(57)【要約】  永久磁石埋込型モータのトルクリップルの低減を図ると共に、更なる磁力強化を図ることが可能な永久磁石埋込型モータの回転子ならびにこれを用いた圧縮機、送風機および冷凍空調装置を得ること。回転子鉄心２の外周面を永久磁石３に対応して周方向に等角度間隔に分割された複数の分割外周面１０を、分割外周面１０の周方向中心において回転子鉄心２の軸心からの径方向距離が最大となり、周方向中心から周方向端部に渡って形成される第１の曲面１１と、分割外周面１０の周方向端部において回転子鉄心２の軸心からの径方向距離が最小となり、周方向端部から周方向中心に渡って形成され第１の曲面１１に交わる第２の曲面１２とにより形成し、第１の曲面１１の両端間距離が永久磁石３の径方向に直交する方向の幅よりも小さく、且つ、磁石挿入孔７の両端部に形成された空隙９の分割外周面１０の周方向中心側の端部間の距離よりも大きくなるようにした。
2013098921.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石挿入孔が周方向外周部に沿って等角度間隔で設けられた電磁鋼板を複数枚積層してなる回転子鉄心と、
隣り合う前記磁石挿入孔に極性を交互にして挿入され磁極を形成する複数の永久磁石と、
を備え、
複数の前記磁石挿入孔は、前記永久磁石を挿入した際に、該磁石挿入孔の周方向両端部に空隙が形成され、
前記回転子鉄心の外周面は、
前記永久磁石に対応して周方向に等角度間隔に分割された複数の分割外周面からなり、
前記分割外周面は、
前記分割外周面の周方向中心において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最大となり、当該周方向中心から周方向端部に渡って形成される第１の曲面と、
前記分割外周面の周方向端部において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最小となり、当該周方向端部から周方向中心に渡って形成され前記第１の曲面に交わる第２の曲面と、
により形成され、
前記第１の曲面の両端間距離は、前記永久磁石の径方向に直交する方向の幅よりも小さく、且つ、前記磁石挿入孔に形成された前記空隙の前記分割外周面の周方向中心側の端部間の距離よりも大きい
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】
前記第１の曲面は、前記分割外周面の周方向中心から周方向端部に渡って形成される所定区間において、前記回転子鉄心の軸心を中心軸とし、前記分割外周面の周方向中心における前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離を半径とする円弧面により形成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項３】
前記第２の曲面は、半径が前記第１の曲面の前記所定区間における円弧面の半径よりも小さい円弧面により形成されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項４】
前記第１の曲面は、前記所定区間の端部から前記第２の曲面に交わるまでの区間において、半径が前記第２の曲面を形成する円弧面よりも小さい円弧面により形成されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項５】
前記第１の曲面は、前記所定区間の端部から前記第２の曲面に交わるまでの区間において、半径が前記第１の曲面上の周方向中心における前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離の１／２以下である円弧面により形成されることを特徴とする請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項６】
前記所定区間の両端間角度は、（３６０°／固定子のスロット数）未満であることを特徴とする請求項４に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項７】
前記所定区間の両端間角度は、固定子のティース部の先端間角度未満であることを特徴とする請求項４に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項８】
前記第２の曲面を形成する円弧面と固定子の内周面との径方向距離は、前記分割外周面の周方向端部から所定角度となる位置から前記分割外周面の周方向端部に向かうに従い大きくなることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項９】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／固定子のスロット数／４）であることを特徴とする請求項８に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１０】
前記第２の曲面は、前記分割外周面の周方向端部から所定角度となる位置までの区間において遠心方向に凸形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１１】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／固定子のスロット数／４）であることを特徴とする請求項１０に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１２】
前記第１の曲面および前記第２の曲面は、遠心方向に凸形状を呈することを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１３】
前記回転子鉄心の外周面と前記空隙との間に生じる薄肉部の径方向の幅は、前記分割外周面の周方向中心側から周方向端部側に向かうに従い小さくなることを特徴とする請求項８に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子を適用したことを特徴とする圧縮機。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子を適用したことを特徴とする送風機。
【請求項１６】
請求項１４に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。
【請求項１７】
請求項１５に記載の送風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】
本発明は、永久磁石埋込型モータの回転子ならびにこれを用いた圧縮機、送風機および冷凍空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、永久磁石に対応して磁性体の外周面が周方向で等角度間隔に分割された６つの分割外周面と、６つの分割外周面の各間に位置する非磁性部とを備え、非磁性部は、６つの分割外周面の各間に、固定子との間に空気が介在する凹部として構成され、分割外周面は、周方向の中央部に形成された第１の円弧面と、第１の円弧面の両端部に連続して連なり、第１の円弧面の曲率半径に比して曲率半径が小さい２つの第２の円弧面とを備えることにより、永久磁石埋込型モータのトルクリップルを低減させる技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２９５７０８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、上記従来技術では、永久磁石埋込型モータの回転子鉄心は、非磁性部が６つの分割外周面の各間に、固定子との間に空気が介在する凹部として構成されているため、回転子鉄心に周方向に埋設する永久磁石の径方向に直交する方向の幅がその凹部の深さに依存して決まるため、永久磁石の径方向に直交する方向の幅を大きくすることに制限が加わり、更なる磁力強化を図ることが難しい、という問題があった。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トルクリップルの低減を図ると共に、更なる磁力強化を図ることが可能な永久磁石埋込型モータの回転子ならびにこれを用いた圧縮機、送風機および冷凍空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる永久磁石埋込型モータの回転子は、複数の磁石挿入孔が周方向外周部に沿って等角度間隔で設けられた電磁鋼板を複数枚積層してなる回転子鉄心と、隣り合う前記磁石挿入孔に極性を交互にして挿入され磁極を形成する複数の永久磁石と、を備え、複数の前記磁石挿入孔は、前記永久磁石を挿入した際に、該磁石挿入孔の周方向両端部に空隙が形成され、前記回転子鉄心の外周面は、前記永久磁石に対応して周方向に等角度間隔に分割された複数の分割外周面からなり、前記分割外周面は、前記分割外周面の周方向中心において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最大となり、当該周方向中心から周方向端部に渡って形成される第１の曲面と、前記分割外周面の周方向端部において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最小となり、当該周方向端部から周方向中心に渡って形成され前記第１の曲面に交わる第２の曲面と、により形成され、前記第１の曲面の両端間距離は、前記永久磁石の径方向に直交する方向の幅よりも小さく、且つ、前記磁石挿入孔に形成された前記空隙の前記分割外周面の周方向中心側の端部間の距離よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、永久磁石埋込型モータのトルクリップルの低減を図ると共に、更なる磁力強化を図ることができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータの回転子および固定子の横断面図である。
【図２】図２は、図１に示す永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部の拡大図である。
【図３】図３は、従来の永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部の拡大図である。
【図４】図４は、第３の曲面を構成する円弧面の両端間角度の条件を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータの回転子ならびにこれを用いた圧縮機、送風機および冷凍空調装置について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータの回転子および固定子の横断面図である。図１に示すように、永久磁石埋込型モータは、固定子１および回転子１５を備えている。また、回転子１５は、回転子鉄心２と、複数の永久磁石３と、回転軸４とを備えている。
【００１１】
固定子１は、回転軸４を中心軸として回転子１５を囲うように配置され、その内周に固定子巻線が巻回される複数のティース部５がスロット部６を介して等角度間隔に周方向に配置されている。ここで、固定子１は、固定子巻線が各ティース部５毎に巻回された集中巻き構造を有する場合と、固定子巻線が複数のティース部５に巻回された分布巻き構造を有する場合とあるが、いずれにも適用可能である。また、図１に示す例では、ティース部５およびスロット部６は、それぞれ９個ずつ構成された例を示している。これらティース部５およびスロット部６の構成数は、これに限らず、９個未満であっても９個以上であってもよい。
【００１２】
回転子鉄心２は、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、所定数（複数枚）積層して形成される。
【００１３】
また、回転子鉄心２には、複数の磁石挿入孔７が周方向外周部に沿って等角度間隔に形成されている。磁石挿入孔７は、永久磁石３を挿入した際に、磁石挿入孔７の周方向両端部に空隙９が生じるように形成されている。また、回転子鉄心２の中心部に回転軸４が嵌合する軸孔８が形成されている。永久磁石３としては、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平板形状に形成され、その両面がそれぞれＮ極、Ｓ極に着磁されている。回転子鉄心２の各磁石挿入孔７には、Ｎ極面とＳ極面とが交互になるように、永久磁石３がそれぞれ埋設され、回転子１５を形成している。なお、回転子１５の磁極数は、２以上であればいくつでもよいが、図１に示す例では、回転子１５の磁極数が６の場合を例示してある。
【００１４】
回転子鉄心２の外周面は、複数の永久磁石３（ここでは６個）にそれぞれに対応して周方向に等角度間隔に分割された複数の分割外周面１０により構成されている。この各分割外周面１０毎に分割された回転子１５の各部位を、以下「磁極部」という。
【００１５】
つぎに、実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータの回転子１５の磁極部の構造について、図２を参照して説明する。図２は、図１に示す永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部の拡大図である。
【００１６】
図２に示すように、磁極部を構成する分割外周面１０は、複数の曲面が組み合わされ構成される。より具体的には、分割外周面１０は、分割外周面１０の周方向中心（磁極中心部）において回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１が最大となり、周方向中心から周方向端部（極間部）に渡って形成される第１の曲面１１と、分割外周面１０の周方向端部において回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ２が最小となり、周方向端部から周方向中心に渡って形成され第１の曲面に交わる第２の曲面１２とにより形成される。なお、第１の曲面１１は、分割外周面１０の周方向中心から周方向端部に渡って形成される所定区間において、半径ｒ３の円弧面により形成される第３の曲面１３と、第３の曲面１３端から第２の曲面１２に交わるまでの区間の第４の曲面１４とから構成される。なお、図２に示す例では、第３の曲面１３を形成する円弧面の中心軸を回転子鉄心２の軸心とし、第３の曲面１３の半径ｒ３と回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１とが等しい場合（ｒ３＝ｒ１）の例を示している。
【００１７】
第２の曲面１２は、回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１よりも小さい半径ｒ２の円弧面により形成される（ｒ１＞ｒ２）。なお、図２に示す例では、第２の曲面１２を形成する円弧面の中心軸を回転子鉄心２の軸心とした例を示している。このように形成すれば、図２に示すように、第２の曲面１２を形成する円弧面と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａは、第３の曲面１３を形成する円弧面と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂよりも大きくなるように形成される。
【００１８】
また、図２に示すように、磁石挿入孔７は、永久磁石３を挿入した際に、磁石挿入孔７の周方向両端部に空隙９が形成されている。この空隙９は、磁気抵抗として作用するため、薄肉部１６付近の磁束は減少する。これにより、隣接する磁極部間の漏洩磁束を低減させる機能も有している。
【００１９】
ここで、誘起電圧の高調波成分によるトルクリップルを低減させ、トルクリップルによる騒音の発生を抑制するためには、分割外周面１０の周方向中心で磁束密度が最も大きく、磁束密度の変化量が分割外周面１０上の周方向中心から周方向端部にかけて徐々に大きくなり、周方向端部で磁束密度が０Ｔに近い値となるような正弦波状であるのが望ましい。図３は、従来の永久磁石埋込型モータの回転子の磁極部の拡大図である。図３に示すように、従来の永久磁石埋込型モータでは、一般に、回転子鉄心２ａの分割外周面１０ａは、図２に示す第３の円弧面１３を形成する円弧面の半径ｒ１よりも小さい半径ｒ１’の単一の円弧面により形成される。この場合、分割外周面１０ａの周方向中心における固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂ’が最も小さく、分割外周面１０ａの周方向両端における固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａ’が最も大きくなる。このような場合、径方向距離が最も小さい分割外周面１０ａの周方向中心の磁束密度が大きく、分割外周面１０ａの周方向端部に向かって径方向距離が大きくなるに従って磁束密度が小さくなるため、回転子鉄心２ａ外周の磁束密度が正弦波状に近づき、トルクリップルの低減が可能となる。
【００２０】
一方、分割外周面１０ａの周方向端部付近では、回転子鉄心２の分割外周面１０と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａ’が大きくなるため、永久磁石３の径方向に直交する方向の幅を大きくすることに制限が加わり、更なる磁力強化を図ることが難しい。
【００２１】
したがって、本実施の形態では、上述したように、回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１が最大となる第１の曲面１１と、回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ２が最小となる第２の曲面１２とにより分割外周面１０を形成している。これにより、分割外周面１０の周方向中心の曲率（つまり、第１の曲面１１の曲率）よりも分割外周面１０の周方向端部の曲率（つまり、第２の曲面１２の曲率）が大きくなり、磁束密度の変化量は、分割外周面１０の周方向中心付近で最も小さく、分割外周面１０の周方向端部に向かうに従い大きくなる。
【００２２】
また、図２に示すように、第１の曲面１１の両端間（Ｘ−Ｙ間）距離Ａを、永久磁石３の径方向に直交する方向の幅Ｌよりも短くし、第１の曲面１１の両端間距離Ａを磁石挿入孔７に形成された空隙９の分割外周面１０の周方向中心側の端部間の距離Ｂよりも大きくする（Ｌ＞Ａ＞Ｂ）。これにより、分割外周面１０の周方向中心の磁束密度がより大きくなり、分割外周面１０の周方向端部付近の磁束密度がより小さくなると共に、回転子鉄心２の外周の磁束密度を正弦波状に近づけることができる。
【００２３】
つまり、本実施の形態の構成では、図３に示す例と同様に、トルクリップルの低減を図りつつ、更なる磁力強化を図ることが可能となる。
【００２４】
なお、上述した構成は、永久磁石３をＶ字配置する場合や、図１および図２に示したような平板形状（長方形、台形）以外、例えば、円弧形状や瓦型形状等の永久磁石３を用いた場合であっても適用可能である。いずれの場合でも、分割外周面１０の周方向端部に最も近い永久磁石３の両端部間の直線距離を上述した「Ｌ」とすればよい。
【００２５】
また、図３に示す従来の永久磁石埋込型モータの回転子鉄心２ａでは、分割外周面１０の周方向中心から周方向端部に向かうに従い、回転子鉄心２ａの分割外周面１０ａと固定子１の内周面１ａとの間の径方向距離ｂ´が径方向距離ａ´へと大きくなるため、磁束密度を正弦波状に近づけることができる半面、等価的なギャップが大きくなり分割外周面１０の周方向中心付近の磁束密度が低下する。
【００２６】
本実施の形態では、上述したように、第３の曲面１３を形成する円弧面の半径ｒ３と、第１の曲面１１上の周方向中心における回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１とを等しくする（ｒ３＝ｒ１）ことにより、第３の曲面１３と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂが一定に保たれる。これにより、等価的なギャップが小さくなり分割外周面１０の周方向中心付近の磁束密度が増加するため、永久磁石埋込型モータの磁力がより強化され、高効率化を図ることが可能となる。
【００２７】
また、第１の曲面１１を形成する第４の曲面１４は、第３の曲面１３と第２の曲面１２との間を連続的に接続するために存在する。第４の曲面１４が直線に近づくと、トルクリップルが増加するため、第４の曲面１４を円弧面により形成するのが好ましい。また、第３の曲面１３と第２の曲面１２との間が出来るだけ連続的に接続されるのがより好ましい。したがって、本実施の形態では、第２の曲面１２を形成する円弧面、第３の曲面１３を形成する円弧面よりも、第４の曲面１４を形成する円弧面の半径を小さくすることとする。このようにすれば、回転子鉄心２から発生する磁束密度が正弦波状に近づき、トルクリップルを低下させることができる。なお、第３の曲面１３を構成する円弧面の半径ｒ３（＝ｒ１）は、上述したように第２の曲面１２を構成する円弧面の半径ｒ２よりも大きい。したがって、第４の曲面１４を構成する円弧面の半径を第２の曲面１２を構成する円弧面の半径ｒ２よりも小さくすれば、上記した条件を満たすこととなる。
【００２８】
さらに、第４の曲面１４を構成する円弧面の半径を、第１の曲面１１上の周方向中心における回転子鉄心２の軸心からの径方向距離ｒ１の１／２以下となるようにすれば、第４の曲面１４の曲率が分割外周面１０の周方向中心付近の第３の曲面１３の曲率に対してより大きくなるため、磁束密度をより正弦波状に近くすることができ、トルクリップルをより低減させ、トルクリップルによる騒音の発生をより抑制することが可能となる。
【００２９】
図４は、第３の曲面を構成する円弧面の両端間角度の条件を説明するための図である。第３の曲面１３を構成する円弧面の分割外周面１０上の幅、つまり、分割外周面１０の周方向中心付近において固定子１と回転子鉄心２との径方向距離が一定に保たれる所定区間が大きくなると、回転子鉄心２が回転しても固定子１に形成されたティース部５に流れ込む磁束が変化しない区間が生じる場合がある。この場合、誘起電圧が発生し難くなり、誘起電圧に高調波を多く含むようになるため、トルクリップルが増加する。
【００３０】
したがって、第３の曲面１３を構成する円弧面の両端間角度θ１（図２参照）は、図４に示すように、固定子１に形成されたスロット数をＳとしたとき、（θ１＜３６０°／Ｓ）を満たすようにすれば、回転子鉄心２と固定子１との径方向距離が固定子１のティース部５に対して変化しない区間がなくなり、誘起電圧に含まれる高調波を低減することができ、トルクリップルの低下が可能である。
【００３１】
また、ティース部５に流れ込む磁束は、固定子１の内周面１ａのティース部５の先端間角度θ２に依存する。したがって、（θ１＜θ２）を満たすことがより望ましい（図４参照）。
【００３２】
また、図２に示す例では、第２の曲面１２を形成する円弧面の中心軸を回転子鉄心２の軸心とした例を示しているが、上述したように、誘起電圧の高調波成分によるトルクリップルを低減させ、トルクリップルによる騒音の発生を抑制するためには、回転子鉄心２の外周の磁束密度が正弦波状となるのが望ましく、分割外周面１０の周方向中心付近の磁束密度の変化量は小さく、分割外周面１０の周方向端部に向かうに従い磁束密度の変化量が大きくなるのが望ましい。したがって、第２の曲面１２を形成する円弧面と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａが、分割外周面１０の周方向端部から所定角度となる位置から周方向端部に向かうに従い大きくなるようにすれば、固定子１に形成されるティース部５に入り込む磁束密度を大きくすることができるので、回転子鉄心２の外周の磁束密度がより正弦波状に近づき、トルクリップルを小さくすることができる。
【００３３】
なお、第２の曲面１２上における分割外周面１０の周方向端部からの所定角度は、例えば、固定子１に形成されたスロット数をＳとしたとき、少なくとも（３６０°／Ｓ／４）とすればよく、第２の曲面１２を形成する円弧面と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａが、分割外周面１０の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置から周方向端部に向かうに従い大きくなるようにすればよい。
【００３４】
また、第２の曲面１２上において分割外周面１０の周方向端部から上述した所定角度となる位置までの区間が遠心方向に凸形状を呈することにより、回転子鉄心２の外周の磁束密度をより正弦波状に近づけることができる。
【００３５】
なお、回転子鉄心２の分割外周面１０を構成する各曲面（つまり、第１の曲面１１を形成する第３の曲面１３および第４の曲面１４、ならびに第２の曲面１２）が遠心方向に凹形状となるようにすることも可能であるが、この場合、回転子鉄心２の外周の磁束密度の変化量は、分割外周面１０の周方向中心では大きくなり、分割外周面１０の周方向端部では小さくなる。つまり、回転子鉄心２の外周面を構成する各曲面を遠心方向に凹形状とすると、回転子鉄心２の外周の磁束密度を正弦波状に近づけることができず好ましくない。
【００３６】
特に、固定子１に形成されたスロット数をＳとしたとき、第２の曲面１２上において分割外周面１０の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置までの区間は、磁束密度が０Ｔから増加する区間であるため、この区間の磁束密度を正弦波状にすることが重要となる。したがって、第２の曲面１２上において分割外周面１０の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置までの区間が遠心方向に凸形状を呈することにより、回転子鉄心２の外周の磁束密度を正弦波状に近づけることが可能となる。
【００３７】
さらに、回転子鉄心２の分割外周面１０を構成する各曲面が遠心方向に凸形状を呈することにより、回転子鉄心２の外周の磁束密度をより正弦波状に近づけることができる。
【００３８】
また、上述したように、磁石挿入孔７は、永久磁石３を挿入した際に、磁石挿入孔７の周方向両端部に空隙９が形成されている。
【００３９】
回転子鉄心２の外周面と空隙９との間に生じる薄肉部１６は、回転子鉄心２の他の部位よりも強度が弱いため、永久磁石３が磁石挿入孔７内で動いた場合に、永久磁石３が薄肉部１６に接触しないようにする必要がある。空隙９は、永久磁石３が磁石挿入孔７内で動いても永久磁石３が薄肉部１６に当たることを防ぐ機能も有している。
【００４０】
なお、この薄肉部１６の径方向の幅を分割外周面１０の周方向中心側から周方向端部に向かうに従い小さくすることでも、誘起電圧の高調波成分を低減させることができ、トルクリップルの低減およびトルクリップルによる騒音の発生を抑制することができる。
【００４１】
この薄肉部１６の径方向の幅がより小さい方が、薄肉部１６を通過する磁束密度が小さくなる。したがって、薄肉部１６の径方向の幅を分割外周面１０の周方向中心側から周方向端部に向かうに従い小さくすることにより、回転子鉄心２の外周の磁束密度をより正弦波状に近づけることができ、誘起電圧の高調波成分によるトルクリップルを低減させ、トルクリップルによる騒音の発生を抑制することができる。
【００４２】
以上説明したように、実施の形態の永久磁石埋込型モータの回転子によれば、永久磁石を磁石挿入孔に挿入した際に、磁石挿入孔の周方向両端部に空隙を形成し、回転子鉄心の外周面を永久磁石に対応して周方向に等角度間隔に分割された複数の分割外周面により構成し、その分割外周面を、分割外周面の周方向中心において回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最大となり、周方向中心から周方向両端に渡って形成される第１の曲面と、分割外周面の周方向両端において回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最小となり、周方向端部から周方向中心に渡って形成され第１の曲面に交わる第２の曲面とにより形成し、第１の曲面の両端間距離が永久磁石の径方向に直交する方向の幅よりも小さく、且つ、磁石挿入孔に形成された空隙の分割外周面の周方向中心側の端部間の距離よりも大きくなるようにしたので、永久磁石の配置間隔を径方向に広げ、且つ、分割外周面の周方向中心において径方向に直交する方向に、永久磁石の幅を大きくすることができ、トルクリップルの低減を図りつつ、永久磁石埋込型モータの更なる磁力強化を図ることが可能となる。
【００４３】
また、第１の曲面上において分割外周面の周方向中心から周方向端部に渡って形成される所定区間、つまり、第３の曲面を、回転子鉄心の軸心を中心軸とする円弧面により形成し、その円弧面の半径と、分割外周面の周方向中心における回転子鉄心の軸心からの径方向距離とが等しくなるようにしたので、等価的なギャップが小さくなり分割外周面の周方向中心付近の磁束密度が増加するため、永久磁石埋込型モータの磁力がより強化され、高効率化を図ることが可能となる。
【００４４】
また、第１の曲面の所定区間、つまり、第３の曲面を形成する円弧面の端から前記第２の曲面に交わるまでの区間、つまり、第４の曲面を円弧面により形成し、その円弧面の半径が第２の曲面を形成する円弧面の半径よりも小さくなるようにしたので、回転子から発生する磁束密度が正弦波状に近づき、トルクリップルを低減させることができる。
【００４５】
さらに、第４の曲面を構成する円弧面の半径を、第１の曲面上の周方向中心における回転子鉄心の軸心からの径方向距離の１／２以下となるようにすれば、第４の曲面の曲率が分割外周面の周方向中心付近の第３の曲面の曲率に対してより大きくなるため、磁束密度をより正弦波状に近くすることができ、トルクリップルをより低減させ、トルクリップルによる騒音の発生をより抑制することが可能となる。
【００４６】
また、第３の曲面を構成する円弧面の両端間角度が（３６０°／スロット数）未満となるようにすることにより、回転子と固定子との径方向距離が固定子のティース部に対して変化しない区間がなくなり、誘起電圧に含まれる高調波を低減することができ、トルクリップルの更なる低減が可能である。
【００４７】
なお、ティース部５に流れ込む磁束は、固定子１の内周面１ａのティース部５の先端間角度に依存するため、第３の曲面を構成する円弧面の両端間角度をティース部５の先端間角度未満とするのがより好ましい。
【００４８】
また、第２の曲面を形成する円弧面と固定子の内周面との径方向距離が、分割外周面の周方向端部から所定角度となる位置から周方向端部に向かうに従い大きくなるようにすれば、固定子１に形成されるティース部５に入り込む磁束密度を大きくすることができるので、回転子鉄心の外周の磁束密度がより正弦波状に近づき、トルクリップルを小さくすることができる。
【００４９】
より好ましくは、固定子に形成されたスロット数をＳとしたとき、第２の曲面上における分割外周面の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置から、周方向端部に向けて、固定子と回転子との径方向距離が徐々に大きくなるようにすればよい。
【００５０】
また、回転子鉄心の分割外周面を構成する各曲面（つまり、第１の曲面を形成する第３の曲面および第４の曲面、ならびに第２の曲面）が遠心方向に凹形状となるようにした場合、回転子の外周における磁束密度の変化量は、分割外周面の周方向中心では大きくなり、分割外周面の周方向端部では小さくなる。つまり、回転子鉄心の外周における磁束密度を正弦波状に近づけることができず好ましくない。
【００５１】
特に、固定子に形成されたスロット数をＳとしたとき、第２の曲面上において分割外周面の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置まで区間は、磁束密度が０Ｔから増加する区間であるため、この区間の磁束密度を正弦波状にすることが重要となる。したがって、第２の曲面上において分割外周面の周方向端部からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置までの区間が遠心方向に凸形状を呈することにより、回転子鉄心の外周における磁束密度を正弦波に近づけることが可能となる。
【００５２】
さらに、回転子の分割外周面を構成する各局面が遠心方向に凸形状を呈することにより、回転子鉄心の外周における磁束密度をより正弦波に近づけることが可能となる。
【００５３】
また、磁石挿入孔に永久磁石を挿入した際に、磁石挿入孔の周方向両端部に空隙を形成することにより、隣接する磁極部間の漏洩磁束を低減させると共に、永久磁石が磁石挿入孔内で動いて回転子鉄心の外周面と空隙との間に生じる薄肉部に当たることを防ぐことができる。
【００５４】
また、薄肉部の径方向の幅を分割外周面の周方向中心側から周方向端部に向かうに従い小さくすることでも、回転子鉄心の外周の磁束密度の変化量をより正弦波状に近づけることができ、誘起電圧の高調波成分によるトルクリップルを低減させ、トルクリップルによる騒音の発生を抑制することができる。
【００５５】
また、本実施の形態の永久磁石埋込型モータは、圧縮機あるいは送風機に用いて好適であり、これら圧縮機や送風機の小型化、高効率化を図ることができる。
【００５６】
さらに、本実施の形態の永久磁石埋込型モータを適用した圧縮機あるいは送風機を冷凍空調装置に用いることにより、冷凍空調装置の小型化、高効率化を図ることができる。
【００５７】
なお、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５８】
１  固定子
１ａ  固定子内周面
２，２ａ  回転子鉄心
３  永久磁石
４  回転軸
５  ティース部
６  スロット部
７  磁石挿入孔
８  軸孔
９  空隙
１０，１０ａ  分割外周面
１１  第１の曲面
１２  第２の曲面
１３  第３の曲面
１４  第４の曲面
１５  回転子
１６  薄肉部
【図１】
2013098921.tif 000003
【図２】
2013098921.tif 000004
【図３】
2013098921.tif 000005
【図４】
2013098921.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月1日(2014.5.1)
【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】
複数の磁石挿入孔が周方向に沿って設けられた回転子鉄心と、
前記各磁石挿入孔に挿入され磁極を形成する永久磁石と、
を備え、
前記各磁石挿入孔は、前記永久磁石を挿入した際に、該磁石挿入孔の周方向両端部に空隙が形成され、
前記回転子鉄心の外周面は、
前記外周面の磁極中心において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最大となり、当該磁極中心から極間に向かって形成される第１の曲面と、
前記外周面の極間部において前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離が最小となり、当該極間部から磁極中心に向かって形成されて前記第１の曲面に交わる第２の曲面と、
により形成され、
前記第１の曲面の長さは、前記第２の曲面の長さよりも大きい永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項２】
前記第１の曲面は、前記外周面の磁極中心から極間に向かって形成される所定区間において、前記回転子鉄心の軸心から前記磁極中心における前記回転子鉄心の外周面までの径方向距離を半径とする円弧面により形成される請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項３】
前記第２の曲面の半径は、前記第１の曲面の前記所定区間における円弧面の半径よりも小さい請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項４】
前記所定区間の端部から前記第２の曲面に交わるまでの区間における前記第１の曲面の半径は、前記第２の曲面を形成する円弧面の半径よりも小さい請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項５】
前記所定区間の端部から前記第２の曲面に交わるまでの区間における前記第１の曲面の半径は、前記第１の曲面上の周方向中心における前記回転子鉄心の軸心からの径方向距離の１／２以下である請求項２に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項６】
前記所定区間の両端間角度は、（３６０°／固定子のスロット数）未満である請求項４に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項７】
前記所定区間の両端間角度は、固定子のティース部の先端間角度未満である請求項４に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項８】
前記第２の曲面を形成する円弧面と固定子の内周面との径方向距離は、前記外周面の極間部から所定角度となる位置から当該極間部に向かうに従い大きくなる請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項９】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／固定子のスロット数／４）である請求項８に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１０】
前記第２の曲面は、前記外周面の極間部から所定角度となる位置までの区間において遠心方向に凸形状を呈する請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１１】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／固定子のスロット数／４）である請求項１０に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１２】
前記第１の曲面および前記第２の曲面は、遠心方向に凸形状を呈する請求項１に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１３】
前記回転子鉄心の外周面と前記空隙との間に生じる薄肉部の径方向の幅は、前記外周面の磁極中心側から極間部側に向かうに従い小さくなる請求項８に記載の永久磁石埋込型モータの回転子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子を適用した圧縮機。
【請求項１５】
請求項１〜１３のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータの回転子を適用した送風機。
【請求項１６】
請求項１４に記載の圧縮機を搭載した冷凍空調装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の送風機を搭載した冷凍空調装置。
【国際調査報告】
2013098921.tif 000007
2013098921.tif 000008
2013098921.tif 000009
2013098921.tif 000010