同期電動機の回転子及び圧縮機
【課題】振動・騒音を低減することができる同期電動機の回転子を提供することを目的とする。
【解決手段】この発明に係る同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔２が形成される回転子鉄心１と、磁石挿入孔２に挿入され、磁極を構成する永久磁石４と、回転子鉄心１の外周縁と永久磁石４との間に形成される外周磁性体領域６とを備え、外周磁性体領域６の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心１の外周縁と永久磁石４との間に非磁性体領域５を形成したことを特徴とする。
【解決手段】この発明に係る同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔２が形成される回転子鉄心１と、磁石挿入孔２に挿入され、磁極を構成する永久磁石４と、回転子鉄心１の外周縁と永久磁石４との間に形成される外周磁性体領域６とを備え、外周磁性体領域６の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心１の外周縁と永久磁石４との間に非磁性体領域５を形成したことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石を用いる同期電動機の回転子に関する。さらに、その同期電動機の回転子を用いる同期電動機を搭載する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層鉄心内に永久磁石を配置する回転子を用いた同期電動機は、回転子外周の磁性体部分を用いたリラクタンストルクを用いることで、電動機を高トルク化することが可能である。反面、内部に配置された永久磁石より発生する磁束の向きが外周の磁性体部分で容易に変化する。そのため、運転中に回転子の磁極と固定子のティースとの位置関係によって磁束の向きが急に変化することがある。それにより、同期電動機より発生する騒音・振動が大きくなることがある。
【０００３】
この課題に対して、以下に示す技術が提案がなされている。即ち、積層回転子鉄心内に永久磁石片を有する電動機の永久磁石回転子を、簡易な構成でコギングトルク低減をはかったものにするために、永久磁石片開口部で形成する直方体部に挿入する永久磁石片を、２種の永久磁石材とし、中央部主材の軸方向にスキューする中央部主材と、その両側の略直方体部を補充する形状で、かつ中央部主材より磁束密度の低い副材の永久磁石片から構成する永久磁石回転子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、永久磁石の体積当たりの電動機効率を高めることを目的として、歯部は固定子に備えられており、回転子と空隙を挟んで対向する。回転子は永久磁石埋設用孔が穿たれた軟磁性体を備えており、回転軸の回りに回転可能である。軟磁性体には回転軸に沿って永久磁石埋設用孔が穿たれている。永久磁石埋設用孔には永久磁石が埋設される。永久磁石の磁極面は回転軸に垂直な法線を有しており、円形を呈する回転子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、電機子反作用磁束を軽減すると共に、外周部鉄心の磁束分布を改善することにより、騒音や振動の少ない高効率な永久磁石電動機を提供するために、回転子鉄心中にその軸心を中心とする略正多角形の各辺に対応する部位に形成された永久磁石収容孔と、この磁石収納孔にそれぞれ挿入された永久磁石と、永久磁石収容孔の外周部鉄心に形成され、径方向に細長く、かつ、永久磁石収容孔に沿って離隔配置された４個以上のスリット孔とを備え、スリット孔の径方向外側端のピッチを略等しくし、径方向内側端のピッチを永久磁石の中央部を大きくし、中央部から端部に離れるに従って小さくした永久磁石電動機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７４３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３８９号公報
【特許文献３】特開２００５−９４９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２のように、永久磁石を回転軸に対して傾斜した形状としたり、円形にするのは、以下に示す課題がある。例えば、永久磁石を回転子の表面に配置して、固定子と直接対向させる場合には、大きな効果が得られるが、磁性体内部に配置する場合には、永久磁石表面の磁性体の内部で磁束の向きが変化しやすいことから、永久磁石の形状を工夫したことによる効果は、永久磁石を回転子表面に配置した場合に比べると小さくなる。
【０００７】
また、上記特許文献３に記載されている技術の場合、回転子表面の磁性体内の磁束の向きの変化をスリット孔によってある程度制限してしまうことで、同期電動機の振動・騒音を抑える効果を得ることができる。しかし、スリット孔によって、リラクタンストルクが発生しにくくなり、永久磁石を回転子磁性体内部に配置する回転子の特徴を利用できなくなるという課題がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされるもので、振動・騒音を低減することができる同期電動機の回転子及びその同期電動機の回転子を用いた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】
【０００９】
この発明に係る同期電動機の回転子は、電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、外周磁性体領域の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る同期電動機の回転子は、外周磁性体領域の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことにより、固定子に鎖交する磁束の変化が緩やかになり、トルク脈動を抑え、同期電動機の振動・騒音を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１乃至図１１は実施の形態１を示す図で、図１は同期電動機の回転子２０の斜視図、図２は図１のＡ部断面図、図３は図１のＢ部断面図、図４は図１のＣ部断面図、図５は同期電動機の回転子２０の正面図、図６は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図７は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及びＡ〜Ｅ部断面図（ｂ）、図８は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図９は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）、図１０は図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０と比較した図、図１１は図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０と比較した図である。
【００１２】
図１により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の永久磁石４の外側鉄心部に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００１３】
非磁性体領域５は、軸方向両端近傍で、各１磁極の永久磁石４の外側部分の両端に設けられている。１磁極につき、計四箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向端面に一致する。
【００１４】
従って、非磁性体領域５の断面積は、図２〜図３に示すように、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、小さくなる。図４に示すように、回転子鉄心１の軸方向の中心付近には、非磁性体領域５は存在しない。
【００１５】
上記のように非磁性体領域５を形成することによって、各１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００１６】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００１７】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００１８】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部のより磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００１９】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００２０】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図１に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【００２１】
しかし、この場合は、打ち抜く電磁鋼板の種類が多くなるため、大規模な金型、プレス設備が必要となる。
【００２２】
これに対して、図６に示す変形例１の同期電動機の回転子２０は、同一形状の電磁鋼板を複数枚連続して積層し、非磁性体領域５の周方向長さを回転軸方向に対して階段状に変化させている。
【００２３】
このようにすることで、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板の種類を削減でき、金型、プレス設備の規模を縮小できる。
【００２４】
また、図７（ａ）に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を、軸方向に開けられる複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えるスリット孔７で構成してもよい。スリット孔７の深さを磁極間に近いほど深く、磁極中心に近くなるに従って浅くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の深さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００２５】
このように構成することで、図１に示す非磁性体領域５に近い効果が得られる。また、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴も、図７（ｂ）に示すようにその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造が可能である。
【００２６】
図７（ｂ）のＡ部断面は、図７（ａ）のＡ部の断面を示す。以下、Ｂ部断面〜Ｅ部断面も同様である。
【００２７】
また、図８（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００２８】
図８（ａ）の場合、非磁性空間８は回転子の軸方向の両端に体積の大きい空間が配置され、中心付近に向かうに従って、体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ
である。
【００２９】
また、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に広くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、その部分の軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向中心付近の磁性体の密度が高くなり、図１に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図１に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００３０】
図８（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板の形状は、非磁性空間８を構成するための穴の有無で２種類の形状で構成が可能であるため、さらに製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【００３１】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００３２】
また、回転子端面付近の磁極間に非磁性体領域５を設けると、永久磁石４のこの非磁性体領域５に対向する部分から、軸方向へ磁束が漏れやすくなるため、ホールＩＣ（ホールＩＣとは、ホールエレメント、アンプ、Ｓｃｈｍｉｔｔ ｔｒｉｇｇｅｒ回路と出力トランジスタを１チップのシリコン上に組み込んだもの）等のセンサを用いて回転子の磁極を検出しようとする場合には、回転子端面の磁束を拾いやすくなる。
【００３３】
回転子端面付近の磁極間に非磁性体領域５を設ける回転子の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。回転子鉄心１の内部に埋め込む永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００３４】
この場合、図９（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００３５】
図８（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図９（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【００３６】
以下に、シミュレーションにて求めた、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９及びコギングトルクの波形２９を、図１０及び図１１に示す。同期電動機には、以下に示す仕様のものを使用した。
（１）固定子：外径φ１００、内径φ５２、高さ（コア幅）４０ｍｍ、６スロット。
（２）回転子：外径φ５０、高さ（コア幅）４０ｍｍ、４極。
（３）非磁性体領域５：直角三角形のもので、直角三角形の二辺の長さが永久磁石４の縦、横のそれぞれの寸法の略１／３になるようにした。
図１０は、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を示したものである。比較のため、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０も同時に示している。
【００３７】
回転子外周に非磁性体領域５を持たない回転子を用いたときの誘起電圧波形１０に比べると、図６の同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９は、波形の歪みが少なくなっていることがわかる。
【００３８】
また、図１１は、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を示す。比較のため、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０も同時に示している。これより、図６に示す同期電動機の回転子２０を用い同期電動機のコギングトルクの波形２９が、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０よりも小さくなっていることがわかる。
【００３９】
実施の形態２．
図１２乃至図１６は実施の形態２を示す図で、図１２は同期電動機の回転子２０の斜視図、図１３は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１４は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１５は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図１６は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００４０】
図１２により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の軸方向中心付近の永久磁石４の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００４１】
非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向中心付近で、１磁極の両端に設けられている。１磁極当たり二箇所の非磁性体領域５が存在する。
【００４２】
非磁性体領域５の形状は、正面から見て略二等辺三角形である。そして、二等辺三角形の底辺が磁極間近傍に、且つ磁極間に平行に位置する。
【００４３】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向中心付近から軸方向両端に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら小さくなっている。
【００４４】
これにより、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００４５】
回転子が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合は、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００４６】
これに対して、非磁性体領域５を有する回転子では、回転子の回転角に対して、はじめは対向する面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００４７】
回転子表面に非磁性体領域５がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまうため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが発生して、同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００４８】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめ小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００４９】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１２に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図１２に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【００５０】
また、図１３に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させるようにしてもよい。
【００５１】
このようにすることで、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板の種類を削減でき、金型、プレス設備の規模を縮小できる。
【００５２】
また、図１４に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を、軸方向に開けられる複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えるスリット孔７で構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００５３】
このように構成することで、図１２に示す非磁性体領域５に近い効果が得られる。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。また、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴も、その数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造が可能である。
【００５４】
また、図１５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００５５】
図１５（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の大きい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ
である。
【００５６】
また、図１５（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に狭くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図１２に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図１５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図１２に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００５７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００５８】
図１２乃至図１５に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００５９】
この場合、図１６（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状となるように、複数（図１６（ａ）の場合は２枚（１磁極当たり））の永久磁石４で構成する。
【００６０】
そのようにすることで、永久磁石４の磁束量全体は減少する。しかし、非磁性体領域５に対する面積を減らして、永久磁石４の使用量に対して磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００６１】
図１５に示す非磁性体領域５を用いた場合、図１６（ｂ）のような永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる。
【００６２】
図１２乃至図１５において、非磁性体領域５の回転子外周鉄心部及び非磁性体領域５と磁石挿入孔２との間の鉄心部は、薄肉の磁性体で構成されている。特に、回転子外周鉄心部の薄肉部は、剛性が低くなる。反面外周磁性体領域６は、全体が電磁鋼板等の磁性材料で構成されるため剛性は高い。外周磁性体領域６を軸方向端面近くに配置する図１２乃至図１５に示す同期電動機の回転子２０は、外部からの応力による変形がおこりにくい。このため、製造の際の組立や運搬での破損が生じにくい。
【００６３】
実施の形態３．
図１７乃至図２１は実施の形態３を示す図で、図１７は同期電動機の回転子２０の斜視図、図１８は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１９は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２０は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図２１は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００６４】
図１７により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の永久磁石４の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００６５】
非磁性体領域５は、１磁極当たり２箇所に設けられる。夫々の非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向両端に分かれて、１磁極を構成する永久磁石４の対角線上に配置される。即ち、一の非磁性体領域５は、隣接する一方の磁極間近傍に設けられる。他の非磁性体領域５は、隣接する他方の磁極間近傍に設けられる。
【００６６】
その断面積は、回転子の軸方向から見て中心付近に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら小さくなっている。これによって、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状をとる。
【００６７】
１磁極につき、計二箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向端面に一致する。
【００６８】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、小さくなる。回転子鉄心１の軸方向の中心付近には、非磁性体領域５は存在しない。
【００６９】
上記のように非磁性体領域５を形成することによって、各１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００７０】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００７１】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００７２】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００７３】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００７４】
これは、表面に永久磁石４を配置した回転子において、磁極にスキューをかけた回転子と同様の効果である。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。
【００７５】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１７に示す同期電動機の回転子２０は、実施の形態１，２と同様、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで実現できる。
【００７６】
また、図１８に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させることで、非磁性体領域５を構成する電磁鋼板の種類を削減できる。
【００７７】
あるいは、図１９に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００７８】
このように構成することで、図１７の非磁性体領域５に近い効果が得られ、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴もその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造ができる。
【００７９】
図２０（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００８０】
図２０（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の小さい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の大きい（軸方向寸法の大きい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄ，Ｌ８ｅとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ＞Ｌ８ｅ
である。
【００８１】
また、図２０（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に広くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図１７に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図２０（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図１７に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００８２】
図２０（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板は、非磁性空間８を構成するための穴の位置の違う２種類と、非磁性空間８を構成するための穴の無い１種類との計３種類であるため、製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【００８３】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００８４】
また、本実施の形態の同期電動機の回転子２０の場合、隣り合う磁極の間を非磁性体領域５で大きく隔離できるため、磁極間の磁束の短絡を少なくでき、より多くの磁束を回転子表面に出すことができる。
【００８５】
図１７乃至図２０に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００８６】
この場合、図２１（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００８７】
図２０（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図２１（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【００８８】
実施の形態４．
図２２乃至図２６は実施の形態４を示す図で、図２２は同期電動機の回転子２０の斜視図、図２３は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２４は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２５は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図２６は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００８９】
図２２により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の磁極部（永久磁石４）の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００９０】
非磁性体領域５は、１磁極当たり２箇所に設けられる。夫々の非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向両端に分かれて、１磁極を構成する永久磁石４の対角線上に配置される。即ち、一の非磁性体領域５は、隣接する一方の磁極間近傍に設けられる。他の非磁性体領域５は、隣接する他方の磁極間近傍に設けられる。
【００９１】
その断面積は、回転子の軸方向から見て中心付近に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら大きくなっている。これによって、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状をとる。
【００９２】
１磁極につき、計二箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向略中心部において周方向に配置される。
【００９３】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、大きくなる。
【００９４】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００９５】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００９６】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００９７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００９８】
これは、表面に永久磁石４を配置した回転子において、磁極にスキューをかけた回転子と同様の効果である。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。
【００９９】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図２２に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図２２に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【０１００】
また、図２３に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させることで、非磁性体領域５を構成する電磁鋼板の種類を削減できる。
【０１０１】
あるいは、図２４に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【０１０２】
このように構成することで、図２２の非磁性体領域５に近い効果が得られ、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴もその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造ができる。
【０１０３】
図２５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【０１０４】
図２５（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の大きい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄ，Ｌ８ｅとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ＞Ｌ８ｅ
である。
【０１０５】
また、図２５（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に狭くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図２２に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図２５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図２２に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【０１０６】
図２５（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板は、非磁性空間８を構成するための穴の位置の違う２種類と、非磁性空間８を構成するための穴の無い１種類との計３種類であるため、製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【０１０７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【０１０８】
また、本実施の形態の同期電動機の回転子２０の場合、隣り合う磁極の間を非磁性体領域５で大きく隔離できるため、磁極間の磁束の短絡を少なくでき、より多くの磁束を回転子表面に出すことができる。
【０１０９】
図２２乃至図２４に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【０１１０】
この場合、図２６（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【０１１１】
図２５（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図２６（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【０１１２】
図２２乃至図２５において、非磁性体領域５の回転子外周鉄心部及び非磁性体領域５と磁石挿入孔２との間の鉄心部は、薄肉の磁性体で構成されている。特に、回転子外周鉄心部の薄肉部は、剛性が低くなる。反面外周磁性体領域６は、全体が電磁鋼板等の磁性材料で構成されるため剛性は高い。外周磁性体領域６を軸方向端面近くに配置する図２２乃至図２５に示す同期電動機の回転子２０は、外部からの応力による変形がおこりにくい。このため、製造の際の組立や運搬での破損が生じにくい。
【０１１３】
実施の形態５．
図２７は実施の形態５を示す図で、圧縮機１１を示す図である。この圧縮機１１には、実施の形態１乃至４のいずれかの同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機１２が搭載されている。
【０１１４】
圧縮機１１は、内部の圧縮機構部１３で冷媒を圧縮し、冷媒配管１４を通して圧縮した冷媒を冷凍サイクル（凝縮器、減圧装置、蒸発器等）へ送り、再び冷媒配管１４を通して流入される冷媒の圧縮を行う。
【０１１５】
実施の形態１乃至４のいずれかの同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機１２により圧縮機構部１３を駆動することにより、圧縮機１１の振動が抑えられる。冷媒が通る冷媒配管１４は、圧縮機１１を加振源として振動するため、圧縮機１１の振動を抑えることで冷媒配管１４の振動も抑えられ、振動による冷媒配管１４の金属疲労等の劣化を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の活用例として、圧縮機１１に用いられる同期電動機１２への適用、空気調和機に用いられる圧縮機１１への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２】実施の形態１を示す図で、図１のＡ部断面図。
【図３】実施の形態１を示す図で、図１のＢ部断面図。
【図４】実施の形態１を示す図で、図１のＣ部断面図。
【図５】実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子２０の正面図。
【図６】実施の形態１を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図７】実施の形態１を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及びＡ〜Ｅ部断面図（ｂ）。
【図８】実施の形態１を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図９】実施の形態１を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図１０】実施の形態１を示す図で、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０と比較した図。
【図１１】実施の形態１を示す図で、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０と比較した図。
【図１２】実施の形態２を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１３】実施の形態２を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１４】実施の形態２を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１５】実施の形態２を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図１６】実施の形態２を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図１７】実施の形態３を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１８】実施の形態３を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１９】実施の形態３を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２０】実施の形態３を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２１】実施の形態３を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２２】実施の形態４を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２３】実施の形態４を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２４】実施の形態４を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２５】実施の形態４を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２６】実施の形態４を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図２７】実施の形態５を示す図で、圧縮機１１を示す図。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 回転子鉄心、２ 磁石挿入孔、３ 回転軸嵌合孔、４ 永久磁石、５ 非磁性体領域、６ 外周磁性体領域、７ スリット孔、７ａ スリット孔、７ｂ スリット孔、７ｃ スリット孔、７ｄ スリット孔、８ 非磁性空間、８ａ 非磁性空間、８ｂ 非磁性空間、８ｃ 非磁性空間、８ｄ 非磁性空間、９ 誘起電圧波形、１０ 誘起電圧波形、１１ 圧縮機、１２ 同期電動機、１３ 圧縮機構部、１４ 冷媒配管、２０ 同期電動機の回転子、２９ コギングトルクの波形、３０ コギングトルクの波形。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、永久磁石を用いる同期電動機の回転子に関する。さらに、その同期電動機の回転子を用いる同期電動機を搭載する圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
積層鉄心内に永久磁石を配置する回転子を用いた同期電動機は、回転子外周の磁性体部分を用いたリラクタンストルクを用いることで、電動機を高トルク化することが可能である。反面、内部に配置された永久磁石より発生する磁束の向きが外周の磁性体部分で容易に変化する。そのため、運転中に回転子の磁極と固定子のティースとの位置関係によって磁束の向きが急に変化することがある。それにより、同期電動機より発生する騒音・振動が大きくなることがある。
【０００３】
この課題に対して、以下に示す技術が提案がなされている。即ち、積層回転子鉄心内に永久磁石片を有する電動機の永久磁石回転子を、簡易な構成でコギングトルク低減をはかったものにするために、永久磁石片開口部で形成する直方体部に挿入する永久磁石片を、２種の永久磁石材とし、中央部主材の軸方向にスキューする中央部主材と、その両側の略直方体部を補充する形状で、かつ中央部主材より磁束密度の低い副材の永久磁石片から構成する永久磁石回転子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、永久磁石の体積当たりの電動機効率を高めることを目的として、歯部は固定子に備えられており、回転子と空隙を挟んで対向する。回転子は永久磁石埋設用孔が穿たれた軟磁性体を備えており、回転軸の回りに回転可能である。軟磁性体には回転軸に沿って永久磁石埋設用孔が穿たれている。永久磁石埋設用孔には永久磁石が埋設される。永久磁石の磁極面は回転軸に垂直な法線を有しており、円形を呈する回転子が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、電機子反作用磁束を軽減すると共に、外周部鉄心の磁束分布を改善することにより、騒音や振動の少ない高効率な永久磁石電動機を提供するために、回転子鉄心中にその軸心を中心とする略正多角形の各辺に対応する部位に形成された永久磁石収容孔と、この磁石収納孔にそれぞれ挿入された永久磁石と、永久磁石収容孔の外周部鉄心に形成され、径方向に細長く、かつ、永久磁石収容孔に沿って離隔配置された４個以上のスリット孔とを備え、スリット孔の径方向外側端のピッチを略等しくし、径方向内側端のピッチを永久磁石の中央部を大きくし、中央部から端部に離れるに従って小さくした永久磁石電動機が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−１７４３２４号公報
【特許文献２】特開２００６−１４３８９号公報
【特許文献３】特開２００５−９４９６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１および特許文献２のように、永久磁石を回転軸に対して傾斜した形状としたり、円形にするのは、以下に示す課題がある。例えば、永久磁石を回転子の表面に配置して、固定子と直接対向させる場合には、大きな効果が得られるが、磁性体内部に配置する場合には、永久磁石表面の磁性体の内部で磁束の向きが変化しやすいことから、永久磁石の形状を工夫したことによる効果は、永久磁石を回転子表面に配置した場合に比べると小さくなる。
【０００７】
また、上記特許文献３に記載されている技術の場合、回転子表面の磁性体内の磁束の向きの変化をスリット孔によってある程度制限してしまうことで、同期電動機の振動・騒音を抑える効果を得ることができる。しかし、スリット孔によって、リラクタンストルクが発生しにくくなり、永久磁石を回転子磁性体内部に配置する回転子の特徴を利用できなくなるという課題がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされるもので、振動・騒音を低減することができる同期電動機の回転子及びその同期電動機の回転子を用いた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】
【０００９】
この発明に係る同期電動機の回転子は、電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、外周磁性体領域の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る同期電動機の回転子は、外周磁性体領域の面積が磁極間近傍では小さく、磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、回転子鉄心の外周縁と永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことにより、固定子に鎖交する磁束の変化が緩やかになり、トルク脈動を抑え、同期電動機の振動・騒音を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１乃至図１１は実施の形態１を示す図で、図１は同期電動機の回転子２０の斜視図、図２は図１のＡ部断面図、図３は図１のＢ部断面図、図４は図１のＣ部断面図、図５は同期電動機の回転子２０の正面図、図６は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図７は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及びＡ〜Ｅ部断面図（ｂ）、図８は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図９は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）、図１０は図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０と比較した図、図１１は図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０と比較した図である。
【００１２】
図１により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の永久磁石４の外側鉄心部に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００１３】
非磁性体領域５は、軸方向両端近傍で、各１磁極の永久磁石４の外側部分の両端に設けられている。１磁極につき、計四箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向端面に一致する。
【００１４】
従って、非磁性体領域５の断面積は、図２〜図３に示すように、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、小さくなる。図４に示すように、回転子鉄心１の軸方向の中心付近には、非磁性体領域５は存在しない。
【００１５】
上記のように非磁性体領域５を形成することによって、各１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００１６】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００１７】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００１８】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部のより磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００１９】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００２０】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図１に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【００２１】
しかし、この場合は、打ち抜く電磁鋼板の種類が多くなるため、大規模な金型、プレス設備が必要となる。
【００２２】
これに対して、図６に示す変形例１の同期電動機の回転子２０は、同一形状の電磁鋼板を複数枚連続して積層し、非磁性体領域５の周方向長さを回転軸方向に対して階段状に変化させている。
【００２３】
このようにすることで、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板の種類を削減でき、金型、プレス設備の規模を縮小できる。
【００２４】
また、図７（ａ）に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を、軸方向に開けられる複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えるスリット孔７で構成してもよい。スリット孔７の深さを磁極間に近いほど深く、磁極中心に近くなるに従って浅くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の深さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００２５】
このように構成することで、図１に示す非磁性体領域５に近い効果が得られる。また、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴も、図７（ｂ）に示すようにその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造が可能である。
【００２６】
図７（ｂ）のＡ部断面は、図７（ａ）のＡ部の断面を示す。以下、Ｂ部断面〜Ｅ部断面も同様である。
【００２７】
また、図８（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００２８】
図８（ａ）の場合、非磁性空間８は回転子の軸方向の両端に体積の大きい空間が配置され、中心付近に向かうに従って、体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ
である。
【００２９】
また、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に広くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、その部分の軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向中心付近の磁性体の密度が高くなり、図１に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図１に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００３０】
図８（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板の形状は、非磁性空間８を構成するための穴の有無で２種類の形状で構成が可能であるため、さらに製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【００３１】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００３２】
また、回転子端面付近の磁極間に非磁性体領域５を設けると、永久磁石４のこの非磁性体領域５に対向する部分から、軸方向へ磁束が漏れやすくなるため、ホールＩＣ（ホールＩＣとは、ホールエレメント、アンプ、Ｓｃｈｍｉｔｔ ｔｒｉｇｇｅｒ回路と出力トランジスタを１チップのシリコン上に組み込んだもの）等のセンサを用いて回転子の磁極を検出しようとする場合には、回転子端面の磁束を拾いやすくなる。
【００３３】
回転子端面付近の磁極間に非磁性体領域５を設ける回転子の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。回転子鉄心１の内部に埋め込む永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００３４】
この場合、図９（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００３５】
図８（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図９（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【００３６】
以下に、シミュレーションにて求めた、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９及びコギングトルクの波形２９を、図１０及び図１１に示す。同期電動機には、以下に示す仕様のものを使用した。
（１）固定子：外径φ１００、内径φ５２、高さ（コア幅）４０ｍｍ、６スロット。
（２）回転子：外径φ５０、高さ（コア幅）４０ｍｍ、４極。
（３）非磁性体領域５：直角三角形のもので、直角三角形の二辺の長さが永久磁石４の縦、横のそれぞれの寸法の略１／３になるようにした。
図１０は、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を示したものである。比較のため、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０も同時に示している。
【００３７】
回転子外周に非磁性体領域５を持たない回転子を用いたときの誘起電圧波形１０に比べると、図６の同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９は、波形の歪みが少なくなっていることがわかる。
【００３８】
また、図１１は、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を示す。比較のため、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０も同時に示している。これより、図６に示す同期電動機の回転子２０を用い同期電動機のコギングトルクの波形２９が、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０よりも小さくなっていることがわかる。
【００３９】
実施の形態２．
図１２乃至図１６は実施の形態２を示す図で、図１２は同期電動機の回転子２０の斜視図、図１３は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１４は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１５は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図１６は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００４０】
図１２により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の軸方向中心付近の永久磁石４の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００４１】
非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向中心付近で、１磁極の両端に設けられている。１磁極当たり二箇所の非磁性体領域５が存在する。
【００４２】
非磁性体領域５の形状は、正面から見て略二等辺三角形である。そして、二等辺三角形の底辺が磁極間近傍に、且つ磁極間に平行に位置する。
【００４３】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向中心付近から軸方向両端に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら小さくなっている。
【００４４】
これにより、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００４５】
回転子が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合は、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００４６】
これに対して、非磁性体領域５を有する回転子では、回転子の回転角に対して、はじめは対向する面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００４７】
回転子表面に非磁性体領域５がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまうため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが発生して、同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００４８】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめ小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００４９】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１２に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図１２に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【００５０】
また、図１３に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させるようにしてもよい。
【００５１】
このようにすることで、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板の種類を削減でき、金型、プレス設備の規模を縮小できる。
【００５２】
また、図１４に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を、軸方向に開けられる複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄを備えるスリット孔７で構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００５３】
このように構成することで、図１２に示す非磁性体領域５に近い効果が得られる。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。また、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴も、その数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造が可能である。
【００５４】
また、図１５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００５５】
図１５（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の大きい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ
である。
【００５６】
また、図１５（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に狭くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図１２に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図１５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図１２に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００５７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００５８】
図１２乃至図１５に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００５９】
この場合、図１６（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状となるように、複数（図１６（ａ）の場合は２枚（１磁極当たり））の永久磁石４で構成する。
【００６０】
そのようにすることで、永久磁石４の磁束量全体は減少する。しかし、非磁性体領域５に対する面積を減らして、永久磁石４の使用量に対して磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００６１】
図１５に示す非磁性体領域５を用いた場合、図１６（ｂ）のような永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる。
【００６２】
図１２乃至図１５において、非磁性体領域５の回転子外周鉄心部及び非磁性体領域５と磁石挿入孔２との間の鉄心部は、薄肉の磁性体で構成されている。特に、回転子外周鉄心部の薄肉部は、剛性が低くなる。反面外周磁性体領域６は、全体が電磁鋼板等の磁性材料で構成されるため剛性は高い。外周磁性体領域６を軸方向端面近くに配置する図１２乃至図１５に示す同期電動機の回転子２０は、外部からの応力による変形がおこりにくい。このため、製造の際の組立や運搬での破損が生じにくい。
【００６３】
実施の形態３．
図１７乃至図２１は実施の形態３を示す図で、図１７は同期電動機の回転子２０の斜視図、図１８は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図１９は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２０は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図２１は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００６４】
図１７により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の永久磁石４の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００６５】
非磁性体領域５は、１磁極当たり２箇所に設けられる。夫々の非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向両端に分かれて、１磁極を構成する永久磁石４の対角線上に配置される。即ち、一の非磁性体領域５は、隣接する一方の磁極間近傍に設けられる。他の非磁性体領域５は、隣接する他方の磁極間近傍に設けられる。
【００６６】
その断面積は、回転子の軸方向から見て中心付近に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら小さくなっている。これによって、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状をとる。
【００６７】
１磁極につき、計二箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向端面に一致する。
【００６８】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、小さくなる。回転子鉄心１の軸方向の中心付近には、非磁性体領域５は存在しない。
【００６９】
上記のように非磁性体領域５を形成することによって、各１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状となる。
【００７０】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００７１】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００７２】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００７３】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００７４】
これは、表面に永久磁石４を配置した回転子において、磁極にスキューをかけた回転子と同様の効果である。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。
【００７５】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図１７に示す同期電動機の回転子２０は、実施の形態１，２と同様、非磁性体領域５を構成するために電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで実現できる。
【００７６】
また、図１８に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させることで、非磁性体領域５を構成する電磁鋼板の種類を削減できる。
【００７７】
あるいは、図１９に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【００７８】
このように構成することで、図１７の非磁性体領域５に近い効果が得られ、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴もその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造ができる。
【００７９】
図２０（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【００８０】
図２０（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の小さい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の大きい（軸方向寸法の大きい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄ，Ｌ８ｅとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ＞Ｌ８ｅ
である。
【００８１】
また、図２０（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に広くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図１７に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図２０（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図１７に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【００８２】
図２０（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板は、非磁性空間８を構成するための穴の位置の違う２種類と、非磁性空間８を構成するための穴の無い１種類との計３種類であるため、製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【００８３】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【００８４】
また、本実施の形態の同期電動機の回転子２０の場合、隣り合う磁極の間を非磁性体領域５で大きく隔離できるため、磁極間の磁束の短絡を少なくでき、より多くの磁束を回転子表面に出すことができる。
【００８５】
図１７乃至図２０に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【００８６】
この場合、図２１（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【００８７】
図２０（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図２１（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【００８８】
実施の形態４．
図２２乃至図２６は実施の形態４を示す図で、図２２は同期電動機の回転子２０の斜視図、図２３は変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２４は変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図、図２５は変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）、図２６は変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）である。
【００８９】
図２２により、同期電動機の回転子２０の構成を説明する。以下、同期電動機の回転子２０を単に回転子と呼ぶ場合もある。同期電動機の回転子２０は、電磁鋼板を積層して形成される回転子鉄心１と、永久磁石４とを備える。回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の外周縁に沿って四角形状に形成される四箇所の永久磁石４が挿入される磁石挿入孔２を備える。夫々の磁石挿入孔２は、断面形状が周方向に長い長方形である。また、回転子鉄心１は、中心部に回転軸が嵌合する回転軸嵌合孔３を備える。さらに、回転子鉄心１は、該回転子鉄心１の両端付近の磁極部（永久磁石４）の外側に、非磁性体領域５を備える。回転子鉄心１の磁石挿入孔２、回転軸嵌合孔３、非磁性体領域５以外は、磁性体領域（鉄心部）である。磁性体領域の中の磁石挿入孔２よりも外側の部分を外周磁性体領域６と呼ぶ。
【００９０】
非磁性体領域５は、１磁極当たり２箇所に設けられる。夫々の非磁性体領域５は、回転子鉄心１の軸方向両端に分かれて、１磁極を構成する永久磁石４の対角線上に配置される。即ち、一の非磁性体領域５は、隣接する一方の磁極間近傍に設けられる。他の非磁性体領域５は、隣接する他方の磁極間近傍に設けられる。
【００９１】
その断面積は、回転子の軸方向から見て中心付近に向かうに従って、徐々に隣り合う磁極間の近辺に配置されながら大きくなっている。これによって、１磁極を構成する永久磁石４の外周面に対向する外周磁性体領域６は、磁極の中心付近で面積が大きく、磁極間付近で面積が小さくなる形状をとる。
【００９２】
１磁極につき、計二箇所に三角形状（略直角三角形）の非磁性体領域５が形成されている。略直角三角形の非磁性体領域５は、その直角三角形の直角をなす二辺の一辺が磁極間の近辺で磁極間に平行に配置され、且つ他の一辺が回転子鉄心１の軸方向略中心部において周方向に配置される。
【００９３】
従って、非磁性体領域５の断面積は、回転子鉄心１の軸方向端部から中心付近に向かうにつれ、大きくなる。
【００９４】
同期電動機の回転子２０が回転するとき、固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積は、非磁性体領域５が無い回転子の場合には、回転子の回転角に比例して、徐々に増加する。
【００９５】
これに対して、非磁性体領域５を有する同期電動機の回転子２０では、回転子の回転角に対して、初めは固定子のティースに対向する外周磁性体領域６の面積の増加が少なく、徐々に面積の増加が大きくなっていく。
【００９６】
回転子表面の全面に外周磁性体領域６がある場合、永久磁石４より発生する磁束は、外周磁性体領域６の中で容易に方向を変えてしまう。そのため、回転子の回転中に外周磁性体領域６の一部が固定子のティースに対向し始めると、固定子のスロット開口部より磁気抵抗の少ない対向部分に磁束が急に集中するため、対向をはじめたティースに流入する磁束が急に増加する。この磁束の急な変化が固定子の巻線に生じる誘起電圧に歪みが生じて同期電動機のトルク脈動が大きくなり、振動・騒音の要因となる。
【００９７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、回転子が回転するときに、外周磁性体領域６が固定子のティースに対向する面積がはじめは小さく、磁極中心に向かって回転が進むに従って徐々に面積の増加量が大きくなる。従って、ティースに急に磁束が流入することが抑制されて、巻線に生じる誘起電圧の歪みが少なくなり、トルク脈動を抑えて、振動・騒音の少ない同期電動機が得られる。
【００９８】
これは、表面に永久磁石４を配置した回転子において、磁極にスキューをかけた回転子と同様の効果である。また、磁束の変化を緩やかにできるため、コギングトルクも小さくすることができる。
【００９９】
通常、永久磁石４を回転子内部に配置する回転子の場合、電磁鋼板を積層した回転子鉄心１を用いることが多く、図２２に示す回転子鉄心１は、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴の形状を、積層する電磁鋼板ごとに徐々に変化させることで図２２に示すような同期電動機の回転子２０を実現できる。
【０１００】
また、図２３に示す変形例１の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を回転軸方向に対して、階段状に変化させることで、非磁性体領域５を構成する電磁鋼板の種類を削減できる。
【０１０１】
あるいは、図２４に示す変形例２の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を複数のスリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄで構成してもよい。スリット孔７の軸方向の長さを磁極間に近いほど長く、磁極中心に近くなるに従って短くする。即ち、スリット孔７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄの軸方向の長さをｄ７ａ、ｄ７ｂ、ｄ７ｃ、ｄ７ｄ、ｄ７ｅとすると、
ｄ７ａ＞ｄ７ｂ＞ｄ７ｃ＞ｄ７ｄ
である。
【０１０２】
このように構成することで、図２２の非磁性体領域５に近い効果が得られ、非磁性体領域５を構成するための電磁鋼板を打ち抜く穴もその数を変更することで実現できることから、規模の小さい金型、プレス設備での製造ができる。
【０１０３】
図２５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０のように、非磁性体領域５を軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅを備える非磁性空間８で構成することでも実現は可能である。
【０１０４】
図２５（ａ）の場合、非磁性空間８は軸方向の中央付近に体積の大きい空間が配置され、両端に向かうに従って体積の小さい（軸方向寸法の小さい）空間が配置される。即ち、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅの軸方向長さを、Ｌ８ａ，Ｌ８ｂ，Ｌ８ｃ，Ｌ８ｄ，Ｌ８ｅとすると、
Ｌ８ａ＞Ｌ８ｂ＞Ｌ８ｃ＞Ｌ８ｄ＞Ｌ８ｅ
である。
【０１０５】
また、図２５（ｂ）に示すように、非磁性空間８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ同志の間隔は、軸方向中心に向かって徐々に狭くなっている。このように非磁性空間８を配置することで、軸方向の磁性体の密度が変化して、軸方向両端の磁性体の密度が高くなり、図２２に示す同期電動機の回転子２０と同様の外周磁性体領域６の形状を模擬できる。このため、図２５（ａ）に示す変形例３の同期電動機の回転子２０は、図２２に示す同期電動機の回転子２０と同様の効果が得られる。
【０１０６】
図２５（ａ）の同期電動機の回転子２０の場合、積層する電磁鋼板は、非磁性空間８を構成するための穴の位置の違う２種類と、非磁性空間８を構成するための穴の無い１種類との計３種類であるため、製造設備の小型化、低コスト化が可能である。
【０１０７】
本実施の形態による同期電動機の回転子２０は、永久磁石４の表面の外周磁性体領域６にスリットの無い部分が多く存在するため、リラクタンストルクの利用が可能であり、これによって、同期電動機のトルク向上が可能である。
【０１０８】
また、本実施の形態の同期電動機の回転子２０の場合、隣り合う磁極の間を非磁性体領域５で大きく隔離できるため、磁極間の磁束の短絡を少なくでき、より多くの磁束を回転子表面に出すことができる。
【０１０９】
図２２乃至図２４に示す同期電動機の回転子２０の場合、永久磁石４の非磁性体領域５に対向する部分は、非磁性体領域５の磁気抵抗が大きく、表面に外周磁性体領域６を有する部分に比べると、発生する磁束が少なくなる。永久磁石４を回転子鉄心１の内部に埋め込む回転子に用いる永久磁石４には、希土類の高価な永久磁石４を用いることが多く、コストパフォーマンスの観点からは、必ずしも最適では無い場合がある。
【０１１０】
この場合、図２６（ａ）に示すように、永久磁石４の形状を外周磁性体領域６と同様の形状として、非磁性体領域５に対する面積を減らすことにより、磁束量全体は減少するが、永久磁石４の使用量に対しては、磁束を有効に引き出すことができ、コストパフォーマンスの良い回転子を得ることができる。
【０１１１】
図２５（ａ）に示す非磁性空間８を非磁性体領域５として用いる場合、図２６（ｂ）のような形状の永久磁石４を挿入することで、外周磁性体領域６と同形状の永久磁石４を挿入した回転子と同様の効果が得られる回転子が実現可能である。
【０１１２】
図２２乃至図２５において、非磁性体領域５の回転子外周鉄心部及び非磁性体領域５と磁石挿入孔２との間の鉄心部は、薄肉の磁性体で構成されている。特に、回転子外周鉄心部の薄肉部は、剛性が低くなる。反面外周磁性体領域６は、全体が電磁鋼板等の磁性材料で構成されるため剛性は高い。外周磁性体領域６を軸方向端面近くに配置する図２２乃至図２５に示す同期電動機の回転子２０は、外部からの応力による変形がおこりにくい。このため、製造の際の組立や運搬での破損が生じにくい。
【０１１３】
実施の形態５．
図２７は実施の形態５を示す図で、圧縮機１１を示す図である。この圧縮機１１には、実施の形態１乃至４のいずれかの同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機１２が搭載されている。
【０１１４】
圧縮機１１は、内部の圧縮機構部１３で冷媒を圧縮し、冷媒配管１４を通して圧縮した冷媒を冷凍サイクル（凝縮器、減圧装置、蒸発器等）へ送り、再び冷媒配管１４を通して流入される冷媒の圧縮を行う。
【０１１５】
実施の形態１乃至４のいずれかの同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機１２により圧縮機構部１３を駆動することにより、圧縮機１１の振動が抑えられる。冷媒が通る冷媒配管１４は、圧縮機１１を加振源として振動するため、圧縮機１１の振動を抑えることで冷媒配管１４の振動も抑えられ、振動による冷媒配管１４の金属疲労等の劣化を防止できる。
【産業上の利用可能性】
【０１１６】
本発明の活用例として、圧縮機１１に用いられる同期電動機１２への適用、空気調和機に用いられる圧縮機１１への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２】実施の形態１を示す図で、図１のＡ部断面図。
【図３】実施の形態１を示す図で、図１のＢ部断面図。
【図４】実施の形態１を示す図で、図１のＣ部断面図。
【図５】実施の形態１を示す図で、同期電動機の回転子２０の正面図。
【図６】実施の形態１を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図７】実施の形態１を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及びＡ〜Ｅ部断面図（ｂ）。
【図８】実施の形態１を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図９】実施の形態１を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図１０】実施の形態１を示す図で、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機の誘起電圧波形１０と比較した図。
【図１１】実施の形態１を示す図で、図６に示す同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形２９を、非磁性体領域５を持たない同期電動機の回転子２０を用いた同期電動機のコギングトルクの波形３０と比較した図。
【図１２】実施の形態２を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１３】実施の形態２を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１４】実施の形態２を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１５】実施の形態２を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図１６】実施の形態２を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図１７】実施の形態３を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１８】実施の形態３を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図１９】実施の形態３を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２０】実施の形態３を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２１】実施の形態３を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２２】実施の形態４を示す図で、同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２３】実施の形態４を示す図で、変形例１の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２４】実施の形態４を示す図で、変形例２の同期電動機の回転子２０の斜視図。
【図２５】実施の形態４を示す図で、変形例３の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面断面図（ｂ）。
【図２６】実施の形態４を示す図で、変形例４の同期電動機の回転子２０の斜視図（ａ）及び正面図（ｂ）。
【図２７】実施の形態５を示す図で、圧縮機１１を示す図。
【符号の説明】
【０１１８】
１ 回転子鉄心、２ 磁石挿入孔、３ 回転軸嵌合孔、４ 永久磁石、５ 非磁性体領域、６ 外周磁性体領域、７ スリット孔、７ａ スリット孔、７ｂ スリット孔、７ｃ スリット孔、７ｄ スリット孔、８ 非磁性空間、８ａ 非磁性空間、８ｂ 非磁性空間、８ｃ 非磁性空間、８ｄ 非磁性空間、９ 誘起電圧波形、１０ 誘起電圧波形、１１ 圧縮機、１２ 同期電動機、１３ 圧縮機構部、１４ 冷媒配管、２０ 同期電動機の回転子、２９ コギングトルクの波形、３０ コギングトルクの波形。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項２】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間の前記回転子鉄心の軸方向端部に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項３】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間の前記回転子鉄心の軸方向略中心部に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項４】
前記非磁性体領域は、前記回転子鉄心の軸方向両端に分かれて、前記永久磁石の対角線上に配置されることを特徴とする請求項２記載の同期電動機の回転子。
【請求項５】
前記非磁性体領域は、略三角形状に形成され、前記三角形状の一辺が前記磁極間の近辺で前記磁極間に略平行に配置され、且つ他の一辺が前記回転子鉄心の軸方向端面に略一致することを特徴とする請求項４記載の同期電動機の回転子。
【請求項６】
前記非磁性体領域は、略三角形状に形成され、前記三角形状の一辺が前記磁極間の近辺で前記磁極間に略平行に配置され、且つ他の一辺が前記回転子鉄心の軸方向略中心部において周方向に配置されることを特徴とする請求項４記載の同期電動機の回転子。
【請求項７】
前記非磁性体領域の周方向長さを、軸方向に階段状に変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項８】
前記非磁性体領域を、軸方向に開けられる、軸方向長さの異なる複数のスリット孔で構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項９】
前記非磁性体領域を、軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間で構成すること特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項１０】
前記永久磁石の形状を、前記外周磁性体領域の形状に合わせることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の同期電動機の回転子を用いた同期電動機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
【請求項１】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項２】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間の前記回転子鉄心の軸方向端部に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項３】
電磁鋼板を積層して形成され、外周縁に沿って磁石挿入孔が形成される回転子鉄心と、
前記磁石挿入孔に挿入され、磁極を構成する永久磁石と、
前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間に形成される外周磁性体領域とを備え、
前記外周磁性体領域の面積が前記磁極間近傍では小さく、前記磁極の中心に向かって徐々に面積が大きくなるように、前記回転子鉄心の外周縁と前記永久磁石との間の前記回転子鉄心の軸方向略中心部に非磁性体領域を形成したことを特徴とする同期電動機の回転子。
【請求項４】
前記非磁性体領域は、前記回転子鉄心の軸方向両端に分かれて、前記永久磁石の対角線上に配置されることを特徴とする請求項２記載の同期電動機の回転子。
【請求項５】
前記非磁性体領域は、略三角形状に形成され、前記三角形状の一辺が前記磁極間の近辺で前記磁極間に略平行に配置され、且つ他の一辺が前記回転子鉄心の軸方向端面に略一致することを特徴とする請求項４記載の同期電動機の回転子。
【請求項６】
前記非磁性体領域は、略三角形状に形成され、前記三角形状の一辺が前記磁極間の近辺で前記磁極間に略平行に配置され、且つ他の一辺が前記回転子鉄心の軸方向略中心部において周方向に配置されることを特徴とする請求項４記載の同期電動機の回転子。
【請求項７】
前記非磁性体領域の周方向長さを、軸方向に階段状に変化させることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項８】
前記非磁性体領域を、軸方向に開けられる、軸方向長さの異なる複数のスリット孔で構成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項９】
前記非磁性体領域を、軸方向の長さの異なる複数の非磁性空間で構成すること特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項１０】
前記永久磁石の形状を、前記外周磁性体領域の形状に合わせることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の同期電動機の回転子。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれかに記載の同期電動機の回転子を用いた同期電動機を搭載したことを特徴とする圧縮機。
【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】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２００９−２１９２９１（Ｐ２００９−２１９２９１Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６１９４５（Ｐ２００８−６１９４５）
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１２日（２００８．３．１２）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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