(57)【要約】  電動機は、軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、回転子を、軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子とを備える。回転子は、１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。回転子コアは、磁石挿入孔の径方向の外側に、複数のスリットを有する。複数のスリットは、回転方向において最も上流側の第１のスリットを有する。複数のスリットは、いずれも、径方向の外側の端部である先端部と、径方向の内側の端部である根元部とを有する。第１のスリットは、当該第１のスリットの先端部が当該第１のスリットの根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在する。第１のスリットの先端部は、極中心より回転方向の上流側に位置している。複数のスリットの根元部は、極中心より回転方向の上流側の第１の領域よりも、極中心より回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている。
2019146006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、
前記回転子を、前記軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子と
を備え、
前記回転子は、
１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を有し、
前記回転子コアは、前記磁石挿入孔の前記径方向の外側に、複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、前記回転方向において最も上流側の第１のスリットを有し、
前記複数のスリットは、いずれも、前記径方向の外側の端部である先端部と、前記径方向の内側の端部である根元部とを有し、
前記第１のスリットは、当該第１のスリットの前記先端部が当該第１のスリットの前記根元部よりも前記回転方向の上流側に位置するように延在し、
前記第１のスリットの前記先端部は、極中心より前記回転方向の上流側に位置し、
前記複数のスリットの前記根元部は、前記極中心より前記回転方向の上流側の第１の領域よりも、前記極中心より前記回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている
電動機。
【請求項２】
前記第１のスリットの前記根元部は、前記極中心を通る前記径方向の直線と交差するように設けられている
請求項１に記載の電動機。
【請求項３】
前記第１のスリットの前記先端部の前記回転方向の中心に位置する点Ａと、
前記永久磁石の前記径方向の外側の端縁で前記回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、
前記磁石挿入孔の前記径方向の外側の端縁で前記極中心に位置する点Ｃとが、
点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成する
請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記第１のスリットの前記先端部と前記回転子コアの外周との最短距離Ｔ１よりも、前記第１のスリットの前記根元部と前記磁石挿入孔との最短距離Ｔ２が大きい
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記第１のスリットは、その延在方向に直交する方向に幅を有し、
前記第１のスリットの前記幅は、前記先端部を含む領域と前記根元部を含む領域とを除き、一定である
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】
前記第１のスリットの延在方向における長さは、前記永久磁石の前記回転方向の長さの１／２より小さい
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記回転子コアは、複数の積層要素を前記軸線の方向に積層した構成を有し、
前記第１のスリットの延在方向に直交する幅は、前記複数の積層要素の１枚分の厚さよりも大きく、前記回転子と前記固定子との隙間の２倍よりも小さい
請求項１から６までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項８】
前記複数のスリットは、互いに平行に延在している
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】
前記複数のスリットは、前記第１のスリットが前記極中心を通る前記径方向の直線に対して最も大きい角度をなすように延在している
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１０】
前記複数のスリットは、前記極中心を通る前記径方向の直線に平行に延在するスリットを含む
請求項９に記載の電動機。
【請求項１１】
前記磁石挿入孔は、前記極中心を通る前記径方向の直線に直交する方向に直線状に延在する
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】
前記磁石挿入孔は、前記回転方向の両端よりも前記回転方向の中央部が前記径方向の内側に突出するＶ字状に延在し、
前記磁石挿入孔に２つの前記永久磁石が配置されている
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１３】
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類磁石である
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】
請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮要素と
を備えた圧縮機。
【請求項１５】
圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備え、
前記圧縮機は、
請求項１から１３までの何れか１項に記載の電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮要素とを備えた
空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電動機、圧縮機および空気調和装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石埋込型の電動機では、回転子に設けられた磁石挿入孔に永久磁石が挿入される。電動機をインバータで駆動する際には、弱め界磁制御により、電動機を高速且つ高効率で回転させる場合がある（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２００２−２４７８７６号公報
【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、電動機の回転速度の高速化に伴い、固定子の巻線を流れる電流が増加する。そのため、巻線の電流によって発生する磁束（すなわち固定子磁束）が永久磁石の回転方向の上流側端部に集中しやすくなり、永久磁石の当該端部が減磁する可能性がある。【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、軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、回転子を、軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子とを備える。回転子は、１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。回転子コアは、磁石挿入孔の径方向の外側に、複数のスリットを有する。複数のスリットは、回転方向において最も上流側の第１のスリットを有する。複数のスリットは、いずれも、径方向の外側の端部である先端部と、径方向の内側の端部である根元部とを有する。第１のスリットは、当該第１のスリットの先端部が当該第１のスリットの根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在する。第１のスリットの先端部は、極中心より回転方向の上流側に位置している。複数のスリットの根元部は、極中心より回転方向の上流側の第１の領域よりも、極中心より回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明では、回転子コアに設けた複数のスリットにより、磁石挿入孔に向かう固定子磁束を回転方向の下流側に導き、永久磁石の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中を抑制することができる。そのため、固定子磁束の集中によ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】
【０００８】
【図１】実施の形態１の電動機を示す断面図である。
【図２】実施の形態１の電動機の固定子を示す断面図である。
【図３】実施の形態１の電動機の回転子の一部を拡大して示す模式図（Ａ）、磁石挿入孔と第１のスリットとを示す模式図（Ｂ）、および第１のスリットの形状を示す模式図（Ｃ）である。
【図４】実施の形態１の電動機の一部を拡大して示す断面図である。
【図５】実施の形態１の電動機の作用を説明するための模式図である。
【図６】実施の形態１における電動機の制御系を示すブロック図である。
【図７】弱め界磁制御における電動機電圧と回転数との関係を示すグラフ（Ａ）、および電流と回転数との関係を示すグラフ（Ｂ）である。
【図８】実施の形態２の電動機の回転子を示す断面図である。
【図９】実施の形態２の変形例の電動機の回転子を示す断面図である。
【図１０】実施の形態３の電動機の回転子を示す断面図である。
【図１１】実施の形態４の電動機の回転子を示す断面図である。
【図１２】各実施の形態の電動機が適用可能な圧縮機の構成を示す断面図である。
【図１３】図１２の圧縮機を備えた空気調和装置の構成を示す図である。
【図１４】図１２の圧縮機を備えた空気調和装置の外観を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
＜電動機の構成＞
本発明の実施の形態１の電動機１００について説明する。図１は、実施の形態１の電動機１００を示す断面図である。電動機１００は、回転子２に永久磁石３０が埋め込まれた永久磁石埋込型電動機である。この電動機１００は、例えば空気調和装置６００（図１３参照）の圧縮機５００（図１２参照）に用いられる。
【００１０】
電動機１００は、インナロータ型と呼ばれる電動機であり、固定子１と、固定子１の内側に回転可能に設けられた回転子２とを有する。回転子２は、図１における時計回り方向に回転する。固定子１と回転子２との間には、例えば０．７５ｍｍの隙間Ｇ１が形成されている。なお、図１は、回転子２の回転軸に直交する面における断面図である。
【００１１】
以下では、回転子２の回転軸である軸線Ｃ１の方向を、「軸方向」と称する。また。軸線Ｃ１を中心とする半径方向を「径方向」と称し、軸線Ｃ１を中心とする周方向を「周方向」と称する。また、軸線Ｃ１を中心とする回転子２の回転方向（図１における時計回り）を、「回転方向」（図１に矢印Ｒ１で示す）とする。なお、「周方向の中心」と「回転方向の中心」とは同じ意味であり、「周方向の両端」と「回転方向の両端」とは同じ意味である。
【００１２】
＜固定子の構成＞
固定子１は、固定子コア１０と、固定子コア１０に巻き付けられた巻線１５とを有する。固定子コア１０は、積層要素としての複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、カシメ等で一体化したものである。固定子コア１０を構成する電磁鋼板の厚さは、例えば０．２〜０．５ｍｍである。
【００１３】
積層された電磁鋼板は、例えば、ヨーク１１に形成されたカシメ１０１（図４）およびティース１２に形成されたカシメ１０２（図４）により一体に固定される。但し、カシメの位置は、これらに限定されるものではない。また、電磁鋼板の代わりに、アモルファス金属の薄帯を用いてもよい。
【００１４】
固定子コア１０は、軸線Ｃ１を中心とする環状のヨーク１１と、ヨーク１１から径方向内側（すなわち軸線Ｃ１に向かう方向）に延在する複数のティース１２とを有する。
【００１５】
ティース１２は、周方向に一定間隔で配置されている。ティース１２は、径方向の内側端部にティース先端部１２ａを有する。ティース先端部１２ａは、回転子２の外周に対向する円弧状の先端面を有する。
【００１６】
周方向に隣り合うティース１２の間には、巻線１５を収容する空間であるスロット１３が形成される。ティース１２の数は、ここでは９である。但し、ティース１２の数は９に限定されるものではなく、２以上であればよい。
【００１７】
固定子コア１０は、ティース１２毎に複数の分割コア１０Ａが周方向に連結された構成を有する。分割コア１０Ａの数は、ティース１２の数と同じ（ここでは９つ）である。各分割コア１０Ａは、ヨーク１１の外周側に形成された連結部１４で互いに連結されている。連結部１４は、カシメ部または塑性変形可能な薄肉部である。
【００１８】
固定子コア１０は、円筒状のフレーム４２（図１２）の内側に、焼き嵌め、圧入または溶接によって組み込まれている。フレーム４２は、例えば、圧縮機５００（図１２）の密閉容器５０７の一部である。
【００１９】
固定子コア１０の各ティース１２には、巻線１５が巻き付けられる。具体的には、各ティース１２に、例えば直径１．０ｍｍのマグネットワイヤを８０ターン巻き付けることにより、巻線１５が構成される。
【００２０】
巻線１５は、ここでは集中巻きで巻かれ、Ｙ結線により結線されている。但し、巻線１５は、分布巻きで巻かれてもよく、Δ結線により結線されてもよい。巻線１５の巻き数および直径は、要求される特性（回転数、トルク等）、印加電圧およびスロット１３の断面積に応じて決定される。
【００２１】
固定子コア１０のヨーク１１の外周面１１ａには、切欠き１９が形成されている。切欠き１９は、巻線１５を巻き付ける工程で、固定子１を治具でチャックする部分である。また、切欠き１９は、圧縮機における潤滑油および冷媒の流路となる部分でもある。
【００２２】
ティース１２と巻線１５との間には、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の樹脂で構成された絶縁部１６（図１２）が設けられている。絶縁部１６は、固定子コア１０と巻線１５とを互いに絶縁するものである。絶縁部１６は、樹脂を固定子コア１０と一体成形するか、または樹脂の成形体を固定子コア１０に組み付けることにより形成される。なお、絶縁部１６は、図１では省略されている。
【００２３】
＜回転子の構成＞
図２は、回転子２を示す断面図である。回転子２は、円筒状の回転子コア２０と、回転子コア２０に取り付けられた永久磁石３０と、回転子コア２０の中心に固定されたシャフト４１とを有する。
【００２４】
回転子コア２０は、積層要素としての複数の電磁鋼板を軸方向に積層し、軸方向の両端部を固定部材６１，６２（図１２）で締結したものである。回転子コア２０を構成する電磁鋼板の厚さは、例えば０．２〜０．５ｍｍである。回転子コア２０の径方向中心には、シャフト４１が嵌合するシャフト孔２８が形成されている。
【００２５】
回転子コア２０の外周２０ａに沿って、永久磁石３０が挿入される複数の磁石挿入孔２５が形成されている。磁石挿入孔２５は、回転子コア２０を軸方向に貫通する貫通孔である。磁石挿入孔２５の数は、ここでは６である。各磁石挿入孔２５は、１磁極に相当する。すなわち、回転子２の極数は６極である。但し、磁石挿入孔２５の数（すなわち回転子２の極数）は６に限定されるものではなく、２以上であればよい。
【００２６】
磁石挿入孔２５の周方向の中心は、極中心となる。この極中心を通る半径方向の直線（言い換えると、極中心と軸線Ｃ１とを通る直線）を、極中心線Ｍ１と称する。軸線Ｃ１に直交する面内において、磁石挿入孔２５は、極中心線Ｍ１に直交する方向に直線状に延在している。回転子コア２０において、周方向に隣り合う磁石挿入孔２５の間は、極間部となる。
【００２７】
永久磁石３０は、軸方向に長い平板状の部材であり、回転子コア２０の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。永久磁石３０の厚さは、例えば２ｍｍである。永久磁石３０は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類磁石で構成されている。永久磁石３０は、厚さ方向に着磁されている。
【００２８】
ここでは、１つの磁石挿入孔２５に１つの永久磁石３０を配置しているが、１つの磁石挿入孔２５に複数の永久磁石３０を周方向に並べて配置してもよい。この場合、同じ磁石挿入孔２５内の複数の永久磁石３０は、互いに同一の極が径方向外側を向くように着磁される。
【００２９】
磁石挿入孔２５の周方向の両側には、フラックスバリア（漏れ磁束抑制穴）２６，２７が形成されている。フラックスバリア２６は、磁石挿入孔２５に対して回転方向の上流側に位置し、フラックスバリア２７は、磁石挿入孔２５に対して回転方向の下流側に位置する。フラックスバリア２６，２７は、隣り合う永久磁石３０の間の漏れ磁束を抑制するものである。
【００３０】
フラックスバリア２６，２７と回転子コア２０の外周２０ａとの間のコア部分は、隣り合う磁極間の磁束の短絡を抑制するため、薄肉部となっている。薄肉部の厚さは、回転子コア２０を構成する電磁鋼板の１枚分の厚さと同じであることが望ましい。
【００３１】
＜スリットの構成＞
回転子コア２０は、磁石挿入孔２５の径方向の外側に、複数のスリット２１，２２，２３を有する。スリットの数は、ここでは３つであるが、２つ以上であればよい。スリット２１，２２，２３は、互いに平行に直線状に延在している。また、スリット２１，２２，２３は、周方向に等間隔で配置されている。
【００３２】
これらスリット２１，２２，２３は、矢印Ｒ１で示す回転方向の上流側から順に、第１のスリット２１、第２のスリット２２および第３のスリット２３と称する。
【００３３】
第１のスリット２１は、径方向外側（すなわち外周側）の端部である先端部２１ａと、径方向内側（すなわち内周側）の端部である根元部２１ｂとを有する。第１のスリット２１は、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように、極中心線Ｍ１に対して傾斜している。
【００３４】
同様に、第２のスリット２２は、径方向外側の端部である先端部２２ａと、径方向内側の端部である根元部２２ｂとを有する。第２のスリット２２は、先端部２２ａが根元部２２ｂよりも回転方向の上流側に位置するように、極中心線Ｍ１に対して傾斜している。
【００３５】
また、第３のスリット２３は、径方向外側の端部である先端部２３ａと、径方向内側の端部である根元部２３ｂとを有する。第３のスリット２３は、先端部２３ａが根元部２３ｂよりも回転方向の上流側に位置するように、極中心線Ｍ１に対して傾斜している。
【００３６】
但し、このような構成に限らず、スリット２１，２２，２３のうち、少なくとも第１のスリット２１が、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように極中心線Ｍ１に対して傾斜していればよい。
【００３７】
図３（Ａ）は、回転子２の一部を拡大して示す模式図である。第１のスリット２１の先端部２１ａは、回転子コア２０の外周２０ａに沿って形成され、根元部２１ｂは、磁石挿入孔２５の径方向外側の端縁２５ａに沿って形成されている。
【００３８】
同様に、第２のスリット２２の先端部２２ａは、回転子コア２０の外周２０ａに沿って形成され、根元部２２ｂは、磁石挿入孔２５の径方向外側の端縁２５ａに沿って形成されている。また、第３のスリット２３の先端部２３ａは、回転子コア２０の外周２０ａに沿って形成され、根元部２３ｂは、磁石挿入孔２５の径方向外側の端縁２５ａに沿って形成されている。
【００３９】
第１のスリット２１の先端部２１ａおよび第２のスリット２２の先端部２２ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側に位置している。第３のスリット２３の先端部２３ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の下流側に位置している。但し、このような構成に限らず、第１のスリット２１の先端部２１ａが、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側に位置していればよい。
【００４０】
第１のスリット２１の根元部２１ｂは、極中心線Ｍ１と交差するように形成されている。第２のスリット２２の根元部２２ｂおよび第３のスリット２３の根元部２３ｂは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の下流側に位置している。
【００４１】
すなわち、各磁極において極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側の領域を第１の領域Ｄ１とし、極中心線Ｍ１よりも回転方向の下流側の領域を第２の領域Ｄ２とすると、スリット２１，２２，２３の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、第１の領域Ｄ１よりも第２の領域Ｄ２に多く配置されている。
【００４２】
第１のスリット２１の根元部２１ｂから磁石挿入孔２５までの最短距離Ｔ２は、第１のスリット２１の先端部２１ａから回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離Ｔ１よりも大きい（Ｔ２＞Ｔ１）。これにより、磁石挿入孔２５の径方向外側に、永久磁石３０から固定子１に向かう磁束の経路が確保される。そのため、永久磁石３０から出た磁束が固定子１に効果的に鎖交し、電動機１００の出力が向上する。
【００４３】
同様に、第２のスリット２２の根元部２２ｂから磁石挿入孔２５までの最短距離Ｔ２は、第２のスリット２２の先端部２２ａから回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離Ｔ１よりも大きい。また、第３のスリット２３の根元部２３ｂから磁石挿入孔２５までの最短距離Ｔ２は、第３のスリット２３の先端部２３ａから回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離Ｔ１よりも大きい。これにより、電動機１００の出力がさらに向上する。
【００４４】
なお、スリット２１，２２，２３は、回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離Ｔ１が互いに同一であるが、互いに異なっていてもよい。同様に、スリット２１，２２，２３は、磁石挿入孔２５までの最短距離Ｔ２が互いに同一であるが、互いに異なっていてもよい。
【００４５】
図３（Ｂ）は、第１のスリット２１と磁石挿入孔２５と永久磁石３０との関係を示す模式図である。図３（Ｂ）において、点Ａ、点Ｂおよび点Ｃを規定する。点Ａは、第１のスリット２１の先端部２１ａの周方向の中心に位置する点である。点Ｂは、永久磁石３０の径方向外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点である。点Ｃは、磁石挿入孔２５の径方向外側の端縁２５ａで極中心に位置する点である。
【００４６】
点Ａ、点Ｂおよび点Ｃは、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成している。すなわち、点Ａから点Ｂまでの距離は、点Ａから点Ｃまでの距離と等しい。これにより、固定子１から回転子コア２０に流入した磁束（すなわち固定子磁束）が、第１のスリット２１によって効果的に回転方向の下流側に導かれる。
【００４７】
図３（Ｃ）は、第１のスリット２１の形状を示す模式図である。第１のスリット２１は、その延在方向に長さＬ１を有する。なお、長さＬ１は、先端部２１ａの周方向中心と、根元部２１ｂの周方向中心との距離である。
【００４８】
第１のスリット２１の長さＬ１は、永久磁石３０の周方向長さＬ２（図３（Ｂ））の１／２以下である。スリット２１の長さＬ１をこのように設定することにより、永久磁石３０の磁束を必要以上に遮らないようにし、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させる効果が得られる。同様に、第２のスリット２２の長さおよび第３のスリット２３の長さも、永久磁石３０の周方向長さＬ２の１／２以下である。
【００４９】
また、第１のスリット２１は、その延在方向（すなわち長さＬ１の方向）に直交する方向に幅Ｗ１を有する。第１のスリット２１の幅Ｗ１は、第１のスリット２１の延在方向の両端部、すなわち先端部２１ａが形成された領域と根元部２１ｂが形成された領域とを除き、一定である。これにより、電磁鋼板の打ち抜き加工が容易になり、製造工程が簡単になる。また、図３（Ｃ）では省略するが、第２のスリット２２の幅および第３のスリットの幅も、それぞれの延在方向の両端部を除き、一定である。
【００５０】
また、第１のスリット２１の幅Ｗ１は、回転子２と固定子１との隙間Ｇ１の２倍より小さい。スリット２１の幅Ｗ１をこのように設定することにより、永久磁石３０の磁束を必要以上に遮らないようにし、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させる効果が得られる。また、図３（Ｃ）では省略するが、第２のスリット２２の幅および第３のスリットの幅も、回転子２と固定子１との隙間の２倍より小さい。
【００５１】
また、第１のスリット２１の幅Ｗ１は、回転子コア２０を構成する電磁鋼板の１枚の板厚よりも大きい。これにより、電磁鋼板の打ち抜き加工が容易になり、製造工程が簡単になる。また、図３（Ｃ）では省略するが、第２のスリット２２の幅および第３のスリットの幅も、電磁鋼板の１枚の板厚よりも大きい。
【００５２】
＜作用＞
次に、実施の形態１の作用について説明する。一般に、空気調和装置の冷房能力および暖房能力は、圧縮機に用いる電動機の回転速度によって調節される。電動機はインバータによって駆動され、空気調和装置の起動時には高速で回転し、室温が設定温度に到達した後は低速で回転する。
【００５３】
電動機は、低速で回転する時間が長いため、低速回転時の効率が良いことが望ましい。一方、冷房能力および暖房能力を高めるためには、電動機はできるだけ高速で回転可能であることが望ましい。
【００５４】
永久磁石型電動機は、固定子の巻線の巻数が多いほど、少ない電流で運転できるため、インバータ損失が減少して高効率運転が可能になる。しかしながら、巻線の巻数に比例して誘起電圧が上昇し、誘起電圧に支配される電動機電圧がより低速でインバータ最大出力電圧に達するため、それ以上の高速回転が難しい。
【００５５】
また、固定子の巻線の巻数を少なくすると、誘起電圧が低減するため、電動機をより高速で回転させることが可能になるが、所望のトルクを発生するために必要な電流が増加するため、インバータ損失が増加して運転効率が低下する。
【００５６】
このように、低速回転時の運転効率を向上し、且つ高速での回転を可能にすることが課題となっている。そこで、近年の永久磁石型電動機では、固定子の巻線の巻数を多くし、且つ、高速回転時に弱め界磁制御を行うことが行われている。
【００５７】
図４は、電動機１００の一部を拡大して示す模式図である。図５は、固定子１から回転子２に流れる磁束を説明するための模式図である。図４に示すように、回転子２の永久磁石３０を含む外周部分は、固定子１のティース１２に対向する。永久磁石３０で生じた磁束と、固定子１の巻線１５で生じた磁束との作用により、トルクが発生し、回転子２が回転する。
【００５８】
図５に示すように、固定子１の巻線１５で生じた磁束（すなわち固定子磁束）Ｆは、ティース１２から回転子コア２０に流れる。上記のように弱め界磁制御を行う場合、固定子１の巻線１５を流れる電流が増加し、固定子磁束によって永久磁石３０が減磁しやすくなる。特に、永久磁石３０の回転方向の上流側端部（すなわち点Ｂを含む部分）に固定子磁束が集中しやすく、永久磁石３０の当該端部が減磁しやすくなる。
【００５９】
そこで、実施の形態１の回転子コア２０は、磁石挿入孔２５よりも径方向外側に、スリット２１，２２，２３を有している。これらスリット２１，２２，２３のうち、少なくとも第１のスリット２１は、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように傾斜して延在している。第１のスリット２１の先端部２１ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側に位置している。
【００６０】
スリット２１，２２，２３により、回転子コア２０に流入した固定子磁束（図４に符号Ｆで示す）が回転方向の下流側に導かれ、永久磁石３０の回転方向の上流側端部への固定子磁束Ｆの集中が緩和される。これにより、固定子磁束を永久磁石３０の全体に分散することができ、永久磁石３０の回転方向の上流側端部の減磁を抑制することができる。
【００６１】
このように永久磁石３０の減磁が抑制されるため、弱め界磁制御における電動機１００の回転速度範囲の上限をより高速にすることができ、電動機１００の出力を向上することができる。
【００６２】
また、スリット２１，２２，２３の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂが、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側の領域Ｄ１よりも下流側の領域Ｄ２に多く設けられているため、上記のように固定子磁束Ｆを回転方向の下流側に導くと共に、永久磁石３０から出た磁束を固定子１に効果的に鎖交させることができる。これにより、電動機１００の出力を向上することができる。
【００６３】
なお、スリット２１，２２，２３のうち、少なくとも第１のスリット２１が、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように延在していれば、上述したように永久磁石３０の減磁を抑制する効果が得られる。また、第２のスリット２２および第３のスリット２３が、いずれも先端部が根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在していれば、永久磁石３０の減磁をより効果的に抑制することができる。
【００６４】
＜駆動回路＞
次に、電動機１００を駆動する駆動装置としての駆動回路２０１について説明する。図６は、電動機１００の駆動回路２０１を示すブロック図である。駆動回路２０１は、商用交流電源２０２から供給される交流電圧を直流電圧に変化する整流回路２０３と、整流回路２０３から出力された直流電圧を交流電圧に変換して電動機１００に供給するインバータ主回路２０４（インバータ）と、インバータ主回路２０４を駆動する主素子駆動回路２０５とを有する。
【００６５】
駆動回路２０１は、また、整流回路２０３から出力された直流電圧を検出する直流電圧検出部２０８と、電動機１００の端子電圧を検出して電動機１００の回転子の位置を検出する回転子位置検出部２１０と、インバータ主回路２０４の最適な出力電圧を演算する出力電圧演算部２１１と、出力電圧演算部２１１の演算結果に基づいて主素子駆動回路２０５にＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）信号を出力するＰＷＭ信号生成部２１２とを有する。
【００６６】
整流回路２０３は、商用交流電源２０２から供給される電圧を昇圧するチョッパー回路、および、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。
【００６７】
インバータ主回路２０４は、３相ブリッジのインバータ回路である。インバータ主回路２０４のスイッチング部は、インバータ主素子としての６つのＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）２０６ａ〜２０６ｆと、ファストリカバリーダイオード（ＦＲＤ）としてのシリコンカーバイド（ＳｉＣ）を用いた６つのＳｉＣ−ＳＢＤ（ショットキーバリアダイオード）２０７ａ〜２０７ｆとを有する。ＦＲＤであるＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆは、ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆがＯＮからＯＦＦに転じる際に生じる逆起電力を抑制する逆電流防止手段である。
【００６８】
ここでは、ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆとＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆ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モジュールで構成される。ＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆは、シリコンを用いたＩＧＢＴ（Ｓｉ−ＩＧＢＴ）に代えて、ＳｉＣまたはＧａＮを用いたＩＧＢＴで構成してもよい。また、ＩＧＢＴに代えてＳｉ、ＳｉＣまたは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で構成してもよい。
【００６９】
整流回路２０３とインバータ主回路２０４の間には、直列に接続された２つの分圧抵抗２０８ａ，２０８ｂが設けられている。直流電圧検出部２０８は、これらの分圧抵抗２０８ａ，２０８ｂによる分圧回路によっ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。
【００７０】
インバータ主回路２０４から供給される交流電力は、圧縮機５００のガラス端子５１１（図１２）を介して電動機１００の巻線１５に供給され、回転磁界によって回転子２が回転する。
【００７１】
回転子位置検出部２１０は、回転子２の位置情報を検出し、出力電圧演算部２１１に出力する。出力電圧演算部２１１は、駆動回路２０１の外部から与えられる目標回転数の指令または装置の運転条件の情報と回転子２の位置情報とに基づいて、電動機１００に供給すべき最適なインバータ主回路２０４の出力電圧を演算する。出力電圧演算部２１１は、演算した出力電圧をＰＷＭ信号生成部２１２に出力する。
【００７２】
ＰＷＭ信号生成部２１２は、出力電圧演算部２１１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２０４のＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆを駆動する主素子駆動回路２０５に出力する。インバータ主回路２０４のＩＧＢＴ２０６ａ〜２０６ｆは、主素子駆動回路２０５によってスイッチングされる。
【００７３】
ＳｉＣ−ＳＢＤ２０７ａ〜２０７ｆに使用されるＳｉＣは、ワイドバンドギャップ半導体の一つである。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り、ＳｉＣの他に、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンドなどがある。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、絶縁破壊強度および熱伝導率が高い。ここでは、インバータ回路のＦＲＤにＳｉＣを用いているが、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。
【００７４】
電動機１００は、駆動回路２０１のインバータ主回路２０４によるＰＷＭ制御により可変速駆動を行うことで、要求された負荷条件に応じた高効率な運転を行う。インバータ主回路２０４のスイッチング周波数（キャリア周波数）は、主素子駆動回路２０５に用いられるスイッチング素子によって異なる。例えば主素子駆動回路２０５にＧａＮが用いられる場合には、１００ｋＨｚ程度で波形が生成され、駆動電圧には運転周波数よりも高いスイッチングによる高周波が含まれる。
【００７５】
＜電動機の動作＞
次に、電動機１００の動作について説明する。図７（Ａ）は、実施の形態１の電動機１００をインバータで駆動した場合の回転速度Ｎと電動機電圧Ｖとの関係を示すグラフである。図７（Ｂ）は、回転速度Ｎと電動機電流Ｉとの関係を示すグラフである。
【００７６】
図７（Ａ）に示すように、電動機１００の電動機電圧Ｖは、インバータ最大出力電圧Ｖ１に到達する回転速度Ｎ１までは、概ね電動機１００の回転速度Ｎに比例する。回転速度Ｎが回転速度Ｎ１に達すると、電動機電圧Ｖがインバータ最大出力電圧Ｖ１に達する。そして、回転速度Ｎが回転速度Ｎ１を超えると、電動機電圧Ｖをインバータ最大出力電圧Ｖ１に保った状態で、弱め界磁制御が行われる。
【００７７】
弱め界磁制御では、巻線１５にｄ軸位相、すなわち永久磁石３０の磁束を打ち消す向きの電流を流す。弱め界磁制御が開始されると、図７（Ｂ）に示すように電動機電流が急激に増加する。電動機電流Ｉが永久磁石３０の減磁限界である電動機電流Ｉｍａｘに達するときの回転速度Ｎを、回転速度Ｎ２とする。回転速度Ｎ２を超える高速回転は不可能であるため、一般に、電動機電流ＩがＩｍａｘを超えないように保護回路が設けられている。
【００７８】
この実施の形態１の電動機１００では、回転子２にスリット２１，２２，２３を設けることにより、永久磁石３０の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中を抑制し、これにより永久磁石３０の減磁を抑制している。このように永久磁石３０の減磁を抑制することで、電動機電流Ｉをさらに増加させることができる。すなわち、図７（Ｂ）に示した回転速度Ｎ２をより高く設定することができる。その結果、電動機１００の出力を向上することができる。
【００７９】
特に、圧縮機あるいは電気自動車のように、電動機１００の回転速度を低速から高速まで広範囲に制御する必要がある用途では、低速回転時の効率向上と高速回転による出力向上とを両立することができる。
【００８０】
＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、回転子コア２０が磁石挿入孔２５の径方向外側に複数のスリット２１，２２，２３を有し、回転方向の最も上流側の第１のスリット２１が、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように傾斜して延在している。また、第１のスリット２１の先端部２１ａは、極中心よりも回転方向の上流側に位置し、スリット２１，２２，２３の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、極中心より上流側の第１の領域Ｄ１よりも下流側の第２の領域Ｄ２に多く配置されている。
【００８１】
このように構成されているため、永久磁石３０の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中を緩和し、固定子磁束を永久磁石３０の全体に分散させることができる。これにより、永久磁石３０の減磁を抑制することができる。
【００８２】
また、このように永久磁石３０の減磁を抑制することにより、弱め界磁制御を利用して、電動機１００の低速回転時の効率を向上し、且つ、高速回転による出力を向上することができる。
【００８３】
また、第１のスリット２１の根元部２１ｂが、極中心線Ｍ１（すなわち極中心を通る径方向の直線）と交差するように設けられているため、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させることができる。
【００８４】
また、第１のスリット２１の先端部２１ａの回転方向の中心に位置する点Ａと、永久磁石３０の径方向の外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、磁石挿入孔２５の径方向の外側の端縁２５ａで極中心に位置する点Ｃとが、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成するため、回転子コア２０に流入した固定子磁束を回転方向の下流側に導く効果を高めることができる。
【００８５】
第１のスリット２１の先端部２１ａと回転子コア２０の外周２０ａとの最短距離Ｔ１よりも、第１のスリット２１の根元部２１ｂと磁石挿入孔２５との最短距離Ｔ２が大きいため、磁石挿入孔２５の径方向外側に永久磁石３０の磁束の経路を確保し、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させることができる。
【００８６】
また、第１のスリット２１の幅Ｗ１が、先端部２１ａを含む領域と根元部２１ｂを含む領域とを除き一定であるため、電磁鋼板の打ち抜き加工が容易になり、製造工程が簡単になる。
【００８７】
また、第１のスリット２１の延在方向における長さＬ１が、永久磁石３０の回転方向の長さの１／２より小さいため、永久磁石３０の磁束をできるだけ遮らないようにし、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させることができる。
【００８８】
また、第１のスリット２１の幅Ｗ１が、回転子コア２０を構成する電磁鋼板の１枚分の厚さよりも大きく、回転子２と固定子１との隙間Ｇ１の２倍よりも小さいため、永久磁石３０の磁束を固定子１に効果的に鎖交させることができ、なお且つ、電磁鋼板の打ち抜き加工が容易になり、製造工程が簡単になる。
【００８９】
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。図８は、実施の形態２の回転子２Ａを示す断面図である。実施の形態２の回転子２Ａは、スリット２１，２２，２３の構成が、実施の形態１の回転子２と異なる。
【００９０】
実施の形態１の回転子２（図２）では、スリット２１，２２，２３が互いに平行に延在し、周方向に等間隔に配置されていた。これに対し、実施の形態２の回転子２Ａでは、スリット２１，２２，２３が互いに平行ではない。
【００９１】
実施の形態１と同様、スリット２１，２２，２３は、いずれも、先端部が根元部よりも回転方向の上流側に位置するように極中心線Ｍ１に対して傾斜している。また、スリット２１，２２，２３の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側の第１の領域よりも下流側の第２の領域に多く配置されている。
【００９２】
但し、実施の形態２のスリット２１，２２，２３は、スリット２１，２２の間隔が径方向外側ほど広がり、スリット２２，２３の間隔が径方向外側ほど広がるように延在している。
【００９３】
より具体的には、第１のスリット２１の極中心線Ｍ１に対する角度は、第２のスリット２２の極中心線Ｍ１に対する角度より大きく、第２のスリット２２の極中心線Ｍ１に対する角度は、第３のスリット２３の極中心線Ｍ１に対する角度より大きい。
【００９４】
すなわち、スリット２１，２２，２３は、回転方向の上流側のスリットほど、極中心線Ｍ１に対する傾斜角度が大きくなるように延在している。言い換えると、スリット２１，２２，２３は、第１のスリット２１の極中心線Ｍ１に対する傾斜角度が最大となるように延在している。
【００９５】
このような構成においても、スリット２１，２２，２３により、回転子コア２０に流入した固定子磁束が回転方向の下流側に導かれ、永久磁石３０の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中が緩和される。これにより、永久磁石３０の回転方向の上流側端部の減磁が抑制される。
【００９６】
スリット２１，２２，２３から回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離Ｔ１、およびスリット２１，２２，２３から磁石挿入孔２５までの最短距離Ｔ２は、実施の形態１で説明したとおりである。また、スリット２１，２２，２３の長さＬ１および幅Ｗは、図３（Ｃ）を参照して説明したとおりである。
【００９７】
また、実施の形態１で説明したように、第１のスリット２１の先端部２３ａの周方向の中心に位置する点Ａと、永久磁石３０の径方向外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、磁石挿入孔２５の径方向外側の端縁２５ａで極中心に位置する点Ｃとは、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成している。
【００９８】
実施の形態２の回転子２Ａは、スリット２１，２２，２３の構成を除き、実施の形態１の回転子２と同様に構成されている。
【００９９】
以上説明したように、この実施の形態２では、互いに非平行なスリット２１，２２，２３により、実施の形態１と同様に、回転子コア２０に流入した固定子磁束を回転方向の下流側に導き、永久磁石３０の減磁を抑制することができる。
【０１００】
変形例．
次に、本発明の実施の形態２の変形例について説明する。図９は、実施の形態２の変形例の回転子２Ｂを示す断面図である。実施の形態２の変形例の回転子２Ｂは、スリット２３の配置が、実施の形態２の回転子２Ｂと異なる。
【０１０１】
実施の形態２の回転子２Ａ（図８）では、スリット２１，２２，２３が、回転方向の上流側のスリットほど極中心線Ｍ１に対する傾斜角度が大きくなるように延在していた。この変形例の回転子２Ｂでは、スリット２１，２２，２３のうち、最も回転方向の下流側に位置する第３のスリット２３が、極中心線Ｍ１に対して平行に延在している。
【０１０２】
このような構成においても、スリット２１，２２，２３により、回転子コア２０に流入した固定子磁束が回転方向の下流側に導かれ、永久磁石３０の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中が緩和される。これにより、永久磁石３０の回転方向の上流側端部の減磁が抑制される。
【０１０３】
変形例の回転子２Ｂは、スリット２３の構成を除き、実施の形態２の回転子２Ａと同様に構成されている。
【０１０４】
この変形例においても、極中心線Ｍ１と平行な第３のスリット２３を含むスリット２１，２２，２３により、実施の形態１と同様に、回転子コア２０に流入した固定子磁束を回転方向の下流側に導き、永久磁石３０の減磁を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。図１０は、実施の形態３の回転子２Ｃを示す断面図である。実施の形態３の回転子２Ｃの回転子コア２０は、各磁極にＶ字状の磁石挿入孔２９を有し、各磁石挿入孔２９に２つの永久磁石３１，３２が配置されている。なお、磁石挿入孔２９において、永久磁石３１は回転方向の上流側に配置され、永久磁石３２は回転方向の下流側に配置される。
【０１０６】
磁石挿入孔２９は、周方向の両端部よりも周方向の中央部（すなわち極中心）が径方向内側に突出するＶ字状に形成されている。磁石挿入孔２９の周方向の中央部を挟んだ両側に、永久磁石３１，３２が配置されている。永久磁石３１，３２は、実施の形態１で説明した永久磁石３０と同様、希土類磁石で構成されている。
【０１０７】
このように１磁極に２つの永久磁石３１，３２を配置すると、１磁極に１つの永久磁石３０を配置した場合と比較して、永久磁石３１，３２に流れる渦電流損を低減することができる。渦電流損の低減により、永久磁石３１，３２の温度上昇が抑制されるため、高温で減磁し易い希土類磁石を用いた場合の減磁耐力がさらに向上する。
【０１０８】
磁石挿入孔２９の周方向両側には、実施の形態１と同様のフラックスバリア２６，２７が形成されている。
【０１０９】
回転子コア２０の磁石挿入孔２９の径方向の外側には、複数のスリット２１，２２，２３，２４が形成されている。スリットの数は、ここでは４つであるが、２つ以上であればよい。スリット２１，２２，２３，２４は、互いに平行に延在し、且つ、周方向に等間隔で配置されている。
【０１１０】
これらスリット２１，２２，２３，２４は、矢印Ｒ１で示す回転方向の上流側から順に、第１のスリット２１、第２のスリット２２、第３のスリット２３および第４のスリット２４と称する。
【０１１１】
スリット２１，２２，２３，２４は、いずれも、先端部が根元部よりも回転方向の上流側に位置するように極中心線Ｍ１に対して傾斜している。また、スリット２１，２２，２３，２４は互いに平行であり、周方向に等間隔で配置されている。但し、このような構成に限らず、少なくとも第１のスリット２１が、先端部２１ａが根元部２１ｂよりも回転方向の上流側に位置するように極中心線Ｍ１に対して傾斜していればよい。
【０１１２】
第１のスリット２１の先端部２１ａおよび第２のスリット２２の先端部２２ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側に位置している。第３のスリット２３の先端部２３ａおよび第４のスリット２４の先端部２４ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の下流側に位置している。但し、このような構成に限らず、第１のスリット２１の先端部２１ａおよび第２のスリット２２の先端部２２ａは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側に位置していればよい。
【０１１３】
第１のスリット２１の根元部２１ｂは、極中心線Ｍ１と交差するように形成されている。第２のスリット２２の根元部２２ｂ、第３のスリット２３の根元部２３ｂおよび第４のスリット２４の根元部２４ｂは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の下流側に位置している。
【０１１４】
すなわち、スリット２１，２２，２３、２４の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側の第１の領域よりも、下流側の第２の領域に多く配置されている。
【０１１５】
このような構成においても、スリット２１，２２，２３，２４により、回転子コア２０に流入した固定子磁束が回転方向の下流側に導かれ、永久磁石３１の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中が緩和される。これにより、永久磁石３１の回転方向の上流側端部の減磁が抑制される。
【０１１６】
スリット２１，２２，２３，２４から回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離、およびスリット２１，２２，２３，２４から磁石挿入孔２９までの最短距離は、実施の形態１で説明したとおりである。また、スリット２１，２２，２３，２４の長さＬ１および幅Ｗは、図３（Ｃ）を参照して説明したとおりである。
【０１１７】
また、実施の形態１で説明したように、第１のスリット２１の先端部２３ａの周方向の中心に位置する点Ａと、永久磁石３１の径方向外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、磁石挿入孔２９の径方向外側の端縁で極中心に位置する点Ｃとは、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成している。
【０１１８】
実施の形態３の回転子２Ｃは、磁石挿入孔２９およびスリット２１，２２，２３，２４の構成を除き、実施の形態１の回転子２と同様に構成されている。
【０１１９】
以上説明したように、この実施の形態３では、スリット２１，２２，２３，２４により、実施の形態１と同様に、回転子コア２０に流入した固定子磁束を回転方向の下流側に導き、永久磁石３１の減磁を抑制することができる。また、各磁極に２つの永久磁石３１，３２を配置することにより、永久磁石３１，３２に流れる渦電流損を低減し、高温で減磁し易い希土類磁石を用いた場合の減磁耐力をさらに向上することができる。
【０１２０】
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。図１１は、実施の形態４の回転子２Ｄを示す断面図である。実施の形態４の回転子２Ｄは、スリット２１，２２，２３，２４の構成が、実施の形態３の回転子２Ｃと異なる。
【０１２１】
実施の形態３の回転子２Ｃ（図１０）では、スリット２１，２２，２３，２４が互いに平行に延在し、周方向に等間隔に配置されていた。これに対し、実施の形態４の回転子２Ｃでは、スリット２１，２２，２３，２４が互いに平行ではない。
【０１２２】
実施の形態３と同様、スリット２１，２２，２３，２４は、いずれも、先端部が根元部よりも回転方向の上流側に位置するように、極中心線Ｍ１に対して傾斜している。また、スリット２１，２２，２３，２４の根元部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂは、極中心線Ｍ１よりも回転方向の上流側の第１の領域Ｄ１よりも第２の領域Ｄ２に多く配置されている。
【０１２３】
但し、実施の形態４のスリット２１，２２，２３，２４は、スリット２１，２２の間隔が径方向外側ほど広がり、スリット２２，２３の間隔が径方向外側ほど広がり、スリット２３，２４の間隔が径方向外側ほど広がるように延在している。
【０１２４】
より具体的には、第１のスリット２１の極中心線Ｍ１に対する角度は、第２のスリット２２の極中心線Ｍ１に対する角度より大きく、第２のスリット２２の極中心線Ｍ１に対する角度は、第３のスリット２３の極中心線Ｍ１に対する角度より大きい。また、第３のスリット２３の極中心線Ｍ１に対する角度は、第４のスリット２４の極中心線Ｍ１に対する角度より大きい。
【０１２５】
すなわち、スリット２１，２２，２３，２４は、回転方向の上流側のスリットほど、極中心線Ｍ１に対する傾斜角度が大きくなるように延在している。言い換えると、スリット２１，２２，２３，２４は、第１のスリット２１の極中心線Ｍ１に対する傾斜角度が最大となるように延在している。
【０１２６】
このような構成においても、スリット２１，２２，２３，２４により、回転子コア２０に流入した固定子磁束が回転方向の下流側に導かれ、永久磁石３１の回転方向の上流側端部への固定子磁束の集中が緩和される。これにより、永久磁石３１の回転方向の上流側端部の減磁が抑制される。
【０１２７】
スリット２１，２２，２３，２４から回転子コア２０の外周２０ａまでの最短距離、およびスリット２１，２２，２３，２４から磁石挿入孔２９までの最短距離は、実施の形態１で説明したとおりである。また、スリット２１，２２，２３，２４の長さＬ１および幅Ｗは、図３（Ｃ）を参照して説明したとおりである。
【０１２８】
また、実施の形態１で説明したように、第１のスリット２１の先端部２３ａの周方向の中心に位置する点Ａと、永久磁石３１の径方向外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、磁石挿入孔２９の径方向外側の端縁で極中心に位置する点Ｃとは、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成している。
【０１２９】
実施の形態４の回転子２Ｃは、スリット２１，２２，２３，２４の構成を除き、実施の形態３の回転子２Ｂと同様に構成されている。
【０１３０】
以上説明したように、この実施の形態４では、互いに非平行なスリット２１，２２，２３，２４により、実施の形態１と同様に、回転子コア２０に流入した固定子磁束を回転方向の下流側に導き、永久磁石３１，３２の減磁を抑制することができる。また、各磁極に２つの永久磁石３１，３２を配置することにより、永久磁石３１，３２に流れる渦電流損を低減し、高温で減磁し易い希土類磁石を用いた場合の減磁耐力をさらに向上することができる。
【０１３１】
なお、実施の形態４のスリット２１，２２，２３，２４のうちの一つ、例えば第４のスリット２４を、図９に示した変形例のスリット２３のように、極中心線Ｍ１と平行なスリットとしてもよい。
【０１３２】
＜圧縮機＞
次に、各実施の形態の電動機１００が適用可能な圧縮機（ロータリ圧縮機）５００について説明する。図１２は、圧縮機５００の構成を示す断面図である。圧縮機５００は、密閉容器５０７と、密閉容器５０７内に配設された圧縮要素５０１と、圧縮要素５０１を駆動する電動機１００とを備えている。電動機１００は、実施の形態１の電動機１００（図１）であるが、実施の形態２〜４または変形例の電動機であってもよい。
【０１３３】
圧縮要素５０１は、シリンダ室５０３を有するシリンダ５０２と、電動機１００によって回転するシャフト４１と、シャフト４１に固定されたローリングピストン５０４と、シリンダ室５０３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４１が挿入されてシリンダ室５０３の軸方向端面を閉鎖する上部フレーム５０５および下部フレーム５０６とを有する。上部フレーム５０５および下部フレーム５０６には、上部吐出マフラ５０８および下部吐出マフラ５０９がそれぞれ装着されている。
【０１３４】
密閉容器５０７は、例えば厚さ３ｍｍの鋼板を絞り加工して形成された円筒状の容器である。密閉容器５０７の底部には、圧縮要素５０１の各摺動部を潤滑する潤滑剤としての冷凍機油（図示せず）が貯留されている。シャフト４１は、軸受部としての上部フレーム５０５および下部フレーム５０６によって回転可能に保持されている。
【０１３５】
シリンダ５０２は、内部にシリンダ室５０３を備えており、ローリングピストン５０４は、シリンダ室５０３内で偏心回転する。シャフト４１は偏心軸部を有し、その偏心軸部にローリングピストン５０４が嵌合している。
【０１３６】
密閉容器５０７は、円筒状のフレーム４２を有する。電動機１００の固定子１は、焼き嵌め、圧入または溶接等の方法により、フレーム４２の内側に組み込まれている。固定子１の巻線１５には、密閉容器５０７に固定されたガラス端子５１１から電力が供給される。シャフト４１は、回転子２の回転子コア２０のシャフト孔２８（図１）に嵌合している。
【０１３７】
密閉容器５０７の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ５１０が取り付けられている。密閉容器５０７には吸入パイプ５１３が固定され、この吸入パイプ５１３を介してアキュムレータ５１０からシリンダ５０２に冷媒ガスが供給される。また、密閉容器５０７の上部には、冷媒を外部に吐出する吐出パイプ５１２が設けられている。
【０１３８】
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。
【０１３９】
圧縮機５００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ５１０から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ５１３を通ってシリンダ５０２のシリンダ室５０３内に供給される。インバータの通電によって電動機１００が駆動されて回転子２が回転すると、回転子２と共にシャフト４１が回転する。そして、シャフト４１に嵌合するローリングピストン５０４がシリンダ室５０３内で偏心回転し、シリンダ室５０３内で冷媒が圧縮される。シリンダ室５０３で圧縮された冷媒は、吐出マフラ５０８，５０９を通り、さらに固定子コア１０のスロット１３および切欠き１９とフレーム４２との間を通って、密閉容器５０７内を上昇する。密閉容器５０７内を上昇した冷媒は、吐出パイプ５１２から吐出され、冷凍サイクルの高圧側に供給される。
【０１４０】
なお、シリンダ室５０３で圧縮された冷媒には冷凍機油が混入しているが、固定子コア１０のスロット１３等を通過する際に、冷媒と冷凍機油との分離が促進され、冷凍機油の吐出パイプ５１２への流入が防止される。
【０１４１】
この圧縮機５００の電動機１００には、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であるため、高速回転時の減磁耐力の向上により、圧縮機５００の出力を向上することができる。
【０１４２】
なお、各実施の形態で説明した電動機は、ロータリ圧縮機に限らず、他の種類の圧縮機にも利用することができ、また、圧縮機以外の装置に用いることもできる。
【０１４３】
＜空気調和装置＞
次に、上述した圧縮機５００を備えた空気調和装置６００（冷凍空調装置）について説明する。図１３は、空気調和装置６００の構成を示す図である。図１４は、空気調和装置６００の外観を示す図である。図１３および図１４に示した空気調和装置６００は、圧縮機（ロータリ圧縮機）５００と、四方弁６０１と、凝縮器６０２と、減圧装置（膨張器）６０３と、蒸発器６０４と、冷媒配管６０５と、制御装置６０６とを備える。圧縮機５００、凝縮器６０２、減圧装置６０３および蒸発器６０４は、冷媒配管６０５によって連結され、冷凍サイクルを構成している。
【０１４４】
圧縮機５００、四方弁６０１、凝縮器６０２および減圧装置６０３は、室外機６１０（図１４）に設けられている。室外機６１０には、室外送風機６１１が設けられている。蒸発器６０４および制御装置６０６は、室内機６２０（図１４）に設けられている。室内機６２０には、図示しない室内送風機が設けられている。上記の冷媒配管６０５は、室外機６１０と室内機６２０とを連結している。
【０１４５】
空気調和装置６００の動作は、次の通りである。圧縮機５００は、吸入した冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒として送り出す。四方弁６０１は、冷媒の流れ方向を切り換えるものであるが、図１３に示した状態では、圧縮機５００から送り出された冷媒を凝縮器６０２に流す。
【０１４６】
凝縮器６０２は、圧縮機５００から送り出された冷媒と、室外送風機６１１によって供給された室外空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させて送り出す。減圧装置６０３は、凝縮器６０２から送り出された液冷媒を膨張させて、低温低圧の液冷媒として送り出す。
【０１４７】
蒸発器６０４は、減圧装置６０３から送り出された低温低圧の液冷媒と室内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、ガス冷媒として送り出す。蒸発器６０４で熱が奪われた空気は、室内送風機により、対象空間である室内に供給される。なお、四方弁６０１および圧縮機５００の動作は、制御装置６０６によって制御される。
【０１４８】
空気調和装置６００の圧縮機５００には、各実施の形態で説明した電動機が適用可能であるため、電動機の高速回転時の減磁耐力の向上により、空気調和装置６００の運転効率と信頼性を高めることができる。
【０１４９】
なお、空気調和装置６００における圧縮機５００以外の構成要素は、上述した構成例に限定されるものではない。
【０１５０】
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。
【符号の説明】
【０１５１】
１  固定子、  ２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ  回転子、  １０  固定子コア、  １０Ａ  分割コア、  １１  ヨーク、  １２  ティース、  １３  スロット、  １４  連結部、  １５  巻線、  ２０  回転子コア、  ２０ａ  外周、  ２１  第１のスリット、  ２２  第２のスリット、  ２３  第３のスリット、  ２４  第４のスリット、  ２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ  先端部、  ２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ  根元部、  ２５，２９  磁石挿入孔、  ２５ａ  端縁、  ２６，２７  フラックスバリア、  ２８  シャフト孔、  ３０，３１，３２  永久磁石、  ４１  シャフト、  ４２  フレーム、  １００  電動機、  ２０１  駆動回路、  ２０２  商用交流電源、  ２０３  整流回路、  ２０４  インバータ主回路（インバータ）、  ２０５  主素子駆動回路、  ２１０  回転子位置検出部、  ２１１  出力電圧演算部、  ２１２  ＰＷＭ信号生成部、  ５００  圧縮機、  ５０１  圧縮要素、  ５０７  密閉容器、  ６００  空気調和装置、  ６０１  四方弁、  ６０２  凝縮器、  ６０３  減圧装置、  ６０４蒸発器、  ６０５  冷媒配管。
【図１】
2019146006.tif 000003
【図２】
2019146006.tif 000004
【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】
2019146006.tif 000009
【図８】
2019146006.tif 000010
【図９】
2019146006.tif 000011
【図１０】
2019146006.tif 000012
【図１１】
2019146006.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
2019146006.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月15日(2020.5.15)
【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】
軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、
前記回転子を、前記軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子と
を備え、
前記回転子は、
１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を有し、
前記回転子コアは、前記磁石挿入孔の前記径方向の外側に、複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、前記回転方向において最も上流側の第１のスリットを有し、
前記複数のスリットは、いずれも、前記径方向の外側の端部である先端部と、前記径方向の内側の端部である根元部とを有し、
前記第１のスリットは、当該第１のスリットの前記先端部が当該第１のスリットの前記根元部よりも前記回転方向の上流側に位置するように延在し、
前記第１のスリットの前記先端部は、極中心より前記回転方向の上流側に位置し、
前記第１のスリットの前記根元部は、前記極中心を通る前記径方向の直線と交差し、
前記複数のスリットの前記根元部は、前記極中心より前記回転方向の上流側の第１の領域よりも、前記極中心より前記回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている
電動機。
【請求項２】
軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、
前記回転子を、前記軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子と
を備え、
前記回転子は、
１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を有し、
前記回転子コアは、前記磁石挿入孔の前記径方向の外側に、複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、前記回転方向において最も上流側の第１のスリットを有し、
前記複数のスリットは、いずれも、前記径方向の外側の端部である先端部と、前記径方向の内側の端部である根元部とを有し、
前記第１のスリットは、当該第１のスリットの前記先端部が当該第１のスリットの前記根元部よりも前記回転方向の上流側に位置するように延在し、
前記第１のスリットの前記先端部は、極中心より前記回転方向の上流側に位置し、
前記複数のスリットの前記根元部は、前記極中心より前記回転方向の上流側の第１の領域よりも、前記極中心より前記回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置され、
前記第１のスリットの前記先端部の前記回転方向の中心に位置する点Ａと、
前記永久磁石の前記径方向の外側の端縁で前記回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、
前記磁石挿入孔の前記径方向の外側の端縁で前記極中心に位置する点Ｃとが、
点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成する
電動機。
【請求項３】
前記第１のスリットの前記先端部と前記回転子コアの外周との最短距離Ｔ１よりも、前記第１のスリットの前記根元部と前記磁石挿入孔との最短距離Ｔ２が大きい
請求項１または２に記載の電動機。
【請求項４】
前記第１のスリットは、その延在方向に直交する方向に幅を有し、
前記第１のスリットの前記幅は、前記先端部を含む領域と前記根元部を含む領域とを除き、一定である
請求項１から３までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項５】
前記第１のスリットの延在方向における長さは、前記永久磁石の前記回転方向の長さの１／２より小さい
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】
前記回転子コアは、複数の積層要素を前記軸線の方向に積層した構成を有し、
前記第１のスリットの延在方向に直交する幅は、前記複数の積層要素の１枚分の厚さよりも大きく、前記回転子と前記固定子との隙間の２倍よりも小さい
請求項１から５までのいずれか１項に記載の電動機。
【請求項７】
前記複数のスリットは、互いに平行に延在している
請求項１から６までの何れか１項に記載の電動機。
【請求項８】
軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、
前記回転子を、前記軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子と
を備え、
前記回転子は、
１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、
前記磁石挿入孔に配置された永久磁石と
を有し、
前記回転子コアは、前記磁石挿入孔の前記径方向の外側に、複数のスリットを有し、
前記複数のスリットは、前記回転方向において最も上流側の第１のスリットを有し、
前記複数のスリットは、いずれも、前記径方向の外側の端部である先端部と、前記径方向の内側の端部である根元部とを有し、
前記第１のスリットは、当該第１のスリットの前記先端部が当該第１のスリットの前記根元部よりも前記回転方向の上流側に位置するように延在し、
前記第１のスリットの前記先端部は、極中心より前記回転方向の上流側に位置し、
前記複数のスリットの前記根元部は、前記極中心より前記回転方向の上流側の第１の領域よりも、前記極中心より前記回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置され、
前記複数のスリットは、前記第１のスリットが前記極中心を通る前記径方向の直線に対して最も大きい角度をなすように延在している
電動機。
【請求項９】
前記複数のスリットは、前記極中心を通る前記径方向の直線に平行に延在するスリットを含む
請求項８に記載の電動機。
【請求項１０】
前記磁石挿入孔は、前記極中心を通る前記径方向の直線に直交する方向に直線状に延在する
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】
前記磁石挿入孔は、前記回転方向の両端よりも前記回転方向の中央部が前記径方向の内側に突出するＶ字状に延在し、
前記磁石挿入孔に２つの前記永久磁石が配置されている
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１２】
前記永久磁石は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を含む希土類磁石である
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】
請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮要素と
を備えた圧縮機。
【請求項１４】
圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備え、
前記圧縮機は、
請求項１から１２までの何れか１項に記載の電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮要素とを備えた
空気調和装置。
【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、軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、回転子を、軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子とを備える。回転子は、１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。回転子コアは、磁石挿入孔の径方向の外側に、複数のスリットを有する。複数のスリットは、回転方向において最も上流側の第１のスリットを有する。複数のスリットは、いずれも、径方向の外側の端部である先端部と、径方向の内側の端部である根元部とを有する。第１のスリットは、当該第１のスリットの先端部が当該第１のスリットの根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在する。第１のスリットの先端部は、極中心より回転方向の上流側に位置している。第１のスリットの根元部は、極中心を通る径方向の直線と交差する。複数のスリットの根元部は、極中心より回転方向の上流側の第１の領域よりも、極中心より回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている。
本発明の電動機は、また、軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、回転子を、軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子とを備える。回転子は、１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。回転子コアは、磁石挿入孔の径方向の外側に、複数のスリットを有する。複数のスリットは、回転方向において最も上流側の第１のスリットを有する。複数のスリットは、いずれも、径方向の外側の端部である先端部と、径方向の内側の端部である根元部とを有する。第１のスリットは、当該第１のスリットの先端部が当該第１のスリットの根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在する。第１のスリットの先端部は、極中心より回転方向の上流側に位置している。複数のスリットの根元部は、極中心より回転方向の上流側の第１の領域よりも、極中心より回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置されている。第１のスリットの先端部の回転方向の中心に位置する点Ａと、永久磁石の径方向の外側の端縁で回転方向の上流側の端部に位置する点Ｂと、磁石挿入孔の径方向の外側の端縁で極中心に位置する点Ｃとが、点Ａを頂点とする二等辺三角形を構成する。
本発明の電動機は、また、軸線を中心とする回転方向に回転可能な回転子と、回転子を、軸線を中心とする径方向の外側から囲む固定子とを備える。回転子は、１磁極に対応する磁石挿入孔を有する回転子コアと、磁石挿入孔に配置された永久磁石とを有する。回転子コアは、磁石挿入孔の径方向の外側に、複数のスリットを有する。複数のスリットは、回転方向において最も上流側の第１のスリットを有する。複数のスリットは、いずれも、径方向の外側の端部である先端部と、径方向の内側の端部である根元部とを有する。第１のスリットは、当該第１のスリットの先端部が当該第１のスリットの根元部よりも回転方向の上流側に位置するように延在する。第１のスリットの先端部は、極中心より回転方向の上流側に位置する。複数のスリットの根元部は、極中心より回転方向の上流側の第１の領域よりも、極中心より回転方向の下流側の第２の領域に、多く配置される。複数のスリットは、第１のスリットが極中心を通る径方向の直線に対して最も大きい角度をなすように延在している。

【国際調査報告】
2019146006.tif 000017
2019146006.tif 000018
2019146006.tif 000019
2019146006.tif 000020