(57)【要約】      （修正有）【課題】低振動・低騒音な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供する。【解決手段】固定子鉄心のティースに集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心に永久磁石が配置された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、回転子鉄心板を積層して形成した前記回転子鉄心は、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸とｑ軸を有し、複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を中心線にして時計回り方向側が大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、反時計回り方向側が大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸の軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、前記回転子の回転方向を反時計回りとしたとき、前記積層グループ（１）の積厚比率が前記積層グループ（２）よりも大きい。【選択図】図４
2010093910.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中の複数の永久磁石挿入孔に永久磁石が配置され、前記固定子の内周とギャップを介して対面し、回転軸により回転自在に支承された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心は、積み重なる積層の回転子鉄心板と、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸と、前記ｄ軸と電気角で９０度隔たったｑ軸を有し、
前記永久磁石挿入孔は前記回転子鉄心板の積層方向に回転子鉄心板をまっすぐ貫通し、
前記永久磁石の磁束を集合させるために前記固定子の内周と対面する前記回転子鉄心の外周面に前記固定子との間隔長を異にする複数のギャップ面を設け、前記複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、
前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を中心線にして時計回り方向側が大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、反時計回り方向側が大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸の軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、
前記積層グループ（１）と前記積層グループ（２）の積厚比率が異なることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中の複数の永久磁石挿入孔に永久磁石が配置され、前記固定子の内周とギャップを介して対面し、回転軸により回転自在に支承された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、
回転子鉄心板を積層して形成した前記回転子鉄心は、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸と、前記ｄ軸と電気角で９０度隔たったｑ軸を有し、
前記永久磁石挿入孔は前記回転子鉄心板の積層方向に回転子鉄心板をまっすぐ貫通し、
前記永久磁石の磁束を集合させるために前記固定子の内周と対面する前記回転子鉄心の外周面に前記固定子との間隔長を異にする複数のギャップ面を設け、前記複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、
前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を中心線にして時計回り方向側が大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、反時計回り方向側が大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸の軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、
前記回転子の回転方向を反時計回りとしたとき、前記積層グループ（１）の積厚比率が前記積層グループ（２）よりも大きいことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３】
固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中の複数の永久磁石挿入孔に永久磁石が配置され、前記固定子の内周とギャップを介して対面し、回転軸により回転自在に支承された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、
回転子鉄心板を積層した前記回転子鉄心は、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸と、前記ｄ軸と電気角で９０度隔たったｑ軸を有し、
前記永久磁石挿入孔は前記回転子鉄心板の積層方向に回転子鉄心板をまっすぐ貫通し、
回転子の外周と前記永久磁石挿入孔との間に設けられ、前記回転子鉄心板を積層方向に貫く複数の磁極スリットは、回転子の外周方向に延在する細長に形成され、
前記永久磁石の磁束を集合させるために前記固定子鉄心の内周と対面する前記回転子鉄心の外周面に前記固定子鉄心との間隔長を異にする複数のギャップ面を設け、前記複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、
前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を境界にして回転方向の後側領域の方が前側領域の方よりも大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、逆に回転方向の前側領域の方が後側領域の方よりも大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、
前記積層グループ（１）と前記積層グループ（２）の積厚比率は前記積層グループ（１）が大きいことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記積層グループ（１）、前記積層グループ（２）のどちらか一方が前記軸方向にＮ個のブロック、もう一方が前記軸方向に（Ｎ−１）個のブロックで各々分割され、かつ前記積層グループ（１）の分割ブロックと前記積層グループ（２）の分割ブロックを前記軸方向に交互に配置されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】
請求項４記載の永久磁石式回転電機において、
Ｎ個で分割される前記積層グループ（１）または前記積層グループ（２）のどちらか一方を前記軸方向にＮ＝２分割し、前記軸方向に（Ｎ−１）分割される積層グループは軸方向に（Ｎ−１）＝１分割としたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項６】
請求項４記載の永久磁石式回転電機において、
前記ＮはＮ＝３であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項７】
請求項１〜請求項５の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記積層グループ（１）の前記軸方向の積厚比率をＬ１、前記積層グループ（２）の前記軸方向の積厚比率をＬ２、前記回転子の回転方向を反時計回りとしたとき、
Ｌ２＜Ｌ１、５０％＜Ｌ１＜８５％
なる関係に構成したことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項８】
請求項１〜請求項７の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石挿入孔が前記ｄ軸を中心線としてＶ字状に配置されたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項９】
請求項３記載の永久磁石式回転電機において、
前記磁極スリットは、前記回転子の外周側になるにしたがい前記ｄ軸に近づくように傾斜させたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１０】
請求項３または請求項９記載の永久磁石式回転電機において、
複数の前記磁極スリットは、磁極スリットの側面ないし内部を同磁極スリットの長手方向に沿って通過し前記回転子の外周に延びる延長線が前記ｄ軸上を含む近傍で交わるように配置されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１１】
請求項３または請求項１０記載の永久磁石式回転電機において、
複数の前記磁極スリットは、前記ｄ軸を中心線として対称に設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１２】
請求項１から請求項１１の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記ギャップ間隔長の小さいところは、回転子鉄心の回転方向に亘る円弧の範囲（回転軸心を中心にする開口角度）が電気角で略９０度から略１２０度の範囲内にしたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１３】
請求項１から請求項１２の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子の極数と前記固定子のスロット数との比が２：３であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１４】
請求項１〜請求項７の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、前記回転子の軸心を通るラジアル線との交差方向に延在する一文字形状（直線形状）もしくは回転子の軸心に頂点を向けるＶ字形状であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１５】
請求項１〜請求項１４の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心は、前記ギャップ間隔長が小さいところの径大な外周円弧面と前記ギャップ間隔長が大きいところの径小な外周円弧面との間にできる段部と、前記径小な外周円弧面の前記ｑ軸上を回転軸心方向に沿って延びる凹部を有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１６】
請求項１５記載の永久磁石式回転電機において、
前記凹部は、前記回転子の軸心に頂点を向けるＶ字カット形状であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１７】
請求項１〜請求項７の何れか一つに記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は一文字形状（直線形状）に形成され、かつ前記回転子の軸心を通るラジアル線と交差する方向に配置され、
隣接する前記永久磁石の間には、前記ｑ軸上を回転軸心方向に沿って延びる凹部を前記回転子鉄心の外周面に設け、
前記凹部は、前記回転子の軸心に頂点を向ける頂点角度が略直角の三角形状をしていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１８】
請求項１〜請求項１７の何れか１つに記載の永久磁石式回転電機を搭載した圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁用の永久磁石を回転子に備えている永久磁石式回転電機に関し、特に、エアコン、冷蔵庫、冷凍庫、あるいはショーケースなどの圧縮機に使用される永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の永久磁石式回転電機においては、固定子巻線に集中巻が、界磁には希土類のネオジム永久磁石がそれぞれ採用され、高効率化を達成している。また、磁石材料の高磁束密度化に伴い、振動・騒音成分も顕在化しており、それに対して種々対策も講じられている。
【０００３】
例えば、特開２００８−２９０９５号公報（特許文献１）に記載の永久磁石式回転電機においては、回転子に埋設した永久磁石の外周側から回転子外周側へと伸びた複数のスリットを設けるとともに、回転子の外周に複数のギャップ面を設け、このギャップ面を軸方向に段階的にずらして配置させる方法が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２９０９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
集中巻固定子の採用、高残留磁束密度磁石の採用により、永久磁石同期電動機の効率は飛躍的に向上した。その反面、分布巻固定子に対し集中巻固定子では、原理的に高調波磁束が増加することに加え、その高調波磁束を高磁束密度の永久磁石が助長する結果となる。つまり、モータそのものの振動や騒音も増加しており、特に、圧縮機に組み込んだ場合に最も耳障りとされている中域の周波数帯が顕在化する問題がある。
【０００６】
これに対し、特許文献１では、回転子に埋設した永久磁石の外周側から回転子外周側へと伸びた複数のスリットを設けるとともに、回転子の外周に複数のギャップ面を設け、このギャップ面を軸方向に段階的にずらして配置した、いわゆるスキュー構造とすることで、ギャップ面における高調波磁束を低減させている。これらにより、誘導起電力波形を正弦波化して電機子電流を正弦波化でき、誘導起電力と電機子電流との相互作用によって生じる脈動トルクの低減、また軸方向に磁束の変化を持たせることで、ギャップ部の高調波磁束が減少し、振動や騒音に起因する成分を低減している。
【０００７】
しかしながら、上記従来技術では、例えば特許文献１の方式では比較的低域の周波数帯と比較的高域の周波数帯に生じている騒音は低減できるものの、問題となる中域の周波数帯の騒音に対しては十分に低減できているとは言えなかった。
この理由は、特許文献１の場合、回転子の作る磁束としては高調波成分を低減しているものの、実際には固定子の作る磁束と合わさった機内磁束の高調波成分を十分に低減できていなかったためである。
【０００８】
したがって、機内磁束における高調波成分を十分に低減するためには、電機子反作用を考慮することが重要で、回転子鉄心の異なる各断面の積厚比率には最適な値が存在することが分かった。
【０００９】
本発明の目的は、モータ効率などの性能を低下させることなく、低振動・低騒音な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明では、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中の複数の永久磁石挿入孔に永久磁石が配置され、前記固定子の内周とギャップを介して対面し、回転軸により回転自在に支承された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、前記回転子鉄心は、積み重なる積層の回転子鉄心板と、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸と、前記ｄ軸と電気角で９０度隔たったｑ軸を有し、前記永久磁石挿入孔は前記回転子鉄心板の積層方向に回転子鉄心板をまっすぐ貫通し、前記永久磁石の磁束を集合させるために前記固定子の内周と対面する前記回転子鉄心の外周面に前記固定子との間隔長を異にする複数のギャップ面を設け、前記複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を中心線にして時計回り方向側が大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、反時計回り方向側が大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸の軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、前記積層グループ（１）と前記積層グループ（２）の積厚比率が異なることを特徴とする永久磁石式回転電機を提供する。
【００１１】
また、本発明では、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むように集中巻の電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中の複数の永久磁石挿入孔に永久磁石が配置され、前記固定子の内周とギャップを介して対面し、回転軸により回転自在に支承された回転子とを有する永久磁石式回転電機において、回転子鉄心板を積層して形成した前記回転子鉄心は、前記永久磁石の磁束軸であるｄ軸と、前記ｄ軸と電気角で９０度隔たったｑ軸を有し、前記永久磁石挿入孔は前記回転子鉄心板の積層方向に回転子鉄心板をまっすぐ貫通し、前記永久磁石の磁束を集合させるために前記固定子の内周と対面する前記回転子鉄心の外周面に前記固定子との間隔長を異にする複数のギャップ面を設け、前記複数のギャップ面は前記ｄ軸側のギャップ間隔長より前記ｑ軸側のギャップ間隔長を大きくし、前記複数のギャップ面を均した等価ギャップ間隔長が前記ｄ軸を中心線にして時計回り方向側が大きい回転子鉄心板の積層グループ（１）と、反時計回り方向側が大きい回転子鉄心の積層グループ（２）を前記回転軸の軸心線方向に重ね合わせて前記回転子鉄心を構成し、前記回転子の回転方向を反時計回りとしたとき、前記積層グループ（１）の積厚比率が前記積層グループ（２）よりも大きいことを特徴とする永久磁石式回転電機を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
上述のように、本発明によれば、機内磁束の高調波成分をより低減することができ、中域の周波数帯にある高調波成分を低減し、聴感をより改善する永久磁石式回転電機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施例を図１〜図９を用いて詳細に説明する。
【００１４】
各図中において、共通する符号は同一物を示す。また、ここでは４極の永久磁石式回転電機について示し、回転子の極数と固定子のスロット数との比を２：３としたが、他の極数、スロット数との比でもほぼ同様の効果を得ることができる。
【００１５】
図１は本発明に係る永久磁石式回転電機の実施形態１の断面図、図２、図３は本発明に係る永久磁石式回転電機の実施形態１の回転子鉄心形状を示す断面図を示す。また、図４には本発明に係る永久磁石式回転電機の実施形態１の回転子鉄心形状を示す図を示す。図５には本発明に係わる永久磁石式回転電機の実施形態１の径方向電磁加振力を、図８には本発明に係わる圧縮機の断面構造を、表１には各種回転子構造における圧縮機の聴感試験結果をそれぞれ示した。
【００１６】
【表１】
2010093910.tif 000003
図１において、永久磁石式回転電機１は固定子２と回転子３から構成される。固定子２はティース４とコアバック５からなる固定子鉄心６と、ティース４間のスロット７内にはティース４を取り囲むように巻装された集中巻の電機子巻線８（三相巻線のＵ相巻線８ａ、Ｖ相巻線８ｂ、Ｗ相巻線８ｃからなる）から構成される。ここで、永久磁石式回転電機１は４極６スロットであるから、スロットピッチは電気角で１２０度である。
【００１７】
図２において、回転子３はシャフト孔１５を形成した回転子鉄心１２の外周表面近傍に一文字形状（直線形状）の永久磁石挿入孔１３を形成し、永久磁石挿入孔１３中に希土類のネオジム永久磁石１４を固定している。永久磁石１４の磁束軸がｄ軸となり、ｄ軸と電気角で９０°隔てられた磁極間に位置する軸がｑ軸となる。ここで、隣接する永久磁石１４の磁極間のｑ軸上には凹部１１が設けられている。また、回転子鉄心１２の外周形状はギャップ面をｇ１、ｇ２のように複数有する構成となっている。
【００１８】
図２に示すように、一文字形状（直線形状）に形成されている永久磁石１４は、回転子３の軸心を通るラジアル線と直角に交差する方向に配置される。この場合は、ラジアル線と永久磁石１４の磁束軸であるｄ軸が重なる位置になる。
【００１９】
ギャップ面のｇ１は、対面する固定子鉄心６の内周面と回転子３の外周面とのギャップ間隔長さをいう。ギャップ面のｇ２は、ギャップｇ１の外周面と、ギャップｇ１の外周面よりも径小な外周面とのギャップ間隔長さをいう。
【００２０】
ギャップｇ１の外周面は、回転子３の径大な外周面になる。ギャップｇ２の外周面は、回転子３の径小な外周面になる。径大な外周面と固定子鉄心６とのギャップ間隔長さは、
小さいｇ１である。径小な外周面と固定子鉄心６とのギャップ間隔長さは、大きい（ｇ１＋ｇ２）である。
【００２１】
回転子３の外周形は、径大な外周面、径小な外周面、両外周面の間にできる段差（段部）をもつ形になる。
【００２２】
上記ギャップ間隔長さをｄ軸、およびｑ軸との関係で述べると、ｄ軸側の方がギャップ間隔長さが小さく、ｑ軸側の方がギャップ間隔長さが大きくなっている。ここでは、二つギャップ間隔長さを挙げたが、さらに多くすることができる。なお、複数のギャップ間隔長さを均して等価ギャップ間隔長さという。
【００２３】
図２（ａ）（ｂ）、図４において、回転子鉄心１２は、図２（ａ）に示す断面Ａと図２（ｂ）に示す断面Ｂとが図４に示すように周方向に対し階段状にＶ字をなすように積層されている。また、図４に示すように回転子の回転方向を反時計回りとした場合、断面Ａはギャップ面ｇ２をｄ軸を中心に右側（時計回り方向）に設け、一方、断面Ｂではギャップ面ｇ２をｄ軸を中心に左側（反時計回り方向）に設け、断面Ａの積厚をＬＡ、断面Ｂの積厚をＬＢとしたとき、ＬＢ＜ＬＡの関係となるように配置している。
【００２４】
図２（ａ）（ｂ）、図４に基いて更に説明する。
【００２５】
図２（ａ）（ｂ）、図４に示す回転子鉄心１２は、ギャップ面ｇ２の周方向長さ形状がちがう二つの回転子鉄心板（二つの積層グループ）を積層して作る。
【００２６】
図２（ａ）に示す固定子鉄心板は、ｄ軸を中心にして右側（時計回り方向側）に存在するギャップ面ｇ２（ギャップ間隔長さ大）の周方向長さが長く、ｄ軸を中心にして左側（反時計回り方向側）に存在するギャップ面ｇ２（ギャップ間隔長さ大）の周方向長さが短い。この図２（ａ）に示す回転子鉄心板を積層グループ（１）とする。
【００２７】
図２（ｂ）に示す回転子鉄心板は、逆であって、ｄ軸を中心にして左側（反時計回り方向側）に存在するギャップ面ｇ２（ギャップ間隔長さ大）の周方向長さが長く、ｄ軸を中心にして右側（時計回り方向側）に存在するギャップ面ｇ２（ギャップ間隔長さ大）の周方向長さが短い。この図２（ｂ）に示す回転子鉄心板を積層グループ（２）とする。
【００２８】
ここで、二つの積層グループ（１）、（２）の回転子鉄心板を等価ギャップ間隔長さの観点で述べる。
【００２９】
等価ギャップ間隔長さは、積層グループ（１）ではｄ軸を中心にして右側（時計回り方向側）の方が左側（反時計回り方向側）の方よりも大きくなる。逆に積層グループ（２）ではｄ軸を中心にして右側（時計回り方向側）の方が左側（反時計回り方向側）の方よりも等価ギャップ間隔長さ小さくなる。つまり、積層グループ（１）、（２）ではｄ軸を中心とする左右の等価ギャップ間隔長さの関係が逆になっている。
【００３０】
なお、等価ギャップ間隔長さがｄ軸を中心にして左側／右側で違うのは、ギャップ面ｇ２の周方向長さの左側／右側での違いに関係する。
【００３１】
図４は、積層グループ（１）の回転子鉄心板を積層した積層グループ（１）の分割ブロック（Ａ）と積層グループ（２）の回転子鉄心板を積層した積層グループ（２）の分割ブロック（Ｂ）を回転子の軸方向に重ねて形成した回転子鉄心１２を示している。
【００３２】
一つの積層グループ（１）の分割ブロック（Ａ）と二つの積層グループ（２）の分割ブロック（Ｂ）が交互に重なるようにくまれているが、分割ブロックの個数や組み合わせ方は、適宜選択可能である。
【００３３】
ここで、図２（ａ）に示した断面Ａはギャップ面ｇ１を形成する部位において、θ１とθ２とがｄ軸を中心にθ１＞θ２となり、θ１とθ２との和が電気角で９０°〜１２０°となるように構成されている。また、図２（ｂ）に示した断面Ｂはθ１とθ２との関係をｄ軸を中心にθ１＜θ２としている。
【００３４】
この図２（ａ）、図２（ｂ）に示すθ１とθ２との和の範囲は、前記ギャップ間隔長の小さいところの回転方向に亘る円弧の範囲（回転軸心を中心にする開口角度）である。このθ１とθ２との和になる開口角度は、電気角で略９０度から略１２０度の範囲内に止めし、その開口角度を超える外側は、前記ギャップ間隔長の小さいところになる。
【００３５】
図２（ａ）（ｂ）、図３において、永久磁石１４の外周側には磁極スリット１０ａ〜１０ｄがｄ軸をはさむように具備されており、図３に示すように磁極スリット１０の各々の傾きはｄ軸上の一点Ｐにて交わるように配置されている。
【００３６】
図２（ａ）（ｂ）、図３に基いて更に説明する。
【００３７】
磁極スリット１０ａ〜１０ｄは、回転子鉄心１２の外周と永久磁石挿入孔１３との間に設けられ、回転子鉄心板を積層方向に貫くように設けられ、回転子鉄心１２の外周方向に延在する細長に形成されている。
【００３８】
また、複数の磁極スリット１０ａ〜１０ｄは、図３に示すように、磁極スリットの側面ないし内部を同磁極スリットの長手方向に沿って通過し、回転子鉄心１２の外周に延びる延長線が前記ｄ軸上を含む近傍で交わるように配置されている。これらの磁極スリット１０ａ〜１０ｄは、ｄ軸を中心線として対称になるように配置されている。
【００３９】
この磁極スリット１０ａ〜１０ｄは、誘導起電力波形を正弦波化して電機子電流を正弦波化でき、誘導起電力と電機子電流との相互作用によって生じる高調波磁束を低減できることが分かっている。よって、本構造においても、磁極スリット１０ａ〜１０ｄを設けて電機子反作用を抑制し、機内磁束の高調波成分を低減している。
【００４０】
図５に基いて径方向電磁加振力と断面Ａの構成比率について説明する。
【００４１】
回転子鉄心１２を図２（ａ）に示す断面Ａと図２（ｂ）に示す断面Ｂとが図４に示すように周方向に対し階段状にＶ字をなすように積層し、回転子の回転方向を反時計周りとした場合、ギャップ面ｇ２をｄ軸を中心に右側に設けた断面Ａの積厚比率を５０％＜ＬＡ＜８５％（回転子鉄心１２の全積厚に対するＬＡの積厚比）の関係となるように配置することで、本発明に係わる永久磁石式回転電機の実施形態１の径方向電磁加振力が、回転子鉄心の異なる各断面の積厚比率を同じとした回転子構造よりも非常に小さくなる結果を示している。よって、回転子鉄心の異なる各断面の積厚比率には最適な値が存在するといえる。
【００４２】
図８に示すように、円筒状の圧縮容器６９内には、固定スクロール部材６０の端板６１に直立する渦巻状ラップ６２と、旋回スクロール部材６３の端板６４に直立する渦巻状ラップ６５とを噛み合わせて形成し、永久磁石式回転電機１により旋回スクロール部材６３がクランク軸７２を介して旋回運動させることによって圧縮動作が行なわれるようになっている。
【００４３】
固定スクロール部材６０および旋回スクロール部材６３によって形成される圧縮室６６（６６ａ、６６ｂ、…）のうち、最も外径側に位置している圧縮室は、旋回運動に伴って両スクロール部材６３、６０の中心に向かって移動し、容積が次第に縮小する。圧縮室６６ａ、６６ｂが両スクロール部材６０、６３の中心近傍に達すると、両圧縮室６６内の圧縮ガスは圧縮室６６と連通した吐出口６７から吐出される。
【００４４】
吐出された圧縮ガスは固定スクロール部材６０およびフレーム６８に設けられたガス通路（図示せず）を通ってフレーム６８下部の圧縮容器６９内に至り、圧縮容器６９の側壁に設けられた吐出パイプ７０から電動圧縮機外に排出される。
【００４５】
また、電動圧縮機を駆動する永久磁石式回転電機１は、別置のインバータ（図示せず）によって制御され、圧縮動作に適した回転速度で回転する。ここで、永久磁石式回転電機１は固定子２と回転子３から構成され、回転子３に設けられるクランク軸７２は、上側がクランク軸になっている。クランク軸７２の内部には、油孔７４が形成され、クランク軸７２の回転によって圧縮容器６９の下部にある油溜め部７３の潤滑油が油孔７４を介して滑り軸受７５に供給される。
【００４６】
このような構成の圧縮機に種々の回転子形状を有する永久磁石式回転電機を組み込み、騒音の聴感試験を行った。その実測結果を表１に示す。
【００４７】
表１において、耳障りな騒音の周波数帯域としては、低域、中域、高域の３つに大別され、特に中域の成分がより顕著に現れることが分かった。これら騒音の周波数帯域と各種回転子構造との関係を分析すると、特許文献１に類似した回転子構造（図２（ａ）に示す断面Ａの積層と図２（ｂ）に示す断面Ｂの積層との積厚比率が同じ構造）では、低・高域の騒音成分に対しては低減効果を有するが、中域では聴感に若干の変化はあるものの十分に低減できていなかった。
【００４８】
一方、本発明の構造（断面Ａの積層と断面Ｂの積層との積厚比率が異なる）の場合、低・高域の騒音成分が特許文献１に類似したそれと大差ない効果を有しているのに加え、中域の騒音成分が大きく低減されることを確認した。
【００４９】
そこで、騒音の発生要因を分析したところ、基本波磁束と高調波磁束との乗算で生じる、いわゆる電磁加振力によって発生していることが明らかになった。
【００５０】
ここで、特許文献１に類似した回転子構造では、高調波磁束成分として５次、７次といった低次の高調波磁束と、２５次や２７次成分といった比較的高次の高調波磁束が大きく低減されていることが観測された。また本発明の構造の場合、特許文献１に類似した回転子構造同様に、低・高次の高調波磁束が低減しているとともに、１１次成分や１３、１５、１７次成分といった比較的中域の電磁加振力を構成していると考えられる高調波磁束が非常に大きく低減されていることが分かった。
【００５１】
したがって、図５が示すとおり比較的中域の電磁加振力を低減すれば、機内磁束の高調波成分がより低減され、中域の周波数帯にある高調波成分を低減し、聴感がより改善できることを実測にて確認することができた。
【００５２】
以上より、前述の永久磁石式回転電機を空調用などの各種圧縮機に適用すれば、低振動、低騒音な圧縮機を提供できる。
【００５３】
図６には本発明による永久磁石式回転電機の実施形態２の回転子鉄心形状を示す図を示し、図４と同一物には同一符号を付してある。図において、図４と異なる部分は、断面Ａの積厚比率を５０％＜ＬＡ＜８５％の関係となるように配置するとともに、断面Ａと断面Ｂとの軸方向に積層する構成数を変え、Ｗ字状に構成したものである。このように構成しても、軸方向のスラスト力を抑制できる。また、断面Ａ−Ｂ間での軸方向における磁気的結合が大きくなるため、見かけ上のスキューピッチを小さくできるなど、同じ断面形状を用いたままスキューピッチを任意に調整できる。
【００５４】
図７（ａ）、図７（ｂ）には本発明による永久磁石式回転電機の実施形態３の回転子鉄心形状を示す断面図を示し、図２と同一物には同一符号を付してある。図において、図２と異なる部分は、永久磁石１４が一極あたり２枚具備され、かつ回転軸孔１５に嵌る回転軸の軸心に頂点を向けたＶ字配置となっている。このように配置しても、図２と同様の効果を得ることができる。
【００５５】
図７（ａ）、図７（ｂ）に基いて更に説明する。
【００５６】
図７（ａ）、図７（ｂ）に示すように回転子鉄心１２は、一極あたり二つの永久磁石挿入孔１３と二つの永久磁石１４を備える。二つの永久磁石１４および永久磁石挿入孔１３はｄ軸を中心線として対称にＶ字状に配置形成され、このＶは頂点になる底をｄ軸に血被けるように置くとともに回転軸の軸心に向け、末広がりに開く口の方を回転子鉄心１２の外周側に向ける。
【００５７】
また、回転子鉄心１２は、径小な外周円弧面に設ける凹部１１を有する。凹部１１はｑ軸に設け、三角形の頂点になる底をｑ軸に置くとともに回転軸の軸心に向ける。三角形の開口角度は、９０度を優に超える大きさをもつ。
【００５８】
さらに、磁極スリット１０ｅ〜１０ｈは、回転子鉄心１２の外周と永久磁石挿入孔１３との間に設ける。この図７（ａ）、図７（ｂ）に設ける磁極スリット１０ｅ〜１０ｈは、永久磁石挿入孔１３がＶ字状に配置されているので、図２（ａ）、図２（ｂ）に設ける磁極スリット１０ａ〜１０ｄよりも長い。
【００５９】
図２（ａ）、図２（ｂ）に設けた凹部１１は、図７（ａ）、図７（ｂ）に設けた凹部１１と同様な三角形であるが、直角三角形である。直角三角形の頂点を回転軸の軸心に向けて凹部１１は配置される。永久磁石１４は、端部が直角三角形の一辺に対向するように置かれる。図７（ａ）、図７（ｂ）に示す永久磁石１４も三角の凹部１１に対して同様に置かれる。
【００６０】
また、図２（ａ）、図２（ｂ）、および図７（ａ）、図７（ｂ）の回転子鉄心１２に設けられた三角形の凹部１１は、径小な外周円弧面のｑ軸上を回転子軸心方向に沿って延びている。これらの三角形の凹部１１は、三角形としての形状では違うが回転子の軸心に頂点を向けたＶ字カット形状であるところでは共通している。
【００６１】
また、回転子鉄心１２の外周表面は、Ｖ字カット形状の凹部１１は、回転子軸心方向に沿って直線的に真っ直ぐ延びている。これに対し、径大な外周円弧面と径大な外周円弧面との間に存在する段部は、図４、および図６に示すように、分割ブロック（断面Ｂ１，断面Ａ１、断面Ｂ２、断面Ａ２、断面Ｂ３など）の単位内では直線的に揃っているが、各分割ブロックの相互間では回転方向にずれている。この回転方向のずれは、積層グループ（１）の分割ブロック（断面Ａ）と積層グループ（２）の分割ブロック（断面Ｂ）を交互に積み重ねことにより形成される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の断面図。
【図２】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す断面図。
【図３】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す部分断面図。
【図４】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す図。
【図５】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の径方向電磁加振力を示す図。
【図６】本発明の他の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す図。
【図７】本発明の他の実施形態に係わる永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す断面図。
【図８】本発明の実施形態に係わる永久磁石式回転電機を搭載した圧縮機の断面構造を示す図。
【符号の説明】
【００６３】
１…永久磁石式回転電機（駆動用電動機）、２…固定子、３…回転子、４…ティース、５…コアバック、６…固定子鉄心、７…スロット、８…電機子巻線、１０ａ〜１０ｄ…磁極スリット、１０ｅ〜１０ｈ…磁極スリット、１１…凹部、１２…回転子鉄心、１３…永久磁石挿入孔、１４…永久磁石、１５…シャフト孔、６０…固定スクロール部材、６１…端板、６２…渦巻状ラップ、６３…旋回スクロール部材、６４…端板、６５…渦巻状ラップ、６６…圧縮室、６７…吐出口、６８…フレーム、６９…圧縮容器、７０…突出パイプ、７２…クランク軸、７３…油留め部、７４…油孔、７５…すべり軸受け。
【図１】
2010093910.tif 000004
【図２】
2010093910.tif 000005
【図３】
2010093910.tif 000006
【図４】
2010093910.tif 000007
【図５】
2010093910.tif 000008
【図６】
2010093910.tif 000009
【図７】
2010093910.tif 000010
【図８】
2010093910.tif 000011