JPWO2020194504A1 - ロータ、モータ、圧縮機、及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

ロータ（２）は、ロータコア（２１）と、永久磁石（２２）とを有する。ロータコア（２１）は、磁石挿入孔（２１１）とロータコア（２１）の外周面（２１ａ）との間に設けられた外側スリット（２１３）と、磁極中心部（Ｃ１）と外側スリット（２１３）との間に設けられた内側スリット（２１４）とを有する。第１の内側スリット（２１４ａ）からロータコア（２１）の外周面（２１ａ）までの最小距離（Ｌｏ１）は、第１の内側スリット（２１４ａ）以外の他のどの内側スリット（２１４ｂ，２１４ｃ）からロータコア（２１）の外周面（２１ａ）までの最小距離（Ｌｏ２，Ｌｏ３）よりも長い。

Description

本発明は、モータに用いられるロータに関する。

一般に、モータに用いられるロータとして、ロータ鉄心の磁石挿入孔とロータ鉄心の外周面との間に設けられた複数のスリットを有するロータが提案されている。このロータでは、ロータの極間部における磁束密度波形の高調波成分が低減され、コギングトルクが低減される（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１−１０１５９５号公報

しかしながら、従来の技術では、磁石挿入孔とロータコアの外周面との間の複数のスリットが磁気抵抗を大きくし、インダクタンスを低下させる。その結果、ステータ巻線における誘起電圧の高調波成分が増加し、モータにおける振動及び騒音が増加する。

本発明の目的は、モータにおける振動及び騒音を低減することである。

本発明の一態様に係るロータは、
磁極中心部を持つロータであって、
磁石挿入孔を持つロータコアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を備え、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔と前記ロータコアの外周面との間に設けられた、前記ロータコアの周方向に延びている外側スリットと、
前記磁極中心部と前記外側スリットとの間に設けられており、前記周方向に配列された複数の内側スリットと
を有し、
前記複数の内側スリットは、前記磁極中心部に隣接する第１の内側スリットを含み、
前記第１の内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離は、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の他のどの内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離よりも長い。
本発明の他の態様に係るモータは、
ステータと、
前記ステータの内側に配置された前記ロータと
を備える。
本発明の他の態様に係る圧縮機は、
密閉容器と、
前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
前記圧縮装置を駆動する前記モータと
を備える。
本発明の他の態様に係る空気調和機は、
前記圧縮機と、
熱交換器と
を備える。

本発明によれば、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

本発明の実施の形態１に係るモータの構造を概略的に示す断面図である。 ロータの構造を概略的に示す断面図である。 図２に示されるロータの一部の構造を概略的に示す拡大図である。 比率Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 比率Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 図２に示されるロータの一部の構造を概略的に示す拡大図である。 比率Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 比率Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 図２に示されるロータの一部の構造を概略的に示す拡大図である。 比率Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 比率Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 比率Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 比率Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。 モータにおけるキャリア波の波形を示す図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の構造を概略的に示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置の構成を概略的に示す図である。

実施の形態１．
各図に示されるｘｙｚ直交座標系において、ｚ軸方向（ｚ軸）は、モータ１の軸線Ａｘと平行な方向を示し、ｘ軸方向（ｘ軸）は、ｚ軸方向（ｚ軸）に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、ロータ２又はステータ３の半径方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。矢印Ｄ１は、軸線Ａｘを中心とする周方向を示す。ロータ２又はステータ３の周方向を、単に「周方向」ともいう。

図１は、本発明の実施の形態１に係るモータ１の構造を概略的に示す断面図である。
モータ１は、ロータ２と、ステータ３とを有する。モータ１は、例えば、永久磁石埋込型電動機などの永久磁石同期電動機（ブラシレスＤＣモータともいう）である。モータ１は、さらに、ステータ３を覆うモータフレーム４（単に「フレーム」とも称する）を有してもよい。

ロータ２は、ステータ３の内側に回転可能に配置されている。ロータ２とステータ３との間には、エアギャップが存在する。ロータ２は、軸線Ａｘを中心として回転する。

ステータ３は、ステータコア３１と、少なくとも１つの巻線３２とを有する。

ステータコア３１は、例えば、複数の電磁鋼板で作られている。この場合、複数の電磁鋼板は、軸方向に積層されている。複数の電磁鋼板は、カシメで固定されている。各電磁鋼板は、打ち抜き処理などのプレス加工で予め定められた形状を持つように加工されている。

ステータコア３１は、環状のヨーク部３１１と、複数のティース部３１２とを有している。ヨーク部３１１は、周方向に延在する。各ティース部３１２は、径方向に延在する。具体的には、各ティース部３１２は、ヨーク部３１１から軸線Ａｘに向けて突出している。複数のティース部３１２は、周方向に等間隔で配置されており、放射状に延在する。

巻線３２は、ステータコア３１、具体的には、各ティース部３１２に巻回されている。ステータコア３１と巻線３２との間にインシュレータが配置されていてもよい。

図２は、ロータ２の構造を概略的に示す断面図である。
ロータ２は、複数の磁極中心部Ｃ１及び複数の極間部Ｃ２を持つ。図２に示される例では、磁極中心部Ｃ１及び極間部Ｃ２は、破線で示されている。

各磁極中心部Ｃ１は、ロータ２の各磁極（すなわち、ロータ２のＮ極又はＳ極）の中心に位置する。ロータ２の各磁極（単に「各磁極」又は「磁極」とも称する）とは、ロータ２のＮ極又はＳ極の役目をする領域を意味する。

各極間部Ｃ２は、周方向において隣接する２つの磁極（すなわち、ロータ２のＮ極及びＳ極）の境界である。

ロータ２は、ロータコア２１と、ロータコア２１に設けられた少なくとも１つの永久磁石２２と、ロータコア２１に固定されたシャフト２４とを有する。

ロータコア２１は、少なくとも１つの磁石挿入孔２１１と、シャフト孔２１２とを持っている。

ロータコア２１は、例えば、複数の電磁鋼板で作られている。この場合、複数の電磁鋼板は、軸方向に積層されている。複数の電磁鋼板は、カシメで固定されている。各電磁鋼板は、打ち抜き処理などのプレス加工で予め定められた形状を持つように加工されている。

本実施の形態では、ロータコア２１は、複数の磁石挿入孔２１１（具体的には、６個の磁石挿入孔２１１）を有する。ｘｙ平面において、複数の磁石挿入孔２１１は、周方向に配列されている。ロータ２の磁極数は、２以上である。各磁石挿入孔２１１は、ロータ２の各磁極に対応する。したがって、本実施の形態では、ロータ２の磁極数は、６極である。各磁石挿入孔２１１には、少なくとも１つの永久磁石２２が配置されている。

ｘｙ平面において、磁石挿入孔２１１の中央部は、軸線Ａｘに向けて突出している。すなわち、ｘｙ平面において、各磁石挿入孔２１１はＶ字形状を持っている。各磁石挿入孔２１１の形状は、Ｖ字形状に限定されるものではなく、例えばストレート形状であってもよい。

本実施の形態では、１つの磁石挿入孔２１１内には、２つの永久磁石２２が配置されている。すなわち、１磁極について２つの永久磁石２２が配置されている。したがって、ｘｙ平面において、１組の永久磁石２２は、Ｖ字形状を持つように１つの磁石挿入孔２１１内に配置されている。本実施の形態では、ロータ２は、１２個の永久磁石２２を有する。

シャフト２４は、焼き嵌め、圧入などの方法で、シャフト孔２１２に固定されている。

各永久磁石２２は、軸方向に長い平板状の磁石である。各永久磁石２２は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）、及びボロン（Ｂ）を含む希土類磁石である。１つの磁石挿入孔２１１内に配置された、２つの永久磁石２２は、ロータ２の１つの磁極の役目をする。

ロータコア２１は、複数の外側スリット２１３と、複数の内側スリット２１４とをさらに有する。

各外側スリット２１３は、磁石挿入孔２１１とロータコア２１の外周面２１ａとの間に設けられている。各外側スリット２１３は、ロータコア２１の周方向に延びている。図３に示されるように、１つの磁極について２つの外側スリット２１３が磁石挿入孔２１１とロータコア２１の外周面２１ａとの間に設けられている。したがって、本実施の形態では、ロータコア２１は、１２個の外側スリット２１３を有する。

各磁極において、２つの外側スリット２１３のうちの１つは、磁石挿入孔２１１の一端側に設けられており、もう１つの外側スリット２１３は、磁石挿入孔２１１の他端側に設けられている。言い換えると、各磁極において、２つの外側スリット２１３のうちの１つは、磁石挿入孔２１１の一端に対向しており、もう１つの外側スリット２１３は、磁石挿入孔２１１の他端に対向している。これにより、各外側スリット２１３は、ロータ２における漏れ磁束を低減する。すなわち、各外側スリット２１３は、フラックスバリアの役目をする。

各内側スリット２１４は、磁石挿入孔２１１とロータコア２１の外周面２１ａとの間に設けられている。具体的には、各磁極において、複数の内側スリット２１４は、２つの外側スリット２１３の間に設けられている。これらの複数の内側スリット２１４は、ロータコア２１の周方向に配列されている。より具体的には、これらの複数の内側スリット２１４は、ｘｙ平面において、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線と直交する方向に配列されている。図２及び図３に示される例では、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線は、２つの永久磁石２２の間を通る。磁極中心部Ｃ１を通る仮想線は、図２及び図３において破線で示されている。各磁極において、各内側スリット２１４は、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線と平行に延びている。

複数の内側スリット２１４は、少なくとも１つの第１の内側スリット２１４ａ、少なくとも１つの第２の内側スリット２１４ｂ、及び少なくとも１つの第３の内側スリット２１４ｃを含む。

各第１の内側スリット２１４ａは、磁極中心部Ｃ１に隣接している。すなわち、各第１の内側スリット２１４ａは、内側スリット２１４のうちで最も磁極中心部Ｃ１に近い。

各第２の内側スリット２１４ｂは、第１の内側スリット２１４ａに隣接しており、第１の内側スリット２１４ａと第３の内側スリット２１４ｃとの間に位置する。

各第３の内側スリット２１４ｃは、第２の内側スリット２１４ｂに隣接している。

ｘｙ平面において、各第１の内側スリット２１４ａ、各第２の内側スリット２１４ｂ、及び各第３の内側スリット２１４ｃは、磁極中心部Ｃ１から離れる方向にこの順で配列されている。すなわち、磁極中心部Ｃ１と１つの外側スリット２１３（例えば、図３において右側の外側スリット２１３）との間に、１組の内側スリット２１４（具体的には、１つの第１の内側スリット２１４ａ、１つの第２の内側スリット２１４ｂ、及び１つの第３の内側スリット２１４ｃ）が設けられている。同様に、磁極中心部Ｃ１ともう１つの外側スリット２１３（例えば、図３において左側の外側スリット２１３）との間に、もう１組の内側スリット２１４（具体的には、もう１つの第１の内側スリット２１４ａ、もう１つの第２の内側スリット２１４ｂ、及びもう１つの第３の内側スリット２１４ｃ）が設けられている。

すなわち、ロータ２の各磁極において、ロータコア２１は、磁極中心部Ｃ１と１つの外側スリット２１３との間に一組の内側スリット２１４を有し、磁極中心部Ｃ１ともう１つの外側スリット２１３との間にもう一組の内側スリット２１４を有する。

本実施の形態では、ロータ２の各磁極において、複数の内側スリット２１４（例えば、図３において右側の一組の内側スリット２１４及び左側のもう一組の内側スリット２１４）は、磁極中心部Ｃ１に関して対称である。言い換えると、ロータ２の各磁極において、複数の内側スリット２１４は、磁極中心部Ｃ１に関して対称的に設けられている。

ロータ２の各磁極において、２つの外側スリット２１３の間に、２つの第１の内側スリット２１４ａ、２つの第２の内側スリット２１４ｂ、及び２つの第３の内側スリット２１４ｃが設けられている。すなわち、本実施の形態では、各磁極において、２つの外側スリット２１３の間に、６個の内側スリット２１４が設けられている。しかしながら、各磁極における内側スリット２１４の数は６個に限定されない。

複数の内側スリット２１４が磁石挿入孔２１１とロータコア２１の外周面２１ａとの間に設けられているので、ロータ２からの磁束密度波形の高調波成分が低減される。これにより、巻線３２における誘起電圧の高調波成分及びコギングトルクを低減することができる。

しかしながら、通常、磁石挿入孔とロータコアの外周面との間の孔は、磁気抵抗を大きくし、インダクタンスを低下させる。その結果、例えば、パルス幅変調制御方式（ＰＷＭ制御方式とも称する）において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が増加し、モータにおける振動及び騒音が増加する。

図３は、図２に示されるロータ２の一部の構造を概略的に示す拡大図である。
距離Ｌｏ１は、第１の内側スリット２１４ａからロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離である。距離Ｌｏ２は、第２の内側スリット２１４ｂからロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離である。距離Ｌｏ３は、第３の内側スリット２１４ｃからロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離である。

本実施の形態では、第１の内側スリット２１４ａからロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離である距離Ｌｏ１は、第１の内側スリット２１４ａ以外の他のどの内側スリット２１４からロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離よりも長い。言い換えると、複数の内側スリット２１４からロータコア２１の外周面２１ａまでの距離の中で、距離Ｌｏ１が最も長い。図３に示される例では、距離Ｌｏ１は、距離Ｌｏ２及び距離Ｌｏ３よりも長い。

磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４のうちの第１の内側スリット２１４ａ以外の内側スリット２１４からロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離のうちの最小値をＬｏ＿ｍｉｎとしたとき、距離Ｌｏ１及び最小値Ｌｏ＿ｍｉｎの関係は、３＜Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎを満たす。

図３に示される例では、Ｌｏ１＞Ｌｏ３＞Ｌｏ２である。図３に示される例では、各内側スリット２１４からロータコア２１の外周面２１ａまでの最小距離のうちの最小値は、Ｌｏ２である。すなわち、図３に示される例では、Ｌｏ＿ｍｉｎ＝Ｌｏ２である。この場合、距離Ｌｏ１及び最小値Ｌｏ２の関係は、３＜Ｌｏ１／Ｌｏ２を満たす。

図４は、比率Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎ≦３では、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が増加するため、図４に示されるように、ｑ軸インダクタンスが急激に低下する。

上述のように、本実施の形態では、距離Ｌｏ１及び最小値Ｌｏ＿ｍｉｎの関係は、３＜Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎを満たす。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が低下し、ｑ軸インダクタンスの低下を抑えることができる。すなわち、Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎが３より大きいとき、充分なｑ軸インダクタンスが得られる。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図５は、比率Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
図５に示されるように、３＜Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎでは、ｄ軸インダクタンスが増加する。したがって、距離Ｌｏ１及び最小値Ｌｏ＿ｍｉｎの関係は、３＜Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎを満たすことが望ましい。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｄ軸方向における磁気抵抗が低下する。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図６は、図２に示されるロータ２の一部の構造を概略的に示す拡大図である。
距離Ｌｉ１は、第１の内側スリット２１４ａから磁石挿入孔２１１までの最小距離である。距離Ｌｉ２は、第２の内側スリット２１４ｂから磁石挿入孔２１１までの最小距離である。距離Ｌｉ３は、第３の内側スリット２１４ｃから磁石挿入孔２１１までの最小距離である。

本実施の形態では、第１の内側スリット２１４ａから磁石挿入孔２１１までの最小距離は、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４のうちの第１の内側スリット２１４ａ以外の他のどの内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの最小距離よりも長い。言い換えると、複数の内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの距離の中で、距離Ｌｉ１が最も短い。図６に示される例では、距離Ｌｉ１は、距離Ｌｉ２及び距離Ｌｉ３よりも短い。

磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４のうちの第１の内側スリット２１４ａ以外の内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの最小距離のうちの最小値をＬｉ＿ｍｉｎとしたとき、距離Ｌｉ１及び最小値Ｌｉ＿ｍｉｎの関係は、１＜Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎを満たす。

図６に示される例では、第１の内側スリット２１４ａ以外の内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの最小距離のうちの最小値は、Ｌｉ３である。すなわち、図６に示される例では、Ｌｉ＿ｍｉｎ＝Ｌｉ３である。図６に示される例では、Ｌｉ１＜Ｌｉ３＜Ｌｉ２である。この場合、距離Ｌｉ１及び最小値Ｌｉ３の関係は、１＜Ｌｉ１／Ｌｉ３を満たす。

図７は、比率Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎ≦１では、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が増加するため、図７に示されるように、ｑ軸インダクタンスが急激に低下する。

上述のように、本実施の形態では、距離Ｌｉ１及び最小値Ｌｉ＿ｍｉｎの関係は、１＜Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎを満たす。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が低下し、ｑ軸インダクタンスの低下を抑えることができる。すなわち、Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎが１より大きいとき、充分なｑ軸インダクタンスが得られる。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図８は、比率Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
図８に示されるように、比率Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎに関わらず、ｄ軸インダクタンスの変化は小さい。したがって、距離Ｌｉ１及び最小値Ｌｉ＿ｍｉｎの関係は、１＜Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎを満たすことが望ましい。これにより、上述のように、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図９は、図２に示されるロータ２の一部の構造を概略的に示す拡大図である。
幅Ｗｓ１は、ｘｙ平面における第１の内側スリット２１４ａの短手方向の最大幅である。第１の内側スリット２１４ａの短手方向は、ｘｙ平面において、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線と直交する方向である。幅Ｗｓ２は、ｘｙ平面における第２の内側スリット２１４ｂの短手方向の最大幅である。第２の内側スリット２１４ｂの短手方向は、ｘｙ平面において、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線と直交する方向である。幅Ｗｓ３は、ｘｙ平面における第３の内側スリット２１４ｃの短手方向の最大幅である。第３の内側スリット２１４ｃの短手方向は、ｘｙ平面において、磁極中心部Ｃ１を通る仮想線と直交する方向である。すなわち、「短手方向」は、図９では、ｘ軸方向である。

磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４のうちの第１の内側スリット２１４以外の内側スリット２１４の短手方向の幅の総計をＷｓ２＿ｔｏｔａｌとしたとき、Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌ＞０．８５を満たす。

図９に示される例では、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の第１の内側スリット２１４以外の内側スリット２１４の短手方向の幅の総計は、幅Ｗｓ２と幅Ｗｓ３との総計である。すなわち、図９に示される例では、Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌ＝Ｗｓ２＋Ｗｓ３である。この場合、幅Ｗｓ１及び幅の総計Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１／（Ｗｓ２＋Ｗｓ３）＞０．８５を満たす。

図１０は、比率Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌ≦０．８５では、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が増加するため、図１０に示されるように、ｑ軸インダクタンスが低い。

上述のように、本実施の形態では、幅Ｗｓ１及び幅の総計Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１／（Ｗｓ２＋Ｗｓ３）＞０．８５を満たす。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が低下し、ｑ軸インダクタンスが増加する。すなわち、Ｗｓ１／（Ｗｓ２＋Ｗｓ３）が０．８５より大きいとき、充分なｑ軸インダクタンスが得られる。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図１１は、比率Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
図１１に示されるように、比率Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌに関わらず、充分なｄ軸インダクタンスが維持されている。したがって、幅Ｗｓ１及び幅の総計Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１／（Ｗｓ２＋Ｗｓ３）＞０．８５を満たすことが望ましい。これにより、上述のように、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図９に示されるように、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３までの最短距離をＷｒとし、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４の短手方向の幅の総計をＷｓ１＿ｔｏｔａｌとしたとき、最短距離Ｗｒ及び幅の総計Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒ＜０．６２を満たす。

図９に示される例では、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４の短手方向の幅の総計は、幅Ｗｓ１、幅Ｗｓ２、及び幅Ｗｓ３の総計である。すなわち、図９に示される例では、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ＝Ｗｓ１＋Ｗｓ２＋Ｗｓ３である。この場合、最短距離Ｗｒ及び幅の総計Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌの関係は、（Ｗｓ１＋Ｗｓ２＋Ｗｓ３）／Ｗｒ＜０．６２を満たす。

図１２は、比率Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒとｑ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
図１２に示されるように、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒが０．６２よりも小さいとき、ｑ軸インダクタンスの変化は小さい。さらに、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒが０．６２よりも小さいとき、比率Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒに関わらず、充分なｑ軸インダクタンスが維持されている。

図１３は、比率Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒとｄ軸インダクタンスとの関係を示す図である。
０．６２≦Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒでは、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｄ軸方向における磁気抵抗が増加するため、図１３に示されるように、ｑ軸インダクタンスが急激に低下する。

上述のように、本実施の形態では、最短距離Ｗｒ及び幅の総計Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒ＜０．６２を満たす。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｄ軸方向における磁気抵抗が低下し、ｄ軸インダクタンスの低下を抑えることができる。すなわち、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒが０．６２より小さいとき、充分なｄ軸インダクタンスが得られる。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

最短距離Ｗｒ及び幅の総計Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌの関係は、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒ＜０．６を満たすことがより望ましい。これにより、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｄ軸方向における磁気抵抗がさらに低下し、ｄ軸インダクタンスの低下を効果的に抑えることができる。すなわち、Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒが０．６０より小さいとき、ｄ軸インダクタンスがさらに増加する。その結果、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

図１４は、モータ１におけるキャリア波の波形を示す図である。
図１４における太線は、モータ１におけるキャリア波を示し、細線は、参考例としてのモータにおけるキャリア波を示す。参考例としてのモータにおけるロータでは、Ｌｏ１＝Ｌｏ２＝Ｌｏ３であり、且つＬｉ１＝Ｌｉ２＝Ｌｉ３である。

上述のように、ロータ２を有するモータ１では、ロータコア２１の外周面２１ａ付近においてｑ軸方向における磁気抵抗が低下し、ｑ軸インダクタンスの低下を抑えることができ、充分なｑ軸インダクタンスが得られる。その結果、図１４に示されるように、ＰＷＭ制御方式において、ＰＷＭ制御信号を生成するためのキャリア波の高調波成分が減少し、モータにおける振動及び騒音を低減することができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る圧縮機６について説明する。
図１５は、実施の形態２に係る圧縮機６の構造を概略的に示す断面図である。

圧縮機６は、電動要素としてのモータ１と、ハウジングとしての密閉容器６１と、圧縮要素（圧縮装置ともいう）としての圧縮機構６２とを有する。本実施の形態では、圧縮機６は、ロータリー圧縮機である。ただし、圧縮機６は、ロータリー圧縮機に限定されない。

圧縮機６内のモータ１は、実施の形態２で説明したモータ１である。モータ１は、圧縮機構６２を駆動する。

密閉容器６１は、モータ１及び圧縮機構６２を覆う。密閉容器６１は、円筒状の容器である。密閉容器６１の底部には、圧縮機構６２の摺動部分を潤滑する冷凍機油が貯留されている。

圧縮機６は、さらに、密閉容器６１に固定されたガラス端子６３と、アキュムレータ６４と、吸入パイプ６５と、吐出パイプ６６とを有する。

圧縮機構６２は、シリンダ６２ａと、ピストン６２ｂと、上部フレーム６２ｃ（第１のフレームとも称する）と、下部フレーム６２ｄ（第２のフレームとも称する）と、上部フレーム６２ｃ及び下部フレーム６２ｄに取り付けられた複数のマフラ６２ｅとを有する。圧縮機構６２は、さらに、シリンダ６２ａ内を吸入側と圧縮側とに分けるベーンを有する。圧縮機構６２は、密閉容器６１内に配置されている。圧縮機構６２は、モータ１によって駆動される。

モータ１は、圧入又は焼き嵌めで密閉容器６１内に固定されている。圧入及び焼き嵌めの代わりに溶接でモータ１を密閉容器６１に直接取り付けてもよい。

モータ１のコイル（例えば、実施の形態１で説明した巻線３２）には、ガラス端子６３を通して電力が供給される。

モータ１のロータ２（具体的には、シャフト２４の片側）は、上部フレーム６２ｃ及び下部フレーム６２ｄの各々に備えられた軸受けによって回転自在に支持されている。

ピストン６２ｂには、シャフト２４が挿通されている。上部フレーム６２ｃ及び下部フレーム６２ｄには、シャフト２４が回転自在に挿通されている。上部フレーム６２ｃ及び下部フレーム６２ｄは、シリンダ６２ａの端面を閉塞する。アキュムレータ６４は、吸入パイプ６５を通して冷媒（例えば、冷媒ガス）をシリンダ６２ａに供給する。

次に、圧縮機６の動作について説明する。アキュムレータ６４から供給された冷媒は、密閉容器６１に固定された吸入パイプ６５からシリンダ６２ａ内へ吸入される。モータ１が回転することにより、シャフト２４に嵌合されたピストン６２ｂがシリンダ６２ａ内で回転する。これにより、シリンダ６２ａ内で冷媒が圧縮される。

圧縮された冷媒は、マフラ６２ｅを通り、密閉容器６１内を上昇する。このようにして、圧縮された冷媒が、吐出パイプ６６を通って冷凍サイクルの高圧側へ供給される。

圧縮機６の冷媒として、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、又はＲ２２等を用いることができる。ただし、圧縮機６の冷媒は、これらの種類に限られない。圧縮機６の冷媒として、ＧＷＰ（地球温暖化係数）が小さい冷媒、例えば、下記の冷媒を用いることができる。

（１）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（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）を用いることができる。ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
（２）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）組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素又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又はＲ４１との混合物を用いることが実用上は望ましい。

実施の形態２に係る圧縮機６は、実施の形態１で説明した利点を持つ。

さらに、実施の形態２に係る圧縮機６は、実施の形態２に係るモータ１を有するので、圧縮機６における振動及び騒音を低減することができる。

実施の形態３．
実施の形態２に係る圧縮機６を有する、空気調和機としての冷凍空調装置７について説明する。
図１６は、本発明の実施の形態３に係る冷凍空調装置７の構成を概略的に示す図である。

冷凍空調装置７は、例えば、冷暖房運転が可能である。図１６に示される冷媒回路図は、冷房運転が可能な空気調和機の冷媒回路図の一例である。

実施の形態３に係る冷凍空調装置７は、室外機７１と、室内機７２と、室外機７１及び室内機７２を接続する冷媒配管７３とを有する。

室外機７１は、圧縮機６と、熱交換器としての凝縮器７４と、絞り装置７５と、室外送風機７６（第１の送風機）とを有する。凝縮器７４は、圧縮機６によって圧縮された冷媒を凝縮する。絞り装置７５は、凝縮器７４によって凝縮された冷媒を減圧し、冷媒の流量を調節する。絞り装置７５は、減圧装置とも言う。

室内機７２は、熱交換器としての蒸発器７７と、室内送風機７８（第２の送風機）とを有する。蒸発器７７は、絞り装置７５によって減圧された冷媒を蒸発させ、室内空気を冷却する。

冷凍空調装置７における冷房運転の基本的な動作について以下に説明する。冷房運転では、冷媒は、圧縮機６によって圧縮され、凝縮器７４に流入する。凝縮器７４によって冷媒が凝縮され、凝縮された冷媒が絞り装置７５に流入する。絞り装置７５によって冷媒が減圧され、減圧された冷媒が蒸発器７７に流入する。蒸発器７７において冷媒は蒸発し、冷媒（具体的には、冷媒ガス）が再び室外機７１の圧縮機６へ流入する。室外送風機７６によって空気が凝縮器７４に送られると冷媒と空気との間で熱が移動し、同様に、室内送風機７８によって空気が蒸発器７７に送られると冷媒と空気との間で熱が移動する。

以上に説明した冷凍空調装置７の構成及び動作は、一例であり、上述した例に限定されない。

実施の形態３に係る冷凍空調装置７によれば、実施の形態１から２で説明した利点を持つ。

さらに、実施の形態３に係る冷凍空調装置７は、実施の形態２に係る圧縮機６を有するので、冷凍空調装置７における振動及び騒音を低減することができる。

以上に説明したように、好ましい実施の形態を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の改変態様を採り得ることは自明である。

以上に説明した各実施の形態における特徴は、互いに適宜組み合わせることができる。

１ モータ、 ２ ロータ、 ３ ステータ、 ６ 圧縮機、 ７ 冷凍空調装置、 ２１ ロータコア、 ２１ａ 外周面、 ２２ 永久磁石、 ６１ 密閉容器、 ６２ 圧縮機構、 ２１１ 磁石挿入孔、 ２１３ 外側スリット、 ２１４ 内側スリット、 ２１４ａ 第１の内側スリット、 ２１４ｂ 第２の内側スリット、 ２１４ｃ 第３の内側スリット。

本発明の一態様に係るロータは、
磁極中心部を持つロータであって、
前記ロータの軸方向と直交する平面においてＶ字形状を持つ磁石挿入孔を持つロータコアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を備え、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔と前記ロータコアの外周面との間に設けられた、前記ロータコアの周方向に延びている外側スリットと、
前記磁極中心部と前記外側スリットとの間に設けられており、前記周方向に配列された複数の内側スリットと
を有し、
前記複数の内側スリットは、前記磁極中心部に隣接する第１の内側スリットを含み、
前記第１の内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離は、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の他のどの内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離よりも長い。
本発明の他の態様に係るモータは、
ステータと、
前記ステータの内側に配置された前記ロータと
を備える。
本発明の他の態様に係る圧縮機は、
密閉容器と、
前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
前記圧縮装置を駆動する前記モータと
を備える。
本発明の他の態様に係る空気調和機は、
前記圧縮機と、
熱交換器と
を備える。

本実施の形態では、第１の内側スリット２１４ａから磁石挿入孔２１１までの最小距離は、磁極中心部Ｃ１から１つの外側スリット２１３の間の複数の内側スリット２１４のうちの第１の内側スリット２１４ａ以外の他のどの内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの最小距離よりも長い。言い換えると、複数の内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの距離の中で、距離Ｌｉ１が最も長い。図６に示される例では、距離Ｌｉ１は、距離Ｌｉ２及び距離Ｌｉ３よりも長い。

図６に示される例では、第１の内側スリット２１４ａ以外の内側スリット２１４から磁石挿入孔２１１までの最小距離のうちの最小値は、Ｌｉ３である。すなわち、図６に示される例では、Ｌｉ＿ｍｉｎ＝Ｌｉ３である。図６に示される例では、Ｌｉ１＞Ｌｉ３＜Ｌｉ２である。この場合、距離Ｌｉ１及び最小値Ｌｉ３の関係は、１＜Ｌｉ１／Ｌｉ３を満たす。

圧縮機６内のモータ１は、実施の形態１で説明したモータ１である。モータ１は、圧縮機構６２を駆動する。

さらに、実施の形態２に係る圧縮機６は、実施の形態１に係るモータ１を有するので、圧縮機６における振動及び騒音を低減することができる。

Claims (10)

1. 磁極中心部を持つロータであって、
   磁石挿入孔を持つロータコアと、
   前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
   を備え、
   前記ロータコアは、
   前記磁石挿入孔と前記ロータコアの外周面との間に設けられた、前記ロータコアの周方向に延びている外側スリットと、
   前記磁極中心部と前記外側スリットとの間に設けられており、前記周方向に配列された複数の内側スリットと
   を有し、
   前記複数の内側スリットは、前記磁極中心部に隣接する第１の内側スリットを含み、
   前記第１の内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離は、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の他のどの内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離よりも長い
   ロータ。
2. 前記第１の内側スリットから前記ロータコアの外周面までの前記最小距離をＬｏ１とし、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の内側スリットから前記ロータコアの外周面までの最小距離のうちの最小値をＬｏ＿ｍｉｎとしたとき、
   ３＜Ｌｏ１／Ｌｏ＿ｍｉｎを満たす請求項１に記載のロータ。
3. 前記第１の内側スリットから前記磁石挿入孔までの最小距離は、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の他のどの内側スリットから前記磁石挿入孔までの最小距離よりも短い請求項１又は２に記載のロータ。
4. 前記第１の内側スリットから前記磁石挿入孔までの前記最小距離をＬｉ１とし、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の内側スリットから前記磁石挿入孔までの最小距離のうちの最小値をＬｉ＿ｍｉｎとしたとき、
   １＜Ｌｉ１／Ｌｉ＿ｍｉｎを満たす請求項１から３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 前記ロータの軸方向と直交する平面において、前記第１の内側スリットの短手方向の幅をＷｓ１とし、前記複数の内側スリットのうちの前記第１の内側スリット以外の内側スリットの前記短手方向の幅の総計をＷｓ２＿ｔｏｔａｌとしたとき、
   Ｗｓ１／Ｗｓ２＿ｔｏｔａｌ＞０．８５を満たす請求項１から４のいずれか１項に記載のロータ。
6. 前記磁極中心部から前記外側スリットまでの最短距離をＷｒとし、前記複数の内側スリットの短手方向の幅の総計をＷｓ１＿ｔｏｔａｌとしたとき、
   Ｗｓ１＿ｔｏｔａｌ／Ｗｒ＜０．６２を満たす請求項１から５のいずれか１項に記載のロータ。
7. 前記ロータコアは、一組の内側スリットをさらに有し、
   前記複数の内側スリット及び前記一組の内側スリットは、前記磁極中心部に関して対称である請求項１から６のいずれか１項に記載のロータ。
8. ステータと、
   前記ステータの内側に配置された請求項１から７のいずれか１項に記載のロータと
   を備えるモータ。
9. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に配置された圧縮装置と、
   前記圧縮装置を駆動する請求項８に記載のモータと
   を備える圧縮機。
10. 請求項９に記載の圧縮機と、
    熱交換器と
    を備える空気調和機。

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