(57)【要約】【課題】回転子鉄心のブリッジ部の疲労破壊を抑制しながら、回転子鉄心の内部における磁気短絡を抑制するようにした回転子を提供する。【解決手段】回転子６０は、第１ブリッジ、第２ブリッジ及び第３ブリッジのうち少なくとも１つがエッチング加工で形成されている。【選択図】図２
2011114927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の電磁鋼板を積層した回転子鉄心を有し、
前記回転子鉄心が、
永久磁石を装着するために略環状に形成された複数の磁石挿入孔と、
前記磁石挿入穴に連通し、前記磁石挿入孔の各端部から前記回転子鉄心の外周面近くまでに形成された貫通孔と、
前記磁石挿入孔の外周側にある、隣接する鉄心どうしを繋ぐ第２ブリッジと、を少なくとも有しており、
前記第２ブリッジと前記回転子鉄心の前記磁石挿入孔の内周側とを繋ぐ第１ブリッジ、及び、前記回転子鉄心の磁石挿入孔の外周側にある鉄心と内周側鉄心を直接繋ぐ第３ブリッジのうち少なくとも１つを設け、
前記第１ブリッジ、前記第２ブリッジ及び前記第３ブリッジのうち少なくともいずれかがエッチング加工で形成されている
ことを特徴とする回転子。
【請求項２】
前記第３ブリッジを形成するものにおいて、
前記磁石挿入孔の前記第３ブリッジ側の端部に、前記回転子鉄心の内周側及び外周側の少なくともいずれかに伸びる第２貫通孔を形成している
ことを特徴とする請求項１に記載の回転子。
【請求項３】
前記第１ブリッジ、前記２ブリッジ及び前記第３ブリッジのうち少なくともいずれかに穴部を設けている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子。
【請求項４】
前記第１ブリッジ、前記２ブリッジ及び前記第３ブリッジのうち少なくともいずれかの形成部分にハーフエッチング加工を施している
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の回転子。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の回転子と、
前記回転子の外周外側に設けられる固定子と、を備えている
ことを特徴とする磁石埋込型電動機。
【請求項６】
請求項５に記載の磁石埋込型電動機が搭載された
ことを特徴とする電動圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石が埋め込まれて使用される回転子、この回転子を備えた磁石埋込型電動機、及び、この磁石埋込型電動機が搭載された電動圧縮機に関し、特に回転子に形成されるブリッジ部の疲労破壊強度及び回転効率の向上を両立させた回転子、磁石埋込型電動機、及び、電動圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、各種産業機械に用いられる電動機として、回転子に永久磁石が埋め込まれる磁石埋込型電動機が存在している。そのようなものとして、極間鉄心部及び磁石スロット間鉄心部を形成した磁石埋込型電動機の回転子が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載されている極間鉄心部（極間鉄心部１４）は、高磁気抵抗部（高磁気抵抗部１４１）と、高磁気抵抗部の回転子周方向の中間点と軸側鉄心部（軸側鉄心部１２）とを結合するブリッジ部（ブリッジ部１４２）と、を有している。また、特許文献１に記載されている磁石スロット間鉄心部（磁石スロット間鉄心部１５）は、狭幅鉄心部（高磁気抵抗部１５１）と、広幅鉄心部（磁石止め部１５２）と、を有している。
【０００３】
すなわち、特許文献１に記載されているような従来の磁石埋込型電動機における回転子の鉄心は、永久磁石の内側にある鉄心部分（軸側鉄心部１２）と、永久磁石の外側にある鉄心部分（磁極鉄心部１１）と、をつなぐブリッジ部（ブリッジ部１４２）が複数形成されている。このブリッジ部は、回転子の回転動作によって永久磁石の外側の鉄心部分及び永久磁石に遠心力が生じても、これを保持する役目と、永久磁石が発生する磁気が、回転子鉄心内で短絡するのを抑制する役目と、を担っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８１７００号公報（第１図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、磁石埋込型電動機において、回転子の大型化、高速回転化に応じて、回転子に埋め込まれている永久磁石や磁石外周側の鉄心に働く遠心力が大きくなってきている。加えて、出力の増減に応じて回転数をこまめに制御しなければならない。このようなことから、回転数の変化に応じて隣接する磁極鉄心部を結合する高磁気抵抗部に大きな応力が繰り返しかかる状態が生じていた。
【０００６】
ここで、ブリッジ部及び高磁気抵抗部を経由して流れてしまう磁気短絡を低減するため、高磁気抵抗部の幅を狭くすると、高磁気抵抗部の機械的強度が充分でないため、高磁気抵抗部が疲労破壊を起こしてしまう恐れがあった。そのため、特許文献１に記載の回転子では、磁石挿入孔の中央部に、磁石外周側の鉄心と内周側の鉄心とを繋ぐ磁石スロット間鉄心部を設けることで、疲労強度を改善するようにしている。しかしながら、永久磁石から発生する磁気が、磁石スロット間鉄心部を介して短絡しやすくなり、効率が低下してしまうことになる。
【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、回転子鉄心のブリッジ部の疲労破壊を抑制しながら、回転子鉄心の内部における磁気短絡の低減を図った回転子、この回転子を備えた磁石埋込型電動機、及び、この磁石埋込型電動機が搭載された電動圧縮機を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る回転子は、複数枚の電磁鋼板を積層した回転子鉄心を有し、前記回転子鉄心が、永久磁石を装着するために略環状に形成された複数の磁石挿入孔と、前記磁石挿入穴に連通し、前記磁石挿入孔の各端部から前記回転子鉄心の外周面近くまでに形成された貫通孔と、前記磁石挿入孔の外周側にある、隣接する鉄心どうしを繋ぐ第２ブリッジと、を少なくとも有しており、前記第２ブリッジと前記回転子鉄心の前記磁石挿入孔の内周側とを繋ぐ第１ブリッジ、及び、前記回転子鉄心の磁石挿入孔の外周側にある鉄心と内周側鉄心を直接繋ぐ第３ブリッジのうち少なくとも１つを設け、前記第１ブリッジ、前記第２ブリッジ及び前記第３ブリッジのうち少なくとも１つがエッチング加工で形成されていることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る磁石埋込型電動機は、上記の回転子と、前記回転子の外周外側に設けられる固定子と、を備えていることを特徴とする。さらに、本発明に係る電動圧縮機は、上記の磁石埋込型電動機が搭載されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る回転子によれば、疲労破壊耐力を維持しながらブリッジ部の幅を細くでき、回転子鉄心の内部における磁気短絡の低減を図ることができる。また、本発明に係る磁石埋込型電動機によれば、上記の回転子を備えているので、高効率なものとなる。さらに、本発明に係る電動圧縮機によれば、上記の磁石埋込型電動機を搭載したので、同様に高効率なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る回転子（ローター）の縦断面構成を示す縦断面図である。
【図２】図１で示した回転子の一部を構成する回転子鉄心を示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る回転子の回転動作を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図７】本発明の実施の形態３に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図８】本発明の実施の形態４に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図９】本発明の実施の形態４に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図１０】本発明の実施の形態５に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例の所定部分を拡大して示す部分平面図である。
【図１１】本発明の実施の形態６に係る電動圧縮機の断面構成の一例を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る回転子（ローター）６０の縦断面構成を示す縦断面図である。図２は、図１で示した回転子６０の一部を構成する回転子鉄心１を示す平面図である。図３は、回転子６０の回転動作を説明するための説明図である。図１〜図３に基づいて、本発明の実施の形態１に係る回転子６０の構成及び動作について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１３】
図１及び図２に示すように、回転子６０は、回転子鉄心１、永久磁石１０、及び、端板７３を有している。回転子鉄心１は、外周近傍に略環状となるように複数（図２では６つ）の磁石挿入孔５を設けた電磁鋼板７４を軸方向に多数枚積層することで形成されている。磁石挿入孔５には、たとえば板状の希土類焼結磁石等の永久磁石１０が設置されるようになっている。また、回転子鉄心１は、磁石挿入孔５によって外周側鉄心２と内周側鉄心３とに分けられている。外周側鉄心２には、固定子巻線（図３で示す巻線７１）に生じる逆起電力の波形を正弦波に近づけるように、スリット６が複数設けられている。また、内周側鉄心３の中央には、シャフト（図示省略）を挿入するための孔４が設けられている。
【００１４】
外周側鉄心２における磁石挿入孔５の両端には、永久磁石１０の磁気短絡を抑制するため、貫通孔（空隙）９が設けられている。この貫通孔９は、磁石挿入穴５に連通し、磁石挿入穴５の各端部から回転子鉄心１の外周面近くまでに形成されている。また、外周側鉄心２と内周側鉄心３とを繋げ、異なる極に対応する磁石挿入孔５を分離するように、隣接する磁石挿入孔５の間には第１ブリッジ７が設けられている。さらに、第１ブリッジ７と外周側鉄心２とを繋ぐように、第２ブリッジ８が設けられている。つまり、第２ブリッジ８は、貫通孔９の外周側壁面を構成するように形成されている。端板７３は、回転子鉄心１の両端面に設けられるようになっている。この端板７３には、シャフトが挿通する貫通孔（図示省略）、及び、リベット７５が挿通するリベット挿通孔（図示省略）が形成されている。
【００１５】
すなわち、回転子６０は、永久磁石１０が装着された回転子鉄心１の両端面に端板７３を設け、複数のリベット挿通孔にリベット７５を挿通してかしめ固定して構成されている。また、回転子６０を構成している端板７３の一方（図では紙面下側）の下面には、回転時のバランスを保つ略半円状のバランスウェイト７６が隣り合う複数のリベット７５で一緒に固定されている。ここで、第１ブリッジ７及び第２ブリッジ８は、電磁鋼板７４にエッチングを施すことで成形されている。
【００１６】
回転子６０の動作について説明する。固定子（ステーター）６１の巻線７１に電流が供給されると、回転子６０は、電流が供給された固定子６１が発生する回転磁界（図３で示す磁力線７２）からの回転力（トルク）を受けて回転する。それに伴って、回転子６０の孔４に挿通された図示省略のシャフトが回転駆動する。バランスウェイト７６は、回転子６０とともに回転して、図示省略の揺動スクロールにより発生するシャフトのたわみを修正する機能を有している。
【００１７】
永久磁石１０を装着した回転子鉄心１が回転を始めると、永久磁石１０及び外周側鉄心２が遠心力を受け、径方向に膨らもうとする。第２ブリッジ８は、回転時において、永久磁石１０及び外周側鉄心２が径方向に膨らむのを抑えようとする。しかしながら、回転数の増大や磁石の大型化に応じて第２ブリッジ８にかかる遠心力が大きくなり、ブリッジ部（第１ブリッジ７及び第２ブリッジ８）に大きな応力が生じるようになる。この応力の値が疲労限度値を超えると、有限の繰り返し回数でブリッジ部が破断してしまう。
【００１８】
このとき、通常用いられるプレス加工により第２ブリッジ８を成形した場合と、エッチングにより第２ブリッジ８を成形した場合と、を比較すると、われわれの試験の結果では、エッチングにより第２ブリッジ８を成形した場合の方が、プレス加工により第２ブリッジ８を成形した場合よりも４０％程度高い疲労限度値を有することが確かめられた。その理由としては、プレス加工では破断面のいたるところで電磁鋼板に粒界の亀裂が生じており、その亀裂が疲労破壊の起点となるが、エッチング加工の場合は、多少の凹凸があっても第２ブリッジ８の表面（貫通孔９の内壁面及び回転子鉄心１の外壁面）は比較的滑らかで、疲労破壊の起点となるような亀裂がないためと考えられる。
【００１９】
この結果から、プレス加工と同じ疲労強度を有するブリッジ部をエッチングで成形した場合は、第２ブリッジ８の幅（回転子鉄心１の外壁面から貫通孔９の外周側内壁面までの距離）をプレス加工の８０％程度まで狭めることが可能となる。したがって、磁路としてのブリッジ部は、磁気抵抗が高くなるため、永久磁石１０の磁気短絡を低減することが可能となる。もしくは、プレス加工と同じ幅でエッチング加工により第２ブリッジ８を成形した場合、回転子６０の回転数をＳＱＲＴ（１．４）1/2 ≒１．２倍程度高くすることが可能となる。
【００２０】
以上のように、ブリッジ部をエッチング加工により成形すれば、プレス加工でブリッジ部を成形する場合に比べて幅の狭いブリッジ形状で第２ブリッジ８を形成することができる。第２ブリッジ８の幅を狭めることで、プレス加工で成形した場合と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の低減を図ることが可能になる。したがって、回転子６０が搭載される電動機（実施の形態６参照）においては、プレス加工と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の少ない高効率なものとなる。また、プレス加工時と同レベルの効率の場合は、プレス加工より高い疲労破壊耐力が得られ、回転子６０が搭載される電動機の運転範囲をより高速回転側に広げることが可能となる。
【００２１】
ここで、エッチング加工を用いた回転子鉄心１の製造工程について簡単に説明する。エッチング加工とは、化学薬品等の腐食作用を応用した加工方法で、使用する素材の必要部分にのみ防食処理を施し、腐食剤（エッチング液）によって不要部分を除去することで目的の形状を得るものである。このエッチング加工は、プレス加工では困難な微細加工や板の厚みの半分を削る加工（ハーフエッチング）として利用される。ここでは、回転子鉄心１に形成するブリッジ部の成型にエッチング加工を利用している。なお、磁石挿入孔５やスリット６も併せてエッチング加工で成形してもよい。
【００２２】
回転子鉄心の一部もしくは全部は、エッチング加工を利用して以下のように形成される。
（１）電磁鋼板素材の洗浄、乾燥。
（２）電磁鋼板素材へのフォトレジストの全面塗布、乾燥。
（３）フォトレジストにパターン形成するためのマスクの装着。
（４）フォトレジストへの露光。
（５）電磁鋼板素材からのマスクの除去。
（６）フォトレジストの除去。
【００２３】
（７）電磁鋼板素材へのエッチング。
（８）電磁鋼板素材からのフォトレジストの全面剥離。
（９）電磁鋼板素材の洗浄、乾燥。
（１０）電磁鋼板７４の完成。
なお、エッチング液としては、特に限定するものではないが、たとえば塩化第二鉄水溶液等を用いるとよい。
【００２４】
この実施の形態１では、外周側鉄心２に複数のスリット６が設けられている状態を例に示しているが、これに限定するものではなく、スリット６を必ず設ける必要はなく、また設ける場合にも個数を特に限定するものではない。また、実施の形態１では、６つの磁石挿入孔５が回転子鉄心１に形成されている状態を例に示しているが、個数を特に限定するものではない。さらに、図２には図示されていないが、回転子鉄心１にはリベット７５が挿通するリベット挿通孔が形成されている。
【００２５】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例（以下、回転子鉄心１ａと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図５は、本発明の実施の形態２に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例（以下、回転子鉄心１ｂと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図４及び図５に基づいて、実施の形態２の特徴部分について説明する。なお、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００２６】
回転子鉄心１ａ及び回転子鉄心１ｂの基本的な構成は、実施の形態１で説明した回転子鉄心１と同様である。回転子鉄心１ａにおいては、第２ブリッジ８に穴部１１が形成されている点で、実施の形態１で説明した回転子鉄心１と相違し、回転子鉄心１ｂにおいては、第１ブリッジ７に第１穴部１１ａが形成されている点及び第２ブリッジ８に第２穴部１１ｂが形成されている点で、実施の形態１で説明した回転子鉄心１と相違している。なお、穴部１１、第１穴部１１ａ及び第２穴部１１ｂは、空孔のように貫通形成されていてもよく、凹部のように底部を残して形成されていてもよい。
【００２７】
エッチング加工を用いた場合、エッチング加工の特性上、ブリッジ部の幅は電磁鋼板７４の板厚の７５％程度まで狭めることができる。たとえば、従来の回転子鉄心の構成では、電磁鋼板の板厚が０．３５［ｍｍ］、ブリッジ部の幅が１．０［ｍｍ］必要であったものに対し、本発明の実施の形態に係る回転子に用いられる回転子鉄心の構成では、電磁鋼板７４の板厚が０．３５［ｍｍ］、ブリッジ部の幅が０．７５［ｍｍ］にでき、さらにブリッジ部に穴部１１を設ける場合、ブリッジ部の幅を０．２６［ｍｍ］が２本、実質０．５２の幅で構成ができることになる。このことを利用して、回転子鉄心１ａでは穴部１１を、回転子鉄心１ｂでは第１穴部１１ａ及び第２穴部１１ｂを、それぞれ設けている。
【００２８】
回転子鉄心１ａに形成する穴部１１は、第２ブリッジ８をはしご状にするように成形されている。つまり、穴部１１は、平面形状が略四角形状になるように成形されている。第２ブリッジ８をはしご状にすることで、第２ブリッジ８の実質上の幅を狭くしながら、第２ブリッジ８の疲労限度値を向上させることが可能になる。なお、穴部１１に底部を残す場合は、ハーフエッチングにより電磁鋼板７４の板厚の半分が残っている状態に加工されるが、その場合は磁気短絡抑制効果よりも疲労破壊耐力向上の効果が大きくなる。
【００２９】
回転子鉄心１ｂに形成する第１穴部１１ａ及び第２穴部１１ｂは、平面形状が略三角形状になるように成形されている。こうすることにより、ブリッジ部の実質上の幅を狭くしながら、ブリッジ部の疲労限度値を向上させることができる。なお、回転子鉄心１ａのように、第１穴部１１ａ及び第２穴部１１ｂのうち少なくともいずれかが形成されていればよい。また、回転子鉄心１ａに第２穴部１１ｂを形成するようにしてもよい。
【００３０】
以上のように、エッチング加工を用いて、ブリッジ部に平面形状が略三角形状もしくは略四角形状の穴部（穴部１１、第１穴部１１ａ及び第２穴部１１ｂ）を設けたことにより、疲労破壊耐力の向上及び磁気短絡の低減を実現した回転子を得ることが可能となる。したがって、回転子６０が搭載される電動機においては、プレス加工と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の少ない高効率なものとなる。また、プレス加工時と同レベルの効率の場合は、プレス加工より高い疲労破壊耐力が得られ、回転子６０が搭載される電動機の運転範囲をより高速回転側に広げることが可能となる。なお、穴部の形状を略三角形状又は略四角形状に限定するものではない。
【００３１】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例（以下、回転子鉄心１ｃと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図７は、本発明の実施の形態３に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例（以下、回転子鉄心１ｄと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図６及び図７に基づいて、実施の形態３の特徴部分について説明する。なお、実施の形態３では実施の形態１及び実施の形態２との相違点を中心に説明し、実施の形態１及び実施の形態２と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００３２】
回転子鉄心１ｃ及び回転子鉄心１ｄの基本的な構成は、実施の形態１で説明した回転子鉄心１と同様であるが、磁石挿入孔の構成が実施の形態１で説明した回転子鉄心１と相違している。なお、以下の説明において、回転子鉄心１ｃ及び回転子鉄心１ｄに形成される磁石挿入孔を磁石挿入孔５ａと称するものとする。
【００３３】
回転子鉄心１ｃにおいては、磁石挿入孔５ａが周方向（長手方向）中央部近傍において第３ブリッジ１２で隔てられている。つまり、磁石挿入孔５ａの周方向中央部に、外周側鉄心２と内周側鉄心３を直接繋ぐ第３ブリッジ１２が形成されている。そして、磁石挿入孔５ａの第３ブリッジ１２側の端部には、外周側鉄心２及び内周側鉄心３の少なくともいずれか側に伸びるように第２貫通孔（第２空隙）１３が形成されている。つまり、第２貫通孔１３を形成することによって、第３ブリッジ１２が成形される。また、第３ブリッジ１２には、穴部１１ｃが形成されている。なお、穴部１１ｃは、空孔のように貫通形成されていてもよく、凹部のように底部を残して形成されていてもよい。
【００３４】
第３ブリッジ１２を設ける場合、第１ブリッジ７及び第２ブリッジ８のみが設けられている場合に比べて、機械的強度は向上するが、第３ブリッジ１２を介して永久磁石１０の磁気短絡が増大する。これを少しでも抑制するために第３ブリッジ１２を細く（つまり、隣接する穴部１１ｃ間の距離を短く）することも考えられるが、機械的強度向上のためには限界が存在する。そこで、磁石挿入孔５ａの第３ブリッジ１２で隔てられた部分に第２貫通孔１３を設けるようにしている。こうすることにより、第３ブリッジ１２を介した磁気回路を長くでき、磁気抵抗が大きくなるため磁気短絡を抑制することが可能となる。
【００３５】
なお、図６では、第２貫通孔１３が外周側鉄心２及び内周側鉄心３の双方側に伸びるように形成されている状態を例に示している。また、図７では、第２貫通孔１３が外周側鉄心２側に伸びるように形成されている状態を例に示している。いずれにしても、同様の効果を発揮することは言うまでもない。さらに、図には示していないが、第２貫通孔１３が内周側鉄心３側に伸びるように形成されていても、同様の効果を発揮することは言うまでもない。
【００３６】
以上のように、回転子鉄心１ｃ及び回転子鉄心１ｄにおいては、第３ブリッジ１２及び第２貫通孔１３を設けることによって、機械的強度を向上しながら磁気短絡の増大を抑制した回転子を得ることが可能となる。また、第１ブリッジ７、第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２をエッチングで成形することにより、ブリッジ部の幅を従来のプレス加工より狭くすることができ、機械的強度を落とすことなく、磁気短絡量を低減することができる。したがって、回転子６０が搭載される電動機においては、プレス加工と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の少ない高効率なものとなる。また、プレス加工時と同レベルの効率の場合は、プレス加工より高い疲労破壊耐力が得られ、回転子６０が搭載される電動機の運転範囲をより高速回転側に広げることが可能となる。
【００３７】
さらに、第３ブリッジ１２に第２貫通孔１３を設けることで、第３ブリッジ１２の実質的な幅を狭くすることができ、効率をまた更に向上できる。図６及び図７では、穴部１１ｃの平面形状が略四角形状に形成されている場合を例に示しているが、略三角形状に形成してもよく、特に形状を限定するものではない。なお、実施の形態１、実施の形態２の特徴事項を実施の形態３の特徴事項に適宜組み合わせて回転子鉄心を構成してもよい。
【００３８】
実施の形態４．
図８は、本発明の実施の形態４に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例（以下、回転子鉄心１ｅと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図９は、本発明の実施の形態４に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の他の例（以下、回転子鉄心１ｆと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図８及び図９に基づいて、実施の形態４の特徴部分について説明する。なお、実施の形態４では実施の形態１〜実施の形態３との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態３と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００３９】
回転子鉄心１ｅ及び回転子鉄心１ｆの基本的な構成は、実施の形態３で説明した回転子鉄心１ｃ、回転子鉄心１ｄと同様であるが、第１ブリッジを設けていない点で実施の形態３で説明した回転子鉄心１ｃ、回転子鉄心１ｄと相違している。すなわち、回転子鉄心１ｅ及び回転子鉄心１ｆは、第１ブリッジを設けず、磁石挿入孔５ａの両端を貫通孔（空隙）１４で繋ぐようにして構成されている。
【００４０】
第１ブリッジ７を取り去ることで、従来の回転子鉄心のような、第１ブリッジから第２ブリッジを経由して、１枚の永久磁石で磁気短絡してしまう磁路をなくし、第２ブリッジ８を経由して、異なる極を構成する２枚の永久磁石１０からの磁気を短絡する磁路１６を構成できる。そのため、第２ブリッジ８を通る磁路１６の起磁力が増大したにもかかわらず、第２ブリッジ８の形状は従来と同じため、結果として磁気抵抗を大きくでき、磁気短絡を抑制することが可能になる。
【００４１】
以上のように、回転子鉄心１ｅ及び回転子鉄心１ｆにおいては、第１ブリッジを設けないことによって、第２ブリッジ８を介した磁気短絡を低減でき、効率を向上させた回転子を得ることが可能となる。
【００４２】
なお、回転子鉄心１ｅ及び回転子鉄心１ｆにおいては、第２ブリッジ８経由の磁路における磁気短絡低減効果が得られたが、図８及び図９に示すように、実施の形態３で説明した第２貫通孔１３を設けることで、第３ブリッジ１２が長くなり磁気抵抗が増大するため、第３ブリッジ１２を経由した磁路の磁気短絡を低減することができ、効率を更に向上できる。
【００４３】
また、第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２をエッチングで成形することにより、ブリッジ部の幅を従来のプレス加工より狭くすることができ、機械的強度を落とすことなく磁気短絡量を低減することができ、効率を更に向上できる。さらに、第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２の少なくともいずれかに、平面形状が略三角形状もしくは略四角形状の穴部（第２穴部１１ｂ、穴部１１ｃ）を設けることで、ブリッジ部（第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２）の機械強度を維持しながら、ブリッジ部の実質的幅を細くすることができ、磁気短絡の低減を実現した回転子を得ることが可能となる。したがって、回転子６０が搭載される電動機においては、プレス加工と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の少ない高効率なものとなる。また、プレス加工時と同レベルの効率の場合は、プレス加工より高い疲労破壊耐力が得られ、回転子６０が搭載される電動機の運転範囲をより高速回転側に広げることが可能となる。
【００４４】
なお、図８においては第３ブリッジ１２が１つの磁石挿入孔５ａあたり１本の場合を示したが、図９に示すように、２本以上の第３ブリッジ１２を設けてもよい。つまり、第３部１２は、磁石挿入孔５ａの周方向中央部だけでなく、所定の部分に形成することが可能である（実施の形態３でも同様である）。また、実施の形態１〜実施の形態３の特徴事項を実施の形態４の特徴事項に適宜組み合わせて回転子鉄心を構成してもよい。
【００４５】
実施の形態５．
図１０は、本発明の実施の形態５に係る回転子の一部を構成する回転子鉄心の一例（以下、回転子鉄心１ｇと称する）の所定部分を拡大して示す部分平面図である。図１０に基づいて、実施の形態５の特徴部分について説明する。なお、実施の形態５では実施の形態１〜実施の形態４との相違点を中心に説明し、実施の形態１〜実施の形態４と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００４６】
回転子鉄心１ｇの基本的な構成は、実施の形態１で説明した回転子鉄心１と同様であるが、第１ブリッジ７、第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２に相当する部分を電磁鋼板７４の板厚の約半分程度の厚みとしている点で実施の形態１で説明した回転子鉄心１と相違している。すなわち、回転子鉄心１ｇは、第１ブリッジ７、第２ブリッジ８及び第３ブリッジ１２に相当する部分にハーフエッチングを施し、その部分を、電磁鋼板７４の板厚の約半分程度の厚みとしている。なお、第１ブリッジ７及び第２ブリッジ８に相当する部分をエリア１５ａとし、第３ブリッジ１２に相当する部分をエリア１５ｂとして表している。
【００４７】
図１０に示すように、第１ブリッジ７、第２ブリッジ８、及び、第３ブリッジ１２の少なくとも１つにハーフエッチング加工を施し、厚さを電磁鋼板７４の半分程度とすることで、ブリッジ部の疲労破壊強度を維持しながら、ブリッジ部を介した磁気短絡を低減することが可能となる。なお、図１０では、第１ブリッジ７、第２ブリッジ８、及び、第３ブリッジ１２の全部にハーフエッチング加工を施している場合を例に示しているが、それらのうち少なくとも１つにハーフエッチング加工が施されていればよい。
【００４８】
以上のように、ハーフエッチングにより第１ブリッジ７、第２ブリッジ８、及び、第３ブリッジ１２の少なくとも１つを電磁鋼板７４の板厚の略半分の厚みに成形したため、ブリッジ部の機械強度を維持しながら、磁気短絡の低減を実現した回転子を得ることが可能となる。したがって、回転子６０が搭載される電動機においては、プレス加工と同等レベルの疲労破壊耐力を持ちながら、磁気短絡の少ない高効率なものとなる。また、プレス加工時と同レベルの効率の場合は、プレス加工より高い疲労破壊耐力が得られ、回転子６０が搭載される電動機の運転範囲をより高速回転側に広げることが可能となる。また、実施の形態１〜実施の形態４の特徴事項を実施の形態５の特徴事項に適宜組み合わせて回転子鉄心を構成してもよい。
【００４９】
以上、本発明の特徴事項を実施の形態１〜実施の形態５に分けて説明したが、本発明は、図面に図示した内容に限定されるものではない。たとえば、穴部の平面形状は、略三角形状や略四角形状以外の形状（丸形状や多角形形状、曲線と直線で構成された形状等）でも同様の効果を有する。また、スリット６の形状は、図示した形状以外の形状（斜めに倒れた形状や、細いスリットが複数本並んで形成されたものなど）でも同様の効果を有する。また、同一極内の永久磁石１０は、分割されていてもよく、その場合、同一直線上でなくても、たとえばＶ字状に配置されたものでも同様の効果を有する。
【００５０】
実施の形態６.
図１１は、本発明の実施の形態６に係る電動圧縮機１００の断面構成の一例を示す縦断面図である。図１１に基づいて、電動圧縮機１００の構成及び動作について説明する。この電動圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和装置、冷凍装置、給湯器等の各種産業機械に用いられる冷凍サイクルの構成要素となるものである。また、この電動圧縮機１００には、実施の形態１〜実施の形態５で説明した回転子のいずれかを備えた磁石埋込型電動機が搭載されている。
【００５１】
この電動圧縮機１００は、流体である冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。電動圧縮機１００は、一般的に、密閉型のケーシング内に、圧縮機構３５と、圧縮機構３５を駆動する駆動機構３６とが収納されている。このケーシングは、アッパーシェル３１、センターシェル３０、及び、ロアシェル３２で構成されており、圧力容器となっている。図１１に示すように、圧縮機構３５が上側に、駆動機構３６が下側に、それぞれ配置されている。このケーシングの底部は、冷凍機油４０を貯留する油だめとなっている。
【００５２】
圧縮機構３５は、吸入パイプ３３から吸入した冷媒を圧縮してケーシング内の上方に形成されている高圧室２１に排出する機能を有している。この高圧室２１に排出された冷媒は、吐出パイプ３４から電動圧縮機１００の外部に吐出されるようになっている。駆動機構３６は、圧縮機構３５で冷媒を圧縮するために、圧縮機構３５を構成している揺動スクロール５２を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動機構３６がシャフト５６を介して揺動スクロール５２を駆動することによって、圧縮機構３５で冷媒を圧縮するようになっているのである。
【００５３】
圧縮機構３５は、固定スクロール５１と、揺動スクロール５２と、フレーム５４と、で概略構成されている。図１１に示すように、揺動スクロール５２は下側に、固定スクロール５１は上側に配置されるようになっている。固定スクロール５１は、台板５１ａと、台板５１ａの一方の面に立設された渦巻状突起である渦巻部５１ｂと、で構成されている。揺動スクロール５２は、台板５２ａと、台板５２ａの一方の面に立設された渦巻状突起である渦巻部５２ｂと、で構成されている。固定スクロール５１及び揺動スクロール５２は、渦巻部５１ｂと渦巻部５２ｂとを互いに噛み合わせ、ケーシング内に装着されている。そして、渦巻部５２ｂと渦巻部５１ｂとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室２２が形成される。
【００５４】
固定スクロール５１は、フレーム５４に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール５１の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒を吐出する吐出口５３が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒は、固定スクロール５１の上部に設けられている高圧室２１に排出されるようになっている。揺動スクロール５２は、固定スクロール５１に対して自転することなく公転運動を行うようになっている。また、揺動スクロール５２の渦巻部５２ｂ形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、中空円筒形状の偏心穴５２ｃが形成されている。この偏心穴５２ｃには、後述するシャフト５６の上端に設けられた偏心ピン部５６ａが嵌入（係合）されている。
【００５５】
フレーム５４は、ケーシングの内周面に固着され、中心部にシャフト５６を貫通させるため貫通孔が形成されている。また、フレーム５４には、揺動スクロール５２のスラスト面側から軸方向下側に貫通する返油溝６１ａが形成されており、スラスト面を潤滑した冷凍機油４０をケーシング底部に戻すようになっている。図１１では、返油溝６１ａが１つだけ形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、返油溝６１ａを２つ以上形成してもよい。なお、フレーム５４は、その外周面を焼き嵌めや溶接等によってケーシングの内周面に固定するとよい。
【００５６】
駆動機構３６は、固定子６１の内周面側に回転可能に配設され、シャフト５６に固定された回転子６０（実施の形態１〜実施の形態５のいずれかの回転子）と、ケーシング内に垂直方向に収容され、固着保持された固定子６１と、回転軸であるシャフト５６と、で概略構成されている。回転子６０は、シャフト５６に固定され、固定子６１への通電が開始することにより回転駆動し、シャフト５６を回転させるようになっている。また、固定子６１の外周面は焼き嵌め等によりケーシング（センターシェル３０）に固着支持されている。すなわち、回転子６０及び固定子６１で本発明の実施の形態に係る磁石埋込型電動機を構成している。
【００５７】
シャフト５６は、回転子６０の回転に伴って回転し、揺動スクロール５２を旋回させるようになっている。このシャフト５６は、上端をフレーム５４の中心部に位置する主軸受５５で、下端をセンターシェル３０の下方に固定配置されたサブフレーム５７の中心部に位置する副軸受５８で、回転可能に支持されている。このシャフト５６の上端部は、揺動スクロール５２の偏心穴５２ｃと回転自在に嵌合する偏心ピン部５６ａが形成されている。また、シャフト５６の内部には、上端面まで連通している給油通路５６ｂが形成されている。この給油通路５６ｂは、ケーシング底部に貯留してある冷凍機油４０の流路となるものである。
【００５８】
シャフト５６の下端側には、シャフト５６の回転に伴い冷凍機油４０を汲み上げるオイルポンプ５９が設けられている。このオイルポンプ５９の遠心ポンプ作用により、冷凍機油４０が汲み上げられ、給油通路５６ｂを流れて圧縮機構３５に供給されるようになっている。また、ケーシングを構成するセンターシェル３０には、冷媒を吸入するための吸入パイプ３３が連接されている。この吸入パイプ３３は、シェル内空間（低圧室２０）に開口するようになっている。さらに、ケーシングを構成するアッパーシェル３１には、冷媒を吐出するための吐出パイプ３４が連接されている。この吐出パイプ３４は、シェル内空間（高圧室２１）に開口するようになっている。
【００５９】
なお、揺動スクロール５２と固定スクロール５１との間には、揺動スクロール５２の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するための図示省略のオルダムリングが配設されている。このオルダムリングは、揺動スクロール５２と固定スクロール５１との間に配設され、揺動スクロール５２の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリングは、揺動スクロール５２の自転防止機構として機能している。また、電動圧縮機１００には、固定子６１に電源を供給するための密封端子６３及びリード線６２が設けられている。
【００６０】
ここで、電動圧縮機１００の動作について簡単に説明する。
密封端子６３に通電すると、リード線６２を介して電源が固定子６１に供給される。回転子６０は、電源が供給された固定子６１が発生する回転磁界からの回転力（トルク）を受けて回転する。それに伴って、主軸受５５と副軸受５８に支持されているシャフト５６が回転駆動する。揺動スクロール５２は、シャフト５６の偏心ピン部５６ａに係合されており、揺動スクロール５２の自転運動がオルダムリングの自転防止機構によって公転運動に変換される。
【００６１】
回転子６０が回転するとき、回転子６０の下面に装着されているバランスウェイト６７（実施の形態１〜実施の形態５で説明したバランスウェイト７６と同様）で揺動スクロール５２の偏心公転運動に対するバランスを保っている。つまり、バランスウェイト６７は、回転子６０とともに回転して、この回転に対しての質量バランスをとる機能を有している。その結果、シャフト５６の上部に偏心支持された揺動スクロール５２が揺動されて公転旋回を始め、公知の圧縮原理により冷媒を圧縮する。
【００６２】
まず、シャフト５６の回転駆動によって、ケーシング内の冷媒が固定スクロール５１の渦巻部５１ｂと揺動スクロール５２の渦巻部５２ｂとにより形成される圧縮室２２内へ流れ、吸入過程が開始する。この吸入過程は、低圧冷媒ガスが、吸入パイプ３３を介して外部から低圧室２０内を介して圧縮室２２内に吸い込まれることにより開始する。
【００６３】
圧縮室２２内に冷媒ガスが吸入されると、偏心させられた揺動スクロール５２の公転旋回運動による固定スクロール５１と揺動スクロール５２との圧縮作用により、圧縮室２２の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、圧縮機構３５では、揺動スクロール５２が公転旋回運動すると、冷媒ガスが吸入口となる揺動スクロール５２の渦巻部５２ｂ及び固定スクロール５１の渦巻部５１ｂの最外周開口部から取り込まれて、揺動スクロール５２の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうにようになっている。
【００６４】
そして、圧縮室２２で圧縮された冷媒ガスは、吐出過程に移行する。つまり、圧縮された高圧冷媒ガスは、固定スクロール５１の吐出口５３を通過し、高圧室２１を経由してから吐出パイプ３４を介して電動圧縮機１００の外部へと吐出されるのである。
【００６５】
なお、低圧室２０内の低圧冷媒ガスと高圧室２１内の高圧冷媒ガスとは、固定スクロール５１及びフレーム５４により気密が保たれるように仕切られているのでケーシング内で混在することがない。また、シャフト５６が回転すると、オイルポンプ５９の遠心ポンプ作用により冷凍機油４０が吸引され、シャフト５６内に設けられた給油通路５６ｂを通って主軸受５５及び副軸受５８等に供給された後、重力により返油溝６１ａを介して再びロアシェル３２内へ戻る。そして、固定子６１への通電を止めると、電動圧縮機１００が運転を停止する。
【００６６】
したがって、電動圧縮機１００は、実施の形態１〜実施の形態５で説明したいずれかの回転子を備えているので、疲労破壊耐力の向上もしくは効率を向上させたものとなっている。同様に、電動圧縮機１００に搭載される磁石埋込型電動機も同様の効果を得ることが可能になる。
【符号の説明】
【００６７】
１  回転子鉄心、１ａ  回転子鉄心、１ｂ  回転子鉄心、１ｃ  回転子鉄心、１ｄ  回転子鉄心、１ｅ  回転子鉄心、１ｆ  回転子鉄心、１ｇ  回転子鉄心、２  外周側鉄心、３  内周側鉄心、４  孔、５  磁石挿入孔、５ａ  磁石挿入孔、６  スリット、７  第１ブリッジ、８  第２ブリッジ、９  貫通孔（空隙）、１０  永久磁石、１１  穴部、１１ａ  第１穴部、１１ｂ  第２穴部、１１ｃ  穴部、１２  第３ブリッジ、１３  第２貫通孔（第２空隙）、１４  貫通孔（空隙）、１５ａ  エリア、１５ｂ  エリア、１６  磁路、２０  低圧室、２１  高圧室、２２  圧縮室、３０  センターシェル、３１  アッパーシェル、３２  ロアシェル、３３  吸入パイプ、３４  吐出パイプ、３５  圧縮機構、３６  駆動機構、４０  冷凍機油、５１  固定スクロール、５１ａ  台板、５１ｂ  渦巻部、５２  揺動スクロール、５２ａ  台板、５２ｂ  渦巻部、５２ｃ  偏心穴、５３  吐出口、５４  フレーム、５５  主軸受、５６  シャフト、５６ａ  偏心ピン部、５６ｂ  給油通路、５７  サブフレーム、５８  副軸受、５９  オイルポンプ、６０  回転子、６１  固定子、６１ａ  返油溝、６２  リード線、６３  密封端子、６７  バランスウェイト、７１  巻線、７２  磁力線、７３  端板、７４  電磁鋼板、７５  リベット、７６  バランスウェイト、１００  電動圧縮機。
【図１】
2011114927.tif 000003
【図２】
2011114927.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】
2011114927.tif 000009
【図８】
2011114927.tif 000010
【図９】
2011114927.tif 000011
【図１０】
2011114927.tif 000012
【図１１】
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