(57)【要約】【課題】回転子の磁石収容孔内に収容される永久磁石の合計長さの増大を図ると共に、着磁されにくい部分の低減を図ることができる永久磁石電動機、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置を提供する。【解決手段】固定子巻線を有する固定子と、回転子鉄心１２に設けた複数の磁石収容孔１４内に永久磁石をそれぞれ収容した回転子１１と、を具備している。磁石収容孔１４は、平面視で回転子鉄心１２の中心Ｏ側に凸部側が向いた円弧状収容部１４ａと、この円弧状収容部１４ａの両端側に形成された直線状収容部１４ｂ，１４ｃとを有し、上記円弧状収容部１４ａ内に、円弧状の永久磁石１６を収容し、上記直線状収容部１４ｂ，１４ｃに平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂをそれぞれ収容している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線を有する固定子と、
回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石をそれぞれ収容した回転子と、
を具備した永久磁石電動機において、
上記磁石収容孔は、平面視で上記回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた円弧状収容部と、この円弧状収容部の両端側に形成された直線状収容部を有し、上記円弧状収容部内に円弧状の永久磁石を収容し、上記直線状収容部に平板状の永久磁石をそれぞれ収容していることを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】
請求項１記載の永久磁石電動機と、この永久磁石電動機の回転軸に連結された圧縮機構部とを密閉容器内に収容したことを特徴とする密閉型圧縮機。
【請求項３】
請求項２記載の密閉型圧縮機と、凝縮器と、膨張装置および蒸発器を具備していることを特徴とする冷凍サイクル装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、永久磁石電動機、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、冷凍サイクル装置では、その密閉型圧縮機の駆動源として永久磁石電動機を用いることが知られている。
【０００３】
一般に、この種の永久磁石電動機は、固定巻線を有する固定子と、回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石を収容した回転子とを具備している。
【０００４】
図９に示すように、従来の永久磁石電動機の回転子１の一例としては、円柱状の回転子鉄心２の図示省略の回転軸が挿入される軸孔３の中心Ｏ回りに、平面視ほぼＶ字状の複数の磁石収容孔４，４，…を軸方向に形成しているものが知られている。これらの各磁石収容孔４内には、磁場配向が共に図１０で示す平行磁場配向７である２枚の平板状の永久磁石５，６がそれぞれ収容される。
【０００５】
また、他の従来の永久磁石電動機では、回転子鉄心に形成される磁石収容孔を、回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた平面視台形状に形成し、これらの各台形状の３辺に、平板状の永久磁石をそれぞれ収容している回転子が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−１７８０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記図９で示す従来の回転子では、Ｖ字状の各磁石収容孔４内に２枚の平板状の永久磁石５，６を収容しているので、軸孔３の中心Ｏ側に向いた磁石収容孔４のＶ字状尖端部側に、永久磁石５，６が存在しない空間部４ａが形成されてしまう課題がある。
【０００８】
すなわち、Ｖ字状の磁石収容孔４内にそれぞれ収容された平板状の永久磁石５，６は、その幅方向内端側同士が磁石収容孔４のＶ字状尖端部で相互に当接し、それ以上中心Ｏ側へ挿入できないので、ほぼ三角形の空間部４ａが形成されてしまう。
【０００９】
このために、各磁石収容孔４内に収容された２枚の永久磁石５，６の合計の長さが短くなるので、その分、回転子１の磁束量が減少し、永久磁石電動機としての性能の低下を招く。
【００１０】
また、各磁石収容孔４内に、永久磁石５，６として着磁する前の素材、例えばフェライト等の平板状の素材を収容し、回転子１の外周側から、固定子とほぼ同様の構成の着磁機により磁界を与えて着磁する場合には、磁石収容孔４，４，…の上記各空間部４ａ自体が着磁されないうえに、この空間部４ａ周辺が軸孔３の中心Ｏ側に近い深部に位置し、着磁機から遠くなるために、着磁しにくいという課題がある。
【００１１】
このために、回転子１の磁束量が減少するので、永久磁石電動機として性能の低下を招く。
【００１２】
また、上記特許文献１記載の回転子も、ほぼ台形状の１つの磁石収容孔内に、その台形の頂辺部とその両側の斜辺部の３箇所に、平板状の永久磁石をそれぞれ収容するので、これら３つの永久磁石同士間に間隙が発生し易い。
【００１３】
このために、上記Ｖ字状磁石収容孔を有する従来例とほぼ同様の課題を有する。
【００１４】
本発明が解決しようとする課題は、回転子の磁石収容孔内に収容される永久磁石の合計長さの増大を図ると共に、着磁されにくい部分の低減を図ることができる永久磁石電動機、密閉型圧縮機および冷凍サイクル装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
実施形態の永久磁石電動機は、固定子巻線を有する固定子と、回転子鉄心に設けた複数の磁石収容孔内に永久磁石をそれぞれ収容した回転子と、を具備している。
【００１６】
磁石収容孔は、平面視で回転子鉄心の中心側に凸部側が向いた円弧状収容部と、この円弧状収容部の両端側に形成された直線状収容部を有し、上記円弧状収容部内に、円弧状の永久磁石を収容し、上記直線状収容部内に平板状の永久磁石をそれぞれ収容している。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態の永久磁石電動機の回転子の平面図。
【図２】（Ａ）は、図１で示す回転子の磁石収容孔の円弧状収容部に収容される円弧状永久磁石のラジアル磁場配向を示す図、（Ｂ）は、同，磁石収容孔の直線状収容部にそれぞれ収容される平板状永久磁石の平行磁場配向を示す図。
【図３】（Ａ）は、図１で示す実施形態に係る回転子の着磁時に流れる磁束の解析図、（Ｂ）は、同，円弧状の永久磁石とその周辺部の磁束密度を示すグラフ。
【図４】（Ａ）は、図９で示す従来の回転子の着磁時に流れる磁束の解析図、（Ｂ）は、同，Ｖ字状尖端部とその周辺部の磁束密度を示すグラフ。
【図５】（Ａ）は、図１等で示す実施形態に係る回転子の各磁石収容孔にそれぞれ収容される永久磁石の合計長さを示す図、（Ｂ）は、図９で示す従来の回転子の各Ｖ字状磁石収容孔にそれぞれ収容される永久磁石の合計長さを示す図。
【図６】永久磁石電動機の磁極数が６極で、回転子外径がφ６５、内径がφ１６の場合において、各磁石収容孔に収容される磁石の合計長さを図１等で示す実施形態のものと、図９で示す従来例のものとを比較して示すグラフ。
【図７】永久磁石電動機の磁極数が４極で、回転子外径がφ６５、内径がφ１６の場合において、各磁石収容孔に収容される磁石の合計長さを図１等で示す実施形態のものと、図９で示す従来例のものとを比較して示すグラフ。
【図８】図１等で示す実施形態に係る永久磁石電動機を具備した密閉型圧縮機の一部を断面で示すと共に、この密閉型圧縮機を具備した冷凍サイクル装置の全体構成を示す図。
【図９】従来の永久磁石電動機の回転子の平面図。
【図１０】図９で示すＶ字状磁石収容孔内に収容された永久磁石の平行磁場配向を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本実施形態を、図面を参照して説明する。なお、複数の図面中、同一または相当部分には同一符号を付している。
【００１９】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る永久磁石電動機は、図１で示す回転子１１と、図８で示し、後述する固定子２４ａとを具備している。
【００２０】
図１に示すように回転子１１は、円柱状の回転子鉄心１２の図示省略の回転軸が圧入等により挿入されて固定される軸孔１３の中心、すなわち、回転子１１の中心Ｏ回りに、複数の磁石収容孔１４，１４，…を配設している。
【００２１】
回転子鉄心１２は、電磁鋼板等よりなる複数の円形薄板を軸方向に積層して円柱状に形成されており、図示省略のリベットが挿通される複数のリベット挿通孔１５を中心Ｏ回りに形成している。
【００２２】
各磁石収容孔１４は、回転子鉄心１２の中心Ｏ側に、凸部側が向いた所要大の円弧状収容部１４ａと、この円弧状収容部１４ａの両端側に形成された所要大の一対の直線状収容部１４ｂ，１４ｃとを有し、これら１４ａ〜１４ｃを回転子鉄心１２の軸方向ほぼ全長に亘って形成している。
【００２３】
円弧状収容部１４ａは、その凸弧状の内周面を、回転子中心Ｏの外周の近傍まで深く延在させている。この円弧状収容部１４ａの中心角は永久磁石電動機の磁極数等に応じて適宜形成される。
【００２４】
一対の直線状収容部１４ｂ，１４ｃは、円弧状収容部１４ａの両端から回転子鉄心１２の径方向外方へほぼ直線状に延在して、回転子鉄心１２の外周壁の手前で終端している。
【００２５】
そして、各円弧状収容部１４ａ内には、この円弧状収容部１４ａの平面視形状とほぼ同形で嵌入可能に形成されたフェライト製等の円弧状の永久磁石１６が円弧状収容部１４ａの軸方向のほぼ全長に亘って収容される。
【００２６】
また、一対の直線状収容部１４ｂ，１４ｃ内には、これら直線状収容部１４ｂ，１４ｃの平面視形状とほぼ同形で嵌入可能に形成されたフェライト製等の平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂが直線状収容部１４ｂ，１４ｃの軸方向のほぼ全長に亘って収容される。これら平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂと円弧状の永久磁石１６との突き合せ端面同士は可及的に密着するように形成されている。このために、各磁石収容孔１４内に収容される円弧状の永久磁石１６と、一対の平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂ同士の間隙の低減を図ることができると共に、これら円弧状，平板状の永久磁石１６，１７ａ，１７ｂの合計の長さの増大を図ることができる。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように各円弧状の永久磁石１６は符号１６ｃで示すようにラジアル磁場配向に形成されており、図２（Ｂ）で示す各平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂは符号１７ｃで示すように平行磁場配向に形成されている。すなわち、１つの磁石収容孔１４内に、磁場配向が異なる永久磁石１６，１７ａ，１７ｂが収容されている。
【００２８】
図３は上記回転子１１の着磁時における回転子鉄心１２の中心Ｏの周辺部の一部の磁束の流れを示している。すなわち、上記円弧状の永久磁石１６と一対の平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂが永久磁石として着磁される前の素材としてのフェライト等の磁性体を、上記磁石収容孔１４内に収容し、この回転子１１の固定子とほぼ同様の着磁機（図示省略）等により回転子１１の外周側から磁界を与えて着磁する。
【００２９】
そして、図３（Ａ）に示すように、円弧状の永久磁石１６は、回転子鉄心１２の中心Ｏに近く、着磁機から遠いために、その分、平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂの磁束密度よりも低い。
【００３０】
また、図３（Ａ）中、円弧矢印で示す円弧状の永久磁石１６の外周部の磁束密度は、図３（Ｂ）に示すように、周方向中間部で最も低く、その両側で急峻に立ち上がるＵ字状に分布する。磁束密度が最も低い周方向中間部での磁束密度は、例えば約０．８Ｔ程度である。
【００３１】
これに対し、図９等で示す従来のＶ字状磁石収容孔４内の平板状の永久磁石５，６では、図４（Ａ）に示すように回転子鉄心２の中心Ｏ側で、図中ほぼ三角形状の空間部４ａが形成される。
【００３２】
このために、図４（Ｂ）中、太く短い直線矢印で示すように、ほぼ三角形の空間部４ａの図中右側斜辺に接する側の平板状の永久磁石６の一端面における板厚方向の磁束密度は、空間部４ａの頂角側から、その反対側（つまり、外面側）へ行くに従って漸次低下して行き、最も低い磁束密度は例えば約０．３９Ｔであり、本実施形態のものの約半分以下である。
【００３３】
図５は、その（Ａ）で示す本実施形態に係る１つの磁石収容孔１４内に収容される円弧状の永久磁石１６と一対の平板状の永久磁石１７ａ，１７ｂとの幅方向の合計長さと、図５（Ｂ）で示す従来の１つのＶ字状磁石収容孔４内に収容される平板状の永久磁石５，６の合計長さとをそれぞれ示している。これら永久磁石５，６，１６，１７ａ，１７ｂの合計長さは共に板厚方向中心軸上での長さで測定している。なお、本実施形態と従来例では、回転子鉄心２，１２の外径及び内径（軸孔）の大きさが同じであり、かつ磁石収容孔４，１４の回転子中心Ｏ側の先端と軸孔３，１３の内周面との間隔ａは等しい。
【００３４】
図６と図７は、図５（Ａ），（Ｂ）で示すａの長さをパラメータとしたときの上記永久磁石５と６，１６と１７ａ，１７ｂの各々の合計長さを対比しており、図中実線αが本実施形態の長さを示し、破線βが従来例（Ｖ字形）の長さを示している。
【００３５】
また、図６は磁極数が６極、回転子１，１１の外径がφ６５（ｍｍ）、同，内径がφ１６（ｍｍ）の永久磁石電動機の場合の永久磁石５と６，１６と１７ａ，１７ｂの各々の合計長さを示し、図７は、回転子１，１１の内外径が図６の場合と同じだが、磁極数が４極の場合の永久磁石５と６，１６と１７ａ，１７ｂの各々の合計長さを示している。
【００３６】
すなわち、磁極数が４極、６極の場合のいずれにおいても、実線αで示す実施形態に係るＵ字状配置に係る永久磁石１６，１７ａ，１７ｂの合計長さの方が、破線βで示すＶ字状配置の従来例のものよりも長い。
【００３７】
これにより、本実施形態に係る回転子１１を具備した永久磁石電動機の方が磁束量が多く、電動機としての能力の向上を図ることができる。また、本実施形態によれば、円弧状，平板状の永久磁石１６，１７ａ，１７ｂの素材（磁性体）として安価なフェライト磁石を用いることができるので、永久磁石電動機としてのコストの低減を図ることができる。
【００３８】
（第２，３の実施形態）
図８は上記永久磁石電動機を組み付けた密閉型圧縮機２０と、この密閉型圧縮機２０を具備した冷凍サイクル装置４０の構成を示している。
【００３９】
図８に示すように密閉型圧縮機２０は、密閉容器２１を有し、この密閉容器２１内の下部には圧縮機構部２３が設けられ、上部には上記第１の実施形態に係る永久磁石電動機２４が設けられる。これら圧縮機構部２３と永久磁石電動機２４は、回転軸２５によって連結される。
【００４０】
上記永久磁石電動機２４は、密閉容器２１の内周面に圧入や焼嵌めによって固定され、巻線が装着された筒状の固定子２４ａと、この固定子２４ａの内側に回転可能に設けられた上記第１の実施形態に係る永久磁石を備えた上記回転子１１からなる。
【００４１】
上記圧縮機構部２３は、中間仕切り板２２を介して、この中間仕切り板２２の上面部に第１のシリンダ２６Ａを備え、下面部に第２のシリンダ２６Ｂを備えている。さらに、第１のシリンダ２６Ａの上面には主軸受２７が取付固定され、第２のシリンダ２６Ｂの下面には副軸受２８が取付固定される。
【００４２】
上記主軸受２７は、回転軸２５の主軸部２５ａを軸支し、副軸受２８は回転軸２５の副軸部２５ｂを軸支する。上記回転軸２５は、第１，第２のシリンダ２６Ａ，２６Ｂ内部を貫通するとともに、略１８０°の位相差をもって形成される第１の偏心部ａと第２の偏心部ｂを一体に備えている。
【００４３】
第１，第２の偏心部ａ，ｂは、互いに同一直径をなし、第１，第２のシリンダ２６Ａ，２６Ｂの内径部に位置するように組み立てられる。第１の偏心部ａの周面には、第１の偏心ローラ２９ａが嵌合され、第２の偏心部ｂの周面には、第２の偏心ローラ２９ｂが嵌合される。
【００４４】
上記第１のシリンダ２６Ａの内径部は、主軸受２７と中間仕切板２２によって囲まれていて、第１のシリンダ室Ｓａが形成される。第２のシリンダ２６Ｂの内径部は、副軸受２８と中間仕切板２２によって囲まれていて、第２のシリンダ室Ｓｂが形成される。
【００４５】
各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂは互いに同一直径および高さ寸法に形成され、上記偏心ローラ２９ａ，２９ｂの周壁一部が各シリンダ室Ｓａ，Ｓｂの周壁一部に線接触しながら偏心回転自在に収容される。
【００４６】
特に図示していないが、第１のシリンダ２６Ａには、第１のシリンダ室Ｓａと連通するベーン室が設けられ、ベーンが移動自在に収容される。第２のシリンダ２６Ｂには、第２のシリンダ室Ｓｂと連通するベーン室が設けられ、ベーンが移動自在に収容される。
【００４７】
それぞれのベーンの先端部は平面視で半円状に形成されており、対向するシリンダ室Ｓａ，Ｓｂに突出して平面視で円形状の上記第１，第２の偏心ローラ２９ａ，２９ｂ周壁に、この回転角度に拘わらず線接触できる。
【００４８】
第１のシリンダ２６Ａのベーン室と、このシリンダ２６Ａの外周面とを連通する横孔が設けられ、圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材はベーンの後端側端面と密閉容器２１内周壁との間に介在され、上記ベーンに弾性力（背圧）を付与する。
【００４９】
第２のシリンダ２６Ｂのベーン室と、このシリンダ２６Ｂの外周面とを連通する横孔が設けられ、圧縮ばねであるばね部材が収容される。このばね部材はベーンの後端側端面と密閉容器２１内周壁との間に介在され、上記ベーンに弾性力（背圧）を付与する。
【００５０】
そして、冷凍サイクル装置４０は、上記密閉容器２１の上端部に冷媒管Ｐを接続しており、この冷媒管Ｐには、凝縮器３１と、膨張装置３２、蒸発器３３を介して図示しないアキュムレータを接続している。
【００５１】
さらに、上記アキュムレータから、密閉型圧縮機２０の密閉容器２１と第１のシリンダ２６Ａ側部を貫通して第１のシリンダ室Ｓａ内に直接連通する第１の吸込み冷媒管Ｐａと、密閉容器２１と第２のシリンダ２６Ｂ側部を貫通して第２のシリンダ室Ｓｂ内に直接連通する第２の吸込み冷媒管Ｐｂとを具備している。
【００５２】
そして、上記永久磁石電動機２４は、回転子２４ｂとして、図１等で示す磁束量の多い回転子１１を用いているので、電動機としての能力、つまりパワーの増大を図ることができる。このために、この永久磁石電動機２４により駆動される圧縮機構部２３を具備している密閉型圧縮機２０によれば、圧縮機構部２３の冷媒圧縮能力の向上を図ることができる。
【００５３】
したがって、上記冷凍サイクル装置４０によれば、冷媒圧縮能力の高い圧縮機構部２３を具備しているので、その分、冷凍能力の向上を図ることができる。
【００５４】
以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５５】
１１…回転子、１２…回転子鉄心、１３…軸孔、１４…磁石収容孔、１４ａ…円弧状収容部、１４ｂ，１４ｃ…直線状収容部、１６…円弧状の永久磁石、１７ａ，１７ｂ…一対の平板状の永久磁石、２０…密閉型圧縮機、２１…密閉容器、２３…圧縮機構部、２４…永久磁石電動機、２４ａ…固定子、２４ｂ…回転子、２５…回転軸、４０…冷凍サイクル装置、Ｏ…回転子鉄心の中心。
【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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