JPWO2020261418A1 - 回転子、電動機、圧縮機、及び空気調和機 - Google Patents

Abstract

回転子（２）は、回転子鉄心（２１）と、長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第１の永久磁石（２２）と、長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第２の永久磁石（２２）とを有する。回転子鉄心（２１）は、第１の磁石挿入孔（２１１）と、第２の磁石挿入孔（２１２）と、センターリブ（２１３）とを有する。第１の磁石挿入孔（２１１）は、曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第１の外側空隙部（２１１ｃ）と、曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第１の内側空隙部（２１１ｄ）とを含む。第２の磁石挿入孔（２１２）は、曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第２の外側空隙部（２１２ｃ）と、曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第２の内側空隙部（２１２ｄ）とを含む。回転子（２）は、Ｒ１＞Ｒ２且つ０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たす。

Description

本発明は、電動機に用いられる回転子に関する。

空間であるフラックスバリア部（「フラックスバリア」ともいう）を持つ磁石挿入孔を有する回転子が用いられている。このような回転子では、漏れ磁束を低減することができ、モータ効率を改善することができる。しかしながら、回転子の外周面とフラックスバリア部との間の薄肉部が薄いので、回転子の回転時にこの薄肉部に応力が集中しやすい。回転子の回転速度が上がるにつれて、この応力が増大し、回転子、特に、薄肉部が変形しやすい。そこで、２つの磁石挿入孔の間にセンターリブ（「リブ」ともいう）を有する回転子が提案されている（例えば、特許文献１）。センターリブを有する回転子では、回転子に生じる一部の応力がセンターリブに分散され、薄肉部に生じる応力が緩和される。これにより、回転子の変形を防ぐことができる。

特開２０１７−１９２２１１号公報

しかしながら、従来の技術では、２つの磁石挿入孔の間にセンターリブが存在する場合、遠心力に対する回転子の強度が高まるが、センターリブを通る磁束、すなわち、漏れ磁束が増加し、電動機の出力が低下する。

本発明の目的は、電動機の出力を高めることである。

本発明の一態様に係る回転子は、
第１の磁石挿入孔と、第２の磁石挿入孔と、前記第１の磁石挿入孔と前記第２の磁石挿入孔との間のセンターリブとを有する回転子鉄心と、
前記第１の磁石挿入孔に配置されており、軸方向と直交する平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第１の永久磁石と、
前記第２の磁石挿入孔に配置されており、前記平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第２の永久磁石と
を備え、
前記第１の磁石挿入孔は、前記第１の永久磁石が配置されている第１の磁石配置部と、前記第１の磁石配置部に連通している第１のフラックスバリア部と、前記回転子鉄心の径方向において前記第１の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第１の外側空隙部と、前記径方向において前記第１の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第１の内側空隙部とを含み、
前記第２の磁石挿入孔は、前記第２の永久磁石が配置されている第２の磁石配置部と、前記第２の磁石配置部に連通している第２のフラックスバリア部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第２の外側空隙部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第２の内側空隙部とを含み、
Ｒ１＞Ｒ２且つ０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２
を満たす。
本発明の他の態様に係る電動機は、
固定子と、
前記固定子の内側に配置された前記回転子と
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電動機と
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、電動機の出力を高めることができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機の構造を概略的に示す平面図である。 回転子の構造を概略的に示す平面図である。 回転子の１磁極を構成する領域を示す拡大図である。 センターリブの周辺の構造を示す拡大図である。 センターリブの周辺の構造を示す拡大図である。 回転子の回転中に発生する遠心力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比との関係を示すグラフである。 減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比との関係を示すグラフである。 減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比との関係を示すグラフである。 外側空隙部の周辺の構造を示す拡大図である。 遠心力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比との関係を示すグラフである。 減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比との関係を示すグラフである。 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、電動機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、固定子３の中心であり、回転子２の回転中心でもある。軸線Ａｘと平行な方向は、「電動機１の軸方向」、「回転子２の軸方向」、又は単に「軸方向」ともいう。径方向は、回転子２又は固定子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。回転子２又は固定子３の周方向を、単に「周方向」ともいう。

〈電動機１の構造〉
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機１の構造を概略的に示す平面図である。
電動機１は、回転子２と、固定子３とを有する。

本実施の形態では、電動機１は、例えば、３相同期モータである。具体的には、電動機１は、永久磁石埋込型モータなどの永久磁石同期モータ（ブラシレスＤＣモータともいう）である。

回転子２は、固定子３の内側に回転可能に配置されている。回転子２と固定子３との間には、エアギャップが設けられている。エアギャップは、例えば、０．３ｍｍから１ｍｍである。回転子２は、軸線Ａｘを中心として回転する。回転子２は、回転子鉄心２１と、少なくとも１つの永久磁石２２と、シャフト２４とを有する。

固定子３は、回転子２の外側に配置されている。固定子３は、例えば、円環状の固定子鉄心３１と、固定子鉄心３１に巻かれるステータ巻線とを有する。図１に示される例では、固定子３は、固定子３の周方向に延在するヨーク３５と、ヨーク３５から径方向に延在する複数のティース３４とを有する。図１に示される例では、固定子鉄心３１は、１８個のティース３４を有する。ティース３４間の空間は、少なくとも１つのステータ巻線が配置されるスロット３３である。

固定子３に用いられるステータ巻線は、例えば、銅又はアルミニウムなどの導体の周りに絶縁被膜が形成された巻線である。ステータ巻線は、回転磁界を発生させるコイルを形成する。ステータ巻線に電流が流れると、回転磁界が発生する。ステータ巻線の巻回数及び直径は、ステータ巻線に印加される電圧、電動機１の回転数又はスロットの断面積などに応じて定められる。

固定子３の固定子鉄心３１は、例えば、軸方向に積層された円環状の電磁鋼板で形成される。各電磁鋼板は、予め定められた形状に打ち抜かれている。固定子３の各電磁鋼板の厚みは、例えば、０．１ｍｍから０．７ｍｍである。本実施の形態では、固定子３の各電磁鋼板の厚みは、０．３５ｍｍである。電磁鋼板は、互いにカシメで固定される。

回転子２の構造を具体的に説明する。
図２は、回転子２の構造を概略的に示す平面図である。
図３は、回転子２の１磁極を構成する領域を示す拡大図である。

図２に示される例では、回転子２は、回転子鉄心２１と、回転子鉄心２１に埋め込まれた複数の永久磁石２２と、回転子鉄心２１のシャフト孔２１５に嵌め込まれたシャフト２４とを有する。回転子２は２以上の磁極を有する。２以上の永久磁石２２が、回転子２の１磁極を構成する。本実施の形態では、回転子２は、永久磁石埋込型回転子である。

回転子鉄心２１は、円環状の回転子鉄心である。回転子鉄心２１は、例えば、複数の電磁鋼板で構成されている。回転子鉄心２１は、少なくとも１組の磁石挿入孔２１０と、少なくとも１つのセンターリブ２１３と、少なくとも１つの薄肉部２１４とを有する。

回転子２の回転子鉄心２１は、例えば、軸方向に積層された円環状の電磁鋼板で形成される。各電磁鋼板は、予め定められた形状に打ち抜かれている。回転子２の各電磁鋼板の厚みは、例えば、０．１ｍｍから０．７ｍｍである。本実施の形態では、回転子２の各電磁鋼板の厚みは、０．３５ｍｍである。電磁鋼板は、互いにカシメで固定される。

１組の磁石挿入孔２１０は、第１の磁石挿入孔２１１及び第２の磁石挿入孔２１２を含む。ｘｙ平面において、１組の磁石挿入孔２１０の中央は、回転子鉄心２１の中心（すなわち、軸線Ａｘ）に向けて突出している。すなわち、１組の磁石挿入孔２１０（すなわち、第１の磁石挿入孔２１１及び第２の磁石挿入孔２１２）は、ｘｙ平面において、Ｖ字に配列されている。

センターリブ２１３は、回転子鉄心２１の一部であり、径方向に延在している。センターリブ２１３は、第１の磁石挿入孔２１１と第２の磁石挿入孔２１２との間に設けられている。したがって、センターリブ２１３は、回転子２の磁極中心部に位置する。

回転子鉄心２１がセンターリブ２１３を有してさえいれば、１組の磁石挿入孔２１０（すなわち、第１の磁石挿入孔２１１及び第２の磁石挿入孔２１２）の配列はＶ字に限られない。

第１の磁石挿入孔２１１は、第１の永久磁石としての永久磁石２２が配置されている磁石配置部２１１ａ（第１の磁石配置部ともいう）と、磁石配置部２１１ａに連通している空間であるフラックスバリア部２１１ｂ（第１のフラックスバリア部ともいう）と、外側空隙部２１１ｃ（第１の外側空隙部ともいう）と、内側空隙部２１１ｄ（第１の内側空隙部ともいう）とを有する。

第２の磁石挿入孔２１２は、第２の永久磁石としての永久磁石２２が配置されている磁石配置部２１２ａ（第２の磁石配置部ともいう）と、磁石配置部２１２ａに連通している空間であるフラックスバリア部２１２ｂ（第２のフラックスバリア部ともいう）と、外側空隙部２１２ｃ（第２の外側空隙部ともいう）と、内側空隙部２１２ｄ（第２の内側空隙部ともいう）とを有する。

フラックスバリア部２１１ｂは、回転子２の極間部又は極間部の近くに位置する。同様に、フラックスバリア部２１２ｂは、回転子２の極間部又は極間部の近くに位置する。

回転子鉄心２１の外周面と第１の磁石挿入孔２１１との間の薄肉部２１４を、「第１の薄肉部」ともいう。回転子鉄心２１の外周面と第２の磁石挿入孔２１２との間の薄肉部２１４を、「第２の薄肉部」ともいう。この場合、第１の薄肉部は、フラックスバリア部２１１ｂと回転子鉄心２１の外周面との間の領域であり、第２の薄肉部は、フラックスバリア部２１２ｂと回転子鉄心２１の外周面との間の領域である。

各薄肉部２１４の径方向における最小幅は、例えば、回転子鉄心２１の１つの電磁鋼板の厚み以上である。ただし、各薄肉部２１４の径方向における最小幅は、回転子鉄心２１の１つの電磁鋼板の厚みと同様の幅を持つことが望ましい。これにより、各薄肉部２１４における漏れ磁束の増加を効果的に抑えることができる。

図２に示される例では、回転子鉄心２１は、６組の磁石挿入孔２１０と、６つのセンターリブ２１３と、１２個の薄肉部２１４と、シャフト孔２１５とを有する。６組の磁石挿入孔２１０は、回転子２の周方向に配列されている。各第１の磁石挿入孔２１１及び各第２の磁石挿入孔２１２は、軸方向に延在している。

各第１の磁石挿入孔２１１には、第１の永久磁石としての永久磁石２２が配置されている。各第２の磁石挿入孔２１２には、第２の永久磁石としての永久磁石２２が配置されている。

シャフト２４は、焼き嵌め、圧入などの方法でシャフト孔２１５に固定されている。固定子３のステータ巻線に電流が流れると、回転子２（具体的には、回転子鉄心２１）が回転し、回転子鉄心２１の回転エネルギーがシャフト２４に伝達される。

各永久磁石２２は、例えば、平板状の永久磁石である。各永久磁石２２は、例えば、ネオジム（Ｎｄ）及びジスプロシウム（Ｄｙ）を含有する希土類磁石である。希土類磁石は、残留磁束密度及び保磁力が高い。したがって、永久磁石２２として希土類磁石を用いる場合、電動機１の効率を高めることができる。ただし、永久磁石２２として、フェライト焼結磁石などの、希土類磁石以外の磁石を用いてもよい。

各永久磁石２２は、ｘｙ平面において永久磁石２２の長手方向と直交する方向に磁化されている。すなわち、ｘｙ平面において、各永久磁石２２は、各永久磁石２２の短手方向に磁化されている。

ｘｙ平面において、長手方向における各永久磁石２２の長さはＷ１［ｍｍ］である。長さＷ１は、長手方向における永久磁石２２の最大長さである。ただし、第１の磁石挿入孔２１１内の長手方向における永久磁石２２の長さは、第２の磁石挿入孔２１２内の長手方向における永久磁石２２の長さと異なっていてもよい。

１組の磁石挿入孔２１０は、回転子２の１磁極に対応する。すなわち、１組の磁石挿入孔２１０に配置された２つの永久磁石２２（すなわち、第１の永久磁石及び第２の永久磁石）が回転子２の１磁極（すなわち、Ｎ極又はＳ極）を構成する。回転子２の磁極数は２以上であればよい。本実施の形態では、回転子２は６磁極を持つ。

回転子２の各磁極（「各磁極」又は「磁極」ともいう）とは、回転子２のＮ極又はＳ極の役目をする領域を意味する。

一般に、回転子が回転している間、回転子鉄心に遠心力が働くため、回転子鉄心がセンターリブを有していない場合、回転子鉄心の外周面と磁石挿入孔（具体的には、フラックスバリア部）との間の薄肉部に大きな応力が生じる。この応力が大きいとき、回転子鉄心（特に、薄肉部）が変形しやすい。一方、本実施の形態では、回転子鉄心２１がセンターリブ２１３を有しているので、回転子２に生じる一部の応力がセンターリブ２１３に分散され、薄肉部２１４に生じる応力が緩和される。これにより、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形を防ぐことができる。その結果、電動機１の高速回転が可能になり、電動機１の出力を高めることができる。

図４及び図５は、センターリブ２１３の周辺の構造を示す拡大図である。
図４に示されるように、第１の磁石挿入孔２１１は、磁石配置部２１１ａと、フラックスバリア部２１１ｂ（図３）と、外側空隙部２１１ｃと、内側空隙部２１１ｄとを含む。第２の磁石挿入孔２１２は、磁石配置部２１２ａと、フラックスバリア部２１２ｂ（図３）と、外側空隙部２１２ｃと、内側空隙部２１２１ｄとを含む。

外側空隙部２１１ｃは、回転子鉄心２１の径方向において磁石配置部２１１ａの外側に位置しており、センターリブ２１３に隣接している。外側空隙部２１１ｃは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ１を持つ。したがって、外側空隙部２１１ｃは、磁石配置部２１１ａから径方向外側に向けて突出している。

内側空隙部２１１ｄは、回転子鉄心２１の径方向において磁石配置部２１１ａの内側に位置しており、センターリブ２１３に隣接している。内側空隙部２１１ｄは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ２を持つ。したがって、内側空隙部２１１ｄは、磁石配置部２１１ａから径方向内側に向けて突出している。

回転子鉄心２１は外側空隙部２１１ｃ及び内側空隙部２１１ｄを有するので、固定子３のステータ巻線からの磁界によって発生する永久磁石２２（特に、第１の磁石挿入孔２１１内の永久磁石２２）の減磁を低減することができる。これにより、電動機１の出力を高めることができる。

外側空隙部２１２ｃは、回転子鉄心２１の径方向において磁石配置部２１２ａの外側に位置しており、センターリブ２１３に隣接している。外側空隙部２１２ｃは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ１を持つ。したがって、外側空隙部２１２ｃは、磁石配置部２１２ａから径方向外側に向けて突出している。

内側空隙部２１２ｄは、回転子鉄心２１の径方向において磁石配置部２１２ａの内側に位置しており、センターリブ２１３に隣接している。内側空隙部２１２ｄは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ２を持つ。したがって、内側空隙部２１２ｄは、磁石配置部２１２ａから径方向内側に向けて突出している。

回転子鉄心２１は外側空隙部２１２ｃ及び内側空隙部２１２ｄを有するので、固定子３のステータ巻線からの磁界によって発生する永久磁石２２（特に、第２の磁石挿入孔２１２内の永久磁石２２）の減磁を低減することができる。これにより、電動機１の出力を高めることができる。

本実施の形態では、曲率半径Ｒ１は０．５ｍｍであり、曲率半径Ｒ２は０．３ｍｍであり、各永久磁石２２の長さＷ１は２１．５ｍｍである。ただし、曲率半径Ｒ１、曲率半径Ｒ２、及び各永久磁石２２の長さＷ１は、これらの例に限定されない。第１の磁石挿入孔２１１の形状は、第２の磁石挿入孔２１２の形状と異なっていてもよい。

図４に示されるように、回転子鉄心２１は、各磁極において、外側湾曲部２１６ａ（第１の外側湾曲部ともいう）と、外側湾曲部２１６ｂ（第２の外側湾曲部ともいう）と、内側湾曲部２１７ａ（第１の内側湾曲部ともいう）と、内側湾曲部２１７ｂ（第２の内側湾曲部ともいう）と、外側支持部２１８ａ（第１の外側支持部ともいう）と、外側支持部２１８ｂ（第２の外側支持部ともいう）と、内側支持部２１９ａ（第１の内側支持部ともいう）と、内側支持部２１９ｂ（第２の内側支持部ともいう）と、外側接続部２２０ａ（第１の外側接続部ともいう）と、外側接続部２２０ｂ（第２の外側接続部ともいう）と、内側接続部２２１ａ（第１の内側接続部ともいう）と、内側接続部２２１ｂ（第２の内側接続部ともいう）とを有する。

外側湾曲部２１６ａは、外側空隙部２１１ｃを定める。外側湾曲部２１６ａは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ１を持つ。よって、外側空隙部２１１ｃは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ１を持つ。

外側湾曲部２１６ｂは、外側空隙部２１２ｃを定める。外側湾曲部２１６ｂは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ１を持つ。よって、外側空隙部２１２ｃは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ１を持つ。

内側湾曲部２１７ａは、内側空隙部２１１ｄを定める。内側湾曲部２１７ａは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ２を持つ。よって、内側空隙部２１１ｄは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ２を持つ。

内側湾曲部２１７ｂは、内側空隙部２１２ｄを定める。内側湾曲部２１７ｂは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ２を持つ。よって、内側空隙部２１２ｄは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ２を持つ。

外側支持部２１８ａは、第１の磁石挿入孔２１１内の永久磁石２２を支持する。外側支持部２１８ａは、磁石配置部２１１ａを定める。

外側支持部２１８ｂは、第２の磁石挿入孔２１２内の永久磁石２２を支持する。外側支持部２１８ｂは、磁石配置部２１２ａを定める。

内側支持部２１９ａは、第１の磁石挿入孔２１１内の永久磁石２２を支持する。内側支持部２１９ａは、磁石配置部２１１ａを定める。

内側支持部２１９ｂは、第２の磁石挿入孔２１２内の永久磁石２２を支持する。内側支持部２１９ｂは、磁石配置部２１２ａを定める。

外側接続部２２０ａは、外側湾曲部２１６ａと外側支持部２１８ａとの間に位置しており、外側湾曲部２１６ａ及び外側支持部２１８ａをつないでいる。外側接続部２２０ａは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ３を持つ。言い換えると、外側接続部２２０ａは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ３を持つ。

外側接続部２２０ｂは、外側湾曲部２１６ｂと外側支持部２１８ｂとの間に位置しており、外側湾曲部２１６ｂ及び外側支持部２１８ｂをつないでいる。外側接続部２２０ｂは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ３を持つ。言い換えると、外側接続部２２０ｂは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ３を持つ。

内側接続部２２１ａは、内側湾曲部２１７ａと内側支持部２１９ａとの間に位置しており、内側湾曲部２１７ａ及び内側支持部２１９ａをつないでいる。内側接続部２２１ａは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ４を持つ。言い換えると、内側接続部２２１ａは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ４を持つ。

内側接続部２２１ｂは、内側湾曲部２１７ｂと内側支持部２１９ｂとの間に位置しており、内側湾曲部２１７ｂ及び内側支持部２１９ｂをつないでいる。内側接続部２２１ｂは、ｘｙ平面において曲率半径Ｒ４を持つ。言い換えると、内側接続部２２１ｂは、ｘｙ平面において曲率１／Ｒ４を持つ。

曲率半径Ｒ１及びＲ２の関係は、Ｒ１＞Ｒ２を満たす。これにより、センターリブ２１３に集中する応力が分散されるので、回転子２に発生する遠心力に対する回転子鉄心２１の機械的な強度を高めることができ、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形を防ぐことができる。その結果、電動機１の高速回転が可能になり、電動機１の出力を高めることができる。さらに、外側空隙部２１１ｃ及び外側空隙部２１２ｃにおける磁気抵抗が大きくなるので、各永久磁石２２における減磁を低減することができる。一方、内側空隙部２１１ｄ及び内側空隙部２１２ｄにおける磁気抵抗が、外側空隙部２１１ｃ及び外側空隙部２１２ｃに比べて小さくなり、各永久磁石２２の磁力を効果的に使うことができる。すなわち、回転子２がＲ１＞Ｒ２を満たすとき、永久磁石２２の減磁を低減することができ、電動機１の出力を高めることができる。

曲率半径Ｒ３及びＲ４の関係は、Ｒ３＞Ｒ４を満たす。これにより、永久磁石２２の減磁の低減及び電動機１の出力の増加を両立させることができる。具体的には、曲率半径Ｒ３が大きくなるほど、外側支持部２１８ａ及び外側支持部２１８ｂが短くなる。これにより、外側空隙部２１１ｃ及び外側空隙部２１２ｃが大きくなり、磁気抵抗が大きくなる。その結果、各永久磁石２２における減磁を低減することができる。一方、曲率半径Ｒ４が小さくなるほど、内側支持部２１９ａ及び内側支持部２１９ｂが長くなる。これにより、内側空隙部２１１ｄ及び内側空隙部２１２ｄが小さくなり、各永久磁石２２の磁力を効果的に使うことができる。その結果、永久磁石２２の減磁の低減及び電動機１の出力の増加を両立させることができる。

図６は、回転子２の回転中に発生する遠心力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比（具体的には、永久磁石の長さＷ１に対する曲率半径Ｒ１＋Ｒ２の比）との関係を示すグラフである。
図６に示されるように、回転子２は、０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たすことが望ましい。これにより、回転子２の回転中に発生する遠心力を低減することができ、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形を防ぐことができる。回転子２は、０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たすことがより望ましい。これにより、回転子２の回転中に発生する遠心力を効果的に低減することができ、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形を効率的に防ぐことができる。

図７は、減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比（具体的には、永久磁石の長さＷ１に対する曲率半径Ｒ１＋Ｒ２の比）との関係を示すグラフである。本実施の形態において、減磁耐力とは、永久磁石２２からの磁束量が１％減るときに固定子３のステータ巻線に流れる電流値の大きさを示す。すなわち、図７において、減磁耐力が増加するほど固定子３のステータ巻線に流れる電流値を増加させることができる。よって、減磁耐力が増加するほど電動機１の出力を上げることができる。

図７に示されるように、回転子２は、０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たすことが望ましい。これにより、減磁耐力が向上し、電動機１の出力を高めることができる。

永久磁石２２の長さＷ１に対する曲率半径Ｒ１及びＲ２の占める割合が大きいほど、外側空隙部２１１ｃに面する永久磁石２２の面積及び外側空隙部２１２ｃに面する永久磁石２２の面積が増加する。これにより、各永久磁石２２からの有効な磁束量が低下し、電動機１の出力が低下する。一方、永久磁石２２の長さＷ１に対する曲率半径Ｒ１及びＲ２の占める割合が小さいほど、各永久磁石２２が減磁しやすくなる。したがって、回転子２は、０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０６を満たすことがより望ましい。これにより、減磁耐力がより向上し、電動機１の出力をより高めることができる。

さらに、回転子２がＲ１＞Ｒ２且つ０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たすとき、永久磁石２２の減磁をより低減することができ、電動機１の出力をより高めることができる。

回転子２がＲ１＞Ｒ２且つ０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たすとき、永久磁石２２の減磁をより低減することができ、電動機１の出力をより高めることができる。

回転子２がＲ１＞Ｒ２且つ０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０６を満たすとき、永久磁石２２の減磁をより低減することができ、電動機１の出力をより高めることができる。

図８は、減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比Ｒ３／Ｒ４との関係を示すグラフである。
図８に示されるように、回転子２は、０＜Ｒ３／Ｒ４＜４．４５を満たすことが望ましい。これにより、減磁耐力が向上し、電動機１の出力を高めることができる。回転子２は、０＜Ｒ３／Ｒ４＜４を満たすことがより望ましい。これにより、減磁耐力がより向上し、電動機１の出力をより高めることができる。

曲率半径Ｒ３及びＲ４は、同じでもよい。この場合、曲率半径Ｒ３及びＲ４は、例えば、０．９ｍｍであり、回転子２は、Ｒ３／Ｒ４＝１を満たす。これにより、従来の回転子（すなわち、Ｒ３＝Ｒ４＝０）に比べて減磁耐力を向上させることができる。

図９は、外側空隙部２１１ｃの周辺の構造を示す拡大図である。
図９に示されるように、曲率半径Ｒ３は、曲率半径Ｒ１よりも大きくてもよい。曲率半径Ｒ３が大きくなるほど、外側支持部２１８ａ及び外側支持部２１８ｂが短くなる。これにより、外側空隙部２１１ｃ及び外側空隙部２１２ｃが大きくなり、磁気抵抗が大きくなる。その結果、各永久磁石２２における減磁を低減することができ、電動機１の出力をより高めることができる。

図１０は、遠心力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比Ｒ１／Ｒ３との関係を示すグラフである。
図１０に示されるように、回転子２は、０＜Ｒ１／Ｒ３＜３を満たすことが望ましい。これにより、回転子２の回転中に発生する遠心力を低減することができ、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形を防ぐことができる。

図１１は、減磁耐力［ｐ．ｕ．］と曲率半径の比Ｒ１／Ｒ３との関係を示すグラフである。
図１１に示されるように、回転子２は、０＜Ｒ１／Ｒ３＜３を満たすことが望ましい。これにより、これにより、減磁耐力が向上し、電動機１の出力を高めることができる。

回転子２は、０.５＜Ｒ１／Ｒ３＜３を満たすことがより望ましい。これにより、回転子２の回転中に発生する遠心力をより低減することができ、回転子鉄心２１、特に、薄肉部２１４の変形をより防ぐことができる。

図１０及び図１１に示される例では、曲率半径Ｒ１は、例えば、０．５ｍｍであり、曲率半径Ｒ３は、例えば、０．６ｍｍであり、回転子２は、０＜Ｒ１／Ｒ３＜３を満たす。これにより、従来の回転子（すなわち、Ｒ１＝Ｒ３＝０）に比べて減磁耐力を向上させることができる。

実施の形態２．
本発明の実施の形態２に係る圧縮機３００について説明する。
図１２は、圧縮機３００の構造を概略的に示す断面図である。

圧縮機３００は、電動要素としての電動機１と、ハウジングとしての密閉容器３０７と、圧縮要素（圧縮装置とも称する）としての圧縮機構３０５とを有する。本実施の形態では、圧縮機３００は、スクロール圧縮機である。ただし、圧縮機３００は、スクロール圧縮機に限定されない。圧縮機３００は、スクロール圧縮機以外の圧縮機、例えば、ロータリー圧縮機でもよい。

圧縮機３００内の電動機１は、実施の形態１で説明した電動機１である。電動機１は、圧縮機構３０５を駆動する。

圧縮機３００は、さらに、シャフト２４の下端部（すなわち、圧縮機構３０５側と反対側の端部）を支持するサブフレーム３０８を備えている。

圧縮機構３０５は、密閉容器３０７内に配置されている。圧縮機構３０５は、渦巻部分を有する固定スクロール３０１と、固定スクロール３０１の渦巻部分との間に圧縮室を形成する渦巻部分を有する揺動スクロール３０２と、シャフト２４の上端部を保持するコンプライアンスフレーム３０３と、密閉容器３０７に固定されてコンプライアンスフレーム３０３を保持するガイドフレーム３０４とを備える。

固定スクロール３０１には、密閉容器３０７を貫通する吸入管３１０が圧入されている。また、密閉容器３０７には、固定スクロール３０１から吐出される高圧の冷媒ガスを外部に吐出する吐出管３０６が設けられている。この吐出管３０６は、密閉容器３０７の圧縮機構３０５と電動機１との間に設けられた開口部に連通している。

電動機１は、固定子３を密閉容器３０７に嵌め込むことにより密閉容器３０７に固定されている。電動機１の構成は、上述した通りである。密閉容器３０７には、電動機１に電力を供給するガラス端子３０９が溶接により固定されている。

電動機１のステータ巻線３２に電流が流れると、電動機１が駆動する。回転子２が回転すると、その回転が揺動スクロール３０２に伝達され、揺動スクロール３０２が揺動する。揺動スクロール３０２が揺動すると、揺動スクロール３０２の渦巻部分と固定スクロール３０１の渦巻部分とで形成される圧縮室の容積が変化する。そして、吸入管３１０から冷媒ガスが吸入され、圧縮されて、吐出管３０６から吐出される。

圧縮機３００は、実施の形態１で説明した電動機１を有するので、実施の形態１で説明した利点を持つ。

さらに、圧縮機３００は実施の形態１で説明した電動機１を有するので、効率の高い圧縮機３００を提供することができる。

実施の形態３．
本発明の実施の形態３に係る圧縮機３００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１３は、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３１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３００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３００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３００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３００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３００を有するので、効率の高い冷凍空調装置７を提供することができる。

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

１ 電動機、 ２ 回転子、 ３ 固定子、 ７ 冷凍空調装置、 ２１ 回転子鉄心、 ２２ 永久磁石、 ７１ 室外機、 ７２ 室内機、 ２１１ 第１の磁石挿入孔、 ２１１ａ 磁石配置部（第１の磁石配置部）、 ２１１ｂ フラックスバリア部（第１のフラックスバリア部）、 ２１１ｃ 外側空隙部（第１の外側空隙部）、 ２１１ｄ 内側空隙部（第１の内側空隙部）、 ２１２ 第２の磁石挿入孔、 ２１２ａ 磁石配置部（第２の磁石配置部）、 ２１２ｂ フラックスバリア部（第２のフラックスバリア部）、 ２１２ｃ 外側空隙部（第２の外側空隙部）、 ２１２ｄ 内側空隙部（第２の内側空隙部）、 ２１３ センターリブ、 ３００ 圧縮機、 ３０５ 圧縮機構、 ３０７ 密閉容器、 ７４ 凝縮器、 ７７ 蒸発器。

本発明の一態様に係る回転子は、
第１の磁石挿入孔と、第２の磁石挿入孔と、前記第１の磁石挿入孔と前記第２の磁石挿入孔との間のセンターリブとを有する回転子鉄心と、
前記第１の磁石挿入孔に配置されており、軸方向と直交する平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第１の永久磁石と、
前記第２の磁石挿入孔に配置されており、前記平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第２の永久磁石と
を備え、
前記第１の磁石挿入孔及び前記第２の磁石挿入孔は、前記平面において、１組の前記第１の磁石挿入孔及び前記第２の磁石挿入孔の中央が前記回転子鉄心の中心に向けて突出するようにＶ字に配列されており、
前記第１の磁石挿入孔は、前記第１の永久磁石が配置されている第１の磁石配置部と、前記第１の磁石配置部に連通している第１のフラックスバリア部と、前記回転子鉄心の径方向において前記第１の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第１の外側空隙部と、前記径方向において前記第１の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第１の内側空隙部とを含み、
前記第２の磁石挿入孔は、前記第２の永久磁石が配置されている第２の磁石配置部と、前記第２の磁石配置部に連通している第２のフラックスバリア部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第２の外側空隙部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第２の内側空隙部とを含み、
Ｒ１＞Ｒ２且つ０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２
を満たす。
本発明の他の態様に係る電動機は、
固定子と、
前記固定子の内側に配置された前記回転子と
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電動機と
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。

Claims (9)

1. 第１の磁石挿入孔と、第２の磁石挿入孔と、前記第１の磁石挿入孔と前記第２の磁石挿入孔との間のセンターリブとを有する回転子鉄心と、
   前記第１の磁石挿入孔に配置されており、軸方向と直交する平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第１の永久磁石と、
   前記第２の磁石挿入孔に配置されており、前記平面において長手方向における長さがＷ１［ｍｍ］の第２の永久磁石と
   を備え、
   前記第１の磁石挿入孔は、前記第１の永久磁石が配置されている第１の磁石配置部と、前記第１の磁石配置部に連通している第１のフラックスバリア部と、前記回転子鉄心の径方向において前記第１の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第１の外側空隙部と、前記径方向において前記第１の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第１の内側空隙部とを含み、
   前記第２の磁石挿入孔は、前記第２の永久磁石が配置されている第２の磁石配置部と、前記第２の磁石配置部に連通している第２のフラックスバリア部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の外側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ１［ｍｍ］を持つ第２の外側空隙部と、前記径方向において前記第２の磁石配置部の内側に位置しており、前記平面において曲率半径Ｒ２［ｍｍ］を持つ第２の内側空隙部とを含み、
   Ｒ１＞Ｒ２且つ０＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２
   を満たす回転子。
2. 前記回転子鉄心は、
   前記第１の外側空隙部を定める第１の外側湾曲部と、
   前記第１の永久磁石を支持する第１の外側支持部と、
   前記第１の外側湾曲部及び前記第１の外側支持部をつないでおり、前記平面において曲率半径Ｒ３を持つ第１の外側接続部と、
   前記第１の内側空隙部を定める第１の内側湾曲部と、
   前記第１の永久磁石を支持する第１の内側支持部と、
   前記第１の内側湾曲部及び前記第１の内側支持部をつないでおり、前記平面において曲率半径Ｒ４を持つ第１の内側接続部と、
   前記第２の外側空隙部を定める第２の外側湾曲部と、
   前記第２の永久磁石を支持する第２の外側支持部と、
   前記第２の外側湾曲部及び前記第２の外側支持部をつないでおり、前記平面において曲率半径Ｒ３を持つ第２の外側接続部と、
   前記第２の内側空隙部を定める第２の内側湾曲部と、
   前記第２の永久磁石を支持する第２の内側支持部と、
   前記第２の内側湾曲部及び前記第２の内側支持部をつないでおり、前記平面において曲率半径Ｒ４を持つ第２の内側接続部と
   を有し、
   ０＜Ｒ３／Ｒ４＜４．４５
   を満たす請求項１に記載の回転子。
3. ０＜Ｒ３／Ｒ４＜４を満たす請求項２に記載の回転子。
4. ０＜Ｒ１／Ｒ３＜３を満たす請求項１から３のいずれか１項に記載の回転子。
5. Ｒ１＞Ｒ２且つ０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０８２を満たす請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
6. Ｒ１＞Ｒ２且つ０．０２＜（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｗ１＜０．０６を満たす請求項１から４のいずれか１項に記載の回転子。
7. 固定子と、
   前記固定子の内側に配置された請求項１から６のいずれか１項に記載の回転子と
   を備える電動機。
8. 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７に記載の電動機と
   を備える圧縮機。
9. 請求項８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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