特開 2024-18559 電動機及び圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024018559

(43)【公開日】2024-02-08

(54)【発明の名称】電動機及び圧縮機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/278 20220101AFI20240201BHJP

【ＦＩ】

H02K1/278

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022121970

(22)【出願日】2022-07-29

(71)【出願人】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉田 式寿

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 孝史

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622AA03

5H622CB03

5H622CB06

(57)【要約】

【課題】回転方向における前方側と後方側で磁力が異なる回転子を備える電動機の製造を容易にすると共に、磁石埋込穴内で永久磁石を安定的に固定する。
【解決手段】磁石埋込穴は、互いに平行な内径側内面及び外径側内面と、ロータコアの回転方向における前方と後方にそれぞれ配置されて互いに平行な前方側内面及び後方側内面と、を有する。永久磁石は、内径側端面及び外径側端面と、前方側端面及び後方側端面と、上端面及び下端面と、を有する。永久磁石は、前方側端面及び後方側端面に対して平行な方向の厚みが一定の焼結磁石によって形成される。永久磁石は、内径側端面と外径側端面と前方側端面と後方側端面と上端板と下端板とによって、磁石埋込穴での永久磁石の移動が規制される。永久磁石は、前方側内面及び後方側内面のいずれか一方の内面と、上端板及び下端板の少なくとも一方の端板と、永久磁石と、によって囲われる空隙を形成するように、永久磁石の外周部に切欠き部が形成される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転子と、前記回転子の外周側に配置された固定子と、前記回転子に連結された回転軸と、を備え、
前記回転子は、ロータコアと、前記ロータコアに形成された複数の磁石埋込穴と、前記複数の磁石埋込穴にそれぞれ埋め込まれる複数の永久磁石と、前記回転軸の軸方向における前記回転子の端部に配置される上端板及び下端板と、を有する電動機であって、
前記磁石埋込穴は、前記ロータコアの径方向に交差して配置されて互いに平行な内径側内面及び外径側内面と、前記ロータコアの回転方向における前方と後方にそれぞれ配置されて互いに平行な前方側内面及び後方側内面と、を有し、
前記永久磁石は、前記磁石埋込穴の内径側内面に平行な内径側端面と、前記磁石埋込穴の外径側内面に平行な外径側端面と、前記磁石埋込穴の前記前方側内面に平行な前方側端面と、前記磁石埋込穴の前記後方側内面に平行な後方側端面と、前記回転軸の軸方向に交差する上端面及び下端面と、を有し、前記前方側端面及び前記後方側端面に対して平行な方向の厚さが一定であり、
前記磁石埋込穴の前記前方側内面及び前記後方側内面のいずれか一方の内面と、前記上端板及び前記下端板の少なくとも一方の端板と、前記永久磁石と、によって囲われる空隙を形成するように、前記永久磁石の外周部に切欠き部が形成され、
前記内径側端面と前記外径側端面と前記前方側端面と前記後方側端面と前記上端板と前記下端板とによって、前記磁石埋込穴での前記永久磁石の移動が規制される、電動機。

【請求項2】

前記切欠き部は、前記上端面及び前記下端面から、前記前方側端面及び後方側端面のいずれか一方における、前記回転軸の軸方向の中央側に向かうに従って、前記前方側内面及び前記後方側内面に直交する方向に対する前記空隙が小さくなるように形成される、
請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記永久磁石は、前記切欠き部が、前記回転軸の軸方向における前記永久磁石の中心を通り、かつ前記軸方向に直交する中心線に対して、線対称に形成される、
請求項２に記載の電動機。

【請求項4】

前記固定子は、複数のティースが内周の周方向に沿って形成された環状のステータコアを有し、
前記永久磁石の前記上端面及び前記下端面は、前記前方側端面と前記後方側端面に直交する方向に沿う端面の幅の最小幅が、前記ティースの内周側端面の前記周方向における両端間の距離よりも大きい、
請求項３に記載の電動機。

【請求項5】

前記上端板及び前記下端板は、前記磁石埋込穴の前記空隙に進入する凸部を有する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の電動機。

【請求項6】

前記切欠き部は、前記後方側端面と前記上端面との角部を切り欠いて形成されると共に、前記後方側端面と前記下端面との角部を切り欠いて形成される、
請求項１に記載の電動機。

【請求項7】

前記切欠き部は、前記前方側端面と前記上端面との角部を切り欠いて形成されると共に、前記前方側端面と前記下端面との角部を切り欠いて形成される、
請求項１に記載の電動機。

【請求項8】

請求項１に記載の電動機と、
前記電動機によって駆動される圧縮部と、
前記電動機及び前記圧縮部を内部に収容する容器と、
を備える圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機及び圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機としては、回転子のロータコアに設けられた磁石埋込穴に永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の電動機が知られている。この種の電動機には、回転子の回転方向における後方側（以下、回転方向後方側とも称する。）の端部の磁力を、前方側（以下、回転方向前方側とも称する。）の端部の磁力よりも小さくした回転子を備えるものがある。この電動機は、永久磁石が発生するマグネットトルクのピークを、リラクタンストルクのピーク側に寄せることで、マグネットトルクとリラクタンストルクの合成トルクのピークを大きくし、出力を高めている。

【0003】

また、関連技術の電動機には、回転方向前方側の端部の磁力を、回転方向後方側の端部の磁力よりも小さくした回転子を備えるものがある。この電動機は、回転子の回転方向における前方側に生じるトルクを小さくすることで回転数を増大させている。

【0004】

回転子の回転方向後方側の磁力を小さくする構造としては、回転方向後方側の端部において、ロータコアの径方向に対して２種類の永久磁石を組み合わせる構造がある（特許文献１）。同様に回転子の回転方向後方側の磁力を小さくする構造としては、ロータコアの径方向における永久磁石の厚さを、回転方向前方側から回転方向後方側に向かうに従って小さくする構造や、ロータコアの径方向における磁石埋込穴の幅を、回転方向前方側から回転方向後方側に向かって大きくすることで、磁石埋込穴の内径側内面と永久磁石の内径側端面との間に空隙を形成し、この空隙を回転方向後方側で大きくする構造がある（特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－１３３８２５号公報

【特許文献2】特開２０００－１６６１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１のように２種類の永久磁石を組み合わせる構造や、特許文献２のようにロータコアの径方向における永久磁石の厚みを徐々に変化させる構造は、永久磁石の部分的な研削加工が求められ、永久磁石の製造が難しい問題がある。また、特許文献２のようにロータコアの径方向における磁石埋込穴の幅を徐々に変化させる構造は、磁石埋込穴の内径側内面と永久磁石の内径側端面との間に形成される空隙によって、磁石埋込穴内の永久磁石の固定状態の安定性が低下するおそれがある。

【0007】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、回転方向における前方側と後方側で磁力が異なる回転子を備える電動機の製造を容易にすると共に、磁石埋込穴内の永久磁石の固定状態の安定性を高められる電動機及び圧縮機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】

【0008】

本願の開示する電動機の一態様は、回転子と、回転子の外周側に配置された固定子と、回転子に連結された回転軸と、を備える。回転子は、ロータコアと、ロータコアに形成された複数の磁石埋込穴と、複数の磁石埋込穴にそれぞれ埋め込まれた複数の永久磁石と、回転軸の軸方向における回転子の端部に配置される上端板及び下端板と、を有する。磁石埋込穴は、ロータコアの径方向に交差して配置されて互いに平行な内径側内面及び外径側内面と、ロータコアの回転方向における前方と後方にそれぞれ配置されて互いに平行な前方側内面及び後方側内面と、を有する。永久磁石は、磁石埋込穴の内径側内面に平行な内径側端面と、磁石埋込穴の外径側内面に平行な外径側端面と、磁石埋込穴の前方側内面に平行な前方側端面と、磁石埋込穴の後方側内面に平行な後方側端面と、回転軸の軸方向に交差する上端面及び下端面と、を有する。永久磁石は、前方側端面及び後方側端面に対して平行な方向の厚みが一定の焼結磁石によって形成される。永久磁石は、内径側端面と外径側端面と前方側端面と後方側端面と上端板と下端板とによって、磁石埋込穴での永久磁石の移動が規制される。永久磁石は、磁石埋込穴の前方側内面及び後方側内面のいずれか一方の内面と、上端板及び下端板の少なくとも一方の端板と、永久磁石と、によって囲われる空隙を形成するように、永久磁石の外周部に切欠き部が形成される。

【発明の効果】

【0009】

本願の開示する電動機の一態様によれば、回転方向における前方側と後方側で磁力が異なる回転子を備える電動機の製造を容易にすると共に、磁石埋込穴内の永久磁石の固定状態の安定性を高められる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施例のロータリ圧縮機を示す縦断面図である。

【図2】図２は、実施例の電動機を示す平面図である。

【図3】図３は、実施例の電動機の回転子を示す縦断面図である。

【図4】図４は、実施例の電動機の固定子のステータコアを示す平面図である。

【図5】図５は、実施例の電動機の要部を示す平面図である。

【図6】図６は、実施例において磁石埋込穴に配置された永久磁石を示す斜視図である。

【図7】図７は、実施例における永久磁石を示す斜視図である。

【図8】図８は、実施例における永久磁石を示す側面図である。

【図9】図９は、実施例の電動機のトルクを説明するための図である。

【図10】図１０は、実施例の電動機の永久磁石の製造工程を示す図である。

【図11】図１１は、実施例の電動機の永久磁石の製造に用いられる成形型を示す断面図である。

【図12】図１２は、実施例の電動機の永久磁石の製造工程における、プレス成形の工程を示す図である。

【図13】図１３は、実施例の電動機の永久磁石の製造工程における、スライス加工の工程を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本願の開示する電動機及び圧縮機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する電動機及び圧縮機が限定されるものではない。

【実施例0012】

（圧縮機の構成）
図１は、実施例の圧縮機を示す縦断面図である。図１に示すように、圧縮機１は、いわゆるロータリ圧縮機であり、容器２と、圧縮部５と、電動機６と、を備える。容器２は、金属材料によって形成されており、密閉された内部空間７を形成している。容器２の内部空間７は、概ね円柱状に形成されている。容器２は、水平面上に縦置きされたときに、内部空間７をなす円柱の中心軸が鉛直方向に平行になるように形成されている。容器２には、内部空間７の下部に油溜め８が形成されている。油溜め８には、圧縮部５を潤滑させる潤滑油である冷凍機油が貯留される。容器２には、冷媒を吸入するための吸入管１１と、圧縮された冷媒を吐出する吐出管１２と、が接続されている。容器２の内部空間７には、後述する電動機６によって回転される回転軸３が、この回転軸３の一端が油溜め８に位置するように配置されている。回転軸３は、内部空間７をなす円柱の中心軸を中心に回転可能に容器２に支持されている。回転軸３は、回転することにより、油溜め８に貯留された冷凍機油を圧縮部５に供給する。

【0013】

圧縮部５は、内部空間７の下部に配置され、油溜め８の上方に配置されている。圧縮機１は、さらに、上マフラーカバー１４と、下マフラーカバー１５と、を備えている。上マフラーカバー１４は、内部空間７のうちの圧縮部５の上部に配置されている。上マフラーカバー１４は、内部に上マフラー室１６を形成している。下マフラーカバー１５は、内部空間７における圧縮部５の下部に設けられており、油溜め８の上部に配置されている。下マフラーカバー１５は、内部に下マフラー室１７を形成している。下マフラー室１７は、圧縮部５に形成されている連通路（図示せず）を介して上マフラー室１６に連通している。上マフラーカバー１４と回転軸３との間には、圧縮冷媒吐出孔１８が形成され、上マフラー室１６は、圧縮冷媒吐出孔１８を介して内部空間７に連通している。

【0014】

圧縮部５は、回転軸３が回転することにより吸入管１１から供給される冷媒を圧縮し、その圧縮された冷媒を上マフラー室１６と下マフラー室１７とに供給する。その冷媒は、冷凍機油と相溶性を有している。電動機６は、内部空間７のうちの圧縮部５の上方に配置されている。

【0015】

（電動機の構成）
図２は、実施例の電動機６を示す平面図である。図３は、実施例の電動機６の回転子を示す縦断面図である。図１及び図２に示すように、電動機６は、回転子２１と、回転子２１の外周側に配置された固定子２２と、回転子２１に連結された回転軸３と、を備える。回転子２１は、図２及び図３に示すように、ロータコア２６と、ロータコア２６に形成された複数の磁石埋込穴２７と、複数の磁石埋込穴２７にそれぞれ埋め込まれる複数の永久磁石２８と、回転軸３の軸方向における回転子２１の両端部に配置される上端板２９及び下端板３０と、を有する。

【0016】

ロータコア２６は、珪素鋼の薄板（磁性体）を複数積層して円柱状に形成されており、複数のリベット９により一体化されている。回転軸３は、ロータコア２６の中心穴２６ａに挿通され、固定されている。ロータコア２６には、６個のスリット状の磁石埋込穴２７が、回転軸３を中心とする周方向において６角形の各辺をなすように形成されている。各磁石埋込穴２７は、ロータコア２６の周方向に所定間隔をあけて形成されている。磁石埋込穴２７には、板状の永久磁石２８が挿入されて固定されている。磁石埋込穴２７は、上端板２９の下端面と下端板３０の上端面とで塞がれている。上端板２９は、ロータコア２６の中心穴２６ａの内径よりも大きな中心穴２９ａを有する。同様に下端板３０も、ロータコア２６の中心穴２６ａの内径よりも大きな中心穴３０ａを有する。磁石埋込穴２７及び永久磁石２８の詳細な形状については後述する。

【0017】

固定子２２は、概ね円筒形に形成されており、回転子２１を囲むように配置されて、容器２に固定されている。固定子２２は、環状のステータコア２３と、上インシュレータ２４及び下インシュレータ２５（図１参照）と、複数の巻き線４６と、を備える。上インシュレータ２４は、ステータコア２３の上端部に固定されている。下インシュレータ２５は、ステータコア２３の下端部に固定されている。上インシュレータ２４及び下インシュレータ２５は、ステータコア２３と巻き線４６とを絶縁する絶縁部の一例である。

【0018】

図４は、実施例の電動機６の固定子２２のステータコア２３を示す平面図である。ステータコア２３は、例えば、ケイ素鋼板に例示される軟磁性体で形成された複数の板が積層されて形成されており、図４に示すように、ヨーク部３１と、複数のステータコアティース部３２と、を備える。ヨーク部３１は、概ね円筒形に形成されている。複数のステータコアティース部３２のうちの第１ステータコアティース部３２－１は、概ね柱体状に形成されている。第１ステータコアティース部３２－１は、一端がヨーク部３１の内周面に連続して形成され、すなわち、ヨーク部３１の内周面からステータコア２３の中心軸に向かって突出するように形成されている。複数のステータコアティース部３２（３２－１～３２－９）のうちの第１ステータコアティース部３２－１と異なるステータコアティース部も、第１ステータコアティース部３２－１と同様に、概ね柱体状に形成されており、ヨーク部３１の内周面からステータコア２３の中心軸に向かって突出している。複数のステータコアティース部３２（３２－１～３２－９）は、さらに、ヨーク部３１の内周面に４０度ごとの等間隔に配置されて形成されている。

【0019】

ステータコア２３の複数のステータコアティース部３２（３２－１～３２－９）には、図２に示すように、電線である巻き線４６がそれぞれ巻回されている。各ステータコアティース部３２－１～３２－９には、各巻き線４６によって巻回部４５がそれぞれ形成されている。実施形態の電動機６は、６極９スロットの集中巻型のモータである。複数の巻き線４６は、複数のＵ相巻き線４６－Ｕ１～４６－Ｕ３と、複数のＶ相巻き線４６－Ｖ１～４６－Ｖ３と、複数のＷ相巻き線４６－Ｗ１～４６－Ｗ３と、を備えている。また、固定子２２において、各巻回部４５から引き出されて一束にまとめられた中性線は、絶縁チューブで覆われて、固定子２２の周方向（回転子２１の回転方向）に隣り合う巻回部４５の隙間に挿入されている。

【0020】

図５は、実施例の電動機６の要部を示す平面図であり、上端板２９を取り外した状態の回転子２１を示している。図６は、実施例において磁石埋込穴２７に配置された永久磁石２８を示す斜視図である。図５及び図６に示すように、磁石埋込穴２７は、内径側内面２７Ｉと、外径側内面２７Оと、前方側内面２７Ｆと、後方側内面２７Ｒと、を有する。内径側内面２７Ｉと外径側内面２７Ｏとは、互いに平行に配置されるとともに、ロータコア２６の径方向（回転軸３の径方向）に交差して配置される。前方側内面２７Ｆと後方側内面２７Ｒとは、互いに平行に配置されるとともに、ロータコア２６の回転方向Ｒにおける前方と後方にそれぞれ配置される。

【0021】

（永久磁石の形状）
図７は、実施例における永久磁石を示す斜視図である。図８は、実施例における永久磁石を示す側面図である。図５及び図６に示すように、永久磁石２８は、磁石埋込穴２７の内径側内面２７Ｉに平行な内径側端面２８Ｉと、磁石埋込穴２７の外径側内面２７Ｏに平行な外径側端面２８Ｏと、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆに平行な前方側端面２８Ｆと、磁石埋込穴２７の後方側内面２７Ｒに平行な後方側端面２８Ｒと、回転軸３の軸方向Ａに交差する上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌと、を有する。図７に示すように、永久磁石２８は、前方側端面２８Ｆ及び後方側端面２８Ｒに対して平行な方向の厚さＴ、すなわち、内径側端面２８Ｉと外径側端面２８Ｏとの間の厚さＴが一定である焼結磁石である。なお、実施例において、１つの磁石埋込穴２７に配置される永久磁石２８は、複数の永久磁石を連結させたものではなく、一体に形成された単一の永久磁石である。

【0022】

図６、図７及び図８に示すように、永久磁石２８が配置された磁石埋込穴２７の内部において、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆ及び後方側内面２７Ｒのいずれか一方の内面と、上端板２９及び下端板３０の少なくとも一方の端板と、永久磁石２８の外周面と、によって囲われる空隙Ｇを形成するように、永久磁石２８の外周部に切欠き部３５が形成されている。本実施例では、切欠き部３５は、永久磁石２８の後方側端面２８Ｒと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、後方側端面２８Ｒと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成されている。

【0023】

したがって、永久磁石２８には、切欠き部３５によって、後方側端面２８ｒと上端面２８ｕとに跨る上傾斜面３５ａと、後方側端面２８Ｒと下端面２８Ｌとに跨る下傾斜面３５ｂがされている。一例として上傾斜面３５ａ及び下傾斜面３５ｂは、平面によって形成されるが、弧状の曲面によって形成されてもよい。このような切欠き部３５が形成されることで、後方側端面２８Ｒは、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の中央、すなわち、軸方向Ａにおける上端面２８Ｕと下端面２８Ｌの間の中央に形成されている。

【0024】

また、永久磁石２８は、図７及び図８に示すように、回転軸３の軸方向Ａに対して全長Ｈ１に形成されており、上端面２９Ｕと下端面２８Ｌとの間の距離が全長Ｈ１に相当する。回転軸３の軸方向Ａに対して永久磁石２８は、前方側端面２０Ｆが全長Ｈ１に形成されており、切欠き部３５の形成に伴って後方側端面２８Ｒが長さＨ２に形成されている。また、磁石埋込穴２７は、永久磁石２８の全長Ｈ１と同様に、回転軸３の軸方向Ａに対して全長Ｈ１に形成されている（図４）。

【0025】

また、永久磁石２８は、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の中心を通り、回転軸３の軸方向Ａに直交する中心線Ｃに沿う方向に対して最大幅Ｗ１に形成されており、前面側端面２８Ｆと後方側端面２８Ｒとの間の距離が最大幅Ｗ１に相当する。切欠き部３５の形成に伴って永久磁石２８の上端面２８Ｕは、中心線Ｃに沿う方向に対して最小幅Ｗ２に形成されている。同様に、永久磁石２８の下端面２８Ｌは、中心線Ｃに沿う方向に対して最小幅Ｗ２に形成されている。また、磁石埋込穴２７は、永久磁石２８の最大幅Ｗ１と同様に、前方側内面と後方側内面との間の距離が最大幅Ｗ１とほぼ等しく形成されている。

【0026】

したがって、磁石埋込穴２７内に配置された永久磁石２８は、内径側端面２８Ｉが磁石埋込穴２７の内径側内面２７Ｉに接触することによって、ロータコア２６の内径側への永久磁石２８の移動が規制される。同様に、永久磁石２８の外径側端面２８Оが磁石埋込穴２７の外径側内面２７Оに接触することによって、ロータコア２６の外径側への永久磁石２８の移動が規制される。永久磁石２８の後方側端面２８Ｒが磁石埋込穴２７の後方側内面２７Ｒに接触することによって、回転方向Ｒの後方側への永久磁石２８の移動が規制される。永久磁石２８の前方側端面２８Ｆが磁石埋込穴２７に接触することによって、回転方向Ｒの前方側への永久磁石２８の移動が規制される。永久磁石２８の上端面２８Ｕが上端板２９の下端面に接触することによって、回転軸３の軸方向Ａの上方への永久磁石２８の移動が規制される。永久磁石２８の下端面２８Ｌが下端板３０の上端面に接触することによって、回転軸３の軸方向Ａの下方への永久磁石２８の移動が規制される。すなわち、磁石埋込穴２７内に配置された永久磁石２８は、磁石埋込穴２７の内径側内面２７Ｉと外径側内面２７Ｏと前方側内面２７Ｆと後方側内面２７Ｒと、上端板２９の下端面と、下端板３０の上端面とによって、磁石埋込穴２７内での移動が規制される。このように永久磁石２８の移動が６方向に対してそれぞれ規制されることにより、磁石埋込穴２７内で永久磁石２８が安定的に固定される。

【0027】

また、本実施例は、永久磁石２８の後方側端面２８Ｒに切欠き部３５が形成されることで、ロータコア２６の回転方向Ｒに対し、永久磁石２８の後方側の磁束を減らし、後方側に比べて前方側の磁束を大きくする。これにより、回転子２１は、マグネットトルクのピークを、回転方向Ｒの前方側へずらしてリラクタンストルクのピークに近づけるように、マグネットトルクの位相を移動（シフト）させることが可能になり、マグネットトルクとリラクタンストルクを合成した合成トルクのピークを増大できる。

【0028】

さらに、実施例における永久磁石２８によれば、厚さＴが一定の永久磁石２８において後方側端面２８Ｒ側に切欠き部３５が形成されることにより、プレス成形を利用して、切欠き部３５を有する外形形状を容易に形成することが可能になり、上述のように磁石埋込穴２７内で永久磁石２８を安定的に固定すると共に、合成トルクのピークを増大できる永久磁石２８を容易に製造することができる。詳しくは後述するが、永久磁石２８の製造において、プレス成形だけでは永久磁石２８を薄く形成することができないため、永久磁石２８を厚さＴに形成するために、プレス成形された圧粉体をスライス加工して厚さＴに加工している。このとき、永久磁石２８は、プレス成形の段階で切欠き部３５を形成するようにしたため、切欠き部３５が形成された圧粉体をスライス加工するだけで、本実施例の厚さＴの永久磁石２８の外形を形成することができ、永久磁石２８の製造を容易にすることができる。

【0029】

なお、切欠き部３５は、永久磁石２８の後方側端面２８Ｒと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、後方側端面２８Ｒと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成される構造に限定されない。図示しないが、切欠き部３５は、前方側端面２８Ｆと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、前方側端面２８Ｆと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成されてもよい。また、切欠き部３５は、上端面２８Ｕ側の角部及び下端面２８Ｌ側の角部のいずれか一方の角部のみに形成されてもよい。

【0030】

上述したように切欠き部３５が回転子２１の回転方向Ｒに対する永久磁石２８の後方側に形成される場合には、マグネットトルクの変動のピークを、回転方向Ｒの前方側へずらしてリラクタンストルクの変動のピークに近づける方向へ、マグネットトルクの位相を移動させることができる。これにより、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピークを増大させて、電動機６の出力を高められる。

【0031】

一方、切欠き部３５が、回転子２１の回転方向Ｒに対する永久磁石２８の前方側に形成される場合には、回転方向Ｒに対して永久磁石２８の前方側の磁束を減らし、前方側に比べて後方側の磁束を大きくする。これにより、回転子２１は、回転子２１に切欠き部３５が形成されない場合に比べて、マグネットトルクの変動のピークを、回転方向Ｒの後方側へずらして、前方側のマグネットトルクを低下させることで、固定子２２に同じ回転磁界を加えたときに回転子２１の回転数を増やすことができる。

【0032】

また、実施例では、上端面２８Ｕ側の切欠き部３５と、下端面２８Ｌ側の切欠き部３５によって、磁石埋込穴２７内に独立した２つの空隙Ｇが形成されるが、空隙Ｇは２つに独立して形成されなくてもよい。この場合、例えば、永久磁石２８の後方側端面２８Ｒと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、後方側端面２８Ｒと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成され、後方側端面２８Ｒの一部が上端面２８Ｕ側の空隙Ｇと下端面２８Ｌ側の空隙Ｇがつながるように切り欠かれることにより、磁石埋込穴２７内に１つの空隙Ｇが形成されてもよい。この場合であっても、例えば、永久磁石２８の後方側端面２８Ｒの切り欠かれた部分以外が、磁石埋込穴２７の後方側内面２７Ｒに接触することによって、永久磁石２８の後方側への移動を規制することができる。また、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピークを増大させて、電動機６の出力を高めることができる。

【0033】

図６、図７及び図８に示すように、切欠き部３５は、上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌから、後方側端面おける、回転軸３の軸方向Ａの中央側（中心線Ｃ側）に向かうに従って、磁石埋込穴２７の後方側内面２７Ｒに直交する方向（中心線Ｃに沿う方向）に対する空隙Ｇが小さくなるように形成される。

【0034】

言い換えると、永久磁石２８は、上傾斜面３５ａと後方側内面２７Ｒとの間の距離が、後方側端面２８Ｒに近づくに従って小さくなり、下傾斜面３５ｂと後方側内面２７Ｒとの間の距離が、後方側端面２８Ｒに近づくに従って小さくなるように形成されている。一例として、切欠き部３５は、図８に示すように、永久磁石２８の厚さＴの方向に沿って見たときに、三角形状に切り欠かれて形成されている。したがって、図７及び図８に示すように、永久磁石２８において、前方側端面２８Ｆと後方側端面２８Ｒに直交する方向に対する幅は、回転軸３の軸方向Ａにおける中央側に向かうに従って大きくなる。

【0035】

永久磁石２８の上端面２８Ｕ近傍及び下端面２８Ｌ近傍を通過する磁束の中にはロータコア２６を通過しない磁束もあるので、磁束の損失が生じる傾向がある。その一方で、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の中央側を通過する磁束は殆ど漏れることなくロータコア２６を通過するので、磁束の損失が小さい。よって、永久磁石２８において上端面２８Ｕ側及び下端面２８Ｌ側と比べて磁束の漏れが少ない、軸方向Ａにおける中央部の磁力を有効に活用するために、軸方向Ａにおける永久磁石２８の中央部において、ロータコア２６の周方向に接する接線方向に対する幅が小さくならないように切欠き部３５が形成されている。このように永久磁石２８に切欠き部３５を形成する位置としては、永久磁石２８の上端面２８Ｕ側及び下端面２８Ｌ側を大きく切り欠き（言い換えれば、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆまたは後方側内面２７Ｒにおける上端側及び下端側に、永久磁石２８と接触しない領域を設け）、かつ、軸方向Ａにおける前方側端面２８Ｆ及び後方側端面２８Ｒの中央側を切り欠かない（言い換えれば、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆまたは後方側内面２７Ｒにおける中央側に、永久磁石２８と接触する領域を設ける）ことで、電動機６の効率の低下を抑制できる。

【0036】

なお、図５～８で示した実施例では、永久磁石２８の切欠き部３５が回転方向Ｒの後方側に位置する場合を例示したが、永久磁石２８の切欠き部３５が回転方向Ｒの前方側に位置していてもよい。言い換えれば、切欠き部３５は、図示しないが、上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌから、前方側端面２８Ｆにおける、回転軸３の軸方向Ａの中央側（中心線Ｃ側）に向かうに従って、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆに直交する方向（中心線Ｃに沿う方向）に対する空隙Ｇが小さくなるように形成されてもよい。

【0037】

永久磁石２８は、切欠き部３５が、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の中心を通り、かつ軸方向Ａに直交する中心線Ｃに対して、線対称に形成されている。これにより、永久磁石２８の重心の軸方向Ａにおける位置が、ロータコア２６の重心の軸方向Ａにおける位置に概ね一致するので、一対の永久磁石２８、２８を電動機６の回転中心線（軸方向Ａに沿って回転軸３の中心を通る線）に対して線対称に配置することで、ロータコア２６と、対称的に配置された複数の永久磁石２８と、を備える回転子２１全体としての回転動作の安定性が高められる。また、永久磁石２８を磁石埋込穴２７へ組み込むときの回転軸３の軸方向Ａ（ロータコア２６の上下方向）に対する永久磁石２８の上下の向きの区別が不要となり、永久磁石２８の組付けの作業性を高められる。

【0038】

図５に示すように、永久磁石２８の上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌは、前方側端面２８Ｆと後方側端面２８Ｒに直交する方向に沿うの端面の幅の最小幅Ｗ２が、ステータコアティース部３２の内周側端面３２Ａの周方向における両端間の距離Ｗ３よりも大きい。これにより、切欠き部３５の形成に伴って永久磁石２８からステータコアティース部３２を通過する磁束が減少することを抑えられる。

【0039】

また、上端板２９及び下端板３０は、磁石埋込穴２７の空隙Ｇ内に進入する凸部３７を有する。凸部３７は、上端板２９及び下端板３０の一部を、磁石埋込穴２７側へ突出するように切り起こしたり、膨出させたりして形成される。

【0040】

磁石埋込穴２７内に配置された永久磁石２８の前後方向の向き、すなわち、ロータコア２６の回転方向Ｒに対する切欠き部３５の前後方向の位置が誤っていた場合、上端板２９及び下端板３０の凸部３７が永久磁石２８の上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌに衝突して上端板２９及び下端板３０をロータコア２６に組み付けることが不能となるので、磁石埋込穴２７内に取り付けられた永久磁石２８の向きの誤りを容易に認識できる。このため、磁石埋込穴２７に永久磁石２８の向きを誤って取り付けることを防ぎ、回転子２１の製造不良の発生を防げる。

【0041】

また、上述した永久磁石２８の外形形状について、最大幅Ｗ１に対する最小幅Ｗ２の比は、ステータコア２３のステータコアティース部３２の個数Ｎと、ロータコア２６の極数Ｐとの比に設定するのが好ましい。例えば、ステータコア２３のステータコアティース部３２の個数が９個、極数が６極の場合、（極数Ｐ／個数Ｎ）＝（６／９）＝（２／３）となり、Ｗ２＝Ｗ１×（２／３）となる。全長Ｈ１に対する長さＨ２は、磁石埋込穴２７の前方側内面２７Ｆと後方側内面２７Ｒとの間で、永久磁石２８を中心線Ｃに沿う方向に対して規制して適切に位置決め可能な寸法に設定される。例えば、長さＨ２は、Ｈ１×（１／４）～Ｈ１×（１／２）程度に設定される。Ｗ２＝Ｗ１×（２／３）、Ｈ２＝Ｈ１×（１／３）とした場合、実施例のように永久磁石２８を切り欠いた２つの切欠き部３５が占める体積は、切欠き部３５を形成する前の永久磁石の体積の１／９となり、１０［％］程度の体積を減らすことができる。このため、永久磁石２８が切欠き部３５を有することで、回転子２１に用いられる永久磁石２８の総使用量を削減し、電動機６の製造コストの低減を図れる。なお、永久磁石２８の外形形状について、最大幅Ｗ１に対する最小幅Ｗ２の比は、上述した比率に限定されない。

【0042】

なお、回転子２１が備える複数の永久磁石２８は、回転子２１の回転のバランスを考慮すると同一形状であることが好ましいが、外形形状や寸法が異なる複数種類の永久磁石２８が用いられてもよい。

【0043】

（トルク変動のピークの移動）
回転子２１の回転方向Ｒに対する永久磁石２８の前方側に切欠き部３５が形成された場合におけるトルク変動のピークの移動について説明する。図９は、実施例の電動機６のトルクを説明するための図であり、回転子２１の回転に伴うトルクの変動を示している。図８において縦軸がトルクを示し、横軸が電気角［°］を示している。矢印ａの方向は、回転子２１の回転方向Ｒの前方側である。

【0044】

図９において、実線ＲＴは電動機６のリラクタンストルクの変動を示している。一点鎖線ＭＴ１は、切欠き部３５が形成されていない永久磁石を用いた場合のマグネットトルクの変動、すなわち、シフト前のマグネットトルクを示しており、比較例におけるマグネットトルクである。破線ＭＴ２は、回転子２１の回転方向Ｒに対する永久磁石２８の前方側に切欠き部３５が形成された場合のマグネットトルクの変動、すなわち、シフト後のマグネットトルクを示しており、実施例におけるマグネットトルクである。破線ＣＴ１は、リラクタンストルク（実線ＲＴ）とシフト前のマグネットトルク（一点鎖線ＭＴ１）とを合成したシフト前の合成トルクを示している。太線ＣＴ２は、リラクタンストルク（実線ＲＴ）とシフト後のマグネットトルク（破線ＭＴ２）とを合成したシフト前の合成トルクを示しており、実施例における合成トルクである。

【0045】

図９に示すように、実施例は、破線ＭＴ２で示す実施例におけるマグネットトルクのピークが、回転子２１の回転方向Ｒの前方側へ移動され、実線ＲＴで示すリラクタンストルクの変動の正のピークに近づける方向へ移動される。このため、実施例は、破線ＣＴ２で示す合成トルクのピークが、破線ＣＴ１で示す合成トルクのピークよりも大きくなる。その結果、電動機６の出力を高められる。

【0046】

（永久磁石の製造工程）
上述した永久磁石２８の外形形状、および図１０～図１３に基づいて、永久磁石２８の製造工程を説明する。図１０に示すように、永久磁石２８の製造工程では、磁性粉末を成形型の中でプレス成形することにより、厚さＴ方向に連続した複数の永久磁石２８となる圧粉体のブロックを形成する。具体的には、図１１、図１２に示すように、複数の永久磁石２８の前方側端面２８Ｆを形成する第１成形型Ｄ１と、複数の永久磁石２８の後方側端面２８Ｒを形成する第２成形型Ｄ２を用いて、磁性粉末をプレス成形する（図１０のステップＳ１、Ｓ２）。第２成形型Ｄ２は、後方側端面２８Ｒに切欠き部３５を成形する成形面を有する。また、プレス成形時には、図１２に示すように、永久磁石２８の厚さＴ方向（プレス方向に直交する方向）から圧粉体のブロックに磁界（磁場）Ｈを印加する（直角磁場プレス）。続いて、プレス成形後、前方側端面２８Ｆ及び後方側端面２８Ｒに直交する方向に沿って圧粉体のブロックを厚さＴでスライス加工することにより、複数の永久磁石２８の外形を形成する（図１０のステップＳ３）。そして、スライス加工された圧粉体が焼結される（図１０のステップＳ４）。最後に、焼結された個々の永久磁石２８が着磁される（図１０のステップＳ５）。なお、永久磁石２８への着磁は、回転子２１の磁石埋込穴２７へ永久磁石２８を埋め込んだ後に、回転子２１に対して着磁することで行ってもよい。このように永久磁石２８の切欠き部３５は、プレス成形によって容易に形成できる。

【0047】

なお、永久磁石２８の製造工程において、プレス成形の段階で厚さＴの薄い永久磁石２８を個別に形成する場合、プレス成形の工数が膨大となり、複数の永久磁石２８の製造コストが増大してしまう。また、スライス加工後の永久磁石２８を更に加工して切欠き部３５を形成する場合、多数の永久磁石２８に個別に切欠き部３５を形成する加工が必要になり、永久磁石２８の製造コストが増大してしまう。

【0048】

そこで、本実施例では、図１１に示すように、永久磁石２８の切欠き部３５を、磁性粉末を圧粉体にプレス成形する段階で形成するようにした。そして、図１２に示すように、プレス成形後の圧粉体をスライス加工で厚さＴの複数の永久磁石２８に加工するようにした。言い換えれば、スライス加工される前の圧粉体は、切欠き部３５が形成された複数の永久磁石２８が厚さＴ方向に連続した状態である。そして、この圧粉体を厚さＴ方向に対して垂直にスライス加工することで、厚さＴの永久磁石２８が複数形成される。このとき、永久磁石２８は、プレス成形の段階で切欠き部３５が形成されるので、切欠き部３５が形成された圧粉体を厚さＴとなるようにスライスするだけで、磁石埋込穴２７に埋め込まれる時点の永久磁石２８の外形形状に形成することができ、複数の永久磁石２８の製造を容易にすることができる。特に、実施例の永久磁石２８は、厚さＴが一定に形成されているので、複数の永久磁石２８となる圧粉体のブロックを、互いに等間隔で平行に配置された複数のスライサー（ワイヤーソー、ブレードソー等）でスライス加工することにより、一度に厚さＴが一定の複数の永久磁石２８を同時に形成することが可能となり、永久磁石２８の製造をさらに容易にすることができる。

【0049】

（実施例の効果）
上述したように実施例の電動機６の回転子２１は、磁石埋込穴２７の後方側内面２７Ｒと、上端板２９及び下端板３０と、永久磁石２８と、によって囲われる空隙Ｇを形成するように、永久磁石２８の外周部に切欠き部３５が形成され、内径側端面２８Ｉと外径側端面２８Ｏと前方側端面２８Ｆと後方側端面２８Ｒと上端板２９と下端板３０とによって、磁石埋込穴２７内での永久磁石２８の移動が規制される。このように永久磁石２８が６方向に対してそれぞれ規制されることで、永久磁石２８が磁石埋込穴２７内に安定的に固定される。また、厚さＴが一定の永久磁石２８において後方側端面２８Ｒ側に切欠き部３５が形成されることにより、切欠き部３５を有する永久磁石２８のプレス成形が可能になり、このような永久磁石２８を容易に製造できる。したがって、回転方向Ｒにおける前方側と後方側で磁力が異なる回転子２１を備える電動機６の製造を容易にすると共に、磁石埋込穴２７内で永久磁石２８を安定的に固定することができる。すなわち、実施例によれば、電動機６の製造を容易にすることと、永久磁石２８を安定的に固定することを両立できる。

【0050】

また、実施例の電動機６の永久磁石２８の切欠き部３５は、上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌから、後方側端面２８Ｒにおける、回転軸３の軸方向Ａの中央側に向かうに従って、前方側内面２７Ｆ及び後方側内面２７Ｒに直交する方向（中心線Ｃに沿う方向）に対する空隙Ｇが小さくなるように形成される。このように、軸方向Ａにおける永久磁石２８の中央部の最大幅Ｗ１が小さくならないように切欠き部３５が形成されることで、永久磁石２８において上端面２８Ｕ側及び下端面２８Ｌ側と比べて磁束の漏れが少ない、軸方向Ａの中央部の磁力を有効に活用することができ、電動機６の効率の低下を抑制できる。

【0051】

また、実施例の電動機６の永久磁石２８は、切欠き部３５が、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の中心を通り、かつ軸方向Ａに直交する中心線Ｃに対して、線対称に形成される。これにより、回転軸３の軸方向Ａにおける永久磁石２８の重心を、ロータコア２６の重心に近づけて回転子２１の回転動作の安定性を高められる。また、永久磁石２８を磁石埋込穴２７へ組み込むときの回転軸３の軸方向Ａ（ロータコア２６の上下方向）に対する永久磁石２８の上下の向きの区別を不要とし、永久磁石２８の組付けの作業性を高められる。

【0052】

また、実施例の電動機６において、永久磁石２８の上端面２８Ｕ及び下端面２８Ｌは、前方側端面２８Ｆと後方側端面２８Ｒに直交する方向に沿う端面の幅の最小幅Ｗ２が、ステータコアティース部３２の内周側端面３２ａの周方向における両端間の距離Ｗ３よりも大きい。これにより、切欠き部３５の形成に伴って永久磁石２８からステータコアティース部３２を通過する磁束が減少することが抑えられ、電動機６の効率の低下を抑制できる。

【0053】

また、実施例の電動機６の回転子２１において、上端板２９及び下端板３０は、磁石埋込穴２７の空隙Ｇに進入する凸部３７を有する。これにより、上端板２９及び下端板３０の組付け時に、磁石埋込穴２７への凸部３７の進入の可否により、磁石埋込穴２７に向きを誤って取り付けられた永久磁石２８を容易に認識できる。このため、永久磁石２８の取付け不良を防ぎ、回転子２１の製造不良の発生を防げる。

【0054】

また、実施例の電動機６の永久磁石２８において、切欠き部３５は、後方側端面２８Ｒと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、後方側端面２８Ｒと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成される。これにより、マグネットトルクのピークを、回転方向Ｒの前方側へずらし、マグネットトルクの位相をリラクタンストルクの変動の正のピークに近づけることができる。その結果、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピークを増大させて、電動機６の出力を高められる。

【0055】

また、実施例の電動機６の永久磁石２８において、切欠き部３５は、前方側端面２８Ｆと上端面２８Ｕとの角部を切り欠いて形成されると共に、前方側端面２８Ｆと下端面２８Ｌとの角部を切り欠いて形成されてもよい。これにより、回転方向Ｒに対して永久磁石２８の前方側に比べて後方側の磁束を大きくし、マグネットトルクのピークを回転方向Ｒの後方側へずらして、前方側のマグネットトルクを低下させることで、回転子２１の回転数を増やすことができる。

【符号の説明】

【0056】

１ 圧縮機
２ 容器
３ 回転軸
５ 圧縮部
６ 電動機
２１ 回転子
２２ 固定子
２３ ステータコア
２６ ロータコア
２７ 磁石埋込穴
２７Ｉ 内径側内面
２７Ｏ 外径側内面
２７Ｆ 前方側内面
２７Ｒ 後方側内面
２８ 永久磁石
２８Ｉ 内径側端面
２８Ｏ 外径側端面
２８Ｆ 前方側端面
２８Ｒ 後方側端面
２８Ｕ 上端面
２８Ｌ 下端面
２９ 上端板
３０ 下端板
３２（３２－１～３２－９） ステータコアティース部（ティース）
３２Ａ 内周側端面
３５ 切欠き部
３７ 凸部
Ａ 軸方向
Ｃ 中心線
Ｇ 空隙
Ｒ 回転方向
Ｗ１ 最大幅
Ｗ２ 最小幅
Ｗ３ 両端間の距離

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】