(57)【要約】  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を得ること。回転子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により構成し、その分割外周面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両端に渡って形成される第１の曲面１１と、分割外周面１０の周方向両端において回転子２の軸心からの径方向距離が最小となり、周方向両端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２の曲面１２を分割外周面１０の周方向両端から周方向中心に向けて延びる一部区間あるいは全区間において回転子２の軸心を中心軸とする円弧面により形成し、第１の曲面１１の両端間距離が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の永久磁石３の幅よりも小さくなるようにした。
2013011546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子巻線が巻回された複数のティース部がスロット部を介して等角度間隔に周方向に配置された固定子と、
周方向に等角度間隔に複数の永久磁石が埋設され、前記固定子の内周面に回転自在に保持された回転子と、
を備え、
前記回転子の外周面は、
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両端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両端において前記回転子の軸心からの径方向距離が最小となり、当該周方向両端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２の曲面は、
前記分割外周面の周方向両端から周方向中心に向けて延びる一部区間あるいは全区間において、前記回転子の軸心を中心軸とする円弧面により形成され、
前記第１の曲面は、
前記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の前記永久磁石の幅よりも両端間距離が小さい
ことを特徴とする永久磁石埋込型モータ。
【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両端に渡って形成される所定区間において、前記回転子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。
【請求項３】
前記第２の曲面は、前記分割外周面の周方向両端から周方向中心に向けて延びる全区間において、前記回転子の軸心を中心軸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２に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項４】
前記第１の曲面は、前記所定区間端から前記第２の曲面に交わるまでの区間において、前記第２の曲面を形成する円弧面よりも半径が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。
【請求項５】
前記所定区間の両端間角度は、（３６０°／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。
【請求項６】
前記所定区間の両端間角度は、前記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５に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項７】
前記第２の曲面を形成する円弧面と前記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両端から所定角度となる位置よりも前記分割外周面の周方向両端の方が大きい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。
【請求項８】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／スロット数／４）であることを特徴とする請求項７に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項９】
前記第２の曲面は、前記分割外周面の周方向両端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。
【請求項１０】
前記所定角度は、少なくとも（３６０°／スロット数／４）であることを特徴とする請求項９に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
前記回転子は、前記永久磁石を埋設する永久磁石挿入穴の両端部に、前記永久磁石と前記外周面の薄肉部とを隔てる空隙が形成された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。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータを適用したことを特徴とする圧縮機。
【請求項１４】
請求項１〜１２のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータを適用したことを特徴とする送風機。
【請求項１５】
請求項１３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１６】
請求項１４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永久磁石埋込型モータが開示されている（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、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は、固定子巻線が巻回された複数のティース部がスロット部を介して等角度間隔に周方向に配置された固定子と、周方向に等角度間隔に複数の永久磁石が埋設され、前記固定子の内周面に回転自在に保持された回転子と、を備え、前記回転子の外周面は、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両端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両端において前記回転子の軸心からの径方向距離が最小となり、当該周方向両端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２の曲面は、前記分割外周面の周方向両端から周方向中心に向けて延びる一部区間あるいは全区間において、前記回転子の軸心を中心軸とする円弧面により形成され、前記第１の曲面は、前記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の前記永久磁石の幅よりも両端間距離が小さ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横断面図である。図１に示すように、実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータは、固定子１と、回転子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２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を介して略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２には、横断面が長方形の永久磁石挿入穴７が、周方向に略等間隔に複数個形成されている。永久磁石挿入穴７の両端部には、永久磁石３と回転子２の外周面の薄肉部とを隔てる空隙９が形成されている。また、回転子２の略中心部に回転軸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２の各永久磁石挿入穴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２を形成している。なお、回転子２の磁極数は、２以上であればいくつでもよいが、図１では、回転子２の磁極数が６の場合を例示してある。
【００１４】
回転子２の外周面は、複数個の永久磁石３（ここでは６個）にそれぞれに対応して周方向に略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２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特徴部分である回転子２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の周方向中心において回転子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両端に渡って形成される第１の曲面１１と、分割外周面１０の周方向両端において回転子２の軸心からの径方向距離（ｒ２）が最小となり、周方向両端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両端に渡って形成される所定区間の第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。
【００１７】
第２の曲面１２は、分割外周面１０の周方向両端から周方向中心に向けて延びる一部区間あるいは全区間において、回転子２の軸心を中心軸とする半径ｒ２の円弧面により形成される。このように形成すれば、図２に示すように、第２の曲面１２上の一部区間あるいは全区間を形成する円弧面の半径ｒ２は、第１の曲面１１上の周方向中心における回転子２の軸心からの径方向距離ｒ１よりも小さく（ｒ１＞ｒ２）、第２の曲面１２上の一部区間あるいは全区間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１の曲面１１上の周方向中心における回転子２と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂよりも大きく、且つ、第２の曲面１２上の一部区間あるいは全区間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、略一定となるように形成される。
【００１８】
回転子２の外周の磁束密度の変化量は正弦波状であるのが好ましく、分割外周面１０の周方向両端の磁束密度は０Ｔに近い値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２ａの分割外周面１０ａは、各分割外周面１０ａ上の分割外周面１０の周方向中心における回転子２ａの軸心からの径方向距離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１０の周方向中心における回転子２ａの分割外周面１０ａと固定子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１０の周方向両端における回転子２ａの分割外周面１０ａと固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａ’が最も大きくなる。このように形成することにより、径方向距離が最も小さい分割外周面１０の周方向中心の磁束密度が大きく、周方向に分割外周面１０の周方向両端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徐々に小さくなるため、回転子２ａ外周の磁束密度の変化量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。
【００１９】
一方、分割外周面１０の周方向両端付近では回転子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、分割外周面１０の周方向中心において径方向に直交する方向の永久磁石３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。
【００２０】
ここで、第２の曲面１２上の一部区間あるいは全区間（図２に示す例では全区間）に形成される円弧面と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａは、第１の曲面１１の分割外周面１０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よりも大きいため（図２参照）、分割外周面１０の周方向両端における磁束密度は、分割外周面１０の周方向中心付近における磁束密度に比べて極めて小さくなる。このため、分割外周面１０の周方向両端付近における固定子１と回転子２との間隙ａを略一定としても、回転子２の外周の磁束密度に対する影響は小さいと言える。
【００２１】
したがって、本実施の形態では、上述したように第２の曲面１２上の一部区間あるいは全区間（図２に示す例では全区間）を円弧面により形成することにより、分割外周面１０の周方向両端付近における固定子１の内周面１ａとの径方向距離ａを略一定とし、第１の曲面１１の両端Ｘ−Ｙ間距離Ａを分割外周面１０の周方向中心において径方向に直交する方向の永久磁石３の幅Ｌよりも短くする（Ｌ＞Ａ）。これにより、トルクリップルに与える影響を抑制しつつ、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。
【００２２】
また、永久磁石３をＶ字配置する構成や、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を用いた構成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の周方向両端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。
【００２３】
また、図２に示すように、第１の曲面１１上において分割外周面１０の周方向中心から周方向両端に渡って形成される所定区間、つまり、第３の曲面１３を、回転子２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ｒ３を第１の曲面１１上の周方向中心における回転子２の軸心からの径方向距離ｒ１と等しくすれば（ｒ３＝ｒ１）、第３の曲面１３と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂは略一定に保たれる。これにより、永久磁石３の磁力増加を図ることが可能である。
【００２４】
図３に示す従来の永久磁石埋込型モータの回転子２ａでは、分割外周面１０の周方向中心から周方向両端に向かうに従い、各磁極部において回転子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が大きくなるため、等価的なギャップが大きくなり磁束が低下する。
【００２５】
上述したように、第３の曲面１３を回転子２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ｒ３を第１の曲面１１上の周方向中心における回転子２の軸心からの径方向距離ｒ１と等しくすることにより、第３の曲面１３と固定子１の内周面１ａとの径方向距離ｂは略一定に保たれる。これにより、等価的なギャップが小さくなり磁束が増加するため、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。
【００２６】
また、図２に示すように、回転子２の軸心を第３の曲面１３および第２の曲面１２の中心軸とすることにより、分割外周面１０の周方向中心および周方向両端における固定子１と回転子２との径方向距離がそれぞれ一定となる。これにより固定子１と回転子２との径方向距離を管理し易くなり、生産性を向上することができる。
【００２７】
なお、固定子１と回転子２との径方向距離を管理する上では、上述したように分割外周面１０の周方向中心における固定子１と回転子２との径方向距離ｂよりも、分割外周面１０の周方向両端付近における固定子１と回転子２との径方向距離ａの方が大きいため、分割外周面１０の周方向両端付近における固定子１と回転子２との径方向距離ａを管理する方が、分割外周面１０の周方向中心付近における固定子１と回転子２との径方向距離ｂを管理するよりも管理し易い。
【００２８】
一般に、固定子１と回転子２との径方向距離を管理する装置では、一定以上の厚みがある冶具などを差し込み管理する場合が多い。このため、固定子１と回転子２との径方向距離が大きい分割外周面１０の周方向両端付近における固定子１と回転子２との径方向距離を管理するようにすれば、分割外周面１０の周方向両端付近以外では冶具を差し込むことができないので、冶具を差し込む位置を管理することなく、冶具の差込可否のみで判断すればよいため、生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
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２から発生する磁束密度の変化量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。
【００３０】
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２との径方向距離が略一定に保たれる所定区間が大きくなると、回転子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。
【００３１】
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。
【００３２】
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）。
【００３３】
また、第２の曲面１２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の周方向両端付近において固定子１と回転子２との径方向距離が略一定に保たれる区間が大きくなると、回転子２の外周の磁束密度に与える影響が大きくなり、トルクリップルが大きくなる。したがって、第２の曲面１２上において分割外周面１０の周方向両端から所定角度となる位置から、周方向に分割外周面１０の周方向両端に向けて、固定子１と回転子２との径方向距離が徐々に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に入り込む磁束を変化させることができるので、回転子２の外周の磁束密度の変化量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。
【００３４】
なお、第２の曲面１２上における分割外周面１０の周方向両端からの所定角度は、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上において分割外周面１０の周方向両端からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置から、周方向に分割外周面１０の周方向両端に向けて、固定子１と回転子２との径方向距離が徐々に大きくなるようにすればよい。
【００３５】
また、第２の曲面１２上において分割外周面１０の周方向両端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。
【００３６】
上述したように、回転子２の外周の磁束密度の変化量は、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の周方向両端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。
【００３７】
回転子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の周方向両端では小さくなる。つまり、回転子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、固定子の外周の磁束密度の変化量を正弦波状に近づけることができず好ましくない。
【００３８】
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の周方向両端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、この区間の磁束の変化量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の周方向両端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２外周の磁束密度の変化量を正弦波に近づけることが可能となる。
【００３９】
さらに、回転子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２の外周の磁束密度の変化量をより正弦波に近づけることが可能となる。
【００４０】
また、図１および図２に示すように、実施の形態にかかる永久磁石埋込型モータでは、永久磁石３と永久磁石３の端部付近に存在する回転子２外周の薄肉部とを隔てる空隙９を設けている。
【００４１】
回転子２外周の薄肉部は、回転子２の他の部位よりも強度が弱いため、永久磁石３が永久磁石挿入穴７内で動いた場合に、永久磁石３が回転子２外周の薄肉部に接触しないように、空隙９を設けている。この空隙９により、永久磁石３が永久磁石挿入穴７内で動いても永久磁石３が回転子２外周の薄肉部に当たることを防ぐことができる。なお、この空隙９は、漏れ磁束を低減する機能も有している。
【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によれば、回転子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の軸心からの径方向距離が最小となり、周方向両端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２の曲面を分割外周面の周方向両端から周方向中心に向けて延びる一部区間あるいは全区間において回転子の軸心を中心軸とする円弧面により形成し、第１の曲面の両端間距離が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の永久磁石の幅よりも小さ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、トルクリップルに与える影響を抑制しつつ、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両端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、その円弧面の半径が分割外周面の周方向中心における回転子の軸心からの径方向距離と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磁束が増加するため、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、回転子の軸心を第３の曲面および第２の曲面の中心軸とすることにより、分割外周面の周方向中心および周方向両端における固定子と回転子との径方向距離がそれぞれ一定となるため、固定子と回転子との径方向距離を管理し易くなり、生産性を向上することができる。
【００４５】
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の変化量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。  
【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、トルクリップルの低下が可能である。
【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の曲面を構成する円弧面の分割外周面上の幅、つまり、分割外周面の周方向両端付近において固定子と回転子との径方向距離が略一定に保たれる区間が大きくなると、回転子の外周の磁束密度に与える影響が大きくなり、トルクリップルが大きくなる。これを回避するため、第２の曲面を構成する円弧面上において、分割外周面の周方向両端から所定角度となる位置における固定子の内周面との径方向距離よりも、分割外周面の周方向両端における固定子の内周面との径方向距離の方が大きくなるようにしたので、固定子に形成されるティース部に入り込む磁束を変化させることができ、回転子の外周の磁束密度の変化量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両端からの角度が少なくとも（３６０°／Ｓ／４）となる位置から、周方向両端に向けて、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、回転子の外周における磁束密度の変化量は、正弦波状、つまり、磁束密度の変化量が分割外周面の周方向中心付近では小さく、分割外周面の周方向両端に向かうに従い大きくなるのが望ましいが、回転子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両端では小さくなる。つまり、固定子の外周における磁束密度の変化量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両端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、この区間の磁束の変化量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両端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、回転子の外周における磁束密度の変化量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、回転子の外周における磁束密度の変化量をより正弦波に近づけることが可能となる。
【００５３】
また、永久磁石を埋設する永久磁石挿入穴の両端部に、永久磁石と回転子の外周面の薄肉部とを隔てる空隙を形成することにより、漏れ磁束を低減すると共に、永久磁石が永久磁石挿入穴内で動いても永久磁石が回転子外周の薄肉部に当たることを防ぐことができる。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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】
【００５７】
１  固定子
１ａ  固定子内周面
２，２ａ  回転子
３  永久磁石
４  回転軸
５  ティース部
６  スロット部
７  永久磁石挿入穴
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
【図１】
2013011546.tif 000003
【図２】
2013011546.tif 000004
【図３】
2013011546.tif 000005
【図４】
2013011546.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月4日(2013.10.4)
【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】
固定子巻線が巻回された複数のティース部がスロット部を介して等角度間隔に周方向に配置された固定子と、
周方向に等角度間隔に複数の永久磁石が埋設され、前記固定子の内周面に回転自在に保持された回転子と、
を備え、
前記回転子の外周面は、
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両端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両端から周方向中心に渡り、前記回転子の軸心を中心軸とし、前記固定子の内周面との径方向距離が前記第１の曲面と前記固定子の内周面との径方向距離よりも大きい略一定の円弧面により形成され前記第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の曲面の前記第２の曲面に交わる両端間距離は、前記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の前記永久磁石の幅よりも小さいことを特徴とする永久磁石埋込型モータ。
【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両端に渡って形成される所定区間において、前記回転子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。
【請求項３】
前記第１の曲面は、前記所定区間端から前記第２の曲面に交わるまでの区間において、前記第２の曲面を形成する円弧面よりも半径が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。
【請求項４】
前記所定区間の両端間角度は、（３６０°／スロット数）未満であることを特徴とする請求項３に記載の永久磁石埋込型モータ。
【請求項５】
前記所定区間の両端間角度は、前記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。
【請求項６】
前記回転子は、前記永久磁石を埋設する永久磁石挿入穴の両端部に、前記永久磁石と前記外周面の薄肉部とを隔てる空隙が形成された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。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータを適用したことを特徴とする圧縮機。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の永久磁石埋込型モータを適用したことを特徴とする送風機。
【請求項９】
請求項７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１０】
請求項８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。
【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】
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は、固定子巻線が巻回された複数のティース部がスロット部を介して等角度間隔に周方向に配置された固定子と、周方向に等角度間隔に複数の永久磁石が埋設され、前記固定子の内周面に回転自在に保持された回転子と、を備え、前記回転子の外周面は、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両端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両端から周方向中心に渡り、前記回転子の軸心を中心軸とし、前記固定子の内周面との径方向距離が前記第１の曲面と前記固定子の内周面との径方向距離よりも大きい略一定の円弧面により形成され前記第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の曲面の前記第２の曲面に交わる両端間距離は、前記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の前記永久磁石の幅よりも小さいことを特徴とする。
【国際調査報告】
2013011546.tif 000007
2013011546.tif 000008