永久磁石回転機及び圧縮機
【課題】回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時の影響を低減することができる永久磁石回転機を提供する。
【解決手段】回転子５０の回転軸挿入孔５９には、回転軸挿入孔５９の内径より大きい外径を有する回転軸６０が挿入される。回転子５０の主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１が設けられている。磁石挿入孔５１ａ１には、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように挿入される。磁石挿入孔５１ａより外周側には、カシメピン挿入孔５５ａ、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。カシメピン挿入孔５５ａには、カシメピン５６ａが、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入される。補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔５８ａｂ、５８ｄａが設けられている。
【解決手段】回転子５０の回転軸挿入孔５９には、回転軸挿入孔５９の内径より大きい外径を有する回転軸６０が挿入される。回転子５０の主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１が設けられている。磁石挿入孔５１ａ１には、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように挿入される。磁石挿入孔５１ａより外周側には、カシメピン挿入孔５５ａ、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。カシメピン挿入孔５５ａには、カシメピン５６ａが、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入される。補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔５８ａｂ、５８ｄａが設けられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に設けられている磁石挿入孔に永久磁石が挿入される永久磁石回転機に関する。特に、回転子軸挿入孔に回転軸を挿入する時の影響を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン（空調装置）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機として、磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている回転子を備える永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機（Interior Permanent Magnet Motor；ＩＰＭモータ）」と呼ばれている）が用いられている。
永久磁石電動機は、ティースを有する固定子と、ティースの先端面と間隙を介して回転可能に配置されている回転子を備えている。従来の永久磁石電動機の回転子８５０を図１１に示す。図１１は、回転子８５０の、軸方向に直角な横断面図である。（特許文献１参照）
回転子８５０は、電磁鋼板を複数枚積層して構成される。回転子８５０の外周面は、磁極を構成する突極部８５０Ａ１〜８５０Ａ４と、切欠部８５０Ｂ１〜８５０Ｂ４によって構成されている。回転子８５０には、回転軸挿入孔８５９、磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄ、カシメピン挿入孔８５５ａ〜８５５ｄ、かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａ、通路孔８５８ａｂ〜８５８ｄａが設けられている。
回転軸挿入孔８５９には、回転軸挿入孔８５９の内径より大きい外径を有する（「締め代」を有する）回転軸８６０が、焼ばめ方法あるいは圧入方法によって挿入される。「焼ばめ方法」は、回転子８５０を加熱することによって回転軸挿入孔８５９の内径を大きくした後、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する方法である。「圧入方法」は、強力な力で回転軸８６０を押すことによって、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する方法である。
磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄには、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが、圧入によって挿入される。
カシメピン挿入孔８５５ａ〜８５５ｄには、積層された電磁鋼板を一体化するためのカシメピン（リベット）８５６ａ〜８５６ｄが挿入される。
かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａとして、周方向に長いかしめ部が設けられている。かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａは、電磁鋼板を積層する時に電磁鋼板を固定するためのものである。
通路孔８５８ａｂ〜８５８ｄａは、オイル通路を形成する。
【特許文献１】特開平７−２３６２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１１に示す従来例の回転子８５０では、回転軸８６０は、回転子８５０の回転軸挿入孔８５９に、焼ばめ方法あるいは圧入方法によって挿入される。このため、回転軸８６０が回転軸挿入孔８５９に挿入されると、回転軸挿入孔８５９の内周面が回転軸８６０により押圧され、回転子８５０の外径が、図１１に破線で示すように拡大する。
ここで、回転子８５０の外径が拡大すると、固定子巻線の誘起電圧が乱され、固定子スロットに起因する高調波成分による鉄損が増加する。このため、電動機性能が低下する。
また、回転子８５０の外径の拡大によって、固定子の内周面と回転子の外周面との間の間隙（ギャップ）が不均一に狭くなると、音や振動が増加する。
また、従来例の回転子８５０では、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが、磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄに圧入によって挿入されている。
このため、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する時に、回転子の外径を拡大する応力が永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる。このため、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが割れたり、欠けたりする虞がある。
特に、焼ばめ方法を用いて回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する時には、回転子８５０の熱膨張率と永久磁石８５２ａ〜８５２ｄの熱膨張率との違いによる応力が永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる。このため、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが割れたり、欠けたりする虞が高くなる。
なお、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる応力を低減するために、締め代（＝回転軸の外径−回転軸挿入孔の内径）を小さくすると、回転軸８６０が空転する虞がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時の影響を低減する技術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】
【０００４】
前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明の永久磁石回転機は、固定子と回転子を備えている。固定子は、典型的には、内周側にティースを有している。そして、ティースによって形成されるスロットに固定子巻線が配設されている。回転子は、回転子の外周面が固定子の内周面（ティースの先端面）と対向するように回転可能に設けられている。回転子は、典型的には、複数枚の電磁鋼板が積層された積層体として構成される。積層体には、通常、カシメピン挿入孔が設けられる。そして、カシメピン挿入孔に挿入されるカシメピンによって、積層体が一体化される。
回転子は、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には、磁石挿入孔が設けられている。これにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる永久磁石電動機として構成可能である。
回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔が形成されている。回転軸の外径は、回転軸挿入孔の内径より大きく形成されている。回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、圧入方法や焼ばめ方法が用いられる。
回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が回転軸挿入孔に挿入される時、回転子の外径を拡大する応力が発生する。この応力による回転子の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部より補助磁極部の方が大きい。このため、本発明では、回転子の補助磁極部に、カシメピン挿入孔が形成されている。そして、カシメピンが、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔に挿入される。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間によって吸収されるため、補助磁極部の外径の拡大量を低減することができる。また、回転子の内周面（回転軸挿入孔の内周面）と回転子の外周面が直接連結されている補助磁極部において、カシメピンによって回転子を一体化しているため、回転子の剛体強度を高めることができる。
カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピンをカシメピン挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、カシメピンの外周形状をカシメピン挿入孔の内周形状より小さく形成する方法が用いられる。例えば、カシメピンの外径を、カシメピン挿入孔の孔径より小さく形成する。この場合、少なくとも、回転子の径方向に隙間が形成されるように、カシメピンの外周形状あるいはカシメピン挿入孔の内周形状が形成されればよい。
また、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力が磁石挿入孔に挿入されている永久磁石に加わると、永久磁石が割れたり、欠けたりする。このため、本発明では、永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔に挿入される。これにより、主磁極部の外径を拡大する応力が、磁石挿入孔と永久磁石との間の隙間によって吸収されるため、主磁極部の外径の拡大量を低減することができるとともに、永久磁石が割れたり、欠けたりするのを防止することができる。
磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、永久磁石を磁石挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、永久磁石の外周形状を磁石挿入孔の内周形状より小さく形成する方法が用いられる。この場合、少なくとも、回転子の径方向に隙間が形成されるように、永久磁石の外周形状あるいは磁石挿入孔の内周形状が形成されればよい。
【０００５】
本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の補助磁極部に、通路孔が回転子の軸方向に設けられている。通路孔により形成される通路は、例えば、圧縮機の冷却媒体や潤滑油等の媒体を流す通路として用いられる。
本発明では、補助磁極部にカシメピン挿入孔と通路孔が設けられている。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間及び通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
【０００６】
本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、通路孔が、カシメピン挿入孔より回転子の内周側に設けられている。
これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間で吸収される前に通路孔の空間によって吸収されるため、回転子の径方向の外径寸法の拡大量を効果的に低減することができる。
また、通路孔を内周側に設けることにより、通路孔を回転子外周側に設けた場合に比べて、通路孔を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が小さくなる。これにより、冷却媒体や潤滑油等の媒体が通路孔内を流れ易くなる。
【０００７】
本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明は、固定子と回転子を有している。回転子には、回転軸挿入孔、磁石挿入孔、カシメピン挿入孔、通路孔が設けられている。回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される。磁石挿入孔には、永久磁石が挿入される、カシメピン挿入孔には、回転子を一体化するためのカシメピンが挿入される。通路孔により形成される通路は、冷却媒体等を流す通路として用いられる。
本発明では、通路孔が、回転子の補助磁極部に設けられている。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力は、通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部の外径の拡大量を低減することができる。
また、本発明では、永久磁石が、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔に挿入される。さらに、主磁極部には、カシメピン挿入孔が、磁石挿入孔より外周側の位置に設けられている。そして、カシメピンが、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔に挿入される。これにより、主磁極部の外径を拡大する応力は、磁石挿入孔と永久磁石との間の隙間及びカシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間によって吸収される。したがって、主磁極部の外径の拡大量を低減することができるとともに、永久磁石が割れたり、欠けたりするのを防止することができる。
また、複数枚の電磁鋼板を積層して回転子を構成する場合、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所が軸方向に膨らむことがある。本発明では、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所において、カシメピンによって回転子を一体化している。これにより、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、主磁極部の、磁石挿入孔より外周側にカシメピン挿入孔、カシメピンを設けることにより、主磁極部の外周側の磁気抵抗を高めることができる。これにより、主磁極部の外周側に流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【０００８】
本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
通常、複数枚の電磁鋼板を積層して積層体を構成する場合、電磁鋼板を固定するために、各電磁鋼板に、凹凸部を有する、突起状のかしめ部が設けられる。本発明では、主磁極部あるいは補助磁極部の少なくとも一方に、回転子の径方向に長いかしめ部を設けている。すなわち、回転子内周側から回転子外周側に及び回転子外周側から回転子内周側に、軸方向に傾斜する楔状の突起がかしめ部として設けられる。このような径方向に長いかしめ部を設けることにより、回転子の外径を拡大する応力をかしめ部によって吸収することができる。したがって、回転子の主磁極部あるいは補助磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
なお、主磁極部にかしめ部を設ける場合には、主磁極部の磁石挿入孔より外周側に設けるのが好ましい。かしめ部を磁石挿入孔より外周側に設けることによって、主磁極部の外周側の磁気抵抗を高めることができる。したがって、主磁極部の外周側に流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【０００９】
本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、かしめ部が、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より外周側に設けられている。
これにより、補助磁極部あるいは主磁極部の外径を拡大する応力が、かしめ部、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間、通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部あるいは主磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
固定子のスロットに起因して、あるいは、ＰＷＭ（パルス変調）制御方式のインバータの使用に起因して、回転子の外周部に高調波磁束が流れることがある。回転子の外周部に高調波磁束が流れると、鉄損が増加し電動機特性が低下する。この高調波磁束は、回転子の外周部の磁気抵抗を高めることによって低減することができる。また、回転子の遠心力による影響等を回避するためには、回転子の外周分に部品を配置するのを避けるのが好ましい。ここで、かしめ部は、電磁鋼板を変形させることによって形成されるため、かしめ部を設けた場合の磁気抵抗の増加量は、カシメピン挿入孔あるいは通路孔を設けた場合の磁気抵抗の増加量より大きい。したがって、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より外周側にかしめ部を設けることにより、回転子の外周部に流れる高調波磁束による鉄損を効果的に低減することができる。また、回転子の遠心力による影響も低減することができる。
【００１０】
本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力を、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間、通路孔の空間、かしめ部等によって吸収することができない場合には、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が不均一に狭くなる。回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなると、コギングトルクが発生し、音や振動が発生する。ここで、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力による補助磁極部の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部の外径の拡大量より大きい。
本発明では、補助磁極部の外周面の形状を変更することにより、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなるのを防止している。本発明では、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状の外周面により構成されている。そして、第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値が、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定されている。
主磁極部のｄ軸は、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と主磁極部の周方向中心を結ぶ線であり、補助磁極部のｑ軸は、回転軸挿入孔の中心と補助磁極部の中心を結ぶ線である。
固定子の内周面は、典型的には、固定子に設けられているティースのティース先端面が対応する。
これにより、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力によって、補助磁極部の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が狭くなるのを防止することができる。
第１の曲線形状や第２の曲線形状としては、適宜の形状を選択することができる。例えば、同じ中心点を中心とし、半径が異なる円弧形状を選択することができる。あるいは、異なる中心点を中心とし、半径が異なる円弧形状に選択することができる。
なお、第１の曲線形状の外周面の周方向に沿った長さ（角度で表すこともできる）あるいは第２の曲線形状の外周面の周方向に沿った長さ（角度で表すこともできる）は、効率等を考慮して適宜設定される。
また、第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値と、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値との差は、適宜設定される。
また、第１の曲線形状の外周面（主磁極部に対応する外周面）と第２の曲線形状の外周面（補助磁極部に対応する外周面）の境界部で磁束が急激に変化すると、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなる。誘起電圧に含まれる高調波成分が多くなると、入力電圧と入力電流から回転子の位置を正確に検出することができなくなる。このため、第１の曲線形状の外周面と第２の曲線形状の外周面の境界部での磁束の急激な変化が抑制されるように、第１の曲線形状と第２の曲線形状を設定するのが好ましい。
【００１１】
本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、第２の曲線形状の外周面の曲率半径が、第１の曲線形状の外周面の曲率半径より大きく設定されている。
第１の曲線形状の外周面としては、例えば、主磁極部のｄ軸上に中心点を有する円弧形状の外周面が用いられ、第２の曲線形状の外周面としては、例えば、補助磁極部のｑ軸上に中心点を有する円弧形状の外周面が用いられる。
本発明では、主磁極部に対応する外周面と補助磁極部に対応する外周面を、曲率半径を有する曲線面で形成している。これにより、回転子の製造が容易となる。また、補助磁極部に対応する外周面と主磁極部に対応する外周面の境界部で磁束が急激に変化するのを抑制することができるため、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動を低減することができる。
【００１２】
本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する箇所に切欠部が形成されている。
回転子の外周面が第１の曲線形状の外周面と第２の曲線形状の外周面により構成される場合には、切欠部は、第２の曲線形状の外周面に形成される。
磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する箇所に切欠部を形成することにより、永久磁石の磁束が、固定子のティースを介して短絡されるのを防止することができる。これにより、磁束の短絡によって発生するコギングトルクを低減することができる。
【００１３】
本発明の第１０発明は、請求項１０に記載されたとおりの圧縮機である。
本発明では、圧縮機の駆動用電動機として、第１発明〜第９発明の永久磁石回転機を用いている。
これにより、第１発明〜第９発明の効果を有する圧縮機を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜９に記載の永久磁石回転機を用いれば、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時の回転子の外径の拡大量を低減することができる。これにより、性能を向上させることができ、音や振動を低減することができ、また、永久磁石の割れや欠けの発生等を防止することができる。
また、請求項１０に記載の圧縮機を用いることにより、同様の効果を有する圧縮機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下では、本発明の永久磁石回転機を、永久磁石埋込型電動機として構成した場合について説明する。
本発明の永久磁石埋込型電動機（以下、「永久磁石電動機」という）を用いた圧縮機を図１、図２に示す。なお、図１は圧縮機１０の縦断面図である。また、図２は、図１に示した永久磁石電動機３０の回転子５０の縦断面図である。
圧縮機１０は、圧縮機構部２０、永久磁石電動機３０、アキュムレータ７０等により構成されている。圧縮機２０と永久磁石電動機３０は、密閉容器１１内に配置されている。密閉容器１１には、吸入管７１と、吐出管１２が設けられている。
【００１６】
アキュムレータ７０は、冷却媒体（例えば、冷却ガス）と潤滑油を分離する。アキュムレータ７０で分離された冷却媒体は、吸入管７１を介して圧縮機構部２０に戻る。また、アキュムレータ７０で分離された潤滑油は、潤滑油溜め２５に戻る。
圧縮機構部２０は、シリンダ２１と、回転軸６０により駆動される偏心ロータ２２を有している。圧縮機構部２０は、偏心ロータ２２が回転することによって、吸入管７１から吸入された冷却媒体をシリンダ２１内で圧縮する。
圧縮機構部２０で圧縮された冷却媒体は、永久磁石電動機３０の固定子４０に形成された切欠部、回転子５０に形成された通路孔、固定子４０と回転子５０との間の間隙（ギャップ）等を通り、吐出管１２から吐出される。
また、回転軸６０の回転によって、潤滑油溜め２５に貯留されている潤滑油が圧縮機構部２０の摺動部に供給される。各摺動部を潤滑した潤滑油は、潤滑油留め２５に戻される。
図１に示す圧縮機１０では、冷却媒体と潤滑油が混在した媒体が吐出管１２から吐出される。
【００１７】
永久磁石電動機３０は、固定子４０と回転子５０を備えている。
本実施の形態の固定子４０は、薄い板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成される。固定子４０は、例えば、図３に示すように、内周側にティース４２が形成され、外周側に切欠部４４が形成されている。固定子４０の外周形状は、適宜決定される。ティース４２の先端部には、周方向の両側にティース端部４２ｂ、４２ｃが設けられている。そして、回転子５０の外周面と対向する側に、ティース端部４２ｂと４２ｃの間にティース先端面４２ａが設けられている。
固定子４０の、隣接するティース４２によって、スロット４３が形成されている。そして、スロット４３内には、固定子コイル４１（図１参照）が配設されている。固定子コイル４１は、例えば、分布巻方式や集中巻方式によって、スロット４３内に配設される。
固定子４０の切欠部４４は、圧縮機構部２０で圧縮された冷却媒体が通過する通路を形成する。
【００１８】
回転子５０は、筒形状を有し、固定子４０の内周側に、回転可能に配設される。この時、回転子５０の外周面と固定子４０の内周面（ティース先端面４２ａ）との間の間隙（ギャップ）は、所定範囲に設定される。
回転子５０は、板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成される。回転子５０には、図２に示すように、回転軸挿入孔５９、磁石挿入孔５１、カシメピン挿入孔５５が、回転子５０の軸方向に形成されている。なお、図２には示されていないが、本実施の形態の回転子５０には、通路孔（例えば、図４の５８ａｂ、５８ｄａ）が、回転子５０の軸方向に形成されている。
回転軸挿入孔５９には、回転軸６０が挿入される。本実施の形態では、回転軸６０の外径は、回転軸挿入孔５９の内径より大きく形成されている。この場合、回転軸６０の外径と回転軸挿入孔５９の内径との差（回転軸６０の外径−回転軸挿入孔５９の内径）を「締め代」という。回転軸挿入孔５９の内径より大きい外径を有する回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する方法としては、例えば、「圧入方法」あるいは「焼ばめ方法」が用いられる。
「焼ばめ方法」では、回転子５０を加熱することによって回転子５０を膨張させ、回転軸挿入孔５９の内径を大きくする。そして、回転軸挿入孔５９に回転軸６０を挿入する。その後、回転子５０を冷却することによって回転子５０を収縮させ、回転軸挿入孔５９の内径を小さくする。これにより、回転軸６０が、回転軸挿入孔５９に強固に取り付けられる。「圧入方法」では、回転軸６０に強力な力を加えることによって、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する。
磁石挿入孔５１には、永久磁石５２が挿入される。
積層体の軸方向両端部には、端板５４が配設される。そして、カシメピン挿入孔５５に挿入されたカシメピン５６によって、積層体と端板５４が一体化される。
５４ａは、回転子５０のバランスを調整するためのバランスウェイトである。
なお、各電磁鋼板には、各電磁鋼板を積層する際に、各電磁鋼板を固定するためのかしめ部が形成される。
【００１９】
次に、本発明の永久磁石電動機の回転子の各実施の形態を以下に説明する。
なお、以下の各実施の形態では、磁極数が４（極対数が２）である回転子について説明する。また、図１及び図３に示す構成の固定子４０を用いるものとする。
また、回転子は、軸方向に直角な横断面図でみて、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に交互に配置されている。以下では、各主磁極部を主磁極部ａ、ｂ、ｃ、ｄで表し、各補助磁極部を補助磁極部ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａで表す。そして、各主磁極部に設けられている要素には記号ａ〜ｄあるいはＡ〜Ｄを付し、補助磁極部に設けられている要素には記号ａｂ〜ｄａあるいはＡＢ〜ＤＡを付す。また、各主磁極部及び各補助磁極部の構成は同じであるため、以下では、主磁極部ａの構成と、主磁極部ａの周方向両側に配置されている補助磁極部ａｂ、ｄａの構成について説明する。主磁極部と補助磁極部を周方向に交互に配置することにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。補助磁極部ａｂ〜ｄａの磁束通路幅を調整することによって、リラクタンストルクを調整することができる。
また、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と主磁極部の周方向中心とを結ぶ線を、主磁極部の中心線あるいは「ｄ軸」と表現し、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と補助磁極部の周方向中心とを結ぶ線を、補助磁極部の中心線あるいは「ｑ軸」と表現する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態の永久磁石電動機の回転子５０を図３及び図４に示す。図３及び図４は、本実施の形態の回転子５０の、軸方向に直角な横断面図である。
回転子５０は、中央部に回転軸挿入孔５９が設けられている。回転子５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する、第１の曲線形状の外周面５０Ａ〜５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する、第２の曲線形状の外周面５０ＡＢ〜５０ＤＡにより構成されている。外周面５０Ａ〜５０Ｄ、５０ＡＢ〜５０ＤＡの曲線形状については後述する。
回転子５０の主磁極部ａ〜ｄには、台形形状の磁石挿入孔５１ａ１〜５１ｄ１が設けられている。台形形状は、回転子５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）となるように形成されている。
磁石挿入孔５１ａ１には、永久磁石が挿入される。本実施の形態では、台形形状の磁石挿入孔５１ａ１に、３個の平形形状（軸方向に直角な断面形状が長方形形状を有する）の永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が挿入されている。なお、磁石挿入孔５１ａ１には、内側に突出する突部５１ａ３、５１ａ５が形成されている。この突部５１ａ３、５１ａ５によって、磁石挿入孔５１ａ１内での永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の位置が規制される。
本実施の形態では、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３は、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５１ａ１に挿入される。
磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」が用いられる。すなわち、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に挿入した時に、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５１ａ１の内周形状（軸方向に直角な断面の内周形状）あるいは永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の外周形状（軸方向に直角な断面の外周形状）が設定される。磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間は、少なくとも、回転子５０の径方向に形成されればよい。
永久磁石としては、フェライト磁石や希土類磁石等が用いられる。また、製造の容易性の観点からは、平形形状の永久磁石を用いるのが好ましいが、異なる形状の永久磁石を用いることもできる。また、磁石挿入孔に挿入する永久磁石の数も適宜選択可能である。
【００２１】
「隙間ばめ方法」を用いる場合には、圧入方法や焼ばめ方法を用いる場合に比べて、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に簡単に挿入することができる。これにより、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が割れたり、欠けたりすることがない。また、特別な設備も不要である。
磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間を形成することにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生した場合、この応力は、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３と間の隙間によって吸収される。
なお、本明細書では、「回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力」という記載は、「回転軸を回転軸挿入孔に挿入した時に発生する応力」を含むものとして用いている。
永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の断面面積は、マグネットトルクの大きさに影響する。このため、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間は、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる範囲内で、できるだけ狭く設定するのが好ましい。
【００２２】
なお、主磁極部ａ〜ｄの磁石収容孔５１ａ１〜５１ｄ１に挿入された永久磁石は、隣接する主磁極部同士で異極となるように磁化される。すなわち、周方向にＳ極とＮ極の主磁極部が交互に配置されるように磁化される。
例えば、回転子５０の回転軸挿入孔５９に回転軸６０を挿入した後、回転子５０と対向する固定子４０の固定子コイル４１に着磁用電流を流すことにより、永久磁石を磁化する。
【００２３】
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面（図４では、第２の曲線形状の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢ）との間には、空隙５１ａ６、５１ａ７が設けられている。空隙５１ａ６、５１ａ７は、孔や外周面５０ＤＡ、５０ＡＢを切り欠いた切欠部として形成される。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７には、非磁性材が充填されていてもよい。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と空隙部５１ａ６、５１ａ７との間には、ブリッジ５３ａ１、５３ａ３が設けられている。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７と回転子５０の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢとの間には、ブリッジ５３ａ２、５３ａ４が設けられている。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間に空隙部５１ａ６、５１ａ７を設けることによって、磁石挿入孔５１ａ１に挿入されている永久磁石の磁束が漏れるのを防止することができる。
また、磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間にブリッジ５３ａ１、５３ａ３を設けることにより、遠心力に対する回転子５０の強度を高めることができる。
なお、空隙部５１ａ６、５１ａ７の形状や、形成方法は適宜変更可能である。例えば、ブリッジ５３ａ１、５３ａ３を省略し、回転子外周側に空隙が形成されるように、永久磁石５２ａ２、５２ａ３を位置決めする位置決め部を設けてもよい。位置決め部としては、突部５１ａ３、５１ａ５と同様の突部を設けることができる。
【００２４】
また、主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１より外周側に、カシメピン挿入孔５５ａが形成されている。カシメピン挿入孔５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。カシメピン挿入孔５５ａには、前述した積層体と端板５４を一体化するためのカシメピン５６ａが挿入される。
本実施の形態では、カシメピン５６ａは、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａに挿入されている。
カシメピン５６ａを、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａに挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」が用いられる。すなわち、カシメピン５６ａがカシメピン挿入孔５５ａに挿入された時に、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａの内周形状（軸方向に直角な断面の内周形状）あるいはカシメピン５６ａの外周形状（軸方向に直角な断面の外周形状）が設定される。例えば、カシメピン５６ａの外径を、カシメピン挿入孔５５ａの内径より小さく設定する。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されていることにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生した場合、この応力は、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間で吸収される。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間は、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる範囲内で、できるだけ狭くなるように設定するのが好ましい。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間は、少なくとも、回転子５０の径方向に形成されればよい。
【００２５】
複数枚の電磁鋼板を積層して回転子を構成する場合、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむことがある。本実施の形態では、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所において、カシメピン５６ａによって回転子を一体化している。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が、軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、磁石挿入孔５１ａ１より外周側にカシメピン挿入孔５５ａ、カシメピン５６ａを設けているため、磁石挿入孔５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高めることができる。これにより、磁石挿入孔５１ａ１より外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【００２６】
また、主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１及びカシメピン挿入孔５５ａより外周側にかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、複数枚の電磁鋼板を積層する時に、各電磁鋼板を固定するために用いられる。通常、かしめ部は、電磁鋼板を加工することにより形成される、凹凸部を有する突起により構成される。
本実施の形態では、かしめ部５７ａ１、５７ａ２として、回転子の径方向に長いかしめ部が設けられている。径方向に長いかしめ部は、回転子５０の内周側から外周側及び回転子５０の外周側から内周側に向けて軸方向に傾斜する、楔状の突起により構成される。
このように、主磁極部ａに、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２を設けることにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生すると、この応力は、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２の傾斜部で吸収される。
【００２７】
ここで、固定子４０のスロット４３に起因して、あるいは、ＰＷＭ（パルス変調）制御方式のインバータの使用に起因して、回転子５０の外周部に高調波磁束が流れることがある。回転子５０の外周部に高調波磁束が流れると、鉄損が増加し電動機特性が低下する。この高調波磁束は、回転子外周部の磁気抵抗を高めることによって低減することができる。
ところで、回転子５０の遠心力に対する影響等を回避するためには、回転子５０の外周分に部品を配置するのを避けるのが好ましい。
かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、電磁鋼板を加工することにより形成される、凹凸部を有する突起により構成される。このため、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を設けた場合の磁気抵抗の増加量は、カシメピン挿入孔５５ａを設けた場合の磁気抵抗の増加量より大きい。
したがって、本実施の形態のように、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を、カシメピン挿入孔５５ａより回転子５０の外周側に設けることにより、カシメピン挿入孔５５ａをかしめ部５７ａ１、５７ａ２より回転子５０の外周側に設ける場合に比べて、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができる。高調波磁束の低減によって、回転子５０の鉄損も低減することができる。また、カシメピン挿入孔５５ａを外周側に設けた場合に比べて、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を外周側に設けた場合の方が、回転子５０の遠心力に対する影響も低減される。
また、本実施の形態では、かしめ部５７ａ１、５７ａ２が、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して角度を有して周方向の両側に配置されている。これにより、かしめ部５７ａ１、５７ａ２によって、主磁極部ａの中央部への磁束の集中を妨げることがない。したがって、電動機効率が低下するのを防止することができる。
【００２８】
また、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔５８ａｂ、５８ｄａが、回転子５０の内周側に設けられている。通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、回転子５０を軸方向に貫通する貫通孔として形成されている。通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に設けられている。
なお、本明細書では、「回転子５０の内周側に設けられる（配置される）」という記載は、回転子５０の径方向の長さ（回転子内周面と外周面との間の距離）の中心より内周側に設けられている（配置されている）ことを表している。また、「回転子の外周側に設けられている（配置されている）」という記載は、回転子５０の径方向の長さの中心より外周側に設けられている（配置されている）ことを表している。
通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、冷却媒体や潤滑油等の媒体を流す通路を形成する。
補助磁極部ａｂ、ｄａに通路孔５８ａｂ、５８ｄａを設けることにより、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力が発生すると、この応力は、通路孔５８ａｂ、５８ｄａの空間によって吸収される。
また、通路孔５８ａｂ、ｄａが回転子５０の内周側に設けられているため、通路孔５８ａｂ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が、回転子５０の外周側に通路孔を設けた場合に比して小さい。これにより、通路孔５８ａｂ、５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減され、媒体が通路５８ａｂ、ｄａ内を容易に流れることができる。
【００２９】
前述したように、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時、回転子の径方向の外径寸法が拡大する。これにより、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が狭くなる。
回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が狭くなると、間隙の磁束量が増加する。この場合、永久磁石電動機の固定子コイルへの供給電圧の上限が定まっていると、永久磁石電動機の最大回転数が低下する。また、同一回転数、同一トルクで比較した場合、永久磁石電動機の仕様によっては、鉄損が増加し、電動機性能が悪化することがある。
また、誘起電圧を乱すような回転子の外径寸法の拡大は、回転子外周部に流れる高調波磁束を増加させる。これにより、鉄損が増加し、電動機効率が低下する。
また、回転子外周面と固定子内周面との間の間隙が不均一に狭くなると、音や振動が発生する虞がある。
また、状況によっては、回転子外周面と固定子内周面が接触する虞もある。
【００３０】
回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する応力による補助磁極部の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部の外径の拡大量より大きい。このため、補助磁極部ａｂ、ｄａに設けられている通路孔５８ａｂ、５８ｄａによって、この応力を十分に吸収することができないことが考えられる。
そこで、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（補助磁極部ａｂ、ｄａのｑ軸と交差する外周面）５０ＡＢ、５０ＤＡの形状を、主磁極部ａに対応する外周面（主磁極部ａのｄ軸と交差する外周面）５０Ａの形状と変えている。本実施の形態では、回転軸挿入孔５９の中心点（回転子５０の中心点）Ｏと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡとの間の距離の最大値を、回転軸挿入孔５９の中心点Ｏと外周面５０Ａとの間の距離の最大値より小さく設定している。言い換えれば、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面（ティース先端面４２ａ）との間の間隙（ギャップ）ｇ（図３参照）の最大値を、外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。
本実施の形態では、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に曲率中心を有する円弧形状に形成されている。図４では、主磁極部ａのｄ軸上の点Ｏ（回転子５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上に曲率中心を有する円弧形状に形成されている。図４では、補助磁極部ａｂのｑ軸上の、点Ｏから外周面５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。
【００３１】
このように、本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値が、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値より大きくなるように構成されている。これにより、応力によって補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなるのを防止することができる。したがって、コギングトルクを低減することができ、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
外周面５０Ａの周方向に沿った幅（角度θで表すこともできる）あるいは外周面５０ＡＢの周方向の幅（角度で表すこともできる）は、適宜選択することができる。この場合、隣接する主磁極部ａ、ｂの磁石挿入孔５１ａ１、５１ｂ１の回転子外周側端壁５１ａ４、５１ｂ２に対応する箇所に外周面５０ＡＢが配置されるように、外周面５０Ａ、５０Ｂあるいは外周面５０ＡＢが形成される。
【００３２】
近年、永久磁石電動機の制御方式として、センサレス制御方式が用いられている。このセンサレス制御方式では、誘起電圧の波形が正弦波であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の位置を検出している。このセンサレス制御方式を用いている場合には、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなると、回転子の位置検出制度が低下する。回転子の位置検出制度が低下すると、最適な制御を行うことができなくなり、永久磁石電動機の効率が低下する。
本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲率半径を、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａの曲率半径より大きく設定しているため、回転子５０の外周面が、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部で急激に変化していない。これにより、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部が固定子４０のティース４２が配置されている箇所を通過する時に、固定子４０のティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止される。ティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止されることにより、誘起電圧に含まれる高調波成分が少なくなる。したがって、センサレス制御方式を用いている場合でも、最適な制御を行うことができ、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
【００３３】
本実施の形態では、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面５０Ａ〜５０Ｄが、本発明の「主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面」に対応する。また、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面５０ＡＢ〜５０ＤＡが、本発明の「補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向の突状に形成されている第２の曲線形状の外周面」に対応する。
なお、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲線形状や、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａの曲線形状は、円弧形状に限定されない。
【００３４】
本実施の形態では、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が、主磁極部ａに設けられている磁石挿入孔５１ａ１に、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように挿入されている。また、カシメピン５６ａが、主磁極部ａに設けられているカシメピン挿入孔５５ａに、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入されている。また、主磁極部ａに、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する、回転子５０の主磁極部ａの外径を拡大する応力が、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２によって吸収されるため、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａに通路孔５８ａｂ、５８ｄａが設けられている。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力が、通路孔５８ａｂ、５８ｄａの空間によって吸収されるため、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転子５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）５０ＡＢ、５０ＤＡにより構成している。そして、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値を、外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定している。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや欠けの発生、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲率半径を、外周面５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子５０の外周面が、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波成分を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５ａ及びかしめ部５７ａ１、５７ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５ａが磁石挿入孔５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子５０の、磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、かしめ部５７ａ１、５７ａ２が、カシメピン挿入孔５５ａより外周側に設けられている。これにより、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５０の鉄損を低減することができる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態の永久磁石電動機の回転子１５０を図５に示す。図５は、本実施の形態の回転子１５０の横断面図である。
本実施の形態の回転子１５０の回転軸挿入孔１５９には、回転軸挿入孔１５９の内径より大きい外径を有する回転軸１６０が挿入される。
主磁極部ａには、弓形形状に形成された磁石挿入孔１５１ａ１が設けられている。弓形形状は、回転子１５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）に形成されている。
磁石挿入孔１５１ａ１には、弓形形状の永久磁石１５２ａが挿入されている。永久磁石１５２ａは、磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間に隙間が形成されように、磁石挿入孔１５１ａ１に挿入される。磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間に隙間が形成されるように、永久磁石１５２ａを磁石挿入孔１５１ａ１に挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」を用いることができる。
磁石挿入孔１５１ａ１の回転子外周側端壁１５１ａ２、１５１ａ３と回転子１５０の外周面（図５では、１５０ＤＡ、１５０ＡＢ）との間には、ブリッジ１５３ａ１、１５３ａ２が設けられている。
【００３６】
主磁極部ａには、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に、周方向に長いかしめ部１５７ａが設けられている。
また、主磁極部ａには、かしめ部１５７ａより外周側（回転子１５０の外周側）に、カシメピン挿入孔１５５ａが設けられている。カシメピン挿入孔１５５ａには、カシメピン１５６ａが挿入される。本実施の形態では、カシメピン１５６ａは、カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔１５５ａに挿入される。カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン１５６ａをカシメピン挿入孔１５５ａに挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」を用いることができる。
カシメピン挿入孔１５５ａが回転子１５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔１５５ａに挿入されるカシメピン１５６ａも回転子１５０の外周側に配置される。これにより、回転子１５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子１５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子１５０を小型化することができる。
かしめ部１５７ａ、カシメピン挿入孔１５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。
また、主磁極部ａには、かしめ部１５７ａより外周側に、通路孔１５８ａ１、１５８ａ２が設けられている。通路孔１５８ａ１、１５８ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子１５０の内周側に、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａが設けられている。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａより外周側に、径方向に長いかしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａが形成されている。
通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ、かしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。
【００３７】
回転子１５０の外周面は、第１の実施の形態の回転子５０の外周面と同様に、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）１５０Ａ〜１５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）１５０ＡＢ〜１５０ＤＡにより構成されている。
主磁極部ａに対応する外周面１５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子１５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面１５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の、点Ｏから外周面１５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。すなわち、外周面１５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面１５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
なお、外周面１５０Ａ及び１５０ＡＢの曲線形状や曲率中心は、適宜設定することができる。
【００３８】
本実施の形態では、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間の隙間、カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間の隙間、通路孔１５８ａ１、１５８ａ２空間によって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａの空間、径方向に長いかしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａによって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子１５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）１５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）１５０ＡＢ、１５０ＤＡにより構成している。そして、外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面１５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子１５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子１５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡの曲率半径を、外周面１５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子１５０の外周面が、外周面１５０Ａと外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波成分を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａ及び通路孔１５８ａ１、１５８ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔１５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａが回転子１５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子１５０を小型化することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａが磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子１５０の、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａが、かしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａより内周側(回転子１５０の内周側)に設けられているため、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力を低減される。これにより、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減され、媒体が通路１５８ａｂ、１５８ｄａ内を容易に流れることができる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態の永久磁石電動機の回転子２５０を図６に示す。図６は、本実施の形態の回転子２５０の横断面図である。
回転子２５０の回転軸挿入孔２５９には、回転軸挿入孔２５９の内径より大きい外径を有する回転軸２６０が挿入される。
回転子２５０の主磁極部ａには、磁石挿入孔２５１ａ１と２５１ａ４が、Ｖ字形状に設けられている。Ｖ字形状は、回転子２５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔２５１ａ１と２５１ａ４の間にはブリッジ２５３ａ１が設けられている。
磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４には、平形形状の永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２が挿入される。磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４には、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２を位置決めするための突部２５１ａ３、２５１ａ６が形成されている。これにより、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２の端部との間に空隙が形成される。この空隙によって、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２の磁束が短絡されるのを防止している。
永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４と永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
【００４０】
主磁極部ａには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側に、径方向に長いかしめ部２５７ａが設けられている。かしめ部２５７ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子２５０の外周側に、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが設けられている。カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａには、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａが挿入される。本実施の形態では、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａは、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａとカシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａに挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが回転子２５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａに挿入されるカシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａも回転子２５０の外周側に配置される。これにより、回転子２５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子２５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子２５０を小型化することができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａより内周側に、通路孔２５８ａｂ１、２５８ａｂ２、２５８ａｂ３、２５８ｄａ１、２５８ｄａ２、２５８ｄａ３が設けられている。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａと、内径が大きい通路孔２５８ａｂ１、２５８ｄａ１は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。内径が小さい通路孔２５８ａｂ２、２５８ａｂ３、２５８ｄａ２、２５８ｄａ３は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）に対して、周方向両側に配置されている。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａは回転子２５０の外周側に配置され、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３は回転子２５０の内周側に配置されている。
【００４１】
回転子２５０の外周面は、第１の実施の形態の回転子５０の外周面と同様に、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）２５０Ａ〜２５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ〜２５０ＤＡにより構成されている。
主磁極部ａに対応する外周面２５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子２５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面２５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の、点Ｏから外周面２５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。すなわち、外周面２５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面２５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
なお、外周面２５０Ａ及び２５０ＡＢの曲線形状や曲率中心は、適宜設定することができる。
【００４２】
磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４に挿入されている永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されると、ティース４２を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。
そこで、本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）、深さｈの最小値は、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この時、電動機効率も考慮して設定される。なお、切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５２ａ５の周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）より大きく設定される。
切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の深さｈは、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡ（外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡに対応する仮想外周面）と切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の底部との間の距離である。
【００４３】
本実施の形態では、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔２５１ａ１と永久磁石２５２ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部２５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ａｂとカシメピン２５６ａｂとの間の隙間、通路孔２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ｄａとカシメピン２５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子２５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）２５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡにより構成している。そして、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面２５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子２５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子２５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡの曲率半径を、外周面２５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子２５０の外周面が、外周面２５０Ａと外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波を低減することができる。
また、カシメ部２５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子２５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子２５０の剛体強度が増加する。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが回転子２５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、バランスウェイトを小型化することができる。したがって、回転子２５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子２５０を小型化することができる。
また、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３がカシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａより内周側（回転子の内周側）に設けられているため、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を容易に流れることができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。これにより、永久磁石の磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されるのを防止することができ、コギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態の永久磁石電動機の回転子３５０を図７に示す。図７は、本実施の形態の回転子３５０の横断面図である。
回転子３５０の回転軸挿入孔３５９には、回転軸挿入孔３５９の内径より大きい外径を有する回転軸３６０が挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔３５１ａ１が設けられている。台形形状は、回転子３５０の内周方向の突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔３５１ａ１には、３個の平形形状の永久磁石３５２ａ１、３５２ａ２、３５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔３５１ａ１には、永久磁石３５１ａ１〜３５１ａ３を位置決めするための突部３５１ａ３、３５１ａ５が形成されている。永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３は、磁石挿入孔３５１ａ１と永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔３５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａ、補助磁極部ａｂ、ｄａには、第３の実施の形態の回転子２５０と同様に、かしめ部、カシメピン挿入孔、通路孔が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔３５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部３５７ａが設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子３５０の外周側に、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａより内周側に、通路孔３５８ａｂ１、３５８ａｂ２、３５８ａｂ３、３５８ｄａ１、３５８ｄａ２、３５８ｄａ３が設けられている。カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａには、カシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａが、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａとカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａとの間に隙間が形成されるように、挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが回転子３５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａに挿入されるカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａも回転子３５０の外周側に配置される。これにより、回転子３５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト２４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子３５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子３５０を小型化することができる。
【００４５】
また、回転子３５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）３５０Ａ〜３５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の画哀愁面）３５０ＡＢ〜３５０ＤＡにより構成されている。
回転子３５０の中心点Ｏと補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢとの間の距離の最大値は、回転子３５０の中心点０と主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａとの間の距離の最大値より大きく設定されている。すなわち、外周面３５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面３５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
本実施の形態では、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは半径Ｒｄより小さく設定されている（Ｒｑ＜Ｒｄ）。言い換えれば、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａ（外周面３５０Ａに対応する仮想外周面）を切り欠いた切欠部３５０ａｂの底面である。
外周面３５０Ａの周方向に沿った幅（角度θで表すこともできる）あるいは外周面３５０ＡＢの周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）は、永久磁石から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この場合、隣接する主磁極部ａ、ｂの磁石挿入孔３５１ａ１、３５１ｂ１の回転子外周側端壁に対応する箇所に外周面３５０ＡＢが配置されるように、外周面３５０Ａあるいは外周面３５０ＡＢが形成される。
【００４６】
本実施の形態では、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔３５１ａ１と永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３との間の隙間、径方向に長いかしめ部３５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３の空間及びカシメピン挿入孔３５５ａｂとカシメピン３５６ａｂとの間の隙間、通路孔３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３の空間及びカシメピン挿入孔３５５ｄａとカシメピン３５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子３５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）３５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）３５０ＡＢ、３５０ＤＡにより構成している。そして、外周面３５０ＡＢ、３５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面３５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子３５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子３５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメ部３５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔３５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔３５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子３５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子３５０の剛体強度が増加することができる。
また、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが、回転子３５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子３５０を小型化することができる。
また、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３がカシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａより内周側（回転子３５０の内周側）に設けられているため、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を容易に流れることができる。
また、磁石挿入孔３５１ａ１の回転子外周側端壁３５１ａ２、３５１ａ４と対向する箇所に切欠部３５０ｄａ、３５０ａｂが設けられている。これにより、永久磁石の磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されるのを防止することができ、コギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
【００４７】
以上では、本発明の技術を、補助磁極部に対応する外周面の形状が、主磁極部に対応する外周面の形状と異なっている回転子に適用した場合について説明した。
本発明の技術は、補助磁極部に対応する外周面の形状が主磁極部に対応する外周面の形状と同じである回転子にも適用することができる。
【００４８】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態の永久磁石電動機の回転子４５０を図８に示す。図８は、回転子４５０の横断面図である。
回転子４５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面４５０Ａ〜４５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面４５０ＡＢ〜４５０ＤＡにより構成されている。外周面４５０Ａ〜４５０Ｄ及び４５０ＡＢ〜４５０ＤＡは、回転軸挿入孔４５９の中心点（回転子４５０の中心点）Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔４５１ａ１が設けられている。台形形状は、回転子４５０の内周方向の突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔４５１ａ１には、３個の平板形状の永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔４５１ａ１には、永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３を位置決めするための突部４５１ａ３、４５１ａ５が形成されている。永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３は、磁石挿入孔４５１ａ１と永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔４５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
磁石挿入孔４５１ａ１の回転子外周側端壁４５１ａ２、４５１ａ４と回転子４５０の外周面との間には、ブリッジ４５３ａ１〜４５３ａ４を介して空隙４５１ａ６、４５１ａ７が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に、カシメピン挿入孔４５５ａが設けられている。カシメピン挿入孔４５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。また、主磁極部ａには、カシメピン挿入孔４５５ａより外周側に、径方向に長いかしめ部４５７ａ１、４５７ａ２が設けられている。かしめ部４５７ａ１、４５７ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。カシメピン挿入孔４５５ａには、カシメピン４５６ａが、カシメピン挿入孔４５５ａとカシメピン４５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子４５０の内周側に、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａが設けられている。通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に、回転子４５０の内周側に設けられている。
【００４９】
本実施の形態では、回転軸４６０を回転軸挿入孔４５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔４５１ａ１と永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３との間の隙間、カシメピン挿入孔４５５ａとカシメピン４５６ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部４５７ａ１、４５７ａ２によって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸４６０を回転軸挿入孔４５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａの空間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメピン挿入孔４５５ａ及びカシメ部４５７ａ１、４５７ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔４５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔４５５ａが磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子４５０の、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、かしめ部４５７ａ１、４５７ａ２が、カシメピン挿入孔４５５ａより外周側に設けられている。これにより、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５０の鉄損を低減することができる。
また、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａが、回転子４５０の内周側に設けられているため、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路４５８ａｂ、４５８ｄａ内を容易に流れることができる。
【００５０】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態の永久磁石電動機の回転子５５０を図９に示す。図９は、本実施の形態の回転子５５０の横断面図である。
回転子５５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面５５０Ａ〜５５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面５５０ＡＢ〜５５０ＤＡにより構成されている。外周面５５０Ａ〜５５０Ｄ及び５５０ＡＢ〜５５０ＤＡは、回転子５５０の中心点Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔５５１ａ１が設けられている。磁石挿入孔５５１ａ１には、３個の平板形状の永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔５５１ａ１には、永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３を位置決めするための突部５５１ａ３、５５１ａ５が形成されている。永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３は、磁石挿入孔５５１ａ１と永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
磁石挿入孔５５１ａ１の回転子外周側端壁５５１ａ２、５５１ａ４と回転子５５０の外周面との間には、ブリッジ５５３ａ１〜５５３ａ４を介して空隙５５１ａ６、５５１ａ７が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔５５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａが設けられている。かしめ部５５７ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子５５０の外周側に、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａより内周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａより内周側に、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２が設けられている。カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａ、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）に対して、周方向の両側に配置されている。そして、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａには、カシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａが、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａとカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが回転子５５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔５５５ａｂ。５５５ｄａに挿入されるカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａも回転子５５０の外周側に配置される。これにより、回転子５５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子５５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子５５０を小型化することができる。
【００５１】
本実施の形態では、回転軸５６０を回転軸挿入孔５５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔５５１ａ１と永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３との間の隙間、径方向に長いかしめ部５５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸５６０を回転軸挿入孔５５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２の空間、径方向に長いかしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａ、カシメピン挿入孔５５５ａｂとカシメピン５５６ａｂとの間の隙間、カシメピン挿入孔５５５ｄａとカシメピン５５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメ部５５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔５５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、かしめ部５５７ａが、回転子５５０の外周側に設けられている。これにより、回転子５５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５５０の鉄損を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子５５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子５５０の剛体強度が増加することができる。
また、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが、回転子５５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子５５０を小型化することができる。
また、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２が、回転子５５０の内周側に設けられているため、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を容易に流れることができる。
【００５２】
［第７の実施の形態］
本発明の第７の実施の形態の永久磁石電動機の回転子６５０を図１０に示す。図１０は、本実施の形態の回転子６５０の横断面図である。
回転子６５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面６５０Ａ〜６５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面６５０ＡＢ〜６５０ＤＡにより構成されている。外周面６５０Ａ〜６５０Ｄ及び６５０ＡＢ〜６５０ＤＡは、回転子６５０の中心点Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、直線形状の磁石挿入孔６５１ａ１が設けられている。直線形状は、回転子６５０の径方向に直交するように形成されている。磁石挿入孔６５１ａ１には、平形形状の永久磁石６５２ａが挿入される。磁石挿入孔６５１ａ１には、永久磁石６５２ａを位置決めするための突部６５１ａ３、６５１ａ５が形成されている。これにより、永久磁石６５２ａの端部と磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４との間に空隙が形成される。永久磁石６５２ａは、磁石挿入孔６５１ａ１と永久磁石６５２ａとの間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔６５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
主磁極部ａには、磁石挿入孔６５１ａ１より内周側に、通路孔６５８ａが設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子６５０の外周側に、径方向に長いかしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａより内周側にカシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａが設けられている。カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａ、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。そして、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａには、カシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａが、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａとカシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
さらに、回転子６５０の外周面には、磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４と対向する箇所に、切欠部６５０ａ１、６５０ａ２が形成されている。切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の幅（あるいは角度）Ａ、深さｈの最小値は、永久磁石６５２ａから発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この時、電動機効率も考慮して設定される。なお、切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）は、磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４の周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）より大きく設定される。
切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の深さｈは、回転子６５０の主磁極部ａに対応する外周面６５０Ａ（外周面６５０Ａに対応する仮想外周面）を切り欠いた切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の底部との間の距離である。
【００５３】
本実施の形態では、回転軸６６０を回転軸挿入孔６５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔６５１ａ１と永久磁石６５２ａとの間の隙間、通路孔６５８ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸６６０を回転軸挿入孔６５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａとカシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａによって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが、回転子６５０の外周側に設けられている。これにより、回転子６５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子６５０の鉄損を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａが補助磁極部ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子６５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子６５０の剛体強度が増加することができる。
また、通路孔６５８ａが、回転子６５０の内周側に設けられているため、通路孔６５８ａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔６５８ａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路６５８ａ内を容易に流れることができる。
また、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａより外周側に設けられている。これにより、回転子６５０の外周側の磁気抵抗が増加する。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【００５４】
本発明は、回転子の主磁極部に関しては、少なくとも、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間を形成する構成を用いていればよい。そして、この構成に加えて、種々の他の構成を用いることができる。例えば、カシメピン挿入孔、通路孔あるいは径方向に長いかしめ部を、磁石挿入孔の外周側あるいは内周側に設ける構成のいずれか一つあるいは複数の組み合わせを用いることができる。なお、カシメピン挿入孔には、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されように、カシメピンが挿入される。
また、回転子の補助磁極部に関しては、カシメピン挿入孔、通路孔あるいは径方向に長いかしめ部を設ける構成のいずれか一つあるいは複数の組み合わせを用いることができる。そして、この構成に加えて、補助磁極部に対応する外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値を、主磁極部に対応する外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定する構成や、回転子の外周面に、磁石挿入孔の回転子外周側端端壁と対向する箇所に切欠部を設ける構成を用いることができる。
主磁極部に関する前記構成及び補助磁極部に関する前記構成を組み合わせることによって、各組み合わせそれぞれに固有の効果を得ることができる。
なお、カシメピン挿入孔、通路孔、かしめ部の大きさ、配設位置、数は、適宜選択することができる。
【００５５】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、磁石挿入孔の形状、配設位置、数等は適宜選択することができる。磁石挿入孔に挿入する永久磁石の形状、数等は、適宜選択することができる。永久磁石の材料は、適宜選択することができる。
回転子や固定子の構成は、実施の形態で説明した構成に限定されない。
本発明の永久磁石回転機は、圧縮機以外の種々の装置の駆動用電動機として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の永久磁石回転機を用いた圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の永久磁石回転機の回転子の縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態の固定子及び回転子の横断面図である。
【図４】第１の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図５】第２の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図６】第３の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図７】第４の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図８】第５の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図９】第６の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図１０】第７の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図１１】従来例の回転子の横断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 圧縮機
２０ 圧縮機構部
１１ 密閉ケース
１２ 吐出口
３０ 永久磁石電動機
４０ 固定子
４１ 固定子コイル
４２ ティース
４３ スロット
５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、８５０ 回転子
５０Ａ、〜５０Ｄ、１５０Ａ〜１５０Ｄ、２５０Ａ〜２５０Ｄ、３５０Ａ〜３５０Ｄ 第１の曲線形状の外周面
５０ＡＢ〜５０ＤＡ、１５０ＡＢ〜１５０ＤＡ、２５０ＡＢ〜２５０ＤＡ、３５０ＡＢ〜３５０ＤＡ 第２の曲線形状の外周面
５１、５１ａ１〜５１ｄ１、１５１ａ１〜１５１ｄ１、２５１ａ１〜２５１ｄ１、２５１ａ４〜２５１ｄ４、３５１ａ１〜３５１ｄ１、４５１ａ１〜４５１ｄ１、５５１ａ１〜５５１ｄ１、６５１ａ１〜６５１ｄ１、８５１ａ〜８５１ｄ 磁石挿入孔
５１ａ２、５１ａ４、５１ｂ２、１５１ａ２、１５１ａ３、２５１ａ２、２５１ａ５、３５１ａ２、３５１ａ４、４５１ａ２、４５１ａ４、５５１ａ２、５５１ａ４、６５１ａ２、６５１ａ４ 磁石挿入孔の回転子外周側端壁
５１ａ３、５１ａ５、２５１ａ３、２５１ａ６、３５１ａ３、３５１ａ５、４５１ａ３、４５１ａ５、５５１ａ３、５５１ａ５、６５１ａ３、６５１ａ５ 突部
５１ａ６、５１ａ７、４５１ａ６、４５１ａ７、５５１ａ６、５５１ａ７ 空隙
５２ａ１〜５２ａ３、１５２ａ１、２５２ａ１、２５２ａ２、３５２ａ１〜３５２ａ３、４５２ａ１〜４５２ａ３、５５２ａ１〜５５２ａ３、６５２ａ１、８５２ａ〜８５２ｄ 永久磁石
５３ａ１〜５３ａ４、１５３ａ１、１５３ａ２、２５３ａ１〜２５３ａ３、３５３ａ１、３５３ａ２、４５３ａ１〜４５３ａ４、５５３ａ１〜５５３ａ４、６５３ａ１、６５３ａ２ ブリッジ
５４ 端板
５４ａ バランスウェイト
５５、５５ａ、１５５ａ、２５５ａｂ、２５５ｄａ、３５５ａｂ、３５５ｄａ、４５５ａ、５５５ａｂ、５５５ｄａ、６５５ａｂ、６５５ｄａ、８５５ａ〜８５５ｄ カシメピン挿入孔
５６、５６ａ、１５６ａ、２５６ａｂ、２５６ｄａ、３５６ａｂ、３５６ｄａ、４５６ａ５５６ａｂ、５５６ｄａ、６５６ａｂ、６５６ｄａ、８５６ａ〜８５６ｄ カシメピン
５７ａ１、５７ａ２、１５７ａ、１５７ａｂ、１５７ｄａ、２５７ａ、３５７ａ、４５７ａ１、４５７ａ２、５５７ａ、５５７ａｂ、５５７ｄａ、６５７ａｂ、６５７ｄａ、８５７ａｂ〜８５７ｄａ かしめ部
５８ａｂ、５８ｄａ、１５８ａ１、１５８ａ２、１５８ａｂ、１５８ｄａ、２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３、３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３、４５８ａｂ、４５８ｄａ、５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２、６５８ａ、８５８ａｂないし８５８ｄａ 通路孔
５９、１５９、２５９、３５９、４５９、５５９、６５９、８５９ 回転軸挿入孔
６０、１６０、２６０、３６０、４６０、５６、６６０、８６０ 回転軸
２５０ａ１、２５０ａ２、６５０ａ１、６５０ａ２ 切欠部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に設けられている磁石挿入孔に永久磁石が挿入される永久磁石回転機に関する。特に、回転子軸挿入孔に回転軸を挿入する時の影響を低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン（空調装置）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機として、磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている回転子を備える永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機（Interior Permanent Magnet Motor；ＩＰＭモータ）」と呼ばれている）が用いられている。
永久磁石電動機は、ティースを有する固定子と、ティースの先端面と間隙を介して回転可能に配置されている回転子を備えている。従来の永久磁石電動機の回転子８５０を図１１に示す。図１１は、回転子８５０の、軸方向に直角な横断面図である。（特許文献１参照）
回転子８５０は、電磁鋼板を複数枚積層して構成される。回転子８５０の外周面は、磁極を構成する突極部８５０Ａ１〜８５０Ａ４と、切欠部８５０Ｂ１〜８５０Ｂ４によって構成されている。回転子８５０には、回転軸挿入孔８５９、磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄ、カシメピン挿入孔８５５ａ〜８５５ｄ、かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａ、通路孔８５８ａｂ〜８５８ｄａが設けられている。
回転軸挿入孔８５９には、回転軸挿入孔８５９の内径より大きい外径を有する（「締め代」を有する）回転軸８６０が、焼ばめ方法あるいは圧入方法によって挿入される。「焼ばめ方法」は、回転子８５０を加熱することによって回転軸挿入孔８５９の内径を大きくした後、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する方法である。「圧入方法」は、強力な力で回転軸８６０を押すことによって、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する方法である。
磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄには、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが、圧入によって挿入される。
カシメピン挿入孔８５５ａ〜８５５ｄには、積層された電磁鋼板を一体化するためのカシメピン（リベット）８５６ａ〜８５６ｄが挿入される。
かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａとして、周方向に長いかしめ部が設けられている。かしめ部８５７ａｂ〜８５７ｄａは、電磁鋼板を積層する時に電磁鋼板を固定するためのものである。
通路孔８５８ａｂ〜８５８ｄａは、オイル通路を形成する。
【特許文献１】特開平７−２３６２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１１に示す従来例の回転子８５０では、回転軸８６０は、回転子８５０の回転軸挿入孔８５９に、焼ばめ方法あるいは圧入方法によって挿入される。このため、回転軸８６０が回転軸挿入孔８５９に挿入されると、回転軸挿入孔８５９の内周面が回転軸８６０により押圧され、回転子８５０の外径が、図１１に破線で示すように拡大する。
ここで、回転子８５０の外径が拡大すると、固定子巻線の誘起電圧が乱され、固定子スロットに起因する高調波成分による鉄損が増加する。このため、電動機性能が低下する。
また、回転子８５０の外径の拡大によって、固定子の内周面と回転子の外周面との間の間隙（ギャップ）が不均一に狭くなると、音や振動が増加する。
また、従来例の回転子８５０では、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが、磁石挿入孔８５１ａ〜８５１ｄに圧入によって挿入されている。
このため、回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する時に、回転子の外径を拡大する応力が永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる。このため、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが割れたり、欠けたりする虞がある。
特に、焼ばめ方法を用いて回転軸８６０を回転軸挿入孔８５９に挿入する時には、回転子８５０の熱膨張率と永久磁石８５２ａ〜８５２ｄの熱膨張率との違いによる応力が永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる。このため、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄが割れたり、欠けたりする虞が高くなる。
なお、永久磁石８５２ａ〜８５２ｄに加わる応力を低減するために、締め代（＝回転軸の外径−回転軸挿入孔の内径）を小さくすると、回転軸８６０が空転する虞がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時の影響を低減する技術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】
【０００４】
前記課題を解決するための本発明の第１発明は、請求項１に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明の永久磁石回転機は、固定子と回転子を備えている。固定子は、典型的には、内周側にティースを有している。そして、ティースによって形成されるスロットに固定子巻線が配設されている。回転子は、回転子の外周面が固定子の内周面（ティースの先端面）と対向するように回転可能に設けられている。回転子は、典型的には、複数枚の電磁鋼板が積層された積層体として構成される。積層体には、通常、カシメピン挿入孔が設けられる。そして、カシメピン挿入孔に挿入されるカシメピンによって、積層体が一体化される。
回転子は、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には、磁石挿入孔が設けられている。これにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる永久磁石電動機として構成可能である。
回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔が形成されている。回転軸の外径は、回転軸挿入孔の内径より大きく形成されている。回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、圧入方法や焼ばめ方法が用いられる。
回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が回転軸挿入孔に挿入される時、回転子の外径を拡大する応力が発生する。この応力による回転子の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部より補助磁極部の方が大きい。このため、本発明では、回転子の補助磁極部に、カシメピン挿入孔が形成されている。そして、カシメピンが、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔に挿入される。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間によって吸収されるため、補助磁極部の外径の拡大量を低減することができる。また、回転子の内周面（回転軸挿入孔の内周面）と回転子の外周面が直接連結されている補助磁極部において、カシメピンによって回転子を一体化しているため、回転子の剛体強度を高めることができる。
カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピンをカシメピン挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、カシメピンの外周形状をカシメピン挿入孔の内周形状より小さく形成する方法が用いられる。例えば、カシメピンの外径を、カシメピン挿入孔の孔径より小さく形成する。この場合、少なくとも、回転子の径方向に隙間が形成されるように、カシメピンの外周形状あるいはカシメピン挿入孔の内周形状が形成されればよい。
また、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力が磁石挿入孔に挿入されている永久磁石に加わると、永久磁石が割れたり、欠けたりする。このため、本発明では、永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔に挿入される。これにより、主磁極部の外径を拡大する応力が、磁石挿入孔と永久磁石との間の隙間によって吸収されるため、主磁極部の外径の拡大量を低減することができるとともに、永久磁石が割れたり、欠けたりするのを防止することができる。
磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、永久磁石を磁石挿入孔に挿入する方法としては、典型的には、永久磁石の外周形状を磁石挿入孔の内周形状より小さく形成する方法が用いられる。この場合、少なくとも、回転子の径方向に隙間が形成されるように、永久磁石の外周形状あるいは磁石挿入孔の内周形状が形成されればよい。
【０００５】
本発明の第２発明は、請求項２に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の補助磁極部に、通路孔が回転子の軸方向に設けられている。通路孔により形成される通路は、例えば、圧縮機の冷却媒体や潤滑油等の媒体を流す通路として用いられる。
本発明では、補助磁極部にカシメピン挿入孔と通路孔が設けられている。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間及び通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
【０００６】
本発明の第３発明は、請求項３に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、通路孔が、カシメピン挿入孔より回転子の内周側に設けられている。
これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力が、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間で吸収される前に通路孔の空間によって吸収されるため、回転子の径方向の外径寸法の拡大量を効果的に低減することができる。
また、通路孔を内周側に設けることにより、通路孔を回転子外周側に設けた場合に比べて、通路孔を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が小さくなる。これにより、冷却媒体や潤滑油等の媒体が通路孔内を流れ易くなる。
【０００７】
本発明の第４発明は、請求項４に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明は、固定子と回転子を有している。回転子には、回転軸挿入孔、磁石挿入孔、カシメピン挿入孔、通路孔が設けられている。回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される。磁石挿入孔には、永久磁石が挿入される、カシメピン挿入孔には、回転子を一体化するためのカシメピンが挿入される。通路孔により形成される通路は、冷却媒体等を流す通路として用いられる。
本発明では、通路孔が、回転子の補助磁極部に設けられている。これにより、補助磁極部の外径を拡大する応力は、通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部の外径の拡大量を低減することができる。
また、本発明では、永久磁石が、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔に挿入される。さらに、主磁極部には、カシメピン挿入孔が、磁石挿入孔より外周側の位置に設けられている。そして、カシメピンが、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔に挿入される。これにより、主磁極部の外径を拡大する応力は、磁石挿入孔と永久磁石との間の隙間及びカシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間によって吸収される。したがって、主磁極部の外径の拡大量を低減することができるとともに、永久磁石が割れたり、欠けたりするのを防止することができる。
また、複数枚の電磁鋼板を積層して回転子を構成する場合、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所が軸方向に膨らむことがある。本発明では、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所において、カシメピンによって回転子を一体化している。これにより、主磁極部の磁石挿入孔より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、主磁極部の、磁石挿入孔より外周側にカシメピン挿入孔、カシメピンを設けることにより、主磁極部の外周側の磁気抵抗を高めることができる。これにより、主磁極部の外周側に流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【０００８】
本発明の第５発明は、請求項５に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
通常、複数枚の電磁鋼板を積層して積層体を構成する場合、電磁鋼板を固定するために、各電磁鋼板に、凹凸部を有する、突起状のかしめ部が設けられる。本発明では、主磁極部あるいは補助磁極部の少なくとも一方に、回転子の径方向に長いかしめ部を設けている。すなわち、回転子内周側から回転子外周側に及び回転子外周側から回転子内周側に、軸方向に傾斜する楔状の突起がかしめ部として設けられる。このような径方向に長いかしめ部を設けることにより、回転子の外径を拡大する応力をかしめ部によって吸収することができる。したがって、回転子の主磁極部あるいは補助磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
なお、主磁極部にかしめ部を設ける場合には、主磁極部の磁石挿入孔より外周側に設けるのが好ましい。かしめ部を磁石挿入孔より外周側に設けることによって、主磁極部の外周側の磁気抵抗を高めることができる。したがって、主磁極部の外周側に流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【０００９】
本発明の第６発明は、請求項６に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、かしめ部が、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より外周側に設けられている。
これにより、補助磁極部あるいは主磁極部の外径を拡大する応力が、かしめ部、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間、通路孔の空間によって吸収される。したがって、補助磁極部あるいは主磁極部の外径の拡大量をより低減することができる。
固定子のスロットに起因して、あるいは、ＰＷＭ（パルス変調）制御方式のインバータの使用に起因して、回転子の外周部に高調波磁束が流れることがある。回転子の外周部に高調波磁束が流れると、鉄損が増加し電動機特性が低下する。この高調波磁束は、回転子の外周部の磁気抵抗を高めることによって低減することができる。また、回転子の遠心力による影響等を回避するためには、回転子の外周分に部品を配置するのを避けるのが好ましい。ここで、かしめ部は、電磁鋼板を変形させることによって形成されるため、かしめ部を設けた場合の磁気抵抗の増加量は、カシメピン挿入孔あるいは通路孔を設けた場合の磁気抵抗の増加量より大きい。したがって、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より外周側にかしめ部を設けることにより、回転子の外周部に流れる高調波磁束による鉄損を効果的に低減することができる。また、回転子の遠心力による影響も低減することができる。
【００１０】
本発明の第７発明は、請求項７に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力を、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間の隙間、通路孔の空間、かしめ部等によって吸収することができない場合には、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が不均一に狭くなる。回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなると、コギングトルクが発生し、音や振動が発生する。ここで、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力による補助磁極部の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部の外径の拡大量より大きい。
本発明では、補助磁極部の外周面の形状を変更することにより、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなるのを防止している。本発明では、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状の外周面により構成されている。そして、第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値が、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定されている。
主磁極部のｄ軸は、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と主磁極部の周方向中心を結ぶ線であり、補助磁極部のｑ軸は、回転軸挿入孔の中心と補助磁極部の中心を結ぶ線である。
固定子の内周面は、典型的には、固定子に設けられているティースのティース先端面が対応する。
これにより、回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力によって、補助磁極部の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が狭くなるのを防止することができる。
第１の曲線形状や第２の曲線形状としては、適宜の形状を選択することができる。例えば、同じ中心点を中心とし、半径が異なる円弧形状を選択することができる。あるいは、異なる中心点を中心とし、半径が異なる円弧形状に選択することができる。
なお、第１の曲線形状の外周面の周方向に沿った長さ（角度で表すこともできる）あるいは第２の曲線形状の外周面の周方向に沿った長さ（角度で表すこともできる）は、効率等を考慮して適宜設定される。
また、第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値と、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値との差は、適宜設定される。
また、第１の曲線形状の外周面（主磁極部に対応する外周面）と第２の曲線形状の外周面（補助磁極部に対応する外周面）の境界部で磁束が急激に変化すると、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなる。誘起電圧に含まれる高調波成分が多くなると、入力電圧と入力電流から回転子の位置を正確に検出することができなくなる。このため、第１の曲線形状の外周面と第２の曲線形状の外周面の境界部での磁束の急激な変化が抑制されるように、第１の曲線形状と第２の曲線形状を設定するのが好ましい。
【００１１】
本発明の第８発明は、請求項８に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、第２の曲線形状の外周面の曲率半径が、第１の曲線形状の外周面の曲率半径より大きく設定されている。
第１の曲線形状の外周面としては、例えば、主磁極部のｄ軸上に中心点を有する円弧形状の外周面が用いられ、第２の曲線形状の外周面としては、例えば、補助磁極部のｑ軸上に中心点を有する円弧形状の外周面が用いられる。
本発明では、主磁極部に対応する外周面と補助磁極部に対応する外周面を、曲率半径を有する曲線面で形成している。これにより、回転子の製造が容易となる。また、補助磁極部に対応する外周面と主磁極部に対応する外周面の境界部で磁束が急激に変化するのを抑制することができるため、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動を低減することができる。
【００１２】
本発明の第９発明は、請求項９に記載されたとおりの永久磁石回転機である。
本発明では、回転子の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する箇所に切欠部が形成されている。
回転子の外周面が第１の曲線形状の外周面と第２の曲線形状の外周面により構成される場合には、切欠部は、第２の曲線形状の外周面に形成される。
磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する箇所に切欠部を形成することにより、永久磁石の磁束が、固定子のティースを介して短絡されるのを防止することができる。これにより、磁束の短絡によって発生するコギングトルクを低減することができる。
【００１３】
本発明の第１０発明は、請求項１０に記載されたとおりの圧縮機である。
本発明では、圧縮機の駆動用電動機として、第１発明〜第９発明の永久磁石回転機を用いている。
これにより、第１発明〜第９発明の効果を有する圧縮機を得ることができる。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜９に記載の永久磁石回転機を用いれば、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時の回転子の外径の拡大量を低減することができる。これにより、性能を向上させることができ、音や振動を低減することができ、また、永久磁石の割れや欠けの発生等を防止することができる。
また、請求項１０に記載の圧縮機を用いることにより、同様の効果を有する圧縮機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。以下では、本発明の永久磁石回転機を、永久磁石埋込型電動機として構成した場合について説明する。
本発明の永久磁石埋込型電動機（以下、「永久磁石電動機」という）を用いた圧縮機を図１、図２に示す。なお、図１は圧縮機１０の縦断面図である。また、図２は、図１に示した永久磁石電動機３０の回転子５０の縦断面図である。
圧縮機１０は、圧縮機構部２０、永久磁石電動機３０、アキュムレータ７０等により構成されている。圧縮機２０と永久磁石電動機３０は、密閉容器１１内に配置されている。密閉容器１１には、吸入管７１と、吐出管１２が設けられている。
【００１６】
アキュムレータ７０は、冷却媒体（例えば、冷却ガス）と潤滑油を分離する。アキュムレータ７０で分離された冷却媒体は、吸入管７１を介して圧縮機構部２０に戻る。また、アキュムレータ７０で分離された潤滑油は、潤滑油溜め２５に戻る。
圧縮機構部２０は、シリンダ２１と、回転軸６０により駆動される偏心ロータ２２を有している。圧縮機構部２０は、偏心ロータ２２が回転することによって、吸入管７１から吸入された冷却媒体をシリンダ２１内で圧縮する。
圧縮機構部２０で圧縮された冷却媒体は、永久磁石電動機３０の固定子４０に形成された切欠部、回転子５０に形成された通路孔、固定子４０と回転子５０との間の間隙（ギャップ）等を通り、吐出管１２から吐出される。
また、回転軸６０の回転によって、潤滑油溜め２５に貯留されている潤滑油が圧縮機構部２０の摺動部に供給される。各摺動部を潤滑した潤滑油は、潤滑油留め２５に戻される。
図１に示す圧縮機１０では、冷却媒体と潤滑油が混在した媒体が吐出管１２から吐出される。
【００１７】
永久磁石電動機３０は、固定子４０と回転子５０を備えている。
本実施の形態の固定子４０は、薄い板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成される。固定子４０は、例えば、図３に示すように、内周側にティース４２が形成され、外周側に切欠部４４が形成されている。固定子４０の外周形状は、適宜決定される。ティース４２の先端部には、周方向の両側にティース端部４２ｂ、４２ｃが設けられている。そして、回転子５０の外周面と対向する側に、ティース端部４２ｂと４２ｃの間にティース先端面４２ａが設けられている。
固定子４０の、隣接するティース４２によって、スロット４３が形成されている。そして、スロット４３内には、固定子コイル４１（図１参照）が配設されている。固定子コイル４１は、例えば、分布巻方式や集中巻方式によって、スロット４３内に配設される。
固定子４０の切欠部４４は、圧縮機構部２０で圧縮された冷却媒体が通過する通路を形成する。
【００１８】
回転子５０は、筒形状を有し、固定子４０の内周側に、回転可能に配設される。この時、回転子５０の外周面と固定子４０の内周面（ティース先端面４２ａ）との間の間隙（ギャップ）は、所定範囲に設定される。
回転子５０は、板状の電磁鋼板を複数枚積層して構成される。回転子５０には、図２に示すように、回転軸挿入孔５９、磁石挿入孔５１、カシメピン挿入孔５５が、回転子５０の軸方向に形成されている。なお、図２には示されていないが、本実施の形態の回転子５０には、通路孔（例えば、図４の５８ａｂ、５８ｄａ）が、回転子５０の軸方向に形成されている。
回転軸挿入孔５９には、回転軸６０が挿入される。本実施の形態では、回転軸６０の外径は、回転軸挿入孔５９の内径より大きく形成されている。この場合、回転軸６０の外径と回転軸挿入孔５９の内径との差（回転軸６０の外径−回転軸挿入孔５９の内径）を「締め代」という。回転軸挿入孔５９の内径より大きい外径を有する回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する方法としては、例えば、「圧入方法」あるいは「焼ばめ方法」が用いられる。
「焼ばめ方法」では、回転子５０を加熱することによって回転子５０を膨張させ、回転軸挿入孔５９の内径を大きくする。そして、回転軸挿入孔５９に回転軸６０を挿入する。その後、回転子５０を冷却することによって回転子５０を収縮させ、回転軸挿入孔５９の内径を小さくする。これにより、回転軸６０が、回転軸挿入孔５９に強固に取り付けられる。「圧入方法」では、回転軸６０に強力な力を加えることによって、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する。
磁石挿入孔５１には、永久磁石５２が挿入される。
積層体の軸方向両端部には、端板５４が配設される。そして、カシメピン挿入孔５５に挿入されたカシメピン５６によって、積層体と端板５４が一体化される。
５４ａは、回転子５０のバランスを調整するためのバランスウェイトである。
なお、各電磁鋼板には、各電磁鋼板を積層する際に、各電磁鋼板を固定するためのかしめ部が形成される。
【００１９】
次に、本発明の永久磁石電動機の回転子の各実施の形態を以下に説明する。
なお、以下の各実施の形態では、磁極数が４（極対数が２）である回転子について説明する。また、図１及び図３に示す構成の固定子４０を用いるものとする。
また、回転子は、軸方向に直角な横断面図でみて、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に交互に配置されている。以下では、各主磁極部を主磁極部ａ、ｂ、ｃ、ｄで表し、各補助磁極部を補助磁極部ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａで表す。そして、各主磁極部に設けられている要素には記号ａ〜ｄあるいはＡ〜Ｄを付し、補助磁極部に設けられている要素には記号ａｂ〜ｄａあるいはＡＢ〜ＤＡを付す。また、各主磁極部及び各補助磁極部の構成は同じであるため、以下では、主磁極部ａの構成と、主磁極部ａの周方向両側に配置されている補助磁極部ａｂ、ｄａの構成について説明する。主磁極部と補助磁極部を周方向に交互に配置することにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。補助磁極部ａｂ〜ｄａの磁束通路幅を調整することによって、リラクタンストルクを調整することができる。
また、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と主磁極部の周方向中心とを結ぶ線を、主磁極部の中心線あるいは「ｄ軸」と表現し、回転軸挿入孔の中心（回転子の中心）と補助磁極部の周方向中心とを結ぶ線を、補助磁極部の中心線あるいは「ｑ軸」と表現する。
【００２０】
［第１の実施の形態］
本発明の第１の実施の形態の永久磁石電動機の回転子５０を図３及び図４に示す。図３及び図４は、本実施の形態の回転子５０の、軸方向に直角な横断面図である。
回転子５０は、中央部に回転軸挿入孔５９が設けられている。回転子５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する、第１の曲線形状の外周面５０Ａ〜５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する、第２の曲線形状の外周面５０ＡＢ〜５０ＤＡにより構成されている。外周面５０Ａ〜５０Ｄ、５０ＡＢ〜５０ＤＡの曲線形状については後述する。
回転子５０の主磁極部ａ〜ｄには、台形形状の磁石挿入孔５１ａ１〜５１ｄ１が設けられている。台形形状は、回転子５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）となるように形成されている。
磁石挿入孔５１ａ１には、永久磁石が挿入される。本実施の形態では、台形形状の磁石挿入孔５１ａ１に、３個の平形形状（軸方向に直角な断面形状が長方形形状を有する）の永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が挿入されている。なお、磁石挿入孔５１ａ１には、内側に突出する突部５１ａ３、５１ａ５が形成されている。この突部５１ａ３、５１ａ５によって、磁石挿入孔５１ａ１内での永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の位置が規制される。
本実施の形態では、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３は、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５１ａ１に挿入される。
磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」が用いられる。すなわち、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に挿入した時に、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５１ａ１の内周形状（軸方向に直角な断面の内周形状）あるいは永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の外周形状（軸方向に直角な断面の外周形状）が設定される。磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間は、少なくとも、回転子５０の径方向に形成されればよい。
永久磁石としては、フェライト磁石や希土類磁石等が用いられる。また、製造の容易性の観点からは、平形形状の永久磁石を用いるのが好ましいが、異なる形状の永久磁石を用いることもできる。また、磁石挿入孔に挿入する永久磁石の数も適宜選択可能である。
【００２１】
「隙間ばめ方法」を用いる場合には、圧入方法や焼ばめ方法を用いる場合に比べて、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３を磁石挿入孔５１ａ１に簡単に挿入することができる。これにより、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が割れたり、欠けたりすることがない。また、特別な設備も不要である。
磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間を形成することにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生した場合、この応力は、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３と間の隙間によって吸収される。
なお、本明細書では、「回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時に発生する応力」という記載は、「回転軸を回転軸挿入孔に挿入した時に発生する応力」を含むものとして用いている。
永久磁石５２ａ１〜５２ａ３の断面面積は、マグネットトルクの大きさに影響する。このため、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間は、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる範囲内で、できるだけ狭く設定するのが好ましい。
【００２２】
なお、主磁極部ａ〜ｄの磁石収容孔５１ａ１〜５１ｄ１に挿入された永久磁石は、隣接する主磁極部同士で異極となるように磁化される。すなわち、周方向にＳ極とＮ極の主磁極部が交互に配置されるように磁化される。
例えば、回転子５０の回転軸挿入孔５９に回転軸６０を挿入した後、回転子５０と対向する固定子４０の固定子コイル４１に着磁用電流を流すことにより、永久磁石を磁化する。
【００２３】
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面（図４では、第２の曲線形状の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢ）との間には、空隙５１ａ６、５１ａ７が設けられている。空隙５１ａ６、５１ａ７は、孔や外周面５０ＤＡ、５０ＡＢを切り欠いた切欠部として形成される。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７には、非磁性材が充填されていてもよい。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と空隙部５１ａ６、５１ａ７との間には、ブリッジ５３ａ１、５３ａ３が設けられている。また、空隙部５１ａ６、５１ａ７と回転子５０の外周面５０ＤＡ、５０ＡＢとの間には、ブリッジ５３ａ２、５３ａ４が設けられている。
磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間に空隙部５１ａ６、５１ａ７を設けることによって、磁石挿入孔５１ａ１に挿入されている永久磁石の磁束が漏れるのを防止することができる。
また、磁石挿入孔５１ａ１の回転子外周側端壁５１ａ２、５１ａ４と回転子５０の外周面との間にブリッジ５３ａ１、５３ａ３を設けることにより、遠心力に対する回転子５０の強度を高めることができる。
なお、空隙部５１ａ６、５１ａ７の形状や、形成方法は適宜変更可能である。例えば、ブリッジ５３ａ１、５３ａ３を省略し、回転子外周側に空隙が形成されるように、永久磁石５２ａ２、５２ａ３を位置決めする位置決め部を設けてもよい。位置決め部としては、突部５１ａ３、５１ａ５と同様の突部を設けることができる。
【００２４】
また、主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１より外周側に、カシメピン挿入孔５５ａが形成されている。カシメピン挿入孔５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。カシメピン挿入孔５５ａには、前述した積層体と端板５４を一体化するためのカシメピン５６ａが挿入される。
本実施の形態では、カシメピン５６ａは、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａに挿入されている。
カシメピン５６ａを、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａに挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」が用いられる。すなわち、カシメピン５６ａがカシメピン挿入孔５５ａに挿入された時に、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔５５ａの内周形状（軸方向に直角な断面の内周形状）あるいはカシメピン５６ａの外周形状（軸方向に直角な断面の外周形状）が設定される。例えば、カシメピン５６ａの外径を、カシメピン挿入孔５５ａの内径より小さく設定する。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されていることにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生した場合、この応力は、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間で吸収される。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間は、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる範囲内で、できるだけ狭くなるように設定するのが好ましい。
カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間は、少なくとも、回転子５０の径方向に形成されればよい。
【００２５】
複数枚の電磁鋼板を積層して回転子を構成する場合、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむことがある。本実施の形態では、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所において、カシメピン５６ａによって回転子を一体化している。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が、軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、磁石挿入孔５１ａ１より外周側にカシメピン挿入孔５５ａ、カシメピン５６ａを設けているため、磁石挿入孔５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高めることができる。これにより、磁石挿入孔５１ａ１より外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【００２６】
また、主磁極部ａには、磁石挿入孔５１ａ１及びカシメピン挿入孔５５ａより外周側にかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、複数枚の電磁鋼板を積層する時に、各電磁鋼板を固定するために用いられる。通常、かしめ部は、電磁鋼板を加工することにより形成される、凹凸部を有する突起により構成される。
本実施の形態では、かしめ部５７ａ１、５７ａ２として、回転子の径方向に長いかしめ部が設けられている。径方向に長いかしめ部は、回転子５０の内周側から外周側及び回転子５０の外周側から内周側に向けて軸方向に傾斜する、楔状の突起により構成される。
このように、主磁極部ａに、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２を設けることにより、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、主磁極部ａの外径を拡大する応力が発生すると、この応力は、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２の傾斜部で吸収される。
【００２７】
ここで、固定子４０のスロット４３に起因して、あるいは、ＰＷＭ（パルス変調）制御方式のインバータの使用に起因して、回転子５０の外周部に高調波磁束が流れることがある。回転子５０の外周部に高調波磁束が流れると、鉄損が増加し電動機特性が低下する。この高調波磁束は、回転子外周部の磁気抵抗を高めることによって低減することができる。
ところで、回転子５０の遠心力に対する影響等を回避するためには、回転子５０の外周分に部品を配置するのを避けるのが好ましい。
かしめ部５７ａ１、５７ａ２は、電磁鋼板を加工することにより形成される、凹凸部を有する突起により構成される。このため、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を設けた場合の磁気抵抗の増加量は、カシメピン挿入孔５５ａを設けた場合の磁気抵抗の増加量より大きい。
したがって、本実施の形態のように、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を、カシメピン挿入孔５５ａより回転子５０の外周側に設けることにより、カシメピン挿入孔５５ａをかしめ部５７ａ１、５７ａ２より回転子５０の外周側に設ける場合に比べて、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができる。高調波磁束の低減によって、回転子５０の鉄損も低減することができる。また、カシメピン挿入孔５５ａを外周側に設けた場合に比べて、かしめ部５７ａ１、５７ａ２を外周側に設けた場合の方が、回転子５０の遠心力に対する影響も低減される。
また、本実施の形態では、かしめ部５７ａ１、５７ａ２が、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して角度を有して周方向の両側に配置されている。これにより、かしめ部５７ａ１、５７ａ２によって、主磁極部ａの中央部への磁束の集中を妨げることがない。したがって、電動機効率が低下するのを防止することができる。
【００２８】
また、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔５８ａｂ、５８ｄａが、回転子５０の内周側に設けられている。通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、回転子５０を軸方向に貫通する貫通孔として形成されている。通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に設けられている。
なお、本明細書では、「回転子５０の内周側に設けられる（配置される）」という記載は、回転子５０の径方向の長さ（回転子内周面と外周面との間の距離）の中心より内周側に設けられている（配置されている）ことを表している。また、「回転子の外周側に設けられている（配置されている）」という記載は、回転子５０の径方向の長さの中心より外周側に設けられている（配置されている）ことを表している。
通路孔５８ａｂ、５８ｄａは、冷却媒体や潤滑油等の媒体を流す通路を形成する。
補助磁極部ａｂ、ｄａに通路孔５８ａｂ、５８ｄａを設けることにより、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。すなわち、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力が発生すると、この応力は、通路孔５８ａｂ、５８ｄａの空間によって吸収される。
また、通路孔５８ａｂ、ｄａが回転子５０の内周側に設けられているため、通路孔５８ａｂ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が、回転子５０の外周側に通路孔を設けた場合に比して小さい。これにより、通路孔５８ａｂ、５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減され、媒体が通路５８ａｂ、ｄａ内を容易に流れることができる。
【００２９】
前述したように、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸を回転軸挿入孔に挿入する時、回転子の径方向の外径寸法が拡大する。これにより、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙（ギャップ）が狭くなる。
回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が狭くなると、間隙の磁束量が増加する。この場合、永久磁石電動機の固定子コイルへの供給電圧の上限が定まっていると、永久磁石電動機の最大回転数が低下する。また、同一回転数、同一トルクで比較した場合、永久磁石電動機の仕様によっては、鉄損が増加し、電動機性能が悪化することがある。
また、誘起電圧を乱すような回転子の外径寸法の拡大は、回転子外周部に流れる高調波磁束を増加させる。これにより、鉄損が増加し、電動機効率が低下する。
また、回転子外周面と固定子内周面との間の間隙が不均一に狭くなると、音や振動が発生する虞がある。
また、状況によっては、回転子外周面と固定子内周面が接触する虞もある。
【００３０】
回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する応力による補助磁極部の外径の拡大量は、永久磁石が配置されている主磁極部の外径の拡大量より大きい。このため、補助磁極部ａｂ、ｄａに設けられている通路孔５８ａｂ、５８ｄａによって、この応力を十分に吸収することができないことが考えられる。
そこで、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（補助磁極部ａｂ、ｄａのｑ軸と交差する外周面）５０ＡＢ、５０ＤＡの形状を、主磁極部ａに対応する外周面（主磁極部ａのｄ軸と交差する外周面）５０Ａの形状と変えている。本実施の形態では、回転軸挿入孔５９の中心点（回転子５０の中心点）Ｏと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡとの間の距離の最大値を、回転軸挿入孔５９の中心点Ｏと外周面５０Ａとの間の距離の最大値より小さく設定している。言い換えれば、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面（ティース先端面４２ａ）との間の間隙（ギャップ）ｇ（図３参照）の最大値を、外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。
本実施の形態では、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に曲率中心を有する円弧形状に形成されている。図４では、主磁極部ａのｄ軸上の点Ｏ（回転子５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上に曲率中心を有する円弧形状に形成されている。図４では、補助磁極部ａｂのｑ軸上の、点Ｏから外周面５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。
【００３１】
このように、本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値が、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値より大きくなるように構成されている。これにより、応力によって補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子の外周面と固定子の内周面との間の間隙が不均一に狭くなるのを防止することができる。したがって、コギングトルクを低減することができ、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
外周面５０Ａの周方向に沿った幅（角度θで表すこともできる）あるいは外周面５０ＡＢの周方向の幅（角度で表すこともできる）は、適宜選択することができる。この場合、隣接する主磁極部ａ、ｂの磁石挿入孔５１ａ１、５１ｂ１の回転子外周側端壁５１ａ４、５１ｂ２に対応する箇所に外周面５０ＡＢが配置されるように、外周面５０Ａ、５０Ｂあるいは外周面５０ＡＢが形成される。
【００３２】
近年、永久磁石電動機の制御方式として、センサレス制御方式が用いられている。このセンサレス制御方式では、誘起電圧の波形が正弦波であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の位置を検出している。このセンサレス制御方式を用いている場合には、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなると、回転子の位置検出制度が低下する。回転子の位置検出制度が低下すると、最適な制御を行うことができなくなり、永久磁石電動機の効率が低下する。
本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲率半径を、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａの曲率半径より大きく設定しているため、回転子５０の外周面が、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部で急激に変化していない。これにより、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの境界部が固定子４０のティース４２が配置されている箇所を通過する時に、固定子４０のティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止される。ティース４２に流れる磁束の急激な変化が防止されることにより、誘起電圧に含まれる高調波成分が少なくなる。したがって、センサレス制御方式を用いている場合でも、最適な制御を行うことができ、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。
【００３３】
本実施の形態では、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面５０Ａ〜５０Ｄが、本発明の「主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面」に対応する。また、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面５０ＡＢ〜５０ＤＡが、本発明の「補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向の突状に形成されている第２の曲線形状の外周面」に対応する。
なお、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲線形状や、主磁極部ａに対応する外周面５０Ａの曲線形状は、円弧形状に限定されない。
【００３４】
本実施の形態では、永久磁石５２ａ１〜５２ａ３が、主磁極部ａに設けられている磁石挿入孔５１ａ１に、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間に隙間が形成されるように挿入されている。また、カシメピン５６ａが、主磁極部ａに設けられているカシメピン挿入孔５５ａに、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入されている。また、主磁極部ａに、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２が設けられている。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する、回転子５０の主磁極部ａの外径を拡大する応力が、磁石挿入孔５１ａ１と永久磁石５２ａ１〜５２ａ３との間の隙間、カシメピン挿入孔５５ａとカシメピン５６ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部５７ａ１、５７ａ２によって吸収されるため、主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａに通路孔５８ａｂ、５８ｄａが設けられている。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力が、通路孔５８ａｂ、５８ｄａの空間によって吸収されるため、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転子５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）５０ＡＢ、５０ＤＡにより構成している。そして、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値を、外周面５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定している。これにより、回転軸６０を回転軸挿入孔５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや欠けの発生、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面５０ＡＢ、５０ＤＡの曲率半径を、外周面５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子５０の外周面が、外周面５０Ａと外周面５０ＡＢ、５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波成分を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５ａ及びかしめ部５７ａ１、５７ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５ａが磁石挿入孔５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子５０の、磁石挿入孔５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、かしめ部５７ａ１、５７ａ２が、カシメピン挿入孔５５ａより外周側に設けられている。これにより、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５０の鉄損を低減することができる。
【００３５】
［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態の永久磁石電動機の回転子１５０を図５に示す。図５は、本実施の形態の回転子１５０の横断面図である。
本実施の形態の回転子１５０の回転軸挿入孔１５９には、回転軸挿入孔１５９の内径より大きい外径を有する回転軸１６０が挿入される。
主磁極部ａには、弓形形状に形成された磁石挿入孔１５１ａ１が設けられている。弓形形状は、回転子１５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）に形成されている。
磁石挿入孔１５１ａ１には、弓形形状の永久磁石１５２ａが挿入されている。永久磁石１５２ａは、磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間に隙間が形成されように、磁石挿入孔１５１ａ１に挿入される。磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間に隙間が形成されるように、永久磁石１５２ａを磁石挿入孔１５１ａ１に挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」を用いることができる。
磁石挿入孔１５１ａ１の回転子外周側端壁１５１ａ２、１５１ａ３と回転子１５０の外周面（図５では、１５０ＤＡ、１５０ＡＢ）との間には、ブリッジ１５３ａ１、１５３ａ２が設けられている。
【００３６】
主磁極部ａには、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に、周方向に長いかしめ部１５７ａが設けられている。
また、主磁極部ａには、かしめ部１５７ａより外周側（回転子１５０の外周側）に、カシメピン挿入孔１５５ａが設けられている。カシメピン挿入孔１５５ａには、カシメピン１５６ａが挿入される。本実施の形態では、カシメピン１５６ａは、カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔１５５ａに挿入される。カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン１５６ａをカシメピン挿入孔１５５ａに挿入する方法としては、例えば、「隙間ばめ方法」を用いることができる。
カシメピン挿入孔１５５ａが回転子１５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔１５５ａに挿入されるカシメピン１５６ａも回転子１５０の外周側に配置される。これにより、回転子１５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子１５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子１５０を小型化することができる。
かしめ部１５７ａ、カシメピン挿入孔１５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。
また、主磁極部ａには、かしめ部１５７ａより外周側に、通路孔１５８ａ１、１５８ａ２が設けられている。通路孔１５８ａ１、１５８ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子１５０の内周側に、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａが設けられている。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａより外周側に、径方向に長いかしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａが形成されている。
通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ、かしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。
【００３７】
回転子１５０の外周面は、第１の実施の形態の回転子５０の外周面と同様に、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）１５０Ａ〜１５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）１５０ＡＢ〜１５０ＤＡにより構成されている。
主磁極部ａに対応する外周面１５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子１５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面１５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の、点Ｏから外周面１５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。すなわち、外周面１５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面１５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
なお、外周面１５０Ａ及び１５０ＡＢの曲線形状や曲率中心は、適宜設定することができる。
【００３８】
本実施の形態では、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔１５１ａ１と永久磁石１５２ａとの間の隙間、カシメピン挿入孔１５５ａとカシメピン１５６ａとの間の隙間、通路孔１５８ａ１、１５８ａ２空間によって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａの空間、径方向に長いかしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａによって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子１５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）１５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）１５０ＡＢ、１５０ＤＡにより構成している。そして、外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面１５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸１６０を回転軸挿入孔１５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子１５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子１５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡの曲率半径を、外周面１５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子１５０の外周面が、外周面１５０Ａと外周面１５０ＡＢ、１５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波成分を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａ及び通路孔１５８ａ１、１５８ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔１５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａが回転子１５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子１５０を小型化することができる。
また、カシメピン挿入孔１５５ａが磁石挿入孔１５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子１５０の、磁石挿入孔１５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａが、かしめ部１５７ａｂ、１５７ｄａより内周側(回転子１５０の内周側)に設けられているため、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力を低減される。これにより、通路孔１５８ａｂ、１５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減され、媒体が通路１５８ａｂ、１５８ｄａ内を容易に流れることができる。
【００３９】
［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態の永久磁石電動機の回転子２５０を図６に示す。図６は、本実施の形態の回転子２５０の横断面図である。
回転子２５０の回転軸挿入孔２５９には、回転軸挿入孔２５９の内径より大きい外径を有する回転軸２６０が挿入される。
回転子２５０の主磁極部ａには、磁石挿入孔２５１ａ１と２５１ａ４が、Ｖ字形状に設けられている。Ｖ字形状は、回転子２５０の内周方向に突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔２５１ａ１と２５１ａ４の間にはブリッジ２５３ａ１が設けられている。
磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４には、平形形状の永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２が挿入される。磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４には、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２を位置決めするための突部２５１ａ３、２５１ａ６が形成されている。これにより、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２の端部との間に空隙が形成される。この空隙によって、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２の磁束が短絡されるのを防止している。
永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４と永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
【００４０】
主磁極部ａには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側に、径方向に長いかしめ部２５７ａが設けられている。かしめ部２５７ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子２５０の外周側に、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが設けられている。カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａには、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａが挿入される。本実施の形態では、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａは、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａとカシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａとの間に隙間が形成されるように、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａに挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが回転子２５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａに挿入されるカシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａも回転子２５０の外周側に配置される。これにより、回転子２５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子２５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子２５０を小型化することができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａより内周側に、通路孔２５８ａｂ１、２５８ａｂ２、２５８ａｂ３、２５８ｄａ１、２５８ｄａ２、２５８ｄａ３が設けられている。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａと、内径が大きい通路孔２５８ａｂ１、２５８ｄａ１は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。内径が小さい通路孔２５８ａｂ２、２５８ａｂ３、２５８ｄａ２、２５８ｄａ３は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）に対して、周方向両側に配置されている。
カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａは回転子２５０の外周側に配置され、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３は回転子２５０の内周側に配置されている。
【００４１】
回転子２５０の外周面は、第１の実施の形態の回転子５０の外周面と同様に、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）２５０Ａ〜２５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ〜２５０ＤＡにより構成されている。
主磁極部ａに対応する外周面２５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子２５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面２５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の、点Ｏから外周面２５０ＡＢと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは、半径Ｒｄより大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。すなわち、外周面２５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面２５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
なお、外周面２５０Ａ及び２５０ＡＢの曲線形状や曲率中心は、適宜設定することができる。
【００４２】
磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４に挿入されている永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されると、ティース４２を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。
そこで、本実施の形態では、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）、深さｈの最小値は、永久磁石２５２ａ１、２５２ａ２から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この時、電動機効率も考慮して設定される。なお、切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）は、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５２ａ５の周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）より大きく設定される。
切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の深さｈは、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡ（外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡに対応する仮想外周面）と切欠部２５０ａ１、２５０ａ２の底部との間の距離である。
【００４３】
本実施の形態では、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔２５１ａ１と永久磁石２５２ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部２５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ａｂとカシメピン２５６ａｂとの間の隙間、通路孔２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３の空間及びカシメピン挿入孔２５５ｄａとカシメピン２５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子２５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）２５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡにより構成している。そして、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面２５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸２６０を回転軸挿入孔２５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子２５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子２５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡの曲率半径を、外周面２５０Ａの曲率半径より大きく設定している。これにより、回転子２５０の外周面が、外周面２５０Ａと外周面２５０ＡＢ、２５０ＤＡとの境界部で急激に変化するのを防止している。したがって、ティース４２に流れる磁束の急激な変化を防止することができ、誘起電圧に含まれる高調波を低減することができる。
また、カシメ部２５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子２５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン２５６ａｂ、２５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子２５０の剛体強度が増加する。
また、カシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａが回転子２５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、バランスウェイトを小型化することができる。したがって、回転子２５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子２５０を小型化することができる。
また、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３がカシメピン挿入孔２５５ａｂ、２５５ｄａより内周側（回転子の内周側）に設けられているため、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３内を容易に流れることができる。
また、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）２５０ＡＢ、２５０ＤＡには、磁石挿入孔２５１ａ１、２５１ａ４の回転子外周側端壁２５１ａ２、２５１ａ５と対向する箇所に切欠部２５０ａ１、２５０ａ２が設けられている。これにより、永久磁石の磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されるのを防止することができ、コギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
本発明の第４の実施の形態の永久磁石電動機の回転子３５０を図７に示す。図７は、本実施の形態の回転子３５０の横断面図である。
回転子３５０の回転軸挿入孔３５９には、回転軸挿入孔３５９の内径より大きい外径を有する回転軸３６０が挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔３５１ａ１が設けられている。台形形状は、回転子３５０の内周方向の突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔３５１ａ１には、３個の平形形状の永久磁石３５２ａ１、３５２ａ２、３５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔３５１ａ１には、永久磁石３５１ａ１〜３５１ａ３を位置決めするための突部３５１ａ３、３５１ａ５が形成されている。永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３は、磁石挿入孔３５１ａ１と永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔３５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
回転子３５０の主磁極部ａ、補助磁極部ａｂ、ｄａには、第３の実施の形態の回転子２５０と同様に、かしめ部、カシメピン挿入孔、通路孔が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔３５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部３５７ａが設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子３５０の外周側に、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａより内周側に、通路孔３５８ａｂ１、３５８ａｂ２、３５８ａｂ３、３５８ｄａ１、３５８ｄａ２、３５８ｄａ３が設けられている。カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａには、カシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａが、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａとカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａとの間に隙間が形成されるように、挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが回転子３５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａに挿入されるカシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａも回転子３５０の外周側に配置される。これにより、回転子３５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト２４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子３５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子３５０を小型化することができる。
【００４５】
また、回転子３５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）３５０Ａ〜３５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の画哀愁面）３５０ＡＢ〜３５０ＤＡにより構成されている。
回転子３５０の中心点Ｏと補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢとの間の距離の最大値は、回転子３５０の中心点０と主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａとの間の距離の最大値より大きく設定されている。すなわち、外周面３５０ＡＢと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値は、外周面３５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定されている。
本実施の形態では、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｄを有する円弧形状に形成されている。また、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、補助磁極部ａｂの中心線（ｑ軸）上の点Ｏ（回転子３５０の中心点）を曲率中心とする、半径Ｒｑを有する円弧形状に形成されている。ここで、半径Ｒｑは半径Ｒｄより小さく設定されている（Ｒｑ＜Ｒｄ）。言い換えれば、補助磁極部ａｂに対応する外周面３５０ＡＢは、主磁極部ａに対応する外周面３５０Ａ（外周面３５０Ａに対応する仮想外周面）を切り欠いた切欠部３５０ａｂの底面である。
外周面３５０Ａの周方向に沿った幅（角度θで表すこともできる）あるいは外周面３５０ＡＢの周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）は、永久磁石から発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この場合、隣接する主磁極部ａ、ｂの磁石挿入孔３５１ａ１、３５１ｂ１の回転子外周側端壁に対応する箇所に外周面３５０ＡＢが配置されるように、外周面３５０Ａあるいは外周面３５０ＡＢが形成される。
【００４６】
本実施の形態では、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔３５１ａ１と永久磁石３５２ａ１〜３５２ａ３との間の隙間、径方向に長いかしめ部３５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３の空間及びカシメピン挿入孔３５５ａｂとカシメピン３５６ａｂとの間の隙間、通路孔３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３の空間及びカシメピン挿入孔３５５ｄａとカシメピン３５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
さらに、回転子３５０の外周面を、主磁極部ａに対応する外周面（第１の曲線形状の外周面）３５０Ａと、補助磁極部ａｂ、ｄａに対応する外周面（第２の曲線形状の外周面）３５０ＡＢ、３５０ＤＡにより構成している。そして、外周面３５０ＡＢ、３５０ＤＡと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値を、外周面３５０Ａと固定子４０の内周面との間の間隙ｇの最大値より大きく設定している。これにより、回転軸３６０を回転軸挿入孔３５９に挿入する時に発生する応力によって、回転子３５０の補助磁極部ａｂ、ｄａの外径が拡大された場合でも、回転子３５０の外周面と固定子４０の内周面との間の間隙が狭くなるのを防止することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメ部３５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔３５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔３５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子３５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン３５６ａｂ、３５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子３５０の剛体強度が増加することができる。
また、カシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａが、回転子３５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子３５０を小型化することができる。
また、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３がカシメピン挿入孔３５５ａｂ、３５５ｄａより内周側（回転子３５０の内周側）に設けられているため、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３内を容易に流れることができる。
また、磁石挿入孔３５１ａ１の回転子外周側端壁３５１ａ２、３５１ａ４と対向する箇所に切欠部３５０ｄａ、３５０ａｂが設けられている。これにより、永久磁石の磁束が固定子４０のティース４２を介して短絡されるのを防止することができ、コギングトルクを低減することができる。したがって、コギングトルクに起因する音や振動を低減することができる。
【００４７】
以上では、本発明の技術を、補助磁極部に対応する外周面の形状が、主磁極部に対応する外周面の形状と異なっている回転子に適用した場合について説明した。
本発明の技術は、補助磁極部に対応する外周面の形状が主磁極部に対応する外周面の形状と同じである回転子にも適用することができる。
【００４８】
［第５の実施の形態］
本発明の第５の実施の形態の永久磁石電動機の回転子４５０を図８に示す。図８は、回転子４５０の横断面図である。
回転子４５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面４５０Ａ〜４５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面４５０ＡＢ〜４５０ＤＡにより構成されている。外周面４５０Ａ〜４５０Ｄ及び４５０ＡＢ〜４５０ＤＡは、回転軸挿入孔４５９の中心点（回転子４５０の中心点）Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔４５１ａ１が設けられている。台形形状は、回転子４５０の内周方向の突状（外周方向に凹状）に形成されている。磁石挿入孔４５１ａ１には、３個の平板形状の永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔４５１ａ１には、永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３を位置決めするための突部４５１ａ３、４５１ａ５が形成されている。永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３は、磁石挿入孔４５１ａ１と永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔４５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
磁石挿入孔４５１ａ１の回転子外周側端壁４５１ａ２、４５１ａ４と回転子４５０の外周面との間には、ブリッジ４５３ａ１〜４５３ａ４を介して空隙４５１ａ６、４５１ａ７が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に、カシメピン挿入孔４５５ａが設けられている。カシメピン挿入孔４５５ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。また、主磁極部ａには、カシメピン挿入孔４５５ａより外周側に、径方向に長いかしめ部４５７ａ１、４５７ａ２が設けられている。かしめ部４５７ａ１、４５７ａ２は、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）に対して、周方向の両側に設けられている。カシメピン挿入孔４５５ａには、カシメピン４５６ａが、カシメピン挿入孔４５５ａとカシメピン４５６ａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子４５０の内周側に、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａが設けられている。通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に、回転子４５０の内周側に設けられている。
【００４９】
本実施の形態では、回転軸４６０を回転軸挿入孔４５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔４５１ａ１と永久磁石４５２ａ１〜４５２ａ３との間の隙間、カシメピン挿入孔４５５ａとカシメピン４５６ａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部４５７ａ１、４５７ａ２によって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸４６０を回転軸挿入孔４５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａの空間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメピン挿入孔４５５ａ及びカシメ部４５７ａ１、４５７ａ２が、主磁極部ａの、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔４５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔４５５ａが磁石挿入孔４５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、回転子４５０の、磁石挿入孔４５１ａ１より外周側の箇所が軸方向に膨らむのを防止することができる。
また、かしめ部４５７ａ１、４５７ａ２が、カシメピン挿入孔４５５ａより外周側に設けられている。これにより、回転子５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５０の鉄損を低減することができる。
また、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａが、回転子４５０の内周側に設けられているため、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔４５８ａｂ、４５８ｄａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路４５８ａｂ、４５８ｄａ内を容易に流れることができる。
【００５０】
［第６の実施の形態］
本発明の第６の実施の形態の永久磁石電動機の回転子５５０を図９に示す。図９は、本実施の形態の回転子５５０の横断面図である。
回転子５５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面５５０Ａ〜５５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面５５０ＡＢ〜５５０ＤＡにより構成されている。外周面５５０Ａ〜５５０Ｄ及び５５０ＡＢ〜５５０ＤＡは、回転子５５０の中心点Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、台形形状の磁石挿入孔５５１ａ１が設けられている。磁石挿入孔５５１ａ１には、３個の平板形状の永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３が挿入される。磁石挿入孔５５１ａ１には、永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３を位置決めするための突部５５１ａ３、５５１ａ５が形成されている。永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３は、磁石挿入孔５５１ａ１と永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３との間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔５５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
磁石挿入孔５５１ａ１の回転子外周側端壁５５１ａ２、５５１ａ４と回転子５５０の外周面との間には、ブリッジ５５３ａ１〜５５３ａ４を介して空隙５５１ａ６、５５１ａ７が設けられている。
主磁極部ａには、磁石挿入孔５５１ａ１より外周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａが設けられている。かしめ部５５７ａは、主磁極部ａの中心線（ｄ軸）上に配置されている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子５５０の外周側に、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａより内周側に、径方向に長いかしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａより内周側に、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２が設けられている。カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａ、かしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２は、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）に対して、周方向の両側に配置されている。そして、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａには、カシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａが、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａとカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが回転子５５０の外周側に配置される場合、かしめピン挿入孔５５５ａｂ。５５５ｄａに挿入されるカシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａも回転子５５０の外周側に配置される。これにより、回転子５５０の回転バランスが良好となるため、バランスウェイト５４ａ（図２参照）の高さを低くすることができる。したがって、回転子５５０の軸方向の長さを短くすることができ、回転子５５０を小型化することができる。
【００５１】
本実施の形態では、回転軸５６０を回転軸挿入孔５５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔５５１ａ１と永久磁石５５２ａ１〜５５２ａ３との間の隙間、径方向に長いかしめ部５５７ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸５６０を回転軸挿入孔５５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２の空間、径方向に長いかしめ部５５７ａｂ、５５７ｄａ、カシメピン挿入孔５５５ａｂとカシメピン５５６ａｂとの間の隙間、カシメピン挿入孔５５５ｄａとカシメピン５５６ｄａとの間の隙間によって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、カシメ部５５７ａが、主磁極部ａの、磁石挿入孔５５１ａ１より外周側に設けられている。これにより、主磁極部ａの磁石挿入孔５５１ａ１より外周側の磁気抵抗を高くすることができる。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
また、かしめ部５５７ａが、回転子５５０の外周側に設けられている。これにより、回転子５５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子５５０の鉄損を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが補助磁極ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子５５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン５５６ａｂ、５５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子５５０の剛体強度が増加することができる。
また、カシメピン挿入孔５５５ａｂ、５５５ｄａが、回転子５５０の外周側に設けられている。これにより、バランスウェイトの高さを低くすることができるため、回転子５５０を小型化することができる。
また、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２が、回転子５５０の内周側に設けられているため、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２内を容易に流れることができる。
【００５２】
［第７の実施の形態］
本発明の第７の実施の形態の永久磁石電動機の回転子６５０を図１０に示す。図１０は、本実施の形態の回転子６５０の横断面図である。
回転子６５０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する外周面６５０Ａ〜６５０Ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する外周面６５０ＡＢ〜６５０ＤＡにより構成されている。外周面６５０Ａ〜６５０Ｄ及び６５０ＡＢ〜６５０ＤＡは、回転子６５０の中心点Ｏを曲率中心とする、半径Ｒを有する円弧形状に形成されている。
主磁極部ａには、直線形状の磁石挿入孔６５１ａ１が設けられている。直線形状は、回転子６５０の径方向に直交するように形成されている。磁石挿入孔６５１ａ１には、平形形状の永久磁石６５２ａが挿入される。磁石挿入孔６５１ａ１には、永久磁石６５２ａを位置決めするための突部６５１ａ３、６５１ａ５が形成されている。これにより、永久磁石６５２ａの端部と磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４との間に空隙が形成される。永久磁石６５２ａは、磁石挿入孔６５１ａ１と永久磁石６５２ａとの間に隙間が形成されるように、磁石挿入孔６５１ａ１に挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
主磁極部ａには、磁石挿入孔６５１ａ１より内周側に、通路孔６５８ａが設けられている。
補助磁極部ａｂ、ｄａには、回転子６５０の外周側に、径方向に長いかしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが設けられている。また、補助磁極部ａｂ、ｄａには、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａより内周側にカシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａが設けられている。カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａ、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａは、補助磁極部ａｂ、ｄａの中心線（ｑ軸）上に配置されている。そして、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａには、カシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａが、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａとカシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａとの間に隙間が形成されるように挿入される。例えば、「隙間ばめ」方法を用いて挿入される。
さらに、回転子６５０の外周面には、磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４と対向する箇所に、切欠部６５０ａ１、６５０ａ２が形成されている。切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の幅（あるいは角度）Ａ、深さｈの最小値は、永久磁石６５２ａから発生する磁束が、ティース４２を介して短絡されるのを防止することができるように設定される。この時、電動機効率も考慮して設定される。なお、切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の周方向に沿った幅Ａ（角度で表すこともできる）は、磁石挿入孔６５１ａ１の回転子外周側端壁６５１ａ２、６５１ａ４の周方向に沿った幅（角度で表すこともできる）より大きく設定される。
切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の深さｈは、回転子６５０の主磁極部ａに対応する外周面６５０Ａ（外周面６５０Ａに対応する仮想外周面）を切り欠いた切欠部６５０ａ１、６５０ａ２の底部との間の距離である。
【００５３】
本実施の形態では、回転軸６６０を回転軸挿入孔６５９に挿入する時に発生する、主磁極部ａの外径を拡大する応力は、磁石挿入孔６５１ａ１と永久磁石６５２ａとの間の隙間、通路孔６５８ａによって吸収される。これにより、応力による主磁極部ａの外径の拡大量を低減することができる。
また、回転軸６６０を回転軸挿入孔６５９に挿入するときに発生する、補助磁極部ａｂ、ｄａの外径を拡大する応力は、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａとカシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａとの間の隙間、径方向に長いかしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａによって吸収される。これにより、応力による補助磁極部ａｂ、ｄａの外径の拡大量を低減することができる。
したがって、電動機性能を向上させることができるとともに、永久磁石の割れや破損、音や振動の発生を防止することができる。
また、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが、回転子６５０の外周側に設けられている。これにより、回転子６５０の外周側に流れる高調波磁束を低減することができ、回転子６５０の鉄損を低減することができる。
また、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａが補助磁極部ａｂ、ｄａに設けられている。これにより、回転子６５０の内周面と外周面が直接連結されている補助磁極部ａｂ、ｄａの箇所において、カシメピン６５６ａｂ、６５６ｄａによって回転子が一体化される。したがって、回転子６５０の剛体強度が増加することができる。
また、通路孔６５８ａが、回転子６５０の内周側に設けられているため、通路孔６５８ａ内を流れる冷却媒体や潤滑油等の媒体に作用する遠心力が低減される。これにより、通路孔６５８ａ内を流れる媒体の流体抵抗が低減されるため、媒体が通路６５８ａ内を容易に流れることができる。
また、かしめ部６５７ａｂ、６５７ｄａが、カシメピン挿入孔６５５ａｂ、６５５ｄａより外周側に設けられている。これにより、回転子６５０の外周側の磁気抵抗が増加する。したがって、外周側を流れる、音や振動の発生要因となる磁束を低減することができる。
【００５４】
本発明は、回転子の主磁極部に関しては、少なくとも、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間を形成する構成を用いていればよい。そして、この構成に加えて、種々の他の構成を用いることができる。例えば、カシメピン挿入孔、通路孔あるいは径方向に長いかしめ部を、磁石挿入孔の外周側あるいは内周側に設ける構成のいずれか一つあるいは複数の組み合わせを用いることができる。なお、カシメピン挿入孔には、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されように、カシメピンが挿入される。
また、回転子の補助磁極部に関しては、カシメピン挿入孔、通路孔あるいは径方向に長いかしめ部を設ける構成のいずれか一つあるいは複数の組み合わせを用いることができる。そして、この構成に加えて、補助磁極部に対応する外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値を、主磁極部に対応する外周面と固定子の内周面との間の間隙の最大値より大きく設定する構成や、回転子の外周面に、磁石挿入孔の回転子外周側端端壁と対向する箇所に切欠部を設ける構成を用いることができる。
主磁極部に関する前記構成及び補助磁極部に関する前記構成を組み合わせることによって、各組み合わせそれぞれに固有の効果を得ることができる。
なお、カシメピン挿入孔、通路孔、かしめ部の大きさ、配設位置、数は、適宜選択することができる。
【００５５】
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、磁石挿入孔の形状、配設位置、数等は適宜選択することができる。磁石挿入孔に挿入する永久磁石の形状、数等は、適宜選択することができる。永久磁石の材料は、適宜選択することができる。
回転子や固定子の構成は、実施の形態で説明した構成に限定されない。
本発明の永久磁石回転機は、圧縮機以外の種々の装置の駆動用電動機として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の永久磁石回転機を用いた圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の永久磁石回転機の回転子の縦断面図である。
【図３】第１の実施の形態の固定子及び回転子の横断面図である。
【図４】第１の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図５】第２の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図６】第３の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図７】第４の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図８】第５の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図９】第６の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図１０】第７の実施の形態の回転子の横断面図である。
【図１１】従来例の回転子の横断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 圧縮機
２０ 圧縮機構部
１１ 密閉ケース
１２ 吐出口
３０ 永久磁石電動機
４０ 固定子
４１ 固定子コイル
４２ ティース
４３ スロット
５０、１５０、２５０、３５０、４５０、５５０、６５０、８５０ 回転子
５０Ａ、〜５０Ｄ、１５０Ａ〜１５０Ｄ、２５０Ａ〜２５０Ｄ、３５０Ａ〜３５０Ｄ 第１の曲線形状の外周面
５０ＡＢ〜５０ＤＡ、１５０ＡＢ〜１５０ＤＡ、２５０ＡＢ〜２５０ＤＡ、３５０ＡＢ〜３５０ＤＡ 第２の曲線形状の外周面
５１、５１ａ１〜５１ｄ１、１５１ａ１〜１５１ｄ１、２５１ａ１〜２５１ｄ１、２５１ａ４〜２５１ｄ４、３５１ａ１〜３５１ｄ１、４５１ａ１〜４５１ｄ１、５５１ａ１〜５５１ｄ１、６５１ａ１〜６５１ｄ１、８５１ａ〜８５１ｄ 磁石挿入孔
５１ａ２、５１ａ４、５１ｂ２、１５１ａ２、１５１ａ３、２５１ａ２、２５１ａ５、３５１ａ２、３５１ａ４、４５１ａ２、４５１ａ４、５５１ａ２、５５１ａ４、６５１ａ２、６５１ａ４ 磁石挿入孔の回転子外周側端壁
５１ａ３、５１ａ５、２５１ａ３、２５１ａ６、３５１ａ３、３５１ａ５、４５１ａ３、４５１ａ５、５５１ａ３、５５１ａ５、６５１ａ３、６５１ａ５ 突部
５１ａ６、５１ａ７、４５１ａ６、４５１ａ７、５５１ａ６、５５１ａ７ 空隙
５２ａ１〜５２ａ３、１５２ａ１、２５２ａ１、２５２ａ２、３５２ａ１〜３５２ａ３、４５２ａ１〜４５２ａ３、５５２ａ１〜５５２ａ３、６５２ａ１、８５２ａ〜８５２ｄ 永久磁石
５３ａ１〜５３ａ４、１５３ａ１、１５３ａ２、２５３ａ１〜２５３ａ３、３５３ａ１、３５３ａ２、４５３ａ１〜４５３ａ４、５５３ａ１〜５５３ａ４、６５３ａ１、６５３ａ２ ブリッジ
５４ 端板
５４ａ バランスウェイト
５５、５５ａ、１５５ａ、２５５ａｂ、２５５ｄａ、３５５ａｂ、３５５ｄａ、４５５ａ、５５５ａｂ、５５５ｄａ、６５５ａｂ、６５５ｄａ、８５５ａ〜８５５ｄ カシメピン挿入孔
５６、５６ａ、１５６ａ、２５６ａｂ、２５６ｄａ、３５６ａｂ、３５６ｄａ、４５６ａ５５６ａｂ、５５６ｄａ、６５６ａｂ、６５６ｄａ、８５６ａ〜８５６ｄ カシメピン
５７ａ１、５７ａ２、１５７ａ、１５７ａｂ、１５７ｄａ、２５７ａ、３５７ａ、４５７ａ１、４５７ａ２、５５７ａ、５５７ａｂ、５５７ｄａ、６５７ａｂ、６５７ｄａ、８５７ａｂ〜８５７ｄａ かしめ部
５８ａｂ、５８ｄａ、１５８ａ１、１５８ａ２、１５８ａｂ、１５８ｄａ、２５８ａｂ１〜２５８ａｂ３、２５８ｄａ１〜２５８ｄａ３、３５８ａｂ１〜３５８ａｂ３、３５８ｄａ１〜３５８ｄａ３、４５８ａｂ、４５８ｄａ、５５８ａｂ１、５５８ａｂ２、５５８ｄａ１、５５８ｄａ２、６５８ａ、８５８ａｂないし８５８ｄａ 通路孔
５９、１５９、２５９、３５９、４５９、５５９、６５９、８５９ 回転軸挿入孔
６０、１６０、２６０、３６０、４６０、５６、６６０、８６０ 回転軸
２５０ａ１、２５０ａ２、６５０ａ１、６５０ａ２ 切欠部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、回転子を備え、回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔、永久磁石が挿入される磁石挿入孔及びカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔が軸方向に設けられており、回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される永久磁石回転機であって、
回転子には、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されており、
カシメピン挿入孔は、回転子の補助磁極部に設けられており、
永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように磁石挿入孔に挿入され、
カシメピンは、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるようにカシメピン挿入孔に挿入されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項２】
請求項1に記載の永久磁石回転機であって、回転子の補助磁極部には、通路孔が軸方向に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石回転機であって、通路孔は、カシメピン挿入孔より回転子の内周側に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項４】
固定子と、回転子を備え、回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔、永久磁石が挿入される磁石挿入孔、カシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔及び通路孔が軸方向に設けられており、回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される永久磁石回転機であって、
回転子には、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されており、
カシメピン挿入孔は、回転子の主磁極部に、磁石挿入孔より回転子の外周側に設けられており、
通路孔は、回転子の補助磁極部に設けられており、
永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように磁石挿入孔に挿入され、
カシメピンは、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるようにカシメピン挿入孔に挿入されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、回転子の主磁極部あるいは補助磁極部の少なくとも一方には、回転子の径方向に長いかしめ部が設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石回転機であって、かしめ部は、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より回転子の外周側に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状の外周面により構成されており、
第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の距離の最大値が、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の距離の最大値より大きく設定されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項８】
請求項７に記載の永久磁石回転機であって、第２の曲線形状の外周面の曲率半径は、第１の曲線形状の外周面の曲率半径より大きく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、回転子の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する位置に切欠部が設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項１０】
電動機により駆動される圧縮機であって、電動機として請求項１〜９のいずれかに記載の永久磁石回転機を用いたことを特徴とする圧縮機。
【請求項１】
固定子と、回転子を備え、回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔、永久磁石が挿入される磁石挿入孔及びカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔が軸方向に設けられており、回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される永久磁石回転機であって、
回転子には、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されており、
カシメピン挿入孔は、回転子の補助磁極部に設けられており、
永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように磁石挿入孔に挿入され、
カシメピンは、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるようにカシメピン挿入孔に挿入されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項２】
請求項1に記載の永久磁石回転機であって、回転子の補助磁極部には、通路孔が軸方向に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石回転機であって、通路孔は、カシメピン挿入孔より回転子の内周側に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項４】
固定子と、回転子を備え、回転子には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔、永久磁石が挿入される磁石挿入孔、カシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔及び通路孔が軸方向に設けられており、回転軸挿入孔には、回転軸挿入孔の内径より大きい外径を有する回転軸が挿入される永久磁石回転機であって、
回転子には、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔が設けられている主磁極部と、補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されており、
カシメピン挿入孔は、回転子の主磁極部に、磁石挿入孔より回転子の外周側に設けられており、
通路孔は、回転子の補助磁極部に設けられており、
永久磁石は、磁石挿入孔と永久磁石との間に隙間が形成されるように磁石挿入孔に挿入され、
カシメピンは、カシメピン挿入孔とカシメピンとの間に隙間が形成されるようにカシメピン挿入孔に挿入されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、回転子の主磁極部あるいは補助磁極部の少なくとも一方には、回転子の径方向に長いかしめ部が設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石回転機であって、かしめ部は、カシメピン挿入孔あるいは通路孔より回転子の外周側に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第１の曲線形状の外周面と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周方向に突状に形成されている第２の曲線形状の外周面により構成されており、
第２の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の距離の最大値が、第１の曲線形状の外周面と固定子の内周面との間の距離の最大値より大きく設定されている、
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項８】
請求項７に記載の永久磁石回転機であって、第２の曲線形状の外周面の曲率半径は、第１の曲線形状の外周面の曲率半径より大きく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、回転子の外周面には、磁石挿入孔の回転子外周側端壁と対向する位置に切欠部が設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項１０】
電動機により駆動される圧縮機であって、電動機として請求項１〜９のいずれかに記載の永久磁石回転機を用い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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００７−１５９１９６（Ｐ２００７−１５９１９６Ａ）
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３４７７３４（Ｐ２００５−３４７７３４）
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１日（２００５．１２．１）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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