(57)【要約】  電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
2017077580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備えた電動機であって、
前記ロータは、
周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、
各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔内で隣り合う前記永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、電動機。
【請求項２】
前記ロータコアは、前記周方向における前記磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部を有する、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものであり、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離は、一枚の電磁鋼板の板厚以上である、請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離は、３ｍｍ以下である、請求項１から３までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記空隙は、
前記磁石挿入孔内で隣り合う前記永久磁石のうち、一方の永久磁石の前記第１の磁石保持部側の端部から、前記一方の永久磁石の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点と、前記ロータコアの径方向中心とを結ぶ直線と交差し、
他方の永久磁石の前記第１の磁石保持部側の端部から、前記他方の永久磁石の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点と、前記ロータコアの径方向中心とを結ぶ直線とも交差している、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記磁石挿入孔は、前記周方向の中央部が両端部よりも前記ロータコアの径方向内側に突出するＶ字形状に形成されており、２つの前記永久磁石が配置され、
前記Ｖ字形状の頂点に対向する位置に、前記空隙が設けられている、請求項１から５までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記磁石挿入孔は直線状に延在し、２つの前記永久磁石が配置されている、請求項１から５までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石であり、２０℃での残留磁束密度が１．２７Ｔ〜１．４２Ｔの範囲内にあり、２０℃での保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ〜１９２２ｋＡ／ｍの範囲内にある、請求項１から７までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項９】
前記空隙は、円形状である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記空隙は、前記ロータコアを軸方向に貫通している、請求項１から９までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１１】
隣り合う前記磁石挿入孔に対応する複数の前記空隙が、前記ロータコアの周方向に連続した１つの穴を構成している、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１２】
前記ロータコアは、前記空隙と前記中心孔との間に、別の空隙をさらに有する、請求項１から１１までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１３】
前記永久磁石は平板形状を有し、
前記第１の磁石保持部は、前記磁石挿入孔に配置された前記永久磁石の厚さ方向において、前記永久磁石の板面よりも前記永久磁石の内部側に突出するように形成されている、請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１４】
前記第１の磁石保持部は、前記磁石挿入孔において、前記ロータコアの径方向内側に配置されている、請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１５】
周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、
各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔内で隣り合う前記永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、ロータ。
【請求項１６】
電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備え、
前記ロータは、
周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、
各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔内で隣り合う前記永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、圧縮機。
【請求項１７】
圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備えた冷凍空調装置であって、
前記圧縮機は、電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備え、
前記ロータは、
周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、
各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、
前記磁石挿入孔内で隣り合う前記永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、冷凍空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石埋込型の電動機およびそのロータ、並びに、電動機を用いた圧縮機および冷凍空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロータに永久磁石を取り付けた電動機が知られている。この種の電動機は、ロータの表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型の電動機（例えば特許文献１参照）と、ロータの内部に永久磁石を埋め込んだ永久磁石埋込型の電動機とに大別される。永久磁石埋込型の電動機では、ロータコアに磁石挿入孔が形成され、この磁石挿入孔内に永久磁石が配置されている。磁石挿入孔には、磁石挿入孔内で永久磁石が移動しないように位置決めするための磁石保持部（突起）が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７０５２０号公報（図２参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、磁石保持部はロータコアと同じ磁性材料で構成されるため、電動機の駆動時に、ステータからの磁束が磁石保持部に流れやすい。そのため、磁石保持部に隣接する永久磁石の端部が減磁しやすい。【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の減磁を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。【０００７】
本発明のロータは、周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。【０００８】
本発明の圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。【０００９】
本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備える。圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、周方向に複数の磁石挿入孔を有し、各磁石挿入孔が１磁極に対応するロータコアと、各磁石挿入孔内に少なくとも２つの永久磁石が配置されるように設けられた複数の永久磁石とを有する。ロータコアは、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部の径方向内側に、空隙が配置されている。このように空隙を配置することで、第１の磁石保持部の磁気抵抗が増加し、第１の磁石保持部を通って磁束が流れにくくなる。これにより、第１の磁石保持部から永久磁石に流れる磁束に起因する永久磁石の減磁を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１の電動機の断面図である。
【図２】実施の形態１のロータの断面図である。
【図３】実施の形態１のロータコアの断面図である。
【図４】実施の形態１のロータにおける空隙の配置を説明するための図である。
【図５】比較例のロータの断面図である。
【図６】比較例のロータコアの断面図である。
【図７】実施の形態１の電動機および比較例の電動機の減磁率の変化を示すグラフである。
【図８】実施の形態１の電動機における永久磁石の減磁率の解析結果を示す図である。
【図９】実施の形態１のロータリー圧縮機の断面図である。
【図１０】実施の形態１の冷凍空調装置の図である。
【図１１】実施の形態２のロータの断面図である。
【図１２】実施の形態２のロータコアの断面図である。
【図１３】実施の形態３のロータの断面図である。
【図１４】実施の形態３のロータコアの断面図である。
【図１５】実施の形態４のロータの断面図である。
【図１６】実施の形態４のロータコアの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１について説明する。実施の形態１は、永久磁石埋込型の電動機において、永久磁石の減磁を抑制することを目的としている。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態１の電動機１００の構成を示す断面図である。この電動機１００は、ロータ２に永久磁石４０を埋め込んだ永久磁石埋込型電動機であり、例えばロータリー圧縮機３００（図９参照）に用いられる。なお、図１は、ロータ２の回転軸に直交する面における断面図である。
【００１４】
図１に示すように、電動機１００は、ステータ１と、ステータ１の内側に回転可能に設けられたロータ２とを備えている。ステータ１とロータ２との間には、例えば０．３〜１ｍｍのエアギャップが形成されている。
【００１５】
ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に巻回されたコイル１５（図９）とを備えている。ステータコア１０は、厚さ０．１〜０．７ｍｍ（ここでは０．３５ｍｍ）の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。
【００１６】
ステータコア１０は、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から径方向内側に突出する複数（ここでは９つ）のティース１２とを有している。隣り合うティース１２の間には、スロットが形成される。各ティース１２は、径方向内側の先端に、幅（ステータコア１０の周方向の寸法）の広い歯先部１３を有している。
【００１７】
各ティース１２には、ステータ巻線であるコイル１５（図９）が巻回されている。コイル１５は、マグネットワイヤを、絶縁体１６（図９）を介してティース１２に巻回すことによって形成される。また、コイル１５は、３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）をＹ結線したものである。
【００１８】
なお、ステータコア１０は、ティース１２毎の複数（ここでは９つ）のブロックが薄肉部を介して連結された構成を有している。ステータコア１０を帯状に展開した状態で、各ティース１２に例えば直径１．０ｍｍのマグネットワイヤ（コイル１５）を例えば８０ターン巻回し、その後、ステータコア１０を環状に曲げて両端を溶接する。なお、ステータコア１０は、このように複数のブロックを連結した構成を有するものには限定されない。
【００１９】
次に、ロータ２の構成について説明する。ロータ２は、ロータコア２０と、ロータコア２０に取り付けられた永久磁石４０とを有している。ロータコア２０は、厚さ０．１〜０．７ｍｍ（ここでは０．３５ｍｍ）の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。
【００２０】
図２は、第１の電磁鋼板２０１を平面視で示すロータ２の断面図である。ロータコア２０は、円筒形状を有しており、その径方向中心にはシャフト孔（中心孔）２１が形成されている。シャフト孔２１には、ロータ２の回転軸となるシャフト（例えば図９に示したロータリー圧縮機３００のシャフト３１５）が、焼嵌または圧入等によって固定されている。
【００２１】
以下では、ロータコア２０の外周（円周）に沿った方向を、単に「周方向」と称する。また、ロータコア２０の軸方向（回転軸の方向）を、単に「軸方向」と称する。また、ロータコア２０の半径方向を、単に「径方向」と称する。
【００２２】
ロータコア２０の外周面に沿って、永久磁石４０が挿入される複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２が形成されている。磁石挿入孔２２は空隙であり、１磁極に１つの磁石挿入孔２２が対応している。ここでは６つの磁石挿入孔２２が設けられているため、ロータ２全体で６極となる。なお、磁極数は６極に限定されるものではなく、２極以上であればよい。また、隣り合う磁石挿入孔２２の間は、極間となる。
【００２３】
１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置される。すなわち、１磁極について２つの永久磁石４０が配置される。ここでは、上記の通りロータ２が６極であるため、合計１２個の永久磁石４０が配置される。
【００２４】
永久磁石４０は、ロータコア２０の軸方向に長い平板状の部材であり、ロータコア２０の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有している。永久磁石４０の厚さは、例えば２ｍｍである。永久磁石４０は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石で構成されているが、これについては後述する。
【００２５】
永久磁石４０は、厚さ方向に着磁されている。また、１つの磁石挿入孔２２内に配置された２つの永久磁石４０は、互いに同一の磁極が径方向の同じ側を向くように着磁されている。例えば、ある磁石挿入孔２２内に配置された２つの永久磁石４０は、それぞれの径方向内側がＮ極となり、径方向外側がＳ極となるように着磁されている。
【００２６】
次に、ロータコア２０の構成について説明する。図３は、ロータコア２０の断面図である。磁石挿入孔２２は、ロータコア２０の周方向に均等に配置されている。また、それぞれの磁石挿入孔２２は、周方向の中央部がロータコア２０の径方向内側に突出するＶ字形状を有している。磁石挿入孔２２は、周方向中央部（Ｖ字形状の頂点をなす部分）を挟んだ両側にそれぞれ直線状に延在する部分を有し、それぞれに永久磁石４０（図２）が配置される。
【００２７】
すなわち、ロータ２の１磁極に２つの永久磁石４０がＶ字状に配置されている。このように配置することで、１磁極に１つの永久磁石４０を配置した場合と比較して、永久磁石の電気抵抗が増加し、面内渦電流損を低減することができる。その結果、電動機１００の駆動時の損失を低減し、電動機１００の効率を向上することができる。
【００２８】
磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２４がそれぞれ形成されている。このフラックスバリア２４は、磁石挿入孔２２に連続して形成された空隙である。フラックスバリア２４は、隣り合う磁極間の漏れ磁束（すなわち、極間を通って流れる磁束）を抑制するためのものである。
【００２９】
ロータコア２０の外周とフラックスバリア２４との間の領域は、隣り合う磁極の永久磁石４０の間で磁束が短絡しないように、磁路が狭くなるように形成されている。ここでは、ロータコア２０の外周とフラックスバリア２４との距離は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の一枚の厚さと同じ（例えば０．３５ｍｍ）に設定されている。
【００３０】
ロータコア２０は、磁石挿入孔２２の周方向の中央部（周方向中央部）に、突起である第１の磁石保持部３１を有している。第１の磁石保持部３１は、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０（図２）の間に配置されている。
【００３１】
第１の磁石保持部３１は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面（平坦面）よりも、永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。言い換えると、第１の磁石保持部３１は、２つの永久磁石４０の互いに対向する各端面に対して、当接可能に形成されている。
【００３２】
また、ロータコア２０は、磁石挿入孔２２の周方向の両端部（周方向端部）に、突起である第２の磁石保持部３２をそれぞれ有している。第２の磁石保持部３２は、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０（図２）に対して、周方向の外側に配置されている。
【００３３】
第２の磁石保持部３２は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面（平坦面）よりも、永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。言い換えると、それぞれの第２の磁石保持部３２は、２つの永久磁石４０の互いに離れた側の各端面に対して、当接可能に形成されている。
【００３４】
磁石挿入孔２２の幅（永久磁石４０の厚さ方向の寸法）は、永久磁石４０をがたつかせずに保持することが可能な幅に設定されている。また、永久磁石４０の厚さを２ｍｍとすると、永久磁石４０の厚さ方向における磁石保持部３１，３２の突出量は、例えば０．５ｍｍに設定される。
【００３５】
磁石保持部３１，３２は、ロータコア２０の一部として形成され、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で周方向に移動しないように位置決め（位置規制）する。電動機１００の駆動時には、ステータ１のコイル１５から発生した磁束と永久磁石４０との作用により、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で移動させる方向に電磁力が発生する。磁石保持部３１，３２を設けることで、永久磁石４０の移動を抑制し、また、永久磁石４０の移動に伴う振動音の発生を抑制することができる。
【００３６】
永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めする構成としては、他に、磁石挿入孔２２の周方向中央部にブリッジ部を設けて磁石挿入孔２２を２つに分断する構成がある。しかしながら、ブリッジ部は磁性材料で構成されるため、例えば、永久磁石４０のＮ極から出た磁束が、ブリッジ部を通って同じ永久磁石４０のＳ極に流れるといった磁束の短絡が生じる。このような磁束の短絡は、マグネットトルクの低下の原因となる。
【００３７】
これに対し、磁石挿入孔２２内に複数の永久磁石４０を配置し、突起状の磁石保持部３１，３２を設けた構成を採用することで、ブリッジ部を設けた場合のような磁束の短絡を抑制することができ、マグネットトルクの低下を抑制することができる。
【００３８】
ここでは、磁石挿入孔２２の周方向中央部に設けた１つの第１の磁石保持部３１によって、２つの永久磁石４０の互いに対向する側を位置規制している。しかしながら、磁石挿入孔２２の周方向中央部に２つの第１の磁石保持部３１を設け、それぞれが永久磁石４０を位置規制するようにしてもよい。
【００３９】
磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２の径方向内側に形成されている。すなわち、磁石保持部３１，３２の径方向外側には、空隙が形成される。磁石保持部３１，３２を磁石挿入孔２２の径方向外側ではなく径方向内側に形成するのは、永久磁石４０の減磁を抑制する効果を高めるためである。
【００４０】
ここで、永久磁石４０の減磁について説明する。電動機１００の駆動時には、ステータ１のコイル１５で発生した磁束がロータコア２０の永久磁石４０の外周側を通ることによって磁気吸引力が発生し、ロータ２を回転させる回転トルクが生じる。
【００４１】
ステータ１のコイル１５に流れる電流が大きい場合、または電流位相を変化させた場合には、コイル１５で発生した磁束が永久磁石４０の磁化を打ち消す方向に作用することがある。そして、コイル１５に流れる電流値が閾値を超えると、永久磁石４０の磁化が反転して元に戻らなくなる減磁という現象が生じる。
【００４２】
磁石挿入孔２２の径方向外側に磁石保持部３１，３２を設けると、磁石保持部３１，３２は磁性材料で構成されているため、ロータコア２０における磁石挿入孔２２の径方向外側の領域と一体となって磁路を形成しやすい。この領域は、コイル１５で発生した磁束が特に流れやすい領域であるため、磁石保持部３１，３２に隣接する永久磁石４０の端部が減磁しやすい。
【００４３】
そのため、磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２の径方向外側ではなく径方向内側に配置されている。このように配置すると、ロータコア２０における磁石挿入孔２２よりも径方向外側の領域と磁石保持部３１，３２との間に空隙（すなわち磁石挿入孔２２の内部の空隙）が形成される。そのため、コイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れにくくなり、永久磁石４０の減磁が生じにくくなる。
【００４４】
但し、磁石挿入孔２２内は空隙であり、磁気抵抗が非常に大きい。磁石挿入孔２２の中では、磁石保持部３１，３２が設けられた部分は、磁気抵抗が局所的に小さい部分となる。そのため、コイル１５に流れる電流が大きくなると、コイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れる場合があり、磁石保持部３１，３２に隣接する永久磁石４０の端部が減磁する可能性がある。
【００４５】
また、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間で、漏れ磁束が生じる場合があるため、第１の磁石保持部３１に隣接する永久磁石４０の端部は、特に減磁しやすい。
【００４６】
そこで、この実施の形態１では、磁石挿入孔２２の周方向中央部に配置された第１の磁石保持部３１の径方向内側に、空隙２５を設けている。空隙２５は、例えば円形状の穴であり、ロータコア２０を回転軸方向に貫通するように設けられている。なお、空隙２５は、円形状に限定されるものではない。
【００４７】
この空隙２５は、第１の磁石保持部３１の周囲の磁性材料部分（磁路となる部分）を少なくし、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗を増加させるものである。これにより、磁束が第１の磁石保持部３１を通って流れにくくなる。また、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗の増加によって、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間の漏れ磁束も抑制される。その結果、第１の磁石保持部３１から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁が抑制される。
【００４８】
図４は、ロータコア２０における空隙２５の配置を説明するための図である。空隙２５は、できるだけ磁石挿入孔２２に近い方が望ましい。空隙２５が磁石挿入孔２２に近い方が、第１の磁石保持部３１の周囲の磁性材料部分（磁路となる部分）を少なくし、磁気抵抗を高くすることができるためである。ここでは、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１が、空隙２５からシャフト孔２１までの距離Ｄ２よりも短くなるように構成されている。
【００４９】
空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１の最小値は、電磁鋼板の打ち抜き加工による空隙２５の形成が可能で、なお且つ電動機１００の駆動時における強度低下を生じない距離に決定される。ここでは、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１の最小値は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の一枚の厚さと同じであり、例えば０．３５ｍｍである。また、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１が３ｍｍを超えると、永久磁石４０の減磁を抑制する効果が低下するため、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１は３ｍｍ以下であることが望ましい。
【００５０】
また、永久磁石４０のうち最も減磁しやすい部分は、第１の磁石保持部３１側の端部から、当該永久磁石４０の幅の５％の領域Ａである。そのため、この永久磁石４０の領域Ａの径方向内側に対向するように空隙２５を設ければ、永久磁石４０の最も減磁しやすい部分の減磁を効果的に抑制することができる。
【００５１】
この点についてさらに説明する。図４において、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０のうち、一方の永久磁石４０（例えば、図４に符号４１で示す永久磁石）の第１の磁石保持部３１側の端部から当該永久磁石４０の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点を、点ａ１とする。また、この点ａ１とロータコア２０の中心Ｃとを結ぶ直線を、直線Ｌ１とする。空隙２５は、この直線Ｌ１と交差するように設けられている。
【００５２】
また、図４において、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０のうち、他方の永久磁石４０（例えば、図４に符号４２で示す永久磁石）の第１の磁石保持部３１側の端部から当該永久磁石４０の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点を、点ａ２とする。また、この点ａ２とロータコア２０の中心Ｃとを結ぶ直線を、直線Ｌ２とする。空隙２５は、この直線Ｌ２とも交差するように設けられている。
【００５３】
このように空隙２５が直線Ｌ１，Ｌ２と交差するように設けられているため、永久磁石４０の最も減磁しやすい領域Ａの径方向内側に対向する。これにより、永久磁石４０の当該領域Ａに向かう磁束の流れを抑制することができる。
【００５４】
また、空隙２５は、ロータコア２０を軸方向に貫通しているため、例えばロータリー圧縮機３００（図９）の冷媒を軸方向に通過させ、ロータコア２０および永久磁石４０を冷却する機能も有している。
【００５５】
永久磁石４０が希土類磁石（後述）で構成されている場合、永久磁石４０の保磁力は温度上昇と共に低下する。そのため、空隙２５を通過する冷媒によってロータコア２０および永久磁石４０を冷却することで、永久磁石４０の減磁を抑制することができる。
【００５６】
次に、実施の形態１の電動機および比較例の電動機のそれぞれについて、電流に対する減磁率の変化を測定した結果について説明する。実施の形態１の電動機は、図１〜図４を参照して説明したとおりである。
【００５７】
図５は、比較例の電動機のロータの断面図である。図６は、比較例の電動機のロータコアの断面図である。図５および図６に示すように、比較例の電動機のロータコア２００は、実施の形態１と同様、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状の磁石挿入孔２２を有しており、各磁石挿入孔２２内に２つの永久磁石４０が配置されている。磁石挿入孔２２の周方向中央部には第１の磁石保持部３１が設けられ、周方向端部には第２の磁石保持部３２が設けられている。但し、上述した空隙２５（図１〜図４）は設けられていない。
【００５８】
図７は、実施の形態１の電動機および比較例の電動機の減磁率の変化を示すグラフである。横軸はステータ１（図１）のコイル１５に流した電流（Ａ）であり、縦軸は減磁率（％）である。ここでは、ステータ１のコイル１５に流す電流を０Ａ〜１５Ａと変化させ、永久磁石４０の減磁率を測定した。
【００５９】
一般に、永久磁石埋込型電動機では、永久磁石の減磁率の合否基準は−３％である。図７のグラフから、実施の形態１の電動機では、減磁率が−３％に達する電流（３％減磁電流）が、比較例の電動機と比較して５％程度増加していることが分かる。すなわち、実施の形態１の電動機は、使用可能な電流の範囲が、比較例の電動機よりも広いことが分かる。
【００６０】
また、実施の形態１の電動機を比較例の電動機と同一の電流で駆動する場合には、より保磁力の低い永久磁石を使用することができる。すなわち、永久磁石の保磁力を向上するためのディスプロシウム等の添加量を低減し、または不要にすることができる。そのため、製造コストを低減し、またディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避する（すなわち電動機の効率を向上する）ことができる。
【００６１】
図８は、実施の形態１の電動機において、ステータ１のコイル１５に３％減磁電流を流した場合の永久磁石４０の減磁率の解析結果を示す図である。図８から、永久磁石４０の第１の磁石保持部３１側（磁石挿入孔２２の周方向中央部側）の端部から、永久磁石４０の幅の５％だけ当該幅方向に広がった領域（図４に示した領域Ａ）が、減磁しやすいことが分かる。
【００６２】
そのため、図４を参照して説明したように、永久磁石４０の最も減磁しやすい領域Ａ（すなわち、永久磁石４０の第１の磁石保持部３１側の端部から、永久磁石の幅の５％だけ当該幅方向に広がった領域）の径方向内側に空隙２５を対向させることにより、永久磁石４０の減磁を効果的に抑制できることが分かる。
【００６３】
次に、永久磁石４０の構成について説明する。永久磁石４０は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石で構成されており、ディスプロシウム（Ｄｙ）を含有しない。永久磁石４０の２０℃での残留磁束密度は１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃での保磁力は１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍである。
【００６４】
ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石は、温度が上昇すると保磁力が低下する性質を有しており、低下率は−０．５〜−０．６％／Ｋである。電動機１００が圧縮機に用いられる場合、１００〜１５０℃の高温雰囲気で使用される。この場合、電動機１００は常温（２０℃）よりも１３０℃程度高い温度で使用されることになるため、永久磁石４０の保磁力の低下率を−０．５％／Ｋとすると、１５０℃では保磁力が６５％低下することになる。そのため、一般には、永久磁石にディスプロシウムを添加して保磁力の向上を図っている。保磁力は、ディスプロシウムの含有量に比例して増加する。
【００６５】
圧縮機に想定される最大負荷がかかった場合に永久磁石の減磁が生じないようにするためには、１１００〜１５００Ａ／ｍ程度の保磁力が必要である。この保磁力を１５０℃の雰囲気温度下で確保するためには、常温（２０℃）での保磁力を１８００〜２３００Ａ／ｍに設計する必要がある。
【００６６】
ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石は、ディスプロシウムを添加していない状態では、常温での保磁力が１８００Ａ／ｍ程度である。そのため、２３００Ａ／ｍの保磁力を得るためには、２重量％のディスプロシウムを添加する必要があった。一方、ディスプロシウムは価格が不安定であり、調達リスクを伴うことが知られている。
【００６７】
また、永久磁石にディスプロシウムを添加すると、残留磁束密度が低下する。残留磁束密度が低下すると、電動機のマグネットトルクが低下し、所望の出力を得るために必要な電流が増加する。すなわち、銅損が増加して電動機の効率が低下する。これらの理由から、ディスプロシウムの添加量の低減が求められている。
【００６８】
そこで、この実施の形態１で用いる永久磁石４０は、ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石で構成され、ディスプロシウムを含有しない。このようにディスプロシウムを含有しない希土類磁石（ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とするもの）は、２０℃での残留磁束密度が１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃の保磁力が１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍである。
【００６９】
この実施の形態１では、ロータコア２０において、第１の磁石保持部３１の径方向内側に空隙２５を設けることで、永久磁石４０の減磁を抑制している。そのため、ディスプロシウムを含有しない永久磁石４０（２０℃での残留磁束密度が１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃での保磁力が１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍ）であっても、減磁を抑制することができる。加えて、ディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避できるため、同一トルクを得るために必要な電流値を低減することができる。その結果、銅損を低減し、電動機の効率を向上することができる。
【００７０】
次に、電動機１００を用いたロータリー圧縮機３００について説明する。図９は、ロータリー圧縮機３００の構成を示す断面図である。ロータリー圧縮機３００は、フレーム３０１と、フレーム３０１内に配設された圧縮機構３１０と、圧縮機構３１０を駆動する電動機１００とを備えている。
【００７１】
圧縮機構３１０は、シリンダ室３１２を有するシリンダ３１１と、電動機１００によって回転するシャフト３１５と、シャフト３１５に固定されたローリングピストン３１４と、シリンダ室３１２内を吸入側と圧縮側に分けるベーン（図示せず）と、シャフト３１５が挿入されてシリンダ室３１２の軸方向端面を閉鎖する上部フレーム３１６および下部フレーム３１７とを有する。上部フレーム３１６および下部フレーム３１７には、上部吐出マフラ３１８および下部吐出マフラ３１９がそれぞれ装着されている。
【００７２】
フレーム３０１は、例えば厚さ３ｍｍの鋼板を絞り加工して形成された円筒形状の容器である。フレーム３０１の底部には、圧縮機構３１０の各摺動部を潤滑する冷凍機油（図示せず）が貯留されている。シャフト３１５は、上部フレーム３１６および下部フレーム３１７によって回転可能に保持されている。
【００７３】
シリンダ３１１は、内部にシリンダ室３１２を備えている。ローリングピストン３１４は、シリンダ室３１２内で偏心回転する。シャフト３１５は偏心軸部を有しており、その偏心軸部にローリングピストン３１４が嵌合している。
【００７４】
電動機１００のステータコア１０は、焼き嵌めによりフレーム３０１の内側に取り付けられている。ステータコア１０に巻回されたコイル１５には、フレーム３０１に固定されたガラス端子３０５から電力が供給される。ロータ２のシャフト孔２１（図１）には、シャフト３１５が固定されている。
【００７５】
フレーム３０１の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ３０２が取り付けられている。フレーム３０１には吸入パイプ３０３が固定され、この吸入パイプ３０３を介してアキュムレータ３０２からシリンダ３１１に冷媒ガスが供給される。また、フレーム３０１の上部には、冷媒を外部に吐出する吐出パイプ３０７が設けられている。
【００７６】
冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２等を用いることができる。また、地球温暖化防止の観点からは、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）の冷媒を用いることが望ましい。低ＧＷＰの冷媒としては、例えば、以下の冷媒を用いることができる。
【００７７】
（１）まず、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、例えばＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ−Ｆｌｕｏｒｏ−Ｏｒｅｆｉｎ）−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）を用いることができる。ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
（２）また、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、例えばＲ１２７０（プロピレン）を用いてもよい。Ｒ１２７０のＧＷＰは３であり、ＨＦＯ−１２３４ｙｆより低いが、可燃性はＨＦＯ−１２３４ｙｆより高い。
（３）また、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物、例えばＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２との混合物を用いてもよい。上述したＨＦＯ−１２３４ｙｆは低圧冷媒のため圧損が大きくなる傾向があり、冷凍サイクル（特に蒸発器）の性能低下を招く可能性がある。そのため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆよりも高圧冷媒であるＲ３２またはＲ４１との混合物を用いることが実用上は望ましい。
【００７８】
ロータリー圧縮機３００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ３０２から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ３０３を通ってシリンダ３１１のシリンダ室３１２内に供給される。電動機１００が駆動されてロータ２が回転すると、ロータ２と共にシャフト３１５が回転する。そして、シャフト３１５に嵌合するローリングピストン３１４がシリンダ室３１２内で偏心回転し、シリンダ室３１２内で冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出マフラ３１８，３１９を通り、さらに電動機１００に設けられた穴（図示せず）を通ってフレーム３０１内を上昇し、吐出パイプ３０７から吐出される。
【００７９】
次に、実施の形態１の冷凍空調装置４００について説明する。図１０は、実施の形態１の冷凍空調装置４００の構成を示す図である。図１０に示した冷凍空調装置４００は、圧縮機４０１と、凝縮器４０２と、絞り装置（膨張弁）４０３と、蒸発器４０４とを備えている。圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４０７によって連結され、冷凍サイクルを構成している。すなわち、圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４の順に、冷媒が循環する。
【００８０】
圧縮機４０１、凝縮器４０２および絞り装置４０３は、室外機４１０に設けられている。圧縮機４０１は、図９に示したロータリー圧縮機３００で構成されている。室外機４１０には、凝縮器４０２に室外の空気を供給する室外側送風機４０５が設けられている。蒸発器４０４は、室内機４２０に設けられている。この室内機４２０には、蒸発器４０４に室内の空気を供給する室内側送風機４０６が設けられている。
【００８１】
冷凍空調装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機４０１は、吸入した冷媒を圧縮して送り出す。凝縮器４０２は、圧縮機４０１から流入した冷媒と室外の空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させて冷媒配管４０７に送り出す。室外側送風機４０５は、凝縮器４０２に室外の空気を供給する。絞り装置４０３は、開度を変化させることによって、冷媒配管４０７を流れる冷媒の圧力等を調整する。
【００８２】
蒸発器４０４は、絞り装置４０３により低圧状態にされた冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発（気化）させて、冷媒配管４０７に送り出す。室内側送風機４０６は、蒸発器４０４に室内の空気を供給する。これにより、蒸発器４０４で熱が奪われた冷風が、室内に供給される。
【００８３】
冷凍空調装置４００の圧縮機４０１は高温雰囲気で使用され、また圧縮時に大きな負荷変動を生じる。高温では永久磁石４０の保磁力が低下する傾向があり、また負荷変動によってコイル１５に流れる電流の変動も大きくなる。実施の形態１の電動機１００は、上記のように永久磁石４０の減磁を抑制する構成を有しているため、このような冷凍空調装置４００の圧縮機４０１での使用に適している。
【００８４】
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、ロータコア２０が、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に配置された第１の磁石保持部３１と、第１の磁石保持部３１に対して径方向内側に空隙２５とを有している。また、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離Ｄ１が、空隙２５からシャフト孔２１までの距離Ｄ２よりも短い。このように空隙２５を配置することで、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗が増加し、第１の磁石保持部３１を通って磁束が流れにくくなる。また、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗の増加によって、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間の漏れ磁束も抑制されるその結果、第１の磁石保持部３１から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。また、このように永久磁石４０の減磁を抑制することで、電動機１００の性能低下を抑制し、安定的な駆動制御が可能になる。
【００８５】
また、ロータコア２０は、第１の磁石保持部３１に加えて、周方向における磁石挿入孔２２の端部に第２の磁石保持部３２を有している。そのため、第１の磁石保持部３１と第２の磁石保持部３２との間で、永久磁石４０を移動しないように位置決めすることができ、永久磁石４０の移動に伴う振動音の発生を抑制することができる。
【００８６】
また、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離が一枚の電磁鋼板の板厚以上であるため、電磁鋼板の打ち抜き加工による空隙２５の形成が可能であり、また電動機１００の駆動時における強度も確保することができる。
【００８７】
また、空隙２５から磁石挿入孔２２までの距離を３ｍｍ以下とすることにより、永久磁石４０の減磁を抑制する十分な効果を得ることができる。
【００８８】
また、空隙２５は、図４に示した直線Ｌ１（磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０のうち、一方の永久磁石４０の第１の磁石保持部３１側の端部から当該永久磁石４０の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点ａ１と、ロータコア２０の中心Ｃとを結ぶ直線）および直線Ｌ２（磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０のうち、他方の永久磁石４０の第１の磁石保持部３１側の端部から当該永久磁石４０の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点ａ２と、ロータコア２０の中心Ｃとを結ぶ直線）と交差するように設けられている。そのため、永久磁石４０の最も減磁しやすい領域の減磁を抑制することができる。
【００８９】
また、磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有し、２つの永久磁石４０が配置されている。そのため、１磁極に２つの永久磁石４０をＶ字に配置することができ、これにより永久磁石４０内の面内渦電流損を低減し、電動機の効率を向上することができ、エネルギー消費量を低減することができる。
【００９０】
また、永久磁石４０は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石であり、２０℃での残留磁束密度が１．２７Ｔ〜１．４２Ｔの範囲内にあり、２０℃での保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ〜１９２２ｋＡ／ｍの範囲内にある。そのため、ディスプロシウムを不要にすることができ、ディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避できる。すなわち、同一トルクを得るために必要な電流値を低減し、銅損を低減して電動機の効率を向上することができる。
【００９１】
また、空隙２５は円形状であるため、電磁鋼板の打ち抜き加工による形成が容易である。
【００９２】
また、空隙２５は、ロータコア２０を軸方向に貫通しているため、例えばロータリー圧縮機３００における冷媒を通過させ、ロータコア２０および永久磁石４０を冷却することができる。そのため、高温下での保磁力の低下に伴う永久磁石の減磁を抑制することができる。
【００９３】
また、磁石保持部３１，３２は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面よりも永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。そのため、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で効果的に位置決めすることができる。
【００９４】
また、磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２において、ロータコア２０の径方向内側に配置されている。そのため、ステータ１のコイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れにくくなり、磁石保持部３１，３２に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。
【００９５】
また、電動機１００を用いたロータリー圧縮機３００は、例えば冷凍空調装置４００の圧縮機４０１として用いられる。この場合、電動機１００は高温雰囲気で使用され、負荷変動も受けやすい。実施の形態１の電動機１００は、上記のように永久磁石４０の減磁を抑制する構成を有しているため、このような冷凍空調装置４００の圧縮機４０１での使用に適している。
【００９６】
実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、永久磁石４０をさらに冷却することで、永久磁石４０の減磁を抑制することを目的とする。
【００９７】
図１１は、実施の形態２のロータ２Ａの断面図である。図１２は、実施の形態２のロータコア２０Ａの断面図である。
【００９８】
実施の形態２のロータ２Ａは、周方向に複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有しており、各磁石挿入孔２２は１磁極に対応している。磁石挿入孔２２の周方向中央部と周方向端部には、磁石保持部３１，３２が設けられている。磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２４が設けられている。また、第１の磁石保持部３１の径方向内側には、空隙２５が設けられている。磁石挿入孔２２、磁石保持部３１，３２、フラックスバリア２４および空隙２５の構成は、実施の形態１で説明したとおりである。
【００９９】
この実施の形態２のロータ２Ａは、空隙２５とシャフト孔２１との間に、穴２６を有している。ここでは、３つの穴２６が、周方向に均等に配置されている。１つの穴２６は、１つの磁極の中心から、隣接する磁極とそのさらに隣接する磁極との極間まで、円弧状に延在している。すなわち、穴２６の周方向（延在方向）の一端は、１つの磁極の中心に位置しており、穴２６の周方向の他端は、極間に位置している。
【０１００】
なお、穴２６は、図１１および図１２に示した形状に限定されるものではなく、空隙２５とシャフト孔２１との間に配置されていればよい。
【０１０１】
穴２６は、例えばロータリー圧縮機３００（図９）の冷媒を軸方向に通過させ、永久磁石４０を冷却する機能を有している。穴２６は永久磁石４０から離れているが、流路断面積が空隙２５よりも大きいため、ロータコア２０Ａを介して永久磁石４０を冷却する効果を少なからず得ることができる。
【０１０２】
永久磁石４０が希土類磁石で構成されている場合、永久磁石４０の保磁力は温度上昇と共に低下し、減磁しやすくなる。そのため、空隙２５および穴２６を通過する冷媒によって永久磁石４０が冷却されると、希土類磁石で構成された永久磁石４０の減磁が効果的に抑制される。
【０１０３】
なお、実施の形態２の電動機は、ロータコア２０Ａの構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態２の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図９）および冷凍空調装置４００（図１０）に用いることができる。
【０１０４】
以上説明したように、本発明の実施の形態２では、ロータコア２０Ａが、空隙２５とシャフト孔２１との間に、穴２６を有している。そのため、空隙２５および穴２６を通して、例えば圧縮機の冷媒を軸方向に通過させ、永久磁石４０を冷却することができる。その結果、高温下での保磁力の低下に伴う永久磁石４０（例えば希土類磁石で構成された永久磁石）の減磁を効果的に抑制することができる。
【０１０５】
実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、実施の形態１で説明した空隙２５より面積が大きく個数が少ない穴２７を設けることにより、ロータコア２０Ｂの製造を容易にすることを目的とする。
【０１０６】
図１３は、実施の形態３のロータ２Ｂの断面図である。図１４は、実施の形態３のロータコア２０Ｂの断面図である。
【０１０７】
実施の形態３のロータ２Ｂは、周方向に複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有しており、各磁石挿入孔２２は１磁極に対応している。磁石挿入孔２２の周方向中央部と周方向端部には、磁石保持部３１，３２が設けられている。磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２４が設けられている。磁石挿入孔２２、磁石保持部３１，３２およびフラックスバリア２４の構成は、実施の形態１で説明したとおりである。
【０１０８】
実施の形態３のロータ２Ｂは、６つの磁石挿入孔２２の径方向内側に、実施の形態１で説明した空隙２５の代わりに、周方向に延在する３つの穴２７を有している。１つの穴２７は、隣り合う２つの磁石挿入孔２２の各第１の磁石保持部３１の径方向内側に位置する円形状の空隙２７ａ，２７ｂを、周方向に円弧状に連続させた形状を有している。
【０１０９】
また、穴２７の両端に位置する空隙２７ａ，２７ｂのうち、空隙２７ａは、その空隙２７ａが対向する磁石挿入孔２２に配置された永久磁石４０の最も減磁しやすい領域Ａ（図４）に対向するように配置されている。同様に、空隙２７ｂは、その空隙２７ｂが対向する磁石挿入孔２２に配置された永久磁石４０の最も減磁しやすい領域Ａ（図４）に対向するように配置されている。
【０１１０】
なお、穴２７は、図１３および図１４に示した形状に限定されるものではなく、隣り合う磁石挿入孔２２に対応する複数の空隙がロータコア２０Ｂの周方向に連続したものであればよい。
【０１１１】
穴２７は、例えばロータリー圧縮機３００（図９）の冷媒を軸方向に通過させ、永久磁石４０を冷却する機能を有している。穴２７の流路断面積は、空隙２５よりも大きいため、ロータコア２０Ｂの冷却効果も大きい。
【０１１２】
永久磁石４０が希土類磁石で構成されている場合、永久磁石４０の保磁力は温度上昇と共に低下し、減磁しやすくなる。そのため、穴２７を通過する冷媒によってロータコア２０が冷却されると、希土類磁石で構成された永久磁石４０の減磁が効果的に抑制される。
【０１１３】
また、実施の形態１では６つの磁極に対して６つの空隙２５を設ける必要があったのに対し、実施の形態３では３つの穴２７を設ければよく、また個々の穴２７も大きいため、電磁鋼板の加工が容易であり、ロータコア２０Ｂの製造が容易である。
【０１１４】
なお、実施の形態３の電動機は、ロータコア２０Ｂの構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態３の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図９）および冷凍空調装置４００（図１０）に用いることができる。
【０１１５】
以上説明したように、本発明の実施の形態３では、ロータコア２０Ｂの隣り合う磁石挿入孔２２に対応する複数の空隙２７ａ，２７ｂが、ロータコア２０Ｂの周方向に連続した穴２７を有している。そのため、穴２７を通して、例えば圧縮機の冷媒を軸方向に通過させ、永久磁石４０を冷却することができる。その結果、高温下で保磁力が低下する永久磁石４０（例えば希土類磁石で構成された永久磁石）の減磁を効果的に抑制することができる。また、実施の形態１の空隙２５と比較して、穴２７の個数が少なく大きさが大きいため、ロータコア２０Ｂの製造が容易である。
【０１１６】
実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態３は、直線状の磁石挿入孔２８に永久磁石４０を配置したロータ２Ｃにおいて、永久磁石４０の減磁を抑制することを目的とする。
【０１１７】
図１５は、実施の形態４のロータ２Ｃの断面図である。図１６は、実施の形態４のロータコア２０Ｃの断面図である。
【０１１８】
実施の形態４のロータ２Ｃは、周方向に複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２８を有している。磁石挿入孔２８は、実施の形態１のＶ字状の磁石挿入孔２２と異なり、ロータコア２０Ｃの外周に沿って直線状に延在している。１磁極には１つの磁石挿入孔２８が対応している。磁石挿入孔２８の延在方向は、磁極中心におけるロータコア２０Ｃの径方向に直交する方向である。１つの磁石挿入孔２８内には２つの永久磁石４０が配置されている。
【０１１９】
磁石挿入孔２８の周方向中央部と周方向端部には、磁石保持部３１，３２が設けられている。磁石挿入孔２８の周方向両側には、フラックスバリア２４が設けられている。また、第１の磁石保持部３１の径方向内側に対向するように、空隙２５が設けられている。磁石保持部３１，３２、フラックスバリア２４および空隙２５の構成は、実施の形態１で説明した通りである。
【０１２０】
第１の磁石保持部３１の径方向内側に空隙２５が配置されているため、実施の形態１で説明したように、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗が増加し、第１の磁石保持部３１を通って磁束が流れにくくなる。これにより、永久磁石４０の減磁を抑制することができる。
【０１２１】
実施の形態４の電動機は、ロータコア２０Ｃの構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態４の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図９）および冷凍空調装置４００（図１０）に用いることができる。
【０１２２】
以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、ロータコア２０Ｃに直線状の磁石挿入孔２８を設けた構成においても、第１の磁石保持部３１の径方向内側に空隙２５が配置されているため、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗が増加し、第１の磁石保持部３１を通って磁束を流れにくくなる。その結果、第１の磁石保持部３１から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。また、空隙２５を通して、例えば圧縮機における冷媒を通過させ、ロータコア２０Ｃおよび永久磁石４０を冷却することができる。そのため、高温下での保磁力の低下に伴う永久磁石の減磁を抑制することができる。
【０１２３】
なお、実施の形態４のロータコア２０Ｃに、実施の形態２で説明した穴２６を加えてもよく、また、実施の形態４のロータコア２０Ｃの空隙２５に代えて、実施の形態３で説明した穴２７を設けてもよい。
【０１２４】
以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。
【０１２５】
例えば、上記の各実施形態では、ロータ２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ）が６つの磁石挿入孔２２（２８）を有していたが、磁石挿入孔の数はロータ２の磁極数に合わせて適宜変更することができる。
【０１２６】
また、上記の各実施形態の電動機１００を用いた圧縮機は、図９を参照して説明したロータリー圧縮機３００に限定されるものではなく、他の種類の圧縮機であってもよい。また、電動機１００を用いた冷凍空調装置は、図１０を参照して説明した冷凍空調装置４００に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１２７】
１  ステータ、  １０  ステータコア、  １２  ティース、  １５  コイル、  ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ  ロータ、  ２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ  ロータコア、  ２１  シャフト孔（中心孔）、  ２２，２８  磁石挿入孔、  ２４  フラックスバリア、  ２５，２７ａ，２７ｂ  空隙、  ２６，２７  穴、  ３１，３２  磁石保持部、  ４０  永久磁石、  ３００  ロータリー圧縮機（圧縮機）、  ３０１  フレーム、  ３１０  圧縮機構、  ３１５  シャフト、  ４００  冷凍空調装置、  ４１０  圧縮機。
【図１】
2017077580.tif 000003
【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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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月14日(2017.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備えた電動機であって、
前記ロータは、
磁石挿入孔を有するロータコアと、
前記磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、前記２つの永久磁石の間に配置され、前記２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、電動機。
【請求項２】
前記ロータコアは、前記ロータコアの周方向における前記磁石挿入孔の両端部に配置され、前記２つの永久磁石をそれぞれ保持する２つの第２の磁石保持部を有する、請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものであり、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離は、一枚の電磁鋼板の板厚以上である、請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離は、３ｍｍ以下である、請求項１から３までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記空隙は、
前記２つの永久磁石のうち、一方の永久磁石の前記第１の磁石保持部側の端部から、前記一方の永久磁石の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点と、前記ロータコアの径方向中心とを結ぶ直線と交差し、
他方の永久磁石の前記第１の磁石保持部側の端部から、前記他方の永久磁石の幅の５％だけ当該幅の方向に変位した点と、前記ロータコアの径方向中心とを結ぶ直線とも交差している、
請求項１から４までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項６】
前記磁石挿入孔は、前記ロータコアの周方向の中央部が両端部よりも前記ロータコアの径方向内側に突出するＶ字形状に形成されており、
前記Ｖ字形状の頂点に対向する位置に、前記空隙が設けられている、請求項１から５までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記磁石挿入孔は直線状に延在している、請求項１から５までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記２つの永久磁石は、いずれも、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石であり、２０℃での残留磁束密度が１．２７Ｔ〜１．４２Ｔの範囲内にあり、２０℃での保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ〜１９２２ｋＡ／ｍの範囲内にある、請求項１から７までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項９】
前記空隙は、円形状である、請求項１から８までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１０】
前記空隙は、前記ロータコアを軸方向に貫通している、請求項１から９までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１１】
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔に隣接する別の磁石挿入孔と、前記別の磁石挿入孔に対応する別の空隙とを有し、
前記空隙および前記別の空隙が、前記ロータコアの周方向に連続した１つの穴を構成している、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項１２】
前記ロータコアは、前記空隙と前記中心孔との間に、別の空隙をさらに有する、請求項１から１１までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１３】
前記第１の磁石保持部は、前記磁石挿入孔の内面から前記ロータコアの径方向に突出している、請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１４】
前記第１の磁石保持部は、前記磁石挿入孔において、前記ロータコアの径方向内側に配置されている、請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項１５】
磁石挿入孔を有するロータコアと、
前記磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、前記２つの永久磁石の間に配置され、前記２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、ロータ。
【請求項１６】
電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備え、
前記ロータは、
磁石挿入孔を有するロータコアと、
前記磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、前記２つの永久磁石の間に配置され、前記２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、圧縮機。
【請求項１７】
圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備えた冷凍空調装置であって、
前記圧縮機は、電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備え、
前記電動機は、ステータと、前記ステータの内側に設けられたロータとを備え、
前記ロータは、
磁石挿入孔を有するロータコアと、
前記磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石と
を有し、
前記ロータコアは、前記２つの永久磁石の間に配置され、前記２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、
前記第１の磁石保持部に対して、前記ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、
前記ロータコアの径方向中心に配置された中心孔と
をさらに有し、
前記空隙から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、冷凍空調装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明の電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石とを有する。ロータコアは、２つの永久磁石の間に配置され、２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明のロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石とを有する。ロータコアは、２つの永久磁石の間に配置され、２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石とを有する。ロータコアは、２つの永久磁石の間に配置され、２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備える。圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に設けられたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、磁石挿入孔内に配置された２つの永久磁石とを有する。ロータコアは、２つの永久磁石の間に配置され、２つの永久磁石を保持する第１の磁石保持部と、第１の磁石保持部に対して、ロータコアの径方向の内側に配置された空隙と、ロータコアの径方向中心に配置された中心孔とをさらに有する。空隙から磁石挿入孔までの距離は、空隙から中心孔までの距離よりも短い。
【国際調査報告】
2017077580.tif 000019
2017077580.tif 000020
2017077580.tif 000021
2017077580.tif 000022