JP6824333B2 - 電動機、ロータ、圧縮機および冷凍空調装置 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石埋込型の電動機およびそのロータ、並びに、電動機を用いた圧縮機および冷凍空調装置に関する。

従来より、ロータに永久磁石を取り付けた電動機が知られている。この種の電動機は、ロータの表面に永久磁石を貼り付けた表面磁石型の電動機（例えば特許文献１参照）と、ロータの内部に永久磁石を埋め込んだ永久磁石埋込型の電動機とに大別される。永久磁石埋込型の電動機では、ロータコアに磁石挿入孔が形成され、この磁石挿入孔内に永久磁石が配置されている。磁石挿入孔には、磁石挿入孔内で永久磁石が移動しないように位置決めするための磁石保持部（突起）が設けられる。

特開平６−７０５２０号公報（図２参照）

しかしながら、磁石保持部はロータコアと同じ磁性材料で構成されるため、電動機の駆動時に、ステータからの磁束が磁石保持部に流れやすい。そのため、磁石保持部に隣接する永久磁石の端部が減磁しやすい。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、永久磁石の減磁を抑制することを目的とする。

本発明の電動機は、ステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、ロータコアの磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石とを有する。磁石挿入孔は、ロータコアの周方向における中央部がロータコアの径方向の内側に突出するＶ字状に連続して形成される。ロータコアは、磁石挿入孔内において隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、ロータコアの周方向における磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有する。第１の磁石保持部および第２の磁石保持部は、磁石挿入孔内に形成された突起であり、磁石挿入孔内において当該突起の径方向の外側には空隙が形成される。ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものである。ロータコアの複数の電磁鋼板の数をＡとし、ロータコアの複数の電磁鋼板のうち、第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃの関係が成立する。

本発明のロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、ロータコアの磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石とを有する。磁石挿入孔は、ロータコアの周方向における中央部がロータコアの径方向内側に突出するＶ字形状を有する。ロータコアは、磁石挿入孔内において隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、ロータコアの周方向における磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有する。ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものである。ロータコアの複数の電磁鋼板の数をＡとし、ロータコアの複数の電磁鋼板のうち、第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃの関係が成立する。

本発明の圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、ロータコアの磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石とを有する。磁石挿入孔は、ロータコアの周方向における中央部がロータコアの径方向内側に突出するＶ字形状を有する。ロータコアは、磁石挿入孔内において隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、ロータコアの周方向における磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有する。ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものである。ロータコアの複数の電磁鋼板の数をＡとし、ロータコアの複数の電磁鋼板のうち、第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃの関係が成立する。

本発明の冷凍空調装置は、圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備える。圧縮機は、電動機と、電動機によって駆動される圧縮機構とを備える。電動機は、ステータと、ステータの内側に配置されたロータとを備える。ロータは、磁石挿入孔を有するロータコアと、ロータコアの磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石とを有する。磁石挿入孔は、ロータコアの周方向における中央部がロータコアの径方向内側に突出するＶ字形状を有する。ロータコアは、磁石挿入孔内において隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、ロータコアの周方向における磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有する。ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものである。ロータコアの複数の電磁鋼板の数をＡとし、ロータコアの複数の電磁鋼板のうち、第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃの関係が成立する。

本発明によれば、ロータコアを構成する複数の電磁鋼板のうち、Ｖ字形状の磁石挿入孔内で隣り合う永久磁石の間に第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数Ｂ、および周方向における磁石挿入孔の端部に第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数Ｃが、いずれも電磁鋼板の総数Ａよりも小さい。そのため、第１の磁石保持部および第２の磁石保持部から永久磁石に流れる磁束に起因する永久磁石の減磁を抑制することができる。また、一部の電磁鋼板に設けられた第１の磁石保持部および第２の磁石保持部により、磁石挿入孔内で永久磁石を位置決めすることができる。

実施の形態１の電動機の断面図である。 実施の形態１の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態１の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態１の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態１の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態１のロータコアの積層構造を示す図である。 実施の形態１のロータコアの積層構造の他の例を示す図である。 実施の形態１の圧縮機の断面図である。 実施の形態１の冷凍空調装置の図である。 実施の形態２の第３の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態２の第３の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態２のロータコアの積層構造を示す図である。 実施の形態２の電動機および比較例の電動機の減磁率の変化を示すグラフである。 変形例の第４の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 変形例の第４の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 他の変形例の第５の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 他の変形例の第５の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態３の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態３の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態３の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態３の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態４の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態４の第１の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態４の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータの断面図である。 実施の形態４の第２の電磁鋼板を平面視で示すロータコアの断面図である。 実施の形態５の第１の電磁鋼板を示すロータコアの断面図である。 実施の形態５の第２の電磁鋼板を示すロータコアの断面図である。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１について説明する。実施の形態１は、永久磁石埋込型の電動機において、ロータの磁石挿入孔内で永久磁石を位置決めし、且つ永久磁石の減磁を抑制することを目的としている。

図１は、本発明の実施の形態１の電動機１００の構成を示す断面図である。この電動機１００は、ロータ２に永久磁石４０を埋め込んだ永久磁石埋込型電動機であり、例えばロータリー圧縮機３００（図８参照）に用いられる。なお、図１は、ロータ２の回転軸に直交する面における断面図である。

図１に示すように、電動機１００は、ステータ１と、ステータ１の内側に回転可能に設けられたロータ２とを備えている。ステータ１とロータ２との間には、例えば０．３〜１ｍｍのエアギャップが形成されている。

ステータ１は、ステータコア１０と、ステータコア１０に巻回されたコイル１５（図８）とを備えている。ステータコア１０は、厚さ０．１〜０．７ｍｍ（ここでは０．３５ｍｍ）の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。

ステータコア１０は、環状のヨーク部１１と、ヨーク部１１から径方向内側に突出する複数（ここでは９つ）のティース１２とを有している。隣り合うティース１２の間には、スロットが形成される。各ティース１２は、径方向内側の先端に、幅（ステータコア１０の周方向の寸法）の広い歯先部１３を有している。

各ティース１２には、ステータ巻線であるコイル１５（図８）が巻回されている。コイル１５は、マグネットワイヤを、絶縁体１６（図８）を介してティース１２に巻回すことによって形成される。また、コイル１５は、３相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）をＹ結線したものである。

なお、ステータコア１０は、ティース１２毎の複数（ここでは９つ）のブロックが薄肉部を介して連結された構成を有している。ステータコア１０を帯状に展開した状態で、各ティース１２に例えば直径１．０ｍｍのマグネットワイヤ（コイル１５）を例えば８０ターン巻回し、その後、ステータコア１０を環状に曲げて両端部を溶接する。なお、ステータコア１０は、このように複数のブロックが連結された構成を有するものには限定されない。

次に、ロータ２の構成について説明する。ロータ２は、ロータコア２０と、ロータコア２０に取り付けられた永久磁石４０とを有している。ロータコア２０は、厚さ０．１〜０．７ｍｍ（ここでは０．３５ｍｍ）の複数の電磁鋼板を回転軸方向に積層し、カシメにより締結したものである。ロータコア２０は、ここでは２種類の電磁鋼板、すなわち第１の電磁鋼板２０１（図２〜図３）と第２の電磁鋼板２０２（図４〜図５）とを積層して構成されている。

図２は、第１の電磁鋼板２０１を平面視で示すロータ２の断面図である。ロータコア２０は、円筒形状を有しており、その径方向中心にはシャフト孔２１（中心孔）が形成されている。シャフト孔２１には、ロータ２の回転軸となるシャフト（例えば図８に示したロータリー圧縮機３００のシャフト３１５）が、焼嵌または圧入等によって固定されている。

以下では、ロータコア２０の外周（円周）に沿った方向を、単に「周方向」と称する。また、ロータコア２０の軸方向（回転軸の方向）を、単に「軸方向」と称する。また、ロータコア２０の半径方向を、単に「径方向」と称する。

ロータコア２０の外周面に沿って、永久磁石４０が挿入される複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２が形成されている。磁石挿入孔２２は空隙であり、１磁極に１つの磁石挿入孔２２が対応している。ここでは６つの磁石挿入孔２２が設けられているため、ロータ２全体で６極となる。なお、極数は６極に限定されるものではなく、２極以上であればよい。また、隣り合う磁石挿入孔２２の間は、極間となる。

１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置される。すなわち、１磁極について２つの永久磁石４０が配置される。ここでは、上記の通りロータ２が６極であるため、合計１２個の永久磁石４０が配置される。

永久磁石４０は、ロータコア２０の軸方向に長い平板状の部材であり、ロータコア２０の周方向に幅を有し、径方向に厚さを有している。永久磁石４０の厚さは、例えば２ｍｍである。永久磁石４０は、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石で構成されているが、これについては後述する。

永久磁石４０は、厚さ方向に着磁されている。また、１つの磁石挿入孔２２内に配置された２つの永久磁石４０は、互いに同一の磁極が径方向の同じ側を向くように着磁されている。例えば、ある磁石挿入孔２２内に配置された２つの永久磁石４０は、それぞれの径方向内側がＮ極となり、径方向外側がＳ極となるように着磁されている。

次に、ロータコア２０の構成について説明する。図３は、第１の電磁鋼板２０１を平面視で示すロータコア２０の断面図である。磁石挿入孔２２は、ロータコア２０の周方向に均等に配置されている。また、それぞれの磁石挿入孔２２は、周方向の中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有している。

また、磁石挿入孔２２は、周方向中央部（Ｖ字形状の頂点をなす部分）を挟んだ両側に、第１の部分２２ａと第２の部分２２ｂとを有している。磁石挿入孔２２の第１の部分２２ａおよび第２の部分２２ｂは、それぞれ直線状に延在しており、それぞれ永久磁石４０（図２）が挿入される。

すなわち、ロータ２の１磁極に２つの永久磁石４０がＶ字状に配置されている。このように配置することで、１磁極に１つの永久磁石４０を配置した場合と比較して、永久磁石の電気抵抗が増加し、面内渦電流損を低減することができる。その結果、電動機１００の駆動時の損失を低減し、電動機１００の効率を向上することができる。

磁石挿入孔２２の周方向両側には、フラックスバリア２４がそれぞれ形成されている。フラックスバリア２４は、磁石挿入孔２２に連続して形成された空隙である。フラックスバリア２４は、隣り合う磁極間の漏れ磁束（すなわち、極間を通って流れる磁束）を抑制するためのものである。

ロータコア２０の外周とフラックスバリア２４との間の領域は、隣り合う磁極の永久磁石４０の間で磁束が短絡しないように、磁路が狭くなるように形成されている。ここでは、ロータコア２０の外周とフラックスバリア２４との距離は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の厚さと同じ（例えば０．３５ｍｍ）に設定されている。

ロータコア２０は、磁石挿入孔２２の周方向の中央部（周方向中央部）に、突起である第１の磁石保持部３１を有している。第１の磁石保持部３１は、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０（図２）の間に配置されている。

第１の磁石保持部３１は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面（平坦面）よりも、永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。言い換えると、第１の磁石保持部３１は、２つの永久磁石４０の互いに対向する各端面に対して、当接可能に形成されている。

また、ロータコア２０は、磁石挿入孔２２の周方向の両端部（周方向端部）に、突起である第２の磁石保持部３２をそれぞれ有している。第２の磁石保持部３２は、磁石挿入孔２２内で隣り合う２つの永久磁石４０（図２）に対して、周方向の外側に配置されている。

第２の磁石保持部３２は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面（平坦面）よりも、永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。言い換えると、それぞれの第２の磁石保持部３２は、２つの永久磁石４０の互いに離れた側の各端面に対して、当接可能に形成されている。

磁石挿入孔２２の幅（永久磁石４０の厚さ方向の寸法）は、永久磁石４０をがたつかせずに保持することが可能な幅に設定されている。また、永久磁石４０の厚さを２ｍｍとすると、永久磁石４０の厚さ方向における磁石保持部３１，３２の突出量は、例えば０．５ｍｍに設定される。

磁石保持部３１，３２は、ロータコア２０の一部として形成され、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で周方向に移動しないように位置決め（位置規制）する。電動機１００の駆動時には、ステータ１のコイル１５から発生した磁束と永久磁石４０との作用により、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で移動させる方向に電磁力が発生する。磁石保持部３１，３２を設けることで、永久磁石４０の移動を抑制し、また、永久磁石４０の移動に伴う振動音の発生を抑制することができる。

永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めする構成としては、他に、磁石挿入孔２２の周方向中央部にブリッジ部を設けて磁石挿入孔２２を２つに分断する構成がある。しかしながら、ブリッジ部は磁性材料で構成されるため、例えば、永久磁石４０のＮ極から出た磁束が、ブリッジ部を通って同じ永久磁石４０のＳ極に流れるといった磁束の短絡が生じる。このような磁束の短絡は、マグネットトルクの低下の原因となる。

これに対し、磁石挿入孔２２内に複数の永久磁石４０を配置し、突起状の磁石保持部３１，３２を設けた構成を採用することで、ブリッジ部を設けた場合のような磁束の短絡を抑制することができ、マグネットトルクの低下を抑制することができる。

ここでは、磁石挿入孔２２の周方向中央部に設けた１つの第１の磁石保持部３１によって、２つの永久磁石４０の互いに対向する側を位置決めしている。しかしながら、磁石挿入孔２２の周方向中央部に２つの第１の磁石保持部３１を設け、それぞれが永久磁石４０を位置決めするようにしてもよい。

磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２の径方向内側に形成されている。すなわち、磁石保持部３１，３２の径方向外側には、空隙が形成される。磁石保持部３１，３２を磁石挿入孔２２の径方向外側ではなく径方向内側に形成するのは、永久磁石４０の減磁を抑制する効果を高めるためである。

ここで、永久磁石４０の減磁について説明する。電動機１００の駆動時には、ステータ１のコイル１５で発生した磁束がロータコア２０の永久磁石４０の外周側を通ることによって磁気吸引力が発生し、ロータ２を回転させる回転トルクが生じる。

ステータ１のコイル１５に流れる電流が大きい場合、または電流位相を変化させた場合には、コイル１５で発生した磁束が永久磁石４０の磁化を打ち消す方向に作用することがある。そして、コイル１５に流れる電流値が閾値を超えると、永久磁石４０の磁化が反転して元に戻らなくなる減磁という現象が生じる。

磁石挿入孔２２の径方向外側に磁石保持部３１，３２を設けると、磁石保持部３１，３２は磁性材料で構成されているため、ロータコア２０における磁石挿入孔２２の径方向外側の領域と一体となって磁路を形成しやすい。この領域は、コイル１５で発生した磁束が特に流れやすい領域であるため、磁石保持部３１，３２に隣接する永久磁石４０の端部が減磁しやすい。

そのため、磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２の径方向外側ではなく径方向内側に配置されている。このように配置すると、ロータコア２０における磁石挿入孔２２よりも径方向外側の領域と磁石保持部３１，３２との間に空隙（すなわち磁石挿入孔２２の内部の空隙）が形成される。そのため、コイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れにくくなり、永久磁石４０の減磁が生じにくくなる。

但し、磁石挿入孔２２内は空隙であり、磁気抵抗が非常に大きい。磁石挿入孔２２の中では、磁石保持部３１，３２が設けられた部分は、磁気抵抗が局所的に小さい部分となる。そのため、コイル１５に流れる電流が大きくなると、コイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れる場合があり、磁石保持部３１，３２に隣接する永久磁石４０の端部が減磁する可能性がある。

そこで、この実施の形態１では、ロータコア２０を、２種類の電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２）を積層した構成としている。第１の電磁鋼板２０１は、図３に示したように、磁石挿入孔２２の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有し、さらに、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有している。

図４は、第２の電磁鋼板２０２を平面視で示すロータ２の断面図である。図５は、第２の電磁鋼板２０２を平面視で示すロータコア２０の断面図である。

第２の電磁鋼板２０２は、第１の電磁鋼板２０１と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有している。磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有しており、１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置されている。但し、第２の電磁鋼板２０２の磁石挿入孔２２には、磁石保持部３１，３２が設けられていない。

図６は、ロータコア２０の積層構造を示す図である。ロータコア２０は、その回転軸の方向に、図６に示す上から順に、Ｎ１枚の第１の電磁鋼板２０１、Ｎ２枚の第２の電磁鋼板２０２、Ｎ３枚の第１の電磁鋼板２０１、Ｎ４枚の第２の電磁鋼板２０２、およびＮ５枚の第１の電磁鋼板２０１を積層したものである。すなわち、ロータコア２０の回転軸方向（積層方向）の両端部および中央部に、第１の電磁鋼板２０１が配置されている。

ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａは、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４＋Ｎ５である。一方、ロータコア２０を構成する電磁鋼板のうち、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂは、Ｎ１＋Ｎ３＋Ｎ５である。また、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｃも、Ｎ１＋Ｎ３＋Ｎ５である。

すなわち、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａと、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｃとは、Ａ＞Ｂ，Ａ＞Ｃの関係を満足する。

この実施の形態１では、ロータコア２０の第１の電磁鋼板２０１に設けられた磁石保持部３１，３２によって、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めすることができる。また、ロータコア２０の第２の電磁鋼板２０２には磁石保持部３１，３２が設けられていないため、ステータ１のコイル１５に流れる電流が大きくなった場合であっても、磁石保持部３１，３２から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

このように、この実施の形態１では、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａと、第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｃとが、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃの関係を満足することにより、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

特に、ロータコア２０の回転軸方向の少なくとも一端に第１の電磁鋼板２０１を配置することにより、永久磁石４０を磁石挿入孔２２に挿入する際に、磁石保持部３１，３２が永久磁石４０のガイドとして機能する。そのため、永久磁石４０の挿入作業が容易になる。

また、ロータコア２０の回転軸方向の両端部および中央部に第１の電磁鋼板２０１を配置することにより、永久磁石４０がその長手方向（ロータコア２０の回転軸方向）に間隔をあけて第１の電磁鋼板２０１の磁石保持部３１，３２で保持される。そのため、磁石挿入孔２２内における永久磁石４０の傾きを効果的に抑制することができる。

なお、ロータコア２０の積層構造は、図６に示した積層構造に限定されるものではない。例えば、図７に示すように、ロータコア２０の回転軸方向の両端部に第１の電磁鋼板２０１を積層し、それ以外の部分には第２の電磁鋼板２０２を積層してもよい。このような積層構造であっても、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

次に、永久磁石４０の構成について説明する。永久磁石４０は、上記のとおり、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石で構成されており、ディスプロシウム（Ｄｙ）を含有しない。永久磁石４０の２０℃での残留磁束密度は１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃での保磁力は１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍである。

ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石は、温度が上昇すると保磁力が低下する性質を有しており、低下率は−０．５〜−０．６％／Ｋである。電動機１００が圧縮機に用いられる場合、１００〜１５０℃の高温雰囲気で使用される。この場合、電動機１００は常温（２０℃）よりも１３０℃程度高い温度で使用されることになるため、永久磁石４０の保磁力の低下率を−０．５％／Ｋとすると、１５０℃では保磁力が６５％低下することになる。そのため、一般には、永久磁石にディスプロシウムを添加して保磁力の向上を図っている。保磁力は、ディスプロシウムの含有量に比例して増加する。

圧縮機に想定される最大負荷がかかった場合に永久磁石の減磁が生じないようにするためには、１１００〜１５００Ａ／ｍ程度の保磁力が必要である。この保磁力を１５０℃の雰囲気温度下で確保するためには、常温（２０℃）での保磁力を１８００〜２３００Ａ／ｍに設計する必要がある。

ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石は、ディスプロシウムを添加していない状態では、常温での保磁力が１８００Ａ／ｍ程度である。そのため、２３００Ａ／ｍの保磁力を得るためには、２重量％のディスプロシウムを添加する必要があった。一方、ディスプロシウムは価格が不安定であり、調達リスクを伴うことが知られている。

また、永久磁石にディスプロシウムを添加すると、残留磁束密度が低下する。残留磁束密度が低下すると、電動機のマグネットトルクが低下し、所望の出力を得るために必要な電流が増加する。すなわち、銅損が増加して電動機の効率が低下する。これらの理由から、ディスプロシウムの添加量の低減が求められている。

そこで、この実施の形態１で用いる永久磁石４０は、ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とする希土類磁石で構成され、ディスプロシウムを含有しない。このようにディスプロシウムを含有しない希土類磁石（ネオジウム、鉄およびボロンを主成分とするもの）は、２０℃での残留磁束密度が１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃での保磁力が１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍである。

この実施の形態１では、ロータ２が上述した第１の電磁鋼板２０１と第２の電磁鋼板２０２とを積層した構造を有することで、永久磁石４０の減磁を抑制している。そのため、ディスプロシウムを含有しない永久磁石４０（２０℃での残留磁束密度が１．２７〜１．４２Ｔであり、２０℃での保磁力が１６７１〜１９２２ｋＡ／ｍ）であっても、減磁を抑制することができる。加えて、ディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避できるため、同一トルクを得るために必要な電流値を低減することができる。その結果、銅損を低減し、電動機の効率を向上することができる。

次に、電動機１００を用いたロータリー圧縮機３００について説明する。図８は、ロータリー圧縮機３００の構成を示す断面図である。ロータリー圧縮機３００は、フレーム３０１と、フレーム３０１内に配設された圧縮機構３１０と、圧縮機構３１０を駆動する電動機１００とを備えている。

圧縮機構３１０は、シリンダ室３１２を有するシリンダ３１１と、電動機１００によって回転するシャフト３１５と、シャフト３１５に固定されたローリングピストン３１４と、シリンダ室３１２内を吸入側と圧縮側に分けるベーン（図示せず）と、シャフト３１５が挿入されてシリンダ室３１２の軸方向端面を閉鎖する上部フレーム３１６および下部フレーム３１７とを有する。上部フレーム３１６および下部フレーム３１７には、上部吐出マフラ３１８および下部吐出マフラ３１９がそれぞれ装着されている。

フレーム３０１は、例えば厚さ３ｍｍの鋼板を絞り加工して形成された円筒形状の容器である。フレーム３０１の底部には、圧縮機構３１０の各摺動部を潤滑する冷凍機油（図示せず）が貯留されている。シャフト３１５は、上部フレーム３１６および下部フレーム３１７によって回転可能に保持されている。

シリンダ３１１は、内部にシリンダ室３１２を備えている。ローリングピストン３１４は、シリンダ室３１２内で偏心回転する。シャフト３１５は偏心軸部を有しており、その偏心軸部にローリングピストン３１４が嵌合している。

電動機１００のステータコア１０は、焼き嵌めによりフレーム３０１の内側に取り付けられている。ステータコア１０に巻回されたコイル１５には、フレーム３０１に固定されたガラス端子３０５から電力が供給される。ロータ２のシャフト孔２１（図１）には、シャフト３１５が固定されている。

フレーム３０１の外部には、冷媒ガスを貯蔵するアキュムレータ３０２が取り付けられている。フレーム３０１には吸入パイプ３０３が固定され、この吸入パイプ３０３を介してアキュムレータ３０２からシリンダ３１１に冷媒ガスが供給される。また、フレーム３０１の上部には、冷媒を外部に吐出する吐出パイプ３０７が設けられている。

冷媒としては、例えば、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７ＣまたはＲ２２等を用いることができる。また、地球温暖化防止の観点からは、低ＧＷＰ（地球温暖化係数）の冷媒を用いることが望ましい。低ＧＷＰの冷媒としては、例えば、以下の冷媒を用いることができる。

（１）まず、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、例えばＨＦＯ（Ｈｙｄｒｏ−Ｆｌｕｏｒｏ−Ｏｒｅｆｉｎ）−１２３４ｙｆ（ＣＦ３ＣＦ＝ＣＨ２）を用いることができる。ＨＦＯ−１２３４ｙｆのＧＷＰは４である。
（２）また、組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素、例えばＲ１２７０（プロピレン）を用いてもよい。Ｒ１２７０のＧＷＰは３であり、ＨＦＯ−１２３４ｙｆより低いが、可燃性はＨＦＯ−１２３４ｙｆより高い。
（３）また、組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素または組成中に炭素の二重結合を有する炭化水素の少なくともいずれかを含む混合物、例えばＨＦＯ−１２３４ｙｆとＲ３２との混合物を用いてもよい。上述したＨＦＯ−１２３４ｙｆは低圧冷媒のため圧損が大きくなる傾向があり、冷凍サイクル（特に蒸発器）の性能低下を招く可能性がある。そのため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆよりも高圧冷媒であるＲ３２またはＲ４１との混合物を用いることが実用上は望ましい。

ロータリー圧縮機３００の動作は、以下の通りである。アキュムレータ３０２から供給された冷媒ガスは、吸入パイプ３０３を通ってシリンダ３１１のシリンダ室３１２内に供給される。電動機１００が駆動されてロータ２が回転すると、ロータ２と共にシャフト３１５が回転する。そして、シャフト３１５に嵌合するローリングピストン３１４がシリンダ室３１２内で偏心回転し、シリンダ室３１２内で冷媒が圧縮される。圧縮された冷媒は、吐出マフラ３１８，３１９を通り、さらに電動機１００に設けられた風穴（図示せず）を通ってフレーム３０１内を上昇し、吐出パイプ３０７から吐出される。

次に、実施の形態１の冷凍空調装置４００について説明する。図９は、実施の形態１の冷凍空調装置４００の構成を示す図である。図９に示した冷凍空調装置４００は、圧縮機４０１と、凝縮器４０２と、絞り装置（膨張弁）４０３と、蒸発器４０４とを備えている。圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４は、冷媒配管４０７によって連結されて冷凍サイクルを構成している。すなわち、圧縮機４０１、凝縮器４０２、絞り装置４０３および蒸発器４０４の順に、冷媒が循環する。

圧縮機４０１、凝縮器４０２および絞り装置４０３は、室外機４１０に設けられている。圧縮機４０１は、図８に示したロータリー圧縮機３００で構成されている。室外機４１０には、凝縮器４０２に室外の空気を供給する室外側送風機４０５が設けられている。蒸発器４０４は、室内機４２０に設けられている。この室内機４２０には、蒸発器４０４に室内の空気を供給する室内側送風機４０６が設けられている。

冷凍空調装置４００の動作は、次の通りである。圧縮機４０１は、吸入した冷媒を圧縮して送り出す。凝縮器４０２は、圧縮機４０１から流入した冷媒と室外の空気との熱交換を行い、冷媒を凝縮して液化させて冷媒配管４０７に送り出す。室外側送風機４０５は、凝縮器４０２に室外の空気を供給する。絞り装置４０３は、開度を変化させることによって、冷媒配管４０７を流れる冷媒の圧力等を調整する。

蒸発器４０４は、絞り装置４０３により低圧状態にされた冷媒と室内の空気との熱交換を行い、冷媒に空気の熱を奪わせて蒸発（気化）させて、冷媒配管４０７に送り出す。室内側送風機４０６は、蒸発器４０４に室内の空気を供給する。これにより、蒸発器４０４で熱が奪われた冷風が、室内に供給される。

冷凍空調装置４００の圧縮機４０１は高温雰囲気で使用され、また圧縮時に大きな負荷変動を生じる。高温では永久磁石４０の保磁力が低下する傾向があり、また負荷変動によってコイル１５に流れる電流の変動も大きくなる。実施の形態１の電動機１００は、上記のように永久磁石４０の減磁を抑制する構成を有しているため、このような冷凍空調装置４００の圧縮機４０１での使用に適している。

以上説明したように、本発明の実施の形態１によれば、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａと、第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｃとが、Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃを満足するように構成した。これにより、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で位置決めし、且つ、磁石保持部３１，３２を通る磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。また、このように永久磁石４０の減磁を抑制することで、電動機１００の性能低下を抑制し、安定的な駆動制御が可能になる。

また、磁石保持部３１，３２は、永久磁石４０の厚さ方向において、永久磁石４０の板面よりも永久磁石４０の内部側に突出するように形成されている。そのため、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で効果的に位置決めすることができる。

また、磁石保持部３１，３２は、磁石挿入孔２２において、ロータコア２０の径方向内側に配置されている。そのため、ステータ１のコイル１５で発生した磁束が磁石保持部３１，３２に流れにくくなり、磁石保持部３１，３２に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

また、第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｃとが同じであるため、ロータコア２０を構成する電磁鋼板を、第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２の２種類とすることができる。これにより、電磁鋼板をプレスする金型の種類を少なくし、製造コストを低減することができる。

また、ロータコア２０の回転軸方向の少なくとも一端に、磁石保持部３１，３２を有する第１の電磁鋼板２０１が配置されている。そのため、永久磁石４０を磁石挿入孔２２に挿入する際に、磁石保持部３１，３２が永久磁石４０のガイドとして機能し、永久磁石４０の挿入作業が容易になる。

また、永久磁石４０は、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石であり、２０℃での残留磁束密度が１．２７Ｔ〜１．４２Ｔの範囲内にあり、２０℃での保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ〜１９２２ｋＡ／ｍの範囲内にある。そのため、ディスプロシウムを不要にすることができ、ディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避できる。すなわち、同一トルクを得るために必要な電流値を低減し、銅損を低減して電動機の効率を向上することができる。

また、磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有し、２つの永久磁石４０が配置されている。そのため、１磁極に２つの永久磁石４０をＶ字に配置することができ、これにより永久磁石４０内の面内渦電流損を低減し、電動機の効率を向上することができ、エネルギー消費量を低減することができる。

また、電動機１００を用いたロータリー圧縮機３００は、例えば冷凍空調装置４００の圧縮機４０１として用いられる。この場合、電動機１００は高温雰囲気で使用され、負荷変動も受けやすい。実施の形態１の電動機１００は、上記のように永久磁石４０の減磁を抑制する構成を有しているため、このような冷凍空調装置４００の圧縮機４０１での使用に適している。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２は、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間の漏れ磁束に起因する減磁を効果的に抑制することを目的とする。

実施の形態２のロータコア２０は、実施の形態１で説明した第１の電磁鋼板２０１（図２〜図３）と第２の電磁鋼板２０２（図４〜図５）に加えて、第３の電磁鋼板２０３を用いる。図１０は、実施の形態２の第３の電磁鋼板２０３を平面視で示すロータ２の断面図である。図１１は、第３の電磁鋼板２０３を平面視で示すロータコア２０の断面図である。

第３の電磁鋼板２０３は、第１の電磁鋼板２０１と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有している。磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有しており、１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置されている。

但し、図１１に示すように、第３の電磁鋼板２０３は、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有するが、周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有さない。言い換えると、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に、第１の磁石保持部３１が設けられていない。

磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間では、漏れ磁束が発生しやすい。そのため、磁石挿入孔２２の周方向端部よりも周方向中央部で永久磁石４０の減磁が進みやすい。そこで、この実施の形態２では、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有し、周方向中央部の第１の磁石保持部３１を有さない第３の電磁鋼板２０３を用いる。

図１２は、実施の形態２におけるロータコア２０の積層構造を示す図である。ロータコア２０は、その回転軸の方向に、図１２における上から順に、Ｎ１枚の第１の電磁鋼板２０１、Ｎ２枚の第２の電磁鋼板２０２、Ｎ３枚の第３の電磁鋼板２０３、Ｎ４枚の第２の電磁鋼板２０２、およびＮ５枚の第１の電磁鋼板２０１を積層したものである。すなわち、ロータコア２０の回転軸の方向（積層方向）の両端部に第１の電磁鋼板２０１が配置され、中央部に第３の電磁鋼板２０３が配置されている。

ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａは、Ｎ１＋Ｎ２＋Ｎ３＋Ｎ４＋Ｎ５である。一方、ロータコア２０を構成する電磁鋼板のうち、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂは、Ｎ１＋Ｎ５である。また、ロータコア２０を構成する電磁鋼板のうち、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１および第３の電磁鋼板２０３）の数Ｃは、Ｎ１＋Ｎ３＋Ｎ５である。

すなわち、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａと、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１および第３の電磁鋼板２０３）の数Ｃとは、Ａ＞Ｃ＞Ｂの関係を満足する。

この実施の形態２では、ロータコア２０の第１の電磁鋼板２０１が、磁石挿入孔２２の周方向中央部および周方向端部に磁石保持部３１，３２をそれぞれ有し、第３の電磁鋼板２０３が、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有するため、永久磁石４０を磁石挿入孔２２内で移動しないように位置決めすることができる。

また、ロータコア２０の第２の電磁鋼板２０２が、磁石挿入孔２２に磁石保持部３１，３２を有さないため、ステータ１のコイル１５に流れる電流が大きくなった場合であっても、磁石保持部３１，３２から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

さらに、ロータコア２０の第３の電磁鋼板２０３が、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有し、周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有さないため、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間の漏れ磁束による減磁を効果的に抑制することができる。

また、実施の形態１でも説明したように、ロータコア２０の回転軸方向の少なくとも一端に第１の電磁鋼板２０１を設けることにより、永久磁石４０を磁石挿入孔２２に挿入する際に、磁石保持部３１，３２が永久磁石４０のガイドとして機能し、永久磁石４０の挿入作業が容易になる。

また、ロータコア２０の回転軸方向の両端部に第１の電磁鋼板２０１を配置し、中央部に第３の電磁鋼板２０３を配置することにより、永久磁石４０の傾きを抑制することができる。

なお、実施の形態２の電動機は、ロータコア２０の構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態２の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図８）および冷凍空調装置４００（図９）に用いることができる。

次に、実施の形態２の電動機および比較例の電動機のそれぞれについて、電流に対する減磁率の変化を測定した結果について説明する。

実施の形態２の電動機は、上述したように、第１の電磁鋼板２０１、第２の電磁鋼板２０２および第３の電磁鋼板２０３を図１２に示すように積層してロータコア２０を構成したものである。ロータコア２０の回転軸方向の寸法は５０ｍｍとし、最上段および最下段の第１の電磁鋼板２０１の積層厚さはそれぞれ５ｍｍとし、第３の電磁鋼板２０３の積層厚さは５ｍｍとした。比較例の電動機は、ロータコア２０を第１の電磁鋼板２０１の１種類のみで構成したものであり、それ以外は実施の形態２の電動機と同様である。

図１３は、実施の形態２の電動機および比較例の電動機の減磁率の変化を示すグラフである。横軸はステータ１（図１）のコイル１５に流した電流（Ａ）であり、縦軸は減磁率（％）である。ここでは、ステータ１のコイル１５に流す電流を０Ａ〜１５Ａと変化させ、永久磁石４０の減磁率を測定した。

一般に、永久磁石埋込型の電動機では、永久磁石の減磁率の合否基準は−３％である。図１３のグラフから、実施の形態２の電動機では、減磁率が−３％に達する電流（３％減磁電流）が、比較例の電動機と比較して１０％程度増加していることが分かる。すなわち、実施の形態２の電動機は、使用可能な電流の範囲が、比較例の電動機よりも広いことが分かる。

また、実施の形態２の電動機を比較例の電動機と同一の電流で駆動する場合には、より保磁力の低い永久磁石を使用することができる。すなわち、永久磁石の保磁力を向上するためのディスプロシウム等の添加量を低減し、または無くすることができる。そのため、製造コストを低減し、またディスプロシウムの添加に起因する残留磁束密度の低下を回避することで電動機の効率を向上することができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態２では、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の総数Ａと、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の間に第１の磁石保持部３１を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１）の数Ｂと、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有する電磁鋼板（第１の電磁鋼板２０１および第３の電磁鋼板２０３）の数Ｃとが、Ａ＞Ｃ＞Ｂの関係を満足する。そのため、実施の形態１で説明した効果に加えて、磁石挿入孔２２内で隣り合う永久磁石４０の相互間の漏れ磁束による減磁を効果的に抑制することができる。

なお、上記の実施の形態１，２では、ロータコア２０が、第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２（実施の形態２では、さらに第３の電磁鋼板２０３）を有する場合について説明したが、さらに別の電磁鋼板を有していてもよい。

図１４は、実施の形態１，２の変形例の第４の電磁鋼板２０４を平面視で示すロータ２の断面図である。図１５は、第４の電磁鋼板２０４を平面視で示すロータコア２０の断面図である。

第４の電磁鋼板２０４は、第１の電磁鋼板２０１と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有している。磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有しており、１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置されている。但し、第４の電磁鋼板２０４は、磁石挿入孔２２の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有するが、周方向端部に第２の磁石保持部３２を有さない。

第４の電磁鋼板２０４は、磁石挿入孔２２の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有しているため、永久磁石４０の減磁を抑制する効果は第３の電磁鋼板２０３（図１０〜図１１）よりも小さいが、磁石挿入孔２２の周方向中央部で永久磁石４０を位置決めする機能を有している。そのため、例えば、実施の形態２のロータコア２０の回転軸方向の一部に第４の電磁鋼板２０４を用いれば、第１の磁石保持部３１が永久磁石４０のガイドとなるため、磁石挿入孔２２への永久磁石４０の挿入が容易になる。

図１６は、他の変形例における第５の電磁鋼板２０５を平面視で示すロータ２の断面図である。図１７は、第５の電磁鋼板２０５を平面視で示すロータコア２０の断面図である。

第５の電磁鋼板２０５は、第１の電磁鋼板２０１と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２２を有している。磁石挿入孔２２は、周方向中央部が径方向内側に突出するＶ字形状を有しており、１つの磁石挿入孔２２内には、２つの永久磁石４０が配置されている。

但し、第５の電磁鋼板２０５は、磁石挿入孔２２の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を設け、周方向端部に第２の磁石保持部３２を設けていない領域と、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を設け、周方向中央部に第１の磁石保持部３１を設けていない領域とを共に有している。ここでは、ロータコア２０の周方向に、磁石挿入孔２２の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を設けたものと、磁石挿入孔２２の周方向端部に第２の磁石保持部３２を設けたものとを交互に配置している。この第５の電磁鋼板２０５を、実施の形態１または２のロータコア２０に加えてもよい。

実施の形態３．
次に、本発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３は、直線状の磁石挿入孔２５内に永久磁石４０を有するロータ２Ａにおいて、磁石挿入孔２５内で永久磁石４０を位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することを目的とする。

実施の形態３のロータ２Ａのロータコア２０Ａは、第１の電磁鋼板２０６（図１８〜図１９）と、第２の電磁鋼板２０７（図２０〜図２１）とを有して構成されている。図１８は、第１の電磁鋼板２０６を平面視で示すロータ２Ａの断面図である。図１９は、第１の電磁鋼板２０６を平面視で示すロータコア２０Ａの断面図である。

第１の電磁鋼板２０６は、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２５を有している。磁石挿入孔２５は、実施の形態１のＶ字状の磁石挿入孔２２と異なり、ロータコア２０Ａの外周に沿って直線状に延在している。１磁極には１つの磁石挿入孔２５が対応している。磁石挿入孔２５の延在方向は、磁極中心におけるロータコア２０Ａの径方向に直交する方向である。１つの磁石挿入孔２５内には２つの永久磁石４０が配置されている。

第１の電磁鋼板２０６は、磁石挿入孔２５の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有し、周方向端部に第２の磁石保持部３２を有している。また、磁石挿入孔２５の周方向両側には、フラックスバリア２４がそれぞれ形成されている。磁石保持部３１，３２およびフラックスバリア２４の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

図２０は、第２の電磁鋼板２０７を平面視で示すロータ２Ａの断面図である。図２１は、第２の電磁鋼板２０７を平面視で示すロータコア２０Ａの断面図である。

第２の電磁鋼板２０７は、第１の電磁鋼板２０６と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２５を有している。磁石挿入孔２５は、直線状に延在しており、１つの磁石挿入孔２５内には２つの永久磁石４０が配置されている。但し、第２の電磁鋼板２０７の磁石挿入孔２５には、磁石保持部３１，３２が設けられていない。

第１の電磁鋼板２０６および第２の電磁鋼板２０７は、実施の形態１で説明した第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２と同様に積層することができる。例えば、図６を参照して説明したように、第１の電磁鋼板２０６をロータコア２０Ａの回転軸方向の両端部および中央部（３段目）に積層し、第２の電磁鋼板２０７を２段目および４段目に積層することができる。

なお、第１の電磁鋼板２０６および第２の電磁鋼板２０７の積層構造は、図６を参照して説明した積層構造に限らず、例えば図７を参照して説明した積層構造であってもよい。また、実施の形態２で説明したように、磁石挿入孔２５の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有し、周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有さない電磁鋼板をさらに加えてもよい。

ロータコア２０Ａの第１の電磁鋼板２０６は、磁石挿入孔２５に磁石保持部３１，３２を有するため、磁石挿入孔２５内で永久磁石４０を位置決めすることができる。また、ロータコア２０Ａの第２の電磁鋼板２０７は、磁石挿入孔２５に磁石保持部３１，３２を有さないため、磁石保持部３１，３２から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

なお、実施の形態３の電動機は、ロータコア２０Ａの構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態３の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図８）および冷凍空調装置４００（図９）に用いることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態３によれば、ロータコア２０Ａに直線状の磁石挿入孔２５を設けた構成においても、永久磁石４０を磁石挿入孔２５内で位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

実施の形態４．
次に、本発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４は、１つの磁石挿入孔２６内に３つの永久磁石４０を配置するロータ２Ｂにおいて、磁石挿入孔２６内で永久磁石４０を位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することを目的とする。

実施の形態４のロータ２Ｂのロータコア２０Ｂは、第１の電磁鋼板２０８（図２２〜図２３）と、第２の電磁鋼板２０９（図２４〜図２５）とを有して構成されている。図２２は、第１の電磁鋼板２０８を平面視で示すロータ２の断面図である。図２３は、第１の電磁鋼板２０８を平面視で示すロータコア２０Ｂの断面図である。

第１の電磁鋼板２０８は、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２６を有している。１磁極に１つの磁石挿入孔２６が対応している。磁石挿入孔２６内には、それぞれ３つの永久磁石４０が配置されている。すなわち、１磁極について３つの永久磁石４０が配置されている。ここでは、上記の通りロータ２Ｂが６極であるため、合計１８個の永久磁石４０が配置されている。

磁石挿入孔２６は、図２３に示すように、ロータコア２０Ｂの外周に沿って、第１の部分２６ａ、第２の部分２６ｂおよび第３の部分２６ｃを有している。永久磁石４０は、これら３つの部分２６ａ，２６ｂ，２６ｃのそれぞれに挿入される。

磁石挿入孔２６の第１の部分２６ａ、第２の部分２６ｂおよび第３の部分２６ｃのうち、周方向中央部に位置する第２の部分２６ｂは、最も径方向内側に位置しており、周方向に直線状に延在している。第１の部分２６ａおよび第３の部分２６ｃは、第２の部分２６ｂの両端部からそれぞれ径方向外側に向けて延在している。第１の部分２６ａと第３の部分２６ｃとの間隔は、ロータコア２０Ｂの外周に近づくほど広がっている。このような磁石挿入孔２６の形状は、バスタブ形状とも呼ばれる。

第１の電磁鋼板２０８は、磁石挿入孔２６の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有し、周方向端部に第２の磁石保持部３２を有している。また、磁石挿入孔２６の周方向両側には、フラックスバリア２４がそれぞれ形成されている。磁石保持部３１，３２およびフラックスバリア２４の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

図２４は、実施の形態４の第２の電磁鋼板２０９を平面視で示すロータ２Ｂの断面図である。図２５は、第２の電磁鋼板２０９を平面視で示すロータコア２０Ｂの断面図である。

第２の電磁鋼板２０９は、第１の電磁鋼板２０８と同様、複数（ここでは６つ）の磁石挿入孔２６を有している。磁石挿入孔２６は、バスタブ形状を有しており、１つの磁石挿入孔２６内には３つの永久磁石４０が配置されている。但し、図２５に示すように、第２の電磁鋼板２０９の磁石挿入孔２６には、磁石保持部３１，３２が設けられていない。

第１の電磁鋼板２０８および第２の電磁鋼板２０９は、実施の形態１で説明した第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２と同様に積層することができる。例えば、図６を参照して説明したように、第１の電磁鋼板２０８をロータコア２０Ｂの回転軸方向の両端部および中央部（３段目）に積層し、第２の電磁鋼板２０９を２段目および４段目に積層することができる。

なお、第１の電磁鋼板２０８および第２の電磁鋼板２０９の積層構造は、図６を参照して説明した積層構造に限らず、例えば図７を参照して説明した積層構造であってもよい。また、実施の形態２で説明したように、磁石挿入孔２６の周方向端部に第２の磁石保持部３２を有し、磁石挿入孔２６の周方向中央部に第１の磁石保持部３１を有さない電磁鋼板をさらに加えてもよい。

ロータコア２０Ｂの第１の電磁鋼板２０８は、磁石挿入孔２６に磁石保持部３１，３２を有するため、磁石挿入孔２６内で永久磁石４０を位置決めすることができる。また、ロータコア２０Ｂの第２の電磁鋼板２０９は、磁石挿入孔２６に磁石保持部３１，３２を有さないため、磁石保持部３１，３２を通る磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

なお、実施の形態４の電動機は、ロータコア２０Ｂの構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態４の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図８）および冷凍空調装置４００（図９）に用いることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態４によれば、ロータコア２０Ｂにバスタブ形状の磁石挿入孔２６を設け、各磁石挿入孔２６内に３つの永久磁石４０を配置した構成においても、永久磁石４０を磁石挿入孔２６内で位置決めし、且つ永久磁石４０の減磁を抑制することができる。

実施の形態５．
次に、本発明の実施の形態５について説明する。実施の形態５は、ロータコア２０の磁石挿入孔２２の径方向内側に空隙２８を設けることで、永久磁石４０の減磁を抑制する効果をさらに高めることを目的とする。

実施の形態５のロータコア２０は、実施の形態１で説明した第１の電磁鋼板２０１および第２の電磁鋼板２０２に、磁石挿入孔２２の径方向内側の空隙２８を加えたものである。図２６は、実施の形態５の第１の電磁鋼板２１０を平面視で示すロータコア２０の断面図である。図２７は、第２の電磁鋼板２１１を平面視で示すロータコア２０の断面図である。

実施の形態５の第１の電磁鋼板２１０は、上述した第１の電磁鋼板２０１（図２〜３）と同様に構成されているが、磁石挿入孔２２の周方向中央部の第１の磁石保持部３１の径方向内側に、空隙２８を有している。

また、実施の形態５の第２の電磁鋼板２１１は、上述した第２の電磁鋼板２０２（図４〜５）と同様に構成されているが、磁石挿入孔２２の周方向中央部の径方向内側に、空隙２８を有している。

空隙２８は、ロータコア２０を回転軸方向に貫通するように設けられている。この空隙２８は、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗を増加させることで、ステータ１のコイル１５からの磁束が第１の磁石保持部３１を通って流れにくくするものである。

このように空隙２８を配置することで、第１の磁石保持部３１から永久磁石４０に流れる磁束に起因する永久磁石４０の減磁を抑制することができる。また、空隙２８は、例えばロータリー圧縮機３００（図８）の冷媒を回転軸方向に通過させ、ロータコア２０および永久磁石４０を冷却する機能も有している。

空隙２８は、できるだけ磁石挿入孔２２に近い方が望ましい。空隙２８が磁石挿入孔２２に近いほど、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗が高くなるためである。ここでは、空隙２８から磁石挿入孔２２までの距離が、空隙２８からシャフト孔２１までの距離よりも短くなるようにしている。空隙２８から磁石挿入孔２２までの距離の最小値は、ロータコア２０を構成する電磁鋼板の厚さ（例えば０．３５ｍｍ）と同じであり、最大値は３ｍｍである。

第１の電磁鋼板２１０および第２の電磁鋼板２１１の積層構造は、実施の形態１で図６または図７を参照して説明したとおりである。また、実施の形態２で説明した第３の電磁鋼板２０３に空隙２８を加えたものを用いてもよい。

実施の形態５の電動機は、ロータコア２０の構成を除き、実施の形態１で説明した電動機１００と同様に構成されている。また、実施の形態５の電動機は、実施の形態１で説明したロータリー圧縮機３００（図８）および冷凍空調装置４００（図９）に用いることができる。

以上説明したように、本発明の実施の形態５によれば、磁石挿入孔２２の周方向中央部の磁石保持部３１の径方向内側に空隙２８を設け、空隙２８から磁石挿入孔２２までの距離を、空隙２８からシャフト孔２１までの距離よりも短くすることにより、実施の形態１で説明した効果に加えて、第１の磁石保持部３１の磁気抵抗を高くし、これにより永久磁石４０の減磁を抑制する効果をさらに高めることができる。

なお、上記の実施の形態３および実施の形態４で説明したロータコア２０に、実施の形態５で説明した空隙２８を加えることも可能である。

以上、本発明の望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良または変形を行なうことができる。

例えば、上記の各実施形態では、ロータ２（２Ａ，２Ｂ）が６つの磁石挿入孔２２（２５，２６）を有していたが、磁石挿入孔の数はロータ２（２Ａ，２Ｂ）の磁極数に合わせて適宜変更することができる。また、上記の各実施の形態では、１つの磁石挿入孔２２（２５，２６）に配置する永久磁石４０の数を２つまたは３つとしたが、４つ以上の永久磁石４０を配置してもよい。

また、上記の各実施形態の電動機１００を用いた圧縮機は、図８を参照して説明したロータリー圧縮機３００に限定されるものではなく、他の種類の圧縮機であってもよい。また、電動機１００を用いた冷凍空調装置は、図９を参照して説明した冷凍空調装置４００に限定されるものではない。

１ ステータ、 １０ ステータコア、 １２ ティース、 １５ コイル、 ２ ロータ、 ２０ ロータコア、 ２１ シャフト孔（中心孔）、 ２２，２５，２６ 磁石挿入孔、 ２４ フラックスバリア、 ２８ 空隙、 ３１，３２，３３ 磁石保持部、 ４０ 永久磁石、 ２０１，２０６，２０８，２１０ 第１の電磁鋼板、 ２０２，２０７，２０９，２１１ 第２の電磁鋼板、 ２０３ 第３の電磁鋼板、 ２０４ 第４の電磁鋼板、 ２０５ 第５の電磁鋼板、 ３００ ロータリー圧縮機（圧縮機）、 ３０１ フレーム、 ３１０ 圧縮機構、 ３１５ シャフト、 ４００ 冷凍空調装置、 ４１０ 圧縮機。

Claims (12)

1. ステータと、前記ステータの内側に配置されたロータとを備え、
   前記ロータは、
   磁石挿入孔を有するロータコアと、
   前記ロータコアの前記磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石と
   を有し、
   前記磁石挿入孔は、前記ロータコアの周方向における中央部が前記ロータコアの径方向の内側に突出するＶ字状に連続して形成され、
   前記ロータコアは、前記磁石挿入孔内において前記隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、前記ロータコアの周方向における前記磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有し、
   前記第１の磁石保持部および前記第２の磁石保持部は、前記磁石挿入孔内に形成された突起であり、前記磁石挿入孔内において当該突起の前記径方向の外側には空隙が形成され、
   前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものであり、
   前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板の数をＡとし、
   前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板のうち、前記第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、前記第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、
   Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃ
   の関係が成立する、電動機。
2. さらに、Ｂ＝Ｃの関係が成立する、請求項１に記載の電動機。
3. 前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板は、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とを有する第１の電磁鋼板と、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とをいずれも有さない第２の電磁鋼板と
   を含む、請求項２に記載の電動機。
4. さらに、Ｃ＞Ｂの関係が成立する、請求項１に記載の電動機。
5. 前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板は、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とを有する第１の電磁鋼板と、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とをいずれも有さない第２の電磁鋼板と、
   前記第１の磁石保持部を有さずに前記第２の磁石保持部を有する第３の電磁鋼板と、
   を含む、請求項４に記載の電動機。
6. 前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板は、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とを有する第１の電磁鋼板と、
   前記第１の磁石保持部と前記第２の磁石保持部とをいずれも有さない第２の電磁鋼板と、
   前記第１の磁石保持部を有さずに前記第２の磁石保持部を有する第３の電磁鋼板と、
   前記第２の磁石保持部を有さずに前記第１の磁石保持部を有する第４の電磁鋼板と
   を含む、請求項１に記載の電動機。
7. 前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板のうち、積層方向の一端に配置された電磁鋼板は、前記第１の磁石保持部および前記第２の磁石保持部うちの少なくとも一方を有する、請求項１から６までの何れか１項に記載の電動機。
8. 前記複数の永久磁石は、いずれも、ネオジウム（Ｎｄ）、鉄（Ｆｅ）およびボロン（Ｂ）を主成分とする希土類磁石であり、２０℃での残留磁束密度が１．２７Ｔ〜１．４２Ｔの範囲内にあり、２０℃での保磁力が１６７１ｋＡ／ｍ〜１９２２ｋＡ／ｍの範囲内にある、請求項１から７までの何れか１項に記載の電動機。
9. 前記ロータコアは、前記第１の磁石保持部の径方向内側に、空隙部を有し、
   前記ロータコアは、さらに、径方向中心に中心孔を有し、
   前記空隙部から前記磁石挿入孔までの距離が、前記空隙から前記中心孔までの距離よりも短い、請求項１から７までの何れか１項に記載の電動機。
10. 磁石挿入孔を有するロータコアと、
    前記ロータコアの前記磁石挿入孔内に配置された、隣り合う２つの永久磁石と
    を有し、
    前記磁石挿入孔は、前記ロータコアの周方向における中央部が前記ロータコアの径方向内側に突出するＶ字状に連続して形成され、
    前記ロータコアは、前記磁石挿入孔内において前記隣り合う２つの永久磁石の間に配置された第１の磁石保持部と、前記ロータコアの周方向における前記磁石挿入孔の端部に配置された第２の磁石保持部とを有し、
    前記第１の磁石保持部および前記第２の磁石保持部は、前記磁石挿入孔内に形成された突起であり、前記磁石挿入孔内において当該突起の外周側には空隙が形成され、
    前記ロータコアは、複数の電磁鋼板を軸方向に積層したものであり、
    前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板の数をＡとし、
    前記ロータコアの前記複数の電磁鋼板のうち、前記第１の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＢとし、前記第２の磁石保持部を有する電磁鋼板の数をＣとした場合に、
    Ａ＞ＢおよびＡ＞Ｃ
    の関係が成立する、ロータ。
11. 請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備えた
    圧縮機。
12. 圧縮機、凝縮器、減圧装置および蒸発器を備えた冷凍空調装置であって、
    前記圧縮機は、請求項１から９までの何れか１項に記載の電動機と、前記電動機によって駆動される圧縮機構とを備えた
    冷凍空調装置。

Images