(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を備えた固定子と、当該固定子内で回転する回転子とから成り、該回転子を構成する回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型２次導体と、前記回転子継鉄部に埋め込まれた２極構成の永久磁石とを備えた誘導同期電動機において、
前記回転子継鉄部には、前記回転子の回転軸の両側に対向して平行に設けられ、前記回転軸側に位置する幅広板状の前記永久磁石と、該永久磁石を基準として前記回転軸の離間側に位置する幅狭板状の前記永久磁石とが埋め込まれており、前記回転子の１極分の発生起磁力が、電気角０°と１８０°付近の所定範囲で、ピーク値の１０％以下とされていることを特徴とする誘導同期電動機。
【請求項２】
前記１０％以下の範囲は、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°としたことを特徴とする請求項１の誘導同期電動機。
【請求項３】
前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における前記回転子の発生起磁力を、正弦波状に分布させたことを特徴とする請求項１又は請求項２の誘導同期電動機。
【請求項４】
前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における前記回転子の発生起磁力を、２段階以上の階段状山形に分布させたことを特徴とする請求項１又は請求項２の誘導同期電動機。
【請求項５】
圧縮機に搭載したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４の誘導同期電動機。
【請求項６】
圧縮機は、空気調和機、或いは、電気冷蔵庫に用いられることを特徴とする請求項５の誘導同期電動機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転子継鉄部に埋め込まれた２極構成の永久磁石を備えた誘導同期電動機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より例えば、冷蔵庫（電気冷蔵庫）やエアーコンデショナー（空気調和機）などにおいては、その冷却装置の冷凍サイクルを構成する密閉型電動圧縮機が搭載されている。そして、圧縮機を駆動する電動要素としては単相、或いは、三相商用電源で駆動する誘導電動機やＤＣブラシレス電動機が用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、昨今のエネルギー規制などに伴う効率化を考えた場合、冷蔵庫やエアーコンデショナーなどの冷凍サイクルを構成する密閉型電動圧縮機に使用されている電動機の運転効率は必ずしも高効率ではなかった。一方、高効率と云う点ではＤＣブラシレス電動機を用いることが有効とされているが、ＤＣブラシレス電動機には駆動回路が必要であり、コストの高騰を引き起こす問題がる。そこで、商用電源で始動から運転が可能であり、且つ、高効率な電動機の開発が望まれていた。
【０００４】
本発明は、係る従来技術の課題を解決するために成されたものであり、２極構成の永久磁石を備えた回転子の発生起磁力を集中させて大きなリラクタンストルクを実現し、高効率な誘導同期電動機を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
即ち、請求項１の発明の誘導同期電動機は、固定子巻線を備えた固定子と、当該固定子内で回転する回転子とから成り、該回転子を構成する回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型２次導体と、回転子継鉄部に埋め込まれた２極構成の永久磁石とを備えたもので、回転子継鉄部には、回転子の回転軸の両側に対向して平行に設けられ、回転軸側に位置する幅広板状の永久磁石と、該永久磁石を基準として回転軸の離間側に位置する幅狭板状の永久磁石とが埋め込まれており、回転子の１極分の発生起磁力が、電気角０°と１８０°付近の所定範囲で、ピーク値の１０％以下とされているものである。
【０００６】
また、請求項２の発明の誘導同期電動機は、上記において、１０％以下の範囲は、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°としたものである。
【０００７】
また、請求項３の発明の誘導同期電動機は、請求項１又は請求項２に加えて、１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、正弦波状に分布させたものである。
【０００８】
また、請求項４の発明の誘導同期電動機は、請求項１又は請求項２に加えて、１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、２段階以上の階段状山形に分布させたものである。
【０００９】
更に、請求項５の発明の誘導同期電動機は、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に加えて、圧縮機に搭載したものである。
【００１０】
更にまた、請求項６の発明の誘導同期電動機は、請求項５に加えて、圧縮機は、空気調和機、或いは、電気冷蔵庫に用いられるものである。
【００１１】
請求項１の発明によれば固定子巻線を備えた固定子と、当該固定子内で回転する回転子とから成り、該回転子を構成する回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型２次導体と、回転子継鉄部に埋め込まれた２極構成の永久磁石とを備えた誘導同期電動機において、回転子継鉄部に、回転子の回転軸の両側に対向して平行に設けられ、回転軸側に位置する幅広板状の永久磁石と、該永久磁石を基準として回転軸の離間側に位置する幅狭板状の永久磁石とを埋め込むことにより、回転子の１極分の発生起磁力を、電気角０°と１８０°付近の所定範囲で、ピーク値の１０％以下としているので、例えば、請求項２の如く１０％以下の範囲を、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°とすることにより、回転子の発生起磁力を電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°以外の１０°〜１７０°間に集中させることができる。これにより、大きなリラクタンストルクを確保することができるようになるので、誘導同期電動機の高効率／高トルク化を図ることができるようになるものである。
【００１２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２に加えて、前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、正弦波状に分布させているので、回転子の回転を円滑に回転させることが可能となる。これにより、リラクタンストルクを有効に活用することができるようになるものである。
【００１３】
請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２に加えて、前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、２段階以上の階段状山形に分布させているので、回転子継鉄部に２極構成の永久磁石が埋め込まれた回転子の発生起磁力を正弦波に近づけることが可能となる。これにより、回転子の発生起磁力効果が大きく損なわれることなく、高効率／高トルク化を図ることができるようになるものである。
【００１４】
特に、発生起磁力を例えば２段階以上の段付きの階段状山形に分布させた形状にすれば、高効率／高トルク化の有効性を更に向上させることができるようになる。
【００１５】
請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に加えて、誘導同期電動機を圧縮機に搭載しているので、例えば請求項６の如き圧縮機を空気調和機、或いは、電気冷蔵庫に用いることにより、低エネルギー化を実現することが可能となる。これにより、例えば、昨今のエネルギー規制等に適応した商品を開発することができるようになるものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、図面に基づき本発明の実施形態を詳述する。図１は本発明の誘導同期電動機２を適用した密閉型電動圧縮機Ｃの縦断側面図例である。この図において、１は密閉容器であり、内部の上側に誘導同期電動機２、下側にこの誘導同期電動機２で回転駆動される圧縮機３が収納されている。密閉容器１は予め２分割されたものに誘導同期電動機２、圧縮機３を収納した後、高周波溶着などによって密閉されたものである。尚、密閉型電動圧縮機Ｃとしては、ロータリー、レシプロ、スクロールコンプレッサなどが挙げられる。
【００１７】
誘導同期電動機２は、単相２極で構成されると共に密閉容器１の内壁に固定された固定子４と、この固定子４の内側に回転軸６を中心にして回転自在に支持された回転子５とから構成されている。そして、固定子４は回転子５に回転磁界を与える固定子巻線７を備えている。
【００１８】
圧縮機３は中間仕切板８で仕切られた第１のロータリー用シリンダ９及び第２のロータリー用シリンダ１０を備えている。各シリンダ９、１０には回転軸６で回転駆動される偏心部１１、１２が取り付けられており、これら偏心部１１、１２は偏心位置がお互いに１８０度位相がずれている。
【００１９】
１３、１４はそれぞれシリンダ９、１０内を回転する第１のローラ、第２のローラであり、それぞれ偏心部１１、１２の回転でシリンダ内を回転する。１５、１６はそれぞれ第１の枠体、第２の枠体であり、第１の枠体１５は中間仕切板８との間にシリンダ９の閉じた圧縮空間を形成させ、第２の枠体１６は同様に中間仕切板８との間にシリンダ１０の閉じた圧縮空間を形成させている。また、第１の枠体１５、第２の枠体１６はそれぞれ回転軸６の下部を回転自在に軸支する軸受部１７、１８を備えている。
【００２０】
１９、２０は吐出マフラーであり、それぞれ第１の枠体１５、第２の枠体１６を覆うように取り付けられている。尚、シリンダ９と吐出マフラー１９は第１の枠体１５に設けられた図示しない吐出孔にて連通されており、シリンダ１０と吐出マフラー２０も第２の枠体１６に設けられた図示しない吐出孔にて連通されている。２１は密閉容器１の外部に設けられたバイパス管であり、吐出マフラー２０の内部に連通している。
【００２１】
また、２２は密閉容器１の上に設けられた吐出管であり、２３、２４はそれぞれシリンダ９、１０へつながる吸入管である。また、２５は密閉ターミナルであり、密閉容器１の外部から固定子４の固定子巻線７へ電力を供給するものである（密閉ターミナル２５と固定子巻線７とをつなぐリード線は図示せず）。
【００２２】
また、２６は回転子鉄心であり、図示しないが厚さ０．３ｍｍ〜０．７ｍｍの電磁鋼板を所定の形状に打ち抜いた回転子用鉄板を複数枚積層し、お互いにカシメて一体に積層されている（尚、カシメによらずに溶接にて一体化しても良い）。６６、６７は回転子鉄心２６の上下端に取り付けられる平板状の端面部材であり、アルミや樹脂材料等の非磁性材料により、回転子用鉄板と略同形状に成形されている。Ａはバランスウエイトであり、上方の端面部材６６と共にリベット５１にて回転子鉄心２６に固定されている。
【００２３】
図２は図１に示した回転子５の平面図、図３は回転子５の横断上面図、図４は回転子５の縦断側面図である。回転子５は、回転子継鉄部５Ａとこの回転子継鉄部５Ａの周辺部に設けられた籠型２次導体５Ｂと、回転子継鉄部５Ａに埋め込まれた永久磁石３１とから構成されている。籠型２次導体５Ｂは、回転子継鉄部５Ａの周辺部に複数設けられると共に回転軸６の延在方向に渡って籠型に形成された図示しない円筒形の孔にアルミダイカストが射出成形されている。該籠型２次導体５Ｂの両端は回転軸６の円周方向に所定の角度の螺旋状に傾斜した、所謂スキュー付き構造に形成されている。
【００２４】
また、回転子継鉄部５Ａには回転軸６の両側に対向して平行に係合孔５Ｃ、５Ｄが設けられており、この係合孔５Ｃ、５Ｄは回転子継鉄部５Ａの一端から他端に渡って形成されている。各係合孔５Ｃ、５Ｃ、係合孔５Ｄ、５Ｄは後述する永久磁石３１を係合可能に形成されると共に、係合孔５Ｃ、５Ｃは回転軸６に近接して設けられ、係合孔５Ｄ、５Ｄは係合孔５Ｃ、５Ｃと所定の間隔を存して回転軸６の離間側に設けられている。即ち、回転子継鉄部５Ａに形成した係合孔５Ｃ、５Ｃは回転軸６側に位置すると共に、係合孔５Ｄ、５Ｄは係合孔５Ｃ、５Ｃを基準に回転軸６の離間側に位置し、係合孔５Ｃ、５Ｃの幅は係合孔５Ｄ、５Ｄの幅より広く形成している。
【００２５】
各係合孔５Ｃ、５Ｃ、係合孔５Ｄ、５Ｄにはそれぞれ永久磁石３１が埋め込まれており、この永久磁石３１は所定厚さの板状に形成され、回転子継鉄部５Ａの一端から他端に渡って埋め込まれている。そして、回転子継鉄部５Ａに形成した両係合孔５Ｃ、５Ｃにはそれぞれ幅広の永久磁石３１ＳＡ、３１ＮＡが埋め込まれ、両係合孔５Ｄ、５Ｄにはそれぞれ幅狭の永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢが埋め込まれている。尚、各永久磁石３１・・・の幅方向中心は回転軸６の中心に直交する直線上に配置されている。また、各永久磁石３１・・・は永久磁石の中で最も磁束密度の大きな希土類磁石が用いられている。
【００２６】
そして、回転軸６に対向して設けられた永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢと永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢは異なる磁極で埋め込まれている。この場合、回転軸６の一側（図中右側）に埋め込まれた永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢはそれぞれ同じＳ極、他側（図中左側）に埋め込まれた永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢはそれぞれ同じＮ極としている（図７）。即ち、各永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢ、永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢは回転子５の円周方向外側に向けてそれぞれ異なるＳ極と、Ｎ極の２極構成で埋め込まれ、後述する主巻線７Ａ、補助巻線７Ｂの磁力線で回転子５に回転力を付与できるように構成されている。
【００２７】
ここで、図５、図６に２極構成の永久磁石が埋め込まれた回転子構造及び発生起磁力を各々示している。図中５は回転子、３１は永久磁石で、回転子５は一側のＳ極（図中右側の永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢ）と、他側のＮ極（図中左側の永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢ）の２極構成の永久磁石３１を備えている。永久磁石３１ＳＡと３１ＳＢ、永久磁石３１ＮＡと３１ＮＢはそれぞれ略密着して回転子継鉄部５Ａに埋め込まれると共に、永久磁石３１のＳ極とＮ極（永久磁石３１ＳＡと永久磁石３１ＮＢ、永久磁石３１ＳＢと永久磁石３１ＮＡ）も略密着して回転子継鉄部５Ａに埋め込まれている。図６は回転子５の発生起磁力を示す図（この場合、発生起磁力は回転子５の所定位置（この場合図５の電気角０°位置）で検出する）である。尚、図では縦軸に発生起磁力、横軸に回転子５の回転角度を示している。また、Ｓ極とＮ極の境（電気角０°、１８０°位置）でＳ極とＮ極のバランスがとれている位置の発生起磁力は０起磁力となる。
【００２８】
そして、回転子５を時計方向に回転さると永久磁石３１ＮＢによる発生起磁力が検出される（この場合、図中上方に向いた発生起磁力が検出される）。回転子５を更に回転させるに従って発生起磁力は大きくなって行き、やがて発生起磁力はピークとなってその状態が一定の回転角度継続（永久磁石３１ＮＢ、永久磁石３１ＮＡによる発生起磁力）する。そして、更に回転子５を回転させ永久磁石３１ＳＢ（Ｓ極とＮ極のバランスがとれている回転子５の電気角１８０°位置）が近づくとＳ極（永久磁石３１ＳＢ）の発生起磁力は小さくなって行く。そして、回転子５の電気角が１８０°を越えると同時にＳ極（永久磁石３１ＳＢ）の発生起磁力が検出される（この場合、図中下方に向いた発生起磁力が検出される）。回転子５を更に回転させるに従って発生起磁力はマイナス方向へ大きくなって行き、やがて発生起磁力はピークとなってその状態が一定の回転角度継続（永久磁石３１ＳＢ、永久磁石３１ＳＡによる発生起磁力）する。
【００２９】
そして、更に回転子５を回転させてＳ極の永久磁石３１ＳＡが近づく（Ｓ極とＮ極のバランスがとれている電気角０°位置）とＮ極の永久磁石３１ＮＢによる発生起磁力は小さくなって行く。そして、回転子５の電気角が０°（３６０°）位置を越えると今度は前述同様Ｎ極（永久磁石３１ＮＢ）による発生起磁力が検出されこれが繰り返される。即ち、回転子５はＳ極の発生起磁力とＮ極の発生起磁力とが連続した略矩形状の発生起磁力となっていた。
【００３０】
このような、２極構成の誘導同期電動機を用いた場合、Ｓ極とＮ極が隣接しているので異なる電気角の発生起磁力の間隔は図６からもわかるように殆ど連続していて隙間がない。このため、隣接する異なる永久磁石の発生起磁力によって回転子５への駆動力が逆方向に働き出力特性（脱出トルク）が低減してしまい、大きなリラクタンストルクを確保することができなかった。そこで、２極構成の誘導同期電動機を用いて更なる商用電源駆動の高効率化の改善が求められていた。
【００３１】
そこで、高効率化を図った２極構成の誘導同期電動機の説明を次に説明する。図８は２極構成の永久磁石３１が埋め込まれた回転子５の発生起磁力を示している。また、図７の右側のＳは永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢのＳ極、左側のＮは永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢのＮ極を示しており、図８は回転子５の所定位置（この場合図７の電気角０°位置）で発生起磁力を検出している。尚、図では縦軸に発生起磁力を示しており、横軸に回転子５の回転角度を示している。回転子５を時計方向に回転させると永久磁石３１ＮＡが電気角０°位置に到達するまでは発生起磁力は検出されず、発生起磁力の検出されない状態は永久磁石３１ＮＡが電気角０°位置に到達（この場合、回転子５の電気角で約１０°）するまで継続する。
【００３２】
そして、永久磁石３１ＮＡが電気角０°位置に到達すると発生起磁力が検出される（この場合、図中上方に発生起磁力を示している）。更に回転子５を回転させるに従って発生起磁力は大きくなって行き、永久磁石３１ＮＡが電気角０°位置に対して平行に近づくと発生起磁力はピークとなってその状態が一定の電気角度継続する。そして、更に回転子５を回転させると、今度は永久磁石３１ＮＢが電気角０°位置に到達しこの永久磁石３１ＮＢの発生起磁力が検出された後、発生起磁力は更に大きくなって、永久磁石３１ＮＢが電気角０°位置に対して平行に近づくと発生起磁力はピークとなってその状態が一定の回転角度継続する。
【００３３】
そして、回転子５の電気角が９０°〜１８０°までの発生起磁力は、上記電気角０°から９０°までの発生起磁力と逆の電気角９０°〜０°までの発生起磁力となる。また、回転子５の電気角１８０°から３６０°（０°）迄の発生起磁力は、回転子５の他側に埋め込まれた永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢの極性がＳ極となっているので、Ｎ極側（電気角０°〜１８０°）の発生起磁力に対して反対側に発生起磁力が発生する（この場合の発生起磁力は、図中下方側に検出される）。
【００３４】
一方、係合孔５Ｄに永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢを埋め込まず、係合孔５Ｃに永久磁石３１ＳＡ、３１ＮＡを埋め込んだだけの場合の発生起磁力は、永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢによる発生起磁力が無いためその部分の発生起磁力は回転子５の所定の回転角部分が平坦（矩形状波形）となってしまうので、永久磁石３１ＳＡと３１ＳＢ、永久磁石３１ＮＡと３１ＮＢを所定の間隔で配置すると共に、永久磁石３１ＳＡ、３１ＮＡより永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢを幅狭に構成している。これにより、回転子５の回転による永久磁石３１ＳＡ、３１ＮＡの発生起磁力の平坦部分の上に永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢの発生起磁力を２段重ねにして２段階の階段状山形に分布させ、理想的な正弦波状の発生起磁力に近似させている。
【００３５】
次に、図９を用いて２極構成の永久磁石を備えた誘導同期電動機の理想的な発生起磁力の説明を行なう。２極構成の永久磁石を備えた誘導同期電動機の場合は、回転子５の電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°区間に発生起磁力は無く、電気角１０°〜１７０°区間では回転子５の電気角が９０°の時上方向の発生起磁力の大きさがピーク（図中Ａ線位置）となる正弦波が形成され（この場合Ｎ極側）、Ｓ極側では回転子５の電気角１８０°〜１９０°及び３５０°〜３６０°区間の発生起磁力は無く、電気角１９０°〜３５０°区間では回転子５の電気角が２７０°の時下方向の発生起磁力の大きさがピークとなる正弦波が形成される発生起磁力が理想的とされる。
【００３６】
この場合、回転子５の電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°区間に発生起磁力が無く、電気角１０°〜１７０°区間、及び、１９０°〜３５０°区間の回転子５の発生起磁力波形分布を正弦波状にしているので、リラクタンストルクを有効に活用して回転子５の回転トルクむらを抑えられる。これにより、誘導同期電動機を円滑に回転させることができるので、高効率／高トルク化を実現することが可能となる。即ち、本発明では回転子５に永久磁石３１ＳＡと３１ＳＢ、永久磁石３１ＮＡと３１ＮＢを所定の間隔で配置すると共に、永久磁石３１ＳＡ、３１ＮＡより永久磁石３１ＳＢ、３１ＮＢを幅狭に構成して、回転子５の発生起磁力を正弦波に近似した２段階の階段状山形に分布させている。これにより、誘導同期電動機の理想的な発生起磁力を形成することができる。
【００３７】
上記構成の誘導同期電動機２と従来の誘導同期電動機とを比較すると下記表１のようになる。
【表１】
0003676242.tif 000002
【００３８】
一般的に発生起磁力の面積（フラックス量）が大きければ運転性能（運転効率）及び出力特性（脱出トルク）は向上するとされている。表１では電源６０Ｈｚ／２３０Ｖ、運転トルク３．４Ｎｍと同じ場合、入力は従来の１４６６Ｗに対して本発明では１４１８Ｗと低く、効率は従来の８７．４％に対して本発明では９０．４％と良くなる。また、脱出トルク（ピークトルク）は従来の４．９Ｎｍに対して本発明では６．６Ｎｍと良くなり、総フラックス量は従来の１００％に対して本発明では９１％となっている。この表からも分かるように、総フラックス量が少ない本発明の発生起磁力の形状の方が運転効率／出力特性共に、大きく優れた特性となっていることが分かる。
【００３９】
このことから、誘導同期電動機２の運転特性が向上したのは、固定子４側からの回転子５の発生起磁力の形状が略正弦波状（階段状に分布）したことによるものであることが分かる。また、出力特性（脱出トルク）においては、回転子５の１極分の発生起磁力の分布を電気角０°〜１０°、１７０°〜１８０°区間の発生起磁力が無いこと（少ないこと）によるものであり、この回転角の区間がリラクタンストルク向上に大きく寄与して、出力特性（脱出トルク）を大きく底上げする因子となっていることが分かる。
【００４０】
以上より、総フラックス量が小さくても永久磁石３１の配置などを考慮することにより、運転特性／出力特性を大きく向上させることが可能となる。また、総フラックス量を小さくした場合、回転子５に埋め込まれた永久磁石３１を小さくすることができるのでコストを低減させることも可能となる。
【００４１】
他方、図１０に単相２極の誘導同期電動機２の電気回路図を示している。図１０において、誘導同期電動機２は主巻線７Ａと補助巻線７Ｂとからなる固定子巻線７を備えている。補助巻線７Ｂの一方には直列に接続された運転コンデンサ３２と、この運転コンデンサ３２に並列に接続された始動コンデンサ３３と始動スイッチ３３Ａとの直列回路が接続されている。尚、３４は線電流を検知する電流感応型の線電流検知器、３４Ａは予め設定された所定の電流を線電流検知器３４で感知した場合、固定子巻線７への電源供給を遮断する保護スイッチ、ＡＣ２は単相交流商用電源である。
【００４２】
以上の構成で次に誘導同期電動機２の動作を説明する。尚、誘導同期電動機２が停止している状態で始動スイッチ３３Ａは閉じているものとする。そして、電源スイッチ（保護スイッチ３４Ａ）が閉じられると、単相交流商用電源ＡＣ２から主巻線７Ａと補助巻線７Ｂに電流が流れ始めると共に、補助巻線７Ｂには始動コンデンサ３３と運転コンデンサ３２との並列回路が接続されているので、回転子５は所要の始動トルクを得て所定の回転方向に始動する。
【００４３】
この時、回転子５には正弦波に近似した２段階の階段状山形に分布させた発生起磁力を形成しているので、回転子５は固定子巻線７へ流れる電流に反応し誘導同期電動機２の始動運転が行なわれる。そして、回転子５が所定の回転数で回転（この場合、同期回転数の８０％程度）に増速したところで始動スイッチ３３Ａを開き、始動コンデンサ３３を回路から切り離し、運転コンデンサ３２だけで誘導同期電動機２は運転される。これにより、電源スイッチ３４Ａが閉じた瞬間の始動時から同期運転までの誘導同期電動機２の運転時に、永久磁石３１にる階段状山形の正弦波に近似した発生起磁力によって高効率／高トルクにて運転することができるようになる。
【００４４】
このように、回転子５に埋め込まれた永久磁石３１の１極分の発生起磁力を、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°間をピーク値の１０％以下とすると共に、電気角１０°〜１７０°間の発生起磁力を階段状に分布させて正弦波状に集中させている。これにより、リラクタンストルクを有効に活用して回転子５の回転トルクむらを抑えられると共に、好適な出力特性（脱出トルク）を大きく底上げすることが可能となる。従って、高効率／高トルクにて誘導同期電動機２を運転することができるようになる。
【００４５】
また、回転子５の籠型２次導体５Ｂをスキュー付き構造としているので、従来の誘導同期電動機同様、単相電源で容易に自己始動を行なうことが可能となる。これにより、誘導同期電動機２を単相電源でも容易に自己始動を行なうことができるようになる。また、永久磁石３１を希土類磁石としているので、永久磁石３１の磁束密度を極めて増大させることが可能となる。
【００４６】
このような構成の誘導同期電動機２を空気調和機、或いは、電気冷蔵庫などの圧縮機に搭載すれば、大幅な低エネルギー化を実現することが可能となると共に、コストを低減させることも可能となる。従って、エネルギー規制等に適応した商品を開発することができるようになる。
【００４７】
次に、図１１に３相２極の誘導同期電動機２Ａの電気回路図を示している。図１１において、誘導同期電動機２Ａは巻線４１Ａ、巻線４１Ｂ、巻線４１Ｃとからなる三相の固定子巻線４１を備えている。固定子巻線４１の各巻線４１Ａ、巻線４１Ｂ、巻線４１Ｃは電源スイッチ４２を介して三相交流商用電源ＡＣ３に接続されている。尚、４３は線電流を検知する電流感応型の線電流検知器であり、各巻線４１Ａ、巻線４１Ｂ、巻線４１Ｃに接続されている配線にそれぞれ設けられている。また電源スイッチ４２は予め設定された所定の電流を線電流検知器４３で感知した場合、固定子巻線７への電源供給を遮断する保護スイッチを兼ねている。
【００４８】
以上で次に誘導同期電動機２Ａの動作を説明する。電源スイッチ４２が閉じられると、巻線４１Ａ、巻線４１Ｂ、巻線４１Ｃに三相電流が流れ発生起磁力によって回転子５は所定の回転方向に始動する。この時、回転子５には前述同様正弦波に近似した２段階の階段状山形に分布させた発生起磁力を形成しているので、回転子５は固定子巻線４１へ流れる電流に反応して誘導同期電動機２Ａの始動運転が行なわれる。
【００４９】
そして、固定子巻線４１には三相正弦波交流（三相交流商用電源ＡＣ）を印加して、永久磁石３１の発生起磁力によって回転子５を回転させているので、従来の誘導同期電動要素同様自己始動を行なうことが可能となる。また、運転時は回転子５に埋め込まれた永久磁石３１の発生起磁力により、同期運転を行なうことができるようになる。
【００５０】
このように、３相２極の誘導同期電動機２Ａも前述同様、回転子５に埋め込まれた永久磁石３１の１極分の発生起磁力を、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°間をピーク値の１０％以下とすると共に、電気角１０°〜１７０°間の発生起磁力を階段状に分布させて正弦波状に集中させている。これにより、単相２極の誘導同期電動機２同様、３相２極の誘導同期電動機２Ａでもリラクタンストルクを有効に活用して回転子５の回転トルクむらを抑えられると共に、好適な出力特性（脱出トルク）を大きく底上げすることが可能となる。従って、高効率／高トルクにて誘導同期電動機２Ａを運転することができるようになる。
【００５１】
尚、実施例では回転子５の一側の１極の永久磁石３１を２個の永久磁石３１ＳＡ、３１ＳＢ、他側の１極の永久磁石３１を２個の永久磁石３１ＮＡ、３１ＮＢにて構成したがこれに限らず、回転子５の一側の１極の永久磁石３１及び他側の１極に永久磁石３１を複数枚設けて電気角１０°〜１７０°、１９０°〜３５０°間の発生起磁力を２階段以上の階段状に分布させて更に正弦波状に近似させても本発明は有効である。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した如く請求項１の発明によれば、固定子巻線を備えた固定子と、当該固定子内で回転する回転子とから成り、該回転子を構成する回転子継鉄部の周辺部に設けられた籠型２次導体と、回転子継鉄部に埋め込まれた２極構成の永久磁石とを備えた誘導同期電動機において、回転子継鉄部に、回転子の回転軸の両側に対向して平行に設けられ、回転軸側に位置する幅広板状の永久磁石と、該永久磁石を基準として回転軸の離間側に位置する幅狭板状の永久磁石とを埋め込むことにより、回転子の１極分の発生起磁力を、電気角０°と１８０°付近の所定範囲で、ピーク値の１０％以下としているので、例えば、請求項２の如く１０％以下の範囲を、電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°とすることにより、回転子の発生起磁力を電気角０°〜１０°及び１７０°〜１８０°以外の１０°〜１７０°間に集中させることができる。これにより、大きなリラクタンストルクを確保することができるようになるので、誘導同期電動機の高効率／高トルク化を図ることができるようになるものである。
【００５３】
また、請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２に加えて、前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、正弦波状に分布させているので、回転子の回転を円滑に回転させることが可能となる。これにより、リラクタンストルクを有効に活用することができるようになるものである。
【００５４】
また、請求項４の発明によれば、請求項１又は請求項２に加えて、前記１０％以下の範囲以外の電気角の範囲における回転子の発生起磁力を、２段階以上の階段状山形に分布させているので、回転子継鉄部に２極構成の永久磁石を埋め込まれた回転子の発生起磁力を正弦波に近づけることが可能となる。これにより、回転子の発生起磁力効果が大きく損なわれることなく、高効率／高トルク化を図ることができるようになるものである。
【００５５】
特に、発生起磁力を例えば２段階以上の段付きの階段状山形に分布させた形状にすれば、高効率／高トルク化の有効性を更に向上させることができるようになる。
【００５６】
更に、請求項５の発明によれば、請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に加えて、誘導同期電動機を圧縮機に搭載しているので、例えば請求項６の如き圧縮機を空気調和機、或いは、電気冷蔵庫に用いることにより、低エネルギー化を実現することが可能となる。これにより、例えば、昨今のエネルギー規制等に適応した商品を開発することができるようになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の誘導同期電動機を適用した密閉型電動圧縮機Ｃの縦断側面図例である。
【図２】同図１に示した回転子の平面図である。
【図３】同図１に示した回転子の横断上面図である。
【図４】同図１に示した回転子の縦断側面図である。
【図５】回転子の横断上面図である。
【図６】回転子の発生起磁力を示す図である。
【図７】本発明の回転子の横断上面図である。
【図８】本発明の回転子の発生起磁力を示す図である。
【図９】２極構成の永久磁石を備えた誘導同期電動機の理想的な発生起磁力の説明図である。
【図１０】単相２極の誘導同期電動機の電気回路図である。
【図１１】３相２極の誘導同期電動機の電気回路図である。
【符号の説明】
１  密閉容器
２  誘導同期電動機
３  圧縮機
４  固定子
５  回転子
５Ａ  回転子継鉄部
５Ｂ  籠型２次導体
５Ｃ  係合孔
５Ｄ  係合孔
７  固定子巻線
７Ａ  主巻線
７Ｂ  補助巻線
３１  永久磁石
３１ＳＡ  永久磁石
３１ＳＢ  永久磁石
３１ＮＡ  永久磁石
３１ＮＢ  永久磁石
Ｃ  密閉型電動圧縮機
ＡＣ２  単相交流商用電源
【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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