(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を、所定の枚数積層して形成される回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の外周部に沿って形成された複数の永久磁石挿入穴と、
前記永久磁石挿入穴の両端部に設けられる永久磁石端部空隙と、
前記永久磁石挿入穴に挿入される永久磁石と、
前記永久磁石挿入穴の外側の鉄心部に形成される複数のスリットと、
前記スリットの夫々の前記回転子鉄心外周との間のスリット薄肉部の径方向の幅が、極間側から磁極中心に向かって徐々に広くなり、前記磁極中心をピークとする正弦波状に変化することを特徴とする永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項２】
前記回転子鉄心外周側の極間側端部及び磁極中心側端部がエッジで構成される前記スリットのうちの任意のスリットｘにおいて、
ｔｘ１：スリットｘのスリット薄肉部の回転子外周側の極間側端部における径方向の幅；
ｔｘ２：スリットｘのスリット薄肉部の回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅；
θｘ１：スリットｘの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度；
θｘ２：スリットｘの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度；
Ｋ：定数；
Ｐ：極数；
とするとき、
ｔｘ１＝Ｋｓｉｎ（θｘ１×Ｐ／２）・・・式（７）
ｔｘ２＝Ｋｓｉｎ（θｘ２×Ｐ／２）・・・式（８）
を満たすことを特徴とする請求項１記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項３】
前記式（７）、式（８）を満たす前記スリットｘが、一磁極に、磁極中心線を間にして対称に少なくとも３個づつ計６個形成されている特徴とする請求項２記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心外周側の極間側端部及び磁極中心側端部が丸取りされる前記スリットの場合は、該スリットのスリット薄肉部の径方向の幅の最小値が、前記ｔｘ１と前記ｔｘ２との間にあることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項５】
前記回転子鉄心外周側の辺が円弧に形成される前記スリットの場合は、該スリットのスリット薄肉部の径方向の幅の最小値が、前記ｔｘ１と前記ｔｘ２との間にあることを特徴とする請求項２又は請求項３記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項６】
前記スリットを、前記前記永久磁石挿入穴に対して略垂直に配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項７】
前記永久磁石に、希土類磁石を用いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項８】
インバータ主回路のスイッチング部にＳｉＣ（シリコンカーバイド）を用いるデバイスを使用する駆動回路により駆動される永久磁石埋込型モータに適用されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかに記載の永久磁石埋込型モータの回転子を用いる永久磁石埋込型モータで駆動されることを特徴とする圧縮機。
【請求項１０】
請求項９記載の圧縮機を搭載したことを特徴とする冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石埋込型モータの回転子に関するもので、特に永久磁石挿入穴の外周鉄心部に配置されるスリット形状に関するものである。また、その回転子を永久磁石埋込型モータに用いる圧縮機及びその圧縮機を搭載する冷凍空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、以下に示す構成の永久磁石埋込型モータの回転子が提案されている。即ち、この永久磁石埋込型モータの回転子は、複数枚の電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心と、この回転子鉄心の軸方向に形成され、軸心を中心とする略正多角形の各辺に対応する部位に形成された永久磁石挿入穴と、この永久磁石挿入穴に挿入される永久磁石と、永久磁石挿入穴の外周鉄心部に形成され、永久磁石挿入穴に沿って離隔配置された複数個のスリットと、このスリットの径方向外側端と回転子鉄心の外周との間に設けられ、径方向の幅が磁極中心から極間部に向けて徐々に広くなる外側薄肉部とを備えたものである。このように構成することにより、極間部の磁束密度波形の高調波成分を低減して、誘起電圧の高調波、コギングトルクを低減できることを特徴とする（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６７５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１記載の従来の永久磁石埋込型モータの回転子のスリット形状は、スリットと回転子外周部との間の薄肉の幅を極間部に近づくに従い徐々に広くし、誘起電圧の高調波を低減していた。【０００５】
しかしながら、より一層誘起電圧の高調波を低減してトルクリップル、騒音を改善することが要望されている。【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、永久磁石挿入穴の外周鉄心部に配置されるスリットによる磁気飽和を低減し、トルクリップルを低減可能な永久磁石埋込型モータの回転子を提供する。【０００７】
また、その回転子を永久磁石埋込型モータに用いる圧縮機を提供する。【０００８】
さらに、その圧縮機を搭載する冷凍空調装置に関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子は、所定の形状に打ち抜かれた電磁鋼板を、所定の枚数積層して形成される回転子鉄心と、
回転子鉄心の外周部に沿って形成された複数の永久磁石挿入穴と、
永久磁石挿入穴の両端部に設けられる永久磁石端部空隙と、
永久磁石挿入穴に挿入される永久磁石と、
永久磁石挿入穴の外側の鉄心部に形成される複数のスリットと、
スリットの夫々の回転子鉄心外周との間のスリット薄肉部の径方向の幅が、極間側から磁極中心に向かって徐々に広くなり、磁極中心をピークとする正弦波に沿って変化するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る永久磁石埋込型モータの回転子は、スリットの夫々の回転子鉄心外周との間のスリット薄肉部の径方向の幅が、極間側から磁極中心に向かって徐々に広くなり、磁極中心をピークとする正弦波に沿って変化する構成にしたので、トルクリップルを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】比較のために示す図で、一般的なスリット３０７を設けた永久磁石埋込型モータの回転子３００の横断面図。
【図２】回転子鉄心３０１の横断面図。
【図３】図２のＸ部拡大図。
【図４】実施の形態１を示す図で、永久磁石埋込型モータの回転子１００の横断面図。
【図５】実施の形態１を示す図で、回転子鉄心１０１の横断面図。
【図６】図４のＹ部拡大図。
【図７】図５のＺ部拡大図。
【図８】実施の形態１を示す図で、極間中心線に対するスリット１０７の回転子外周側の端部とがなす角度を定義した図。
【図９】実施の形態１を示す図で、スリット薄肉部１０８の径方向の幅を定義した図。
【図１０】実施の形態１を示す図で、スリット薄肉部の径方向幅と極間中心線からの角度との関係を示す図。
【図１１】実施の形態１を示す図で、変形例の永久磁石埋込型モータの回転子２００の横断面図。
【図１２】実施の形態１を示す図で、変形例の回転子鉄心２０１の横断面図。
【図１３】図１１のＶ部拡大図。
【図１４】図１２のＷ部拡大図。
【図１５】実施の形態１を示す図で、極間中心線に対するスリット２０７の回転子外周側の端部とがなす角度を定義した図。
【図１６】実施の形態１を示す図で、スリット薄肉部２０８の径方向の幅を定義した図。
【図１７】実施の形態１を示す図で、変形例の回転子２００において、スリット薄肉部２０８の径方向の幅が一定の時と、永久磁石２０３径方向に存在する６本のスリット２０７（第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第３のスリット２０７ｃ）が式（７）、式（８）を満たす形状にした時のトルク波形を示す図。
【図１８】実施の形態１を示す図で、スリットｘの角がエッジの場合のスリットｘの端部（回転子外周側）を定義する図。
【図１９】実施の形態１を示す図で、スリットｙの角を丸取りした場合のスリットｙの端部（回転子外周側）を定義する図。
【図２０】実施の形態１を示す図で、スリットｚの一辺が円弧の場合のスリットｚの端部（回転子外周側）を定義する図。
【図２１】実施の形態１を示す図で、ブラシレスＤＣモータ２０の駆動回路１の回路図。
【図２２】実施の形態１を示す図で、ブラシレスＤＣモータ２０を搭載したスクロール圧縮機４００の縦断面図。
【図２３】実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機４００を搭載した水用熱交換装置５００の斜視図。
【図２４】実施の形態１を示す図で、水用熱交換装置５００の冷媒回路図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１乃至図３は比較のために示す図で、図１は一般的なスリット３０７を設けた永久磁石埋込型モータの回転子３００の横断面図、図２は回転子鉄心３０１の横断面図、図３は図２のＸ部拡大図である。
【００１３】
先ず、一般的な永久磁石埋込型モータ（ブラシレスＤＣモータ）について説明する。図１に示す一般的なスリット３０７を設けた永久磁石埋込型モータの回転子３００は、少なくとも回転子鉄心３０１と、永久磁石３０３と、回転軸３０４とを備える。
【００１４】
尚、永久磁石埋込型モータの回転子３００等を、単に回転子３００もしくは回転子と呼ぶ場合もある。
【００１５】
回転子鉄心３０１は、全体の横断面形状が略円形で、薄板の電磁鋼板（例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度の板厚で、無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの））を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数（複数枚）積層して形成される。
【００１６】
回転子鉄心３０１に、横断面が長方形の永久磁石挿入穴３０２が、周方向に略等間隔に複数個（六個）形成されている（図２参照）。また、回転子鉄心３０１の略中心部に回転軸３０４が嵌合する軸孔３０５が形成されている。永久磁石挿入穴３０２の磁石挿入部３０２ａ（図３参照）の内部に、Ｎ極とＳ極とが交互になるように着磁された六枚の平板形状の永久磁石３０３を挿入することで６極の回転子３００を形成している。
【００１７】
永久磁石３０３には、例えばネオジウム、鉄、ボロンを主成分とする希土類などが用いられる。
【００１８】
図３に示すように、永久磁石挿入穴３０２は、略中央の磁石挿入部３０２ａの両側に、磁石挿入部３０２ａに連結（連通）する永久磁石端部空隙３０２ｂが形成されている。永久磁石端部空隙３０２ｂは、極間（永久磁石３０３で形成される磁極の間、永久磁石挿入穴３０２の間）における永久磁石３０３の漏れ磁束を抑制する。そして、図３に示すように、永久磁石挿入穴３０２の外周鉄心部に、複数のスリット３０７が、周方向に所定の間隔で形成されている。図３に示すように、回転子鉄心３０１では、一磁極に６個のスリット３０７が、極中心に対して対称に、３個づつ形成されている。
【００１９】
図３に示すように、回転子鉄心３０１の外周部とスリット３０７との間のスリット薄肉部３０７ａ（薄肉鉄心部である）の径方向の寸法ｔは、一磁極の６個のスリット３０７において同じ（均一）である。
【００２０】
スリット３０７を設けることにより、永久磁石３０３からの磁束を規制することにより、トルクリップル（トルクの脈動）を小さくすることができる。
【００２１】
これは、スリット３０７の存在により、誘起電圧の高調波成分が低減したことと、コギングトルクが低減したことによる効果である。
【００２２】
しかし、図１の回転子３００を用いる永久磁石埋込型モータは、スリット３０７の効果によりトルクリップルを低減できるが、更なる低騒音化を実現するために、トルクリップルの更なる低減が求められている。
【００２３】
図１に示す回転子３００において、トルクリップルが悪化する一要因として、スリット薄肉部３０７ａの磁気飽和がある。
【００２４】
スリット３０７は、永久磁石３０３から発生する磁束を正弦波に近づけ、誘起電圧の高調波成分の低減や、コギングトルクの低減に寄与する。
【００２５】
スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔは、スリット３０７が永久磁石３０３からの磁束を規制するために、できるだけ小さい方が好ましい。しかし、回転子鉄心３０１をプレスで打ち抜く場合の加工可能な最小寸法は、一般的に電磁鋼板の板厚程度で、０．１〜１．０ｍｍ程度に設定される。
【００２６】
一方で、スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔは、遠心力に耐えうる寸法にする必要がある。
【００２７】
さらに、金型形状の制約を受けるので、スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔは、所定の寸法以上にする必要もある。
【００２８】
さらに、スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔは、永久磁石３０３からの磁束を規制するため、可能な限り薄く均一にすることが多い。図３においても、スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔは、各スリット薄肉部３０７ａ（六箇所）において、均一になっている。
【００２９】
ところが、スリット薄肉部３０７ａの径方向の寸法ｔを薄く、各スリット薄肉部３０７ａにおいて均一に構成することにより、スリット薄肉部３０７ａが磁気飽和し透磁率が低下する。その影響により、トルクリップルが悪化し、騒音が増加する。
【００３０】
本実施の形態における永久磁石埋込型モータの回転子は、一磁極の複数のスリットのそれぞれの回転子鉄心外周部との間のスリット薄肉部の径方向の寸法を、磁極中心とスリットとのなす角度に対して、スリット薄肉部の径方向の寸法を正弦波状にすることにより、トルクリップルを低減するものである。
【００３１】
図４乃至図９は実施の形態１を示す図で、図４は永久磁石埋込型モータの回転子１００の横断面図、図５は回転子鉄心１０１の横断面図、図６は図４のＹ部拡大図、図７は図５のＺ部拡大図、図８は極間中心線に対するスリット１０７の回転子外周側の端部とがなす角度を定義した図、図９はスリット薄肉部１０８の径方向の幅を定義した図である。
【００３２】
図４乃至図９を参照しながら、永久磁石埋込型モータブラシレスＤＣモータ）の回転子１００の構成を説明する。
【００３３】
尚、永久磁石埋込型モータの回転子１００を、単に回転子１００と呼ぶ。又、回転子１００をロータと呼ぶ場合もある。
【００３４】
図４に示す回転子１００は、少なくとも回転子鉄心１０１と、永久磁石１０３と、回転軸１０４とを備える。
【００３５】
回転子鉄心１０１は、全体の横断面形状が略円形状で、薄板の電磁鋼板（例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度の板厚で、無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの））を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数（複数枚）積層して形成される。
【００３６】
回転子鉄心１０１には、横断面が長方形の六個の永久磁石挿入穴１０２が、周方向に略六角形を形成するように設けられている（図５参照）。
【００３７】
永久磁石挿入穴１０２の磁石挿入部１０２ａ（図７参照）の内部に、Ｎ極とＳ極とが交互になるように着磁された六枚の平板形状の永久磁石１０３を挿入することで、６極の回転子１００を形成している。また、回転子鉄心１０１の略中心部に回転軸１０４が嵌合する軸孔１０５が形成さている（図５参照）。
【００３８】
永久磁石１０３には、例えばネオジウム、鉄、ボロンを主成分とする希土類などが用いられる。
【００３９】
図７に示すように、永久磁石挿入穴１０２は、略中央の磁石挿入部１０２ａの両側に、磁石挿入部１０２ａに連結（連通）する永久磁石端部空隙１０２ｂが形成されている。永久磁石端部空隙１０２ｂは、極間（永久磁石１０３で形成される磁極の間、永久磁石挿入穴１０２の間）における永久磁石１０３の漏れ磁束を抑制する。
【００４０】
そして、図６、図７に示すように、永久磁石挿入穴１０２の外周鉄心部１０１ａに、複数のスリット１０７（第１のスリット１０７ａ、第２のスリット１０７ｂ、第３のスリット１０７ｃが磁極中心線に対して左右対称に配置される）が形成されている。第３のスリット１０７ｃが、磁極中心線に最も近く、順に第２のスリット１０７ｂ、第１のスリット１０７ａが極間（極間中心線）に向かって形成されている。尚、スリット１０７等を、単にスリットと呼ぶ場合もある。
【００４１】
複数のスリット１０７について、次のように定義する。即ち、
（１）第１のスリット１０７ａ：永久磁石１０３の端部側（永久磁石端部空隙１０２ｂ側、極間側）に位置し、永久磁石１０３の端部の端面１０３ａの径方向に存在する。但し、第１のスリット１０７ａが端面１０３ａにかからない位置にあってもよい；
（２）第２のスリット１０７ｂ：第１のスリット１０７ａに隣接して磁極中心側に位置する；
（３）第３のスリット１０７ｃ：第２のスリット１０７ｂに隣接して磁極中心側に位置する。
【００４２】
一磁極において、第１のスリット１０７ａ、第２のスリット１０７ｂ、第３のスリット１０７ｃは、左右対称に配置される。
【００４３】
また、図６、図７に示すように、回転子鉄心１０１の外周とスリット１０７との間に、鉄心部であるスリット薄肉部１０８が設けられる。
（１）回転子鉄心１０１の外周と第１のスリット１０７ａの間にスリット薄肉部１０８ａが設けられる；
（２）回転子鉄心１０１の外周と第２のスリット１０７ｂの間にスリット薄肉部１０８ｂが設けられる；
（３）回転子鉄心１０１の外周と第３のスリット１０７ｃの間にスリット薄肉部１０８ｃが設けられる。
【００４４】
図８に示すように、極間中心線に対するスリット１０７の回転子外周側の端部とがなす角度を次のように定義する。
（１）第１のスリット１０７ａの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ１；
（２）第１のスリット１０７ａの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ２；
（３）第２のスリット１０７ｂの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ３；
（４）第２のスリット１０７ｂの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ４；
（５）第３のスリット１０７ｃの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ５；
（６）第３のスリット１０７ｃの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ６。
【００４５】
また、図９に示すように、スリット薄肉部１０８の径方向の幅（寸法）を次のように定義する。
（１）スリット薄肉部１０８ａの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔａ１；
（２）スリット薄肉部１０８ａの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔａ２；
（３）スリット薄肉部１０８ｂの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｂ１；
（４）スリット薄肉部１０８ｂの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｂ２；
（５）スリット薄肉部１０８ｃの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｃ１；
（６）スリット薄肉部１０８ｃの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｃ２。
【００４６】
ｔａ１とｔａ２とは、ｔａ１＜ｔａ２の関係があり、スリット薄肉部１０８ａの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００４７】
また、ｔｂ１とｔｂ２とは、ｔｂ１＜ｔｂ２の関係があり、スリット薄肉部１０８ｂの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００４８】
さらに、ｔｃ１とｔｃ２とは、ｔｃ１＜ｔｃ２の関係があり、スリット薄肉部１０８ｂの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００４９】
複数のスリット１０７（第１のスリット１０７ａ、第２のスリット１０７ｂ、第３のスリット１０７ｃ）の周方向の幅を、次のように定義する。
（１）第１のスリット１０７ａの周方向の幅をｗａ；
（２）第２のスリット１０７ｂの周方向の幅をｗｂ；
（３）第３のスリット１０７ｃの周方向の幅をｗｃ。
本実施の形態では、基本的に、ｗａ＝ｗｂ＝ｗｃ（１．０〜１．５ｍｍ程度）とする。但し、ｗａ＞ｗｂ＝ｗｃの形態も含むものとする。ｗａ＞ｗｂ＝ｗｃとすることにより、永久磁石１０３の端部に位置する第１のスリット１０７ａの幅ｗａが、ｗｂ及びｗｃよりも大きいので、永久磁石１０３端部での磁束の漏れを抑制する効果がある。
【００５０】
ｔａ１、ｔａ２、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｃ１、ｔｃ２と、θ１〜θ６との関係を、以下に示すようにすることにより、トルクリップルを低減することができる。
ｔａ１＝Ｋｓｉｎ（θ１×Ｐ／２）・・・式（１）
ｔａ２＝Ｋｓｉｎ（θ２×Ｐ／２）・・・式（２）
ｔｂ１＝Ｋｓｉｎ（θ３×Ｐ／２）・・・式（３）
ｔｂ２＝Ｋｓｉｎ（θ４×Ｐ／２）・・・式（４）
ｔｃ１＝Ｋｓｉｎ（θ５×Ｐ／２）・・・式（５）
ｔｃ２＝Ｋｓｉｎ（θ６×Ｐ／２）・・・式（６）
ここで、Ｋ：定数、Ｐ：極数（ここでは、Ｐ＝６（図４））である。
【００５１】
以下、その原理について説明する。図１０は実施の形態１を示す図で、スリット薄肉部の径方向幅と極間中心線からの角度との関係を示す図である。図１０では、式（１）〜式（６）で求めたｔａ、ｔｂ、ｔｃをプロットしている。さらに、スリット薄肉部１０８ａ〜１０８ｃの回転子外周側の極間側端部とスリット薄肉部１０８ａ〜１０８ｃの回転子外周側の磁極中心側端部との間のスリット薄肉部径方向の幅を、それらの点を結ぶ線で示している。
【００５２】
式（１）〜式（６）を満たすように、スリット薄肉部１０８ａ〜１０８ｃの径方向の幅を設定すれば、スリット薄肉部１０８ａ〜１０８ｃの径方向の幅は、一方の極間から磁極中心に向かって正弦波に沿って徐々に大きくなり、さらに磁極中心から他方の極間に向かって正弦波に沿って徐々に小さくすることができる。
【００５３】
例えば、Ｋ＝２．５５、θ１＝９［°］、θ２＝１２［°］、θ３＝１５［°］、θ４＝１８［°］、θ５＝２１［°］、θ６＝２４ｄｅｇとした時、式（１）〜式（６）から各スリット薄肉部１０８ａ〜１０８ｃの径方向の寸法は、
ｔａ１＝１．１５８ｍｍ
ｔａ２＝１．５００ｍｍ
ｔｂ１＝１．８０３ｍｍ
ｔｂ２＝２．０６３ｍｍ
ｔｃ１＝２．２７２ｍｍ
ｔｃ２＝２．４２５ｍｍ
となる。
【００５４】
上記の例では、スリット薄肉部１０８ａの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）ｔａ１（＝１．１５８ｍｍ）が最も小さいを、既に述べたように、この幅を、電磁鋼板の板厚（例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度）よりも、大きくすることで、回転子鉄心１０１をプレスで打ち抜く場合の加工を可能とする。
【００５５】
図１０に示すように、スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの径方向幅ｔａ１、ｔａ２、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｃ１、ｔｃ２及びそれらの間の径方向幅は、正弦波の曲線上にある。
【００５６】
上記の例では、スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの径方向幅が、それぞれｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２のように正弦波状に変化し、均一でないものを示したが、夫々の径方向幅は均一にしてもよい。但し、その場合は、均一な夫々の径方向幅が、ｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２の間にあることが必須である。
【００５７】
スリット薄肉部を薄く、均一に構成することにより、スリット薄肉部が磁気飽和して透磁率が低下する。すると、トルクリップルが悪化し、騒音が増加する。従って、スリット薄肉部を厚くし、スリット薄肉部の磁気飽和の影響を緩和することにより、トルクリップルが低減可能である。しかし、各スリット薄肉部を大きくしても、永久磁石からの磁束を規制する効果が小さくなり、有効に効果を示すことができない。
【００５８】
スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの径方向の幅を、式（１）〜式（６）で決まるｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２にすることにより、磁極中心に近い方がスリット薄肉部の径方向の幅が大きく、さらに極間からの角度に対して、正弦波に沿った幅になる。
【００５９】
トルクリップルを低減するには、誘起電圧の高調波低減が有効である。そのためには回転子１００から発生する磁束が正弦波状になることが望ましい。スリット薄肉部を均一に構成すると、スリット薄肉部の飽和磁束密度は同じなため、スリットの位置によらずスリット薄肉部の径方向の磁束量もほぼ同じとなってしまう。
【００６０】
スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの径方向の幅を、式（１）〜式（６）で決まるｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２にすることにより、スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの磁束量も正弦波状に変化する。つまり、スリット１０７により回転子１００から発生する磁束を正弦波状にし、さらにスリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの径方向の幅を、式（１）〜式（６）で決まるｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２にすることで、スリット薄肉部１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃの磁束も正弦波状になるため、誘起電圧の高調波が低減し、トルクリップルの低減につながる。
【００６１】
また、式（１）〜式（６）を、一般式化すると、式（７）、式（８）となる。即ち、
ｔｘ１＝Ｋｓｉｎ（θｘ１×Ｐ／２）・・・式（７）
ｔｘ２＝Ｋｓｉｎ（θｘ２×Ｐ／２）・・・式（８）
ここで、
ｔｘ１：スリットｘのスリット薄肉部の回転子外周側の極間側端部における径方向の幅；
ｔｘ２：スリットｘのスリット薄肉部の回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅；
θｘ１：スリットｘの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度；
θｘ２：スリットｘの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心１０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度；
Ｋ：定数；
Ｐ：極数；
であり、θｘ１＜θｘ２の関係がある。
【００６２】
また、式（７）、式（８）が適用されるスリット１０７は、永久磁石１０３径方向に存在するスリット１０７のみを対象とするとより効果を示すことができる。これは永久磁石１０３径方向に存在しないスリット１０７は、永久磁石１０３からの磁束の影響が小さく、式（７）、式（８）を満足しなくても影響が小さいためである。
【００６３】
また、永久磁石１０３径方向に存在せず、極間部に近いスリット薄肉部の径方向の幅は、狭い方が漏れ磁束低減に効果があるため、他のスリット薄肉部の径方向の幅よりも小さくすることにより、漏れ磁束が低減でき、磁束量が向上し、高効率な回転子１００を構成することができる。
【００６４】
また、図４に示す回転子１００のスリット１０７は、一つの磁極に対して６本であるが、６本以上でも効果を奏する。スリット１０７が一つの磁極に対して４本の場合でも、効果を奏する。しかし、スリット１０７が４本の時は、スリット薄肉部の数が一つの磁極に対して４カ所しか存在しないため、高調波が多くなる。そのため、スリット１０７は一つの磁極に対して６本以上が正弦波を構成するのに好ましい。また、一つの磁極に対して６本以上のスリット１０７が存在するとき、最低でも６本のスリット薄肉部の径方向の幅の関係が式（７）、式（８）を満たせば効果を奏する。
【００６５】
また、図７のスリット１０７（第１のスリット１０７ａ，第２のスリット１０７ｂ，第３のスリット１０７ｃ）は、略等間隔に配置されているが、等間隔でなくても効果を奏する。
【００６６】
図１１乃至図１６は実施の形態１を示す図で、図１１は変形例の永久磁石埋込型モータの回転子２００の横断面図、図１２は変形例の回転子鉄心２０１の横断面図、図１３は図１１のＶ部拡大図、図１４は図１２のＷ部拡大図、図１５は極間中心線に対するスリット２０７の回転子外周側の端部とがなす角度を定義した図、図１６はスリット薄肉部２０８の径方向の幅を定義した図である。
【００６７】
変形例の永久磁石埋込型モータの回転子２００は、図１１に示すように、一つの磁極にスリット２０７が１０本形成されている。
【００６８】
図１１乃至図１６を参照しながら、永久磁石埋込型モータの回転子２００の構成を説明する。
【００６９】
尚、永久磁石埋込型モータの回転子２００を、単に回転子２００と呼ぶ。又、回転子２００をロータと呼ぶ場合もある。
【００７０】
図１１に示す変形例の回転子２００は、少なくとも回転子鉄心２０１と、永久磁石２０３と、回転軸２０４とを備える。
【００７１】
図１１に示す変形例の回転子２００の、図４に示す回転子１００と比較すると、回転子鉄心２０１が回転子鉄心１０１と異なる。その他は、同じである。
【００７２】
回転子鉄心２０１は、全体の横断面形状が略円形状で、薄板の電磁鋼板（例えば、０．１〜１．０ｍｍ程度の板厚で、無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの））を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数（複数枚）積層して形成される。
【００７３】
回転子鉄心２０１には、横断面が長方形の六個の永久磁石挿入穴２０２が、周方向に略六角形を形成するように設けられている（図１２参照）。
【００７４】
永久磁石挿入穴２０２の磁石挿入部２０２ａ（図１４参照）の内部に、Ｎ極とＳ極とが交互になるように着磁された六枚の平板形状の永久磁石２０３を挿入することで、６極の回転子２００を形成している。また、回転子鉄心２０１の略中心部に回転軸２０４が嵌合する軸孔２０５が形成さている（図１２参照）。
【００７５】
永久磁石２０３には、例えばネオジウム、鉄、ボロンを主成分とする希土類などが用いられる。
【００７６】
図１４に示すように、永久磁石挿入穴２０２は、略中央の磁石挿入部２０２ａの両側に、磁石挿入部２０２ａに連結（連通）する永久磁石端部空隙２０２ｂが形成されている。永久磁石端部空隙２０２ｂは、極間（永久磁石２０３で形成される磁極の間、永久磁石挿入穴２０２の間）における永久磁石２０３の漏れ磁束を抑制する。
【００７７】
そして、図１３、図１４に示すように、永久磁石挿入穴２０２の外周鉄心部２０１ａに、複数のスリット２０７（第４のスリット２０７ｄ、第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第５のスリット２０７ｅ、第３のスリット２０７ｃが磁極中心線に対して左右対称に配置される）が形成されている。第３のスリット２０７ｃが、磁極中心線に最も近く、順に第５のスリット２０７ｅ、第２のスリット２０７ｂ、第１のスリット２０７ａ、第４のスリット２０７ｄが極間（極間中心線）に向かって形成されている。尚、スリット２０７等を、単にスリットと呼ぶ場合もある。
【００７８】
複数のスリット２０７について、次のように定義する。即ち、
（１）第１のスリット２０７ａ：永久磁石２０３の端部側（永久磁石端部空隙２０２ｂ側、極間側）に位置し、永久磁石２０３の端部の端面２０３ａの径方向に存在する。但し、第１のスリット２０７ａが端面２０３ａにかからない位置にあってもよい；
（２）第２のスリット２０７ｂ：第１のスリット２０７ａに隣接して磁極中心側に位置する；
（３）第５のスリット２０７ｅ：第２のスリット２０７ｂに隣接して磁極中心側に位置する；
（４）第３のスリット２０７ｃ：第５のスリット２０７ｅに隣接して磁極中心側に位置する；
（５）第４のスリット２０７ｄ：第１のスリット２０７ａに隣接して極間側に位置する。
【００７９】
一磁極において、第４のスリット２０７ｄ、第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第５のスリット２０７ｅ、第３のスリット２０７ｃは、左右対称に配置される。
【００８０】
また、図１３、図１４に示すように、回転子鉄心２０１の外周とスリット２０７との間に、鉄心部であるスリット薄肉部２０８が設けられる。
（１）回転子鉄心２０１の外周と第４のスリット２０７ｄの間にスリット薄肉部２０８ｄが設けられる；
（２）回転子鉄心２０１の外周と第１のスリット２０７ａの間にスリット薄肉部２０８ａが設けられる；
（３）回転子鉄心２０１の外周と第２のスリット２０７ｂの間にスリット薄肉部２０８ｂが設けられる；
（４）回転子鉄心２０１の外周と第５のスリット２０７ｅの間にスリット薄肉部２０８ｅが設けられる；
（５）回転子鉄心２０１の外周と第３のスリット２０７ｃの間にスリット薄肉部２０８ｃが設けられる。
【００８１】
図１５に示すように、極間中心線に対するスリット２０７の回転子外周側の端部とがなす角度を次のように定義する。
（１）第１のスリット２０７ａの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ１；
（２）第１のスリット２０７ａの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ２；
（３）第２のスリット２０７ｂの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ３；
（４）第２のスリット２０７ｂの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ４；
（５）第３のスリット２０７ｃの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ５；
（６）第３のスリット２０７ｃの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ６。
（７）第５のスリット２０７ｅの回転子外周側且つ極間側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ７。
（８）第５のスリット２０７ｅの回転子外周側且つ磁極中心側端部と回転子鉄心２０１の中心とを結ぶ線と極間中心線とのなす角度をθ８。
【００８２】
また、図１６に示すように、スリット薄肉部１０８の径方向の幅（寸法）を次のように定義する。
（１）スリット薄肉部２０８ａの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔａ１；
（２）スリット薄肉部２０８ａの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔａ２；
（３）スリット薄肉部２０８ｂの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｂ１；
（４）スリット薄肉部２０８ｂの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｂ２；
（５）スリット薄肉部２０８ｃの回転子外周側の極間側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｃ１；
（６）スリット薄肉部２０８ｃの回転子外周側の磁極中心側端部における径方向の幅（最短距離）をｔｃ２。
【００８３】
ｔａ１とｔａ２とは、ｔａ１＜ｔａ２の関係があり、スリット薄肉部２０８ａの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００８４】
また、ｔｂ１とｔｂ２とは、ｔｂ１＜ｔｂ２の関係があり、スリット薄肉部２０８ｂの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００８５】
さらに、ｔｃ１とｔｃ２とは、ｔｃ１＜ｔｃ２の関係があり、スリット薄肉部２０８ｃの幅は、極間側から磁極中心に向かって徐々に大きくなっている。
【００８６】
複数のスリット２０７（第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第３のスリット２０７ｃ）の周方向の幅を、次のように定義する。
（１）第１のスリット２０７ａの周方向の幅をｗａ；
（２）第２のスリット２０７ｂの周方向の幅をｗｂ；
（３）第３のスリット２０７ｃの周方向の幅をｗｃ。
本実施の形態では、基本的に、ｗａ＝ｗｂ＝ｗｃ（１．０〜１．５ｍｍ程度）とする。但し、ｗａ＞ｗｂ＝ｗｃの形態も含むものとする。ｗａ＞ｗｂ＝ｗｃとすることにより、永久磁石２０３の端部に位置する第１のスリット２０７ａの幅ｗａが、ｗｂ及びｗｃよりも大きいので、永久磁石２０３端部での磁束の漏れを抑制する効果がある。
【００８７】
回転子１００と同様、ｔａ１、ｔａ２、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｃ１、ｔｃ２と、θ１〜θ６との関係を、以下に示すようにすることにより、トルクリップルを低減することができる。
ｔａ１＝Ｋｓｉｎ（θ１×Ｐ／２）・・・式（１）
ｔａ２＝Ｋｓｉｎ（θ２×Ｐ／２）・・・式（２）
ｔｂ１＝Ｋｓｉｎ（θ３×Ｐ／２）・・・式（３）
ｔｂ２＝Ｋｓｉｎ（θ４×Ｐ／２）・・・式（４）
ｔｃ１＝Ｋｓｉｎ（θ５×Ｐ／２）・・・式（５）
ｔｃ２＝Ｋｓｉｎ（θ６×Ｐ／２）・・・式（６）
ここで、Ｋ：定数、Ｐ：極数（ここでは、Ｐ＝６（図１１））である。
【００８８】
回転子２００においても、図１０に示すように、スリット薄肉部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃの径方向幅ｔａ１、ｔａ２、ｔｂ１、ｔｂ２、ｔｃ１、ｔｃ２及びそれらの間の径方向幅は、正弦波の曲線上にある。
【００８９】
すべてのスリットが、一般式化した式（７）、式（８）を満たすことが好ましいが、第４のスリット２０７ｄは、漏れ磁束防止の効果を大きくするため、他のスリット薄肉部（スリット薄肉部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃ，２０８ｅ）の径方向の幅に対して、第４のスリット２０７ｄのスリット薄肉部２０８ｄは小さく設定されており、式（７）、式（８）の関係を満たさない形状となっている。また、最低でも一つの磁極に対するスリットが６本あればよいため、第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第３のスリット２０７ｃのスリット薄肉部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃが、式（７）、式（８）を満たすような構成にしている。第５のスリット２０７ｅのスリット薄肉部２０８ｅは、式（７）、式（８）を満たさなくてもよい。
【００９０】
図１７は実施の形態１を示す図で、変形例の回転子２００において、スリット薄肉部２０８の径方向の幅が一定の時と、永久磁石２０３の径方向に存在する６本のスリット２０７（第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第３のスリット２０７ｃ）が式（７）、式（８）を満たす形状にした時のトルク波形を示す図である。
【００９１】
図１７からわかるように、永久磁石２０３の径方向に存在する６本のスリット２０７（第１のスリット２０７ａ、第２のスリット２０７ｂ、第３のスリット２０７ｃ）が式（７）、式（８）を満たす形状にすると、全てのスリット２０７の径方向の幅が一定の時に比べて、トルクの脈動が小さくなっている。上記の例では、スリット薄肉部２０８ａ，２０８ｂ，２０８ｃの径方向幅が、それぞれｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２のように正弦波状に変化し、均一でないものを示したが、夫々の径方向幅は均一にしてもよい。但し、その場合は、均一な夫々の径方向幅が、ｔａ１〜ｔａ２、ｔｂ１〜ｔｂ２、ｔｃ１〜ｔｃ２の間にあることが必須である。
【００９２】
図１８乃至図２０は実施の形態１を示す図で、図１８はスリットｘの角がエッジの場合のスリットｘの端部（回転子外周側）を定義する図、図１９はスリットｙの角を丸取りした場合のスリットｙの端部（回転子外周側）を定義する図、図２０はスリットｚの一辺が円弧の場合のスリットｚの端部（回転子外周側）を定義する図である。
【００９３】
これまで説明してきたスリットｘ（例えば、図９の第１のスリット１０７ａ、第２のスリット１０７ｂ、第３のスリット１０７ｃのいずれか）は、図１８に示すように、スリットｘの角がエッジである。そのため、スリットｘの回転子外周側端部Ｍにおけるスリット薄肉部の径方向の幅ｔｘ１、ｔｘ２）が式（７）、式（８）を満たすようにすれば、両端部Ｍの間のスリット薄肉部も、式（７）、式（８）を満たす（即ち、正弦波上にのる）。
【００９４】
しかし、実際の製品では電磁鋼板を打ち抜く型は角が面取りされるため、スリットｙの角も丸取りされることになる（図１９参照）。この場合、極間側端部のスリット薄肉部の径方向の幅ｔｙ１よりも小さい径方向の幅ｔｙｍのスリット薄肉部が、両端部Ｍの間に存在する。従って、この場合は、径方向の幅ｔｙｍ（最小）が、図１８の式（７）、式（８）を満たすスリット薄肉部の径方向の幅ｔｘ１，ｔｘ２の間に入るように選ぶ。
【００９５】
さらに、スリットｚの四辺のうちの回転子外周に対向する辺が円弧の場合も、極間側端部のスリット薄肉部の径方向の幅ｔｚ１よりも小さい径方向の幅ｔｚｍのスリット薄肉部が、両端部Ｍの間に存在する。従って、この場合は、径方向の幅ｔｚｍ（最小）が、図１８の式（７）、式（８）を満たすスリット薄肉部の径方向の幅ｔｘ１，ｔｘ２の間に入るように選ぶ。
【００９６】
本実施の形態の効果として、スリット薄肉部１０８，２０８の磁気飽和の影響を抑えることにより、誘起電圧の高調波成分の低減が可能であり、高調波鉄損が低減して、高効率な回転子１００，２００を構成することができる。
【００９７】
また、トルクリップルが低減することにより、低振動な回転子１００，２００を構成することができるため、長寿命な回転子１００，２００が得られる。
【００９８】
スリット１０７，２０７は、永久磁石１０３，２０３に対して、略垂直であるのが好ましい。スリット１０７，２０７が永久磁石１０３，２０３に対して垂直でないと（スリット１０７，２０７が平行でない）、スリット１０７，２０７とスリット１０７，２０７との間の寸法が徐々に狭くなり、磁束密度が高くなるため、磁気飽和が生じ、誘起電圧の低下を招いてしまう。
【００９９】
スリット１０７，２０７が永久磁石１０３，２０３に対して垂直であると、スリット１０７，２０７とスリット１０７，２０７との間の部分の磁束密度が一定となるため、磁気飽和が発生せず、磁気飽和による効率低下がないため、高効率な回転子１００，２００が得られる。
【０１００】
また、以上説明した回転子１００，２００は、極数が６極であるが、６極以外の回転子にも、本実施の形態を適用することにより、誘起電圧が向上し電機子反作用の影響を抑え、トルクリップルが低減でき、高効率で低騒音な回転子を構成することができる。
【０１０１】
また、本実施の形態の固定子（図示せず）は、回転子１００，２００によるトルクリップル低減効果であるため、スロット数、巻線方法（集中巻、分布巻）、極数によらず効果を奏することができる。
【０１０２】
また、永久磁石に焼結希土類磁石を使用すると、焼結希土類磁石は高磁力のため、回転子の磁束密度が他の磁石を使用した時よりも高くなり、スリットの影響が大きくなる。
【０１０３】
そのため、回転子に焼結希土類磁石を使用することにより、より効果を奏することができる。
【０１０４】
次に、本実施の形態の回転子１００を用いるブラシレスＤＣモータ２０（永久磁石埋込型モータ）の駆動回路１について説明する。図２１は実施の形態１を示す図で、ブラシレスＤＣモータ２０の駆動回路１の回路図である。外部に設けられた商用交流電源２から交流の電力が駆動回路１に供給される。商用交流電源２から供給される交流電圧は、整流回路３で直流電圧に変換される。整流回路３で変換された直流電圧は、インバータ主回路４で可変周波数の交流電圧に変換されてブラシレスＤＣモータ２０に印加される。ブラシレスＤＣモータ２０はインバータ主回路４から供給される可変周波数の交流電力により駆動される。尚、整流回路３には商用交流電源２から印加される電圧を昇圧するチョッパー回路や整流した直流電圧を平滑にする平滑コンデンサなどを有する。
【０１０５】
インバータ主回路４は３相ブリッジのインバータ回路であり、インバータ主回路４のスイッチング部はインバータ主素子となる６つのＩＧＢＴ６ａ〜６ｆ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）と６つのフライホイルダイオード（ＦＲＤ）としてシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いたＳｉＣ−ＳＢＤ７ａ〜７ｆ（ショットキーバリアダイオード）を備えている。ＦＲＤであるＳｉＣ−ＳＢＤ７ａ〜７ｆはＩＧＢＴ６ａ〜６ｆが電流をＯＮからＯＦＦする時に生じる逆起電力を抑制する逆電流防止手段である。
【０１０６】
尚、ここでは、ＩＧＢＴ６ａ〜６ｆとＳｉＣ−ＳＢＤ７ａ〜７ｆは同一リードフレーム上に各チップが実装されエポキシ樹脂でモールドされてパッケージされたＩＣモジュールとする。ＩＧＢＴ６ａ〜６ｆはシリコンを用いたＩＧＢＴ（Ｓｉ−ＩＧＢＴ）に代えてＳｉＣ、ＧａＮ（窒化ガリウム）を用いたＩＧＢＴとしてもよく、またＩＧＢＴに代えてＳｉもしくはＳｉＣ、ＧａＮを用いたＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ−Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）などの他のスイッチング素子を使用してもよい。
【０１０７】
整流回路３とインバータ主回路４の間には直列に接続された２つの分圧抵抗８ａ，８ｂが設けられており、この分圧抵抗８ａ，８ｂによる分圧回路にて高圧直流電圧を低圧化した電気信号をサンプリングし保持する直流電圧検出部８が設けられている。
【０１０８】
また、ブラシレスＤＣモータ２０は固定子２０ａ（後述する）と回転子１００とを備えており、インバータ主回路４から供給される交流電力により回転子１００が回転する。
【０１０９】
ブラシレスＤＣモータ２０の端子電圧を検出して、ブラシレスＤＣモータ２０の回転子１００の位置を検出する回転子位置検出部１０が設けられている。回転子位置検出部１０は、ブラシレスＤＣモータ２０の端子電圧の電気信号を処理して回転子１００の位置情報に変換する。
【０１１０】
回転子位置検出部１０が検出する回転子１００の位置情報は出力電圧演算部１１に出力される。この出力電圧演算部１１は、駆動回路１の外部から与えられる目標回転数Ｎの指令若しくは装置の運転条件の情報と回転子１００の位置情報に基づいて、ブラシレスＤＣモータ２０に加えられるべき最適なインバータ主回路４の出力電圧を演算する。出力電圧演算部１１はその演算した出力電圧をＰＷＭ信号生成部１２に出力する。ＰＷＭは、Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎの略語である。
【０１１１】
ＰＷＭ信号生成部１２は、出力電圧演算部１１から与えられた出力電圧となるようなＰＷＭ信号をインバータ主回路４のそれぞれのＩＧＢＴ６ａ〜６ｆを駆動する主素子駆動回路４ａに出力し、インバータ主回路４のＩＧＢＴ６ａ〜６ｆはそれぞれ主素子駆動回路４ａによってスイッチングされる。
【０１１２】
ここでワイドバンドギャップ半導体について説明する。ワイドバンドギャップ半導体はＳｉよりもバンドギャップが大きい半導体の総称であって、ＳｉＣ−ＳＢＤ７ａ〜７ｆに使用しているＳｉＣはワイドバンドギャップ半導体の一つであり、その他には窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどがある。さらにワイドバンドギャップ半導体、特にＳｉＣはＳｉに比べて耐熱温度や絶縁破壊強度や熱伝導率が大きい。尚、ここでは、ＳｉＣをインバータ回路のＦＲＤに用いる構成としているが、ＳｉＣに代えてその他のワイドバンドギャップ半導体を用いてもよい。
【０１１３】
ＳｉＣを用いたスイッチング素子は、簡単な構成で低損失のスイッチング素子が実現され、さらに高温での動作も可能である。そのため、高温となる電動機（もしくわ電動機を含む機器）近くで使用することも可能となり、さらに冷却ファンなども不要、もしくは風量の少ないものや、放熱フィン（ヒートシンクなど）の小形化・軽量化も可能となる。
【０１１４】
本実施の形態ではスリット薄肉部１０８の径方向の幅を、極間中心線に対し回転子中心とスリット１０７の端部とを結ぶ線のなす角度に対して正弦波状にし、トルクリップルを低減し、低振動なブラシレスＤＣモータ２０を構成している。
【０１１５】
ＳｉＣを使用することにより、駆動回路１の小型化が可能となるため、振動による信頼性が向上する。さらに本実施の形態にて示したスリット薄肉部１０８の径方向の幅を、極間中心線に対し回転子中心とスリット１０７の端部とを結ぶ線のなす角度に対して正弦波状にすることにより、ブラシレスＤＣモータ２０（もしくはブラシレスＤＣモータ２０を搭載した圧縮機）からの振動も低減可能となるため、さらに駆動回路１の信頼性を改善することが可能である。
【０１１６】
つまり、ＳｉＣを使用することにより、駆動回路１の小型化による振動に対する信頼性改善と、本実施の形態に示したブラシレスＤＣモータ２０を用い、ブラシレスＤＣモータ２０（もしくはブラシレスＤＣモータ２０を搭載した圧縮機）からの振動を低減する両方の相乗効果により、駆動回路１の信頼性が飛躍的に改善する。
【０１１７】
このようなＳｉＣ（ワイドバンドギャップ半導体）によって形成されたスイッチング素子やダイオード素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、スイッチング素子やダイオード素子の小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング素子やダイオード素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。
【０１１８】
また耐熱性も高いため、ヒートシンクの放熱フィンの小型化や、水冷部の空冷化が可能であるので、半導体モジュールの一層の小型化が可能になる。
【０１１９】
更に電力損失が低いため、スイッチング素子やダイオード素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になるものである。
【０１２０】
ここで、本実施の形態の回転子１００を使用するブラシレスＤＣモータ２０が搭載されるスクロール圧縮機の一例を説明する。スクロール圧縮機は、永久磁石埋込型モータ（ブラシレスＤＣモータ）を除いて公知のもであるから、詳細な説明は割愛する。
【０１２１】
図２２は実施の形態１を示す図で、ブラシレスＤＣモータ２０を搭載したスクロール圧縮機４００の縦断面図である。
図２２に示すように、スクロール圧縮機４００（圧縮機の一例）は、密閉容器４３０内に、少なくとも圧縮機構部４１０と、ブラシレスＤＣモータ２０と、圧縮機構部４１０とブラシレスＤＣモータ２０とを連結する主軸４０４と、主軸４０４の圧縮機構部４１０の反対側の端部（副軸部）を支持するサブフレーム４０６と、密閉容器４３０の底部の油だめ４３０ｇに貯留される冷凍機油４４０と、を備える。
【０１２２】
圧縮機構部４１０は、少なくともそれぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされる固定スクロール４０１及び揺動スクロール４０２と、オルダムリング４０９と、コンプライアントフレーム４０３と、ガイドフレーム４１５と、を備える。
【０１２３】
固定スクロール４０１の板状渦巻歯に直角方向から吸入圧力空間に連通するように、吸入管４３０ａが密閉容器４３０を貫通して、固定スクロール４０１の圧入されている。
【０１２４】
固定スクロール４０１の吐出ポートから吐出される高圧の冷媒ガスを外部（冷凍サイクル）に吐出する吐出管４３０ｂが、圧縮機構部４１０とブラシレスＤＣモータ２０との間で密閉容器４３０を貫通して設けられる。
【０１２５】
ブラシレスＤＣモータ２０は、三相の巻線が施された固定子２０ａと、本実施の形態の回転子１００とを備える。
【０１２６】
密閉容器４３０には、ブラシレスＤＣモータ２０の固定子２０ａに駆動回路１の出力を供給するガラス端子４３０ｆが溶接されている。
【０１２７】
図２３、図２４は実施の形態１を示す図で、図２３はスクロール圧縮機４００を搭載した水用熱交換装置５００の斜視図、図２４は水用熱交換装置５００の冷媒回路図である。
【０１２８】
本実施の形態の回転子１００を用いるブラシレスＤＣモータ２０（駆動回路１で駆動される）を駆動源とするスクロール圧縮機４００を搭載した冷凍空調装置の一例を、水用熱交換装置５００により説明する。
【０１２９】
図２３に示すように、水用熱交換装置５００は、セパレート式空気調和機の室外機に酷似している。前面側に空気が吹出される前面グリル５０１ａを備える。水用熱交換装置５００は、冷凍サイクルにより、例えば水を加熱して温水をつくる、又は水を冷却して冷水をつくる装置で、冷凍空調装置の一種の水用熱交換装置である。そして、冷媒回路が水用熱交換装置５００内で完結しているのが特徴である。現地では、水配管工事だけが行われる。
【０１３０】
水用熱交換装置５００は、送風機室５０２と機械室５０４とを備え、送風機室５０２と機械室５０４とはセパレータ５０７で仕切られている。送風機室５０２には、空気と冷媒とが熱交換を行う空気−冷媒熱交換器５０６、この空気−冷媒熱交換器５０６に送風を行うファン５０３等が配置される。また、水用熱交換装置５００は、機械室５０４の上に電気部品を収納する電気品箱５２０を備える。この電気品箱５２０に、スクロール圧縮機４００のブラシレスＤＣモータ２０を駆動する駆動回路１が内蔵されている。
【０１３１】
また、機械室５０４には、冷媒の圧縮を行うスクロール圧縮機４００、このスクロール圧縮機４００の吸入側に設けられ冷媒を保持するアキュームレータ５０８、冷媒の流れを切替える四方弁５１０、冷媒と水とが熱交換を行うプレート式熱交換器５０９、冷媒の減圧装置として使用される電子膨張弁５１５ａ，５１５ｂ等が配置される。スクロール圧縮機４００は、吸入側に吸入マフラー５０５ａを備える。また、この実施の形態では、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いるとともに、インバータ（駆動回路１）駆動のスクロール圧縮機４００によるヒートポンプ運転により、省エネ及びＣＯ２削減に貢献する。
【０１３２】
プレート式熱交換器５０９は、正面側に冷媒配管接続口（図示せず）を、背面側に水配管接続口５０９ａを有する。プレート式熱交換器５０９は、その周囲を囲む保持ケースで覆われているが、図２３では保持ケースを省略している。
【０１３３】
冷媒回路は、図２４のような構成である。図２４はプレート式熱交換器５０９に高圧・高温のガス冷媒をスクロール圧縮機４００から供給し、プレート式熱交換器５０９の水回路に入る水を加熱する場合を示している。スクロール圧縮機４００で冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ）を圧縮して高圧・高温のガス冷媒とし、四方弁５１０を介してプレート式熱交換器５０９に供給する。プレート式熱交換器５０９では、冷媒と水とが対向流となり、冷媒と水との間で熱交換が行われて、水が加熱される。プレート式熱交換器５０９を出た液冷媒は、電子膨張弁５１５ｂで過冷却（サブクールをつける）されてアキュームレータ５０８に入る。さらに、電子膨張弁５１５ａで減圧されて二相冷媒となり、空気−冷媒熱交換器５０６で蒸発し低圧のガス冷媒となり、四方弁５１０を介して吸入マフラー５０５ａからスクロール圧縮機４００に戻る。プレート式熱交換器５０９で加熱された高温の水は、図示しない給湯タンク、ファンコイルユニット等に供給される。
【０１３４】
また、プレート式熱交換器５０９で水を冷却する場合は、冷媒の流れは上記と逆方向になる。スクロール圧縮機４００で冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ）を圧縮して高圧・高温のガス冷媒とし、四方弁５１０を介して空気−冷媒熱交換器５０６に供給する。空気−冷媒熱交換器５０６を出た液冷媒は、電子膨張弁５１５ａで過冷却されてアキュームレータ５０８に入る。さらに、電子膨張弁５１５ｂで減圧されて二相冷媒となり、プレート式熱交換器５０９で蒸発し低圧のガス冷媒となる。プレート式熱交換器５０９では、冷媒と水とが並行流となり、冷媒と水との間で熱交換が行われて、水が冷却される。プレート式熱交換器５０９から出た低圧のガス冷媒は、四方弁５１０を介して吸入マフラー５０５ａからスクロール圧縮機４００に戻る。プレート式熱交換器５０９で冷却された水は、例えばファンコイルユニットに供給され冷房等に利用される。
【０１３５】
また、既に述べたように、プレート式熱交換器５０９の背面側に配置された水配管接続口５０９ａへの水配管工事は現地にて施工する。
【０１３６】
冷媒に、Ｒ４１０Ａを使用するので、欧州のエネルギー政策におけるＣＯ２排出量削減対策に対しても、受け入れられるものである。
【０１３７】
このように、水用熱交換装置５００は、機械室５０４の上に電気部品を収納する電気品箱５２０を備え、この電気品箱５２０に、スクロール圧縮機４００のブラシレスＤＣモータ２０を駆動する駆動回路１が内蔵されている。従って、スクロール圧縮機４００等の熱の影響を受ける。
【０１３８】
圧縮機は、電動機の熱と圧縮された冷媒により高温となるため、素子にＳｉを用いた従来の駆動回路では、ＳｉＣと比較すると熱に弱く、電動機の駆動回路を圧縮機から所定の距離離す必要があった。
【０１３９】
また、圧縮機と駆動回路が水用熱交換装置に搭載されているため、圧縮機の振動により回路の信頼性が悪化するのを防ぐため距離をある程度離し、圧縮機の振動の影響が小さくなるように構成していた。
【０１４０】
従来のＳｉをＳｉＣに変更することにより、耐熱性の向上からヒートシンクが小型化できるため、圧縮機からの振動に対して信頼性が向上する。さらに、本実施の形態の回転子１００を用いたブラシレスＤＣモータ２０は低振動であるから、ＳｉＣを用いる駆動回路１と回転子１００を組み合わせて使用することにより飛躍的に駆動回路１の信頼性が改善する。
【０１４１】
また、従来のＳｉのままヒートシンクを大きくし耐熱性を向上させ、圧縮機と接触または近傍、圧縮機接地面と同一面に駆動回路を設置して、耐熱性に問題がないような構成としても、ヒートシンクを拡大することにより振動に弱くなり、駆動回路の信頼性が悪化してしまう。つまり、従来のＳｉでは圧縮機と接触または近傍、圧縮機接地面と同一面に回路を設置することが困難であった。その結果、装置が大型になるなど問題があった。
【０１４２】
圧縮機と接触または近傍、圧縮機接地面と同一面に回路を設置するためには，耐熱性と振動に対する信頼性向上が必要である。
【０１４３】
ＳｉをＳｉＣに変更することにより、耐熱性が向上するため、耐熱性をあげるような構成（前述したヒートシンクを大きくするなど）にしなくても、圧縮機と接触または近傍、圧縮機接地面と同一面に回路を設置しても耐熱性には問題がない。
【０１４４】
しかし、圧縮機と接触または近傍、圧縮機接地面と同一面に設置することによる圧縮機からの振動に対する信頼性の低下は避けられない。
【０１４５】
本実施の形態の回転子１００を用いたブラシレスＤＣモータ２０を搭載したスクロール圧縮機４００は、スクロール圧縮機４００の振動低減が可能である。そのため、スクロール圧縮機４００と接触または近傍、スクロール圧縮機４００接地面と同一面に設置することにより、駆動回路１の信頼性低下を抑えることができる。
【０１４６】
また、ＳｉＣは耐熱性に優れるため、ヒートシンクの小型化も可能となり、本実施の形態の回転子１００を用いたブラシレスＤＣモータ２０を搭載したスクロール圧縮機４００と組み合わせて使用することにより、耐熱性、振動に対する信頼性が向上する。駆動回路１を、スクロール圧縮機４００と接触または近傍、スクロール圧縮機４００接地面と同一面に設置することができることから、駆動回路１の配置の自由度が増し、装置の小型化が可能となる。
【符号の説明】
【０１４７】
１  駆動回路、２  商用交流電源、３  整流回路、４  インバータ主回路、４ａ  主素子駆動回路、６ａ〜６ｆ  ＩＧＢＴ、７ａ〜７ｆ  ＳｉＣ−ＳＢＤ、８ａ  分圧抵抗、８ｂ  分圧抵抗、１０  回転子位置検出部、１１  出力電圧演算部、１２  ＰＷＭ信号生成部、２０  ブラシレスＤＣモータ、２０ａ  固定子、１００  回転子、１０１  回転子鉄心、１０１ａ  外周鉄心部、１０２  永久磁石挿入穴、１０２ａ  磁石挿入部、１０２ｂ  永久磁石端部空隙、１０３  永久磁石、１０４  回転軸、１０５  軸孔、１０７  スリット、１０７ａ  第１のスリット、１０７ｂ  第２のスリット、１０７ｃ  第３のスリット、１０８  スリット薄肉部、１０８ａ  スリット薄肉部、１０８ｂ  スリット薄肉部、１０８ｃ  スリット薄肉部、２００  回転子、２０１  回転子鉄心、２０１ａ  外周鉄心部、２０２  永久磁石挿入穴、２０２ａ  磁石挿入部、２０２ｂ  永久磁石端部空隙、２０３  永久磁石、２０４  回転軸、２０５  軸孔、２０７  スリット、２０７ａ  第１のスリット、２０７ｂ  第２のスリット、１０７ｃ  第３のスリット、２０７ｄ  第４のスリット、２０７ｅ  第５のスリット、２０８  スリット薄肉部、２０８ａ  スリット薄肉部、２０８ｂ  スリット薄肉部、２０８ｃ  スリット薄肉部、２０８ｄ  スリット薄肉部、２０８ｅ  スリット薄肉部、３００  回転子、３０１  回転子鉄心、３０２  永久磁石挿入穴、３０２ａ  磁石挿入部、３０２ｂ  永久磁石端部空隙、３０３  永久磁石、３０４  回転軸、３０５  軸孔、３０７  スリット、３０７ａ  スリット薄肉部、４００  スクロール圧縮機、４０１  固定スクロール、４０２  揺動スクロール、４０３  コンプライアントフレーム、４０４  主軸、４０６  サブフレーム、４０９  オルダムリング、４１０  圧縮機構部、４１５  ガイドフレーム、４３０  密閉容器、４３０ａ  吸入管、４３０ｂ  吐出管、４３０ｆ  ガラス端子、４３０ｇ  油だめ、４４０  冷凍機油、５００  水用熱交換装置、５０１ａ  前面グリル、５０２  送風機室、５０３  ファン、５０４  機械室、５０５ａ  吸入マフラー、５０６  空気−冷媒熱交換器、５０７  セパレータ、５０８  アキュームレータ、５０９  プレート式熱交換器、５０９ａ  水配管接続口、５１０  四方弁、５２０  電気品箱、５１５ａ  電子膨張弁、５１５ｂ  電子膨張弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
0005414900.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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