JP7433420B2

JP7433420B2 - ロータ、モータ、圧縮機および空気調和装置

Info

Publication number: JP7433420B2
Application number: JP2022516481A
Authority: JP
Inventors: 昌弘仁吾; 勇二廣澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-04-20
Filing date: 2020-04-20
Publication date: 2024-02-19
Anticipated expiration: 2040-04-20
Also published as: EP4142112A1; AU2020444066B2; WO2021214825A1; US20230091530A1; EP4142112A4; CN115398779A; JPWO2021214825A1; AU2020444066A1

Description

本開示は、ロータ、モータ、圧縮機および空気調和装置に関する。

永久磁石埋込型のロータでは、ロータコアに形成された磁石挿入孔内に永久磁石が配置されている。磁石挿入孔の両側には、永久磁石を位置決めするための突起が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９－２４７１３１号公報（図１参照）

一方、モータの負荷が大きい場合など、ステータコイルに大きな電流が流れた場合には、ステータからの磁束によって永久磁石の減磁が生じる場合がある。上述した突起を設けると、ステータからの磁束が突起を経由して永久磁石に流れやすくなり、永久磁石の減磁が生じやすくなる。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の減磁を抑制することを目的とする。

本開示のロータは、軸線を中心とする周方向に延在する外周と、軸線を中心とする径方向において外周よりも内側に位置する磁石挿入孔と、磁石挿入孔の周方向の端部につながる空隙とを有するロータコアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。磁石挿入孔は、径方向の外側に位置する挿入孔外側端辺と、径方向の内側に位置する挿入孔内側端辺とを有する。空隙は、挿入孔外側端辺の周方向の端部から外周に向けて延在する外側端辺と、外側端辺に対向する内側端辺とを有する。空隙は、外側端辺と内側端辺とが幅Ｗ１を隔てて対向する第１部分と、外側端辺と内側端辺とが幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を隔てて対向する第２部分とを有する。第２部分は、第１部分と永久磁石との間に位置している。内側端辺は、挿入孔内側端辺の延長線上に位置する第１端辺部と、第１端辺部に対して傾斜し、外周に向けて延在する第２端辺部とを有する。内側端辺の第２端辺部に、外側端辺に向けて突出する凸部が形成され、外側端辺と凸部とにより前記第１部分が形成される。内側端辺の第１端辺部に、永久磁石を位置決めするための突起が形成され、外側端辺と突起とにより第２部分が形成される。軸線に直交する面内で、永久磁石の径方向の外側の磁極面を延長した線を基準線とすると、第１部分の少なくとも一部は当該基準線に対して径方向の外側に位置している。

本開示によれば、空隙のうち幅Ｗ１の狭い第１部分を通るステータ磁束の短絡経路が形成される。第１部分が永久磁石の磁極面よりも外周側に位置しているため、短絡経路を流れた磁束が永久磁石に到達しにくい。そのため、永久磁石の減磁を抑制することができる。

実施の形態１のモータを示す断面図である。実施の形態１のロータを示す断面図である。実施の形態１のロータの一部を拡大して示す断面図である。比較例１のロータを示す断面図である。比較例１のロータにおける逆磁束の流れを示す図である。比較例２のロータを示す断面図である。比較例２のロータにおける逆磁束の流れを示す図である。実施の形態１のロータにおける逆磁束の流れを示す図である。実施の形態１、比較例１および比較例２における減磁特性を比較して示す図である。空隙の第１部分の幅Ｗ１と、ステータのコイルに鎖交する磁束量との関係を示すグラフである。実施の形態２のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態３のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態４のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態５のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態６のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態７のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態８のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。実施の形態９のロータを示す断面図（Ａ）およびロータの一部を拡大して示す断面図（Ｂ）である。各実施の形態のモータが適用可能な圧縮機を示す断面図である。図１９の圧縮機を有する空気調和装置を示す図である。

実施の形態１．
＜モータの構成＞
まず、実施の形態１のモータ１００について説明する。図１は、実施の形態１のモータ１００を示す横断面図である。モータ１００は、ロータ１に永久磁石２０が埋め込まれた永久磁石埋込型モータであり、例えば圧縮機３００（図１９）に用いられる。

モータ１００は、回転可能なロータ１と、ロータ１を囲むように設けられたステータ５とを有する。ステータ５とロータ１との間には、例えば０．３～１．０ｍｍのエアギャップが形成されている。ステータ５は、圧縮機３００の一部である円筒状のシェル６に固定されている。

以下では、ロータ１の回転軸である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。軸線Ｃ１を中心とする周方向（図１に矢印Ｒ１で示す）を、「周方向」と称する。軸線Ｃ１を中心とする半径方向を、「径方向」と称する。

＜ステータの構成＞
ステータ５は、ステータコア５０と、ステータコア５０に取り付けられた絶縁部５４と、絶縁部５４を介してステータコア５０に巻き付けられたコイル５５とを有する。

ステータコア５０は、鋼板を軸方向に積層し、カシメ等により固定したものである。鋼板は、例えば電磁鋼板である。鋼板の板厚は、例えば０．１～０．７ｍｍであり、ここでは０．３５ｍｍである。

ステータコア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在する複数のティース５２とを有する。ヨーク５１の外周は、シェル６の内側に固定されている。

ティース５２は、周方向に一定間隔で形成されている。ティース５２の数は、ここでは９であるが、２以上であればよい。隣り合うティース５２の間には、コイル５５を収容するスロット５３が形成される。

ステータコア５０は、ティース５２毎に分割された複数の分割コア５０Ａを有する。分割コア５０Ａの数は、例えば９である。これらの分割コア５０Ａは、ヨーク５１に形成された分割面５８で接合され、周方向に連結されている。なお、ステータコア５０は、複数の分割コア５０Ａを連結した構成に限定されるものではない。

絶縁部５４は、ステータコア５０とコイル５５との間に設けられる。絶縁部５４は、例えば、ステータコア５０の軸方向端部に配置されたインシュレータと、スロット５３の内面に配置された絶縁フィルムとで構成される。

インシュレータは、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂で形成される。絶縁フィルムは、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の樹脂で形成され、厚さは０．１～０．２ｍｍである。但し、絶縁部５４はこのような構成に限らず、ステータコア５０とコイル５５とを絶縁できるものであればよい。

コイル５５は、例えばマグネットワイヤで構成され、絶縁部５４を介してティース５２に巻き付けられている。コイル５５の線径は、例えば０．８ｍｍである。コイル５５は、各ティース５２に、集中巻により例えば７０ターン巻かれている。なお、コイル５５の線径およびターン数は、要求される回転数、トルク、印加電圧あるいはスロット５３の断面積に応じて決定される。

ヨーク５１には、カシメ部５６ａ，５６ｂが形成されている。カシメ部５６ａ，５６ｂは、ステータコア５０を構成する複数の鋼板を軸方向に固定するものである。カシメ部５６ａは、ティース５２の周方向中心を通る径方向の直線上に形成され、カシメ部５６ｂは、当該直線を挟んで周方向に対称な２箇所に形成されている。但し、カシメ部５６ａ，５６ｂの数および配置は、適宜変更することができる。

ヨーク５１の外周には、凹部５７が形成されている。凹部５７とシェル６との間には、圧縮機３００における冷媒の通路が形成される。

＜ロータの構成＞
ロータ１は、円筒状のロータコア１０と、ロータコア１０に取り付けられた永久磁石２０と、ロータコア１０の中央部に固定されたシャフト２５とを有する。シャフト２５の中心軸線は、上述した軸線Ｃ１である。ロータコア１０は、外周１０ａと内周１０ｂとを有する。外周１０ａおよび内周１０ｂはいずれも、軸線Ｃ１を中心とする環状である。

ロータコア１０は、鋼板を軸方向に積層し、カシメ等で一体化したものである。鋼板は、例えば電磁鋼板である。鋼板の板厚は、例えば０．１～０．７ｍｍであり、ここでは０．３５ｍｍである。ロータコア１０の内周１０ｂには、シャフト２５が焼嵌または圧入によって固定されている。

ロータコア１０の外周１０ａに沿って、複数の磁石挿入孔１１が形成されている。複数の磁石挿入孔１１は、周方向に等間隔に形成されている。磁石挿入孔１１は、ロータコア１０の軸方向の一端から他端まで達している。磁石挿入孔１１は、軸線Ｃ１に直交する面内で直線状に延在している。但し、磁石挿入孔１１は、Ｖ字状、あるいは湾曲形状であってもよい（図１３（Ａ）および図１８（Ａ）参照）。

各磁石挿入孔１１には、永久磁石２０が１つずつ配置されている。各磁石挿入孔１１は、１磁極に相当する。磁石挿入孔１１の数は、ここでは６であり、従って磁極数は６である。但し、磁極数は６に限定されるものではなく、２以上であればよい。周方向に隣り合う永久磁石２０は、径方向外側に、互いに反対の極を有する。

永久磁石２０は、平板状の部材であり、ロータコア１０の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。永久磁石２０の厚さは、例えば２ｍｍである。永久磁石２０は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含有するネオジウム希土類磁石で構成されている。永久磁石２０は、厚さ方向に着磁されている。

ネオジウム希土類磁石は、温度上昇と共に保磁力が低下する性質を有する。モータ１００が圧縮機３００に用いられる場合、永久磁石２０の温度は１００℃以上に達し、保磁力は温度に応じて－０．５～－０．６％／Ｋの低下率で低下する。そのため、永久磁石２０にディスプロシウム（Ｄｙ）を添加して、保磁力を向上してもよい。

但し、Ｄｙを添加すると、永久磁石２０の残留磁束密度が低下する。残留磁束密度が低下すると、モータ１００のマグネットトルクが低下し、所望のトルクを発生するために必要な電流が増加し、その結果、銅損が増加する。モータ効率向上のためには、Ｄｙの添加量をできるだけ少なくすることが望ましい。

磁石挿入孔１１の径方向内側には、冷媒の通路となる穴部１０２，１０３が形成されている。穴部１０２は極中心に対応する位置に形成され、穴部１０３は極間に対応する位置に形成されている。但し、穴部１０２，１０３の配置は、適宜変更することができる。

図２は、ロータ１の１磁極に対応する領域、すなわち１つの磁石挿入孔１１を含む領域を示す図である。磁石挿入孔１１の周方向の中心は、極中心Ｐである。極中心Ｐを通る径方向の直線を、磁極中心線と称する。隣り合う磁極の間は、極間Ｍである。

磁石挿入孔１１は、磁極中心線に直交する方向に延在している。永久磁石２０は、径方向外側の磁極面２０ａと、径方向内側の磁極面２０ｂと、周方向両側の端面２０ｃとを有する。磁極面２０ａは第１磁極面とも称し、磁極面２０ｂは第２磁極面とも称する。

磁極面２０ａ，２０ｂは、いずれも磁極中心線に直交する方向に延在している。軸線Ｃ１に直交する面内における磁極面２０ａの延長線を、基準線Ｌ１と定義する。基準線Ｌ１は、実施の形態１では直線であるが、直線に限定されるものではない（図１８（Ａ）参照）。

磁石挿入孔１１は、径方向外側の外側端辺１１ａと、径方向内側の内側端辺１１ｂとを有する。外側端辺１１ａは、挿入孔外側端辺とも称する。内側端辺１１ｂは、挿入孔内側端辺とも称する。磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａは永久磁石２０の磁極面２０ａに対向し、磁石挿入孔１１の内側端辺１１ｂは永久磁石２０の磁極面２０ｂに対向している。

磁石挿入孔１１の周方向両側には、空隙１２が形成されている。空隙１２は、隣り合う磁極間の磁束の漏れを抑制するために設けられる。

また、磁石挿入孔１１の周方向両側には、永久磁石２０の端面２０ｃに当接する突起１４が形成されている。突起１４は、空隙１２の後述する内側端辺１２ｂの端辺部１２３（図３）に、永久磁石２０の端面２０ｃに当接するように形成されている。

突起１４は、径方向外側の先端１４ａと、永久磁石２０の端面２０ｃに当接する側端１４ｂと、側端１４ｂと反対側の側端１４ｃとを有する。突起１４の側端１４ｂが永久磁石２０の端面２０ｃに当接することにより、永久磁石２０が磁石挿入孔１１内で移動しないように位置決めされる。

図３は、ロータ１の一部を拡大して示す図である。磁石挿入孔１１の径方向外側には、スリット１０１が形成されている。スリット１０１は、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在する辺１１１と、磁石挿入孔１１に沿って延在する辺１１２と、径方向外側ほど極中心Ｐに近付くように傾斜した辺１１３，１１４とを有する。各磁極には、極中心Ｐに対して対称な２つのスリット１０１（図２）が形成されている。

スリット１０１は、永久磁石２０からステータ５に向かう磁束の分布を滑らかにし、トルク脈動を抑制するためのものである。但し、スリット１０１の数、配置および形状は任意である。また、ロータコア１０は、必ずしもスリット１０１を有さなくても良い。

次に、空隙１２の具体的な形状について説明する。空隙１２は、磁石挿入孔１１の周方向端部とつながっている。永久磁石２０が挿入されている部分が磁石挿入孔１１であり、永久磁石２０よりも周方向外側に位置する部分が空隙１２である。

空隙１２は、磁石挿入孔１１の周方向端部から基準線Ｌ１に沿って延在し、さらに、上述した基準線Ｌ１を超えて、径方向外側に、すなわちロータコア１０の外周１０ａに向けて延在している。

空隙１２は、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａの端部から延在する外側端辺１２ａと、磁石挿入孔１１の内側端辺１１ｂの端部から延在する内側端辺１２ｂと、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在する周端辺１２ｃとを有する。

外側端辺１２ａは、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａの延長線上に位置する端辺部１２１と、端辺部１２１の終端から外周１０ａに向けて延在する端辺部１２２とを有する。端辺部１２１は、第１端辺部とも称する。端辺部１２２は、第２端辺部とも称する。

内側端辺１２ｂは、磁石挿入孔１１の内側端辺１１ｂの延長線上に位置する端辺部１２３と、端辺部１２３の終端から外周１０ａに向けて延在する端辺部１２４とを有する。端辺部１２３は、第１端辺部とも称する。端辺部１２４は、第２端辺部とも称する。

外側端辺１２ａおよび内側端辺１２ｂのうち、外側端辺１２ａは極中心Ｐに近い側に位置し、内側端辺１２ｂは極間Ｍに近い側に位置する。

外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂとは、対向している。より具体的には、外側端辺１２ａの端辺部１２１と内側端辺１２ｂの端辺部１２３とが対向し、外側端辺１２ａの端辺部１２２と内側端辺１２ｂの端辺部１２４とが対向する。なお、端辺部１２１，１２３は互いに平行であり、端辺部１２２，１２４は互いに平行であるが、必ずしも平行である必要はない。

周端辺１２ｃは、外側端辺１２ａの径方向外側の端部と、内側端辺１２ｂの径方向外側の端部とをつないでいる。周端辺１２ｃとロータコア１０の外周１０ａとの間には、薄肉部が形成される。薄肉部の幅は、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するため、できるだけ狭いことが望ましい。ここでは、薄肉部の幅を、ロータコア１０の鋼板の板厚と同じとしている。

内側端辺１２ｂには、外側端辺１２ａに向けて突出する凸部１３が形成されている。ここでは、凸部１３は、内側端辺１２ｂの端辺部１２４から、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出している。凸部１３は、空隙１２の外側端辺１２ａに対向する先端１３ａと、周端辺１２ｃに対向する側端１３ｂと、永久磁石２０の端面２０ｃに対向する側端１３ｃとを有する。

凸部１３の先端１３ａの一部は、基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。但し、凸部１３の先端１３ａの全部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置していてもよい。すなわち、凸部１３の先端１３ａの少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置していればよい。

空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１は、ここでは、外側端辺１２ａの端辺部１２２と、凸部１３の先端１３ａとの間の領域である。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの最短距離を、幅Ｗ１とする。

空隙１２のうち、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側で、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂとの距離が最短になる領域は、外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの領域である。この領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと突起１４の先端１４ａとの最短距離を、幅Ｗ２とする。

空隙１２は、また、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側に、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を有する第３部分Ａ３を有する。幅Ｗ３は、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側における外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂとの最短距離である。

ここでは、幅Ｗ３は幅Ｗ２よりも広い（Ｗ２＜Ｗ３）。但し、幅Ｗ２と幅Ｗ３とが等しくてもよい。

すなわち、空隙１２は、幅Ｗ１を有する第１部分Ａ１と、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を有する第２部分Ａ２と、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を有する第３部分Ａ３とを含む。第２部分Ａ２は、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側、すなわち第１部分Ａ１と永久磁石２０との間に位置する。第３部分Ａ３は、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側、すなわち第１部分Ａ１と外周１０ａとの間に位置する。

空隙１２の第１部分Ａ１の一部は、基準線Ｌ１よりも外周１０ａ側すなわち径方向外側に位置する。なお、空隙１２の第１部分Ａ１の全部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置していてもよい。すなわち、第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置していればよい。

永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの最短距離を、距離Ｄ１とする。この距離Ｄ１は、空隙１２の第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である（Ｄ１≧Ｗ１）。

＜作用＞
ここで、実施の形態１と対比する比較例１，２について説明する。図４は、比較例１のロータ１Ｉを示す図である。比較例１のロータ１Ｉは、空隙１２に凸部１３（図２，３）が設けられていない点で、実施の形態１のロータ１と相違する。他の点では、比較例１のロータ１Ｉは、実施の形態１のロータ１と同様に構成されている。

モータ１００では、ステータ５のコイル５５に通常運転時よりも大きな電流が流れる場合がある。例えば、モータ１００の負荷が大きい場合、モータ１００の動作がロックされた場合、モータ１００の起動時、あるいはステータ５のコイル５５が短絡した場合などである。

ステータ５のコイル５５に大きな電流が流れると、コイル５５の電流によって発生した磁束が永久磁石２０に作用する。永久磁石２０に着磁方向と反対方向に流れる磁束を、逆磁束と称する。永久磁石２０に逆磁束が流れると、永久磁石２０の減磁が生じる可能性がある。

特に、コイル５５が集中巻で巻かれている場合、例えばＵ相のコイル５５が巻かれたティース５２から、その隣のＶ相のコイル５５が巻かれたティース５２に磁束が流れるというように、隣り合うティース５２間で磁束の閉ループが生じる。そのため、両ティース５２に対向するロータコア１０の外周領域に、ステータ５からの逆磁束が流れ込み易い。

図５は、ロータ１Ｉにおけるステータ５からの逆磁束の流れを示す図である。ロータコア１０に流れ込んだ逆磁束は、少しでも磁気抵抗の小さい部分を流れようとするため、磁気抵抗の大きい磁石挿入孔１１および空隙１２を迂回し、ロータコア１０の外周１０ａと空隙１２との間の薄肉部に向かう。但し、薄肉部は磁路が狭いため、一定の磁束が流れると磁気飽和し、磁束が流れなくなる。磁石挿入孔１１および空隙１２は内側が空洞であるため磁気抵抗が大きいが、突起１４が形成された部分では空隙１２の幅が狭くなるため、局所的に磁気抵抗が小さくなる。

そのため、ステータ５からの逆磁束は、矢印Ｆで示すように、突起１４に集中して流れる。突起１４は永久磁石２０の端面２０ｃに接しているため、突起１４に逆磁束が集中すると、永久磁石２０の端面２０ｃに減磁が生じる。

図６は、比較例２のロータ１Ｊを示す図である。比較例２のロータ１Ｊは、比較例１のロータ１Ｉ（図４，５）に対して、空隙１２の外側端辺１２ａに突起９が設けられている点が異なる。突起９は突起１４に向けて突出し、突起１４と対向している。

図７は、比較例２のロータ１Ｊにおけるステータ５からの逆磁束の流れを示す図である。比較例２のロータ１Ｊでは、空隙１２の外側端辺１２ａに突起９が設けられており、ロータコア１０の外周領域と突起９とが連続している。空隙１２において突起９，１４が対向する部分では、局所的に磁気抵抗が小さくなる。

そのため、ステータ５からの逆磁束は、矢印Ｆで示すように、ロータコア１０の外周領域から突起９を経由して突起１４に流れる。突起１４に逆磁束が集中すると、比較例１と同様に、永久磁石２０の端面２０ｃに減磁が生じる。また、突起９で磁気飽和が生じた場合には、突起９に近接する永久磁石２０に磁束が流れ、永久磁石２０の端面２０ｃに減磁が生じる。

図８は、実施の形態１のロータ１におけるステータ５からの逆磁束の流れを示す図である。実施の形態１では、空隙１２は、幅Ｗ１を有する第１部分Ａ１と、幅Ｗ２を有する第２部分Ａ２とを含む。

空隙１２の第２部分Ａ２は、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側で、最も幅の狭い部分である。また、第２部分Ａ２の幅Ｗ２は、第１部分Ａ１の幅Ｗ１よりも広い。言い換えると、空隙１２において第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側は、第１部分Ａ１よりも幅が広く、従って磁気抵抗が大きい。

そのため、矢印Ｆで示すように、ステータ５からの逆磁束は、ロータコア１０の外周領域から空隙１２の第１部分Ａ１を経由して流れる。すなわち、第１部分Ａ１を通る逆磁束の短絡経路が形成される。

第１部分Ａ１の少なくとも一部は、永久磁石２０の磁極面２０ａを延長した基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置する。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路を流れた逆磁束は、永久磁石２０から離れる方向に向かう。これにより、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

一方、空隙１２の第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合には、第１部分Ａ１の周囲に磁束が流れやすくなる。そこで、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、幅Ｗ１以上に設定されている。距離Ｄ１は、例えば１．５ｍｍである。

このように永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１を確保することにより、永久磁石２０に磁束が到達しにくくなり、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

なお、ここでは空隙１２に突起１４を設けているが、突起１４を設けない構成も可能である。その場合には、空隙１２の外側端辺１２ａの端辺部１２１と内側端辺１２ｂの端辺部１２３との最短距離が、幅Ｗ２となる。

＜減磁特性＞
図９は、永久磁石２０の減磁特性を、実施の形態１と比較例１，２とで比較して示すグラフである。横軸は、コイル５５に流す電流の電流値を示す。縦軸は、永久磁石２０の減磁率を示す。

減磁率は、コイル５５に鎖交する磁束量（鎖交磁束量）の減少率で表される。ここでは、コイル５５に電流を流さずにロータ１を外部動力で回転させたときの鎖交磁束量を基準値とし、その基準値に対する鎖交磁束量の減少率を減磁率としている。そのため、減磁率は負の値となる。

モータ１００は１４０℃の雰囲気中に置かれているものとする。この温度は、モータ１００が圧縮機３００内で使用される場合の最高温度である。

コイル５５の電流値が小さい場合には、永久磁石２０は減磁しないため、減磁率は０である。電流値が大きくなるにつれて、永久磁石２０の減磁によりコイル５５への鎖交磁束量が低下する。

永久磁石２０の減磁は、モータ１００の出力低下につながり、圧縮機３００あるいは空気調和装置４００の性能低下の原因となる。また、コイル５５への磁束の鎖交によって生じる誘起電圧が変化するため、モータ１００の制御性に影響が及ぶ場合もある。

一般に、モータ１００の減磁率は１％以下に抑えることが求められている。そのため、モータ１００を制御するインバータ回路には、減磁率が１％に達する前に電流を遮断する電流遮断回路が設けられている。

図９において、減磁率が１％となるときの電流値は、比較例１では１４．７Ａであり、比較例２では１５．６Ａであるのに対し、実施の形態１では１７．０Ａまで増加している。実施の形態１では、永久磁石２０の減磁を生じさせずに、より大きな電流を流すことができるため、モータ効率を向上することができる。

また、実施の形態１と比較例１，２とでコイル５５に同じ電流を流す場合、実施の形態１では比較例１，２よりも永久磁石２０の減磁が生じにくい。そのため、永久磁石２０に添加するＤｙ等の希土類元素の量を低減することができる。

永久磁石２０に含まれる希土類元素の含有量を低減し、より望ましくは０重量％とすることにより、永久磁石２０の残留磁束密度を高くすることができる。これにより、マグネットトルクを大きくし、同一出力を発生するために必要な電流値を小さくすることができる。すなわち、コイル５５で発生する銅損を低減し、モータ効率を向上することができる。

＜空隙１２の第１部分Ａ１の幅Ｗ１の最適範囲＞
空隙１２の第１部分Ａ１を通る短絡経路にステータ５からの逆磁束を効率よく導くためには、第１部分Ａ１の幅Ｗ１は狭い方が望ましい。一方、第１部分Ａ１の幅Ｗ１が狭すぎると、永久磁石２０から出た磁束が第１部分Ａ１で短絡する可能性がある。すなわち、例えば磁極面２０ａから出た磁束が、第１部分Ａ１を通って磁極面２０ｂに戻ってしまう可能性がある。

図１０は、第１部分Ａ１の幅Ｗ１と、コイル５５への鎖交磁束量との関係を示すグラフである。横軸は、第１部分Ａ１の幅Ｗ１を永久磁石２０の厚さＴで除算した値、すなわちＷ１／Ｔである。縦軸は、コイル５５に電流を流していない状態でのコイル５５への鎖交磁束量を示す。コイル５５への鎖交磁束量は、Ｗ１／Ｔ＝１の場合の鎖交磁束量を基準値とし、その基準値に対する変化率で表している。

図１０から、Ｗ１／Ｔが０．２未満の場合には、コイル５５への鎖交磁束量が少ないことが分かる。これは、第１部分Ａ１の幅Ｗ１が狭すぎることにより、第１部分Ａ１において永久磁石２０から出た磁束の短絡が生じたことによる。

Ｗ１／Ｔが０．２以上に増加すると、コイル５５への鎖交磁束量が増加し、一定値に収束する。但し、Ｗ１／Ｔが０．５を超えると、第１部分Ａ１を含む短絡経路に逆磁束を導いて永久磁石２０の減磁を抑制する作用が低下する。

そのため、永久磁石２０から出た磁束の短絡を抑制する効果と、永久磁石２０の減磁を抑制する効果の両方を得るためには、Ｗ１／Ｔは、０．２≦Ｗ１／Ｔ≦０．５の範囲にあることが望ましい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態１のロータ１は、空隙１２が、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａの周方向端部から径方向外側に延在する外側端辺１２ａと、外側端辺１２ａに対向する内側端辺１２ｂとを有する。また、空隙１２の第１部分Ａ１では、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂ（より具体的には凸部１３の先端１３ａ）とが幅Ｗ１を隔てて対向し、第２部分Ａ２では、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂとが幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を隔てて対向する。第２部分Ａ２は、第１部分Ａ１と永久磁石２０との間に位置する。第１部分Ａ１の少なくとも一部は、永久磁石２０の磁極面２０ａを延長した基準線Ｌ１に対して径方向外側に位置する。

このように構成されているため、ステータ５からの逆磁束は、空隙１２の第１部分Ａ１を通る短絡経路を流れる。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を流れた逆磁束は永久磁石２０から離れる方向に向かう。これにより、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

また、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側すなわち径方向外側に、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を有する第３部分Ａ３が設けられているため、空隙１２と外周１０ａとの間の薄肉部の周方向の長さを長くすることができる。これにより、隣り合う磁極間の磁束漏れを抑制することができる。

また、空隙１２の内側端辺１２ｂに凸部１３が形成されているため、ロータコア１０の外周領域と凸部１３とが連続していない。そのため、ステータ５からの逆磁束が凸部１３を経由して永久磁石２０に流れにくく、永久磁石２０の減磁を抑制する効果を高めることができる。

また、永久磁石２０の周方向の端面２０ｃから第１部分Ａ１までの距離Ｄ１が、空隙１２の第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上であるため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合であっても、逆磁束が永久磁石２０まで到達しにくい。そのため、永久磁石２０の減磁を抑制する効果を高めることができる。

また、空隙１２の第１部分Ａ１の幅Ｗ１と永久磁石２０の厚さＴとが、０．２≦Ｗ１／Ｔ≦０．５を満足するため、永久磁石２０から出た磁束の短絡を抑制しながら、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

また、空隙１２に永久磁石２０を位置決めするための突起１４が設けられているため、磁石挿入孔１１内での永久磁石２０の移動を規制し、振動および騒音を抑制することができる。

実施の形態２．
図１１（Ａ）は、実施の形態２のロータ１Ａを示す図である。実施の形態２のロータ１Ａでは、永久磁石２０を位置決めする突起１５の周方向長さが、実施の形態１の突起１４の周方向長さよりも長い。

空隙１２の外側端辺１２ａの形状は、実施の形態１と同様である。空隙１２の内側端辺１２ｂには、突起１５が形成されている。突起１５は、径方向外側を向く先端１５ａと、永久磁石２０の端面２０ｃに当接する側端１５ｂとを有する。

図１１（Ｂ）は、実施の形態２のロータ１Ａの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。

突起１５の先端１５ａは、外側端辺１２ａの端辺部１２１と平行に延在し、内側端辺１２ｂの端辺部１２４まで延在している。すなわち、内側端辺１２ｂの端辺部１２３は、突起１５の先端１５ａによって構成されている。内側端辺１２ｂの端辺部１２４は、端辺部１２３の終端から径方向外側に延在している。

実施の形態１で説明したように、内側端辺１２ｂの端辺部１２４には、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出する凸部１３が形成されている。凸部１３の先端１３ａの少なくとも一部は、上述した基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。

外側端辺１２ａの端辺部１２２と凸部１３の先端１３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの最短距離を、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１５の先端１５ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

すなわち、空隙１２は、幅Ｗ１を有する第１部分Ａ１と、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を有する第２部分Ａ２とを含み、第２部分Ａ２は第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に位置する。第１部分Ａ１の少なくとも一部は、基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置する。

そのためステータ５からの逆磁束は、第１部分Ａ１を通る短絡経路を経由して、永久磁石２０から離れる方向に流れる。これにより、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

また、空隙１２の第１部分Ａ１よりも径方向外側に、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を有する第３部分Ａ３が設けられている。そのため、空隙１２と外周１０ａとの間の薄肉部の周方向の長さを長くし、隣り合う磁極間の磁束漏れを抑制することができる。

また、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である。そのため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合であっても、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減することができる。

その他の点においては、実施の形態２のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態２では、突起１５の周方向長さが実施の形態１の突起１４よりも長いため、突起１５の強度が高い。そのため、実施の形態１の効果に加えて、モータ１００の信頼性を向上することができる。

実施の形態３．
図１２（Ａ）は、実施の形態３のロータ１Ｂを示す図である。実施の形態３のロータ１Ｂでは、空隙１２の外周１０ａ側が極中心Ｐに向かって突出した形状を有している。

実施の形態３の空隙１２の外側端辺１２ａは、極中心Ｐに向かって延在する凹形状部１２５を有する。凹形状部１２５は、凸部１３よりも径方向外側に位置する。ここでは、凹形状部１２５の径方向外側の端辺は周端辺１２ｃの延長線上にあり、凹形状部１２５の径方向内側の端辺は凸部１３の側端１３ｂの延長線上にある。

図１２（Ｂ）は、実施の形態３のロータ１Ｂの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。内側端辺１２ｂの端辺部１２３には、永久磁石２０を位置決めするための突起１４が形成されている。

外側端辺１２ａの端辺部１２２と凸部１３の先端１３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの最短距離は、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

そのため、ステータ５からの逆磁束は、第１部分Ａ１を通る短絡経路を経由して、永久磁石２０から離れる方向に流れる。これにより、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

実施の形態３では、外側端辺１２ａが第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側に凹形状部１２５を有するため、空隙１２の第３部分Ａ３の幅Ｗ３は、第２部分Ａ２の幅Ｗ２よりも広い。そのため、空隙１２と外周１０ａとの間の薄肉部の周方向の長さを長くし、隣り合う磁極間の磁束漏れを抑制することができる。

図１２（Ａ）に示すように、ロータコア１０において２つの空隙１２に挟まれたエリアは、永久磁石２０に磁束が出入りするエリアである。このエリアの周方向幅を、磁極の開口幅とも称する。

実施の形態３では、空隙１２の外側端辺１２ａの凹形状部１２５の極中心Ｐ側への突出量を調整することにより、磁極の開口幅を適切な幅に設定することができる。これにより、磁束分布の高調波成分を低減してコギングトルクを低減し、これによりモータの騒音を低減することができる。

また、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、実施の形態１と同様、第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である。そのため、そのため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合であっても、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減することができる。

その他の点においては、実施の形態３のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態３では、空隙１２の外側端辺１２ａが極中心Ｐ側に突出する凹形状部１２５を有するため、磁極の開口幅を適切な幅に設定することができる。そのため、実施の形態１の効果に加えて、モータの騒音を低減することができる。

また、第３部分Ａ３の幅Ｗ３が第２部分Ａ２の幅Ｗ２よりも広いため、第３部分Ａ３と外周１０ａとの間の薄肉部を長くすることができ、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制する効果を高めることができる。

実施の形態４．
図１３（Ａ）は、実施の形態４のロータ１Ｃを示す図である。実施の形態４のロータ１Ｃは、実施の形態１のロータ１の直線状の磁石挿入孔１１の代わりに、Ｖ字形状の磁石挿入孔１７を有する。

ロータ１Ｃのロータコア１０には、周方向中心が内周１０ｂ側に凸となるＶ字状の磁石挿入孔１７が形成されている。１つの磁石挿入孔１７には、２つの永久磁石２０が配置されている。１つの磁石挿入孔１７は、１磁極を構成する。磁石挿入孔１７の周方向中心は、極中心Ｐに相当する。

各永久磁石２０は、径方向外側に磁極面２０ａを有し、径方向内側に磁極面２０ｂを有する。軸線Ｃ１に直交する面内において、磁極面２０ａの延長線により、基準線Ｌ１が規定される。

磁石挿入孔１７は、径方向外側に位置する外側端辺１７ａと、径方向内側に位置する内側端辺１７ｂとを有する。外側端辺１７ａは、挿入孔外側端辺とも称する。内側端辺１７ｂは、挿入孔内側端辺とも称する。外側端辺１７ａは、周方向中心が内周１０ｂ側に凸となるＶ字状に延在する。

磁石挿入孔１７の内側端辺１７ｂは、外側端辺１７ａと同様、周方向中心が内周１０ｂ側に凸となるＶ字状に延在する。内側端辺１７ｂの周方向中心には、突起１７ｃが形成されている。突起１７ｃは、２つの永久磁石２０の間に位置する。磁石挿入孔１７の周方向両側には、空隙１２が形成されている。

図１３（Ｂ）は、実施の形態４のロータ１Ｃの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。

内側端辺１２ｂの端辺部１２３には、永久磁石２０を位置決めするための突起１４が形成されている。各永久磁石２０は、突起１７ｃと突起１４とに挟まれて周方向に位置決めされる。

実施の形態１で説明したように、内側端辺１２ｂの端辺部１２４には、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出する凸部１３が形成されている。凸部１３の先端１３ａの少なくとも一部は、基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。

また、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、実施の形態１と同様、第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である。そのため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合に、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減することができる。

その他の点においては、実施の形態４のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態４では、Ｖ字状の磁石挿入孔１７に２つの永久磁石２０が配置されたロータ１Ｃにおいて、空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３とによって幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を経由した逆磁束が永久磁石２０に向かいにくい。これにより、実施の形態１と同様、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

実施の形態５．
図１４（Ａ）は、実施の形態５のロータ１Ｄを示す図である。実施の形態５のロータ１Ｄは、実施の形態１の凸部１３の代わりに、空隙１２の内側端辺１２ｂの端辺部１２３から突出する凸部２３を有する。

図１４（Ｂ）は、実施の形態５のロータ１Ｄの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。内側端辺１２ｂの端辺部１２３には、永久磁石２０を位置決めするための突起１４が形成されている。

凸部２３は、内側端辺１２ｂの端辺部１２３から、空隙１２の外側端辺１２ａに向けて突出している。凸部２３は、空隙１２の外側端辺１２ａに対向する先端２３ａと、外周１０ａに対向する側端２３ｂと、永久磁石２０に対向する側端２３ｃとを有する。

先端２３ａの少なくとも一部は、永久磁石２０の磁極面２０ａの延長線である基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。また、ここでは、凸部２３の側端２３ｂ，２３ｃは、永久磁石２０の端面２０ｃと平行に延在している。外周１０ａ側の側端２３ｂは、永久磁石２０側の側端２３ｃよりも長い。

外側端辺１２ａの端辺部１２２と凸部２３の先端２３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部２３の先端２３ａとの最短距離は、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

また、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側に、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を有する第３部分Ａ３が設けられている。幅Ｗ３は、第１部分Ａ１よりも外周１０ａ側における外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂとの最短距離である。これにより、空隙１２と外周１０ａとの間の薄肉部の周方向の長さを長くし、隣り合う磁極間の磁束漏れを抑制することができる。

また、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、実施の形態１と同様、第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である。そのため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合であっても、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減することができる。

その他の点においては、実施の形態５のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態５では、空隙１２の外側端辺１２ａと凸部２３とによって幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を経由した逆磁束が永久磁石２０に向かいにくい。これにより、実施の形態１と同様、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

実施の形態６．
図１５（Ａ）は、実施の形態６のロータ１Ｅを示す図である。実施の形態６のロータ１Ｅは、実施の形態５の凸部２３の代わりに、空隙１２の内側端辺１２ｂの端辺部１２３，１２４から突出する凸部３３を有する。

図１５（Ｂ）は、実施の形態６のロータ１Ｅの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。内側端辺１２ｂの端辺部１２３には、永久磁石２０を位置決めするための突起１４が形成されている。

ロータ１Ｅの凸部３３は、空隙１２の内側端辺１２ｂの端辺部１２３，１２４から、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出している。凸部３３は、外側端辺１２ａに対向する先端３３ａと、周端辺１２ｃに対向する側端３３ｂと、永久磁石２０の端面２０ｃに対向する側端３３ｃとを有する。

先端３３ａの少なくとも一部は、上述した基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。また、ここでは、凸部３３の側端３３ｂは周端辺１２ｃと平行に延在し、側端３３ｃは永久磁石２０の端面２０ｃと平行に延在している。軸線Ｃ１に直交する面における凸部３３の面積は、実施の形態５の凸部２３（図１４（Ｂ））の面積よりも広い。

外側端辺１２ａの端辺部１２２と凸部３３の先端３３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部３３の先端３３ａとの最短距離は、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

その他の点においては、実施の形態６のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態６では、空隙１２の外側端辺１２ａと凸部３３とによって幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を流れた逆磁束が永久磁石２０に向かいにくい。そのため、実施の形態１と同様、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

実施の形態７．
図１６（Ａ）は、実施の形態７のロータ１Ｆを示す図である。実施の形態７のロータ１Ｆは、実施の形態６の凸部３３の代わりに、空隙１２の内側端辺１２ｂの端辺部１２３，１２４から突出する凸部４３を有する。

図１６（Ｂ）は、実施の形態７のロータ１Ｆの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。

実施の形態７では、外側端辺１２ａの端辺部１２１が、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａの端部から、外側端辺１１ａに対して径方向外側に傾斜して延在している。外側端辺１２ａの端辺部１２２は、端辺部１２１の終端から、端辺部１２１に対して傾斜して延在している。

内側端辺１２ｂの端辺部１２３，１２４には、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出する凸部４３が形成されている。凸部４３は、外側端辺１２ａに対向する先端４３ａと、空隙１２の周端辺１２ｃに対向する側端４３ｂと、永久磁石２０の端面２０ｃに対向する側端４３ｃとを有する。

凸部４３の先端４３ａは、その全体が、永久磁石２０の磁極面２０ａの延長線である基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。また、ここでは、側端４３ｂは磁石挿入孔１１の端辺１１ａ，１１ｂと平行に延在し、側端４３ｃは永久磁石２０の端面２０ｃと平行に延在している。

内側端辺１２ｂに形成される突起１５は、実施の形態２の突起１５（図１１（Ｂ））と同様、内側端辺１２ｂの端辺部１２４まで到達している。但し、突起１５の代わりに、実施の形態１で説明した突起１４（図３）を形成してもよい。

空隙１２の外側端辺１２ａと凸部４３の先端４３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部４３の先端４３ａとの最短距離は、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１５の先端１５ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

すなわち、空隙１２は、幅Ｗ１を有する第１部分Ａ１と、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を有する第２部分Ａ２とを含み、第２部分Ａ２は第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に位置する。空隙１２の第１部分Ａ１は、その全体が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置する。

その他の点においては、実施の形態７のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

なお、外側端辺１２ａの端辺部１２１は、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａに対して傾斜しているが、実施の形態１の端辺部１２１と同様、磁石挿入孔１１の外側端辺１１ａと平行であってもよい。

この実施の形態７では、空隙１２の外側端辺１２ａと凸部４３とによって幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の全体が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を流れた逆磁束が永久磁石２０により一層到達しにくくなり、永久磁石２０の減磁を抑制する効果を高めることができる。

実施の形態８．
図１７（Ａ）は、実施の形態８のロータ１Ｇを示す図である。実施の形態８のロータ１Ｇでは、空隙１２の内側端辺１２ｂに凸部１３が形成されておらず、外側端辺１２ａに凸部１８が形成されている。

図１７（Ｂ）は、実施の形態８のロータ１Ｇの一部を拡大して示す図である。実施の形態１で説明したように、空隙１２は、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。また、外側端辺１２ａは端辺部１２１，１２２を有し、内側端辺１２ｂは端辺部１２３，１２４を有する。

実施の形態８の凸部１８は、外側端辺１２ａの端辺部１２２から内側端辺１２ｂの端辺部１２４に向かって延在している。凸部１８は、内側端辺１２ｂに対向する先端１８ａと、周端辺１２ｃに対向する側端１８ｂと、永久磁石２０の端面２０ｃに対向する側端１８ｃとを有する。先端１８ａの少なくとも一部は、上述した基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。

空隙１２の内側端辺１２ｂと凸部１８の先端１８ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の内側端辺１２ｂと凸部１８の先端１８ａとの最短距離は、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

その他の点においては、実施の形態８のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態８では、凸部１８と空隙１２の内側端辺１２ｂとによって幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を流れた逆磁束が永久磁石２０に向かいにくい。そのため、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

実施の形態９．
図１８（Ａ）は、実施の形態９のロータ１Ｈを示す図である。実施の形態９のロータ１Ｈでは、磁石挿入孔１９の端辺１９ａ，１９ｂが湾曲した形状を有する。

ロータ１Ｈのロータコア１０には、周方向中心が内周側に凸となる円弧状の磁石挿入孔１９が形成されている。１つの磁石挿入孔１９には、１つの永久磁石２０が配置されている。１つの磁石挿入孔１９は、１磁極を構成する。磁石挿入孔１９の周方向中心は、極中心Ｐに相当する。

磁石挿入孔１９は、径方向外側の外側端辺１９ａと、径方向内側の内側端辺１９ｂとを有する。外側端辺１９ａは、挿入孔外側端辺とも称する。内側端辺１９ｂは、挿入孔内側端辺とも称する。端辺１９ａ，１９ｂはいずれも、周方向中心が内周側に凸となる円弧状に形成されている。永久磁石２０の磁極面２０ａ，２０ｂはいずれも、磁石挿入孔１９と同様に、周方向中心が内周側に凸となる円弧状に形成されている。軸線Ｃ１に直交する面内において、磁極面２０ａの延長線である円弧により、基準線Ｌ１が規定される。

磁石挿入孔１９の周方向端部からロータコア１０の外周１０ａに向けて、空隙１２が延在している。空隙１２は、実施の形態１で説明したように、外側端辺１２ａと内側端辺１２ｂと周端辺１２ｃとを有する。

図１８（Ｂ）は、実施の形態９のロータ１Ｈの一部を拡大して示す図である。空隙１２の外側端辺１２ａは、磁石挿入孔１９の外側端辺１９ａの延長線（円弧）上に位置する端辺部１２１と、端辺部１２１の終端から外周１０ａに向かって延在する端辺部１２２とを有する。

空隙１２の内側端辺１２ｂは、磁石挿入孔１９の内側端辺１９ｂの延長線（円弧）上に位置する端辺部１２３と、端辺部１２３の終端から外周１０ａに向かって延在する端辺部１２４とを有する。内側端辺１２ｂの端辺部１２３には、永久磁石２０を位置決めするための突起１４が形成されている。

内側端辺１２ｂの端辺部１２４には、外側端辺１２ａの端辺部１２２に向けて突出する凸部１３が形成されている。凸部１３の先端１３ａの少なくとも一部は、基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置している。

空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの間の領域を、第１部分Ａ１と定義する。第１部分Ａ１の幅、すなわち空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３の先端１３ａとの最短距離を、幅Ｗ１である。外側端辺１２ａの端辺部１２１と突起１４の先端１４ａとの間の領域を、第２部分Ａ２と定義する。第２部分Ａ２の幅は、幅Ｗ２（＞Ｗ１）である。

すなわち、空隙１２は、幅Ｗ１を有する第１部分Ａ１と、幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を有する第２部分Ａ２とを有し、第２部分Ａ２は第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に位置する。空隙１２の第１部分Ａ１の少なくとも一部は、円弧状の基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置する。

また、永久磁石２０の端面２０ｃから空隙１２の第１部分Ａ１までの距離Ｄ１は、実施の形態１と同様、第１部分Ａ１の幅Ｗ１以上である。そのため、第１部分Ａ１を含む短絡経路で磁気飽和が生じた場合であっても、永久磁石２０に到達する逆磁束が低減することができる。

その他の点においては、実施の形態９のモータは、実施の形態１のモータ１００と同様に構成されている。

この実施の形態９では、湾曲形状の磁石挿入孔１９に永久磁石２０が配置されたロータ１Ｈにおいて、空隙１２の外側端辺１２ａと凸部１３との間に幅Ｗ１の狭い第１部分Ａ１が形成され、第１部分Ａ１よりも永久磁石２０側に幅Ｗ２の広い第２部分Ａ２が形成される。そのため、第１部分Ａ１を通る短絡経路が形成される。第１部分Ａ１の少なくとも一部が基準線Ｌ１よりも径方向外側に位置しているため、短絡経路を流れた逆磁束が永久磁石２０に向かいにくい。そのため、実施の形態１と同様、永久磁石２０に到達する逆磁束を低減し、永久磁石２０の減磁を抑制することができる。

上述した実施の形態１～９は、組み合わせることが可能である。例えば、実施の形態２，３，５～８の磁石挿入孔１１を、実施の形態４の磁石挿入孔１７のようにＶ字形状としてもよく、あるいは実施の形態９の磁石挿入孔１９のように湾曲形状としてもよい。

また、実施の形態３～６，８，９において、突起１４の代わりに、実施の形態２の突起１５を設けてもよい。また、実施の形態２，４～９の空隙１２に、実施の形態３の凹形状部１２５を設けてもよい。また、これらの組み合わせに限らず、実施の形態１～９の他の組み合わせも可能である。

＜圧縮機＞
次に、実施の形態１～９のモータが適用可能な圧縮機３００について説明する。図１９は、実施の形態１～９のモータが適用可能な圧縮機３００を示す縦断面図である。圧縮機３００は、ロータリ圧縮機であり、例えば空気調和装置４００（図２０）に用いられる。

圧縮機３００は、圧縮機構部３１０と、圧縮機構部３１０を駆動するモータ１００と、圧縮機構部３１０とモータ１００とを連結するシャフト２５と、これらを収容する密閉容器３０１とを備える。

密閉容器３０１は、鋼板で形成された容器であり、円筒状のシェルと、シェルの上部を覆う容器上部とを有する。モータ１００のステータ５は、焼き嵌め、圧入または溶接等により、密閉容器３０１のシェルの内側に組み込まれている。

密閉容器３０１の容器上部には、冷媒を外部に吐出する吐出管３０７と、モータ１００に電力を供給するための端子３０５とが設けられている。また、密閉容器３０１の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ３０２が取り付けられている。密閉容器３０１の底部には、圧縮機構部３１０の軸受部を潤滑する冷凍機油が貯留されている。

圧縮機構部３１０は、シリンダ室３１２を有するシリンダ３１１と、シャフト２５に固定されたローリングピストン３１４と、シリンダ室３１２の内部を吸入側と圧縮側に分けるベーンと、シリンダ室３１２の軸方向両端部を閉鎖する上部フレーム３１６および下部フレーム３１７とを有する。

上部フレーム３１６および下部フレーム３１７は、いずれも、シャフト２５を回転可能に支持する軸受部を有する。上部フレーム３１６および下部フレーム３１７には、上部吐出マフラ３１８および下部吐出マフラ３１９がそれぞれ取り付けられている。

シリンダ３１１には、軸線Ｃ１を中心とする円筒状のシリンダ室３１２が設けられている。シリンダ室３１２の内部には、シャフト２５の偏心軸部が位置している。偏心軸部は、軸線Ｃ１に対して偏心した中心を有する。偏心軸部の外周には、ローリングピストン３１４が嵌合している。モータ１００が回転すると、偏心軸部およびローリングピストン３１４がシリンダ室３１２内で偏心回転する。

シリンダ３１１には、シリンダ室３１２内に冷媒ガスを吸入する吸入口３１３が形成されている。密閉容器３０１には、吸入口３１３に連通する吸入管３０３が取り付けられ、この吸入管３０３を介してアキュムレータ３０２からシリンダ室３１２に冷媒ガスが供給される。

圧縮機３００には、空気調和装置４００（図２０）の冷媒回路から低圧の冷媒ガスと液冷媒とが混在して供給されるが、液冷媒が圧縮機構部３１０に流入して圧縮されると、圧縮機構部３１０の故障の原因となる。そのため、アキュムレータ３０２で液冷媒と冷媒ガスとを分離し、冷媒ガスのみを圧縮機構部３１０に供給する。

冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２等を用いてもよいが、地球温暖化防止の観点からは、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の低い冷媒を用いることが望ましい。低ＧＷＰの冷媒としては、例えば、以下の冷媒を用いることができる。

（１）まず、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、例えばＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ－Ｆｌｕｏｒｏ－Ｏｒｅｆｉｎ）－１２３４ｙｆ（ＣＦ_３ＣＦ＝ＣＨ_２）を用いることができる。ＨＦＯ－１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
（２）また、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、例えばＲ１２７０（プロピレン）を用いてもよい。Ｒ１２７０のＧＷＰは３であり、ＨＦＯ－１２３４ｙｆより低いが、可燃性はＨＦＯ－１２３４ｙｆより高い。
（３）また、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくとも何れかを含む混合物、例えばＨＦＯ－１２３４ｙｆとＲ３２との混合物を用いてもよい。上述したＨＦＯ－１２３４ｙｆは低圧冷媒のため圧損が大きくなる傾向があり、冷凍サイクル（特に蒸発器）の性能低下を招く可能性がある。そのため、ＨＦＯ－１２３４ｙｆよりも高圧冷媒であるＲ３２またはＲ４１との混合物を用いることが実用上は望ましい。

圧縮機３００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ３０２から供給された冷媒ガスは、吸入管３０３を通ってシリンダ３１１のシリンダ室３１２内に供給される。モータ１００が駆動されてロータ１が回転すると、ロータ１と共にシャフト２５が回転する。そして、シャフト２５に嵌合するローリングピストン３１４がシリンダ室３１２内で偏心回転し、シリンダ室３１２内で冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出マフラ３１８，３１９を通り、さらにモータ１００に設けられた穴部１０２，１０３等を通って密閉容器３０１内を上昇し、吐出管３０７から吐出される。

各実施の形態で説明したモータ１００は、永久磁石２０の減磁の抑制により、高いモータ効率を有する。そのため、そのため、圧縮機３００の駆動源に各実施の形態のいずれかのモータ１００を用いることで、圧縮機３００の運転効率を向上することができる。

＜空気調和装置＞
次に、図１９の圧縮機３００を備えた冷凍サイクル装置としての空気調和装置４００について説明する。図２０は、空気調和装置４００の構成を示す図である。空気調和装置４００は、圧縮機４０１と、凝縮器４０２と、絞り装置（減圧装置）４０３と、蒸発器４０４とを備える。

圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４０７によって連結され、冷凍サイクルを構成している。すなわち、圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４の順に、冷媒が循環する。

圧縮機４０１、凝縮器４０２および絞り装置４０３は、室外機４１０に設けられている。圧縮機４０１は、図１９に示した圧縮機３００で構成されている。室外機４１０には、凝縮器４０２に室外の空気を供給する室外送風機４０５が設けられている。蒸発器４０４は、室内機４２０に設けられている。この室内機４２０には、蒸発器４０４に室内の空気を供給する室内送風機４０６が設けられている。

空気調和装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機４０１は、吸入した冷媒を圧縮して送り出す。凝縮器４０２は、圧縮機４０１から流入した冷媒と室外の空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させて冷媒配管４０７に送り出す。室外送風機４０５は、凝縮器４０２に室外の空気を供給する。絞り装置４０３は、開度を変化させることによって、冷媒配管４０７を流れる冷媒の圧力等を調整する。

蒸発器４０４は、絞り装置４０３により低圧状態にされた冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発（気化）させて、冷媒配管４０７に送り出す。室内送風機４０６は、蒸発器４０４に室内の空気を供給する。これにより、蒸発器４０４で熱が奪われた冷風が、室内に供給される。

空気調和装置４００は、各実施の形態で説明したモータ１００の適用により運転効率を向上した圧縮機４０１を有している。そのため、空気調和装置４００の運転効率を向上することができる。

以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、上記の実施の形態に基づき、各種の改良または変形を行なうことができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈロータ、５ステータ、８突起、９突起、１０ロータコア、１０ａ外周、１０ｂ内周、１１磁石挿入孔、１１ａ外側端辺（挿入孔外側端辺）、１１ｂ内側端辺（挿入孔内側端辺）、１２空隙、１２ａ外側端辺、１２ｂ内側端辺、１２ｃ周端辺、１３凸部、１３ａ先端、１３ｂ，１３ｃ側端、１４突起、１４ａ先端、１４ｂ，１４ｃ側端、１５突起、１５ａ先端、１５ｂ側端、１７磁石挿入孔、１７ａ外側端辺、１７ｂ内側端辺、１７ｃ突起、２０永久磁石、２０ａ磁極面、２０ｂ磁極面、２０ｃ端面、２３凸部、２３ａ先端、２３ｂ，２３ｃ側端、３３凸部、３３ａ先端、３３ｂ，３３ｃ側端、４３凸部、４３ａ先端、４３ｂ，４３ｃ側端、５０ステータコア、５５コイル、１００モータ、１２１，１２３端辺部（第１端辺部）、１２２，１２４端辺部（第２端辺部）、１２５凹形状部、３００圧縮機、３０１密閉容器、３１０圧縮機構部、３３０凸部、３３１先端、４３ｂ，３３３側端、４００空気調和装置、４０１圧縮機、４０２凝縮器、４０３絞り装置、４０４蒸発器、４０７冷媒配管、Ａ１第１部分、Ａ２第２部分、Ｌ１基準線。

Claims

軸線を中心とする周方向に延在する外周と、前記軸線を中心とする径方向において前記外周よりも内側に位置する磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔の前記周方向の端部につながる空隙とを有するロータコアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を有し、
前記磁石挿入孔は、前記径方向の外側に位置する挿入孔外側端辺と、前記径方向の内側に位置する挿入孔内側端辺とを有し、
前記空隙は、前記挿入孔外側端辺の前記周方向の端部から前記外周に向けて延在する外側端辺と、前記外側端辺に対向する内側端辺とを有し、
前記空隙は、前記外側端辺と前記内側端辺とが幅Ｗ１を隔てて対向する第１部分と、前記外側端辺と前記内側端辺とが前記幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ２を隔てて対向する第２部分とを有し、
前記第２部分は、前記第１部分と前記永久磁石との間に位置し、
前記内側端辺は、前記挿入孔内側端辺の延長線上に位置する第１端辺部と、前記第１端辺部に対して傾斜し、前記外周に向けて延在する第２端辺部とを有し、
前記内側端辺の前記第２端辺部に、前記外側端辺に向けて突出する凸部が形成され、前記外側端辺と前記凸部とにより前記第１部分が形成され、
前記内側端辺の前記第１端辺部に、前記永久磁石を位置決めするための突起が形成され、前記外側端辺と前記突起とにより前記第２部分が形成され、
前記軸線に直交する面内で、前記永久磁石の前記径方向の外側の磁極面を延長した線を基準線とすると、前記第１部分の少なくとも一部が前記基準線に対して前記径方向の外側に位置している
ロータ。
前記空隙は、前記第１部分よりも前記径方向の外側に、前記外側端辺と前記内側端辺とが前記幅Ｗ１よりも広い幅Ｗ３を隔てて対向する第３部分を有する
請求項１に記載のロータ。
前記第３部分の前記外側端辺には、前記内側端辺から離れる方向に凹形状部が形成され、
前記第３部分における前記幅Ｗ３は、前記第２部分における前記幅Ｗ２よりも広い
請求項２に記載のロータ。
前記突起は、前記内側端辺まで延在している
請求項１から３までの何れか１項に記載のロータ。
前記第１部分の前記幅Ｗ１は、前記永久磁石の前記径方向の厚さＴよりも狭い
請求項１から４までの何れか１項に記載のロータ。
前記第１部分の前記幅Ｗ１と、前記永久磁石の前記厚さＴとは、
０．２≦Ｗ１／Ｔ≦０．５を満足する
請求項５に記載のロータ。
前記永久磁石の前記周方向の端部から前記第１部分までの距離は、前記幅Ｗ１以上である
請求項１から６までの何れか１項に記載のロータ。
前記第１部分の全体が、前記基準線に対して前記径方向の外側に位置している
請求項１から７までの何れか１項に記載のロータ。
前記磁石挿入孔の前記磁極面は、前記軸線の方向に直交する面内において、前記径方向の内側に凸となるＶ字形状を有する
請求項１から８までの何れか１項に記載のロータ。
前記磁石挿入孔の前記磁極面は、前記軸線の方向に直交する面内において、湾曲形状を有する
請求項１から９までの何れか１項に記載のロータ。
請求項１から１０までの何れか１項に記載のロータと、
前記ロータを前記径方向の外側から囲むステータと
を有するモータ。
請求項１１に記載のモータと、
前記モータによって駆動される圧縮機構部と
を備えた圧縮機。
請求項１２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
を備えた空気調和装置。