【手続補正書】
【提出日】平成20年11月20日(2008.11.20)
【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】
固定子と、回転子を備え、前記固定子には、前記回転子の外周面と対向するティース先端面を有するティースが設けられており、前記回転子には、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されており、前記主磁極部には、永久磁石が挿入される磁石挿入孔が設けられている永久磁石回転機であって、
前記回転子を軸方向に直角な断面で見た時、前記回転子の外周面は、主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状の外周面を有し、前記第２の曲線形状の外周面の曲率半径は、前記第１の曲線形状の外周面の曲率半径より大きく設定されており、前記第２の曲線形状の外周面には、前記磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する位置に切欠部が形成されており、
前記第１の曲線形状の外周面の幅をθ（開角；機械角）、前記回転子の極対数をＰ、前記切欠部の幅をＡ（開角；機械角）とした時、
（７４／Ｐ）度≦θ≦（８６／Ｐ）度
（１６／Ｐ）度≦Ａ≦（４８／Ｐ）度
を満足するように構成されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石回転機であって、
前記回転子の外周面と前記ティース先端面との間の距離の最小値をｇ（ｍｍ）、前記回転子の最外周面と前記補助磁極部の外周面との間の距離の最大値をＤ（ｍｍ）とした時、
（０．５）≦（Ｄ／ｇ）≦（１．６）
を満足するように構成されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項３】
請求項１または２に記載の永久磁石回転機であって、
前記回転子の外周面と前記ティース先端面との間の距離の最小値をｇ（ｍｍ）、前記回転子の最外周面と前記補助磁極部の外周面との間の距離の最大値をＤ（ｍｍ）、前記切欠部の深さの最小値をｈ（ｍｍ）とした時、
（０．０８）×（ｇ＋Ｄ）≦ｈ≦（０．６）×（ｇ＋Ｄ）
を満足するように構成されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
磁石挿入孔は、主磁極部の中央部にブリッジ部が形成されるように設けられている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
前記第１の曲線形状は、主磁極部のｄ軸上に曲率中心を有する円弧形状であり、前記第２の曲線形状は、補助磁極部のｑ軸上に曲率中心を有する円弧形状である、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の永久磁石回転機を、圧縮機を駆動する電動機として用いた圧縮装置。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかの永久磁石回転機を、車両に搭載される電動機として用いた自動車。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
従来の永久磁石埋込型電動機の回転子の外周面は、回転子の軸方向に直角な断面で見て、円形形状に形成されている。このような回転子を用いた永久磁石埋込型電動機では、主磁極部と補助磁極部の境界部が、ティースが配置されている位置を通過する時に、ティースを流れる磁束が急激に変化することがある。ティースを流れる磁束の急激に変化することによって、音や振動が発生する。
ティースを流れる磁束が急激に変化するのを防止するために、図１６〜図１９に示されている回転子を有する永久磁石埋込型電動機が提案されている。なお、図１６及び図１７は、固定子のスロットに固定子巻線を分布巻方式で収容する形式の永久磁石埋込型電動機を示し、図１８及び図１９は、固定子のスロットに固定子巻線を集中巻方式で収容する形式の永久磁石埋込型電動機を示している。
図１６に示す永久磁石埋込型電動機は、ティースＴ１〜Ｔｎが設けられている固定子５４０と、回転子５５０を有している。回転子５５０の各主磁極部には、永久磁石５５２ａ〜５５２ｄが挿入される磁石挿入孔５５１ａ〜５５１ｄが設けられている。回転子５５０の外周面は、回転子５５０の軸方向に直角な断面で見て、円弧形状の外周面５５０ａ〜５５０ｄを有している。外周面５５０ａ〜５５０ｄは、回転子５５０の中心Ｏと主磁極部の周方向中央部とを結ぶ線（「ｄ軸」という）上であって、中心Ｏより磁石挿入孔５５１ａ〜５５１ｄ側にずれた位置Ｋを中心とする、半径Ｒ１の円弧形状に形成されている。
なお、図１８に示す永久磁石埋込型電動機は、図１６に示す回転子５５０と同様の構成の回転子７５０と、図１６に示すティースの幅より大きい幅を有するティースが設けられている固定子７４０を有している。（特許文献１参照）
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
図１７に示す永久磁石埋込型電動機は、ティースＴ１〜Ｔｎが設けられている固定子６４０と、回転子６５０を有している。回転子６５０の各主磁極部には、永久磁石６５２ａ１、６５２ａ２〜６５２ｄ１、６５２ｄ２を挿入する磁石挿入孔６５１ａ１、６５１ａ２〜６５１ｄ１、６５１ｄ２が設けられている。回転子６５０の外周面は、回転子６５０の軸方向に直角な断面で見て、外周面６５０ａ〜６５０ｄと外周面６５０ａｂ〜６５０ｄａにより構成されている。外周面６５０ａ〜６５０ｄは、主磁極部のｄ軸と交差し、回転子６５０の中心Ｏを中心とする、半径Ｒの円弧形状に形成されている。外周面６５０ａｂ〜６５０ｄａは、回転子６５０の中心Ｏと補助磁極部の周方向中央部とを結ぶ線（「ｑ軸」という）に交差し、円弧形状の外周面６５０ａ〜６５０ｄからＶ字形状に切り欠かれた形状を有している。
なお、図１９に示す永久磁石埋込型電動機は、図１７に示す回転子６５０と同様の構成の回転子８５０と、図１７に示すティースの幅より大きい幅を有するティースが設けられている固定子８４０を有している。（特許文献２参照）
図１６〜図１９に示す永久磁石埋込型電動機では、インバータ等の電源装置から固定子巻線に電力を供給することによって回転子が回転する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明の永久磁石回転機は、典型的には、回転子の磁石挿入孔に永久磁石が挿入される永久磁石埋込型電動機として構成される。本発明は、固定子と、回転子を備えている。固定子には、回転子の外周面と対向するティース先端面を有するティースが設けられている。ティースによってスロットが形成され、スロット内に固定子巻線が収容される。固定子巻線は、例えば、分布巻方式や集中巻方式によってスロット内に収容される。回転子には、回転子の軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には、永久磁石が挿入される磁石挿入孔が、回転子の軸方向に設けられている。永久磁石は、周方向に交互に異なる極性の主磁極部が配置されるように、主磁極部毎に異なる極性に着磁される。
回転子を軸方向に直角な断面で見た時、回転子の外周面は、回転子の中心と主磁極部の周方向中心を結ぶ線（“ｄ軸”）と交差する第１の曲線形状の外周面と、回転子の中心と補助磁極部の周方向中心を結ぶ線（“ｑ軸”）と交差する第２の曲線形状の外周面を有している。第１及び第２の曲線形状は、外周方向に突状に形成されている曲線形状であり、第２の曲線形状の曲率半径Ｒ２は、第１の曲線形状の曲率半径Ｒ１より大きく設定されている（Ｒ２＞Ｒ１）。第１の曲線形状及び第２の曲線形状は、突状に形成されている曲線形状であればよいが、典型的には、円弧形状が用いられる。
磁石挿入孔は、回転子外周側端壁が第２の曲線形状の外周面に対向するように設けられる。磁石挿入孔の形状や数は、種々変更可能である。そして、第２の曲線形状の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する位置に切欠部が形成されている。切欠部の幅は、磁石挿入孔の回転子外周側端壁の幅より大きく設定される。切欠部は、種々の形状に形成することができる。例えば、第２の外周面あるいは第１の外周面に略平行な底面を有する溝形状に形成することができる。
本発明では、第１の曲線形状の外周面の幅をθ（開角；機械角）、回転子の極対数をＰ、切欠部の幅をＡ（開角；機械角）とした時、
（７４／Ｐ）度≦θ≦（８６／Ｐ）度
（１６／Ｐ）度≦Ａ≦（４８／Ｐ）度
を満足するように構成されている。
なお、第１の曲線形状の外周面の幅や切欠部の幅の長さ（例えば、回転子の周方向に沿った長さ）は、開角（機械角）と第１及び第２の曲線形状の曲率半径によって、一義的に定まる。したがって、第１の曲線形状の外周面の幅や切欠部の幅を長さで表す態様は、第１の曲線形状の外周面の幅や切欠部の幅を開角（機械角）で表す態様に包含される。
これにより、永久磁石回転機の効率を向上させることができるとともに、コギングトルクを低減することができる。すなわち、第１の曲線形状の外周面と第２の曲線形状の外周面を設けることにより、固定子のティースに流れる磁束の急激な変化を防止することができる。これにより、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分を低減することができ、高調波成分に起因する効率の低下を防止することができる。また、回転子とティース端部との間の長い間隙がなくなるため、磁束の減少を防止することができる。これにより、固定子巻線の誘起電圧を維持するための固定子巻線の巻数の増加が不要となる。したがって、固定子巻線の銅損の増加を防止することができ、効率の低下を防止することができる。さらに、第２の曲線形状の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁に対応する箇所に切欠部が形成されているため、永久磁石の磁束が、固定子のティースを介して短絡されるのを防止することができる。これにより、磁束の短絡によって発生するコギングトルクを低減することができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の外周面とティース先端面との間の距離（間隙）の最小値をｇ（ｍｍ）、回転子の最外周面と、補助磁極部の外周面との間の距離の最大値をＤ（ｍｍ）とした時、
（０．５）≦（Ｄ／ｇ）≦（１．６）
を満足するように構成されている。
回転子の最外周面は、回転子の中心から外周面までの距離の最大値を半径とする仮想外周面を意味する。例えば、第１の曲線形状が、回転子の中心を中心とする円弧形状である場合には、第１の曲線形状に対応する仮想外周面が回転子の最外周面である。
このように構成することにより、コギングトルクをより低減することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の外周面とティース先端面との間の距離の最小値をｇ（ｍｍ）、回転子の最外周面と、補助磁極部の外周面との間の距離の最大値をＤ（ｍｍ）、切欠部の深さの最小値をｈ（ｍｍ）とした時、
（０．０８）×（ｇ＋Ｄ）≦ｈ≦（０．６）×（ｇ＋Ｄ）
を満足するように構成されている。
切欠部の深さは、第２の曲線形状の外周面に対応する仮想外周面と切欠部の底面との間の距離を意味する。
このように構成することにより、コギングトルクをより低減することができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態の永久磁石埋込型電動機３０（以下、単に「永久磁石電動機３０という）、を用いた圧縮機を図１、図２に示す。なお、図１は圧縮機１０の縦断面図である。また、図２は、図１に示した永久磁石電動機３０の回転子５０の縦断面図である。
圧縮機１０は、圧縮機構部２０、永久磁石電動機３０、アキュムレータ７０等により構成されている。圧縮機構部２０と永久磁石電動機３０は、密閉容器１１内に配置されている。密閉容器１１には、吸入管７１と、吐出管１２が設けられている。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
回転子５０の外周面は、回転子５０の軸方向に直角な断面で見て、第１の外周面５０ａ〜５０ｄと第２の外周面５０ａｂ〜５０ｄａにより構成されている。
第１の外周面５０ａは、回転子５０の中心Ｏと主磁極部５０Ａの周方向中心とを結ぶ線（ｄ軸）と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状を有している。また、第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂは、回転子５０の中心Ｏと補助磁極部５０ＤＡ、５０ＡＢの周方向中心とを結ぶ線（ｑ軸）と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状を有している（図４参照）。第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂの曲線形状の曲率半径は、第１の外周面５０ａの曲率半径より大きく設定されている。第１の外周面５０ａと第２の外周面面５０ｄａ、５０ａｂは、接続点Ａ１、Ａ２で接続されている。
ここで、第１の外周面５０ａの曲線形状及び第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂの曲線形状は、磁石挿入孔５１ａ１、５１ａ４の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ５の外周側に、第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂが配置されるように設定される。すなわち、第１の外周面５０ａと第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂの接続点Ａ１、Ａ２は、磁石挿入孔５１ａ１、５１ａ４の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ５に対向する外周面の位置よりｄ軸側に配置される。
本実施の形態では、第１の外周面５０ａは、回転子５０の中心Ｏを中心とする半径Ｒ１の円弧形状に形成されている。また、第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂは、ｑ軸上で、回転子５０の中心Ｏより第２の外周面５０ｄａ、５０ａｂと反対方向（第２の外周面から離れる方向）にずれた位置Ｐを中心とする、半径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）の円弧形状に形成されている。他の第１の外周面５０ｂ〜５０ｄ、第２の外周面５０ｂｃ、５０ｃｄも、同様に形成されている。
なお、第１の外周面５０ａ〜５０ｄや第２の外周面５０ａｂ〜５０ｄａの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の凸面形状であればよい。また、第１の外周面５０ａ〜５０ｄの曲率中心や第２の外周面５０ａｂ〜５０ｄａの曲率中心の位置は、適宜変更可能である。例えば、第１の外周面５０ａ〜５０ｄの曲率中心を、ｄ軸上で、回転子５０の中心Ｏより第１の外周面５０ａ〜５０ｄの方向（第１の外周面に近づく方向）にずれた位置に設定してもよい。
本実施の形態では、第１の外周面５０ａ〜５０ｄが本発明の「第１の曲線形状の外周面」に対応し、第２の外周面５０ａｂ〜５０ｄａが本発明の「第２の曲線形状の外周面」に対応する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
１０  圧縮機
２０  圧縮機構部
１１  密閉ケース
１２  吐出口
３０  永久磁石電動機
４１  固定子巻線
Ｔ１〜Ｔｎ  ティース
Ｔａ  ティース先端面
Ｔｂ、Ｔｃ  ティース端部
Ｓ１〜Ｓｎ  スロット
４０、１４０、２４０、３４０、５４０、６４０、７４０、８４０  固定子
５０、１５０、２５０、３５０、５５０、６５０、７５０、８５０  回転子
５０Ａ、５０Ｂ、５０Ｃ、５０Ｄ、１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃ、１５０Ｄ、２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｄ、３５０Ａ、３５０Ｂ、３５０Ｃ、３５０Ｄ  主磁極部
５０ＡＢ、５０ＢＣ、５０ＣＤ、５０ＤＡ、１５０ＡＢ、１５０ＢＣ、１５０ＣＤ、１５０ＤＡ、２５０ＡＢ、２５０ＢＣ、２５０ＣＤ、２５０ＤＡ、３５０ＡＢ、３５０ＢＣ、３５０ＣＤ、３５０ＤＡ  補助磁極部
５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、１５０ａ、１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、２５０ａ、２５０ｂ、２５０ｃ、２５０ｄ、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄ  第１の外周面（第１の曲線形状の外周面）
５０ａｂ、５０ｂｃ、５０ｃｄ、５０ｄａ、１５０ａｂ、１５０ｂｃ、１５０ｃｄ、１５０ｄａ、２５０ａｂ、２５０ｂｃ、２５０ｃｄ、２５０ｄａ、３５０ａｂ、３５０ｂｃ、３５０ｃｄ、３５０ｄａ  第２の外周面（第２の曲線形状の外周面）
５０ａ１、５０ａ２、５０ｂ１、５０ｂ２、５０ｃ１、５０ｃ２、５０ｄ１、５０ｄ２、１５０ａ１、１５０ａ２、１５０ｂ１、１５０ｄ２、２５０ａ１、２５０ａ２、２５０ｂ１、２５０ｄ２、３５０ａ１、３５０ａ２、３５０ｂ１、３５０ｄ２  切欠部
５１ａ１、５１ａ４、５１ｂ１、５１ｂ４、５１ｃ１、５１ｃ４、５１ｄ１、５１ｄ４、１５１ａ１、１５１ａ３、２５１ａ１、３５１ａ１  磁石挿入孔
５１ａ２、５１ａ５、５１ｂ２、５１ｂ５、５１ｃ２、５１ｃ５、５１ｄ２、５１ｄ５、１５１ａ２、１５１ａ４、２５１ａ２、２５１ａ３、３５１ａ２、３５１ａ３  回転子外周側端壁
５２ａ１、５２ａ２、５２ｂ１、５２ｂ２、５２ｃ１、５２ｃ２、５２ｄ１、５２ｄ２、１５２ａ１、１５２ａ２、２５２ａ、３５２ａ  永久磁石
５１ａ７〜５１ａ９、５１ｂ７〜５１ｂ９、５１ｃ７〜５１ｃ９、５１ｄ７〜５１ｄ９、１５１ａ７〜１５１ａ１１、２５１ａ４、２５１ａ５、３５１ａ６〜３５１ａ９  ブリッジ部
５３  端板
５４  バランスウェイト
５５  カシメピン挿入孔
５６  カシメピン
５９  回転軸挿入孔
６０、１６０、２６０、３６０  回転軸