径方向内側に形成されている。

貫通孔２１に段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇが形成されていることにより、貫通孔２１の径方向の最小の長さｔ２は、径方向内側の端部２１１における段差部２１ｅ（又は、段差部２１ｆ、２１ｇ）が形成されている部分２１１ａと径方向外側の端部２１２との間の長さである。これにより、ｚ軸方向に見たときに、貫通孔２１の面積は、磁石挿入孔１１の面積より狭くなる。そのため、第２の回転子鉄心１２０ｂにおける金属部の面積を増加させることができる。よって、第２の回転子鉄心１２０ｂのパーミアンスを高めることができ、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心１２０ｂに集中して流すことができ、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

ここで、永久磁石２では、第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃ（図５（Ａ）参照）と周方向位置が重なる部分において減磁が発生し易い。これは、固定子５からの反磁界の磁束が、第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃのそれぞれの周方向両側を流れるときに、磁束量にばらつきが生じて、永久磁石２に局所的に多くの反磁界の磁束が流れるためである。

実施の形態１の変形例３では、上述した通り、貫通孔２１において、第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃの径方向内側に段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇが形成されている。これにより、貫通孔２１の径方向の最小の長さｔ２は、段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇが形成されている位置で最少となる。そのため、第２の回転子鉄心１２０ｂにおける金属部のうち段差部２１ｅ、２１ｆ、２１ｇより径方向内側の部分の面積を増加させることができる。これにより、永久磁石２において、減磁が発生し易い部分（つまり、第１のスリット１３ａ、１３ｂ、１３ｃと周方向位置が重なる部分）に固定子５からの反磁界の磁束が流れることを抑制できる。

上記以外の点について、実施の形態１の変形例３は、実施の形態１又は実施の形態１の変形例１と同じである。

《実施の形態１の変形例４》
図１２（Ａ）は、実施の形態１の変形例４に係る回転子の第１の回転子鉄心１１０ｃの磁石挿入孔１１周辺の構成を示す拡大平面図である。図１２（Ｂ）は、実施の形態１の変形例４に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０ｃの貫通孔２１周辺の構成を示す拡大平面図である。図１２（Ａ）及び（Ｂ）において、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例４に係る回転子は、磁石挿入孔１１及び貫通孔２１の形状の点で、実施の形態１に係る回転子１と相違する。これらの点以外に関し、実施の形態１の変形例４は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１及び図５（Ａ）を参照する。

図１２（Ａ）に示されるように、第１の回転子鉄心１１０ｃの磁石挿入孔１１は、ｚ軸方向に見たときに、径方向内側に凸を向けたＶ字形状である。磁石挿入孔１１は、周方向中央部（つまり、Ｖ字形状の頂点をなす部分）１１ｃを挟んで両側に位置する第１の孔部１１ａと第２の孔部１１ｂとを有している。第１の孔部１１ａ及び第２の孔部１１ｂには、それぞれ永久磁石２が挿入されている。つまり、実施の形態１の変形例４では、１つの磁石挿入孔１１に２つの永久磁石２が挿入されている。

図１２（Ｂ）に示されるように、第２の回転子鉄心１２０ｃの貫通孔２１は、ｚ軸方向に見たときに、磁石挿入孔１１と同様に、径方向内側に凸を向けたＶ字形状である。貫通孔２１は、周方向中央部（つまり、Ｖ字形状の頂点をなす部分）２１ｃを挟んで両側に位置する第１の貫通部１２１ａ及び第２の貫通部１２１ｂを有している。ｚ軸方向に見たときに、第１の貫通部１２１ａは第１の孔部１１ａと重なっており、第２の貫通部１２１ｂは第２の孔部１１ｂと重なっている。第１の貫通部１２１ａは第１の孔部１１ａと連通しており、第２の貫通部１２１ｂは第２の孔部１１ｂと連通している。

第１の貫通部１２１ａの軸方向に直交する方向（つまり、径方向）の長さｔ２は、第１の孔部１１ａの軸方向に直交する方向の長さｔ１より小さく、第２の貫通部１２１ｂの軸方向に直交する方向の幅は、第２の孔部１１ｂの軸方向に直交する方向の幅より小さい。これにより、ｚ軸方向に見たときに、貫通孔２１の面積は、磁石挿入孔１１の面積より狭い。そのため、第２の回転子鉄心１２０ｃのパーミアンスを高めることができる。よって、固定子５からの反磁界の磁束を第２の回転子鉄心１２０ｃに集中して流すことができ、永久磁石２の減磁を抑制することができる。

上記以外の点について、実施の形態１の変形例４は、実施の形態１と同じである。

《実施の形態１の変形例５》
図１３は、実施の形態１の変形例５に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０ｄの貫通孔２１周辺の構成を示す拡大平面図である。図１３において、図１２（Ｂ）に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図１２（Ｂ）に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例５に係る回転子は、第２の回転子鉄心１２０ｄの構成の点で、実施の形態１の変形例４に係る回転子と相違する。

図１３に示されるように、実施の形態１の変形例５では、第２の回転子鉄心１２０ｄは、貫通孔２１と第２のフラックスバリア２２とを分割するブリッジ部２１ｄを有している。つまり、実施の形態１の変形例５では、貫通孔２１と第２のフラックスバリア２２とが非連続である点で、実施の形態１の変形例４と相違する。第２の回転子鉄心１２０ｄがブリッジ部２１ｄを有していることにより、第２の回転子鉄心１２０ｄにおける金属部の面積が増加するため、第２の回転子鉄心１２０ｄのパーミアンスを更に高めることができる。これにより、固定子５からの反磁界の磁束が第２の回転子鉄心１２０ｃに流れ易くなるため、永久磁石２の減磁が一層抑制される。

上記以外の点について、実施の形態１の変形例５は、実施の形態１の変形例４と同じである。

《実施の形態１の変形例６》
図１４は、実施の形態１の変形例６に係る回転子の第２の回転子鉄心１２０ｅの構成を示す平面図である。図１４において、図４に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図４に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態１の変形例６に係る回転子は、第２の回転子鉄心１２０ｅの構成の点で、実施の形態１に係る回転子１と相違する。この点以外に関し、実施の形態１の変形例６は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１及び３を参照する。

図１４に示されるように、第２の回転子鉄心１２０ｅは、図１に示されるシャフト３が挿入される第２の中空部２５を有している。第２の回転子鉄心１２０ｅにおいて、第２の中空部２５を除く部分は、すべて金属部１２６である。つまり、実施の形態１の変形例６では、第２の回転子鉄心１２０ｅには、図５（Ｂ）に示される貫通孔２１及び第２のスリット２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄに対応する部分が形成されていない。これにより、ｚ軸方向に見たときに、第２の回転子鉄心１２０ｅが存在する部分（つまり、金属部１２６）の面積が、第１の回転子鉄心１０（図３参照）が存在する部分の面積よりも更に広くすることができる。そのため、第２の回転子鉄心１２０ｅのパーミアンスを更に高めることができる。これにより、固定子５からの反磁界の磁束が第２の回転子鉄心１２０ｅに更に流れ易くなり、永久磁石２の減磁が一層発生し難くなる。

《実施の形態２》
図１５は、実施の形態２に係る回転子２０１の構成を示す断面図である。図１５において、図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図２に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態２に係る回転子２０１は、第２の回転子鉄心２２０の形状の点で、実施の形態１に係る回転子１と相違する。この点以外に関し、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。したがって、以下の説明では、図１を参照する。

図１５に示されるように、回転子２０１は、第１の鉄心部１０ａと第２の鉄心部１０ｂとの間に配置された第２の回転子鉄心２２０を有している。第２の回転子鉄心２２０の外径Ｄ２は、第１の鉄心部１０ａ（又は、第２の鉄心部１０ｂ）の外径Ｄ１より小さい。これにより、回転子２０１の製造工程のうち電磁鋼板の打ち抜き加工時において、スクイーズリングによって電磁鋼板が保持され易い。よって、回転子２０１の製造性を向上させることができる。

実施の形態２のように、第２の回転子鉄心２２０の外径Ｄ２を第１の鉄心部１０ａ（又は、第２の鉄心部１０ｂ）の外径Ｄ１より小さくした場合、第２の回転子鉄心２２０は、図５（Ｂ）に示される貫通孔２１に対応する部分を有していなくてもよい。これにより、製造性を向上させるために、第２の回転子鉄心２２０の外径Ｄ２を小さくした場合でも、ｚ軸方向に見たときの第２の回転子鉄心２２０の金属部の面積を第１の回転子鉄心１０の金属部の面積より大きくすることができ、第２の回転子鉄心２２０のパーミアンスを高めることができる。よって、回転子２０１の製造性を向上させつつ、永久磁石２の減磁の発生を抑制することができる。

上記以外の点について、実施の形態２は、実施の形態１と同じである。

《実施の形態３》
図１６は、実施の形態３に係る回転子３０１の構成を示す断面図である。図１６において、図２に示される構成要素と同一又は対応する構成要素には、図２に示される符号と同じ符号が付されている。実施の形態３に係る回転子３０１は、第２の回転子鉄心３２０の形状の点で、実施の形態１に係る回転子１と相違する。

図１６に示されるように、回転子３０１は、第１の鉄心部１０ａと第２の鉄心部１０ｂとの間に配置された第２の回転子鉄心３２０を有している。第２の回転子鉄心３２０の軸方向長さＬ３２は、永久磁石２の径方向の厚みｔ０より大きい。これにより、実施の形態３では、実施の形態１と比べて、ｚ軸方向における第１の磁石部２ａと第２の磁石部２ｂとの間の間隔が大きくなるため、ｚ軸方向に隣り合う第１の磁石部２ａ及び第２の磁石部２ｂ間で磁束の短絡が一層発生し難くなる。

上記以外の点について、実施の形態３は、実施の形態１と同じである。

《実施の形態４》
次に、図１に示される電動機１００を備えた実施の形態４に係る圧縮機４００について説明する。図１７に示される圧縮機４００の構成を示す断面図である。圧縮機４００は、例えば、ロータリ圧縮機である。なお、圧縮機４００は、ロータリ圧縮機に限らず、スクロール圧縮機などの他の圧縮機であってもよい。

図１７に示されるように、圧縮機４００は、圧縮機構部４０１と、電動機１００と、密閉容器４０７と、アキュムレータ４１０とを有している。

圧縮機構部４０１は、シリンダ４０２と、ロータリピストン４０４と、上部フレーム４０５と、下部フレーム４０６とを有する。電動機１００は、圧縮機構部４０１を駆動する。圧縮機構部４０１と電動機１００とは、シャフト３によって連結されている。

シリンダ４０２の内部には、シリンダ室４０３が備えられている。ロータリピストン４０４は、シャフト３の偏心軸部に嵌合しており、シリンダ室４０３内で回転する。ロータリピストン４０４が回転することによって、冷媒が圧縮される。上部フレーム４０５は、シリンダ室４０３の＋ｚ軸側の端面に固定されている。下部フレーム４０６は、シリンダ室４０３の－ｚ軸側の端面に固定されている。上部フレーム４０５には上部吐出マフラ４０８が装着され、下部フレーム４０６には下部吐出マフラ４０９が装着されている。

密閉容器４０７は、円筒状である。密閉容器４０７の底部には、圧縮機構部４０１の各摺動部を潤滑する冷凍機油（図示せず）が貯留されている。

密閉容器４０７の内側には、焼き嵌め、圧入または溶接等の方法により、電動機１００の固定子５が固定されている。固定子５のコイル５５には、密閉容器４０７に固定された端子４１１から電力が供給される。密閉容器４０７の上部には、圧縮された冷媒を外部に吐出する吐出パイプ４１２が備えられている。

アキュムレータ４１０は、図示しない冷媒ガスを貯蔵している。アキュムレータ４１０は、吸入パイプ４１３を介してシリンダ４０２に固定されている。これにより、アキュムレータ４１０に貯蔵されている冷媒ガスは、吸入パイプ４１３を介してシリンダ４０２に供給される。

端子４１１から電動機１００に駆動電流が供給されることによって、電動機１００の回転子１のシャフト３が回転する。シャフト３が回転することで、ロータリピストン４０４も回転する。そして、シャフト３に嵌合するロータリピストン４０４がシリンダ室４０３内で回転し、シリンダ室４０３内で冷媒が圧縮される。シリンダ室４０３で圧縮された冷媒は、上部吐出マフラ４０８及び下部吐出マフラ４０９を通り、さらに回転子１の風穴（図示しない）を通って密閉容器４０７内を上昇する。密閉容器４０７内を上昇した冷媒は、吐出パイプ４１２から吐出され、冷凍サイクル装置５００の高圧側に供給される。

上述した実施の形態１に係る電動機１００では、永久磁石２の減磁が抑制されることで、効率が向上している。そのため、電動機１００が圧縮機４００に適用されることにより、圧縮機４００の運転効率を向上させることができる。

《実施の形態５》
次に、図１７に示される圧縮機４００を備えた実施の形態５に係る冷凍サイクル装置５００について説明する。図１８は、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置５００の構成を示す図である。

図１８に示されるように、冷凍サイクル装置５００は、圧縮機４００と、四方弁５０１と、凝縮器５０２と、減圧装置としての膨張弁５０３と、蒸発器５０４と、冷媒配管５０５と、制御部５０６とを有している。圧縮機４００、凝縮器５０２、膨張弁５０３及び蒸発器５０４が、冷媒配管５０５によって接続されることによって、冷媒回路５１０が構成される。

次に、冷凍サイクル装置５００の動作について、説明する。圧縮機４００は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として送り出す。四方弁５０１は、冷媒の流れ方向を切り換える弁である。図１８では、圧縮機４００から送り出された冷媒を凝縮器５０２に流す。凝縮器５０２は、圧縮機４００から送り出された高温高圧のガス冷媒と媒体（例えば、空気）との熱交換を行い、ガス冷媒を凝縮した液冷媒として送り出す。膨張弁５０３は、凝縮器５０２から送り出された液冷媒を膨張させて、低温低圧の液冷媒として送り出す。

蒸発器５０４は、膨張弁５０３から送り出された低温低圧の媒体（例えば、空気）との熱交換を行い、液冷媒を膨張させて、冷媒ガスとして送り出す。蒸発器５０４から送り出された冷媒ガスは、再び圧縮機４００に戻って圧縮される。なお、四方弁５０１および圧縮機４００の動作は、制御部５０６によって制御される。

上述した実施の形態４に係る圧縮機４００の運転効率は、向上している。そのため、圧縮機４００が冷凍サイクル装置５００に適用されることにより、冷凍サイクル装置５００のエネルギ効率を向上させることができる。

《実施の形態６》
次に、実施の形態６に係る空気調和装置６００について説明する。図１９は、実施の形態６に係る空気調和装置６００の構成を示す図である。図１９に示されるように、空気調和装置６００は、室外機６０１と、室内機６０２と、冷媒配管６０３とを有している。室外機６０１及び室内機６０２は、冷媒配管６０３によって接続されることで、冷媒回路５１０を構成する。空気調和装置６００は、例えば、室内機６０２から冷たい空気を送風する冷房運転、又は温かい空気を送風する暖房運転等の運転を行うことができる。

室外機６０１は、室外送風機６０５と、圧縮機４００と、室外送風機６０５及び圧縮機４００を収容するハウジング６０６とを有している。室外送風機６０５は、羽根車６０４と、羽根車６０４を駆動する電動機６０７とを有している。羽根車６０４は、例えば、プロペラファンである。電動機６０７が羽根車６０４を駆動すると、羽根車６０４が回転し、気流が生成される。これにより、室外送風機６０５は送風することができる。例えば、空気調和装置６００の冷房運転時には、圧縮機４００で圧縮された冷媒が凝縮器（図示せず）で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機６０５の送風によって室外に放出する。

室外機６０１は、冷媒の流れ方向を切り替える四方弁（例えば、図１８に示される四方弁５０１）を更に有している。室外機６０１の四方弁は、圧縮機４００から送り出された高温高圧の冷媒ガスを、冷房運転時には室外機６０１の熱交換器に流し、暖房運転時には、室内機６０２の熱交換器に流す。このように、室外機６０１が四方弁を有することによって、空気調和装置６００は、図１８に示される冷凍サイクル装置５００を備えることができる。

なお、実施の形態５に係る冷凍サイクル装置５００は、空気調和装置６００以外に、冷蔵庫又は冷凍庫などの他の家電機器に備えられてもよい。

１ 回転子、 ２ 永久磁石、 ３ シャフト、 ５ 固定子、 １０ 第１の回転子鉄心、 １０ａ 第１の鉄心部、 １０ｂ 第２の鉄心部、 １１ 磁石挿入孔、 １３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 第１のスリット、 ２０、１２０、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅ、２２０、３２０ 第２の回転子鉄心、 ２１ 貫通孔、 ２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ 第２のスリット、 １００ 電動機、 ４００ 圧縮機、 ４０１ 圧縮機構部、 ５００ 冷凍サイクル装置、 ５０２ 凝縮器、 ５０３ 膨張弁、 ５０４ 熱交換器、 ６００ 空気調和装置。

Claims (19)

1. 軸方向に伸びる回転軸と、
   前記軸方向に配列された第１の鉄心部及び第２の鉄心部を有し、前記回転軸に支持された第１の回転子鉄心と、
   前記第１の回転子鉄心に取り付けられた永久磁石と、
   前記第１の鉄心部と前記第２の鉄心部との間に配置された第２の回転子鉄心と
   を有し、
   前記軸方向に見たときに、前記第２の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記第１の回転子鉄心が存在する部分の面積より広く、
   前記軸方向に見たときに、前記第２の回転子鉄心の外径は、前記第１の回転子鉄心の外径より小さい
   回転子。
2. 前記第２の回転子鉄心の磁気抵抗は、前記第１の回転子鉄心の磁気抵抗より小さい
   請求項１に記載の回転子。
3. 前記第１の鉄心部の前記軸方向の長さと、前記第２の鉄心部の前記軸方向の長さは同じである
   請求項１又は２に記載の回転子。
4. 前記第１の回転子鉄心は、前記永久磁石が挿入された磁石挿入孔を有し、
   前記第２の回転子鉄心は、前記軸方向において前記磁石挿入孔と重なる位置に形成されて前記第２の回転子鉄心を前記軸方向に貫通する貫通孔を有し、
   前記第２の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記貫通孔を除いた部分の面積であり、
   前記第１の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記磁石挿入孔を除いた部分の面積である
   請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
5. 前記軸方向に見たときに、前記貫通孔の面積は、前記磁石挿入孔の面積より狭い
   請求項４に記載の回転子。
6. 前記貫通孔の前記軸方向に直交する径方向の長さは、前記磁石挿入孔の前記径方向の長さより短い
   請求項４又は５に記載の回転子。
7. 前記第１の回転子鉄心は、前記磁石挿入孔より前記回転子の径方向の外側に配置された第１のスリットを有し、
   前記第２の回転子鉄心は、前記貫通孔より前記径方向の外側に配置された第２のスリットを有し、
   前記第２の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記第２のスリットを除いた部分の面積であり、
   前記第１の回転子鉄心が存在する部分の面積は、前記第１のスリットを除いた部分の面積である
   請求項４から６のいずれか１項に記載の回転子。
8. 前記軸方向に見たときに、前記第２のスリットの面積は、前記第１のスリットの面積より狭い
   請求項７に記載の回転子。
9. 前記貫通孔の前記軸方向に直交する方向の長さは、前記回転子の周方向において、前記第２のスリットと重なる部分で最も小さい
   請求項７又は８に記載の回転子。
10. 前記第２の回転子鉄心の前記軸方向の長さは、前記永久磁石の前記軸方向に直交する方向の厚み以上である
    請求項１から９のいずれか１項に記載の回転子。
11. 前記第２の回転子鉄心は、磁性材料から形成されている
    請求項１から１０のいずれか１項に記載の回転子。
12. 前記第２の回転子鉄心は、電磁鋼板から形成されている
    請求項１から１１のいずれか１項に記載の回転子。
13. 前記第１の回転子鉄心及び前記第２の回転子鉄心は、同じ材料から形成されている
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の回転子。
14. 前記永久磁石は、ネオジウム希土類磁石である
    請求項１から１３のいずれか１項に記載の回転子。
15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の回転子と、
    固定子と
    を有する電動機。
16. 前記永久磁石は、ディスプロシウムを含み、
    前記永久磁石における前記ディスプロシウムの重量比率をＷ_Ｄ、前記永久磁石の残留磁束密度をＢ_ｒ、真空の透磁率をμ_０、前記固定子と前記回転子との間の間隔をＬ_ａ、前記永久磁石の前記軸方向に直交する方向の厚みをＬ_ｍとしたとき、
    

    

    を満たす
    請求項１５に記載の電動機。
17. 請求項１５又は１６に記載の電動機と、
    前記電動機によって駆動される圧縮機構部と
    を有する圧縮機。
18. 請求項１７に記載の圧縮機と、
    前記圧縮機から送り出された冷媒を凝縮する凝縮器と、
    前記凝縮器により凝縮した冷媒を減圧する減圧装置と、
    前記減圧装置で減圧された冷媒を蒸発させる蒸発器と
    を有する冷凍サイクル装置。
19. 請求項１８に記載の冷凍サイクル装置を有する空気調和装置。

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