WO2024166151A1 - 回転子、電動機、圧縮機、および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

電動機の主要部材である電磁鋼板、永久磁石、巻線の使用量を増加させずにリラクタンストルクを向上させ、また回転子鉄心の生産性を低下させることなく、電動機の高効率化を達成することができる回転子を得る。 回転子は、回転子鉄心と永久磁石で構成されており、前記回転子鉄心は板厚ｔの電磁鋼板を軸方向に積層して構成され、複数の磁石挿入孔を備え、磁極同士の間には１以上の極間孔を備え、磁石挿入孔と極間孔との周方向の最小距離をＸとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、ｔ≦Ｘを満足するように構成したものである。

Description

回転子、電動機、圧縮機、および冷凍サイクル装置

本発明は、回転子、電動機、圧縮機、および冷凍サイクル装置に関するものである。

近年、省エネルギー基準の達成に向けて競争の著しい電気自動車や空調機において、製品の消費電力削減のため、電動機の高効率化が強く要求されている。

電動機の高効率化のためには、永久磁石の使用量を増やして磁力を増加させ、巻線に発生する銅損を低減することが考えられる。しかし、電動機の主要構成要素である電磁鋼板、永久磁石および巻線の資源確保のリスクが高いため、電動機を構成する素材の使用量増加を招くことは望ましくない。

そのため、電動機の主要部材である電磁鋼板、永久磁石、巻線の使用量を増加させずに、高効率化を達成することが求められている。

　上記を達成するための手段として、固定子と永久磁石の相互作用によって発生するマグネットトルクだけでなく、固定子と回転子の相互作用によって発生するリラクタンストルクを活用することが考えられる。リラクタンストルクを活用することによって電動機に発生するトルクを高めることが可能となり、巻線に発生する銅損を低減し、電動機の効率を向上させることができる。

　電動機のリラクタンストルクを有効的に活用するための方法としては、磁極同士の間（以下：「極間」）に孔（以下：「極間孔」）を設ける構成が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００８－１９９８４６号公報

しかしながら、電動機は固定子鉄心および回転子鉄心をプレス金型にて打抜き、打抜き孔を形成した後、それを軸方向に積層して構成されている。回転子鉄心に設けられる磁石挿入孔と極間孔の距離が短いと、打抜き加工のときに回転子鉄心の生産性を低下させる要因となる。

本発明に係る回転子は、上記の課題を解決するためになされたものであり、電動機の主要部材である電磁鋼板、永久磁石、巻線の使用量を増加させずにリラクタンストルクを向上させ、また回転子鉄心の生産性を低下させることなく、電動機の高効率化を達成することができる回転子を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る回転子は、回転子鉄心と永久磁石で構成されており、前記回転子鉄心は板厚ｔの電磁鋼板を軸方向に積層して構成され、複数の磁石挿入孔を備え、磁極同士の間には１以上の極間孔を備え、磁石挿入孔と極間孔との周方向の最小距離をＸとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、ｔ≦Ｘを満足するように構成したものである。

本発明に係る回転子は、磁石挿入孔と極間孔の径方向の最小距離Ｘを電磁鋼板の板厚ｔ以上設けた構成とすることで、打抜き加工のときに生産性を低下させることなく、リラクタンストルクを向上させることができるので、電動機を高効率化することができる。

実施の形態１に係る回転子の軸方向断面図である。 実施の形態１に係る回転子の径方向断面図である。 実施の形態１に係る回転子の１の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態１に係る回転子の２の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態１に係る電動機の軸方向断面図である。 実施の形態１と比較例１と比較例２とにおける回転子の極間孔を示す比較図である。 実施の形態１における電動機の鉄損の数値解析データである。 比較例１における電動機の第１の磁路と第２の磁路との比較図である。 比較例１と比較例２とにおける電動機の第１の磁路の比較図である。 比較例１と比較例２とにおける電動機の第１の磁路と第２の磁路との比較図である。 比較例２と実施の形態１とにおける電動機の第１の磁路と第２の磁路との比較図である。 比較例１と比較例２と実施の形態１とにおける合計損失のデータである。 各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機を示す図である。 各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機構部を示す図である。 各実施の形態の圧縮機を有する冷房運転時における冷凍サイクル装置を示す図である。 各実施の形態の圧縮機を有する暖房運転時における冷凍サイクル装置を示す図である。 実施の形態２に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態３に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態４に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態５に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態６に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態７に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態８に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態９に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。 実施の形態１０に係る回転子の極間孔を示す軸方向断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰り返さない。また、図１を含め以下の図面では、各構成部材の大きさの関係が実際のものと異なる場合がある。さらに、明細書全文に表されている構成要素の形態は、あくまで例示であって、これらの記載に限定されるものではない。

実施の形態１．
以下に、本実施の形態１に係る回転子１、固定子２、電動機３、圧縮機４、および冷凍サイクル装置５を図面に基づいて詳細に説明する。

＜回転子の構成＞
図１は本実施の形態１に係る回転子１の断面図である。図１に示される回転子１は、円状の回転子鉄心１０と複数の永久磁石２０とにより構成される。

　以下の説明では、回転子１の回転中心である軸線Ｃ１を中心とする円の円周に沿った方向を「周方向」、軸線Ｃ１の方向を「軸方向」、軸方向に直交して回転子１を通る直線の方向を「径方向」と称する。また、図面には、図面相互の理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系が示されている。ｚ軸は、回転子１の軸線Ｃ１に平行な座標軸である。ｙ軸は、ｚ軸に直交する座標軸である。ｘ軸は、ｙ軸およびｚ軸の両方に直交する座標軸である。図１のみならず、図２～図６、図８～図１１および図１７～図２５においても方向の定義は共通する。

図２は、径方向に直交する回転子１の断面図である。回転子鉄心１０は、軸線Ｃ１を中心とする円筒状であり、板厚ｔの電磁鋼板を軸方向に複数枚積層し、図示しないカシメとリベットとにより締結して構成される。板厚ｔは、例えば０．１～０．７［ｍｍ］である。

図１に示すように、回転子鉄心１０には軸方向に貫通された磁石挿入孔１１と極間孔１２とシャフト孔１３とが設けられる。

　磁石挿入孔１１は、ｄ軸上に１以上設けられており、磁石挿入孔１１には永久磁石２０が挿入されて磁極を構成している。ここでｄ軸とは、図１に示すように回転子１の軸線Ｃ１から永久磁石２０が作る磁束の方向に延びる軸のことである。図１では６個の磁石挿入孔１１が設けられているが、磁石挿入孔１１は６個に限らず２個以上備えていればよい。

　極間孔１２は、ｑ軸上に１以上設けられている。ここでｑ軸とは、回転子１の軸線Ｃ１を中心にｄ軸から電気角９０［°］ずれた位置にある軸のことである。電気角９０［°］とは、極数Ｐの回転子１において、機械角１８０／Ｐ［°］に相当する。

シャフト孔１３は、図示しないクランクシャフト６０が挿入される孔である。クランクシャフト６０の詳細は、＜圧縮機の構成＞にて説明する。

　永久磁石２０は、ネオジウム（Ｎｄ）と鉄（Ｆｅ）とホウ素（Ｂ）とを主成分とする希土類磁石や、酸化鉄（ＦｅＯ）を主成分とするフェライト磁石が用いられる。希土類磁石もしくはフェライト磁石の何れかを備えていればよいが、永久磁石２０の性能を表す指標の一つであるエネルギー積（磁束密度Ｂと磁界Ｈの積）は、フェライト磁石に対して希土類磁石が高い。従って、電動機３の効率を両者同等に確保するために、フェライト磁石に対して希土類磁石では永久磁石２０の体積を縮小することができる。よって、本実施の形態１では希土類磁石を用いており、回転子鉄心１０に極間孔１２を設けるスペースを拡大できるため、極間孔１２の設計自由度を向上させることができる。

永久磁石２０は回転子鉄心１０の周方向に一定間隔で配置される。図１では１個の磁石挿入孔１１につき１個の永久磁石２０を備えているが、１個の磁石挿入孔１１につき２個以上の永久磁石２０を備えていてもよい。

＜Ｘとｔの関係性（ｔ≦Ｘ）＞
図３は、極間孔１２の断面図の拡大図である。磁石挿入孔１１と極間孔１２との周方向の最小距離をＸとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、ｔ≦Ｘを満足する。

　回転子鉄心１０は、電磁鋼板をプレス金型にて打抜き、打抜き孔を形成した後、それを軸方向に積層して構成されている。回転子鉄心１０に設けられる磁石挿入孔１１と極間孔１２の距離が短いと、磁石挿入孔１１と極間孔１２との間に位置する回転子鉄心１０が打抜き加工のときに変形しやすくなる。この変形によって回転子鉄心１０に磁束が通り難くなるため、電動機効率の悪化を招く。回転子鉄心１０の変形を抑制するために、例えばプレス金型に保持機構を設け、回転子鉄心１０を保持して打抜く方法がある。しかし、保持機構の追加によって回転子鉄心１０の打抜き工程が増加するため、回転子鉄心１０の製造のサイクルタイムが増加し、生産性を低下させる要因となる。

本実施の形態１に係る回転子１は、回転子鉄心１０と永久磁石２０とで構成されており、回転子鉄心１０は板厚ｔの電磁鋼板を軸方向に積層して構成され（図２参照）、複数の磁石挿入孔１１を備え、磁極同士の間には１以上の極間孔１２を備え、磁石挿入孔１１と極間孔１２との周方向の最小距離をＸとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、ｔ≦Ｘを満足するように構成したものである。なお、図３では１の極間孔１２を備えているが、図４に示すように２以上の極間孔１２を備えていてもよい。

　本実施の形態１に係る回転子１は、ｔ≦Ｘを満足するように構成することで、打抜き加工のときに生じる回転子鉄心１０の変形を抑制し、回転子鉄心１０の生産性を向上させることができる。

＜電動機の構成＞
図５は、本実施の形態１に係る回転子１を搭載した電動機３の一例を示す軸方向断面図である。図５に示される電動機３は、円状の固定子２と、固定子内径側に０．２５～１．２５［ｍｍ］の空隙を介して配置した回転子１により構成される。

　固定子２は、固定子鉄心３０と複数の図示しない巻線と複数の図示しない絶縁紙により構成される。

固定子鉄心３０は、軸線Ｃ１を中心とする円環状であり、板厚０．１～０．７［ｍｍ］の電磁鋼板を軸方向に複数枚積層し、カシメにより締結して構成される。また、固定子鉄心３０は、環状のバックヨーク３２と、バックヨーク３２から径方向内側に向けて突出する複数のティース３１を備える。さらに、ティース３１同士の周方向の間には、巻線の挿入スペースであるスロット３３が形成される。本実施の形態１ではバックヨーク３２の外周面に４カ所のＤカット３４が設けられ、軸方向に貫通している。このＤカット３４は４カ所に限定されず、１カ所以上備えていればよい。

　ティース３１は、固定子鉄心３０の周方向に一定間隔で配置され、本実施の形態１では１８個のティース３１が設けられている。このティース３１は１８個に限定されず、２個以上備えていればよい。

　巻線は、銅（Ｃｕ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）を主成分とする図示しない導体と、導体の外周を覆う図示しない絶縁被膜とで構成された導線を、ティース３１に巻回されて構成されている。導体を構成する主成分は銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）に限らず、銀（Ａｇ）もしくは鉄（Ｆｅ）であってもよい。ただし、銀（Ａｇ）に対して銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）は安価で調達ができる。また、鉄（Ｆｅ）に対して銅（Ｃｕ）やアルミニウム（Ａｌ）は抵抗率が低いため巻線での損失は低減し、電動機３の効率を向上させることができる。従って、本実施の形態１の巻線の導体は銅（Ｃｕ）もしくはアルミニウム（Ａｌ）で構成することで、安価かつ高効率な電動機を構成することができる。

巻線の巻き方は、集中巻もしくは分布巻で構成される。集中巻は一つのティース３１に巻線を備えるため、図示しないコイルエンドの軸方向高さを低くすることができるため、電動機３を小型化することができる。分布巻は複数のティース３１に渡って巻線を備えるため、コイルエンドが軸方向に高くなる特徴がある。ただし、分布巻は複数のティース３１で１つの磁極を構成するため、回転子鉄心１０を通過するｑ軸磁束の磁路を確保しやすくなり、ｑ軸インダクタンスＬｑが向上する特徴がある。＜リラクタンストルクＴｒの説明＞で後述するように、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄの差（Ｌｑ－Ｌｄ）が大きくなると、リラクタンストルクＴｒが向上する。よって、集中巻に対して分布巻ではリラクタンストルクＴｒを向上させることができるため、本実施の形態１の固定子２は分布巻で構成することで、より電動機３の効率を高めることができる。

　絶縁紙は、例えばポリエチレンテレフタレートフィルム（ポリエステルフィルム）が用いられる。絶縁紙は、固定子２のスロット３３の絶縁、巻線の相間の絶縁、およびコイルエンドの絶縁に用いられる。

＜リラクタンストルクＴｒの説明＞
　図６は、比較例１と比較例２と本実施の形態１との回転子鉄心１０を示す断面図である。比較例１と比較例２では、極間孔１２が設けられていない。比較例１では、磁石挿入孔１１同士の周方向の最小距離（以下：「極間幅Ａ」）は、Ａ＝１［ｍｍ］である。比較例２では、比較例１より極間幅Ａを長くしており、Ａ＝４．５［ｍｍ］である。本実施の形態１では、比較例２に極間孔１２を設けたものである。本実施の形態１の極間幅ＡはＡ＝４．５［ｍｍ］であり、極間孔１２の径方向長さは２［ｍｍ］、極間孔１２の周方向長さは２．５［ｍｍ］である。比較例１に対して、本実施の形態１ではリラクタンストルクＴｒが向上し、電動機３の効率が向上する。

リラクタンストルクＴｒの発生原理について説明する。回転子鉄心１０の断面形状に依存して、ｄ軸インダクタンスＬｄに対してｑ軸インダクタンスＬｑが大きくなる。このｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとの差は、ｄ軸方向に対してｑ軸方向に磁束が流れやすくなることが原因で生じる。ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの差が大きくなるほど、回転子１の磁気的な突極が大きくなる。固定子２の巻線に交流電流が流れたときに、磁気的な突極を有する回転子１と固定子２との間に吸引力が発生する。この吸引力がリラクタンストルクＴｒである。

　ここで、極対数Ｐｎ、ｄ軸インダクタンスＬｄ［Ｈ］、ｑ軸インダクタンスＬｑ［Ｈ］、ｄ軸電流ｉｄ［Ａ］、ｑ軸電流ｉｑ［Ａ］、電流ベクトルの大きさＩａ［Ａ］、電流ベクトルのｑ軸からの進み位相角α［ｄｅｇ］とする。このとき、リラクタンストルクＴｒは、以下の数式１によって表される。

　この数式１から分かるように、（Ｌｑ－Ｌｄ）が大きくなると、リラクタンストルクＴｒが大きくなる。また、電流ベクトルＩａの２乗に比例してリラクタンストルクＴｒが大きくなる。

　本実施の形態１の回転子１は永久磁石２０が挿入されているため、マグネットトルクＴｍも併用される。固定子２の巻線に交流電流が流れたときに、固定子２と永久磁石２０との間に吸引力および反発力が発生する。この吸引力および反発力がマグネットトルクＴｍである。

　ここで、永久磁石２０による電機子鎖交磁束Φａ［Ｗｂ］とする。このとき、マグネットトルクＴｍは、以下の数式２によって表される。

　回転子１に発生するトルクＴは、マグネットトルクＴｍとリラクタンストルクＴｒの合成となる。このとき、トルクＴは以下の数式３によって表される。

　数式３に表される通り、電流ベクトルＩａに比例してマグネットトルクＴｍが大きくなり、電流ベクトルＩａの２乗に比例してリラクタンストルクＴｒが大きくなる。すなわち、電動機３を低トルク運転するときはマグネットトルクＴｍの配分が大きくなる一方、電動機３を高トルク運転するときはリラクタンストルクＴｒの配分が大きくなる、という特徴を有する。

＜極間孔による鉄損低減のメカニズム＞
図７は、比較例１と比較例２と本実施の形態１との電動機３に発生する鉄損の数値解析データである。数値解析データを算出するにあたり、電動機３の回転数は６０［ｒｐｓ］、電動機３のトルクは１３．６［Ｎｍ］とした。詳細に分析すると、比較例１に対して比較例２では固定子鉄心３０で発生する鉄損（以下：「固定子鉄損」）が４．４［Ｗ］増加している。また、比較例１に対して比較例２は回転子鉄心１０で発生する鉄損（以下：「回転子鉄損」）が５．５［Ｗ］増加している。さらに、比較例１に対して比較例２は圧縮機４の密閉容器９０で発生する鉄損（以下：「圧縮機鉄損」）が２．７［Ｗ］増加している。

比較例２の固定子鉄損が増加する原因は、電機子磁束が回転子鉄心１０のｑ軸方向に通り易くなるため、固定子２のバックヨーク３２で磁束密度が高くなるからである。また、比較例２の回転子鉄損が増加する原因は、磁石挿入孔１１同士の間で発生する鉄損が増加するからである。さらに、比較例２の圧縮機鉄損が増加する原因は後述するが、比較例１に対して比較例２ではバックヨーク３２の磁束密度が増加し、バックヨーク３２に磁束が流れにくくなるためである。すなわち、比較例２では圧縮機４の密閉容器９０に磁束が漏れやすくなるため、圧縮機４の密閉容器９０で発生する圧縮機鉄損が増加する。

　図６において、本実施の形態１のように隣り合う磁極同士の間の回転子鉄心１０に四角形の空隙（以下：「極間孔」）が備えられることで、電機子磁束が比較例２に対して低減される。この極間孔１２の効果によって、本実施の形態１では比較例２に対して、固定子２のバックヨーク３２で発生する磁束密度が低減するため、バックヨーク３２で発生する固定子鉄損を低減させることができる。

比較例１に対して比較例２において鉄損が増加した理由、および比較例２に対して本実施の形態１において鉄損が低減した理由について、図８～図１１を用いて説明する。

図８は、比較例１の電動機３の例示である。固定子２のスロット３３の数は１８、回転子１の極数は６、巻線は複数のティース３１に跨って巻回された分布巻の例示である。この形態は、回転子１の１つの磁極に対して、固定子２のティース３１は３つ対向する。すなわち、固定子２は３つのティース３１で1つの磁極を構成する。３つのティース３１の内、両端２つのティース３１から発生する電機子磁束をΦ１、中央1つのティース３１から発生する電機子磁束をΦ２と定義する。また、図８に電機子磁束の磁路の定義を明示している。Φ１が通過する磁路を「第１の磁路」、Φ２が通過する磁路を「第２の磁路」と定義する。

図９は、比較例１と比較例２における第１の磁路の比較図である。ここで、比較例１の第１の磁路に流れる磁束をΦ１１、比較例２の第１の磁路に流れる磁束をΦ２１と定義する。比較例２では比較例１に対して極間幅Ａが拡大されるため、第１の磁路の磁気抵抗が小さくなる。すなわち、比較例１と比較例２の両者の第１の磁路に流れる磁束の関係性は、Φ１１＜Φ２１となる。この影響に起因して、比較例１に対して比較例２ではバックヨーク３２での磁束密度が高くなる。

　図１０は、比較例１と比較例２における第１の磁路と第２の磁路との比較図である。ここで、比較例１の第２の磁路に流れる磁束をΦ１２、比較例２の第２の磁路に流れる磁束をΦ２２と定義する。また、比較例１のバックヨーク３２の磁束密度をＢ１、比較例２のバックヨーク３２の磁束密度をＢ２と定義する。上述のように、比較例１の第１の磁路の磁束Φ１１に対して、比較例２の第１の磁路の磁束Φ２１は増加するため、バックヨーク３２の磁束密度はＢ１＜Ｂ２となる。換言すると、比較例１に対して比較例２ではバックヨーク３２での透磁率が低下し、このバックヨーク３２において磁束が流れにくくなる。よって、比較例１の第２の磁路の磁束Φ１２に対して、比較例２の第２の磁路の磁束Φ２２はバックヨーク３２を流れにくくなる。

以上の理由より、比較例１に対して比較例２ではバックヨーク３２の磁束密度が増加するため（Ｂ１＜Ｂ２）、バックヨーク３２に磁束が流れにくくなる。すなわち、比較例２ではバックヨーク３２で発生する鉄損が増加する。また、比較例２では第２の磁路の磁束Φ２２が圧縮機４の密閉容器９０に漏れやすくなるため、圧縮機４の密閉容器９０で発生する圧縮機鉄損が増加する。

比較例２における鉄損増加の影響を抑制するためには、バックヨーク３２での磁束密度を低減させるための形態が必要となる。この鉄損抑制の効果を得る目的の下、図６の本実施の形態１に示すように、極間孔１２が設けられている。

図１１は、比較例２と本実施の形態１における第１の磁路と第２の磁路との比較図である。ここで、本実施の形態１の第１の磁路に流れる磁束をΦ３１、本実施の形態１の第２の磁路に流れる磁束をΦ３２、本実施の形態１のバックヨーク３２の磁束密度をＢ３と定義する。本実施の形態１では極間孔１２が設けられている。そのため、比較例２に対して本実施の形態１では第１の磁路の磁気抵抗が高くなっている。すなわち、比較例２の第１の磁路に流れる磁束Φ２１に対して、本実施の形態１の第１の磁路に流れる磁束Φ３１は低減するため、Φ２１＞Φ３１となる。この理由により、比較例２に対して本実施の形態１ではバックヨーク３２での磁束密度を低くすることができ、Ｂ２＞Ｂ３となる。

上記の理由により、比較例２に対して本実施の形態１では固定子鉄心３０に発生する固定子鉄損、および回転子鉄心１０に発生する回転子鉄損を低減させることができる。

＜本実施の形態１の損失低減効果＞
図１２は、比較例１と比較例２と本実施の形態１との電動機３に発生する損失の数値解析データである。数値解析データを算出するにあたり、電動機３の回転数は６０［ｒｐｓ］、電動機３のトルクは１３．６［Ｎｍ］とした。

　図１２のデータより、比較例１に対して比較例２では、鉄損が１２．７［Ｗ］増加し、銅損が１６．３［Ｗ］低減するため、比較例１に対して比較例２では鉄損と銅損の合計（以下：「合計損失」）が３．６［Ｗ］低減する。さらに、比較例２に対して本実施の形態１では合計損失が１２．４［Ｗ］低減する。よって、比較例１に対して本実施の形態１では合計損失が１６．０［Ｗ］低減する。

本実施の形態１の電動機３は、比較例１に対してリラクタンストルク向上により銅損が低減し、併せて鉄損も低減することができる。すなわち、本発明の目的である、電動機３の主要部材である電磁鋼板、永久磁石２０、巻線の使用量を増加させずにリラクタンストルクを向上させ、また回転子鉄心１０の生産性を低下させることなく、電動機３の高効率化を達成することができる回転子１を提供することができる。

＜圧縮機の構成＞
本実施の形態１に係る圧縮機４について説明する。図１３は、本実施の形態１に係る電動機３を搭載した圧縮機４の一例を示す断面図である。圧縮機４は、例えば、ロータリ圧縮機である。なお、圧縮機４は、ロータリ圧縮機に限らず、低圧圧縮機またはスクロール圧縮機などの他の圧縮機であってもよい。

　図１３に示すように、圧縮機４は、電動機３と、回転軸としてのクランクシャフト６０と、圧縮機構部７０と、密閉容器９０とを有している。電動機３は、圧縮機構部７０を駆動する。圧縮機構部７０は、アキュムレータ１１１から吸入した冷媒を圧縮する。なお、圧縮機構部７０の構成については、後述する。

　クランクシャフト６０は、電動機３と圧縮機構部７０とを連結している。クランクシャフト６０は、電動機３の回転子２に固定されるシャフト本体部６０ａと、圧縮機構部７０のローリングピストン８０に固定される偏心軸部６０ｂとを有している。

　密閉容器９０は円筒状であり、電動機３および圧縮機構部７０を収容している。密閉容器９０の底部の油だまり部には、冷凍機油が貯留されている。冷凍機油は、圧縮機構部７０の摺動部（例えば、ローリングピストン８０と偏心軸部６０ｂとの嵌合部）を潤滑する潤滑油である。冷凍機油は、クランクシャフト６０の内部に形成された給油通路を通って、圧縮機構部７０の摺動部を潤滑する。

　圧縮機４は、密閉容器９０の上部に取り付けられた吐出管９１と端子９２とを更に有している。吐出管９１は、圧縮機構部７０によって圧縮された冷媒を密閉容器９０の外部に吐出する。吐出管９１は、図１５または図１６に示される冷媒回路に接続されている。

　端子９２は、圧縮機４の外部に備えられた図示しない駆動装置に接続されている。また、端子９２は、リード線９３を介して、電動機３の固定子２の巻線に駆動電流を供給する。これにより、電動機３の回転子１が回転する。

　図１４は、圧縮機構部７０の構成を示す断面図である。図１４に示すように、圧縮機構部７０は、シリンダ７１と、ローリングピストン８０と、ベーン８１と、上軸受部８２と、下軸受部８４とを有している。シリンダ７１は、吸入口７１ａと、シリンダ室７１ｂと、ベーン溝７１ｃとを有している。吸入口７１ａは、吸入管７２を介してアキュムレータ１１１に接続されている。吸入口７１ａは、アキュムレータ１１１から吸入される冷媒が流れる通路であり、シリンダ室７１ｂに連通している。

　以下の説明では、クランクシャフト６０を中心とする円の円周に沿った方向を「周方向」、クランクシャフト６０の回転中心である軸線Ｃ１の方向を「軸方向」、軸方向に直交してクランクシャフト６０を通る直線の方向を「径方向」と呼ぶ。また、図面には、図面相互の理解を容易にするために、ｘｙｚ直交座標系が示されている。ｚ軸は、クランクシャフト６０の軸線Ｃ１に平行な座標軸である。ｙ軸は、ｚ軸に直交する座標軸である。ｘ軸は、ｙ軸およびｚ軸の両方に直交する座標軸である。

　シリンダ室７１ｂは、軸線Ｃ１を中心とする円筒状の空間である。シリンダ室７１ｂには、クランクシャフト６０の偏心軸部６０ｂ、ローリングピストン８０およびベーン８１が収納されている。ｚ軸方向に見たときのローリングピストン８０の形状は、リング状である。ローリングピストン８０は、クランクシャフト６０の偏心軸部６０ｂに固定されている。

　ベーン溝７１ｃは、シリンダ室７１ｂと連通している。ベーン溝７１ｃには、ベーン８１が取り付けられている。ベーン溝７１ｃの端部には、背圧室７１ｄが形成されている。ベーン８１は、背圧室７１ｄに配置された図示しないスプリングによって、軸線Ｃ１に向けて押圧されることで、ローリングピストン８０の外周面に当接している。これにより、ベーン８１は、シリンダ室７１ｂの内周面、ローリングピストン８０の外周面、上軸受部８２、および下軸受部８４で囲まれる空間８６を吸入側の作動室（以下、「吸入室」という）８６ａおよび圧縮側の作動室（以下、「圧縮室」という）８６ｂに分割している。吸入室８６ａは、吸入口７１ａと連通している。

　ベーン８１は、ローリングピストン８０が偏心回転しているときに、ベーン溝７１ｃ内をｙ軸方向に往復運動する。ベーン８１は、例えば、板状である。なお、図１４に示す例では、ローリングピストン８０およびベーン８１は別体であるが、ローリングピストン８０およびベーン８１は一体であってもよい。

　図１３に示すように、上軸受部８２は、シリンダ室７１ｂの＋ｚ軸側の端部を閉鎖している。下軸受部８４は、シリンダ室７１ｂの－ｚ軸側の端部を閉鎖している。上軸受部８２および下軸受部８４はそれぞれ、図示しない締結部材（例えば、ボルト）によってシリンダ７１に固定されている。

　上軸受部８２および下軸受部８４はそれぞれ、圧縮された冷媒をシリンダ室７１ｂの外部に吐出する吐出口を有している。上軸受部８２および下軸受部８４のそれぞれの吐出口は、シリンダ室７１ｂの圧縮室８６ｂと連通している。吐出口には、図示しない吐出弁が備えられている。吐出弁は、圧縮室８６ｂで圧縮された冷媒の圧力が予め定められた圧力以上になった場合に開口し、高温高圧の冷媒を密閉容器９０の内部空間に吐出する。なお、下軸受部８４は、吐出口を備えていなくてもよい。

　上軸受部８２には、締結部材（例えば、ボルト）によって上部吐出マフラ８３が取り付けられている。上軸受部８２と上部吐出マフラ８３との間には、マフラ室８３ａが設けられている。これにより、上軸受部８２の吐出口から吐出された冷媒がマフラ室８３ａに拡散するため、上軸受部８２の吐出口から吐出される冷媒の吐出音の発生が抑制される。

　また、下軸受部８４には、締結部材（例えば、ボルト）によって下部吐出マフラ８５が取り付けられている。下軸受部８４と下部吐出マフラ８５との間には、マフラ室８５ａが設けられている。これにより、下軸受部８４の吐出口から吐出された冷媒がマフラ室８５ａに拡散するため、下軸受部８４から吐出される冷媒の吐出音の発生が抑制される。なお、上軸受部８２および下軸受部８４のいずれか一方に吐出口が形成されている場合には、吐出口が形成されているフレームに吐出マフラを備えていてもよい。

＜冷凍サイクル装置＞
図１５および図１６は、本実施の形態１に係る圧縮機４を搭載した冷凍サイクル装置５の一例を示す外観図である。本実施の形態１では、冷凍サイクル装置５が空気調和装置に適用された場合を例にして説明する。なお、冷凍サイクル装置５は、冷蔵庫またはヒートポンプサイクル装置などの他の装置に適用されてもよい。

　図１５は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置５の冷房運転時における冷媒回路の構成を示す図である。図１６は、本実施の形態１に係る冷凍サイクル装置５の暖房運転時における冷媒回路の構成を示す図である。図１５および図１６に示すように、冷凍サイクル装置５は、冷媒と、冷媒を圧縮する圧縮機４と、アキュムレータ１１１と、冷房運転と暖房運転を切り替える四方弁１１２と、室外熱交換器１１３と、減圧装置としての膨張弁１１４と、室内熱交換器１１５と、配管１１６とを有している。圧縮機４、アキュムレータ１１１、室外熱交換器１１３、膨張弁１１４および室内熱交換器１１５は、配管（例えば、銅管）１１６によって互いに接続されている。圧縮機４、室外熱交換器１１３、膨張弁１１４および室内熱交換器１１５によって、冷媒回路が構成されている。

　冷凍サイクル装置５は、制御部１１７を更に有している。制御部１１７は、例えば、圧縮機４の内部の圧力または温度などを制御する。制御部１１７は、例えば、マイクロコンピュータである。なお、制御部１１７は、冷凍サイクル装置５を構成する他の要素（例えば、四方弁１１２など）を制御してもよい。

　次に、冷房運転時における冷凍サイクル装置５の動作について、説明する。図１５に示すように、圧縮機４は、アキュムレータ１１１から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１１２は、圧縮機４から送り出された高温高圧の冷媒ガスを室外熱交換器１１３に流す。室外熱交換器１１３は、高温高圧の冷媒ガスと媒体（例えば、空気）との熱交換を行うことで、冷媒ガスを凝縮して低温高圧の液冷媒として送り出す。つまり、冷房運転時には、室外熱交換器１１３は、凝縮器として機能する。

　膨張弁１１４は、室外熱交換器１１３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。具体的には、室外熱交換器１１３から送り出された低温高圧の液冷媒は、膨張弁１１４によって減圧されることによって、低温低圧の冷媒ガスと、低温低圧の液冷媒との二相状態になる。室内熱交換器１１５は、膨張弁１１４から送り出された二相状態の冷媒と媒体（例えば、空気）との熱交換を行い、液冷媒を蒸発させて、冷媒ガスを送り出す。つまり、冷房運転時には、室内熱交換器１１５は、蒸発器として機能する。室内熱交換器１１５から送り出された冷媒ガスは、アキュムレータ１１１を介して、圧縮機４に戻る。このように、冷房運転時には、冷媒は、図１５の矢印で示す経路に沿って、冷媒回路を循環する。つまり、冷房運転時には、冷媒は、圧縮機４、室外熱交換器１１３、膨張弁１１４および室内熱交換器１１５の順に循環する。

　なお、冷房運転と暖房運転の切り替えは、図１５および図１６に示すように四方弁１１２により流路を切り替えることによって行われる。つまり、暖房運転時においては、室内熱交換器１１５は、凝縮器として、室外熱交換器１１３は、蒸発器として機能する。

　〈冷媒〉
　次に、冷媒について説明する。冷媒は、炭素の二重結合を有するエチレン系フッ化炭化水素を含む混合冷媒である。炭素の二重結合を有するエチレン系フッ化炭化水素を含む混合冷媒とすることで、動作圧力を低下させ、不均化反応を防止できる。本実施の形態１では、冷媒は、Ｒ１１２３を含む混合冷媒である。なお、冷媒は、Ｒ１１２３に限らず、他のエチレン系フッ化炭化水素を含む混合冷媒であってもよい。

　冷媒は、１種類以上のエチレン系フッ化炭化水素を有していればよく、エチレン系フッ化炭化水素と他の冷媒とを混合した混合冷媒である。冷媒は、例えば、Ｒ１１２３とＲ３２とが混合した混合冷媒である。この混合冷媒におけるＲ１１２３の割合は、例えば、４０ｗｔ％～６０ｗｔ％の範囲内に設定されることが好ましい。なお、Ｒ１１２３は、Ｒ３２に限らず、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｅ）、Ｒ１２３４ｚｅ（Ｚ）、Ｒ１２５およびＲ１３４ａのいずれか１つ以上の冷媒と混合されてもよい。

　また、冷媒は、２種類以上のエチレン系フッ化炭化水素を有する冷媒であってもよい。Ｒ１１２３は、例えば、Ｒ１１４１、Ｒ１１３２ａ、Ｒ１１３２（Ｅ）、およびＲ１１３２（Ｚ）のいずれか１つ以上のエチレン系フッ化炭化水素と混合されてもよい。さらに、Ｒ５１６Ａ、Ｒ４４５Ａ、Ｒ４４４Ａ、Ｒ４５４Ｃ、Ｒ４４４Ｂ、Ｒ４５４Ａ、Ｒ４５５Ａ、Ｒ４５７Ａ、Ｒ４５９Ｂ、Ｒ４５２Ｂ、Ｒ４５４Ｂ、Ｒ４４７Ｂ、Ｒ４４７Ａ、Ｒ４４６Ａ、Ｒ４５９Ａの混合冷媒でもよい。

  また、他の冷媒として、Ｒ１２３４ｙｆ、Ｒ１２３４ｚｅ、Ｒ３２、Ｒ２９０のいずれかの単一冷媒であってもよい。

＜本実施の形態１の効果＞
  本実施の形態１では、回転子１をｔ≦Ｘの構成とすることで、打抜き加工のときに生じる回転子鉄心１０の変形を抑制し、回転子鉄心１０の生産性向上の効果を奏することができる。また、本実施の形態１に係る回転子１を用いて電動機３を構成することで、電磁鋼板、永久磁石２０、巻線の使用量を増加させずに電動機３の高効率化の効果を奏することができる。さらに、本実施の形態１に係る電動機３を用いることで、圧縮機４および冷凍サイクル装置５の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態２． 
＜Ｘとｔの関係性（２ｔ≦Ｘ≦（Ａ－１）×０．５）＞
図１７は、本実施の形態２における極間孔１２の断面図の拡大図である。磁石挿入孔１１同士の周方向の最小距離をＡとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、磁石挿入孔１１と極間孔１２との周方向の最小距離Xの範囲は、２ｔ≦Ｘ≦（Ａ－１）×０．５を満足する。

回転子鉄心１０は、プレス金型を用いて電磁鋼板を打抜き加工し、打抜き孔を形成した後、それを軸方向に積層して構成されている。鉄心が打抜き加工を施されると、打抜き孔の端面１の周辺の回転子鉄心１０は、磁気特性が劣化される。磁気特性の劣化を換言すると、鉄心の透磁率が低減することを意味する。一般に、打抜き孔の端面から電磁鋼板の板厚ｔに相当する距離において、磁気特性の劣化が発生する。

　極間孔１２が設けられている回転子鉄心１０は、ｑ軸の磁路である。ｑ軸の磁路における磁束が流れやすいとｑ軸インダクタンスＬｑが増加する。よって、数式３よりリラクタンストルクＴｒを増加させるためにはｑ軸インダクタンスＬｑを増加させる必要があるため、前記ｑ軸の磁路は磁束が流れやすいことが望ましい。しかし、極間孔１２を打抜き加工した後は、極間孔１２の端面周辺は磁気特性の劣化によりｑ軸インダクタンスＬｑの低下を招く。

　打抜き加工後の磁気特性の劣化によるｑ軸インダクタンスＬｑの低下を抑制する目的の下、磁石挿入孔１１と極間孔１２との最小距離をＸと、回転子鉄心１０を構成する電磁鋼板の板厚ｔとの関係性として、２ｔ≦Ｘの関係性を持たせる。

磁石挿入孔１１および極間孔１２の端面から距離ｔの範囲内では、磁気特性の劣化が発生する。よって、２ｔ≦Ｘの関係性を持たせるように極間孔１２の形状を決めることで、磁気特性の劣化が発生しないｑ軸の磁路を設けることができる。これにより、ｑ軸インダクタンスＬｑを低下させずに極間孔１２を設けることができるため、リラクタンストルクＴｒを向上させることができる。

　また、Ｘ≦（Ａ－１）×０．５の関係性を持たせることにより、極間孔１２の周方向の最小距離を１［ｍｍ］以上確保することができる。回転子鉄心１０は、プレス金型を用いて電磁鋼板を打抜き加工して打抜き孔を形成する。このとき、プレス金型に用いるパンチの幅が短いと、金型の耐久性が悪化し、生産設備の寿命悪化を招く。一般に、回転子鉄心１０に形成される打抜き孔の幅を１［ｍｍ］以上確保することで、金型の耐久性確保することができる。これを満足するため、磁石挿入孔１１と極間孔１２との周方向の最小距離Xの範囲は、Ｘ≦（Ａ－１）×０．５の関係性を持たせる。

＜本実施の形態２の効果＞
  本実施の形態２では、回転子１を２ｔ≦Ｘ≦（Ａ－１）×０．５の構成とすることで、プレス金型の耐久性悪化を抑制しつつ、ｑ軸インダクタンスＬｑを低下させずに極間孔１２を設けることができ、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態３．
＜Ｙとｔの関係性（１≦Ｙ≦Ａ―２ｔ）＞
図１８は、本実施の形態３における極間孔１２の断面図の拡大図である。磁石挿入孔１１同士の周方向の最小距離をＡとし、電磁鋼板の板厚をｔとした場合、極間孔１２の周方向の最小距離Ｙの範囲は、１≦Ｙ≦Ａ－２ｔを満足する。

実施の形態２にて既述の通り、回転子鉄心１０に形成される極間孔１２の周方向の最小距離を１［ｍｍ］以上設けることで、金型の耐久性を確保することができる。これを満足するため、極間孔１２の周方向の最小距離Ｙの範囲は、１≦Ｙの関係性を持たせる。

　また、Ｙ≦Ａ－２ｔの関係性を持たせることにより、磁石挿入孔１１と極間孔１２の距離を電磁鋼板の板厚ｔ以上確保することができる。実施の形態１にて既述の通り、回転子鉄心１０に設けられる磁石挿入孔１１と極間孔１２の距離が短いと、打抜き加工のときに回転子鉄心１０が変形しやすくなり、生産性を低下させる要因となる。そのため、磁石挿入孔１１と極間孔１２の径方向の最小距離Ｘを電磁鋼板の板厚ｔ以上設けた構成とすることで、回転子鉄心１０の生産性を向上させることができる。これを満足するため、極間孔１２の周方向の最小距離Ｙの範囲は、Ｙ≦Ａ－２ｔの関係性を持たせる。

＜本実施の形態３の効果＞
  本実施の形態３では、回転子１を１≦Ｙ≦Ａ―２ｔの構成とすることで、プレス金型の耐久性悪化を抑制しつつ、回転子鉄心１０の生産性を向上させることができ、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態４． 
＜Ｔ１とＴ２の関係性（ｔ≦Ｔ１≦Ｔ２）＞
図１９は、本実施の形態４における極間孔１２の断面図の拡大図である。磁石挿入孔１１と回転子鉄心１０の外周面との径方向の最小距離をＴ１とし、極間孔１２と回転子鉄心１０の外周面との径方向の最小距離をＴ２とした場合、ｔ≦Ｔ１≦Ｔ２を満足する。

　磁石挿入孔１１と回転子鉄心１０の外周面との距離が短いと、打抜き加工のときに生産性を低下させる要因となる。そのため、磁石挿入孔１１と回転子鉄心１０の外周面との径方向の最小距離Ｔ１を電磁鋼板の板厚ｔ以上設けた構成とすることで、回転子鉄心１０の生産性を向上させることができる。これを満足するため、磁石挿入孔１１と回転子鉄心１０の外周面との径方向の最小距離Ｔ１の範囲は、ｔ≦Ｔ１の関係性を持たせる。

　また、Ｔ１≦Ｔ２の関係性を持たせることにより、磁石挿入孔１１に対して極間孔１２の磁気抵抗が低くなるため、極間孔１２が設けられる磁路にｑ軸磁束が流れやすくなる。すなわち、ｑ軸に流れる磁束の磁路を適切に確保できるためｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができる。これを満足するため、極間孔１２と回転子鉄心１０の外周面との径方向の最小距離Ｔ２の範囲は、Ｔ１≦Ｔ２の関係性を持たせる。

＜本実施の形態４の効果＞
  本実施の形態４では、回転子１をｔ≦Ｔ１≦Ｔ２の構成とすることで、ｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができ、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態５． 
＜ＹとＺの関係性（Ｙ≦Ｚ）＞
図２０は、本実施の形態５における極間孔１２の断面図の拡大図である。極間孔１２の周方向の最小距離をＹとし、極間孔１２の径方向の最小距離をＺとした場合、Ｙ≦Ｚを満足する。

　極間孔１２の周方向の最小距離Ｙを短くすると、ｑ軸に流れる磁束の磁路を適切に確保できるためｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができる。これを満足するため、極間孔１２の径方向の最小距離をＺとした場合、極間孔１２の周方向の最小距離Ｙの範囲は、Ｙ≦Ｚの関係性を持たせる。

＜本実施の形態５の効果＞
  本実施の形態５では、回転子１をＹ≦Ｚの構成とすることで、リラクタンストルクＴｒを高め、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態６． 
＜ＹとＺの関係性（Ｙ＞Ｚ）＞
図２１は、本実施の形態６における極間孔１２の断面図の拡大図である。極間孔１２の周方向の最小距離をＹとし、極間孔１２の径方向の最小距離をＺとした場合、Ｙ＞Ｚを満足する。

　極間孔１２の周方向の最小距離Ｙを長くすると、ｑ軸に流れる磁束が減少してバックヨーク３２に流れる磁束が減少するため、バックヨーク３２の磁束密度が低減し、固定子鉄心３０で生じる鉄損を低減させることができる。これを満足するため、極間孔１２の径方向の最小距離をＺとした場合、極間孔１２の周方向の最小距離Ｙの範囲は、Ｙ＞Ｚの関係性を持たせる。

＜本実施の形態６の効果＞
  本実施の形態６では、回転子１をＹ≦Ｚの構成とすることで、バックヨーク３２の磁束密度が低減し、固定子鉄心３０で生じる鉄損を低減する効果を奏することができる。

実施の形態７． 
＜磁石挿入孔と極間孔の間の鉄心が均等に配置＞
図２２は、本実施の形態７における極間孔１２の断面図の拡大図である。磁石挿入孔１１同士の周方向の中心がｑ軸と一致し、極間孔１２の周方向幅の中心もｑ軸と一致していることを満足する。

　磁石挿入孔１１と極間孔１２の間の磁路を周方向に均等になるように極間孔１２を配置することで、その磁路での磁束密度が均等となる。これにより、磁石挿入孔１１と極間孔１２の間の磁路にて局所的に磁束密度が高くなることを抑制できるため、この磁路での透磁率を高めることができる。よって、ｑ軸に流れる磁束の磁路を適切に確保できるためｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができる。

＜本実施の形態７の効果＞
  本実施の形態７では、磁石挿入孔１１同士の周方向の中心がｑ軸と一致し、極間孔１２の周方向幅の中心もｑ軸と一致している構成とすることで、リラクタンストルクＴｒを高め、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態８． 
＜Ｒの数値範囲（０．２≦Ｒ≦Ｙ×０．５）＞
図２３は、本実施の形態８における極間孔１２の断面図の拡大図である。極間孔１２は、角部に設ける丸みの半径をＲとした場合、０．２≦Ｒ≦Ｙ×０．５を満足する。

　回転子鉄心１０に設けられる極間孔１２の角部が先鋭（Ｒ＜０．２）の場合、回転子１の運転中に回転子鉄心１０に発生する遠心力によって、この角部に発生する引張応力が大きくなり、回転子鉄心１０の機械的強度の低下をもたらす。そこで、角部に設ける丸みの半径Ｒの範囲は、０．２≦Ｒの関係性を持たせる。これにより、極間孔１２の角部に発生する引張応力を緩和し、回転子鉄心１０の機械的強度を向上させることができる。

　また、Ｒ＞Ｙ×０．５の場合、極間孔１２の角部に設けられる丸み同士が干渉し合い、干渉した部分に先鋭部が生じる。回転子１の運転中に回転子鉄心１０に発生する遠心力によって、当該先鋭部に発生する引張応力が大きくなり、回転子鉄心１０の機械的強度の低下をもたらす。そこで、Ｒ≦Ｙ×０．５の関係性を持たせることで、極間孔１２の角部に設けられる丸み同士の干渉を抑制し、極間孔１２に先鋭部が生じることなく角部に丸みを設けることができるため、極間孔１２に発生する引張応力を緩和し、回転子鉄心１０の機械的強度を向上させることができる。

＜本実施の形態８の効果＞
  本実施の形態８では、回転子１を０．２≦Ｒ≦Ｙ×０．５の構成とすることで、回転子１の運転中に極間孔１２に発生する引張応力を緩和し、回転子鉄心１０の機械的強度を高める効果を奏することができる。

実施の形態９． 
＜極間孔の形状が三角形＞
図２４は、本実施の形態９における極間孔１２の断面図の拡大図である。極間孔１２は、回転子鉄心１０の径方向外側に頂点を有する三角形で構成される。

　回転子鉄心１０の径方向外側に頂点を有する三角形により極間孔１２を構成することで、極間孔１２の径方向外側の磁気抵抗が低下し、ｑ軸磁束が流れやすくなる。すなわち、ｑ軸に流れる磁束の磁路を適切に確保できるためｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができる。

＜本実施の形態９の効果＞
  本実施の形態９では、径方向外側に頂点を有する三角形により極間孔１２を構成とすることで、リラクタンストルクＴｒを高め、電動機３の高効率化の効果を奏することができる。

実施の形態１０ 
＜極間孔の形状が円形もしくは楕円形＞
図２５は、本実施の形態１０における極間孔１２の断面図の拡大図である。極間孔１２は、形状が真円もしくは径方向に伸びる楕円形で構成される。

　本実施の形態１の回転子１を圧縮機４に搭載した場合、圧縮機４の圧縮機構部７０では冷媒が循環するため、回転子１も軸方向に冷媒が通過する。従って、回転子鉄心１０の軸方向には、冷媒流路として用いる空隙を設けることが望ましい。さらに、冷媒流路は軸方向に見た断面積が大きく、また冷媒流路を形成する端面の周長が短いと、冷媒の流路抵抗が低減するため、冷媒が効率良く冷媒流路を通過することができる。

端面の周長を短くするための冷媒流路形状として、真円もしくは楕円形が望ましい。楕円形の場合、径方向に伸びるように形成することで、磁石挿入孔１１と極間孔１２の間に位置する磁路が確保され、ｑ軸磁束が流れやすくなる。すなわち、ｑ軸に流れる磁束の磁路を適切に確保できるためｑ軸インダクタンスＬｑが向上し、リラクタンストルクＴｒを高めることができる。

＜本実施の形態１０の効果＞
  本実施の形態１０では、真円もしくは回転子鉄心１０の径方向に伸びる楕円形で極間孔１２を構成することで、リラクタンストルクＴｒを高めて電動機３を高効率化しつつ、冷媒の循環効率を向上する効果を奏することができる。

１　回転子、　２　固定子、　３　電動機、　４　圧縮機、　５　冷凍サイクル装置、　１０　回転子鉄心、　１１　磁石挿入孔、　１２　極間孔、　１３　シャフト孔、　２０　永久磁石、　３０　固定子鉄心、　３１　ティース、　３２　バックヨーク、　３３　スロット、　６０　クランクシャフト、　６０ａ　シャフト本体部、　６０ｂ　偏心軸部、　７０　圧縮機構部、　７１　シリンダ、　７１ａ　吸入口、　７１ｂ　シリンダ室、　７１ｃ　ベーン溝、　７１ｄ　背圧室、　７２　吸入管、　８０　ローリングピストン、　８１　ベーン、　８２　上軸受部、　８３　上部吐出マフラ、　８３ａ　マフラ室、　８４　下軸受部、　８５　下部吐出マフラ、　８５ａ　マフラ室、　８６　空間、　８６ａ　吸入室、　８６ｂ　圧縮室、　９０　密閉容器、　９１　吐出管、　９２　端子、　９３　リード線、　１１１　アキュムレータ、　１１２　四方弁、　１１３　室外熱交換器、　１１４　膨張弁、　１１５　室内熱交換器、　１１６　配管、　１１７　制御部、　Ｃ１　軸線

Claims (16)

1. 永久磁石と回転子鉄心を備えた回転子であって、
   前記回転子鉄心は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成され、磁石挿入孔と、極間孔が設けられ、
   前記磁石挿入孔は、１の磁極に対して１以上設けられ、前記永久磁石が挿入されて極数Ｐの磁極を構成し、
   前記極間孔は、前記回転子鉄心の回転軸に対して前記永久磁石の周方向中心から周方向に機械角１８０／Ｐ度ずれた軸上に１以上設けられており、
   前記磁石挿入孔と前記極間孔との周方向の最小距離をＸとし、前記電磁鋼板の板厚をｔとした場合、ｔ≦Ｘを満足する、
   回転子。
2. 前記磁石挿入孔同士の周方向の最小距離をＡとした場合、前記磁石挿入孔と前記極間孔との周方向の最小距離Ｘの範囲は、Ｘ≦（Ａ－１）×０．５を満足する、
   請求項１記載の回転子。
3. 　前記極間孔の周方向の最小距離をＹとした場合、１≦Ｙ≦Ａ－２ｔを満足する、
   　請求項１から請求項２までのいずれか１項に記載の回転子。
4. 　前記磁石挿入孔と前記回転子鉄心の外周面との径方向の最小距離をＴ１とし、前記極間孔と前記回転子鉄心の外周面との径方向の最小距離をＴ２とした場合、ｔ≦Ｔ１≦Ｔ２を満足する、
   　請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の回転子。
5. 　前記極間孔は、径方向の最小距離をＺとした場合、Ｙ≦Ｚを満足する、
   　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転子。
6. 　前記極間孔は、Ｙ＞Ｚを満足する、
   　請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の回転子。
7. 　前記磁石挿入孔同士の周方向の中心が、前記極間孔の周方向幅の中心である、
   　請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の回転子。
8. 　前記極間孔は、角部に設ける丸みの半径をＲとした場合、０．２≦Ｒ≦Ｙ×０．５を満足する、
   　請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の回転子。
9. 　前記極間孔は、前記回転子鉄心の外径側に頂点を有する三角形で構成される、
   　請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の回転子。
10. 　前記極間孔は、形状が円形もしくは前記回転子鉄心の外径側に伸びる楕円形で構成される、
    　請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の回転子。
11. 　前記永久磁石は、鉄、ネオジム、ボロンを含有する希土類磁石である、
    　請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の回転子。
12. 前記磁石挿入孔と前記極間孔との周方向の最小距離Ｘの範囲は、２ｔ≦Ｘを満足する、
    請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の回転子。
13. 　固定子と回転子を備えた電動機であって、
    前記固定子は、電磁鋼板を軸方向に積層して構成された固定子鉄心と、該固定子鉄心のティースに巻線が巻回されて構成され、
    　前記巻線は、分布巻で構成され、
    　前記固定子の内径側にエアギャップを介して対向する位置に、請求項１から請求項１２までのいずれか１項に記載の回転子を備える、
    　電動機。
14. 　前記巻線の導体部は、銅もしくはアルミニウムで構成される、
    　請求項１３記載の電動機。
15. 　請求項１３から請求項１４までのいずれか１項に記載の電動機と、
    前記電動機によって駆動する圧縮機構と、を備えた、
    　圧縮機。
16. 　請求項１５記載の圧縮機と、凝縮器と、膨張弁と、蒸発器と、を備えた、
    　冷凍サイクル装置。

Images