WO2022254678A1 - コンシクエントポール型ロータ、電動機、圧縮機、及び空気調和機 - Google Patents

コンシクエントポール型ロータ、電動機、圧縮機、及び空気調和機 Download PDF

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WO2022254678A1
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rotor
shaft
magnetic body
consequent
magnetic
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PCT/JP2021/021297
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English (en)
French (fr)
Inventor
智希 増子
篤 松岡
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2746—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets arranged with the same polarity, e.g. consequent pole type
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets

Definitions

  • the present disclosure relates to rotors used in electric motors, particularly consequent pole rotors.
  • a contraption having first magnetic poles acting as a first polarity with respect to the stator and pseudo-magnetic second poles acting as a second polarity is provided.
  • a Quentpole type rotor is used.
  • magnetic flux leaks from the permanent magnets in the axial direction.
  • this magnetic flux also called leakage flux
  • the shaft of the consequent pole rotor is magnetized, it is difficult to place the electric motor with the consequent pole rotor in a device such as a compressor. Therefore, in order to reduce the magnetic flux flowing into the shaft, a rotor has been proposed in which a gap is provided between the permanent magnets and the shaft (Patent Document 1).
  • Patent Document 1 has a problem that the strength against the stress generated in the rotor core is reduced.
  • the purpose of this disclosure is to reduce the magnetic flux flowing into the shaft.
  • a consequent-pole rotor includes: a rotor core having a shaft hole and a magnet insertion hole; a shaft arranged in the shaft hole; a permanent magnet arranged in the magnet insertion hole; a first magnetic body provided at an end of the rotor core in the axial direction, At least part of the first magnetic body is located between the shaft hole and the magnet insertion hole in a plane orthogonal to the axial direction.
  • An electric motor includes: the consequent pole rotor; a stator disposed outside the consequent pole rotor.
  • a compressor includes: a closed container; a compression device disposed within the closed vessel; and the electric motor that drives the compression device.
  • An air conditioner according to another aspect of the present disclosure includes the compressor; and a heat exchanger.
  • the magnetic flux flowing into the shaft can be reduced.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of an electric motor according to Embodiment 1;
  • FIG. It is a top view which shows a rotor roughly.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along line C4-C4 in FIG. 2;
  • FIG. 11 is a plan view showing another example of the rotor;
  • FIG. 8 is a plan view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 11 is a perspective view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 8 is a plan view showing the rotor shown in FIG. 7;
  • FIG. 9 is a cross-sectional view along line C9-C9 in FIG. 8;
  • FIG. 11 is a perspective view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along line C11-C11 in FIG. 10;
  • FIG. 8 is a plan view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 13 is a cross-sectional view along line C13-C13 in FIG. 12;
  • FIG. 8 is a plan view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 15 is a cross-sectional view along line C15-C15 in FIG. 14;
  • FIG. 8 is a plan view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 17 is a cross-sectional view along line C17-C17 in FIG. 16;
  • FIG. 5 is a plan view showing a consequent pole rotor according to a comparative example;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along line C11-C11 in FIG. 10;
  • FIG. 8 is a plan view showing still another example of the rotor;
  • FIG. 13
  • FIG. 19 is a cross-sectional view along line C19-C19 in FIG. 18; 4 is a diagram showing magnetic fluxes leaking in the axial direction from the permanent magnets of the rotor in Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a compressor according to Embodiment 2;
  • FIG. 10 is a diagram schematically showing the configuration of a refrigerating and air-conditioning apparatus according to Embodiment 3;
  • Embodiment 1 An electric motor 1 according to Embodiment 1 will be described.
  • the z-axis direction (z-axis) indicates a direction parallel to the axis Ax of the electric motor 1
  • the x-axis direction (x-axis) indicates a direction perpendicular to the z-axis direction.
  • the y-axis direction (y-axis) indicates a direction orthogonal to both the z-axis direction and the x-axis direction.
  • the axis Ax is the center of rotation of the rotor 2 , that is, the rotation axis of the rotor 2 .
  • the direction parallel to the axis Ax is also referred to as "the axial direction of the rotor 2" or simply “the axial direction”.
  • a radial direction is a radial direction of the rotor 2 or the stator 3 and is a direction perpendicular to the axis Ax.
  • the xy plane is a plane perpendicular to the axial direction.
  • An arrow D1 indicates a circumferential direction about the axis Ax.
  • the circumferential direction of the rotor 2 or stator 3 is also simply referred to as "circumferential direction”.
  • FIG. 1 is a sectional view schematically showing the structure of electric motor 1 according to Embodiment 1.
  • the electric motor 1 has a rotor 2 and a stator 3 .
  • the motor 1 is, for example, a permanent magnet synchronous motor such as an embedded permanent magnet motor (IPM motor).
  • IPM motor embedded permanent magnet motor
  • the stator 3 is arranged outside the rotor 2 .
  • the stator 3 has a stator core 31 and coils 32 .
  • the stator core 31 is an annular core having a core back extending in the circumferential direction and a plurality of teeth extending radially from the core back.
  • the stator core 31 is composed of, for example, a plurality of magnetic iron thin plates.
  • stator core 31 is composed of a plurality of magnetic steel sheets laminated in the axial direction.
  • the thickness of each electromagnetic steel sheet of the stator core 31 is, for example, 0.2 mm to 0.5 mm.
  • the coil 32 (that is, winding) is wound around an insulator attached to the stator core 31, for example.
  • the coil 32 is insulated by an insulator.
  • Coil 32 is made of a material including, for example, copper or aluminum.
  • the stator core 31 and coils 32 may be fixed by, for example, a cylindrical shell made of a material containing iron.
  • the stator 3 is covered with a cylindrical shell together with the rotor 2 by shrink fitting.
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing the rotor 2.
  • FIG. “N” shown in FIG. 2 indicates the north pole of the rotor 2 and “S” indicates the south pole of the rotor 2 . That is, in FIG. 2 , “N” indicates an N pole acting on the stator 3 and “S” indicates an S pole acting on the stator 3 .
  • the +z side or -z side of the rotor 2 may have the structure shown in FIG.
  • the example shown in FIG. 2 is an example showing the structure on the +z side of the rotor 2
  • the structure on the -z side of the rotor 2 is the same as the structure on the +z side of the rotor 2 in this embodiment.
  • the rotor 2 is a consequent pole rotor.
  • the rotor 2 has a rotor core 21 , multiple permanent magnets 22 , a shaft 23 and at least one first magnetic body 24 .
  • the rotor 2 is rotatably arranged inside the stator 3 .
  • the rotation axis of the rotor 2 coincides with the axis Ax.
  • An air gap is provided between rotor core 21 and stator 3 .
  • the rotor core 21 is composed of a plurality of cores 210 laminated in the axial direction. Rotor core 21 is fixed to shaft 23 . When the electric motor 1 is driven, the shaft 23 rotates together with the rotor core 21 .
  • the rotor core 21 may be longer than the stator core 31 in the axial direction. Thereby, the magnetic flux from the rotor 2 (specifically, each permanent magnet 22 ) efficiently flows into the stator core 31 .
  • the rotor core 21 (that is, multiple cores 210) has multiple magnet insertion holes 21a and a shaft hole 21b.
  • the rotor core 21 has a plurality of magnet insertion holes 21a, and at least one permanent magnet 22 is arranged in each magnet insertion hole 21a.
  • the rotor core 21 is composed of, for example, a plurality of electromagnetic steel plates.
  • each of the plurality of cores 210 is an electromagnetic steel sheet.
  • Each core 210 of the rotor core 21 has a thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, for example.
  • the cores 210 of the rotor core 21 are laminated in the axial direction.
  • each core 210 of rotor core 21 has a thickness of 0.35 mm.
  • the plurality of magnet insertion holes 21a are formed at equal intervals in the circumferential direction of the rotor core 21.
  • rotor core 21 is provided with three magnet insertion holes 21a.
  • the shaft hole 21b is provided in the central portion of the rotor core 21.
  • the shaft hole 21b penetrates the rotor core 21 in the axial direction.
  • a shaft 23 is arranged in the shaft hole 21b.
  • the shaft 23 is made of magnetic material.
  • the rotor 2 is a consequent pole rotor. That is, the rotor 2 has a first magnetic pole formed by each permanent magnet 22 and a second magnetic pole which is a pseudo magnetic pole formed by a part of the rotor core 21 between two magnet insertion holes 21a adjacent to each other. have. That is, the second magnetic pole is a pseudo magnetic pole formed by a portion of rotor core 21 adjacent to each magnet insertion hole 21 a in the circumferential direction of rotor core 21 .
  • FIG. 3 is a plan view schematically showing the rotor 2.
  • FIG. 3 Each dashed line shown in FIG. 3 indicates the boundary between the first magnetic pole region N1 and the second magnetic pole region S1.
  • the rotor 2 has multiple first magnetic pole regions N1 and multiple second magnetic pole regions S1.
  • Each first magnetic pole region N1 is a region including the permanent magnet 22 and the magnet insertion hole 21a on the xy plane.
  • each first magnetic pole region N1 is a region between two straight lines passing through both ends of the magnet insertion hole 21a in the circumferential direction and the rotation center of the rotor 2 in the xy plane.
  • Each second magnetic pole region S1 is a region between two straight lines passing through one end of each of two adjacent magnet insertion holes 21a and the center of rotation of the rotor 2 on the xy plane. That is, each second magnetic pole region S1 is a region that does not include the magnet insertion holes 21a and the permanent magnets 22. As shown in FIG.
  • Each permanent magnet 22 forms an N pole as the first magnetic pole of the rotor 2.
  • a part of the rotor core 21 adjacent to each magnet insertion hole 21 a in the circumferential direction of the rotor core 21 forms an S pole as a second magnetic pole, which is a pseudo magnetic pole of the rotor 2 .
  • each first magnetic pole region N1 functions as a first magnetic pole (in this embodiment, a magnetic pole serving as an N pole for the stator 3)
  • each second magnetic pole region S1 functions as a second magnetic pole.
  • 2 magnetic poles in this embodiment, pseudo magnetic poles serving as S poles for the stator 3
  • each first magnetic pole region N1 functions as a first polarity
  • each second magnetic pole region S1 functions as a second polarity different from the first polarity.
  • each first magnetic pole region N1 of the rotor 2 functions as a magnetic pole serving as an N pole with respect to the stator 3, but each first magnetic pole region N1 is S with respect to the stator 3. It may function as a magnetic pole acting as a pole.
  • each second magnetic pole region S1 of the rotor 2 acts as a magnetic pole acting as a north pole for the stator 3 .
  • the number of permanent magnets 22 is half the number n of magnetic poles of the rotor 2 (n is an even number equal to or greater than 4).
  • the number n of magnetic poles of the rotor 2 is the total number of the magnetic poles functioning as N poles for the stator 3 and the number of magnetic poles functioning as S poles for the stator 3 .
  • Each permanent magnet 22 is, for example, a flat permanent magnet.
  • Each permanent magnet 22 is, for example, a sintered magnet containing neodymium (Nd), but is not limited to this.
  • each permanent magnet 22 may be a ferrite magnet, a magnet containing samarium (Sm) and cobalt (Co), or a bonded magnet.
  • the types of permanent magnets 22 are not limited to these examples, and permanent magnets 22 may be made of other materials.
  • the permanent magnets 22 in each magnet insertion hole 21a are magnetized in the radial direction, so that the magnetic flux from each permanent magnet 22 flows into the stator 3.
  • the rotor 2 may have an end plate covering the end of each magnet insertion hole 21a in the axial direction.
  • This end plate is made, for example, of a non-magnetic material.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view along line C4-C4 in FIG.
  • the rotor 2 has at least one first magnetic body 24 provided at the end of the rotor core 21 in the axial direction.
  • the rotor 2 has two first magnetic bodies 24 .
  • the first magnetic bodies 24 are provided at both ends of the rotor core 21 in the axial direction. Therefore, one first magnetic body 24 is provided at one end of the rotor core 21 in the axial direction, and another first magnetic body 24 is provided at the other end of the rotor core 21 in the axial direction.
  • a portion of the first magnetic body 24 is positioned between the shaft hole 21b and the magnet insertion hole 21a of each first magnetic pole region N1.
  • part of the first magnetic body 24 is located in the region between the shaft 23 and the permanent magnet 22 in each first magnetic pole region N1 on the xy plane.
  • At least part of the first magnetic body 24 should be located between the shaft hole 21b and the magnet insertion hole 21a in the xy plane. In other words, at least part of the first magnetic body 24 should be located in the region between the shaft 23 and the permanent magnet 22 in each first magnetic pole region N1 in the xy plane. As shown in FIG. 3, a portion of the first magnetic body 24 may be present in each second magnetic pole region S1.
  • a small air gap may be provided in the area between the shaft 23 and the permanent magnet 22 in each first magnetic pole area N1. It is desirable that the area between the shaft 23 and the permanent magnet 22 in each first magnetic pole area N1 is free of large air gaps.
  • the shape of the first magnetic body 24 is annular on the xy plane.
  • the first magnetic body 24 has a thickness in the axial direction. Therefore, the first magnetic body 24 faces the outer peripheral surface of the shaft 23 in the circumferential direction of the shaft 23 .
  • Each first magnetic body 24 is a magnetic body made of iron, carbon steel, or SUS304, for example.
  • each first magnetic body 24 is a forged magnetic body.
  • Each first magnetic body 24 may be a cast magnetic body or a laminated magnetic body made up of multiple laminations.
  • FIG. 5 is a plan view showing another example of the rotor 2.
  • FIG. 5 is a plan view showing another example of the rotor 2.
  • the shape of the first magnetic body 24 is different from the shape of the first magnetic body 24 shown in FIG.
  • the structure of the rotor 2 other than the shape of the first magnetic body 24 is the same as the structure of the rotor 2 shown in FIGS.
  • the shape of the first magnetic body 24 is arch-shaped in the xy plane.
  • the first magnetic body 24 has a thickness in the axial direction. Therefore, in the circumferential direction of the shaft 23 , the first magnetic body 24 faces half of the outer peripheral surface of the shaft 23 and does not face the other half of the outer peripheral surface of the shaft 23 .
  • Modification 2. 6 is a plan view showing still another example of the rotor 2.
  • the rotor 2 has a plurality of first magnetic bodies 24 provided at the ends of the rotor core 21 in the axial direction.
  • three first magnetic bodies 24 are provided at the end of the rotor core 21 in the axial direction.
  • the rotor 2 in Modification 2 differs from the rotor 2 shown in FIGS. 2 and 3 in that a plurality of first magnetic bodies 24 are provided at the end of the rotor core 21 in the axial direction.
  • each first magnetic body 24 has an arch shape in the xy plane, but the shape is not limited to this.
  • the number of first magnetic bodies 24 provided at the end of rotor core 21 in the axial direction is different from Modification 1.
  • FIG. In Modified Example 2 the structure of the rotor 2 is the same as that of the rotor 2 in Modified Example 1, except for the number of first magnetic bodies 24 provided at the ends of the rotor core 21 in the axial direction.
  • FIG. 7 is a perspective view showing still another example of the rotor 2.
  • FIG. 8 is a plan view showing the rotor 2 shown in FIG. 7.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view along line C9-C9 in FIG.
  • the rotor 2 further has a second magnetic body 25 provided at the end of the first magnetic body 24 in the axial direction.
  • the second magnetic body 25 is provided at the end of the first magnetic body 24 in the axial direction
  • another second magnetic body 25 is provided at the end of the other first magnetic body 24 in the axial direction. That is, each first magnetic body 24 is arranged between the rotor core 21 and the second magnetic body 25 .
  • the rotor 2 may have at least one second magnetic body 25 on at least one end side of the rotor 2 in the axial direction.
  • the rotor 2 in Modification 3 differs from the rotor 2 shown in FIGS. 2 and 3 in that it has at least one second magnetic body 25 .
  • the structure of the rotor 2 other than the second magnetic body 25 is the same as the structure of the rotor 2 shown in FIGS.
  • the shape of the second magnetic body 25 is annular in the xy plane.
  • the second magnetic body 25 has a thickness in the axial direction. Therefore, the second magnetic body 25 faces the outer peripheral surface of the shaft 23 in the circumferential direction of the shaft 23 .
  • the outer edge of the second magnetic body 25 is positioned inside the outer edge of the rotor core 21 in the xy plane.
  • the maximum outer diameter of the second magnetic body 25 is smaller than the maximum outer diameter of the rotor core 21 in the xy plane.
  • Each second magnetic body 25 is a magnetic body made of iron, carbon steel, or SUS304, for example.
  • each second magnetic body 25 is a forged magnetic body.
  • Each second magnetic body 25 may be a cast magnetic body or a laminated magnetic body made up of multiple thin plates.
  • Modification 4. 10 is a perspective view showing still another example of the rotor 2.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view along line C11-C11 in FIG.
  • the shape of each second magnetic body 25 is arch-shaped in the xy plane.
  • Each second magnetic body 25 has a thickness in the axial direction. Therefore, in the circumferential direction of the shaft 23 , each second magnetic body 25 faces half of the outer peripheral surface of the shaft 23 and does not face the other half of the outer peripheral surface of the shaft 23 .
  • the structure of the rotor 2 other than the shape of each second magnetic body 25 is the same as the structure of the rotor 2 in Modified Example 3.
  • Modification 5. 12 is a plan view showing still another example of the rotor 2.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view along line C13-C13 in FIG. 12.
  • FIG. In modification 5, rotor core 21 further has at least one air gap 21c provided between shaft 23 and magnet insertion hole 21a.
  • each void 21c is formed by a recess.
  • each air gap 21c is provided at the end of the rotor core 21 in the axial direction.
  • each void 21c is formed by a recess, but each void 21c may be formed by a through hole.
  • each gap 21c is formed in the rotor core 21 around the shaft 23 so as to have an annular shape in the xy plane. That is, each gap 21 c is formed in rotor core 21 so as to surround shaft 23 . Each air gap 21c is positioned inside the outer edge of the first magnetic body 24 in the xy plane. In the example shown in FIGS. 12 and 13, each gap 21c communicates with the shaft hole 21b.
  • the shape of each gap 21c in the xy plane is not limited to an annular shape. For example, the shape of each gap 21c in the xy plane may be arched or rectangular.
  • the rotor 2 in Modification 5 differs from the rotor 2 shown in FIGS. 2 and 3 in that it has at least one air gap 21c.
  • the structure of the rotor 2 other than the gap 21c is the same as the structure of the rotor 2 shown in FIGS.
  • the rotor 2 in Modification 5 may further include at least one second magnetic body 25 described in Modification 3 or Modification 4.
  • Modification 6. 14 is a plan view showing still another example of the rotor 2.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view along line C15-C15 in FIG. 14.
  • FIG. Points different from Modification 5 will be described below.
  • the rotor core 21 has a plurality of gaps 21c provided between the shaft 23 and the magnet insertion holes 21a.
  • the air gap 21c is provided between the shaft hole 21b and the magnet insertion hole 21a.
  • An air gap 21c may be provided in the second magnetic pole region S1.
  • each air gap 21c is positioned inside the outer edge of the first magnetic body 24 in the xy plane.
  • Each gap 21c is formed by a through hole. That is, each gap 21c penetrates the rotor core 21 in the axial direction.
  • Each gap 21c does not communicate with the shaft hole 21b.
  • the shape of each gap 21c in the xy plane is arch-shaped.
  • the shape of each gap 21c in the xy plane may be rectangular.
  • a plurality of air gaps 21c are arranged circumferentially around the shaft 23.
  • a plurality of gaps 21 c are arranged in the circumferential direction so as to surround shaft 23 .
  • Each air gap 21c is covered with the first magnetic body 24 in the xy plane.
  • the rotor 2 in Modification 6 differs from the rotor 2 in Modification 5 in these respects. Except for these points, the structure of the rotor 2 in the sixth modification is the same as the structure of the rotor 2 in the fifth modification.
  • the rotor 2 in Modification 6 may further include at least one second magnetic body 25 described in Modification 3 or Modification 4.
  • Modification 7. 16 is a plan view showing still another example of the rotor 2.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view along line C17-C17 in FIG. 16.
  • FIG. Points different from Modification 6 will be described below.
  • each gap 21c overlaps the first magnetic body 24 on the xy plane.
  • the rotor 2 in Modification 7 differs from the rotor 2 in Modification 6 in this respect. Except for this point, the structure of the rotor 2 in the seventh modification is the same as the structure of the rotor 2 in the sixth modification.
  • the rotor 2 in Modification 7 may further include at least one second magnetic body 25 described in Modification 3 or Modification 4.
  • FIG. 18 is a plan view showing a consequent-pole rotor 2a according to a comparative example.
  • 19 is a cross-sectional view along line C19-C19 in FIG. 18.
  • FIG. An arrow M1 shown in FIG. 18 indicates the magnetic flux from the permanent magnet 22 in the xy plane.
  • An arrow M2 shown in FIG. 19 indicates the magnetic flux leaking from the permanent magnet 22 in the axial direction.
  • the consequent-pole rotor 2 a according to the comparative example does not have the first magnetic body 24 .
  • a magnetic flux M2 leaks from the permanent magnet 22 in the axial direction.
  • this magnetic flux also called leakage flux
  • the shaft 23 is magnetized. If the shaft 23 is magnetized, it is difficult to place the electric motor with the consequent pole rotor 2a in a device such as a compressor.
  • FIG. 20 is a diagram showing the magnetic flux M3 leaking in the axial direction from the permanent magnet 22 of the rotor 2 in this embodiment.
  • at least part of the first magnetic body 24 is located between the shaft hole 21b and the magnet insertion hole 21a in the xy plane.
  • at least part of the first magnetic body 24 is located in the region between the shaft 23 and the permanent magnet 22 in each first magnetic pole region N1 in the xy plane. Therefore, even if the magnetic flux M3 leaks from the permanent magnet 22 in the axial direction as shown in FIG. flow towards 22.
  • the electric motor 1 having the rotor 2 is arranged in a device such as a compressor, magnetic parts provided in the device can be prevented from being attracted to the shaft 23 of the rotor 2 .
  • the electric motor 1 can be easily arranged in that arrangement.
  • the first magnetic body 24 When the shape of the first magnetic body 24 is annular in the xy plane, the first magnetic body 24 faces the outer peripheral surface of the shaft 23 in the circumferential direction of the shaft 23 . Therefore, even if magnetic flux leaks from the permanent magnet 22 in the axial direction, the magnetic flux flowing into the shaft 23 can be effectively reduced.
  • the first magnetic body 24 is positioned between the shaft hole 21b and the magnet insertion hole 21a in the xy plane, leakage of effective magnetic flux from the permanent magnet 22 is suppressed, Only the leakage flux to the shaft 23 can be reduced.
  • the first magnetic body 24 when the first magnetic body 24 has an arched shape on the xy plane, the first magnetic body 24 extends along the outer peripheral surface of the shaft 23 in the circumferential direction of the shaft 23. It faces one half and does not face the other half of the outer peripheral surface of the shaft 23 .
  • the first magnetic body 24 functions as a balance weight.
  • the first magnetic body 24 can be used to offset the force imbalance that occurs between the compression element and the electric element in the compressor.
  • the rotor 2 has a plurality of first magnetic bodies 24 provided at the end of the rotor core 21 in the axial direction
  • the plurality of first magnetic bodies 24 function as balance weights.
  • the electric motor 1 is used as an electric element in a compressor
  • the second magnetic body 25 when the shape of the second magnetic body 25 is arched in the xy plane, the second magnetic body 25 is half the outer peripheral surface of the shaft 23 in the circumferential direction of the shaft 23. , and does not face the other half of the outer circumference of shaft 23 .
  • the second magnetic body 25 functions as a balance weight.
  • the second magnetic body 25 when the electric motor 1 is used as an electric element in a compressor, the second magnetic body 25 can be used to offset the force imbalance that occurs between the compression element and the electric element in the compressor.
  • the rotor core 21 further has at least one air gap 21c provided between the shaft 23 and the magnet insertion hole 21a as shown in modifications 5, 6, or 7, in each first magnetic pole region N1
  • Magnetic resistance in the area between the permanent magnet 22 and the shaft 23 can be increased. Therefore, even if magnetic flux leaks from the permanent magnet 22 in the axial direction, the magnetic flux easily flows into the first magnetic body 24 and flows toward the permanent magnet 22 through the rotor core 21 . As a result, even if magnetic flux leaks from the permanent magnet 22 in the axial direction, the magnetic flux flowing into the shaft 23 can be more effectively reduced.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view schematically showing the structure of compressor 300. As shown in FIG.
  • the compressor 300 has an electric motor 1 as an electric element, a sealed container 307 as a housing, and a compression mechanism 305 as a compression element (also referred to as a compression device).
  • compressor 300 is a scroll compressor.
  • compressor 300 is not limited to a scroll compressor.
  • Compressor 300 may be a compressor other than a scroll compressor, such as a rotary compressor.
  • the electric motor 1 in the compressor 300 is the electric motor 1 described in the first embodiment. Electric motor 1 drives compression mechanism 305 .
  • the compressor 300 further includes a subframe 308 that supports the lower end of the shaft 23 (that is, the end opposite to the compression mechanism 305 side).
  • the compression mechanism 305 is arranged inside the sealed container 307 .
  • the compression mechanism 305 includes a fixed scroll 301 having a spiral portion, an orbiting scroll 302 having a spiral portion forming a compression chamber between the spiral portion of the fixed scroll 301 and a compliance frame 303 holding the upper end of the shaft 23 . and a guide frame 304 that is fixed to the sealed container 307 and holds the compliance frame 303 .
  • a suction pipe 310 that penetrates the sealed container 307 is press-fitted into the fixed scroll 301 . Further, the sealed container 307 is provided with a discharge pipe 306 for discharging the high-pressure refrigerant gas discharged from the fixed scroll 301 to the outside.
  • the discharge pipe 306 communicates with an opening provided between the compression mechanism 305 of the sealed container 307 and the electric motor 1 .
  • the electric motor 1 is fixed to the closed container 307 by fitting the stator 3 into the closed container 307 .
  • the configuration of the electric motor 1 is as described above.
  • a glass terminal 309 for supplying electric power to the electric motor 1 is fixed to the sealed container 307 by welding.
  • the compressor 300 Since the compressor 300 has the electric motor 1 described in the first embodiment, the compressor 300 has the advantages described in the first embodiment. For example, when arranging the electric motor 1 inside the compressor 300 , it is possible to prevent magnetic parts of the compressor 300 (for example, the sealed container 307 ) from being attracted to the shaft 23 of the rotor 2 . As a result, when arranging the electric motor 1 inside the compressor 300 , the electric motor 1 can be easily arranged inside the compressor 300 .
  • the compressor 300 has the electric motor 1 described in Embodiment 1, the performance of the compressor 300 can be improved.
  • FIG. 22 is a diagram schematically showing the configuration of a refrigerating and air-conditioning device 7 according to Embodiment 3. As shown in FIG.
  • the refrigerating and air-conditioning device 7 is capable of cooling and heating operations, for example.
  • the refrigerant circuit diagram shown in FIG. 22 is an example of a refrigerant circuit diagram of an air conditioner capable of cooling operation.
  • a refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to Embodiment 3 has an outdoor unit 71 , an indoor unit 72 , and a refrigerant pipe 73 connecting the outdoor unit 71 and the indoor unit 72 .
  • the outdoor unit 71 has a compressor 300, a condenser 74 as a heat exchanger, an expansion device 75, and an outdoor fan 76 (first fan).
  • Condenser 74 condenses the refrigerant compressed by compressor 300 .
  • the expansion device 75 reduces the pressure of the refrigerant condensed by the condenser 74 and adjusts the flow rate of the refrigerant.
  • the throttle device 75 is also called a decompression device.
  • the indoor unit 72 has an evaporator 77 as a heat exchanger and an indoor fan 78 (second fan).
  • the evaporator 77 evaporates the refrigerant decompressed by the expansion device 75 to cool the indoor air.
  • refrigerant is compressed by compressor 300 and flows into condenser 74 .
  • the refrigerant is condensed by the condenser 74 and the condensed refrigerant flows into the expansion device 75 .
  • the refrigerant is depressurized by the throttle device 75 and the depressurized refrigerant flows into the evaporator 77 .
  • the refrigerant evaporates in the evaporator 77 and the refrigerant (specifically, refrigerant gas) flows into the compressor 300 of the outdoor unit 71 again.
  • the configuration and operation of the refrigerating and air-conditioning device 7 described above are examples, and are not limited to the above-described examples.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to the third embodiment has the electric motor 1 described in the first embodiment, so the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 has the advantages described in the first embodiment.
  • the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to Embodiment 3 has the compressor 300 according to Embodiment 2, and therefore has the advantages described in Embodiment 2. Furthermore, since the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 according to Embodiment 3 has the compressor 300 according to Embodiment 2, the performance of the refrigerating and air-conditioning apparatus 7 can be improved.
  • the electric motor 1 described in Embodiment 1 can be installed in equipment having a drive source, such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool, in addition to the compressor 300 and the refrigerating and air-conditioning device 7 .
  • a drive source such as a ventilation fan, a home appliance, or a machine tool
  • 1 electric motor 2 rotor, 3 stator, 7 refrigerating and air-conditioning device, 21 rotor core, 21a magnet insertion hole, 21b shaft hole, 21c air gap, 22 permanent magnet, 23 shaft, 24 first magnetic body, 25 second magnetic body, 71 outdoor unit, 72 indoor unit, 210 core, 300 compressor, 305 compression mechanism, 307 airtight container, N1 first magnetic pole area, S1 second magnetic pole area.

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Abstract

ロータ（２）は、シャフト孔（２１ｂ）及び磁石挿入孔（２１ａ）を有するロータコア（２１）と、シャフト孔（２１ｂ）に配置されたシャフト（２３）と、磁石挿入孔（２１ａ）に配置された永久磁石（２２）と、軸方向におけるロータコア（２１）の端部に設けられた第１の磁性体（２４）とを有する。軸方向と直交する平面において、第１の磁性体（２４）の少なくとも一部が、シャフト孔（２１ｂ）と磁石挿入孔（２１ａ）との間に位置する。

Description

コンシクエントポール型ロータ、電動機、圧縮機、及び空気調和機
　本開示は、電動機に用いられるロータ、特にコンシクエントポール型ロータに関する。
　電動機用のロータにおける永久磁石の使用量を減らすため、ステータに対して第１の極性として機能する第１の磁極と、第２の極性として機能する疑似磁極である第２の磁極とを有するコンシクエントポール型ロータが用いられている。従来のコンシクエントポール型ロータでは、永久磁石から軸方向に漏れる磁束が生じる。この磁束（漏れ磁束とも称する）がコンシクエントポール型ロータのシャフトに流入すると、シャフトが磁化する。コンシクエントポール型ロータのシャフトが磁化している場合、コンシクエントポール型ロータを有する電動機を、圧縮機などの装置内に配置することが難しい。そのため、シャフトに流入する磁束を低減するために、永久磁石とシャフトとの間に空隙を設けたロータが提案されている（特許文献１）。
特開２０１３－１８３５７０号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ロータコアに生じる応力に対する強度が低下するという問題がある。
　本開示の目的は、シャフトに流入する磁束を低減することである。
　本開示の一態様に係るコンシクエントポール型ロータは、
　シャフト孔及び磁石挿入孔を有するロータコアと、
　前記シャフト孔に配置されたシャフトと、
　前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と、
　軸方向における前記ロータコアの端部に設けられた第１の磁性体と
　を備え、
　前記軸方向と直交する平面において、前記第１の磁性体の少なくとも一部が、前記シャフト孔と前記磁石挿入孔との間に位置する。
　本開示の他の態様に係る電動機は、
　前記コンシクエントポール型ロータと、
　前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと
　を備える。
　本開示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。
　本開示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。
　本開示によれば、シャフトに流入する磁束を低減することができる。
実施の形態１に係る電動機の構造を概略的に示す断面図である。 ロータを概略的に示す平面図である。 ロータを概略的に示す平面図である。 図２における線Ｃ４－Ｃ４に沿った断面図である。 ロータの他の例を示す平面図である。 ロータのさらに他の例を示す平面図である。 ロータのさらに他の例を示す斜視図である。 図７に示されるロータを示す平面図である。 図８における線Ｃ９－Ｃ９に沿った断面図である。 ロータのさらに他の例を示す斜視図である。 図１０における線Ｃ１１－Ｃ１１に沿った断面図である。 ロータのさらに他の例を示す平面図である。 図１２における線Ｃ１３－Ｃ１３に沿った断面図である。 ロータのさらに他の例を示す平面図である。 図１４における線Ｃ１５－Ｃ１５に沿った断面図である。 ロータのさらに他の例を示す平面図である。 図１６における線Ｃ１７－Ｃ１７に沿った断面図である。 比較例に係るコンシクエントポール型ロータを示す平面図である。 図１８における線Ｃ１９－Ｃ１９に沿った断面図である。 実施の形態１におけるロータの永久磁石からの軸方向に漏れる磁束を示す図である。 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。 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．
　実施の形態１に係る電動機１について説明する。
　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軸方向に直交する方向を示し、ｙ軸方向（ｙ軸）は、ｚ軸方向及びｘ軸方向の両方に直交する方向を示す。軸線Ａｘは、ロータ２の回転中心、すなわち、ロータ２の回転軸である。軸線Ａｘと平行な方向は、「ロータ２の軸方向」又は単に「軸方向」とも称する。径方向は、ロータ２又はステータ３の半径方向であり、軸線Ａｘと直交する方向である。ｘｙ平面は、軸方向と直交する平面である。矢印Ｄ１は、軸線Ａｘを中心とする周方向を示す。ロータ２又はステータ３の周方向を、単に「周方向」とも称する。
〈電動機１〉
　図１は、実施の形態１に係る電動機１の構造を概略的に示す断面図である。
　電動機１は、ロータ２と、ステータ３とを有する。電動機１は、例えば、永久磁石埋込型電動機（ＩＰＭモータ）などの永久磁石同期電動機である。
〈ステータ３〉
　ステータ３は、ロータ２の外側に配置されている。ステータ３は、ステータコア３１と、コイル３２とを有する。ステータコア３１は、周方向に延在するコアバックと、コアバックから径方向に延在する複数のティースとを有する環状のコアである。
　ステータコア３１は、例えば、磁性を持つ複数の鉄の薄板で構成されている。本実施の形態では、ステータコア３１は、軸方向に積層された複数の電磁鋼板で構成されている。ステータコア３１の各電磁鋼板の厚さは、例えば、０．２ｍｍから０．５ｍｍである。
　コイル３２（すなわち、巻線）は、例えば、ステータコア３１に取り付けられたインシュレータに巻かれている。この場合、コイル３２は、インシュレータによって絶縁されている。コイル３２は、例えば、銅又はアルミニウムを含む材料で作られている。
　ステータコア３１、及びコイル３２は、例えば、鉄を含む材料で作られた円筒状シェルによって固定されてもよい。この場合、例えば、ステータ３は、ロータ２と共に、焼き嵌めによって円筒状シェルで覆われる。
〈ロータ２〉
　図２は、ロータ２を概略的に示す平面図である。図２に示される「Ｎ」は、ロータ２のＮ極を示し、「Ｓ」は、ロータ２のＳ極を示す。すなわち、図２において、「Ｎ」は、ステータ３に対して機能するＮ極を示し、「Ｓ」は、ステータ３に対して機能するＳ極を示す。ロータ２の＋ｚ側又はーｚ側が、図２に示される構造を持っていればよい。図２に示される例はロータ２の＋ｚ側の構造を示す例であるが、本実施の形態ではロータ２のーｚ側の構造もロータ２の＋ｚ側の構造と同じである。
　本実施の形態では、ロータ２は、コンシクエントポール型ロータである。ロータ２は、ロータコア２１と、複数の永久磁石２２と、シャフト２３と、少なくとも１つの第１の磁性体２４とを有する。ロータ２は、ステータ３の内側に回転可能に配置されている。ロータ２の回転軸は、軸線Ａｘと一致する。エアギャップがロータコア２１とステータ３との間に設けられている。
　ロータコア２１は、軸方向に積層された複数のコア２１０で構成されている。ロータコア２１は、シャフト２３に固定されている。電動機１が駆動すると、シャフト２３は、ロータコア２１と共に回転する。
　軸方向において、ロータコア２１は、ステータコア３１よりも長くてもよい。これにより、ロータ２（具体的には、各永久磁石２２）からの磁束が、ステータコア３１に効率的に流入する。
　ロータコア２１（すなわち、複数のコア２１０）は、複数の磁石挿入孔２１ａと、シャフト孔２１ｂとを有する。
　本実施の形態では、ロータコア２１は複数の磁石挿入孔２１ａを有し、少なくとも１つの永久磁石２２が各磁石挿入孔２１ａに配置されている。
　ロータコア２１は、例えば、複数の電磁鋼板によって構成されている。この場合、複数のコア２１０の各々は、電磁鋼板である。
　ロータコア２１の各コア２１０は、例えば、０．１ｍｍから０．５ｍｍの厚みを持つ。ロータコア２１のコア２１０は、軸方向に積層されている。本実施の形態では、ロータコア２１の各コア２１０は、０．３５ｍｍの厚みを持つ。
　複数の磁石挿入孔２１ａは、ロータコア２１の周方向に等間隔で形成されている。本実施の形態では、３個の磁石挿入孔２１ａがロータコア２１に設けられている。
　シャフト孔２１ｂは、ロータコア２１の中央部に設けられている。シャフト孔２１ｂは、軸方向にロータコア２１を貫通している。シャフト孔２１ｂに、シャフト２３が配置されている。シャフト２３は、磁性体で作られている。
　上述のように、本実施の形態では、ロータ２は、コンシクエントポール型ロータである。すなわち、ロータ２は、各永久磁石２２によって形成される第１の磁極と、互いに隣接する２つの磁石挿入孔２１ａの間のロータコア２１の一部によって形成される疑似磁極である第２の磁極とを持つ。すなわち、第２の磁極は、ロータコア２１の周方向において各磁石挿入孔２１ａに隣接するロータコア２１の一部によって形成される疑似磁極である。
　図３は、ロータ２を概略的に示す平面図である。図３に示される各破線は、第１の磁極領域Ｎ１と第２の磁極領域Ｓ１との間の境界を示す。
　図３に示されるように、ロータ２は、複数の第１の磁極領域Ｎ１と、複数の第２の磁極領域Ｓ１とを有する。各第１の磁極領域Ｎ１は、ｘｙ平面において、永久磁石２２及び磁石挿入孔２１ａを含む領域である。具体的には、各第１の磁極領域Ｎ１は、ｘｙ平面において、周方向における磁石挿入孔２１ａの両端とロータ２の回転中心とを通る２直線の間の領域である。各第２の磁極領域Ｓ１は、ｘｙ平面において、互いに隣接する２つの磁石挿入孔２１ａの各々の一端とロータ２の回転中心とを通る２直線の間の領域である。すなわち、各第２の磁極領域Ｓ１は、磁石挿入孔２１ａ及び永久磁石２２を含まない領域である。
　各永久磁石２２は、ロータ２の第１の磁極としてのＮ極を形成する。ロータコア２１の周方向において各磁石挿入孔２１ａに隣接するロータコア２１の一部は、ロータ２の疑似磁極である第２の磁極としてのＳ極を形成する。この場合、各第１の磁極領域Ｎ１は、第１の磁極（本実施の形態では、ステータ３に対してＮ極の役目をする磁極）として機能し、各第２の磁極領域Ｓ１は、第２の磁極（本実施の形態では、ステータ３に対してＳ極の役目をする疑似磁極）として機能する。言い換えると、各第１の磁極領域Ｎ１は第１の極性として機能し、各第２の磁極領域Ｓ１は第１の極性とは異なる第２の極性として機能する。
　本実施の形態では、ロータ２の各第１の磁極領域Ｎ１が、ステータ３に対してＮ極の役目をする磁極として機能するが、各第１の磁極領域Ｎ１が、ステータ３に対してＳ極の役目をする磁極として機能してもよい。この場合、ロータ２の各第２の磁極領域Ｓ１は、ステータ３に対してＮ極の役目をする磁極として機能する。
　永久磁石２２の数は、ロータ２の磁極の数ｎ（ｎは４以上の偶数）の半分である。ロータ２の磁極の数ｎは、ステータ３に対してＮ極として機能する磁極と、ステータ３に対してＳ極として機能する磁極の数との合計数である。ロータ２のＮ極及びＳ極は、ロータ２の周方向に交互に位置している。本実施の形態では、ｎ＝６である。
　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）を含む焼結磁石であるが、これに限定されない。例えば、各永久磁石２２は、フェライト磁石、サマリウム（Ｓｍ）及びコバルト（Ｃｏ）を含む磁石、又はボンド磁石でもよい。永久磁石２２の種類は、これらの例に限られず、他の材料によって永久磁石２２が作られていてもよい。
　各磁石挿入孔２１ａ内の永久磁石２２は、径方向に磁化されており、これにより各永久磁石２２からの磁束は、ステータ３に流入する。
　ロータ２は、軸方向における各磁石挿入孔２１ａの端部を覆う端板を有してもよい。軸方向における各磁石挿入孔２１ａの端部が端板によって覆われている場合、永久磁石２２がロータコア２１から外れることを防ぐことができる。この端板は、例えば、非磁性材料で作られる。
　図４は、図２における線Ｃ４－Ｃ４に沿った断面図である。
　ロータ２は、軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられた少なくとも１つの第１の磁性体２４を有する。図４に示される例では、ロータ２は、２つの第１の磁性体２４を有する。具体的には、軸方向におけるロータコア２１の両端に第１の磁性体２４が設けられている。したがって、軸方向におけるロータコア２１の一端に１つの第１の磁性体２４が設けられており、軸方向におけるロータコア２１の他端にもう１つの第１の磁性体２４が設けられている。
　図３に示されるように、ｘｙ平面において、各第１の磁極領域Ｎ１のシャフト孔２１ｂと磁石挿入孔２１ａとの間に、第１の磁性体２４の一部が位置している。言い換えると、ｘｙ平面において、各第１の磁極領域Ｎ１におけるシャフト２３と永久磁石２２との間の領域に、第１の磁性体２４の一部が位置している。
　ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の少なくとも一部が、シャフト孔２１ｂと磁石挿入孔２１ａとの間に位置していればよい。言い換えると、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の少なくとも一部が、各第１の磁極領域Ｎ１におけるシャフト２３と永久磁石２２との間の領域に位置していればよい。図３に示されるように、各第２の磁極領域Ｓ１に第１の磁性体２４の一部が存在していてもよい。
　各第１の磁極領域Ｎ１におけるシャフト２３と永久磁石２２との間の領域には、小さな空隙が設けられていてもよい。各第１の磁極領域Ｎ１におけるシャフト２３と永久磁石２２との間の領域には、大きな空隙が設けられていないことが望ましい。
　図２及び図３に示される例では、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の形状は、円環形状である。第１の磁性体２４は、軸方向における厚みを持っている。したがって、シャフト２３の周方向において、第１の磁性体２４は、シャフト２３の外周面に対向している。
　各第１の磁性体２４は、例えば、鉄、炭素鋼、又はＳＵＳ３０４で作られた磁性体である。例えば、各第１の磁性体２４は、鍛造された磁性体である。各第１の磁性体２４は、鋳造された磁性体、又は複数の薄板によって作られた積層磁性体でもよい。
変形例１．
　図５は、ロータ２の他の例を示す平面図である。
　変形例１では、第１の磁性体２４の形状が、図２に示される第１の磁性体２４の形状と異なる。変形例１において、第１の磁性体２４の形状以外のロータ２の構造は、図２及び図３に示されるロータ２の構造と同じである。
　変形例１では、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の形状は、アーチ形である。第１の磁性体２４は、軸方向における厚みを持っている。したがって、シャフト２３の周方向において、第１の磁性体２４は、シャフト２３の外周面の半分に対向しており、シャフト２３の外周面のもう半分には対向していない。
変形例２．
　図６は、ロータ２のさらに他の例を示す平面図である。
　変形例２では、ロータ２は、軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられた複数の第１の磁性体２４を有する。図６に示される例では、軸方向におけるロータコア２１の端部に、３つの第１の磁性体２４が設けられている。
　すなわち、変形例２におけるロータ２は、軸方向におけるロータコア２１の端部に、複数の第１の磁性体２４が設けられている点で、図２及び図３に示されるロータ２と異なる。変形例２では、ｘｙ平面において、各第１の磁性体２４の形状はアーチ形であるが、この形状に限られない。さらに、変形例２では、軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられた第１の磁性体２４の数が、変形例１と異なる。変形例２において、軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられた第１の磁性体２４の数以外のロータ２の構造は、変形例１におけるロータ２の構造と同じである。
変形例３．
　図７は、ロータ２のさらに他の例を示す斜視図である。
　図８は、図７に示されるロータ２を示す平面図である。
　図９は、図８における線Ｃ９－Ｃ９に沿った断面図である。
　変形例３では、ロータ２は、軸方向における第１の磁性体２４の端部に設けられた第２の磁性体２５をさらに有する。図７に示される例では、ロータ２の一端側において（すなわち、ロータ２の＋ｚ側において）、軸方向における第１の磁性体２４の端部に第２の磁性体２５が設けられており、ロータ２の他端側において（すなわち、ロータ２のーｚ側において）、軸方向におけるもう１つの第１の磁性体２４の端部にもう１つの第２の磁性体２５が設けられている。すなわち、各第１の磁性体２４は、ロータコア２１と第２の磁性体２５との間に配置されている。
　変形例３において、ロータ２は、軸方向におけるロータ２の少なくとも一端側において少なくとも１つの第２の磁性体２５を有していればよい。
　変形例３におけるロータ２は、少なくとも１つの第２の磁性体２５を有する点で、図２及び図３に示されるロータ２と異なる。変形例３において、第２の磁性体２５以外のロータ２の構造は、図２及び図３に示されるロータ２の構造と同じである。
　図８に示される例では、ｘｙ平面において、第２の磁性体２５の形状は、円環形状である。第２の磁性体２５は、軸方向における厚みを持っている。したがって、シャフト２３の周方向において、第２の磁性体２５は、シャフト２３の外周面に対向している。
　図８に示されるように、ｘｙ平面において、第２の磁性体２５の外縁は、ロータコア２１の外縁の内側に位置する。言い換えると、図８に示される例では、ｘｙ平面において、第２の磁性体２５の最大外径は、ロータコア２１の最大外径よりも小さい。
　各第２の磁性体２５は、例えば、鉄、炭素鋼、又はＳＵＳ３０４で作られた磁性体である。例えば、各第２の磁性体２５は、鍛造された磁性体である。各第２の磁性体２５は、鋳造された磁性体、又は複数の薄板によって作られた積層磁性体でもよい。
変形例４．
　図１０は、ロータ２のさらに他の例を示す斜視図である。
　図１１は、図１０における線Ｃ１１－Ｃ１１に沿った断面図である。
　変形例４では、ｘｙ平面において、各第２の磁性体２５の形状は、アーチ形である。各第２の磁性体２５は、軸方向における厚みを持っている。したがって、シャフト２３の周方向において、各第２の磁性体２５は、シャフト２３の外周面の半分に対向しており、シャフト２３の外周面のもう半分には対向していない。変形例４において、各第２の磁性体２５の形状以外のロータ２の構造は、変形例３におけるロータ２の構造と同じである。
変形例５．
　図１２は、ロータ２のさらに他の例を示す平面図である。
　図１３は、図１２における線Ｃ１３－Ｃ１３に沿った断面図である。
　変形例５では、ロータコア２１は、シャフト２３と磁石挿入孔２１ａとの間に設けられた少なくとも１つの空隙２１ｃをさらに有する。図１２及び図１３に示される例では、各空隙２１ｃは、凹部によって形成されている。図１２及び図１３に示される例では、各空隙２１ｃは、軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられている。図１２及び図１３に示される例では、各空隙２１ｃは、凹部によって形成されているが、各空隙２１ｃは、貫通孔によって形成されていてもよい。
　図１２及び図１３に示される例では、各空隙２１ｃは、ｘｙ平面において円環形状を持つように、シャフト２３の周りにおいてロータコア２１に形成されている。すなわち、各空隙２１ｃは、シャフト２３を囲むようにロータコア２１に形成されている。ｘｙ平面において、各空隙２１ｃは、第１の磁性体２４の外縁の内側に位置する。図１２及び図１３に示される例では、各空隙２１ｃは、シャフト孔２１ｂに連通している。ｘｙ平面における各空隙２１ｃの形状は、円環形状に限定されない。例えば、ｘｙ平面における各空隙２１ｃの形状は、アーチ形又は矩形でもよい。
　変形例５におけるロータ２は、少なくとも１つの空隙２１ｃを有する点で、図２及び図３に示されるロータ２と異なる。変形例５において、空隙２１ｃ以外のロータ２の構造は、図２及び図３に示されるロータ２の構造と同じである。変形例５におけるロータ２は、変形例３又は変形例４で説明した少なくとも１つの第２の磁性体２５をさらに有してもよい。
変形例６．
　図１４は、ロータ２のさらに他の例を示す平面図である。
　図１５は、図１４における線Ｃ１５－Ｃ１５に沿った断面図である。
　変形例５と異なる点について以下に説明する。
　変形例６では、ロータコア２１は、シャフト２３と磁石挿入孔２１ａとの間に設けられた複数の空隙２１ｃを有する。各第１の磁極領域Ｎ１において、空隙２１ｃは、シャフト孔２１ｂと磁石挿入孔２１ａとの間に設けられている。第２の磁極領域Ｓ１に空隙２１ｃが設けられていてもよい。この場合において、ｘｙ平面において、各空隙２１ｃは、第１の磁性体２４の外縁の内側に位置する。各空隙２１ｃは、貫通孔によって形成されている。すなわち、各空隙２１ｃは、軸方向においてロータコア２１を貫通している。各空隙２１ｃは、シャフト孔２１ｂに連通していない。ｘｙ平面における各空隙２１ｃの形状は、アーチ形である。ｘｙ平面における各空隙２１ｃの形状は、矩形でもよい。図１４に示される例では、複数の空隙２１ｃが、シャフト２３の周りに周方向に配列されている。言い換えると、複数の空隙２１ｃが、シャフト２３を囲むように、周方向に配列されている。ｘｙ平面において、各空隙２１ｃは、第１の磁性体２４によって覆われている。
　変形例６におけるロータ２は、これらの点で、変形例５におけるロータ２と異なる。変形例６において、これらの点以外のロータ２の構造は、変形例５におけるロータ２の構造と同じである。変形例６におけるロータ２は、変形例３又は変形例４で説明した少なくとも１つの第２の磁性体２５をさらに有してもよい。
変形例７．
　図１６は、ロータ２のさらに他の例を示す平面図である。
　図１７は、図１６における線Ｃ１７－Ｃ１７に沿った断面図である。
　変形例６と異なる点について以下に説明する。
　変形例６では、ｘｙ平面において、各空隙２１ｃの一部は、第１の磁性体２４と重なっている。変形例７におけるロータ２は、この点で、変形例６におけるロータ２と異なる。変形例７において、この点以外のロータ２の構造は、変形例６におけるロータ２の構造と同じである。変形例７におけるロータ２は、変形例３又は変形例４で説明した少なくとも１つの第２の磁性体２５をさらに有してもよい。
〈本実施の形態の利点〉
　図１８は、比較例に係るコンシクエントポール型ロータ２ａを示す平面図である。
　図１９は、図１８における線Ｃ１９－Ｃ１９に沿った断面図である。
　図１８に示される矢印Ｍ１は、ｘｙ平面における永久磁石２２からの磁束を示す。図１９に示される矢印Ｍ２は、永久磁石２２から軸方向に漏れる磁束を示す。
　比較例に係るコンシクエントポール型ロータ２ａは、第１の磁性体２４を有していない。この場合、図１９に示されるように、永久磁石２２から軸方向に漏れる磁束Ｍ２が生じる。この磁束（漏れ磁束とも称する）がコンシクエントポール型ロータ２ａのシャフト２３に流入すると、シャフト２３が磁化する。シャフト２３が磁化している場合、コンシクエントポール型ロータ２ａを有する電動機を、圧縮機などの装置内に配置することが難しい。
　図２０は、本実施の形態におけるロータ２の永久磁石２２からの軸方向に漏れる磁束Ｍ３を示す図である。
　本実施の形態では、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の少なくとも一部が、シャフト孔２１ｂと磁石挿入孔２１ａとの間に位置している。言い換えると、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の少なくとも一部が、各第１の磁極領域Ｎ１におけるシャフト２３と永久磁石２２との間の領域に位置している。したがって、図２０に示されるように、永久磁石２２から軸方向に磁束Ｍ３が漏れた場合であっても、その磁束Ｍ３は、第１の磁性体２４に流入し、ロータコア２１を通って永久磁石２２に向かって流れる。
　すなわち、本実施の形態によれば、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、シャフト２３に流入する磁束を低減することができる。そのため、例えば、ロータ２を有する電動機１を圧縮機などの装置内に配置するときに、その装置に設けられた磁性体部品がロータ２のシャフト２３に引き付けられることを防ぐことができる。その結果、例えば、ロータ２を有する電動機１を圧縮機などの装置内に配置するときに、電動機１を容易にその配置内に配置することができる。
　シャフト２３の周方向において、第１の磁性体２４が、シャフト２３の外周面に対向している場合、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、シャフト２３に流入する磁束を効果的に低減することができる。
　ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の形状が円環形状である場合、シャフト２３の周方向において、第１の磁性体２４が、シャフト２３の外周面に対向する。したがって、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、シャフト２３に流入する磁束を効果的に低減することができる。
　さらに、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の少なくとも一部が、シャフト孔２１ｂと磁石挿入孔２１ａとの間に位置しているので、永久磁石２２からの有効磁束の漏れを抑制しつつ、シャフト２３への漏れ磁束のみを低減させることができる。
　変形例１に示されるように、ｘｙ平面において、第１の磁性体２４の形状が、アーチ形である場合、シャフト２３の周方向において、第１の磁性体２４は、シャフト２３の外周面の半分に対向しており、シャフト２３の外周面のもう半分には対向していない。この場合、第１の磁性体２４がバランスウエイトとして機能する。例えば、電動機１が圧縮機における電動要素として用いられるとき、圧縮機における圧縮要素と電動要素との間で生じる力のアンバランスを相殺するために、第１の磁性体２４を用いることができる。
　変形例２に示されるように、ロータ２が軸方向におけるロータコア２１の端部に設けられた複数の第１の磁性体２４を有する場合、複数の第１の磁性体２４がバランスウエイトとして機能する。例えば、電動機１が圧縮機における電動要素として用いられるとき、圧縮機における圧縮要素と電動要素との間で生じる力のアンバランスを相殺するために、複数の第１の磁性体２４を用いることができる。
　変形例３に示されるように、ロータ２が軸方向における第１の磁性体２４の端部に設けられた第２の磁性体２５をさらに有する場合、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、その磁束は、第１の磁性体２４、又は第２の磁性体２５及び第１の磁性体２４の両方に流入し、ロータコア２１を通って永久磁石２２に向かって流れる。その結果、シャフト２３に流入する磁束をより効果的に低減することができる。
　さらに、ｘｙ平面において、第２の磁性体２５の外縁は、ロータコア２１の外縁の内側に位置するので、永久磁石２２からの有効磁束の漏れを抑制しつつ、シャフト２３への漏れ磁束のみを低減させることができる。
　変形例４に示されるように、ｘｙ平面において、第２の磁性体２５の形状がアーチ形である場合、シャフト２３の周方向において、第２の磁性体２５は、シャフト２３の外周面の半分に対向しており、シャフト２３の外周面のもう半分には対向していない。この場合、第２の磁性体２５がバランスウエイトとして機能する。例えば、電動機１が圧縮機における電動要素として用いられるとき、圧縮機における圧縮要素と電動要素との間で生じる力のアンバランスを相殺するために、第２の磁性体２５を用いることができる。
　変形例５、６、又は７に示されるように、ロータコア２１がシャフト２３と磁石挿入孔２１ａとの間に設けられた少なくとも１つの空隙２１ｃをさらに有する場合、各第１の磁極領域Ｎ１において、永久磁石２２とシャフト２３との間の領域における磁気抵抗を高めることができる。したがって、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、その磁束は、第１の磁性体２４に流入しやすくなり、ロータコア２１を通って永久磁石２２に向かって流れる。その結果、永久磁石２２から軸方向に磁束が漏れた場合であっても、シャフト２３に流入する磁束をより効果的に低減することができる。
　ｘｙ平面において、空隙２１ｃが第１の磁性体２４の外縁の内側に位置する場合、永久磁石２２からの有効磁束の漏れを抑制しつつ、シャフト２３への漏れ磁束のみを低減させることができる。
実施の形態２．
　実施の形態２に係る圧縮機３００について説明する。
　図２１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２３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２３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、ステータ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、圧縮機３００は、実施の形態１で説明した利点を持つ。例えば、電動機１を圧縮機３００内に配置するときに、圧縮機３００の磁性体部品（例えば、密閉容器３０７）がロータ２のシャフト２３に引き付けられることを防ぐことができる。その結果、電動機１を圧縮機３００内に配置するときに、電動機１を容易に圧縮機３００内に配置することができる。
　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、圧縮機３００の性能を改善することができる。
実施の形態３．
　実施の形態２に係る圧縮機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２２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２２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で説明した電動機１を有するので、冷凍空調装置７は、実施の形態１で説明した利点を持つ。
　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、実施の形態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、冷凍空調装置７の性能を改善することができる。
　実施の形態１で説明した電動機１は、圧縮機３００及び冷凍空調装置７以外に、換気扇、家電機器、又は工作機など、駆動源を有する機器に搭載できる。
　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、互いに組み合わせることができる。
　１　電動機、　２　ロータ、　３　ステータ、　７　冷凍空調装置、　２１　ロータコア、　２１ａ　磁石挿入孔、　２１ｂ　シャフト孔、　２１ｃ　空隙、　２２　永久磁石、　２３　シャフト、　２４　第１の磁性体、　２５　第２の磁性体、　７１　室外機、　７２　室内機、　２１０　コア、　３００　圧縮機、　３０５　圧縮機構、　３０７　密閉容器、　Ｎ１　第１の磁極領域、　Ｓ１　第２の磁極領域。

Claims (14)

  1. 　シャフト孔及び磁石挿入孔を有するロータコアと、
    　前記シャフト孔に配置されたシャフトと、
    　前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と、
    　軸方向における前記ロータコアの端部に設けられた第１の磁性体と
    　を備え、
    　前記軸方向と直交する平面において、前記第１の磁性体の少なくとも一部が、前記シャフト孔と前記磁石挿入孔との間に位置する
    　コンシクエントポール型ロータ。
  2. 　前記シャフトの周方向において、前記第１の磁性体は、前記シャフトの外周面に対向している請求項１に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  3. 　前記平面において、前記第１の磁性体の形状は、円環形状である請求項２に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  4. 　前記シャフトの周方向において、前記第１の磁性体は、前記シャフトの外周面の半分に対向しており、前記シャフトの前記外周面のもう半分には対向していない請求項１に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  5. 　前記平面において、前記第１の磁性体の形状は、アーチ形である請求項４に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  6. 　前記軸方向における前記第１の磁性体の端部に設けられた第２の磁性体をさらに備え、
    　前記平面において、前記第２の磁性体の外縁は、前記ロータコアの外縁の内側に位置する請求項１から５のいずれか１項に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  7. 　前記シャフトの周方向において、前記第２の磁性体は、前記シャフトの外周面に対向している請求項６に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  8. 　前記平面において、前記第２の磁性体の形状は、円環形状である請求項７に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  9. 　前記シャフトの周方向において、前記第２の磁性体は、前記シャフトの外周面の半分に対向しており、前記シャフトの前記外周面のもう半分には対向していない請求項６に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  10. 　前記平面において、前記第２の磁性体の形状は、アーチ形である請求項９に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  11. 　前記ロータコアは、前記シャフトと前記磁石挿入孔との間に設けられた空隙を有し、
    　前記平面において、前記空隙は、前記第１の磁性体の外縁の内側に位置する請求項１から１０のいずれか１項に記載のコンシクエントポール型ロータ。
  12. 　請求項１から１１のいずれか１項に記載のコンシクエントポール型ロータと、
    　前記コンシクエントポール型ロータの外側に配置されたステータと
    　を備えた電動機。
  13. 　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１２に記載の電動機と
    　を備えた圧縮機。
  14. 　請求項１３に記載の圧縮機と、
    　熱交換器と
    　を備えた空気調和機。
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