WO2003079516A1

WO2003079516A1 - Moteur de type a aimants permanents et compresseur dote de ce moteur

Info

Publication number: WO2003079516A1
Application number: PCT/JP2003/002281
Authority: WO
Inventors: Hiroaki Kojima; Jun Kageyama; Akio Yamagiwa
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2003-09-25
Also published as: MY122967A; CN1287503C; US20040145263A1; ES2518928T3; EP1487084A4; US6849981B2; TW200401492A; AU2003211194A1; KR100567130B1; KR20040012989A; TWI274457B; EP1487084A1; JPWO2003079516A1; BR0303575A; JP4033132B2; CN1516915A; EP1487084B1

Description

JP03/02281

1

¾ ¾ 糸田 » 永久磁石型電動機及びそれを用いた圧縮機 (技術分野）

本発明は、永久磁石型電動機及びそれを用いた圧縮機に関する技術分野に属する。 (背景技術）

従来より、ケーシング内に作動ガスを圧縮する圧縮機構と、この圧縮機構に駆動連結されてそれを駆動する電動機とを備えた圧縮機は一般によく知られ、例えば空気調和機等の冷凍サイクルで用いられている。そして、この種圧縮機用の電動機の一例として、磁性材からなる固定子ヨーク（コア）に装着された卷線への通電により回転磁界を発生する固定子（ステータ）と、この固定子内に回転可能に配置され、磁極を形成する複数の永久磁石が回転子ヨーク（コア）の磁石挿入部内に円周方向に沿って並ぶように埋め込まれた回転子（ロータ）とを備えた永久磁石型電動機が用いられている。

このような永久磁石型電動機として、従来、特開 2 0 0 0— 9 2 7 6 3号公報に示されるように、永久磁石間の漏れ磁束による磁束密度の低下を防ぐために、各磁石の幅方向（ヨーク円周方向に沿った方向）の中央部と両端部とで磁力を異ならせ、両端部の磁力を中央部よりも低くすることにより、隣接する磁石間のヨークを経て外部に漏れ出る漏れ磁束を小さくして、回転子と固定子との間の空隙の磁束密度分布を略正弦波に近似させて変化させ、電動機の高効率化、高トルク化を図るようにしたものが提案されている。

ところで、このようにヨークの揷入部内に永久磁石を埋め込んだ回転子においては、その電動機が使用される高温環境下で加熱されたり、或いは電動機の要求トルクを出力するための固定子電流による逆磁界があったりすると、この加熱や逆磁界により各永久磁石が減磁されるという問題がある。

この磁石の減磁を防止するために、保磁力の大きな磁石や、磁界方向（磁場方向）の厚さが大きい磁石を用いてもよいが、その場合、この保磁力の大きな磁石は磁束密度が低いものが多く、この磁束密度の低下により電動機の最大トルク及び効率が低下するのは避けられない。

これに対し、磁界方向に厚みを持たせた磁石を用いた場合、その厚さの増大分だけ磁石の材料使用量が多くなり、コストアップする。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、回転子ヨーク内に揷入される各磁石の特性に改良を加えることにより、コストダウンを維持しながら、全体として磁石の減磁を防止し、かつ磁束密度の低下を抑制して電動機の最大トルク及び効率の向上を図ることにある。

(発明の開示）

上記の目的を達成するために、この発明では、回転子ヨーク内の各磁石は、逆磁界によって全体的に減磁されるのではなく、減磁し易い部分があることに着目し、磁石の各部位で保磁力及び磁束密度の各大きさをそれぞれ異ならせるように分布させて、減磁し易い部分の保磁力を大きくし、減磁され難い部分については磁束密度の方を大きくするようにした。

具体的には、本発明では、固定子（2 1 ) 内に、磁極を形成する複数の永久磁石

( 3 2 ) , ( 3 2 ) がヨーク（2 6 ) の磁石揷入部（3 1 ) 内に円周方向に沿って並ぶように埋め込まれた回転子（2 5 ) を備えた永久磁石型電動機として、上記各磁石

( 3 2 ) は、ヨーク円周方向に沿って複数に分割されており、上記分割された複数の磁石（3 3 ) ，（3 4 ) のうち、減磁し易い側に位置する磁石の保磁力が、減磁し難い側に位置する磁石よりも大きく、かつ減磁し難い側に位置する磁石の磁束密度が、減磁し易、側に位置する磁石よりも大きいことを特徴とする。

上記の構成によると、回転子（2 5 ) の各磁石（3 2 ) がヨーク円周方向に沿って複数に分割され、これら複数の磁石（3 3 ) , ( 3 4 ) のうち、減磁し易い側に位置する磁石の保磁力が、減磁し難い側に位置する磁石よりも大きいので、例えば固定子電流による逆磁界により減磁し易い側に位置する磁石は減磁され難くなり、磁石（3 2 ) の減磁を全体として防ぐことができる。一方、減磁し難い側に位置する磁石についてはその磁束密度が、減磁し易い側に位置する磁石よりも大きいので、この大きな磁束密度により磁石（3 2 ) 全体の磁束密度を大に保って電動機の最大トルク及び効率を高めることができる。これら双方の作用により、磁石（32) の磁界方向に厚みを持たせず、磁石（32) の材料使用量を少なくしてコストダウンを維持しつつ、磁石（32) の減磁を防止しかつ磁束密度の低下の抑制により電動機の最大トルク及び効率の向上を図ることができる。

また、本発明では、上記各磁石（32) は、磁石挿入部（3 1) の幅方向の中央部に位置する中央磁石（33) と、磁石揷入部（31) の端部に位置する端磁石（3 4) , (34) とに分けられており、その中央磁石（33) の保磁力が端磁石（3 4) ，（34) よりも大きく、かつ端磁石（34) , (34) の磁束密度が中央磁石 (33) よりも大きくすることもできる。

各磁石（32) がヨーク（26) の外周面に近い位置にある回転子（25) では、その磁石（32) の幅方向の中央部が端部よりも減磁し易くなる。その場合、この発明のように、磁石（32) を磁石揷入部（31) の幅方向の中央部に位置する中央磁石（33) と端部に位置する端磁石（34) ， (34) とに分け、中央磁石（33) の保磁力を端磁石（34) , (34) よりも大きくすることで、減磁を防止することができる。減磁し難い端磁石（34) ， (34) については、磁束密度が中央磁石

(33) よりも大きいので、この端磁石（34) ，（34) の磁束密度により電動機の最大トルク及ぴ効率の向上を図ることができる。

一方、本発明では、上記とは逆で、各磁石（32) は、磁石揷入部（31) の幅方向の中央部に位置する中央磁石（33) と、磁石揷入部（3 1) の端部に位置する端磁石（34) ，（34) とに分けられ、そのうちの中央磁石（33) の磁束密度が端磁石（34) ，（34) よりも大きく、かつ端磁石（34) , (34) の保磁力が中央磁石（33) よりも大きくしてもよい。

すなわち、回転子（25) において各磁石（32) がヨーク（26) の外周面から遠い位置にあると、その磁石（32) の幅方向の端部が中央部よりも減磁し易くなる。その場合、この発明のように、磁石挿入部（3 1) の幅方向の端部に位置する端磁石 (34) , (34) の保磁力を、中央部に位置する中央磁石（33) よりも大きくすることで、減磁を防止することができる。また、減磁し難い中央磁石（33) については、磁束密度が端磁石（34) , (34) よりも大きいので、この中央磁石（3 3 ) の磁束密度により電動機の最大トルク及び効率の向上を図ることができる。本発明では、上記磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（2 6) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク

(26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 ) とを有するものとし、その中央揷入部（3 1 a) のみに上記中央磁石（3 3) 及び端磁石（3 4) ， (34) が埋め込まれるようにしてもよい。こうすると、上記と同様の作用効果が得られる。

また、本発明では、同様に、磁石挿入部（3 1) は、ヨーク（26) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) ， (3 1 b) とを有するものとする。そして、上記中央揷入部（3 1 a) に中央磁石（3 3) 力また磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 b) に端磁石（34) ， (34) がそれぞれ埋め込まれているようにすることもできる。

こうすれば、中央磁石（3 3) の磁束密度が端磁石（34) , (34) よりも大きく、かつ端磁石（34) , (34) の保磁力が中央磁石（3 3) よりも大きい場合と同様の作用効果が得られるとともに、上記回転子（2 5) における磁石（3 2) の磁束が大きくなり、この磁束と固定子（2 1) の磁束との反発力から得られる磁石トルク、延いては電動機（20) のモータトルクの増大を図ることができる。

さらに、本発明では、固定子（2 1) 内に、磁極を形成する複数の永久磁石（3 2) , (3 2) がヨーク（26) の磁石揷入部（3 1) 内に円周方向に沿って並ぶように埋め込まれた回転子（2 5) を備えた永久磁石型電動機として、上記各磁石（3 2) はヨーク円周方向に沿って磁束密度及び保磁力が異なっており、この磁石（3 2) における減磁し易い部分の保磁力が、減磁し難い部分よりも大きく、減磁し難い部分の磁束密度が、減磁し易い部分よりも大きくすることもできる。

このことで、回転子（25) に埋め込まれた各磁石（3 2) の磁束密度及び保磁力がヨーク円周方向に沿って異なり、減磁し易い部分の保磁力が、減磁し難い部分よりも大きいので、固定子電流による逆磁界等により減磁し易い部分の磁石は減磁され難くなり、磁石（3 2) の減磁を防ぐことができる。一方、減磁し難い部分の磁束密度が、減磁し易い部分よりも大きいので、この大きな磁束密度により電動機の最大トルク及び効率を高めることができる。よって、この発明でも上記と同様の作用効果を奏することができる。

本発明では、上記の永久磁石型電動機において、各磁石（3 2) は、磁石挿入部 (3 1) の幅方向の中央部に位置する磁石中央部（3 2 a) と、磁石挿入部（3 1) の端部に位置する磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) とで磁束密度及ぴ保磁力が異なつており、磁石中央部（3 2 a) の保磁力が磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) よりも大きく、かつ磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) の磁束密度が磁石中央部（3 2 a) よりも大きくしてもよい。この場合でも上記と同様の作用効果が得られる。

本発明では、上記の永久磁石型電動機において、各磁石（3 2) は、磁石挿入部 (3 1) の幅方向の中央部に位置する磁石中央部（3 2 a) と、磁石揷入部（3 1) の端部に位置する磁石端部（3 2 b) ， (32 b) とで磁束密度及び保磁力が異なつており、磁石中央部（3 2 a) の磁束密度が磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) よりも大きく、かつ磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) の保磁力が磁石中央部（3 2 a) よりも大きくすることもできる。この発明でも上記と同様の作用効果が得られる。

本発明では、上記と同様に、磁石挿入部（3 1) は、ヨーク（2 6) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) ， (3 1 b) とを有するものとし、磁石（3 2) は上記中央挿入部（3 1 a) のみに埋め込まれている構成にすることもできる。このことで、上記と同様の作用効果を奏することができる。

—方、本発明では、上記と同様に、磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（2 6) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（2 6) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) , (3 l b) とを有するものとし、磁石（3 2) は磁石揷入部（3 1) に対し磁石中央部 (3 2 a) が上記中央挿入部（3 1 a ) に、また磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) が磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 b) にそれぞれ位置するように埋め込まれている構成としてもよい。

このことで、上記磁石中央部（3 2 a) の磁束密度が磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) よりも大きく、かつ磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) の保磁力が磁石中央部（3 2 a) よりも大きい場合と同様の作用効果が得られる。また、上記と同様に、回転子 (25) における磁石（32) の磁束が大きくなり、この磁束と固定子（21) の磁束との反発力から得られる磁石トルク、延いては電動機（20) のモータトルクの増大を図ることができる。

さらに、本発明では、上記のいずれか 1つの永久磁石型電動機がケーシング（1) 内に圧縮機構（3) と駆動連結された状態で設けられた圧縮機としてもよい。こうすると、上記本発明の効果が有効に発揮される最適な圧縮機が得られる。

(図面の簡単な説明）

図 1は、本発明の実施例 1に係る永久磁石型電動機の回転子ヨークを示す平面図である。

図 2は図 1の II一 II線断面図である。

図 3は磁石の拡大斜視図である。

図 4は圧縮機の拡大断面図である。

図 5は、本発明の実施例 2を示す図 3相当図である。

図 6は、本発明の実施例 3を示す図 1相当図である。

図 7は図 6の VII— VII線断面図である。

図 8は、本発明の実施例 4を示す図 1相当図である。

(発明を実施するための最良の形態）

本発明を実施するための最良の形態を実施例として図面により説明する。

(実施例 1 )

図 4は本発明の実施例 1に係る永久磁石型電動機を装備したドーム型圧縮機（C) を示し、（1) は上下方向に延びる密閉円筒状のケーシング（ドーム）で、このケーシング（1) の側壁上端部にはケシング（1) 内外を連通する冷媒吐出管（2) がその内端部をケーシング（1) 内上端の中心部に位置付けた状態で気密状に揷通されている。

ケーシング（1) 内の下部には、冷媒ガスを吸い込んで圧縮した後にケーシング (1) 内に吐出する圧縮機構（3) が嵌装されている。この圧縮機構（3) は、上下方向に並設された円板状の 2つのフロント及ぴリャヘッド（4) ， (5) と、これらフロント及ぴリャヘッド（4) ， (5) 間に気密状に挟持された円環状の 1つのシリンダ本体（6) とからなるシリンダ（7) を備え、このシリンダ（7) は、マウンテイングプレート（8) を介してケーシング（1) の側壁部に固定支持されている。そして、上記シリンダ本体 (6) 内にリング状のローラからなる摇動ピストン (10) (スイング）がフロント及びリャヘッド（4) ， (5) 間に位置した状態で配設されている。

上記フロント及びリャヘッド（4) , (5) の中心部には上下方向に延びるクランク軸（1 1) が気密状に貫通され、このクランク軸（1 1) は偏心部（1 1 a) を有し、この偏心部（1 1 a) は上記揺動ピストン（10) の中心孔に回転可能に挿通されて支持されており、クランク軸（1 1) の回転により、揺動ピストン（10) はその外周部とシリンダ本体（6) の内周面との間を潤滑油で密封させながらクランク軸

(1 1) 回りを揺動する。

すなわち、図示しないが、上記シリンダ本体（6) 内周面の所定部位には上下方向に延びる凹溝部が形成され、この凹溝部には直径方向に切り欠かれたブレード嵌揷部を有する円柱状の摇動軸が上下方向の軸心をもつて揺動可能に支持されている。一方、揺動ピストン（10) の外周面には上下方向に延びる板状のブレードが一体に突設され、このブレードの先端部は、上記シリンダ本体（6) 内周面の凹溝部における摇動軸のブレード嵌揷部に摺動可能に嵌挿されており、このブレードにより、揺動ピストン（10) の外周面、シリンダ本体（6) の内周面及び上下両側のフロント及びリャヘッド（4) , (4) に囲まれてなる円弧状の空間が作動室（1 2) (圧縮室）に区画されている。

そして、シリンダ本体（6) には上記凹溝部（ブレードの位置）を挟んで両側に吸入口（1 3) 及び吐出口（図示せず）が開口され、吸入口（13) はケーシング

(1) 側壁を貫通する冷媒吸入管（1 5) の下流端部が接続され、この各冷媒吸入管 (1 5) の上流端部はアキュムレータ（A) に接続されている。一方、吐出口はケーシング（1) 内部に開口され、この吐出口の途中にはリード弁からなる逆止弁としての吐出弁（図示せず）が配設されており、クランク軸（1 1) の回転による揺動ビストン（10) の揺動により、アキュムレータ（A) 内の低圧の冷媒ガスを冷媒吸入管 (1 5) 及び吸入口（1 3) を経て作動室（1 2) に吸い込み、その冷媒ガスを摇動ピストン（1 0) の揺動に伴う作動室（1 2) の容積減少により圧縮した後、吐出口により吐出弁を介してケーシング（1) 内に吐出してケーシング（1) 内圧力を高圧とし、この高圧の冷媒ガスを冷媒吐出管（2) を経てケーシング（1) 外に吐出させるようにしている。

尚、図示しないが、上記クランク軸（1 1) における偏心部（1 1 a) の外周面と、この偏心部（1 1 a) の上側及び下側のクランク軸（1 1) 外周面とにはそれぞれ潤滑油吐出孔が開口され、この各潤滑油吐出孔はクランク軸（1 1) の軸心部を通る潤滑油通路に連通され、この潤滑油通路の下端部はクランク軸（1 1) の下端面に開放されており、クランク軸（1 1) の回転に伴い、その遠心力を利用して、ケーシング

(1) 內底部に溜まった潤滑油をクランク軸（1 1) の潤滑油通路に吸い込んだ後、各潤滑油吐出孔から圧縮機構（3) の摺動部分に供給する。この潤滑に供された潤滑油の一部は、圧縮機構（3) の吐出口からケーシング（1) 内に吐出される冷媒ガスに混じって吐出される。

グーシング (1) 内の上下略中央部には上記圧縮機構（3) の上側に近接して永久磁石型電動機 (20) が上下方向の回転軸心をもって嵌装され、この電動機（20) は、上記クランク軸（1 1) を介して圧縮機構 (3) に駆動連結されてそれを駆動する。電動機（20) は固定子（2 1) と、この固定子（2 1) 内に回転可能に配置された回転子（2 5) とを備えてなる。上記固定子（2 1) は、多数枚の電磁鋼板からなる円環状薄板が軸心方向（ケーシング（1) の上下方向）に積層一体化されかつ內周面に軸心方向に延びる複数の凹溝からなる卷線揷入部（図示せず）が周方向に等間隔をあけて形成された円筒状の固定子ヨーク（22) (固定子コア）と、この固定子ヨーク（2 2) にその内周面の卷線揷入部に嵌揷されて巻き付けられた例えば 3相の固定子巻線（2 3) , (23) , …とを有し、固定子ヨーク（2 2) の外周面はケーシング（1) の側壁にスポット溶接により固定支持されている。そして、 3相の固定子卷線（2 3) ，（2 3) ， …の電源入力端に電源を供給することにより、固定子ョーク（2 2) に回転磁界を発生させるようにしている。

一方、上記回転子（2 5) は、図 1及び図 2にも示すように、磁性材としての多数枚の電磁鋼板製の円形薄板を軸心方向に積層してかしめ結合により一体化した円筒状の回転子ヨーク（26) (回転子コア）と、この回転子ヨーク（26) の両端部に配置された端板（2 7) ，（2 7) とを有するもので、この回転子ヨーク（26) 及び端板（2 7) ，（2 7) は両者を軸心方向に貫通する複数本の締結リベット（2 8) ， (28) ， …により一体的に結合されている。回転子（2 5) の中心部にはその軸心方向に貫通する軸揷通孔（2 9) が形成され、この軸揷通孔（2 9) には上記クランク軸（1 1) の上端部が焼嵌めされて回転一体に固定されており、回転子（2 5) がクランク軸（1 1) を介して圧縮機構（3) の揺動ピストン（1 0) に駆動連結されている。

上記回転子ヨーク（26) の周縁部には、回転子（2 5) の軸心方向に貫通する 4 つの磁石挿入部（3 1) , (3 1) , …が上記軸揷通孔（29) の周りに配置されて形成され、この各磁石揷入部（3 1) には、希土類磁石からなる矩形板状の永久磁石

(3 2) が嵌揷されて固定されており、回転子（2 5) は磁石埋込みタイプのものとされている。具体的に、この各磁石揷入部（3 1) は、回転子ヨーク（26) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端に連続する 1対の磁束バリア部（3 1 b) ，（3 1 b) とを有し、これら中央揷入部

(3 1 a) 及び各磁束バリア部（3 1 b) はいずれも断面長方形状（スリット状）のものとされている。そして、上記 4つの磁石挿入部（3 1) , (3 1) , …の中央揷入部（3 1 a) ， (3 1 a) , …は、軸揷通孔（2 9) の周りで略正方形の各辺部をなすように配置され、この各中央揷入部（3 1 a) にそれぞれ永久磁石（3 2) が嵌揷固定されている。一方、各磁束バリア部（3 l b) は、中央挿入部（3 1 a) の端部から連続して回転子ヨーク（2 6) の略半径方向外側に向かって、隣接する磁石揷入部（3 1) の磁束バリア部（3 1 b) と略平行に延びている。

そして、上記各磁石揷入部（3 1) のうちの中央揷入部（3 1 a) 、つまりその内部の各磁石（3 2) の位置は、回転子ヨーク（26) の中心と外周面との間の略中央であって、ヨーク（26) 外周面から比較的離れた遠い位置にある。そして、この 4 極をなす磁石（3 2) , (3 2) , …による磁束と、上記固定子卷線（2 3) , (2 3) ， …により形成される 4つの磁極の磁束との作用により回転子（2 5) を回転させて圧縮機構（3) を駆動する。

また、上記各磁石揷入部（3 1) のうちの磁束バリア部（3 1 b) は、磁石（3 2) が挿入されていなくて空隙（空間）とされており、この空隙により、漏れ磁束を低減しかつ冷媒ガスの通路を確保するようにしている。

尚、図中、（3 0) は上記各締結リベット（2 8) の揷通させるためのリベット揷通孔である。また、図 4中、（1 6) はケーシング ( 1 ) の上壁部外面に取り付けられた電源接続部で、複数の端子（1 7) ，（1 7) , …が取り付けられており、これらの端子（1 7) ， ( 1 7) , …は上記電動機 (2 0) の固定子卷線（2 3) , (2 3) , …の端部に接続されている。また、 ( 1 8) はケーシンク" ( 1 ) の下端部に一体的に取付固定された圧縮機支持用の支持ブラケットである。

本発明の特徴として、図 1及び図 3に示すように、上記各磁石揷入部（3 1 ) において中央揷入部（3 1 a ) のみに嵌挿固定されている各磁石（3 2) は、ヨーク円周方向つまり磁石揷入部（3 1 ) における中央挿入部（3 1 a ) の幅方向に沿って 3つに分割されている。つまり、各磁石（3 2) は、磁石挿入部（3 1 ) における中央挿入部（3 1 a) の幅方向の中央部に位置する 1つの板状の中央磁石（3 3) と、磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の両端部に位置する同様の形状の 2つの端磁石（3 4) ， (34) とからなる。

そして、上記各磁石揷入部（3 1) の中央揷入部（3 1 a) 及びその内部の各磁石 ( 3 2) の位置が回転子ヨーク（2 6) の外周面から離れた遠い位置にあるので（後述する実施例 3 (図 6) と比較参照）、磁石挿入部（3 1) の中央揷入部（3 1 a) 内に分割されていない 1枚ものの磁石を挿入した場合、その両端部が固定子（2 1 ) の各卷線（2 3) を流れる固定子電流による逆磁界（固定子磁束）により減磁し易く、中央部は上記逆磁界により減磁され難い特性となる。このため、本実施例では、上記 3分割された 3つの磁石（3 3) ， (34) , (3 4) のうち、上記固定子電流による逆磁界により減磁し易い側に位置する 2つの端磁石（3 4) ， (3 4) はその保磁力が、減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) よりも大きいものとされ、かつ逆に、この減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) はその磁束密度が、減磁し易い側に位置する両端磁石（3 4) ，（3 4) よりも大きいものとされている。

したがって、上記実施例においては、圧縮機 (C) の運転時、電動機（2 0) の作動により、その回転子（2 5) が回転して、この回転子（2 5) にクランク軸（1 1) を介して駆動連結されている圧縮機構 (3 ) の揺動ピストン（1 0) が揺動すると、この揺動ピストン（1 0) の揺動により、アキュムレータ（A) 内の低圧の冷媒ガスが冷媒吸入管（1 5) 及び吸入口（1 3) を経て作動室（1 2) に吸い込まれ、その冷媒ガスは揺動ビストン（1 0) の揺動に伴う作動室（1 2) の容積減少により圧縮された後、吐出口により吐出弁を介してケーシング（1) 内に吐出されてケーシング (1) 内圧力が高圧となり、このケーシンク' (1) 内の高圧の冷媒ガスが冷媒吐出管（2) を経てケーシング（1) 外に吐出される。

そのとき、上記電動機（20) の回転子（2 5) において、そのヨーク（26) の各磁石揷入部（3 1) における中央挿入部（3 1 a) に埋め込まれている各磁石（3 2) がヨーク（2 6) 外周面から離れて比較的遠い位置にあるので、電動機（20) の固定子（2 1) の電流による逆磁界により各磁石（3 2) の両端部が中央部よりも減磁し易く、それら両端部が減磁されようとする。しカゝし、各磁石（3 2) は 1つの中央磁石（3 3) と 2つの端磁石（34) ， (34) とに 3分割され、上記減磁し易い側に位置する端磁石（34) , (34) の保磁力が、減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) よりも大きいので、この両端磁石（34) , (34) は固定子電流による逆磁界に拘わらず減磁され難くなる。このことで、磁石（3 2) の磁界方向に厚みを持たせずとも、磁石（3 2) 全体の減磁を防ぐことができる。

一方、減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) についてはその磁束密度が、減磁し易い側に位置する上記両端磁石（34) ， (34) よりも大きいので、この中央磁石（3 3) の大きな磁束密度により磁石（3 2) の磁束密度を全体として大に保つことができ、このことから電動機（20) の最大トルク及び効率を高めることができる。すなわち、上記の如き、端磁石（34) , (34) による減磁防止と、中央磁石 (3 3) による磁束密度の確保との双方の作用により、各磁石（3 2) の材料使用量を少なくしてコストダウンを維持しつつ、磁石（3 2) の減磁を防止しかつ磁束密度の低下の抑制により電動機（20) の最大トルク及び効率の向上を図ることができることとなる。

(実施例 2)

図 5は本発明の実施例 2を示し（尚、以下の各実施例では、図 1〜図 4と同じ部分については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、上記実施例 1では、各磁石（3 2) を、磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の幅方向中央部に位置する中央磁石（3 3) と、磁石挿入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の幅方向端部に位置する端磁石（34) ， (34) との 3つに分けて、端磁石（34) , (34) の保磁力が中央磁石（3 3) よりも大きく、かつ中央磁石（3 3) の磁束密度が端磁石（34) , (34) よりも大きくなるようにしているが、これに代え、 1 枚ものの磁石（3 2) の保磁力及び磁束密度を幅方向で異ならせるようにしたものである。

すなわち、この実施例では、図 5に示すように、各磁石（3 2) は、上記実施例 1 のように分割されていなくて 1枚もので構成されているが、その磁束密度及び保磁力はヨーク（26) の円周方向（幅方向）に沿って異なっている。具体的には、各磁石 (3 2) は、磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の幅方向の中央部に位置する 1つの磁石中央部（3 2 a) と、上記中央揷入部（3 1 a) の両端部に位置する 2つの磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) とで磁束密度及び保磁力が異なっており、磁石（3 2) の減磁し難い部分に位置する磁石中央部（3 2 a) の磁束密度は、減磁し易い部分に位置する磁石端部（3 2 b) , (32 b) よりも大きいが、この減磁し易い部分に位置する磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) の保磁力は、減磁し難い磁石中央部（3 2 a) よりも大きくなるように特性が変化している。

その他の構成は上記実施例 1と同様である。従って、この実施例においても、 1枚ものの磁石（3 2) を用いながら、実施例 1と同様の作用効果を奏することができる。

(実施例 3)

図 6及び図 7は実施例 3を示し、上記実施例 1とは異なり、中央磁石（3 3) の保磁力を大に、また端磁石（34) ， (34) の磁束密度を大にそれぞれしたものである。

この実施例 3では、電動機（20) の回転子（2 5) におけるヨーク（26) の各磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) 、つまりその内部の各磁石（3 2) の位置は、ヨーク（26) の外周面に近付いた位置にある。

上記各磁石（3 2) は、実施例 1と同様に、磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の幅方向の中央部に位置する中央磁石（3 3) と、磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の端部に位置する端磁石（34) ， (34) とに 3分割されているが、実施例 1とは異なり、その中央磁石（3 3) の保磁力が端磁石（3 4) , (34) よりも大きく、かつ端磁石（34) , (34) の磁束密度が中央磁石 (3 3) よりも大きくなるように、両磁石（3 3) , (34) の特性が異なっている。すなわち、この実施例 3のように、各磁石（3 2) がヨーク（26) 外周面に近い位置にある回転子（2 5) では、実施例 1のものとは逆に、固定子（2 1) の各卷線

(23) の電流による逆磁界（固定子磁束）により、その磁石（3 2) の幅方向の中央部が端部よりも減磁し易くなる。従って、磁石挿入部（3 1) における中央挿入部

(3 1 a) の幅方向中央部に位置する中央磁石（3 3) と端部に位置する端磁石（3 4) , (34) とのうち、中央磁石（3 3) の保磁力を端磁石（34) , (34) よりも大きくすることで、磁石（3 2) 全体として減磁を防止することができる。また、減磁し難い端磁石（34) , (34) については、磁束密度が中央磁石（3 3) よりも大きく、この端磁石（34) ， (34) の磁束密度により電動機（20) の最大トルク及び効率の向上を図ることができる。よって、この場合も実施例 1と同様の作用効果が得られる。

尚、この実施例 3において、上記実施例 2と同様に、 1枚ものの磁石（32) の保磁力及び磁束密度をヨーク（2 6) の円周方向（磁石（3 2) の幅方向）で異ならせ、図 5に示すように、磁石（3 2) の減磁し難い部分に位置する磁石端部（3 2 b) ，

(3 2 b) の磁束密度が、減磁し易い部分に位置する磁石中央部（3 2 a) よりも大きく、またこの減磁し易い部分に位置する磁石中央部（3 2 a) の保磁力が、減磁し難い磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) よりも大きくなるように特性を変えてもよい。この場合でも、上記実施例 3と同様の作用効果を奏することができる。

(実施例 4)

図 8は実施例 4を示す。この実施例では、各磁石挿入部（3 1) における中央挿入部（3 1 a) の略全体に中央磁石（3 3) 1 また上記各実施例では空隙（空間）とされていた両磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 b) の略全体に端磁石（34) ， (3 4) がそれぞれ嵌揷されて固定されている。この磁束バリア部（3 1 b) は、上記固定子電流による逆磁界により減磁し易、位置であり、この減磁し易レ、位置の 2つの端磁石（34) , (34) はその保磁力が、減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) よりも大きいものとされ、かつ逆に、減磁し難い側に位置する中央磁石（3 3) はその磁束密度が、減磁し易い側に位置する両端磁石（34) ，（34) よりも大きいものとされている。その他の基本的な構成は上記実施例 1と同様である。この実施例 4のように、各磁石揷入部（3 1) における中央揷入部（3 1 a) の略全体に中央磁石（3 3) ί また磁束バリア部（3 1 b) に端磁石（34) がそれぞれ揷入された構造の利点について説明する。すなわち、上記各実施例についても同様の原理が作用するが、一般に、電動機（20) のモータトルクは、回転子（25) の磁石（32) による磁束と固定子（2 1) の卷線（2 3) による固定子磁束との反発力である磁石トノレクに、リラクタンストルクを合わせて得られる。

上記リラクタンストルクとは、回転子（25) のヨーク（2 6) に突極性があるとき、その回転子（2 5) との相対位置により固定子磁束の回転子（2 5) での通り易さが変化して、回転子（2 5) がある位置から固定子磁束の最も流れ易い位置に向かう力であり、このリラクタンストルクは、両位置での磁束の通り易さの差が大きいほど大きくなる。今、回転子ヨーク（2 6) に磁石が埋め込まれていない場合を仮定し、例えば、（A) ヨーク（26) に磁石揷入部（3 1) が設けられていないときには、回転子（2 5) の位置の変化があっても固定子磁束の通り易さに差が生じないので、リラクタンストルクは生じない。また、（B) 磁石揷入部（3 1) が中央揷入部（3 l a) のみで形成されている（磁束バリア部がない）ときには、回転子（2 5) の位置の変化に応じて固定子磁束の通り易さに差が生じるので、その磁束の通り易い位置に向かって回転子（2 5) を回転させるリラクタンストルクが生じる。さらに、

(C) 磁石揷入部（3 1) が中央挿入部（3 1 a) と、この中央揷入部（3 1 a) の両端に連続する 1対の磁束パリア部（3 1 b) ， (3 1 b) とを有するもの（図 1、図 6又は図 8の構造）であるときには、回転子（2 5) の位置の変化に応じて固定子磁束の通り易さに大きな差が生じるので、その磁束の通り易い位置に向かって回転子

(2 5) を回転させるリラクタンストルクは上記（B) の構造よりも大きい。このことが上記磁束バリア部（3 1 b) を設ける理由である。

このとき、磁束の通し易さを表す値としての比透磁率は、空気を 1. 00とすると、コア（ヨーク）は約 1 000であるのに対し、磁石は約 1. 0 5であり、磁石はコアに比して空気と同等の比透磁率を持ち、磁束を通し難い性質を有する。従って、固定子電流を流すことにより発生する固定子磁束にとって、磁石揷入部（3 1) は中央挿入部（3 1 a) 及び磁束バリア部（3 1 b) のいずれであっても空隙（空気）と見倣すことができ、上記リラクタンストルクの大きさは磁石挿入部（3 1) (中央挿入部 (3 1 a) 及び磁束バリア部（3 1 b) ) での磁石の有無の影響を受けない。

このようなリラクタンストルクと磁石トルクとを合わせて得られるモータトルクのピークとなる回転子の位置が異なるので、このモータトルクが可能な限り大きくなるように運転条件に応じて制御される。

そして、この実施例 4のように、磁石挿入部（3 1) の中央挿入部（3 1 a) に中央磁石（3 3) 1 また各磁束バリア部（3 1 b) に端磁石（34) がそれぞれ挿入されている構造と、磁石揷入部（3 1) の中央揷入部（3 1 a) のみに磁石（3 3) ，

(34) が挿入されている実施例 1の構造（図 1参照）とについて、上記磁石の磁束を比較したとき、この実施例 4の構造の方が実施例 1の構造よりも磁束が大きくなるので、上記磁石トルクも大きくなる。よって、この実施例 4では、実施例 1等よりもモータトルクを増大できる効果が得られる。

尚、この実施例 4において、上記実施例 2と同様に、磁石揷入部（3 1) に対応した断面形状の 1枚ものの磁石（3 2) を磁石挿入部（3 1) の中央揷入部（3 1 a) ないし磁束バリア部（3 1 b) ，（3 1 b) に亘り嵌挿し、その 1枚ものの磁石（3 2) の保磁力及び磁束密度をヨーク（26) の円周方向（磁石（3 2) の幅方向）で異ならせ、中央揷入部（3 1 a) に嵌揷されて磁石（3 2) の減磁し難い部分に位置する磁石中央部（3 2 a) の磁束密度が、磁束バリア部（3 1 b) ，（3 1 b) に嵌挿されて減磁し易い部分に位置する磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) よりも大きく、またこの減磁し易い部分に位置する磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) の保磁力が、減磁し難い磁石中央部（3 2 a) よりも大きくなるように特性を変えてもよい。

また、上記各実施例では、磁石（3 2) を中央部分（3 3) , (3 2 a) と端部分

(34) ， (3 2 b) との 3つに分けているが、 2つ又は 4つ以上に分けてもよく、減磁し易い側に位置する部分の保磁力力減磁し難い側に位置する部分よりも大きく、かつ減磁し難い側に位置する部分の磁束密度が、減磁し易い側に位置する部分よりも大きくすればよい。

また、上記各実施例では、各磁石（3 2) は、固定子卷線（2 3) を流れる固定子電流による逆磁界により減磁するようになっているが、加熱により減磁する場合でも本発明を適用でき、その加熱を受けて減磁され易い部分と減磁され難い部分とに磁石の保磁力及び磁束密度を分ければよい。さらに、上記各実施例は、圧縮機（C ) の駆動モータとして用いられる電動機（2 0 ) に本発明を適用したものであるが、本発明は圧縮機用以外の用途に用いられる永久磁石型電動機にも適用できるのは勿論のことである。

(産業上の利用可能性）

本発明によれば、永久磁石型電動機の回転子に埋め込まれる磁石の材料使用量を少なくしてコストダウンを維持しつつ、磁石全体の減磁を防止しかつ磁束密度の低下を抑制して、永久磁石型電動機の最大トルク及び効率の向上を図ることができ、この点で本発明の産業上の利用可能性は極めて高い。

Claims

請求の範囲

1. 固定子（2 1) 内に、磁極を形成する複数の永久磁石（3 2) , (3 2) がョーク（2 6) の磁石揷入部（3 1) 内に円周方向に沿って並ぶように埋め込まれた回転子（2 5) を備えた永久磁石型電動機であって、

上記各磁石（3 2) は、ヨーク円周方向に沿って複数に分割されており、上記分割された複数の磁石（3 3) ， (34) のうち、減磁し易い側に位置する磁石の保磁力が、減磁し難い側に位置する磁石よりも大きく、かつ減磁し難い側に位置する磁石の磁束密度が、減磁し易い側に位置する磁石よりも大きいことを特徴とする永久磁石型電動機。

2. 各磁石（3 2) は、磁石揷入部（3 1) の幅方向の中央部に位置する中央磁石 (3 3) と、磁石挿入部（3 1) の端部に位置する端磁石（34) ，（34) とに分けられており、

上記中央磁石（3 3) の保磁力が端磁石 (34) , (34) よりも大きく、かつ端磁石（34) ，（34) の磁束密度が中央磁石（3 3) よりも大きいことを特徴とする請求項 1に記載の永久磁石型電動機。

3. 各磁石（3 2) は、磁石揷入部（3 1) の幅方向の中央部に位置する中央磁石 (3 3) と、磁石挿入部（3 1) の端部に位置する端磁石（34) , (34) とに分けられており、

上記中央磁石（3 3) の磁束密度が端磁石（34) ， (34) よりも大きく、かつ端磁石（34) ，（34) の保磁力が中央磁石（3 3) よりも大きいことを特徴とする請求項 1に記載の永久磁石型電動機。

4. 磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（2 6) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、該中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 b) とを有し、上記中央揷入部（3 1 a) のみに中央磁石（3 3) 及ぴ端磁石（34) ， (3 4) が埋め込まれていることを特徴とする請求項 2又は 3に記載の永久磁石型電動機。

5. 磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（26) の円周方向中央部に位置する中央挿入部（3 1 a) と、該中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) ，（3 1 b) とを有し、上記中央揷入部（3 1 a) に中央磁石（33) ヽまた磁束バリア部（3 1 b) ， (3 1 b) に端磁石（34) ，（34) がそれぞれ埋め込まれていることを特徴とする請求項 3に記載の永久磁石型電動機。

6. 固定子（2 1) 内に、磁極を形成する複数の永久磁石（3 2) ，（3 2) がョーク（26) の磁石揷入部（3 1) 内に円周方向に沿って並ぶように埋め込まれた回転子（2 5) を備えた永久磁石型電動機であって、

上記各磁石（3 2) はヨーク円周方向に沿って磁束密度及び保磁力が異なっており、

上記磁石（3 2) における減磁し易い部分の保磁力が、減磁し難い部分よりも大きく、減磁し難い部分の磁束密度が、減磁し易い部分よりも大きいことを特徴とする永久磁石型電動機。

7. 各磁石（3 2) は、磁石揷入部（3 1) の幅方向の中央部に位置する磁石中央部（3 2 a) と、磁石揷入部（3 1) の端部に位置する磁石端部（3 2 b) ，

(3 2 b) とで磁束密度及び保磁力が異なっており、

磁石中央部（3 2 a) の保磁力が磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) よりも大きく、かつ磁石端部（3 2 b) , (3 2 b) の磁束密度が磁石中央部（3 2 a) よりも大きいことを特徴とする請求項 6に記載の永久磁石型電動機。

8 各磁石（3 2) は、磁石揷入部（3 1) の幅方向の中央部に位置する磁石中央部（3 2 a) と、磁石揷入部（3 1) の端部に位置する磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) とで磁束密度及び保磁力が異なっており、磁石中央部（3 2 a) の磁束密度が磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) よりも大きく、かつ磁石端部（3 2 b) ， (3 2 b) の保磁力が磁石中央部（3 2 a) よりも大きいことを特徴とする請求項 6に記載の永久磁石型電動機。

9. 磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（2 6) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、該中央挿入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) , (3 1 b) とを有し、磁石（3 2) は上記中央挿入部（3 1 a) のみに埋め込まれていることを特徴とする請求項 7又は 8に記載の永久磁石型電動機。

1 0. 磁石揷入部（3 1) は、ヨーク（26) の円周方向中央部に位置する中央揷入部（3 1 a) と、該中央揷入部（3 1 a) の両端から連続してヨーク（26) の略半径方向外側に延びる磁束バリア部（3 1 b) ， (3 1 b) とを有し、磁石（3 2) は磁石挿入部（3 1) に対し磁石中央部（3 2 a) が上記中央揷入部（3 1 a) に、また磁石端部（3 2 b) ，（3 2 b) が磁束バリア部（3 1 b) ，（3 1 b) にそれぞれ位置するように埋め込まれていることを特徴とする請求項 8に記載の永久磁石型電動機。

1 1. 請求項 1〜1 0のいずれか 1つの永久磁石型電動機がケーシング（1) 内に圧縮機構 (3) と駆動連結された状態で設けられたことを特徴とする圧縮機。