(57)【要約】【課題】  高速域におけるトルク特性を低下させることなく、永久磁石の表面積を拡大でき、小形・高効率な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。【解決手段】  永久磁石式回転電機１は、固定子鉄心１２に形成された複数のスロット７内にティース４を取り囲むよう電機子巻線８が巻装される固定子２と、回転子鉄心１２に複数の永久磁石挿入孔１３に永久磁石１４を配する回転子３とを備える。回転子３は、固定子２の内周に空隙を介して回転自在に支承され、永久磁石１４は、略中心部が回転子３の内周面３aへ向かう円弧状の中央部４０と、中央部４０の両端部より回転子の径方向であって回転子の外周面３ｂへ向かい延伸する略直線状の側部４１を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むよう電機子巻線が巻装される固定子と、回転子鉄心に複数の永久磁石を配する回転子とを備え、前記回転子が、前記固定子の内周面に空隙を介して回転自在に支承される永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、略中心部が前記回転子の内周面へ向かう円弧状の中央部と、前記中央部の両端部より前記回転子の径方向であって前記回転子の外周面へ向かい延伸する略直線状の側部と、を有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、前記中央部であって前記回転子の内周面に最も近い端面と前記回転子の内周面との径方向距離をＬ１、前記端面における前記中央部の径方向の幅をＬ２としたとき、Ｌ１≦Ｌ２となり、前記中央部の端部と前記各側部とが連続する形状となることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、
前記中央部の端面とは径方向反対側に位置する面と前記回転子の外周面との径方向距離をＬ３としたとき、
前記永久磁石は、Ｌ１≦Ｌ２＜Ｌ３となることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項４】
請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、前記中央部と前記２つの側部とで３分割された構成を有し、
前記回転子鉄心に設けられた永久磁石挿入孔へ、前記中央部と前記２つの側部を挿入することで前記永久磁石をなすことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】
請求項２に記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子は、前記各側部の径方向端部と対応する前記回転子の外周面に、前記側部の径方向端部と平行な切り欠き部を有し、当該切り欠き部は前記回転子の軸方向に延伸するよう形成されることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石式回転電機において、
前記切り欠き部の周方向長さは、前記側部の径方向端部の周方向長さ以上であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項７】
請求項５に記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子の外周面であって、前記隣接する２つの切り欠き部の間の円弧状部の周方向両端部により規定される開度は、電気角で略９０度から略１２０度の範囲内であることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項８】
請求項３、請求項４、請求項６及び請求項７のうちいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、フェライト磁石で構成されることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項９】
少なくとも、作動流体である気体を圧縮容器内に供給する吸込みパイプと、前記作動流体の容積を縮小する圧縮機構と、前記圧縮機構に駆動力を伝達する永久磁石式回転電機と、前記圧縮機構により圧縮された作動流体を前記圧縮容器外に排出する吐出パイプを有する圧縮機において、
前記永久磁石式回転電機は、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むよう電機子巻線が巻装される固定子と、回転子鉄心に複数の永久磁石を配する回転子とを有し、前記回転子が、前記固定子の内周面に空隙を介して回転自在に支承され、
前記永久磁石は、略中心部が前記回転子の内周面へ向かう円弧状の中央部と、前記中央部の両端部より前記回転子の径方向であって前記回転子の外周面へ向かい延伸する略直線状の側部と、を有することを特徴とする圧縮機。
【請求項１０】
請求項９に記載の圧縮機において、
前記永久磁石は、前記中央部であって前記回転子の内周面に最も近い端面と前記回転子の内周面との径方向距離をＬ１、前記端面における前記中央部の径方向の幅をＬ２としたとき、Ｌ１≦Ｌ２となり、前記中央部の端部と前記各側部とが連続する形状となることを特徴とする圧縮機。
【請求項１１】
請求項９に記載の圧縮機において、
前記永久磁石は、前記中央部と前記２つの側部とで３分割された構成を有し、
前記回転子鉄心に設けられた永久磁石挿入孔へ、前記中央部と前記２つの側部を挿入することで前記永久磁石をなすことを特徴とする圧縮機。
【請求項１２】
請求項９に記載の圧縮機において、
前記回転子は、前記各側部の径方向端部と対応する前記回転子の外周面に、前記側部の径方向端部と平行な切り欠き部を有し、当該切り欠き部は前記回転子の軸方向に延伸するよう形成されることを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、界磁用の永久磁石を回転子に備えている永久磁石式回転電機に係り、特に、エアコン、冷蔵庫、冷凍庫、あるいはショーケースなどの圧縮機に使用される永久磁石式回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の永久磁石式回転電機においては、固定子巻線に集中巻が、界磁には永久磁石がそれぞれ採用され、小形・高効率化を達成している。永久磁石式回転電機の小形・高効率化の方法として、永久磁石の表面積（軸方向に対する二次元断面積：横断面図）を拡大し、永久磁石の磁束量を増やすことが挙げられる。回転子の横断面において、永久磁石の磁束量を増やすためには、永久磁石の形状・配置を工夫する必要がある。
【０００３】
永久磁石の形状・配置を工夫するものとして、例えば、特許文献１が提案されている。特許文献１では、回転子に埋設した永久磁石の形状を径方向内側に凸となる略バスタブ状とすることが開示されている。永久磁石の具体的形状は、回転子の横断面において、磁化方向に対し垂直に伸びる中央部と、この中央部の周方向両端部に２つの屈曲点を有し、これら屈曲点より極の端部側へ向けて伸びる２つの側部を有する形状としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５５３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、永久磁石を構成する中央部とその両端部に接続される側部との間に形成される２つの屈曲点において、磁化方向が急激に変化する。これにより、所望の磁力を得られず、永久磁石の表面積拡大による磁束量の増加について改善の余地がある。また、高速域において負荷トルクが大きい場合、トルク特性の低下を招く恐れがある。
【０００６】
そこで本発明は、高速域におけるトルク特性を低下させることなく、永久磁石の表面積を拡大でき、小形・高効率な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むよう電機子巻線が巻装される固定子と、回転子鉄心に複数の永久磁石を配する回転子とを備え、前記回転子が、前記固定子の内周面に空隙を介して回転自在に支承される永久磁石式回転電機において、前記永久磁石は、略中心部が前記回転子の内周面へ向かう円弧状の中央部と、前記中央部の両端部より前記回転子の径方向であって前記回転子の外周面へ向かい延伸する略直線状の側部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、少なくとも、作動流体である気体を圧縮容器内に供給する吸込みパイプと、前記作動流体の容積を縮小する圧縮機構と、前記圧縮機構に駆動力を伝達する永久磁石式回転電機と、前記圧縮機構により圧縮された作動流体を前記圧力容器外に排出する吐出パイプを有する圧縮機において、前記永久磁石式回転電機は、固定子鉄心に形成された複数のスロット内にティースを取り囲むよう電機子巻線が巻装される固定子と、回転子鉄心に複数の永久磁石を配する回転子とを有し、前記回転子が、前記固定子の内周面に空隙を介して回転自在に支承され、前記永久磁石は、略中心部が前記回転子の内周面へ向かう円弧状の中央部と、前記中央部の両端部より前記回転子の径方向であって前記回転子の外周面へ向かい延伸する略直線状の側部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高速域におけるトルク特性を低下させることなく、永久磁石の表面積を拡大でき、小形・高効率な永久磁石式回転電機及びそれを用いた圧縮機を提供することが可能となる。
【００１０】
例えば、高速域において、高負荷、ならびに電機子巻線を増加して高インダクタンスとなる場合であっても、電機子反作用による機内磁束の高調波成分を低減し、力率改善による高トルク化が図られる。また、巻線着磁による磁束量の低下を抑制できる。
【００１１】
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例に係る実施例１による永久磁石式回転電機の横断面図である。
【図２】図１に示す永久磁石式回転電機の回転子鉄心形状を示す横断面図である。
【図３】図１に示す永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である
【図４】比較例の永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である。
【図５】図１に示す永久磁石式回転電機のトルク特性（高速域）を示す図である。
【図６】本発明の他の実施例に係る実施例２による永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である。
【図７】本発明の他の実施例に係る実施例３による永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である。
【図８】本発明の一実施例に係る永久磁石式回転電機を用いた圧縮機の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書では、６極の回転子と、９スロットの固定子から構成される永久磁石式回転電機、すなわち、回転子の極数と固定子のスロット数の比を、２：３とする永久磁石式回転電機を例に説明するが、回転子の極数及び固定子のスロット数は、これに限られない。他の極数、スロット数との比による永久磁石式回転電機でも同様の効果を得ることができるものである。また、回転子の極数は、例えば、４極あるいは８極等としても良い。
【００１４】
また、本明細書では、「軸方向」とは回転子の軸方向を示し、「径方向」とは回転子の径方向を示し、「周方向」とは回転子の周方向を示すものとする。
【００１５】
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１に、本発明の一実施例に係る実施例１による永久磁石式回転電機の横断面図を示す。図１に示すように、永久磁石式回転電機１は、固定子２と回転子３から構成される。固定子２は、ティース４とコアバック５からなる固定子鉄心６、周方向に隣接するティース４間のスロット７内であってティース４を取り囲むように巻装された集中巻の電機子巻線８より構成される。すなわち、電機子巻線８は、径方向に放射状に配されるティース４の軸心周りに巻装され、周方向に、三相巻線のＵ相巻線８ａ，Ｖ相巻線８ｂ，Ｗ相巻線８ｃが相互に空隙を介して配される。ここで、永久磁石式回転電機１は、回転子３の極数が６極、固定子２のスロット数が９スロットであるから、スロットピッチは電気角で１２０度である。また、回転子３の中心に、円柱状のシャフト（図示せず）を収容するシャフト孔１５が形成されている。
【００１７】
図２は、図１に示す永久磁石式回転電機１の回転子鉄心形状を示す横断面図である。図２に示すように、回転子３は、シャフト孔１５を形成した回転子鉄心１２に横断面略Ｕ字形状の永久磁石挿入孔１３を備え、 永久磁石挿入孔１３内にフェライトの永久磁石１４を収容し固定している。永久磁石１４の磁束軸がｄ軸となり，ｄ軸と電気角で９０°隔てられた磁極間に位置する軸がｑ軸となる。回転子鉄心１２の外周面と、ティース４の内周面との間には、径方向にギャップ長ｇ１の空隙が形成されている。
【００１８】
図３は、図１に示す永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である。図３において、永久磁石１４は、１極につき回転子３の径方向外側から径方向内側へ向かって伸びる２つの略直線状の側部４１と、回転子３の径方向内側に凸となる円弧状の中央部４０を有する。すなわち、永久磁石１４は、所定の曲率で規定され、その略中心部が回転子内周面３ａに向かう（径方向内側向かう）円弧状の中央部４０と、中央部４０の両端部よりそれぞれ回転子外周面３ｂ側（径方向外側）へと延伸する略直線状の側部４１を備える。これにより、中央部４０の両端部（図３中、点線で示す）と側部４１とが連続する形状となる。
【００１９】
このような形状に永久磁石１４を形成することで、永久磁石１４の表面積を拡大することができると共に、永久磁石１４の径方向外側の回転子鉄心断面積が大きくなり、リラクタンストルクを積極的に活用することが可能となる。
【００２０】
また、図３に示すように、中央部４０であって、回転子内周面３ａに最も近い端面４０aと回転子内周面３ａ（シャフト孔１５）との距離をＬ１、上記端面４０ａにおける中央部４０の径方向の幅（磁石厚み）をＬ２、また、中央部４０の端面４０ａとは径方向反対側に位置する面（径方向内側の面）と回転子外周面３ｂとの径方向の距離をＬ３としたとき、これらが、Ｌ１≦Ｌ２＜Ｌ３の関係となるよう永久磁石１４が構成される。図３中に白抜き矢印にて示す磁化方向１６は、永久磁石１４を構成する中央部４０の径方向内側の面と、２つの側部４１の周方向内内側の面とで連続して滑らかに変化する。特に、中央部４０の両端部を含む領域において、急激な磁化方向１６の変化は生じない。これにより、確実に着磁することが可能となる。
【００２１】
また、上述のように、永久磁石１４は、Ｌ１≦Ｌ２＜Ｌ３の関係となるよう構成されている。これにより、電機子反作用による機内磁束の高調波成分が低減され、力率改善による高トルク化が図られ、小形・高効率な永久磁石式回転電機を実現できる。また、巻線着磁による磁束量の低下を抑制でき、小形・高効率な永久磁石式回転電機が実現される。
【００２２】
なお、永久磁石１４の中央部４０の曲率については、回転子３の大きさ（直径）及び極数に応じて、適宜設定すれば良い。この場合においても、Ｌ１≦Ｌ２＜Ｌ３の関係となるよう設定される。これにより、回転子３内における永久磁石１４の表面積（横断面における面積）を増大でき、小型且つ高効率の永久磁石式回転電機が実現できる。また、一般的に設定される回転子３の極数は、４極、６極あるいは８極であり、曲率半径が大きくなるに伴って、円弧状の中央部４０の両端部に連続し、回転子３の径方向であって、当該回転子３の外周側に延伸する２つの側部４１の開き角は大きくなる。従って、極数も考慮の上、中央部４０の曲率半径が設定される。
【００２３】
ここで、比較例について図４を用いて説明する。図４は、比較例の永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図である。図４に示すように、比較例の回転子３’は、周方向に２箇所の屈曲点４２を有し、この２箇所の屈曲点４２を端部とする直線状の中央部４０’と、各屈曲点４２より径方向外側へと延伸する略直線状の側部４１’から永久磁石１４’が構成される。図４中、白抜き矢印にて示す磁化方向１６’は、各屈曲点４２近傍にて、急激に変化する。また、図４に示すように、中央部４０’であって、径方向内側の面と回転子内周面３a’（シャフト孔１５）との距離Ｌ１、中央部４０’の径方向の幅（磁石厚み）Ｌ２、また、中央部４０’の径方向外側の面と回転子外周面３ｂ’との径方向の距離Ｌ３としたとき、比較例の永久磁石１４’は、Ｌ２＜Ｌ１＜Ｌ３の関係にある。このような比較例の構成では、仮に、永久磁石１４’の中央部４０’をより径方向内側（回転子内周面３ａ’側）に配置した場合、２箇所の屈曲点４２では巻線着磁による磁束量の低下が生じる。すなわち、屈曲点４２近傍では、磁化方向１６’が混在するため、所望の通りに磁化されず、永久磁石１４’の表面積を拡大したことによる磁束量の増加が図られない。
【００２４】
次に、本実施例の永久磁石式回転電機１と、図４に示す比較例の永久磁石式回転電機１’のトルク特性について説明する。図５は、図１に示す永久磁石式回転電機１のトルク特性（高速域）を、比較例のトルク特性と共に示す図である。図５では、定格電流を１Ｐ.Ｕ.（Ｐｅｒ  Ｕｎｉｔ）とし、また、その定格電流を流した際の永久磁石式回転電機１のトルク（高速域）を１Ｐ.Ｕ.とし、基準化している。図５に示されるように、本実施例の永久磁石式回転電機１のトルクは、図４に示した比較例の永久磁石式回転電機１’より、大きくなっているのがわかる。よって、本実施例の永久磁石式回転電機１によれば、電機子反作用の影響による力率低下ならびに巻線着磁による磁束量の低下を改善することができ、トルクの低下を抑制し、小形・高効率な永久磁石式回転電機を実現できる。
【００２５】
なお、本実施例では、Ｌ１≦Ｌ２＜Ｌ３の関係となるよう永久磁石１４を構成し配する例を説明したがこれ限られるものではない。例えば、Ｌ１≦Ｌ２の関係が満たされるよう、永久磁石１４を構成し、回転子鉄心１２に配しても良い。
【００２６】
本実施例によれば、高速域におけるトルク特性を低下させることなく、永久磁石の表面積を拡大でき、小形・高効率な永久磁石式回転電機を実現できる。
【００２７】
また、本実施例によれば、高速域において、高負荷、ならびに電機子巻線を増加して高インダクタンスとなる場合であっても、電機子反作用による機内磁束の高調波成分を低減し、力率改善による高トルク化が図られる。また、巻線着磁による磁束量の低下を抑制できる。
【実施例２】
【００２８】
図６に、本発明の他の実施例に係る実施例２による永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図を示す。図３と同一の構成要素に同一の符号を付している。実施例１では、図３に示すように横断面略Ｕ字状の永久磁石１４を一体形成し、回転子鉄心１２に形成された永久磁石挿入孔１３内に永久磁石１４を軸方向に挿入し固定する構成とした。これに対し、本実施例では、永久磁石１４を、中央部４０、中央部４０の両端部にて分割された２つの側部４１により構成した点が異なる。
【００２９】
図６に示すように、永久磁石１４は、１極あたり、２つの側部４１と中央部４０とに３分割された構造を備える。すなわち、永久磁石１４は、回転子３の径方向外側から径方向内側へ向かって伸びる２つの側部４１を、所定の曲率で規定され、その略中心部が回転子内周面３ａに向かう円弧状の中央部４０の両端部に接合することで形成される。
【００３０】
以下、本実施例の永久磁石１４を、回転子鉄心１２に形成された永久磁石挿入孔１３へ組み込む方法について、２つの異なる組み込み法を説明する。
（１）第一の組み込み法
先ず、横断面円弧状の中央部４０の両端部に、接着剤等により２つの側部４１を固定する。中央部４０とその両端部に２つの側部４１が固定され一体化された永久磁石１４を、永久磁石挿入孔１３へ軸方向外側より挿入し固定する。これにより、図６に示す回転子３が得られる。
（２）第二の組み込み法
横断面円弧状の中央部４０を、永久磁石挿入孔１３へ軸方向外側より挿入する。その後、永久磁石挿入孔１３内に挿入された中央部４０の両端部に接着剤等を流し込む。続いて、２つの側部４１を、それぞれ永久磁石挿入孔１３へ軸方向外側より挿入する。この時、永久磁石挿入孔１３へ圧入される２つの側部４１により、余剰の接着剤は永久磁石挿入孔１３の外部へと流出する。その後、余剰の接着剤を除去することで、図６に示す回転子３が得られる。なお、永久磁石挿入孔１３内に挿入された中央部４０の両端部への接着剤等の流し込みは、これら３分割された中央部４０及び２つの側部４１を固定する上で望ましいが、必須ではない。すなわち、仮に、永久磁石挿入孔１３内へ中央部４０を挿入後、２つの側部４１を中央部４０の両端部に挿入することのみで、これら３分割された中央部４０及び２つの側部４１が、永久磁石挿入孔１３内で緊合される場合は、接着剤等の流し込は不要となる。
【００３１】
本実施例によれば、永久磁石を３分割構造とするものであるため、分割面での漏れ磁束が多少生じるものの、製造工程の容易化が可能となる。
【００３２】
また、本実施例においても、電機子反作用の影響による力率低下ならびに巻線着磁による磁束量の低下を改善でき、トルクの低下を抑制することができると共に、小形・高効率な永久磁石式回転電機を実現できる。すなわち、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００３３】
図７に、本発明の他の実施例に係る実施例３による永久磁石式回転電機の１極分の回転子鉄心形状を示す横断面図を示す。図３と同一の構成要素に同一符号を付している。本実施例では、回転子外周面において、実施例１又は実施例２に示した、永久磁石を構成する２つの略直線状の側部の径方向外側の端部と対応する位置に切り欠き部（凹部）を形成した点が、実施例１及び実施例２と異なる。
【００３４】
図７に示すように、永久磁石１４を構成する２つの略直線状の側部４１の端部４１ａ（回転子鉄心１２の径方向外周側に位置する端部）と対応する回転子外周面３ｂには、端部４１ａと略平行な切り欠き部（凹部）１１が形成されている。この切り欠き部（凹部）１１は、回転子３の軸方向に延伸するよう形成されている。これにより、回転子鉄心１２の外周形状（回転子外周面３ｂ）は、固定子２を構成するティース４の内周面との空隙がギャップ長ｇ１となる円弧状部と、空隙が最大でギャップ長ｇ２となる略直線状部とを複数有する構成となる。ここで、切り欠き部１１とティース４の内周面との空隙が最大のギャップ長ｇ２となる回転子鉄心１２の外周面の位置は、少なくとも、各側部４１の端部４１ａのうち周方向外側の端部を含み、更に周方向外側に位置する。すなわち、各切り欠き部１１の周方向の長さは、各側部４１の端部４１ａの周方向長さ以上となる。
【００３５】
また、図７に示すように、ティース４の内周面との間にギャップ長ｇ１の空隙を形成する回転子外周面３ｂの円弧状部は、θｐが電気角で９０°〜１２０°となるように構成されている。
【００３６】
本実施例によれば、切り欠き部１１により、永久磁石１４を構成する２つの側部の径方向外側の端部４１ａに対応する位置における回転子外周面３ｂと、ティース４の内周面とで形成される空隙のギャップ長が増大される。これにより磁気抵抗が増大し、実施例１及び実施例２に比べ、更なる電機子反作用の影響を抑制することが可能となり、機内磁束の高調波成分を低減できる。
【００３７】
また、本実施例においても、電機子反作用の影響による力率低下ならびに巻線着磁による磁束量の低下を改善でき、トルクの低下を抑制することができると共に、小形・高効率な永久磁石式回転電機を実現できる。すなわち、実施例１と同様の効果を得ることができる。
【実施例４】
【００３８】
図８は、本発明の一実施例に係る永久磁石式回転電機を用いた圧縮機の縦断面図である。本実施例では、上述の実施例１から実施例３のうちいずれか１つの永久磁石式回転電機を圧縮機に適用したものである。
【００３９】
図８に示すように、圧縮機５０は、円筒状の圧縮容器６９内に、固定スクロール部材６０の端板６１に直立する渦巻状ラップ６２と、旋回スクロール部材６３の端板６４に直立する渦巻状ラップ６５とを備え、これら固定スクロール部材６０の渦巻状ラップ６２と旋回スクロール部材６３の渦巻状ラップ６５とが噛み合わされて形成される。また、圧縮機５０は、圧縮容器６９内に、クランク軸７２を介して旋回スクロール部材６３に旋回力を伝達する永久磁石式回転電機１を備える。永久磁石式回転電機１により、旋回スクロール部材６３がクランク軸７２を介して旋回運動することによって圧縮動作を行う。
【００４０】
具体的には、固定スクロール部材６０及び旋回スクロール部材６３によって形成される圧縮室６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅのうち、最も外径側に位置する圧縮室６６ａ，６６ｂが、旋回運動に伴って固定スクロール部材６０及び旋回スクロール部材６３の中心に向かって移動することにより、容積が次第に縮小し、圧縮動作が行われる。圧縮室６６ａ，６６ｂが固定スクロール部材６０及び旋回スクロール部材６３の中心近傍に達すると、吸込みパイプ７１より供給された圧縮室６６ａ，６６ｂ内の作動流体である圧縮ガス（気体）は、圧縮室６６ｅと連通した吐出口６７から圧縮容器６９内に吐出される。吐出された圧縮ガスは、固定スクロール部材６０及びフレーム６８に設けられたガス通路（図示せず）を通ってフレーム６８下部の圧縮容器６９内に至り、圧縮容器６９の側壁に設けられた吐出パイプ７０から圧縮機５０外に排出される。
【００４１】
また、圧縮機５０を駆動する永久磁石式回転電機１は、別置のインバータ（図示せず）によって制御され、圧縮動作に適した回転速度で回転する。ここで、永久磁石式回転電機１は、固定子２と回転子３から構成され、回転子３に設けられるクランク軸７２は、上側がクランク軸になっている。クランク軸７２の内部には、油孔７４が形成され、クランク軸７２の回転によって圧縮容器６９の下部にある油溜め部７３の潤滑油が油孔７４を介して滑り軸受７５へ供給される。このような構成の圧縮機５０に、上述の実施例１から実施例３のうちいずれか１つの永久磁石式回転電機１を適用することより、圧縮機の効率向上が図られ、省エネ化が可能となる。
【００４２】
ところで、現在の家庭用及び業務用のエアコンでは、圧縮容器６９内にＲ４１０Ａ冷媒が封入されているものが多く、永久磁石式回転電機１の周囲温度は８０℃以上となることが多い。今後、地球温暖化係数がより小さいＲ３２冷媒の採用が進むと周囲温度はさらに上昇する。特に永久磁石１４は、高温になることで磁石の残留磁束密度が低下し、同一出力を確保するために電機子電流が増加することから、前述の実施例１、実施例２又は実施例３の永久磁石式回転電機１を適用することで、効率低下を補うことができる。なお、本実施例の圧縮機に上述の実施例１、実施例２又は実施例３の永久磁石式回転電機１を適用するにあたり、冷媒の種類は制限されるものではない。なお、圧縮機の構成は、図８に示したスクロ−ル圧縮機に限らず、ロ−タリ圧縮機あるいは、その他の圧縮機構を有する圧縮機でも良い。
【００４３】
また、本実施例によれば、小形・高効率な永久磁石式回転電機を適用することにより、省エネ化が可能な圧縮機を実現できる。また、実施例１、実施例２又は実施例３の永久磁石式回転電機を適用することにより、高速運転が可能になるなど、圧縮機の運転範囲を広げることが可能となる。
【００４４】
更に、ＨｅやＲ３２等の冷媒においては、Ｒ２２，Ｒ４０７Ｃ，Ｒ４１０Ａ等の冷媒と比べて、圧縮機は隙間からの漏れが大きく、特に低速運転時には循環量に対する漏れの比率が顕著に大きくなるため、効率の低下が大きい。低循環量（低速運転）時の効率向上のためには、圧縮機構部を小形化し、同じ循環量を得るために回転数を上げることで、漏れ損失を低減させることが有効となるが、最大循環量を確保するためには、最大回転数も上げる必要がある。上述の実施例１、実施例２又は実施例３の永久磁石式回転電機１を圧縮機に備えることで、最大トルク及び最大回転数を大きくすることが可能となり、且つ高速域での損失低減が可能となるため、ＨｅやＲ３２等の冷媒における効率向上に有効となり得る。
【００４５】
以上のとおり、実施例１、実施例２又は本実施例３の永久磁石式回転電機を、空調用・業務用などの各種圧縮機に適用すれば、高効率な圧縮機を実現でき、省エネ化が可能となる。
【００４６】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の実施例の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１…永久磁石式回転電機
２…固定子
３,３’…回転子
３ａ, ３ａ’…回転子内周面
３ｂ, ３ｂ’…回転子外周面
４…ティース
５…コアバック
６…固定子鉄心
７…スロット
８…電機子巻線
１１…切り欠き部（凹部）
１２, １２’…回転子鉄心
１３, １３’…永久磁石挿入孔
１４, １４’…永久磁石
１５…シャフト孔
１６, １６’…磁化方向
４０…中央部
４１…側部
４１ａ…端部
４２…屈曲点
５０…電動圧縮機
６０…固定スクロール部材
６１，６４…端板
６２，６５…渦巻状ラップ
６３…旋回スクロール部材
６６ａ，６６ｂ，６６ｃ，６６ｄ，６６ｅ…圧縮室
６７…吐出口
６８…フレーム
６９…圧縮容器
７０…吐出パイプ
７１…吸込みパイプ
７２…クランク軸
７３…油留め部
７４…油孔
７５…すべり軸受け
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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