WO2022024204A1 - ロータ、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

ロータ、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置 Download PDF

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WO2022024204A1
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rotor
radial direction
permanent magnet
compressor
groove portion
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PCT/JP2020/028798
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English (en)
French (fr)
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勇二 廣澤
昌弘 仁吾
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • This disclosure relates to rotors, motors, compressors and refrigeration cycle devices.
  • a voltage is induced in the coil of the stator by the magnetic field of the permanent magnet when the rotor rotates. This voltage is called an induced voltage.
  • field weakening control For the purpose of rotating the motor at high speed and high efficiency, field weakening control may be performed (see, for example, Patent Document 1).
  • field weakening control When field weakening control is performed, a short circuit of magnetic flux is likely to occur between the magnetic poles of the rotor, and harmonics of the induced voltage are likely to be generated.
  • harmonics of the induced voltage occur, torque ripple occurs and the vibration of the motor increases.
  • This disclosure is made to solve the above problems, and aims to reduce the torque ripple of the motor.
  • the rotor according to the present disclosure is inserted into a rotor core having an outer circumference extending in the circumferential direction around the axis and a magnet insertion hole located inside the outer circumference in the radial direction around the axis, and a magnet insertion hole. It has a permanent magnet.
  • the rotor core has a flux barrier at the circumferential end of the magnet insertion hole. At least a part of the flux barrier is located on the outer peripheral side of the magnetic pole surface of the permanent magnet. In the circumferential direction, an interpole portion is defined outside the magnet insertion hole of the rotor core.
  • a groove is formed on the interpolar side of the flux barrier in the circumferential direction, which is recessed inward in the radial direction from the outer circumference. The groove faces the flux barrier in the circumferential direction.
  • the flux barrier has a recess formed radially inside the groove.
  • a groove portion recessed inward from the outer circumference of the rotor core is formed on the pole-to-pole side of the flux barrier, and the flux barrier has a recessed portion radially inside the groove portion, so that the magnetic flux between the magnetic poles is formed. Short circuit is less likely to occur. As a result, torque ripple can be reduced and vibration can be suppressed.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a portion including a groove portion of the rotor of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a portion including a groove portion of the rotor of the first embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view showing a portion including a groove portion of the rotor of the first embodiment.
  • FIG. 1 It is sectional drawing which shows a part of the rotor of the comparative example. It is a figure which shows the enlarged part including the part between the poles of the rotor of a comparative example. It is a figure (A), (B) which shows the simulation result of the flow of the magnetic flux in the electric motor of the comparative example. It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the magnetic flux between magnetic poles in the motor of the comparative example. It is a figure (A), (B) which shows the simulation result of the flow of the magnetic flux in the electric motor of Embodiment 1. FIG. It is a schematic diagram for demonstrating the flow of the magnetic flux between the magnetic poles in the electric motor of Embodiment 1. FIG.
  • FIG. 1 It is a graph which shows the analysis result of the torque ripple of Embodiment 1 and the comparative example. It is sectional drawing which shows the compressor which provided the electric motor of Embodiment 1. FIG. It is a figure which shows the refrigerating cycle apparatus provided with the compressor of FIG.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the electric motor 100 of the first embodiment.
  • the electric motor 100 is a permanent magnet-embedded electric motor in which a permanent magnet 20 is embedded in a rotor 1, and is used, for example, in a compressor 500 (FIG. 16).
  • the motor 100 has a rotatable rotor 1 and a stator 5 provided so as to surround the rotor 1.
  • the stator 5 is fixed inside the annular shell 60.
  • An air gap of, for example, 0.3 to 1.0 mm is formed between the stator 5 and the rotor 1.
  • the direction of the axis Ax which is the rotation axis of the rotor 1 is referred to as "axial direction”.
  • the circumferential direction around the axis Ax (indicated by the arrow R in FIG. 1) is referred to as “circumferential direction”.
  • the radial direction centered on the axis Ax is referred to as "diameter direction”.
  • a cross-sectional view on a plane orthogonal to the axis Ax is referred to as a “horizontal cross-sectional view”
  • a cross-sectional view on a plane parallel to the axis Ax is referred to as a "vertical cross-sectional view”.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the stator 5 and the shell 60.
  • the stator 5 has a stator core 50, an insulator 58 (FIG. 1) and an insulating film 59 attached to the stator core 50, and a winding 55 wound around the stator core 50 via the insulator 58 and the insulating film 59.
  • the stator core 50 is formed by laminating steel plates in the axial direction and integrally fixing them by a caulking portion 57a.
  • the steel plate is, for example, an electromagnetic steel plate.
  • the plate thickness of the steel plate is, for example, 0.1 to 0.7 mm, and here it is 0.35 mm.
  • the stator core 50 has an annular yoke portion 51 centered on the axis Ax, and a plurality of teeth 52 extending radially inward from the yoke portion 51.
  • the outer peripheral surface of the yoke portion 51 is fixed to the inner peripheral surface of the shell 60.
  • Teeth 52 are formed at regular intervals in the circumferential direction.
  • the number of teeth 52 is 9 here, but it may be 2 or more.
  • the tooth 52 has a tooth tip portion 52a facing the rotor 1 at an end portion on the inner side in the radial direction.
  • the tooth tip portion 52a is wider than the other portions of the teeth 52.
  • a slot 53 for accommodating the winding 55 is formed between the adjacent teeth 52.
  • An insulating film 59 is attached to the inner surface of the slot 53.
  • the insulating film 59 is made of, for example, a resin of polyethylene terephthalate (PET).
  • insulators 58 (FIG. 1) are attached to both ends of the teeth 52 in the axial direction.
  • the insulator 58 is made of a resin such as polybutylene terephthalate (PBT).
  • the insulator 58 and the insulating film 59 form an insulating portion that electrically insulates the stator core 50 and the winding 55.
  • the winding 55 is wound around the teeth 52 via the insulator 58 and the insulating film 59.
  • the winding 55 is composed of, for example, a magnet wire.
  • the wire diameter of the winding 55 is, for example, 1.0 mm.
  • the winding 55 is wound around each tooth 52 by a centralized winding, for example, for 80 turns.
  • the number of turns and the wire diameter of the winding 55 are determined according to the required characteristics (rotation speed, torque, etc.) of the motor 100, the supply voltage, and the cross-sectional area of the slot 53.
  • the yoke portion 51 is formed with a caulking portion 57a for integrally fixing the steel plate constituting the stator core 50.
  • the caulking portion 57a is formed on both sides in the circumferential direction with respect to a radial straight line passing through the center of the teeth 52, for example.
  • the yoke portion 51 is formed with a fitting hole 57b into which the protrusion formed on the insulator 58 fits.
  • the fitting hole 57b is formed radially inside the caulking portion 57a and on a straight line in the radial direction passing through the center of the teeth 52.
  • the number and arrangement of the caulking portion 57a and the fitting hole 57b are arbitrary.
  • the stator core 50 has a configuration in which a plurality of divided cores 50A are connected in the circumferential direction for each tooth 52.
  • the number of split cores 50A is, for example, 9.
  • These split cores 50A are joined to each other by a joining surface 54 formed in the yoke portion 51.
  • the joining is, for example, welding, but is not limited to welding.
  • the stator 5 is fixed inside the annular shell 60. More specifically, the stator core 50 of the stator 5 is fitted inside the shell 60 by shrink fitting or press fitting.
  • the shell 60 is part of the closed container 507 of the compressor 500 (FIG. 16).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the rotor 1.
  • the rotor 1 has a cylindrical rotor core 10 and a permanent magnet 20 attached to the rotor core 10.
  • a shaft 25 (FIG. 1) is fixed to the central portion of the rotor core 10.
  • the shaft 25 is, for example, the shaft of the compressor 500 (FIG. 16).
  • the rotor core 10 is formed by laminating steel plates in the axial direction and integrally fixing them by a caulking portion 105.
  • the steel plate is, for example, an electromagnetic steel plate.
  • the plate thickness of the steel plate is, for example, 0.1 to 0.7 mm, and here it is 0.35 mm.
  • a shaft hole 18 is formed at the radial center of the rotor core 10, and the shaft 25 described above is fixed to the shaft hole 18.
  • each magnet insertion hole 11 corresponds to one magnetic pole (indicated by reference numeral P).
  • the number of magnet insertion holes 11 here is 6, so the number of magnetic poles is 6.
  • the number of magnetic poles is not limited to 6, and may be 2 or more.
  • the magnet insertion hole 11 is formed in a V shape whose center in the circumferential direction protrudes toward the axis Ax.
  • Two permanent magnets 20 are arranged in each magnet insertion hole 11.
  • the two permanent magnets 20 arranged in the same magnet insertion hole 11 are arranged with the same magnetic poles facing outward in the radial direction.
  • the permanent magnet 20 is a flat plate-shaped member that is long in the axial direction, has a width in the circumferential direction of the rotor core 10, and has a thickness in the radial direction.
  • the thickness of the permanent magnet 20 is, for example, 2 mm.
  • the permanent magnet 20 is composed of, for example, a rare earth magnet containing neodymium (Nd), iron (Fe) and boron (B).
  • the permanent magnet 20 is magnetized in the thickness direction.
  • the above rare earth magnet has the property that the coercive force decreases as the temperature rises, and the rate of decrease is -0.5 to -0.6% / K.
  • a coercive force of 1100 to 1500 A / m is required to prevent demagnetization of the rare earth magnet when the maximum load assumed by the compressor is generated.
  • the coercive force at room temperature (20 ° C.) is 1800 to 2300 A / m.
  • Dy dysprosium
  • the coercive force of the rare earth magnet at room temperature is 1800 A / m in the state where Dy is not added, and becomes 2300 A / m by adding 2% by weight of Dy.
  • the addition of Dy causes an increase in manufacturing cost and causes a decrease in residual magnetic flux density. Therefore, it is desirable to reduce the amount of Dy added as much as possible or not to add Dy.
  • the center of the magnetic pole P of the rotor 1, that is, the center of the magnet insertion hole 11 in the circumferential direction is set as the pole center.
  • the radial straight line passing through the polar center is called the polar center line.
  • An interpole portion M is defined between the magnet insertion holes 11 adjacent to each other in the circumferential direction, that is, between the magnetic poles.
  • the magnet insertion hole 11 is not limited to the V-shape described above, but may be formed in a straight line.
  • One permanent magnet 20 may be arranged in each magnet insertion hole 11, or two or more permanent magnets 20 may be arranged.
  • Holes 101 and 102 are formed inside the magnet insertion hole 11 of the rotor core 10 in the radial direction.
  • the hole portion 101 is formed in an arc shape along the inner circumference of the shaft hole 18.
  • the hole 102 is formed between the hole 101 and the magnet insertion hole 11 in the radial direction.
  • a hole 103 is formed inside the radial portion of the interpolar portion M.
  • All of these holes 101, 102, and 103 are formed from one end to the other end in the axial direction of the rotor core 10, and are passages for the refrigerant of the compressor (FIG. 16).
  • the number and arrangement of holes in the rotor core 10 can be appropriately changed.
  • a caulking portion 105 for integrally fixing the steel plate constituting the rotor core 10 is formed inside the interpole portion M in the radial direction.
  • the caulking portion 105 is formed, for example, between magnet insertion holes 11 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the number and arrangement of the caulked portions 105 can be changed as appropriate.
  • FIG. 4 is an enlarged view showing a part of the rotor 1.
  • a slit group 19 is formed on the outer peripheral 15 side of the magnet insertion hole 11.
  • the slit group 19 has slits 19a, 19b, 19c, 19d formed symmetrically in the circumferential direction with respect to the pole center line.
  • the slit group 19 includes slits 19a arranged on the polar center line, slits 19b arranged on both sides of the slit 19a in the circumferential direction, and slits 19c arranged on both sides of the slit 19b in the circumferential direction. It has slits 19d arranged on both sides of the slit 19c in the circumferential direction.
  • the slits 19a to 19d are arranged at equal intervals in the circumferential direction, and all of them are long in the radial direction.
  • the slit 19a is the longest
  • the slit 19b is the second longest
  • the slit 19c is the third longest
  • the slit 19d is the shortest.
  • the slit group 19 is provided to smooth the distribution of the magnetic flux from the permanent magnet 20 toward the stator 5. By smoothing the distribution of the magnetic flux, the harmonics of the voltage (induced voltage) induced in the winding 55 by the magnetic field of the permanent magnet 20 when the rotor 1 is rotated are reduced.
  • the number and arrangement of the slits constituting the slit group 19 are not limited to the examples described here. Further, it is possible to configure the rotor core 10 without providing the slit group 19.
  • Each permanent magnet 20 has a magnetic pole surface 21 on the outer side in the radial direction, a magnetic pole surface 22 on the inner side in the radial direction, an end surface 23 on the inner side in the circumferential direction, and an end surface 24 on the outer side in the circumferential direction.
  • FIG. 5 is an enlarged view showing a part of the rotor core 10.
  • the magnet insertion hole 11 has a radial outer outer edge 111 and a radial inner inner edge 112.
  • the outer edge 111 faces the magnetic pole surface 21 (FIG. 4) of the permanent magnet 20, and the inner edge 112 faces the magnetic pole surface 22 (FIG. 4) of the permanent magnet 20.
  • Both the outer edge 111 and the inner edge 112 extend in a V shape.
  • first convex portion 13 projects from the inner edge 112 at the central portion in the circumferential direction of the magnet insertion hole 11 and faces the end surface 23 (FIG. 4) of the permanent magnet 20.
  • the second convex portion 14 protrudes from the inner edge 112 at the circumferential end of the magnet insertion hole 11 and faces the end surface 24 (FIG. 4) of the permanent magnet 20.
  • the first convex portion 13 and the second convex portion 14 position the permanent magnet 20 in the circumferential direction so as not to move in the magnet insertion hole 11.
  • Flux barriers 12 are formed at both ends of the magnet insertion hole 11 in the circumferential direction.
  • the flux barrier 12 is formed on the M side of the interpole portion of the magnet insertion hole 11.
  • a part of the flux barrier 12 is located on the outer peripheral 15 side of the magnetic pole surface 21 (FIG. 4) of the permanent magnet 20.
  • the flux barrier 12 suppresses the magnetic flux emitted from the magnetic pole surface 21 of the permanent magnet 20 from flowing to the pole M side, or the magnetic flux flowing through the pole M from flowing into the magnetic pole surface 21. ..
  • the portion located on the outer side in the radial direction of the magnet insertion hole 11 is an arc shape having a radius R1 centered on the axis Ax. This arc-shaped portion extends in the circumferential direction with the pole center as the center.
  • a groove portion 16 is formed in the interpolar portion M.
  • the groove portion 16 is recessed in the radial direction with respect to a circle having a radius R1 centered on the axis Ax (virtual circle C1 shown in FIG. 7).
  • the groove portion 16 is formed between the flux barriers 12 of the magnet insertion holes 11 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • FIG. 6 is an enlarged view showing a portion of the rotor core 10 including the groove portion 16.
  • the groove portion 16 has a bottom portion 16a extending in the circumferential direction and side portions 16b on both sides of the bottom portion 16a in the circumferential direction.
  • the side portion 16b is inclined so that the circumferential width of the groove portion 16 widens outward in the radial direction.
  • the flux barrier 12 has a first side 12a extending in the circumferential direction along the outer circumference 15 and a second side 12b extending radially inward from the end of the first side 12a on the M side of the interpole portion. And a third side 12c extending in the circumferential direction from the radially inner end of the second side 12b toward the pole-to-pole portion M side.
  • the flux barrier 12 also has a fourth side 12d extending radially inward from the end on the M side of the interpole portion of the third side 12c, and a pole from the radially inner end of the fourth side 12d. It has a fifth side 12e extending in the circumferential direction on the opposite side of the interim portion M. The fifth side 12e faces the third side 12c in the radial direction. The fifth side 12e is also a part of the second convex portion 14.
  • the recess A is formed by the region surrounded by the third side 12c, the fourth side 12d, and the fifth side 12e.
  • the recess A is located radially inside the groove 16.
  • the flux barrier 12 also has a sixth side 12f extending radially inward from the end of the first side 12a on the opposite side of the pole-to-pole portion M.
  • the sixth side 12f faces the second side 12b in the circumferential direction.
  • a first thin-walled portion T1 is formed between the first side 12a of the flux barrier 12 and the outer circumference 15 of the rotor core 10.
  • a second thin-walled portion T2 is formed between the third side 12c of the flux barrier 12 and the bottom portion 16a of the groove portion 16. Both the thin-walled portions T1 and T2 extend in the circumferential direction.
  • FIG. 7 is a schematic diagram for explaining the dimensions of each portion around the groove portion 16.
  • the radial width L1 of the first thin-walled portion T1 is the distance between the first side 12a of the flux barrier 12 and the outer circumference 15 of the rotor core 10.
  • the radial width L2 of the second thin-walled portion T2 is the distance between the third side 12c of the flux barrier 12 and the bottom portion 16a of the groove portion 16.
  • the width L1 of the first thin-walled portion T1 is narrower than the plate thickness of the steel plate constituting the rotor core 10.
  • the radial width L2 of the second thin-walled portion T2 is wider than the width L1 of the first thin-walled portion T1.
  • C1 be a virtual circle having a radius R1 (FIG. 5) that defines the outer circumference 15 of the rotor core 10.
  • the depth D of the groove portion 16 is a radial distance from the virtual circle C1 to the bottom portion 16a.
  • the depth D of the groove portion 16 is smaller than the radial width L1 of the first thin-walled portion T1.
  • the groove portion 16 is provided at a position where it does not overlap with the permanent magnet 20 in the radial direction. That is, when expressed in an angle range centered on the axis Ax, the angle range W1 in which the groove portion 16 is formed and the angle range W2 in which the permanent magnet 20 exists do not overlap.
  • the groove portion 16 is formed radially outside the region where the permanent magnet 20 exists. That is, assuming that the virtual circle centered on the axis Ax passes through the outermost point in the radial direction of the permanent magnet 20 is C2, the groove portion 16 is formed on the outer side of the virtual circle C2.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a drive device 80 for driving the electric motor 100.
  • the drive device 80 is a part of the refrigeration cycle device 400 (FIG. 17).
  • the drive device 80 includes a rectifying circuit 81 that converts an AC voltage supplied from a commercial AC power supply into a DC voltage, and an electric motor 100 that converts a DC voltage output from the rectifying circuit 81 into an AC voltage. It has an inverter circuit 82, a control device 85 for driving the inverter circuit 82, a voltage detection circuit 86, and a current detection circuit 87.
  • the rectifier circuit 81 has bridge diodes 81a, 81b, 81c, 81d and a smoothing capacitor 81e. Voltage dividing resistors 84a and 84b are connected in series between the bus lines of the rectifier circuit 81.
  • the voltage detection circuit 86 detects an electric signal converted into a low voltage by the voltage dividing resistors 84a and 84b.
  • the DC voltage detection unit 58 detects and holds an electric signal converted to a low voltage by the voltage dividing resistors 59a and 59b.
  • a shunt resistor 88 is connected to the bus of the rectifier circuit 81.
  • the current detection circuit 87 is connected to the shunt resistance 88 and detects the current value of the current input to the inverter circuit 82.
  • the inverter circuit 82 is a three-phase bridge inverter circuit.
  • the inverter circuit 82 includes U-phase switching elements 82a and 82b, V-phase switching elements 82c and 82d, and W-phase switching elements 82e and 82f.
  • the switching elements 82a, 82c, 82e are upper arms, and the switching elements 82b, 82d, 82f are lower arms.
  • the switching elements 82a and 82b are connected to the U-phase winding 55U of the motor 100.
  • the switching elements 82c and 82d are connected to the V-phase winding 55V.
  • the switching elements 82e and 82f are connected to the W-phase winding 55W.
  • Rectifying elements 83a to 83f for reflux are connected in parallel to the switching elements 82a to 82f.
  • the AC power output from the inverter circuit 82 is supplied to the windings 55U, 55V, 55W of each phase of the motor 100 to generate a rotating magnetic field, whereby the rotor 1 rotates.
  • the control device 85 detects the position information of the rotor 1 based on the current value of the current flowing through the windings 55U and 55W.
  • the control device 85 outputs a PWM signal to the inverter circuit 82 based on the operation instruction signal from the remote control device (remote controller), the detection signal from the voltage detection circuit 86 and the current detection circuit 87, and the position information of the rotor 1. do.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing the rotor 1C of the comparative example.
  • FIG. 10 is an enlarged view showing a portion of the rotor 1C including the interpole portion M.
  • the rotor 1C of the comparative example has a circular outer circumference 15 and does not have a groove portion 16 (FIG. 6) in the interpole portion M. Further, as shown in FIG. 10, the flux barrier 12 of the rotor 1C of the comparative example does not have the second side 12b and the third side 12c (FIG. 6).
  • a thin portion T extending in the circumferential direction is formed between the outer circumference 15 of the rotor core 10 of the comparative example and the first side 12a of the flux barrier 12.
  • the configuration of the rotor 1C of the comparative example is the same as that of the rotor 1 of the first embodiment.
  • FIG. 11 (A) and 11 (B) are diagrams showing the simulation results of the flow of magnetic flux in the motor 100C having the rotor 1C of the comparative example.
  • FIG. 11A shows the flow of the magnetic flux when the field weakening control is not performed, that is, during normal operation
  • FIG. 11B shows the flow of the magnetic flux when the field weakening control is performed, that is, during the field weakening operation. Show the flow.
  • the magnetic flux generated from the permanent magnet 20 of the rotor 1C flows to the teeth 52 of the stator 5, flows from the teeth 52 to the yoke portion 51, and is adjacent via the adjacent teeth 52. It flows through the permanent magnet 20 of the magnetic pole.
  • An induced voltage is generated in the winding 55 due to the magnetic flux flowing through the teeth 52 of the stator 5.
  • the induced voltage increases in proportion to the rotation speed of the rotor 1C, and reaches the maximum output voltage of the inverter circuit 82 at a certain rotation speed.
  • a d-axis phase current that is, a field weakening current is passed through the winding 55. Since a weakening current is passed in addition to the current for generating the motor torque, the current value of the current flowing through the winding 55 increases during the field weakening operation.
  • the path of the magnetic flux emitted from the permanent magnet 20 changes. That is, as shown in FIG. 11B, the magnetic flux generated from the permanent magnet 20 easily flows to the permanent magnet 20 of the adjacent magnetic pole via the tooth tip portion 52a of the tooth 52. That is, the magnetic flux flowing through the path through the teeth 52 and the yoke portion 51 of the stator 5 is reduced, and the short circuit of the magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1C is increased.
  • FIG. 12 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1C during field weakening operation.
  • the magnetic flux generated from the permanent magnet 20 flows through the thin-walled portion T between the outer peripheral portion 15 of the rotor core 10 and the flux barrier 12, and from there via the tooth tip portion 52a of the teeth 52 to the permanent magnet 20 of the adjacent magnetic pole. It flows.
  • the harmonics of the induced voltage increase. Since the magnitude of the torque ripple is proportional to the product of the current flowing through the winding 55 and the harmonics of the induced voltage, the torque ripple becomes large in the electric motor 100C of the comparative example during field weakening operation.
  • FIG. 13 (A) and 13 (B) are diagrams showing simulation results of the flow of magnetic flux in the motor 100 of the first embodiment.
  • FIG. 13A shows the flow of magnetic flux during normal operation
  • FIG. 13B shows the flow of magnetic flux during field weakening operation.
  • FIG. 14 is a schematic diagram for explaining the flow of magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1 during field weakening operation.
  • a groove portion 16 is formed in the interpole portion M of the outer peripheral portion 15 of the rotor core 10, and a recess A of the flux barrier 12 is formed inside the groove portion 16 in the radial direction.
  • the magnetic flux that emerges from the magnetic pole surface 21 of the permanent magnet 20 and heads toward the interpole portion M passes through the first thin-walled portion T1 between the flux barrier 12 and the outer peripheral portion 15, and further, the groove portion 16 and the recess of the flux barrier 12. It passes through the second thin-walled portion T2 between A and A.
  • the magnetic flux flows in the direction away from the tooth tip portion 52a of the tooth 52.
  • the magnetic flux flowing through the tooth tip portion 52a of the teeth 52 and flowing to the permanent magnet 20 of the adjacent magnetic pole is reduced.
  • the depth D of the groove portion 16 when the depth D of the groove portion 16 is set to the width L1 or less of the first thin-walled portion T1, a part of the magnetic flux flowing through the first thin-walled portion T1 is circumferentially directed to the second thin-walled portion T2.
  • the magnetic flux flowing from the first thin-walled portion T1 to the second thin-walled portion T2 is the teeth 52. It is easy to flow in the direction away from the tooth tip portion 52a. Therefore, the effect of suppressing the short-circuit magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1 via the tooth tip portion 52a of the teeth 52 can be enhanced.
  • the width L1 of the first thin-walled portion T1 is the narrowest around the flux barrier 12, it suppresses a short circuit of the magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1 during both normal operation and field weakening operation. The effect is obtained.
  • the width L1 of the first thin-walled portion T1 is narrower than the plate thickness of the steel plate, the radial permeance can be made relatively small with respect to the axial direction. As a result, the magnetic flux flowing through the tooth tip portion 52a of the teeth 52 can be reduced.
  • the width L2 of the second thin-walled portion T2 between the groove portion 16 and the recess A is wider than the width L1 of the first thin-walled portion T1.
  • the magnetic flux that has passed through the first thin-walled portion T1 is directed toward the tooth tip portion 52a of the teeth 52 or the second thin-walled portion T2.
  • the magnetic flux passing through the first thin-walled portion T1 becomes easy to move toward the second thin-walled portion T2. .. Therefore, the effect of suppressing the short circuit of the magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1 can be further enhanced.
  • the groove portion 16 is provided at a position where it does not overlap with the permanent magnet 20 in the radial direction.
  • the extending angle range W1 of the groove portion 16 and the angle range W2 in which the permanent magnet 20 exists do not overlap.
  • the flow of the magnetic flux during normal operation that is, the flow of the magnetic flux flowing from the permanent magnet 20 through the tooth 52 of the stator 5 and the yoke portion 51 is not obstructed by the groove portion 16. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the output torque of the electric motor 100.
  • the groove portion 16 is formed on the outside of the virtual circle C2 passing through the outermost point in the radial direction of the permanent magnet 20, it is possible to suppress a short circuit of the magnetic flux between the magnetic pole surfaces 21 and 22 of the same permanent magnet 20. Can be done.
  • the short circuit of the magnetic flux occurs not only between the adjacent magnetic poles but also between the magnetic pole surfaces 21 and 22 of the same permanent magnet 20.
  • the magnetic pole surface 21 is the S pole
  • the magnetic flux generated from the magnetic pole surface 21 passes through the outside of the virtual circle C2, enters the region inside the virtual circle C2 again, and reaches the magnetic pole surface 22.
  • the path of such a short-circuit magnetic flux can be narrowed. As a result, it is possible to suppress a short circuit of the magnetic flux between the magnetic pole surfaces 21 and 22 of the permanent magnet 20 and reduce the output torque.
  • FIG. 15 is a graph showing the analysis values of torque ripple in the motors of the first embodiment and the comparative example.
  • the vertical axis shows the torque ripple as a relative value.
  • the torque ripple during normal operation is equivalent to that in the first embodiment and in the comparative example.
  • FIG. 16 is a vertical sectional view showing a compressor 500 provided with the electric motor 100 of the first embodiment.
  • the compressor 500 is a rotary compressor and is used, for example, in the refrigeration cycle device 400 (FIG. 17).
  • the compressor 500 includes a compression mechanism unit 501, an electric motor 100 for driving the compression mechanism unit 501, a shaft 25 for connecting the compression mechanism unit 501 and the electric motor 100, and a closed container 507 for accommodating these.
  • the axial direction of the shaft 25 is the vertical direction
  • the electric motor 100 is arranged above the compression mechanism portion 501.
  • the closed container 507 is a container made of a steel plate, and has a cylindrical shell 60, a container upper portion that covers the upper side of the shell 60, and a container bottom that covers the lower side of the shell 60.
  • the stator 5 of the motor 100 is incorporated inside the shell 60 by shrink fitting, press fitting, welding, or the like.
  • a discharge pipe 512 for discharging the refrigerant to the outside and a terminal 511 for supplying electric power to the electric motor 100 are provided.
  • an accumulator 510 for storing the refrigerant gas is attached to the outside of the closed container 507.
  • Refrigerating machine oil that lubricates the bearing portion of the compression mechanism portion 501 is stored in the bottom of the closed container 507.
  • the compression mechanism portion 501 includes a cylinder 502 having a cylinder chamber 503, a rolling piston 504 fixed to the shaft 25, a vane that divides the inside of the cylinder chamber 503 into a suction side and a compression side, and both ends in the axial direction of the cylinder chamber 503. It has an upper frame 505 and a lower frame 506 that close the frame.
  • Both the upper frame 505 and the lower frame 506 have a bearing portion that rotatably supports the shaft 25.
  • An upper discharge muffler 508 and a lower discharge muffler 509 are attached to the upper frame 505 and the lower frame 506, respectively.
  • the upper frame 505 has a discharge port communicating with a discharge port (described later) of the cylinder 502, and the discharge port is provided with a discharge valve.
  • the cylinder 502 is provided with a cylindrical cylinder chamber 503 centered on the axis Ax.
  • An eccentric shaft portion 25a of the shaft 25 is located inside the cylinder chamber 503.
  • the eccentric shaft portion 25a has a center eccentric with respect to the axis Ax.
  • a rolling piston 504 is fitted on the outer periphery of the eccentric shaft portion 25a. When the electric motor 100 rotates, the eccentric shaft portion 25a and the rolling piston 504 rotate eccentrically in the cylinder chamber 503.
  • the cylinder 502 has a suction port 515 for sucking the refrigerant gas into the cylinder chamber 503 and a discharge port for discharging the refrigerant compressed in the cylinder chamber 503.
  • the suction pipe 513 of the closed container 507 is connected to the suction port 515, and the refrigerant gas is supplied from the accumulator 510 to the cylinder chamber 503 via the suction pipe 513.
  • Low-pressure refrigerant gas and liquid refrigerant are mixedly supplied to the compressor 500 from the refrigerant circuit of the refrigeration cycle device 400 (FIG. 17), but when the liquid refrigerant flows into the compression mechanism unit 501 and is compressed. , It causes a failure of the compression mechanism unit 501. Therefore, the accumulator 510 separates the liquid refrigerant and the refrigerant gas, and supplies only the refrigerant gas to the compression mechanism unit 501.
  • the operation of the compressor 500 is as follows.
  • a current is supplied from the terminal 511 to the winding 55 of the stator 5
  • an attractive force and a repulsive force are generated between the stator 5 and the rotor 1 due to the rotating magnetic field generated by the current and the magnetic field of the permanent magnet 20 of the rotor 1.
  • the rotor 1 rotates.
  • the shaft 25 fixed to the rotor 1 also rotates.
  • the refrigerant compressed in the cylinder chamber 503 is discharged into the closed container 507 through the discharge port, the discharge port of the upper frame 505, and the discharge mufflers 508 and 509.
  • the refrigerant discharged into the closed container 507 rises in the closed container 507 through the holes 101, 102, 103 (FIG. 3) of the rotor core 10, is discharged from the discharge pipe 512, and is discharged from the refrigerating cycle device 400 (FIG. 3). It is sent to the refrigerant circuit of 17).
  • a refrigerant containing a substance having a property of causing a disproportionation reaction can be used.
  • the substance having the property of causing a disproportionation reaction is, for example, an ethylene-based fluorinated hydrocarbon.
  • Specific examples of the substance having the property of causing a disproportionation reaction are 1,1,2-trifluoroethylene or 1,2-difluoroethylene.
  • the above-mentioned refrigerant may contain 1 wt% or more of 1,1,2-trifluoroethylene, and may be composed of only 1,1,2-trifluoroethylene. That is, the above-mentioned refrigerant may contain 1,1,2-trifluoroethylene in an amount of 1 wt% to 100 wt%.
  • the above-mentioned refrigerant may contain 1 wt% or more of 1,2-difluoroethylene, and may be composed only of 1,2-difluoroethylene. That is, the above-mentioned refrigerant may contain 1 wt% to 100 wt% of 1,2-difluoroethylene.
  • the above-mentioned refrigerant may be a mixture of 1,1,2-trifluoroethylene and difluoromethane (also referred to as R32).
  • R32 a mixture containing 40 wt% of 1,1,2-trifluoroethylene and 60 wt% of R32 can be used as the refrigerant.
  • R32 of this mixture may be replaced with another substance.
  • a mixture of 1,1,2-trifluoroethylene and other ethylene-based fluorohydrocarbons may be used as the refrigerant.
  • Examples of other ethylene-based fluorohydrocarbons include fluoroethylene (also referred to as HFO-1141), 1,1-difluoroethylene (also referred to as HFO-1132a), and trans-1,2-difluoroethylene (“HFO-1132 (E)). ) ”), And cis-1,2-difluoroethylene (also referred to as“ HFO-1132 (Z) ”) can be used.
  • R32 is 2,3,3,3-tetrafluoropropene (also referred to as R1234yf), trans-1,3,3,3-tetrafluoropropene (also referred to as “R1234ze (E)”), cis-1,3, 3,3-Tetrafluoropropene (also referred to as “R1234ze (Z)”), 1,1,1,2-tetrafluoroethane (also referred to as R134a), 1,1,1,2,2-pentafluoroethane (R125). Also referred to as).
  • R32 may be replaced with a mixture consisting of any two or more of R32, R1234yf, R1234ze (E), R1234ze (Z), R134a, and R125.
  • the discharge valve is opened and the refrigerant is discharged into the closed container 507.
  • the internal pressure of the cylinder chamber 503 may exceed the specified pressure. This phenomenon is called a pressure overshoot.
  • the compressor 500 of the first embodiment since the torque ripple of the motor 100 is reduced as described above, the fluctuation of the rotation speed of the motor 100 is small, and therefore pressure overshoot is unlikely to occur. As a result, even when a refrigerant containing a substance that causes a disproportionation reaction is used, failure of the cylinder 502 can be prevented, and stable operation of the compressor 500 becomes possible.
  • the refrigerant of the compressor 500 is not limited to the refrigerant containing a substance having a property of causing a disproportionation reaction, and other refrigerants such as R410A, R407C or R22 may be used. From the viewpoint of preventing global warming, a refrigerant having a low GWP (global warming potential) is desirable. As the low GWP refrigerant, for example, the following refrigerants can be used.
  • the GWP of HFO-1234yf is 4.
  • a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition for example, R1270 (propylene) may be used.
  • the GWP of R1270 is 3, which is lower than HFO-1234yf, but more flammable than HFO-1234yf.
  • a mixture containing at least one of a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond in the composition or a hydrocarbon having a carbon double bond in the composition for example, a mixture of HFO-1234yf and R32.
  • the compressor 500 is a rotary compressor here, but is not limited to the rotary compressor, and may be, for example, a scroll compressor.
  • FIG. 17 is a diagram showing a refrigeration cycle device 400 equipped with the compressor 500 shown in FIG.
  • the refrigeration cycle device 400 is an air conditioner here, and has a compressor 500, a four-way valve 401 as a switching valve, a condenser 402 for condensing the refrigerant, a decompression device 403 for depressurizing the refrigerant, and a refrigerant evaporating. It is equipped with an evaporator 404.
  • the compressor 500, the condenser 402, the decompression device 403 and the evaporator 404 are connected by a refrigerant pipe 410 to form a refrigerant circuit. Further, the compressor 500 includes an outdoor blower 405 facing the condenser 402 and an indoor blower 406 facing the evaporator 404.
  • the operation of the refrigeration cycle device 400 is as follows.
  • the compressor 500 compresses the sucked refrigerant and sends it out as a high-temperature and high-pressure refrigerant gas.
  • the four-way valve 401 switches the flow direction of the refrigerant, and during the cooling operation, as shown in FIG. 17, the refrigerant sent out from the compressor 500 flows to the condenser 402.
  • the condenser 402 exchanges heat between the refrigerant sent from the compressor 500 and the outdoor air sent by the outdoor blower 405, condenses the refrigerant, and sends it out as a liquid refrigerant.
  • the depressurizing device 403 expands the liquid refrigerant sent out from the condenser 402 and sends it out as a low-temperature low-pressure liquid refrigerant.
  • the evaporator 404 exchanges heat between the low-temperature low-pressure liquid refrigerant sent from the decompression device 403 and the indoor air, evaporates the refrigerant, and sends it out as a refrigerant gas.
  • the air whose heat has been taken away by the evaporator 404 is supplied to the room by the indoor blower 406.
  • the four-way valve 401 sends out the refrigerant sent out from the compressor 500 to the evaporator 404.
  • the evaporator 404 functions as a condenser
  • the condenser 402 functions as an evaporator.
  • the refrigeration cycle device 400 is an air conditioner here, it is not limited to the air conditioner and may be, for example, a refrigerator or the like.
  • the flux barrier 12 is formed at the circumferential end of the magnet insertion hole 11, and at least a part thereof is located on the outer peripheral 15 side of the magnetic pole surface 21 of the permanent magnet 20. There is. Further, a groove portion 16 is formed on the interpole portion M side of the flux barrier 12, and the groove portion 16 faces the flux barrier 12 in the circumferential direction. Further, the flux barrier 12 has a recess A radially inside the groove 16.
  • the magnetic flux flowing from the permanent magnet 20 to the interpole portion M side flows between the groove portion 16 and the recess A (second thin-walled portion T2), and therefore flows in the direction away from the tooth tip portion 52a of the teeth 52. Therefore, a short circuit of the magnetic flux between the magnetic poles of the rotor 1 via the tooth tip portion 52a of the teeth 52 is less likely to occur. As a result, torque ripple can be reduced and vibration of the motor 100 can be suppressed.
  • the flux barrier 12 has a first side 12a extending along the outer circumference 15 and a second side 12b extending radially inward from the end of the first side 12a on the groove 16 side. It has a third side 12c extending from the radially inner end of the second side 12b toward the pole M side.
  • a path of the magnetic flux in the radial direction is formed between the second side 12b of the flux barrier 12 and the side portion 16b of the groove portion 16. As the magnetic flux flows through this path, the magnetic flux flows in the direction away from the tooth tip portion 52a of the tooth 52. As a result, the effect of reducing torque ripple can be enhanced.
  • the radial depth D of the groove portion 16 is larger than the distance between the outer peripheral portion 15 and the first side 12a (that is, the width L1 of the first thin-walled portion T1), the distance from the permanent magnet 20 to the pole M side.
  • the magnetic flux toward the tooth 52 can be more effectively flowed in the direction away from the tooth tip portion 52a of the tooth 52. As a result, the effect of reducing torque ripple can be further enhanced.
  • the first thin-walled portion T1 is formed between the first side 12a and the outer peripheral portion 15, and the width of the first thin-walled portion T1 is thinner than the plate thickness of the steel plate of the rotor core 10. Therefore, it is possible to suppress the magnetic flux emitted from the magnetic pole surface 21 from flowing to the interpole portion M side during normal operation, and it is possible to suppress the magnetic flux emitted from the magnetic pole surface 21 from flowing to the teeth 52 during weakening start control. be able to.
  • the width L2 of the second thin-walled portion T2 between the third side 12c and the groove portion 16 is wider than the width L1 of the first thin-walled portion T1. Therefore, the magnetic flux that has passed through the first thin-walled portion T1 is more likely to flow to the second thin-walled portion T2 than the tooth tip portion 52a of the teeth 52. As a result, the effect of reducing torque ripple can be enhanced.
  • the groove portion 16 is formed at a position where it does not overlap with the permanent magnet 20 in the radial direction, the flow of magnetic flux during normal operation is not obstructed by the groove portion 16. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the output torque of the electric motor 100.
  • the groove portion 16 is located outside the virtual circle C2 passing through the point farthest from the axis Ax in the permanent magnet 20, it is possible to suppress a short circuit of the magnetic flux between the magnetic pole surfaces 21 and 22 of the same permanent magnet 20. can.
  • the permanent magnet 20 can be positioned so as not to move inside the magnet insertion hole 11.
  • the motor 100 having a small torque ripple is used as the drive source of the compressor 500, it is possible to suppress the output fluctuation of the compressor 500.
  • a refrigerant that may cause a disproportionation reaction such as a refrigerant containing an ethylene-based fluorinated hydrocarbon (specifically, R1123). Even so, stable operation can be performed.
  • the vibration in the compressor 500 can be suppressed, so that the quietness of the refrigeration cycle device 400 can be improved.

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Abstract

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を有するロータコアと、磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔の周方向の端部にフラックスバリアを有する。フラックスバリアの少なくとも一部は、永久磁石の磁極面よりも外周側に位置する。周方向において、ロータコアの磁石挿入孔の外側に、極間部が規定される。周方向においてフラックスバリアの極間部側に、外周から径方向の内側に窪んだ溝部が形成されている。溝部は、周方向においてフラックスバリアに対向する。フラックスバリアは、溝部に対して径方向の内側に形成された凹部を有する。

Description

ロータ、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置
　本開示は、ロータ、電動機、圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。
　ロータに永久磁石が埋め込まれた電動機では、ロータの回転時に、永久磁石の磁界によってステータのコイルに電圧が誘起される。この電圧を誘起電圧と称する。
　電動機を高速且つ高効率で回転させる目的で、弱め界磁制御を行う場合がある（例えば、特許文献１参照）。弱め界磁制御を行うと、ロータの磁極間で磁束の短絡が生じやすくなり、誘起電圧の高調波が発生しやすくなる。誘起電圧の高調波が生じると、トルクリプルが生じ、電動機の振動が増加する。
国際公開第２０１９／１７４５７９号（段落００１７～００１９、図１参照）
　そこで、電動機の振動を抑制するため、電動機のトルクリプルを低減することが求められている。
　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、電動機のトルクリプルの低減を目的とする。
　本開示によるロータは、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を有するロータコアと、磁石挿入孔に挿入された永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔の周方向の端部にフラックスバリアを有する。フラックスバリアの少なくとも一部は、永久磁石の磁極面よりも外周側に位置する。周方向において、ロータコアの磁石挿入孔の外側に、極間部が規定される。周方向においてフラックスバリアの極間部側に、外周から径方向の内側に窪んだ溝部が形成されている。溝部は、周方向においてフラックスバリアに対向する。フラックスバリアは、溝部に対して径方向の内側に形成された凹部を有する。
　上記の構成によれば、フラックスバリアの極間部側に、ロータコアの外周よりも内側に窪んだ溝部が形成されており、フラックスバリアが溝部の径方向内側に凹部を有するため、磁極間における磁束の短絡が生じにくくなる。これによりトルクリプルを低減し、振動を抑制することができる。
実施の形態１の電動機を示す横断面図である。 実施の形態１のステータおよびシェルを示す横断面図である。 実施の形態１のロータを示す横断面図である。 実施の形態１のロータの一部を示す横断面図である。 実施の形態１のロータコアの一部を示す横断面図である。 実施の形態１のロータの溝部を含む部分を拡大して示す図である。 実施の形態１のロータの溝部を含む部分を拡大して示す図である。 実施の形態１の電動機の駆動装置を示すブロック図である。 比較例のロータの一部を示す横断面図である。 比較例のロータの極間部を含む部分を拡大して示す図である。 比較例の電動機における磁束の流れのシミュレーション結果を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 比較例の電動機における磁極間の磁束の流れを説明するための模式図である。 実施の形態１の電動機における磁束の流れのシミュレーション結果を示す図（Ａ），（Ｂ）である。 実施の形態１の電動機における磁極間の磁束の流れを説明するための模式図である。 実施の形態１および比較例のトルクリプルの解析結果を示すグラフである。 実施の形態１の電動機を備えた圧縮機を示す断面図である。 図１６の圧縮機を備えた冷凍サイクル装置を示す図である。
実施の形態１．
＜電動機の構成＞
　図１は、実施の形態１の電動機１００を示す横断面図である。電動機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電動機であり、例えば圧縮機５００（図１６）に用いられる。
　電動機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は、環状のシェル６０の内側に固定されている。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。
　以下では、ロータ１の回転軸である軸線Ａｘの方向を、「軸方向」と称する。軸線Ａｘを中心とする周方向（図１に矢印Ｒで示す）を、「周方向」と称する。軸線Ａｘを中心とする半径方向を、「径方向」と称する。軸線Ａｘに直交する面における断面図を「横断面図」と称し、軸線Ａｘと平行な面における断面図を「縦断面図」と称する。
＜ステータの構成＞
　図２は、ステータ５およびシェル６０を示す横断面図である。ステータ５は、ステータコア５０と、ステータコア５０に取り付けられたインシュレータ５８（図１）および絶縁フィルム５９と、インシュレータ５８および絶縁フィルム５９を介してステータコア５０に巻き付けられた巻線５５とを有する。
　ステータコア５０は、鋼板を軸方向に積層し、カシメ部５７ａにより一体に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Ａｘを中心とする環状のヨーク部５１と、ヨーク部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。ヨーク部５１の外周面は、シェル６０の内周面に固定されている。
　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。ティース５２は、径方向内側の端部に、ロータ１に対向する歯先部５２ａを有する。歯先部５２ａは、ティース５２の他の部分よりも幅が広い。隣り合うティース５２の間には、巻線５５を収容するスロット５３が形成される。
　スロット５３の内面には、絶縁フィルム５９が取り付けられている。絶縁フィルム５９は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の樹脂で構成される。また、ティース５２の軸方向の両端には、インシュレータ５８（図１）が取り付けられている。インシュレータ５８は、例えばポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等の樹脂で構成される。
　インシュレータ５８および絶縁フィルム５９は、ステータコア５０と巻線５５とを電気的に絶縁する絶縁部を構成する。ティース５２には、インシュレータ５８および絶縁フィルム５９を介して、巻線５５が巻き付けられる。
　巻線５５は、例えばマグネットワイヤで構成される。巻線５５の線径は、例えば１．０ｍｍである。巻線５５は、各ティース５２に、集中巻により例えば８０ターン巻かれている。巻線５５の巻き数および線径は、電動機１００の要求特性（回転数、トルク等）、供給電圧、およびスロット５３の断面積に応じて決定される。
　ヨーク部５１には、ステータコア５０を構成する鋼板を一体に固定するカシメ部５７ａが形成されている。カシメ部５７ａは、例えば、ティース５２の中心を通る径方向の直線に対して周方向両側に形成されている。
　ヨーク部５１には、インシュレータ５８に形成された突起部が嵌合する嵌合穴５７ｂが形成されている。嵌合穴５７ｂは、カシメ部５７ａよりも径方向内側で、且つティース５２の中心を通る径方向の直線上に形成されている。なお、カシメ部５７ａおよび嵌合穴５７ｂの数および配置は任意である。
　ステータコア５０は、ティース５２毎に複数の分割コア５０Ａが周方向に連結された構成を有する。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、ヨーク部５１に形成された接合面５４で互いに接合されている。接合は、例えば溶接であるが、溶接に限定されるものではない。
　ステータ５は、環状のシェル６０の内側に固定される。より具体的には、ステータ５のステータコア５０が、焼嵌めまたは圧入により、シェル６０の内側に嵌合する。シェル６０は、圧縮機５００（図１６）の密閉容器５０７の一部である。
＜ロータの構成＞
　図３は、ロータ１を示す横断面図である。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とを有する。ロータコア１０の中央部には、シャフト２５（図１）が固定されている。シャフト２５は、例えば、圧縮機５００（図１６）のシャフトである。
　ロータコア１０は、鋼板を軸方向に積層し、カシメ部１０５により一体に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。ロータコア１０の径方向中心には軸孔１８が形成され、上述したシャフト２５が固定されている。
　ロータコア１０の外周面に沿って、永久磁石２０が挿入される複数の磁石挿入孔１１が形成されている。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形成されている。各磁石挿入孔１１は、１磁極（符号Ｐで示す）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。
　磁石挿入孔１１は、周方向中心が軸線Ａｘ側に突出するＶ字状に形成されている。各磁石挿入孔１１には、永久磁石２０が２つ配置されている。同じ磁石挿入孔１１に配置された２つの永久磁石２０は、互いに同一の磁極を径方向外側に向けて配置されている。
　永久磁石２０は、軸方向に長い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。
　なお、上記の希土類磁石は、温度の上昇と共に保磁力が低下する性質を有し、低下率は－０．５～－０．６％／Ｋである。圧縮機で想定される最大負荷発生時に希土類磁石の減磁が生じないようにするためには、１１００～１５００Ａ／ｍの保磁力が必要である。この保磁力を１５０℃の雰囲気温度下で確保するためには、常温（２０℃）での保磁力が１８００～２３００Ａ／ｍであることが必要である。
　そのため、希土類磁石には、ディスプロシウム（Ｄｙ）を添加してもよい。希土類磁石の常温での保磁力は、Ｄｙを添加していない状態で１８００Ａ／ｍであり、２重量％のＤｙを添加することで２３００Ａ／ｍとなる。但し、Ｄｙの添加は製造コストの増加の原因となり、また残留磁束密度の低下を招く。そのため、Ｄｙの添加量をできるだけ少なくするか、またはＤｙを添加しないことが望ましい。
　ロータ１の磁極Ｐの中心、すなわち周方向における磁石挿入孔１１の中心を、極中心とする。極中心を通る径方向の直線を、極中心線と称する。周方向に隣り合う磁石挿入孔１１の間、すなわち磁極間には、極間部Ｍが規定される。
　なお、磁石挿入孔１１は、上述したＶ字状に限らず、直線状に形成されていてもよい。各磁石挿入孔１１には、１つの永久磁石２０を配置してもよく、２つ以上の永久磁石２０を配置してもよい。
　ロータコア１０の磁石挿入孔１１の径方向内側には、穴部１０１，１０２が形成されている。穴部１０１は、軸孔１８の内周に沿って円弧状に形成されている。穴部１０２は、径方向において穴部１０１と磁石挿入孔１１との間に形成されている。また、極間部Ｍの径方向内側には、穴部１０３が形成されている。
　これらの穴部１０１，１０２，１０３はいずれも、ロータコア１０の軸方向の一端から他端まで形成されており、圧縮機（図１６）の冷媒の通路である。但し、ロータコア１０における穴部の数および配置は、適宜変更することができる。
　また、極間部Ｍの径方向内側には、ロータコア１０を構成する鋼板を一体に固定するカシメ部１０５が形成されている。カシメ部１０５は、例えば、周方向に隣り合う磁石挿入孔１１の間に形成されている。但し、カシメ部１０５の数および配置は、適宜変更することができる。
　図４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の外周１５側には、スリット群１９が形成されている。スリット群１９は、極中心線に対して周方向に対称に形成されたスリット１９ａ，１９ｂ，１９ｃ，１９ｄを有する。
　より具体的には、スリット群１９は、極中心線上に配置されたスリット１９ａと、スリット１９ａの周方向両側に配置されたスリット１９ｂと、スリット１９ｂの周方向両側に配置されたスリット１９ｃと、スリット１９ｃの周方向両側に配置されたスリット１９ｄとを有する。
　スリット１９ａ～１９ｄは、周方向に等間隔に配置されており、いずれも径方向に長い。スリット１９ａが最も長く、スリット１９ｂが２番目に長く、スリット１９ｃが３番目に長く、スリット１９ｄが最も短い。
　スリット群１９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するために設けられる。磁束の分布を滑らかにすることにより、ロータ１の回転時に永久磁石２０の磁界によって巻線５５に誘起される電圧（誘起電圧）の高調波が低減される。スリット群１９を構成するスリットの数および配置は、ここで説明した例に限定されるものはない。また、ロータコア１０にスリット群１９を設けない構成も可能である。
　磁石挿入孔１１内には、上記の通り２つの永久磁石２０が配置されている。各永久磁石２０は、径方向外側の磁極面２１と、径方向内側の磁極面２２と、周方向内側の端面２３と、周方向外側の端面２４とを有する。
　図５は、ロータコア１０の一部を拡大して示す図である。磁石挿入孔１１は、径方向外側の外側端縁１１１と、径方向内側の内側端縁１１２とを有する。外側端縁１１１は、永久磁石２０の磁極面２１（図４）に対向し、内側端縁１１２は永久磁石２０の磁極面２２（図４）に対向する。外側端縁１１１および内側端縁１１２は、いずれもＶ字状に延在している。
　磁石挿入孔１１の内部には、永久磁石２０を位置決めするための第１の凸部１３および第２の凸部１４が形成されている。第１の凸部１３は、磁石挿入孔１１の周方向中央部で内側端縁１１２から突出しており、永久磁石２０の端面２３（図４）に対向している。
　第２の凸部１４は、磁石挿入孔１１の周方向端部で内側端縁１１２から突出しており、永久磁石２０の端面２４（図４）に対向している。第１の凸部１３および第２の凸部１４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周方向に位置決めされる。
　磁石挿入孔１１の周方向両端部には、フラックスバリア１２が形成されている。フラックスバリア１２は、磁石挿入孔１１の極間部Ｍ側に形成されている。フラックスバリア１２の一部は、永久磁石２０の磁極面２１（図４）よりも外周１５側に位置している。
　すなわち、フラックスバリア１２は、永久磁石２０の磁極面２１から出た磁束が極間部Ｍ側に流れること、あるいは極間部Ｍを通って流れてきた磁束が磁極面２１に流れ込むことを抑制する。
　ロータコア１０の外周１５のうち、磁石挿入孔１１の径方向外側に位置する部分は、軸線Ａｘを中心とする半径Ｒ１の円弧状である。この円弧状部分は、極中心を中心として周方向に延在している。
　一方、ロータコア１０の外周１５のうち、極間部Ｍには、溝部１６が形成されている。溝部１６は、軸線Ａｘを中心とする半径Ｒ１の円（図７に示す仮想円Ｃ１）に対して、径方向内側に窪んでいる。溝部１６は、周方向に隣り合う磁石挿入孔１１のフラックスバリア１２の間に形成されている。
　図６は、ロータコア１０の溝部１６を含む部分を拡大して示す図である。溝部１６は、周方向に延在する底部１６ａと、底部１６ａの周方向両側の側部１６ｂとを有する。側部１６ｂは、溝部１６の周方向幅が径方向外側に向かって広がるように傾斜している。
　フラックスバリア１２は、外周１５に沿って周方向に延在する第１の辺１２ａと、第１の辺１２ａの極間部Ｍ側の端部から径方向内側に延在する第２の辺１２ｂと、第２の辺１２ｂの径方向内側の端部から極間部Ｍ側に周方向に延在する第３の辺１２ｃとを有する。
　フラックスバリア１２は、また、第３の辺１２ｃの極間部Ｍ側の端部から径方向内側に延在する第４の辺１２ｄと、第４の辺１２ｄの径方向内側の端部から極間部Ｍと反対側に周方向に延在する第５の辺１２ｅとを有する。第５の辺１２ｅは、径方向において第３の辺１２ｃと対向している。また、第５の辺１２ｅは、第２の凸部１４の一部でもある。
　第３の辺１２ｃと、第４の辺１２ｄと、第５の辺１２ｅとで囲まれた領域によって、凹部Ａが構成される。凹部Ａは、溝部１６に対して径方向内側に位置する。
　フラックスバリア１２は、また、第１の辺１２ａの極間部Ｍと反対側の端部から径方向内側に延在する第６の辺１２ｆを有する。第６の辺１２ｆは、周方向において第２の辺１２ｂと対向する。
　フラックスバリア１２の第１の辺１２ａとロータコア１０の外周１５との間には、第１の薄肉部Ｔ１が形成される。フラックスバリア１２の第３の辺１２ｃと溝部１６の底部１６ａとの間には、第２の薄肉部Ｔ２が形成される。薄肉部Ｔ１，Ｔ２はいずれも、周方向に延在している。
　図７は、溝部１６の周囲の各部の寸法を説明するための模式図である。第１の薄肉部Ｔ１の径方向の幅Ｌ１は、フラックスバリア１２の第１の辺１２ａとロータコア１０の外周１５との距離である。第２の薄肉部Ｔ２の径方向の幅Ｌ２は、フラックスバリア１２の第３の辺１２ｃと溝部１６の底部１６ａとの距離である。
　第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１は、ロータコア１０を構成する鋼板の板厚よりも狭い。一方、第２の薄肉部Ｔ２の径方向の幅Ｌ２は、第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１よりも広い。
　ロータコア１０の外周１５を規定する半径Ｒ１（図５）の仮想円をＣ１とする。溝部１６の深さＤは、仮想円Ｃ１から底部１６ａまでの径方向の距離である。溝部１６の深さＤは、第１の薄肉部Ｔ１の径方向の幅Ｌ１よりも小さい。
　溝部１６は、径方向において永久磁石２０と重なり合わない位置に設けられている。すなわち、軸線Ａｘを中心とする角度範囲で表すと、溝部１６の形成された角度範囲Ｗ１と、永久磁石２０の存在する角度範囲Ｗ２とは重なり合っていない。
　また、溝部１６は、永久磁石２０が存在する領域よりも径方向外側に形成されている。すなわち、永久磁石２０の最も径方向外側の点を通り、軸線Ａｘを中心とする仮想円をＣ２とすると、溝部１６は仮想円Ｃ２の外側に形成されている。
＜駆動装置＞
　図８は、電動機１００を駆動する駆動装置８０を示すブロック図である。駆動装置８０は、冷凍サイクル装置４００（図１７）の一部である。図８に示すように、駆動装置８０は、商用交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に変換する整流回路８１と、整流回路８１から出力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機１００に供給するインバータ回路８２と、インバータ回路８２を駆動する制御装置８５と、電圧検出回路８６および電流検出回路８７とを有する。
　整流回路８１は、ブリッジダイオード８１ａ，８１ｂ，８１ｃ，８１ｄおよび平滑コンデンサ８１ｅを有する。整流回路８１の母線間には、分圧抵抗８４ａ，８４ｂが直列に接続されている。電圧検出回路８６は、分圧抵抗８４ａ，８４ｂによって低電圧に変換された電気信号を検出する。直流電圧検出部５８は、分圧抵抗５９ａ及び５９ｂによって低電圧に変換された電気信号を検出し、保持する。整流回路８１の母線にはシャント抵抗８８が接続されている。電流検出回路８７はシャント抵抗８８に接続され、インバータ回路８２に入力される電流の電流値を検出する。
　インバータ回路８２は、３相ブリッジのインバータ回路である。インバータ回路８２は、Ｕ相のスイッチング素子８２ａ，８２ｂ、Ｖ相のスイッチング素子８２ｃ，８２ｄ、およびＷ相のスイッチング素子８２ｅ，８２ｆを有する。スイッチング素子８２ａ，８２ｃ，８２ｅは上アームであり、スイッチング素子８２ｂ，８２ｄ，８２ｆは下アームである。
　スイッチング素子８２ａ，８２ｂは、電動機１００のＵ相の巻線５５Ｕに接続されている。スイッチング素子８２ｃ，８２ｄは、Ｖ相の巻線５５Ｖに接続されている。スイッチング素子８２ｅ，８２ｆは、Ｗ相の巻線５５Ｗに接続されている。スイッチング素子８２ａ～８２ｆには、還流用の整流素子８３ａ～８３ｆが並列接続されている。
　インバータ回路８２から出力される交流電力は、電動機１００の各相の巻線５５Ｕ，５５Ｖ，５５Ｗに供給されて回転磁界を生じ、これによりロータ１が回転する。制御装置８５は、巻線５５Ｕ，５５Ｗに流れる電流の電流値に基づいてロータ１の位置情報を検出する。
　制御装置８５は、遠隔操作装置（リモコン）からの運転指示信号と、電圧検出回路８６および電流検出回路８７からの検出信号と、ロータ１の位置情報とに基づき、インバータ回路８２にＰＷＭ信号を出力する。
＜作用＞
　次に、実施の形態１の作用について説明する。まず、実施の形態１に対する比較例のロータ１Ｃについて説明する。図９は、比較例のロータ１Ｃを示す横断面図である。図１０は、ロータ１Ｃの極間部Ｍを含む部分を拡大して示す図である。
　図９に示すように、比較例のロータ１Ｃは、外周１５が円形であり、極間部Ｍに溝部１６（図６）を有さない。また、図１０に示すように、比較例のロータ１Ｃのフラックスバリア１２は、第２の辺１２ｂおよび第３の辺１２ｃ（図６）を有さない。
　比較例のロータコア１０の外周１５とフラックスバリア１２の第１の辺１２ａとの間には、周方向に延在する薄肉部Ｔが形成される。その他の点では、比較例のロータ１Ｃの構成は、実施の形態１のロータ１と同様である。
　図１１（Ａ）および（Ｂ）は、比較例のロータ１Ｃを有する電動機１００Ｃにおける磁束の流れのシミュレーション結果を示す図である。図１１（Ａ）は、弱め界磁制御を行っていないとき、すなわち通常運転時の磁束の流れを示し、図１１（Ｂ）は、弱め界磁制御を行っているとき、すなわち弱め界磁運転時の磁束の流れを示す。
　図１１（Ａ）に示すように、ロータ１Ｃの永久磁石２０から出た磁束は、ステータ５のティース５２に流れ、ティース５２からヨーク部５１に流れ、隣接するティース５２を経由して、隣接する磁極の永久磁石２０に流れる。
　ステータ５のティース５２に磁束が流れることにより、巻線５５に誘起電圧が発生する。誘起電圧はロータ１Ｃの回転速度に比例して増加し、ある回転数でインバータ回路８２の最大出力電圧に達する。
　誘起電圧がインバータ回路８２の最大出力電圧に達すると、インバータ回路８２の出力電圧をそれ以上大きくすることができないため、弱め界磁制御が開始される。弱め界磁制御では、巻線５５にｄ軸位相の電流、すなわち弱め界磁電流を流す。電動機トルクを発生するための電流に加えて弱め電流を流すため、弱め界磁運転時には、巻線５５に流れる電流の電流値が増加する。
　また、弱め界磁電流により、永久磁石２０の磁束を打ち消す向きに磁束が発生するため、永久磁石２０から出た磁束の経路が変化する。すなわち、図１１（Ｂ）に示すように、永久磁石２０から出た磁束が、ティース５２の歯先部５２ａを経由して、隣接する磁極の永久磁石２０に流れ易くなる。つまり、ステータ５のティース５２およびヨーク部５１を通る経路を流れる磁束が減少し、ロータ１Ｃの磁極間の磁束の短絡が増加する。
　図１２は、弱め界磁運転時のロータ１Ｃの磁極間の磁束の流れを説明するための模式図である。永久磁石２０から出た磁束は、ロータコア１０の外周１５とフラックスバリア１２との間の薄肉部Ｔを流れ、そこからティース５２の歯先部５２ａを経由して、隣接する磁極の永久磁石２０に流れる。
　このようなロータ１Ｃの磁極間の磁束の短絡により、誘起電圧の高調波が増加する。トルクリプルの大きさは、巻線５５に流れる電流と、誘起電圧の高調波との積に比例するため、比較例の電動機１００Ｃでは弱め界磁運転時にトルクリプルが大きくなる。
　図１３（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１の電動機１００における磁束の流れのシミュレーション結果を示す図である。図１３（Ａ）は、通常運転時の磁束の流れを示し、図１３（Ｂ）は、弱め界磁運転時の磁束の流れを示す。図１４は、弱め界磁運転時のロータ１の磁極間の磁束の流れを説明するための模式図である。
　図１３（Ａ）に示すように、通常運転時のロータ１およびステータ５における磁束の流れは、図１１（Ａ）に示した比較例と同様である。
　弱め界磁運転時には、図１３（Ｂ）に示すように、永久磁石２０から出た磁束が、ティース５２の歯先部５２ａを経由して、隣接する磁極の永久磁石２０に流れようとする。
　しかしながら、図１４に示すように、ロータコア１０の外周１５の極間部Ｍには溝部１６が形成され、溝部１６の径方向内側にはフラックスバリア１２の凹部Ａが形成されている。
　そのため、永久磁石２０の磁極面２１から出て極間部Ｍに向かう磁束は、フラックスバリア１２と外周１５との間の第１の薄肉部Ｔ１を通り、さらに、フラックスバリア１２の溝部１６と凹部Ａとの間の第２の薄肉部Ｔ２を通る。
　第２の薄肉部Ｔ２は第１の薄肉部Ｔ１よりも径方向内側に位置しているため、磁束はティース５２の歯先部５２ａから離れる方向に流れる。その結果、ティース５２の歯先部５２ａを通って、隣接する磁極の永久磁石２０に流れる磁束が減少する。
　これにより、ロータ１の磁極間の磁束の短絡を抑制することができ、誘起電圧の高調波を低減することができる。その結果、トルクリプルを低減し、電動機１００の振動を抑制することができる。
　また、図７において、溝部１６の深さＤを第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１以下とした場合、第１の薄肉部Ｔ１を流れた磁束の一部が第２の薄肉部Ｔ２に周方向に流れる。しかしながら、この実施の形態１では、溝部１６の深さＤが第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１よりも大きいため、第１の薄肉部Ｔ１から第２の薄肉部Ｔ２に流れる磁束は、ティース５２の歯先部５２ａから離れる方向に流れ易い。そのため、ティース５２の歯先部５２ａを経由した、ロータ１の磁極間の短絡磁束を抑制する効果を高めることができる。
　また、第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１は、フラックスバリア１２の周囲で最も幅が狭いため、通常運転時および弱め界磁運転時の両方において、ロータ１の磁極間の磁束の短絡を抑制する効果が得られる。
　特に、第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１が鋼板の板厚よりも狭いため、径方向のパーミアンスを軸方向に対して相対的に小さくすることができる。その結果、ティース５２の歯先部５２ａに流れる磁束を低減することができる。
　また、溝部１６と凹部Ａとの間の第２の薄肉部Ｔ２の幅Ｌ２は、第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１よりも広い。第１の薄肉部Ｔ１を通過した磁束は、ティース５２の歯先部５２ａまたは第２の薄肉部Ｔ２に向かう。第２の薄肉部Ｔ２の幅を広くして第２の薄肉部Ｔ２のパーミアンスを相対的に大きくすることにより、第１の薄肉部Ｔ１を通過した磁束が第２の薄肉部Ｔ２に向かいやすくなる。そのため、ロータ１の磁極間の磁束の短絡を抑制する効果をさらに高めることができる。
　また、溝部１６は、上記の通り、径方向において永久磁石２０と重なり合わない位置に設けられている。言い換えると、溝部１６の延在する角度範囲Ｗ１と、永久磁石２０の存在する角度範囲Ｗ２とが重なり合わない。
　そのため、通常運転時の磁束の流れ、すなわち永久磁石２０からステータ５のティース５２およびヨーク部５１を通る経路を流れる磁束の流れが、溝部１６によって妨げられない。そのため、電動機１００の出力トルクの低下を抑制することができる。
　また、溝部１６が、永久磁石２０の最も径方向外側の点を通る仮想円Ｃ２の外側に形成されているため、同じ永久磁石２０の磁極面２１，２２の間の磁束の短絡を抑制することができる。
　すなわち、磁束の短絡は、隣接する磁極間だけでなく、同じ永久磁石２０の磁極面２１，２２の間でも生じる。この場合、磁極面２１をＳ極とすると、磁極面２１から出た磁束が、仮想円Ｃ２の外部を通って、再び仮想円Ｃ２の内側の領域に侵入して磁極面２２に到達する。
　仮想円Ｃ２の外側に溝部１６を形成することで、このような短絡磁束の経路を狭くすることができる。これにより、永久磁石２０の磁極面２１，２２の間の磁束の短絡を抑制し、出力トルクを低減することができる。
　図１５は、実施の形態１および比較例の電動機におけるトルクリプルの解析値を示すグラフである。縦軸は、トルクリプルを相対値で示している。通常運転時のトルクリプルは、実施の形態１と比較例では同等である。
　これに対し、弱め界磁運転時には、比較例ではトルクリプルの増加が見られるが、実施の形態１ではトルクリプルの増加が抑制されている。これは、実施の形態１のロータコア１０の極間部Ｍに溝部１６を設け、フラックスバリア１２において溝部１６の径方向内側に凹部Ａを設けたことにより、ロータ１の磁極間の磁束の短絡が抑制されたことによる。
＜圧縮機の構成＞
　図１６は、実施の形態１の電動機１００を備えた圧縮機５００を示す縦断面図である。圧縮機５００は、ロータリ圧縮機であり、例えば冷凍サイクル装置４００（図１７）に用いられる。
　圧縮機５００は、圧縮機構部５０１と、圧縮機構部５０１を駆動する電動機１００と、圧縮機構部５０１と電動機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５０７とを備える。ここでは、シャフト２５の軸方向は鉛直方向であり、電動機１００は圧縮機構部５０１に対して上方に配置されている。
　密閉容器５０７は、鋼板で形成された容器であり、円筒状のシェル６０と、シェル６０の上側を覆う容器上部と、シェル６０の下側を覆う容器底部とを有する。電動機１００のステータ５は、焼き嵌め、圧入または溶接等により、シェル６０の内側に組み込まれている。
　密閉容器５０７の容器上部には、冷媒を外部に吐出する吐出管５１２と、電動機１００に電力を供給するための端子５１１とが設けられている。また、密閉容器５０７の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ５１０が取り付けられている。密閉容器５０７の容器底部には、圧縮機構部５０１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５０１は、シリンダ室５０３を有するシリンダ５０２と、シャフト２５に固定されたローリングピストン５０４と、シリンダ室５０３の内部を吸入側と圧縮側に分けるベーンと、シリンダ室５０３の軸方向両端部を閉鎖する上部フレーム５０５および下部フレーム５０６とを有する。
　上部フレーム５０５および下部フレーム５０６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５０５および下部フレーム５０６には、上部吐出マフラ５０８および下部吐出マフラ５０９がそれぞれ取り付けられている。上部フレーム５０５は、シリンダ５０２の吐出ポート（後述）に連通する吐出口を有し、吐出口には吐出弁が設けられている。
　シリンダ５０２には、軸線Ａｘを中心とする円筒状のシリンダ室５０３が設けられている。シリンダ室５０３の内部には、シャフト２５の偏心軸部２５ａが位置している。偏心軸部２５ａは、軸線Ａｘに対して偏心した中心を有する。偏心軸部２５ａの外周には、ローリングピストン５０４が嵌合している。電動機１００が回転すると、偏心軸部２５ａおよびローリングピストン５０４がシリンダ室５０３内で偏心回転する。
　シリンダ５０２は、シリンダ室５０３内に冷媒ガスを吸入する吸入ポート５１５と、シリンダ室５０３で圧縮した冷媒を吐出する吐出ポートとを有する。吸入ポート５１５には、密閉容器５０７の吸入管５１３が接続されており、吸入管５１３を介してアキュムレータ５１０からシリンダ室５０３に冷媒ガスが供給される。
　圧縮機５００には、冷凍サイクル装置４００（図１７）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５０１に流入して圧縮されると、圧縮機構部５０１の故障の原因となる。そのため、アキュムレータ５１０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５０１に供給する。
　圧縮機５００の動作は、以下の通りである。端子５１１からステータ５の巻線５５に電流が供給されると、電流によって生じる回転磁界とロータ１の永久磁石２０の磁界とにより、ステータ５とロータ１との間に吸引力および反発力が発生し、ロータ１が回転する。これに伴い、ロータ１に固定されたシャフト２５も回転する。
　シリンダ５０２のシリンダ室５０３には、吸入ポート５１５を介してアキュムレータ５１０から低圧の冷媒ガスが吸入される。シリンダ室５０３内では、シャフト２５の偏心軸部２５ａとこれに取り付けられたローリングピストン５０４が偏心回転し、シリンダ室５０３内で冷媒を圧縮する。
　シリンダ室５０３で圧縮された冷媒は、吐出ポート、上部フレーム５０５の吐出口および吐出マフラ５０８，５０９を通って密閉容器５０７内に吐出される。密閉容器５０７内に吐出された冷媒は、ロータコア１０の穴部１０１，１０２，１０３（図３）等を通って密閉容器５０７内を上昇し、吐出管５１２から吐出され、冷凍サイクル装置４００（図１７）の冷媒回路に送り出される。
　圧縮機５００では、例えば、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を用いることができる。不均化反応を起こす性質の物質は、例えば、エチレン系フッ化炭化水素である。また、不均化反応を起こす性質の物質の具体例は、１，１，２－トリフルオロエチレン、または１，２－ジフルオロエチレンである。
　例えば、上記の冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンを１ｗｔ％以上含んでいればよく、１，１，２－トリフルオロエチレンのみで構成されていてもよい。すなわち、上記の冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンを１ｗｔ％から１００ｗｔ％含んでいればよい。
　例えば、上記の冷媒は、１，２－ジフルオロエチレンを１ｗｔ％以上含んでいればよく、１，２－ジフルオロエチレンのみで構成されていてもよい。すなわち、上記の冷媒は、１，２－ジフルオロエチレンを１ｗｔ％から１００ｗｔ％含んでいればよい。
　上記の冷媒は、１，１，２－トリフルオロエチレンとジフルオロメタン（Ｒ３２とも称する）との混合物でもよい。例えば、１，１，２－トリフルオロエチレンを４０ｗｔ％、Ｒ３２を６０ｗｔ％含有する混合物を冷媒として使用することができる。この混合物のＲ３２を別の物質に置き換えてもよい。例えば、１，１，２－トリフルオロエチレンと他のエチレン系フッ化炭化水素との混合物を冷媒として使用してもよい。他のエチレン系フッ化炭化水素としては、フルオロエチレン（ＨＦＯ－１１４１とも称する）、１，１－ジフルオロエチレン（ＨＦＯ－１１３２ａとも称する）、トランス－１，２－ジフルオロエチレン（「ＨＦＯ－１１３２（Ｅ）」とも称する）、シス－１，２－ジフルオロエチレン（「ＨＦＯ－１１３２（Ｚ）」とも称する）を使用することができる。
　Ｒ３２は、２，３，３，３－テトラフルオロプロペン（Ｒ１２３４ｙｆとも称する）、トランス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（「Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）」とも称する）、シス－１，３，３，３－テトラフルオロプロペン（「Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）」とも称する）、１，１，１，２－テトラフルオロエタン（Ｒ１３４ａとも称する）、１，１，１，２，２－ペンタフルオロエタン（Ｒ１２５とも称する）のいずれかに置き換えてもよい。Ｒ３２は、Ｒ３２、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１３４ａ、Ｒ１２５のうち、いずれか２種類以上からなる混合物に置き換えてもよい。
　圧縮機５００では、シリンダ５０２内での冷媒の圧縮により、シリンダ室５０３の内部圧力が規定圧力に到達すると、吐出弁が開放され、冷媒が密閉容器５０７内に吐出される。但し、シリンダ室５０３の内部圧力が規定圧力に達してから吐出弁が完全に開放されるまでのタイムラグがあると、シリンダ室５０３の内部圧力が規定圧力を超える場合がある。この現象を、圧力オーバーシュートと称する。
　電動機１００のトルクリプルが大きいほど、電動機１００の瞬時の回転速度が大きくなるため、シリンダ室５０３の瞬時の内部圧力が上昇しやすく、圧力オーバーシュートが発生しやすい。不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒は、圧力オーバーシュートが発生すると体積膨張を生じ、これが圧縮機５００のシリンダ５０２の故障につながる可能性がある。
　実施の形態１の圧縮機５００では、上述したように電動機１００のトルクリプルが低減されるため、電動機１００の回転速度の変動が少なく、そのため圧力オーバーシュートが発生しにくい。その結果、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を用いた場合でも、シリンダ５０２の故障を防止することができ、圧縮機５００の安定した運転が可能になる。
　圧縮機５００の冷媒としては、不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒に限らず、他の冷媒、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２を用いてもよい。地球温暖化防止の観点から、ＧＷＰ（地球温暖化係数）の低い冷媒が望ましい。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（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）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５００は、ここではロータリ圧縮機であるが、ロータリ圧縮機に限らず、例えばスクロール圧縮機であってもよい。
＜冷凍サイクル装置＞
　図１７は、図１６に示した圧縮機５００を備えた冷凍サイクル装置４００を示す図である。冷凍サイクル装置４００は、ここでは空気調和装置であり、圧縮機５００と、切り替え弁としての四方弁４０１と、冷媒を凝縮する凝縮器４０２と、冷媒を減圧する減圧装置４０３と、冷媒を蒸発させる蒸発器４０４とを備える。
　圧縮機５００、凝縮器４０２、減圧装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４１０によって連結され、冷媒回路を構成している。また、圧縮機５００は、凝縮器４０２に対向する室外送風機４０５と、蒸発器４０４に対向する室内送風機４０６とを備える。
　冷凍サイクル装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機５００は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧の冷媒ガスとして送り出す。四方弁４０１は、冷媒の流れ方向を切り替えるものであるが、冷房運転時には、図１７に示したように、圧縮機５００から送り出された冷媒を凝縮器４０２に流す。
　凝縮器４０２は、圧縮機５００から送り出された冷媒と、室外送風機４０５により送られた室外空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液冷媒として送り出す。減圧装置４０３は、凝縮器４０２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４０４は、減圧装置４０３から送り出された低温低圧の液冷媒と室内空気との熱交換を行い、冷媒を蒸発させ、冷媒ガスとして送り出す。蒸発器４０４で熱が奪われた空気は、室内送風機４０６により室内に供給される。
　なお、暖房運転時には、四方弁４０１が、圧縮機５００から送り出された冷媒を蒸発器４０４に送り出す。この場合、蒸発器４０４が凝縮器として機能し、凝縮器４０２が蒸発器として機能する。
　冷凍サイクル装置４００は、ここでは空気調和装置であるが、空気調和装置に限らず、例えば冷蔵庫等であってもよい。
＜実施の形態の効果＞
　以上説明したように、実施の形態１では、磁石挿入孔１１の周方向端部にフラックスバリア１２が形成され、その少なくとも一部が永久磁石２０の磁極面２１よりも外周１５側に位置している。また、フラックスバリア１２の極間部Ｍ側に溝部１６が形成され、溝部１６は周方向においてフラックスバリア１２に対向している。さらに、フラックスバリア１２は、溝部１６に対して径方向内側に凹部Ａを有している。
　そのため、永久磁石２０から極間部Ｍ側に流れる磁束は、溝部１６と凹部Ａとの間（第２の薄肉部Ｔ２）に流れ、従ってティース５２の歯先部５２ａから離れる方向に流れる。従って、ティース５２の歯先部５２ａを経由した、ロータ１の磁極間の磁束の短絡が生じにくくなる。その結果、トルクリプルを低減し、電動機１００の振動を抑制することができる。
　また、フラックスバリア１２は、外周１５に沿って延在する第１の辺１２ａと、第１の辺１２ａの溝部１６側の端部から径方向内側に延在する第２の辺１２ｂと、第２の辺１２ｂの径方向内側の端部から極間部Ｍ側に延在する第３の辺１２ｃとを有する。
　そのため、フラックスバリア１２の第２の辺１２ｂと溝部１６の側部１６ｂとの間に、径方向の磁束の経路が形成される。磁束がこの経路を流れることにより、磁束がティース５２の歯先部５２ａから離れる方向に流れる。これにより、トルクリプルの低減効果を高めることができる。
　また、溝部１６の径方向の深さＤが、外周１５と第１の辺１２ａとの距離（すなわち第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１）よりも大きいため、永久磁石２０から極間部Ｍ側に向かう磁束を、より効果的にティース５２の歯先部５２ａから離れる方向に流すことができる。これにより、トルクリプルの低減効果をさらに高めることができる。
　また、第１の辺１２ａと外周１５との間に第１の薄肉部Ｔ１が形成され、第１の薄肉部Ｔ１の幅はロータコア１０の鋼板の板厚よりも薄い。そのため、通常運転時に磁極面２１から出た磁束が極間部Ｍ側に流れることを抑制することができ、また、弱め開始制御時に磁極面２１から出た磁束がティース５２に流れることを抑制することができる。
　また、第３の辺１２ｃと溝部１６との間の第２の薄肉部Ｔ２の幅Ｌ２は、第１の薄肉部Ｔ１の幅Ｌ１よりも広い。そのため、第１の薄肉部Ｔ１を通過した磁束は、ティース５２の歯先部５２ａよりも第２の薄肉部Ｔ２に流れやすい。これにより、トルクリプルの低減効果を高めることができる。
　また、溝部１６は、径方向において永久磁石２０と重なり合わない位置に形成されるため、通常運転時の磁束の流れが溝部１６によって妨げられない。そのため、電動機１００の出力トルクの低下を抑制することができる。
　また、溝部１６が、永久磁石２０において軸線Ａｘから最も離れた点を通る仮想円Ｃ２の外側に位置するため、同じ永久磁石２０の磁極面２１，２２の間の磁束の短絡を抑制することができる。
　また、フラックスバリア１２に隣接して、位置決め部としての第２の凸部１４が形成されているため、永久磁石２０を磁石挿入孔１１の内部で移動しないように位置決めすることができる。
　また、圧縮機５００の駆動源として、トルクリプルの小さい電動機１００が使用されているため、圧縮機５００の出力変動を抑制することができる。
　また、圧縮機５００の出力変動が抑制されるため、エチレン系フッ化炭化水素（具体的にはＲ１１２３）を含有する冷媒のように、不均化反応を生じる可能性がある冷媒を使用した場合であっても、安定した運転を行うことができる。
　また、トルクリプルの小さい電動機１００の使用により、圧縮機５００での振動が抑制されることができるため、冷凍サイクル装置４００の静音性を高めることができる。
　以上、本開示の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
　１　ロータ、　５　ステータ、　１０　ロータコア、　１１　磁石挿入孔、　１２　フラックスバリア、　１２ａ　第１の辺、　１２ｂ　第２の辺、　１２ｃ　第３の辺、　１２ｄ　第４の辺、　１２ｅ　第５の辺、　１２ｆ　第６の辺、　１３　第１の凸部、　１４　第２の凸部（位置決め部）、　１５　外周、　１６　溝部、　１６ａ　底部、　１６ｂ　側部、　１８　軸孔、　１９　スリット群、　２０　永久磁石、　２１，２２　磁極面、　２５　シャフト、　５０　ステータコア、　５１　ヨーク部、　５２　ティース、　５２ａ　歯先部、　５３　スロット、　５５　巻線、　８０　駆動装置、　８１　整流回路、　８２　インバータ回路、　８５　制御装置、　１００　電動機、　１１１　外側端縁、　１１２　内側端縁、　４００　冷凍サイクル装置、　４０１　四方弁、　４０２　凝縮器、　４０３　減圧装置、　４０４　蒸発器、　４１０　冷媒配管、　５００　圧縮機、　５０１　圧縮機構部、　５０７　密閉容器。　

Claims (19)

  1. 　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を有するロータコアと、
    　前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と
    　を有し、
    　前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の前記周方向の端部にフラックスバリアを有し、
    　前記フラックスバリアの少なくとも一部は、前記永久磁石の磁極面よりも前記外周側に位置し、
    　前記周方向において、前記ロータコアの前記磁石挿入孔の外側に、極間部が規定され、
    　前記周方向において前記フラックスバリアの前記極間部側に、前記外周から前記径方向の内側に窪んだ溝部が形成され、
    　前記溝部は、前記周方向において前記フラックスバリアに対向し、
    　前記フラックスバリアは、前記溝部に対して前記径方向の内側に形成された凹部を有する
    　ロータ。
  2. 　前記フラックスバリアは、
    　前記外周に沿って延在する第１の辺と、
    　前記第１の辺の前記溝部に近い側の端部から、前記径方向の内側に向けて延在する第２の辺と、
    　前記第２の辺の前記径方向の内側の端部から、前記径方向において前記溝部に対向する第３の辺と
    　を有する
    　請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記径方向における前記溝部の深さは、前記外周と前記第１の辺との距離よりも大きい
    　請求項２に記載のロータ。
  4. 　前記溝部は、前記第１の辺よりも前記径方向の内側で、且つ前記第３の辺よりも前記径方向の外側に、底部を有する
    　請求項２または３に記載のロータ。
  5. 　前記第１の辺と前記外周との間に、第１の薄肉部が形成される
    　請求項２から４までの何れか１項に記載のロータ。
  6. 　前記ロータコアは、鋼板を積層した積層体を有し、
    　前記第１の薄肉部の前記径方向の幅は、前記鋼板の板厚よりも薄い
    　請求項５に記載のロータ。
  7. 　前記第３の辺と前記溝部との間に、第２の薄肉部が形成され、
    　前記第２の薄肉部の前記径方向の幅は、前記第１の薄肉部の前記径方向の幅よりも広い
    　請求項５または６に記載のロータ。
  8. 　前記溝部は、前記径方向において前記永久磁石と重なり合わない位置に形成される
    　請求項１から７までの何れか１項に記載のロータ。
  9. 　前記溝部は、前記永久磁石において前記軸線から最も離れた点を通る仮想円の外側に位置する
    　請求項１から８までの何れか１項に記載のロータ。
  10. 　前記フラックスバリアに隣接して、前記永久磁石を前記磁石挿入孔の内部で位置決めする位置決め部が形成され、
    　前記凹部は、前記位置決め部と前記溝部との間に位置している
    　請求項１から９までの何れか１項に記載のロータ。
  11. 　前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の前記径方向の外側に、少なくとも一つのスリットを有する
    　請求項１から１０までの何れか１項に記載のロータ。
  12. 　請求項１から１１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
    　を有する電動機。
  13. 　請求項１２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とを備えた圧縮機。
  14. 　不均化反応を起こす性質の物質を含む冷媒を用いる
    　請求項１３に記載の圧縮機。
  15. 　前記物質は、エチレン系フッ化炭化水素である
    　請求項１４に記載の圧縮機。
  16. 　前記物質は、１，１，２－トリフルオロエチレンである
    　請求項１４または１５に記載の圧縮機。
  17. 　前記物質は、１，２－ジフルオロエチレンである
    　請求項１４または１５に記載の圧縮機。
  18. 　請求項１３から１７までの何れか１項に記載の圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備えた
    　冷凍サイクル装置。
  19. 　弱め界磁制御を用いて前記電動機の回転を制御する制御装置をさらに備えた
    　請求項１８に記載の冷凍サイクル装置。
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