JP2010226830A - 電動機及びそれを搭載した圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】性能及び信頼性を向上させることが可能な電動機及びそれを搭載した圧縮機を提供する。
【解決手段】固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子２０と、固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子４０とを備えた電動機において、回転子４０は、永久磁石４４を装着するための複数の磁石挿入孔４３、及び隣り合う磁石挿入孔４３の間に形成された空隙部４５，４６を有する回転子鉄心４１と、磁石挿入孔４３に挿入された永久磁石４４と、を備え、回転子鉄心４１は、空隙部４５，４６の開口面積が異なる電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和装置や冷凍装置等の各種産業機械に用いられる電動機及びそれを搭載した冷媒圧縮機に関するものである。

近年、各種産業機械に用いられる電動機には、省エネルギーや環境保全等の観点から高効率化や省資源化（小型、軽量化）が求められている。その実現方法のひとつとして回転子に磁石が内挿される永久磁石形電動機が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電動機は、固定子鉄心に複数相の固定子巻線を装着して構成された固定子と、回転子鉄心の内部に径方向と直交する形態でほぼ板状の永久磁石を装着して構成され、固定子の固定子鉄心内部に回転可能に配設された回転子とを備えた永久磁石形電動機である。この電動機の回転子鉄心は、ケイ素鋼板等の電磁鋼板を積層して構成されている。そして、回転子鉄心における永久磁石の各端部部分に、それぞれ回転子鉄心外面近くまで広がる空隙部を形成し、この空隙部内面と回転子鉄心外面との間の部分（ブリッジ部）の厚さ寸法を、永久磁石端部側から隣合う永久磁石側に向けて減少するように設定されている。これら永久磁石の各端部に形成された空隙部は、回転子を構成する全ての電磁鋼板で同じ大きさとなっている。

特開２０００−２１７２８７号公報（第６頁、第１図）

特許文献１に記載の電動機は、回転子鉄心における永久磁石の各端部に、それぞれ回転子鉄心外面近くまで広がる空隙部を形成し、隣接する永久磁石の端部間での磁界の短絡を防止している。これにより、固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ろうとしている。しかしながら、回転による永久磁石や回転子鉄心自身の遠心力に耐えうるため、ブリッジ部の厚さ寸法を永久磁石端部側から隣接する永久磁石側に向けて減少するように空隙部を形成している。このため、ブリッジ部の厚さ寸法が永久磁石部側では厚くなり、磁界の短絡防止効果が薄れてしまっている。一方、ブリッジ部を薄くすると機械的強度を保つことができなく、ブリッジ部の疲労破損を招いてしまう。そのため、回転速度変動回数や最大回転速度の制限が必要になり、信頼性が低下することになる。

また、一般に、回転子鉄心を構成するケイ素鋼板等の電磁鋼板は、プレス型で打ち抜いて形成される。この電磁鋼板の疲労強度に対しては、打ち抜き剪断断面の状態や打ち抜き時の歪による残留応力の影響があることが一般的に知られている。そのような製造バラツキ要因を踏まえ、空隙部の大きさ（ブリッジ部の厚さ）を設定する必要があり、結果的に空隙部が小さくなってしまう（ブリッジ部が厚くなってしまう）。このため、ブリッジ部での磁界の短絡防止効果が薄れてしまうことになる。

以上のように、電動機の性能及び信頼性には、回転子鉄心に形成された空隙部の形状が影響する。しかしながら、この空隙部の大きさが全ての電磁鋼板で同じ大きさとなっている従来の電動機は、電磁鋼板に形成する空隙部の加工精度等の観点から、性能及び信頼性を向上させることが難しいという問題点があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、性能及び信頼性を向上させることが可能な電動機及びそれを搭載した圧縮機を提供することを目的とするものである。

本発明に係る電動機は、固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、を備えた電動機において、前記回転子は、永久磁石を装着するための複数の磁石挿入孔、及び隣り合う前記磁石挿入孔の間に形成された空隙部を有する回転子鉄心と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、を備え、前記回転子鉄心は、前記空隙部の開口面積が異なる複数種類の電磁鋼板を積層して構成されているものである。

また、本発明に係る圧縮機は、上記の電動機を使用したものである。

本発明においては、隣り合う前記磁石挿入孔の間に形成される空隙部は、回転子鉄心を構成する電磁鋼板によって開口面積が異なっている。このため、（後述の開口面積の小さな空隙部と比較して）開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板により、隣接する永久磁石の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、前述の開口面積の大きな空隙部よりも開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板により、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。したがって、性能及び信頼性を向上させることが可能な電動機及びそれを搭載した圧縮機を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る電動機が搭載される冷媒圧縮機１００の一例を示す縦断面模式図である。 実施の形態１に係る電動機を構成する回転子を説明するための説明図である。 実施の形態１に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。 実施の形態２に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。 実施の形態３に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。 実施の形態４に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。 実施の形態５に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。

以下の実施の形態では、本発明に係る電動機を冷媒圧縮機に使用した例について説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電動機が搭載される冷媒圧縮機１００の一例を示す縦断面模式図である。この図１に基づいて、冷媒圧縮機１００の構成及び動作について説明する。この冷媒圧縮機１００は、スクロール式圧縮機である場合を例に示しており、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル（ヒートポンプサイクル）の構成要素となるものである。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。

この冷媒圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。そして、冷媒圧縮機１００は、圧縮部１６と駆動部１７とに分類できる。この圧縮部１６及び駆動部１７は、密閉容器（シェル）１０内に収納されている。この密閉容器１０は、圧力容器となっている。図１に示すように、圧縮部１６が密閉容器１０の上側に配置され、駆動部１７が密閉容器１０の下側に配置されている。この密閉容器１０の底部は、冷凍機油１を貯留する油だめ１１となっている。また、密閉容器１０には、冷媒ガスを吸入するための吸入側配管１２と、冷媒ガスを吐出するための吐出側配管１３とが連接されている。

圧縮部１６は、吸入側配管１２から吸入した冷媒ガスを圧縮して密閉容器１０内の吐出空間１５に排出する機能を有している。この吐出空間１５に排出された冷媒ガスは、吐出側配管１３から冷媒圧縮機１００の外部に吐出されるようになっている。駆動部１７は、圧縮部１６で冷媒ガスを圧縮するために、圧縮部１６を構成する旋回スクロール２４を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、駆動部１７がクランクシャフト２１を介して旋回スクロール２４を駆動することによって、圧縮部１６で冷媒ガスを圧縮するようになっているのである。

圧縮部１６は、旋回スクロール２４と、固定スクロール２８と、フレーム３１とで概略構成されている。図１に示すように、旋回スクロール２４は下側に、固定スクロール２８は上側に配置されるようになっている。固定スクロール２８には、一方の面に立設された渦巻状突起であるラップ部２９が形成されている。また、旋回スクロール２４にも、一方の面に立設され、ラップ部２９と実質的に同一形状の渦巻状突起であるラップ部２５が形成されている。旋回スクロール２４及び固定スクロール２８は、ラップ部２５とラップ部２９とを互いに噛み合わせ、密閉容器１０内に装着されている。そして、ラップ部２５とラップ部２９との間には、相対的に容積が変化する圧縮室１８が形成される。

固定スクロール２８は、フレーム３１に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール２８の中央部には、圧縮され、高圧となった冷媒ガスを吐出する吐出ポート３０が形成されている。そして、圧縮され、高圧となった冷媒ガスは、固定スクロール２８の上部に設けられている吐出空間１５に排出されるようになっている。旋回スクロール２４は、固定スクロール２８に対して自転運動することなく公転旋回運動を行うようになっている。また、旋回スクロール２４のラップ部２５形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、中空円筒形状の旋回スクロールボス部２６が形成されている。この旋回スクロールボス部２６には、後述するクランクシャフト２１の上端に設けられた偏心ピン部２２が嵌入（係合）されているのである。

フレーム３１は、密閉容器１０の内周面に固着され、中心部にクランクシャフト２１を貫通させるため貫通孔が形成されている。また、フレーム３１には、旋回スクロール２４のスラスト面２７側から軸方向下側に貫通する排油穴３２が形成されており、スラスト面２７を潤滑した冷凍機油１を油だめ１１に戻すようになっている。図１では、排油穴３２が１つだけ形成されている場合を例に示しているが、これに限定するものではない。たとえば、排油穴３２を２つ以上形成してもよい。なお、フレーム３１は、その外周面を焼き嵌めや溶接等によって密閉容器１０の内周面に固定するとよい。

駆動部１７は、クランクシャフト２１に固定された回転子４０と、密閉容器１０に収容され、固着保持された固定子２０と、回転軸であるクランクシャフト２１とで構成されている。回転子４０は、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０への通電が開始することにより回転駆動し、クランクシャフト２１を回転させるようになっている。また、固定子２０の外周面は焼き嵌め等により密閉容器１０に固着支持されている。すなわち、回転子４０及び固定子２０で電動機（モーター）を構成しているのである。なお、電動機については、以下で詳細に説明するものとする。

固定子２０は、固定子鉄心（図示省略）に複数相の固定子巻線（図示省略）を装着して構成されている。クランクシャフト２１は、回転子４０の回転に伴って回転し、旋回スクロール２４を旋回させるようになっている。このクランクシャフト２１の上端部は、旋回スクロール２４の旋回スクロールボス部２６と回転自在に嵌合する偏心ピン部２２が形成されている。また、クランクシャフト２１の内部には、上端面まで連通している給油流路２３が形成されている。この給油流路２３は、油だめ１１に貯留してある冷凍機油１の流路となるものである。油だめ１１に溜まっている冷凍機油１は、クランクシャフト２１の回転に伴い、冷凍機油１を吸い上げて給油流路２３を流れて圧縮部１６に給油されるようになっている。

旋回スクロール２４と固定スクロール２８との間には、旋回スクロール２４の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング３３が配設されている。このオルダムリング３３は、旋回スクロール２４と固定スクロール２８との間に配設され、旋回スクロール２４の自転運動を阻止するとともに、公転旋回運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリング３３は、旋回スクロール２４の自転防止機構として機能している。

ここで、冷媒圧縮機１００の動作について簡単に説明する。
電動機を構成する回転子４０は、固定子２０が発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、回転子４０に固定されたクランクシャフト２１が回転駆動する。旋回スクロール２４は、クランクシャフト２１の偏心ピン部２２に係合されており、旋回スクロール２４の自転回転運動がオルダムリング３３の自転防止機構によって公転旋回運動に変換される。このクランクシャフト２１の回転駆動によって、密閉容器１０内の冷媒ガスが固定スクロール２８のラップ部２９と旋回スクロール２４のラップ部２５とにより形成される圧縮室１８内へ流れ、吸入過程が開始する。

圧縮室１８内に冷媒ガスが吸入されると、偏心させられた旋回スクロール２４の公転旋回運動で、圧縮室１８の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、圧縮部１６では、旋回スクロール２４が公転旋回運動すると、冷媒ガスが吸入口となる旋回スクロール２４のラップ部２５及び固定スクロール２８のラップ部２９の最外周開口部から取り込まれて、旋回スクロール２４の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態の冷媒は、吸入側配管１２から密閉容器１０内に流入するようになっている。

そして、圧縮室１８で圧縮された冷媒ガスは、吐出過程に移行する。つまり、冷媒ガスは、固定スクロール２８の吐出ポート３０を通過し、吐出空間１５を経由してから冷媒圧縮機１００の外部へと吐出されるのである。冷媒圧縮機１００の吐出側配管１３から吐出された冷媒は、高温高圧の状態となって、まず冷凍サイクルを構成する凝縮器に流入するようになっており、その後冷凍サイクルを構成する各機器を循環して、再度冷媒圧縮機１００に吸入される。それから、固定子２０への通電を停止すると冷媒圧縮機１００は停止する。

図２は、本発明の実施の形態１に係る電動機を構成する回転子４０を説明するための説明図である。ここで、図２（ａ）は回転子４０の平面図を示し、図２（ｂ）が回転子４０の側面断面図を示している。この図２に基づいて、回転子４０について詳細に説明する。また、上述したように、回転子４０は、クランクシャフト２１に固定され、固定子２０及びクランクシャフト２１とともに電動機（永久磁石形電動機）を構成するものである。この回転子４０は、固定子２０を構成する固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設されるようになっている。

図２（ｂ）に示すように、回転子４０は、例えばケイ素鋼板等である電磁鋼板４２を複数枚積層させた回転子鉄心４１と、回転子鉄心４１を軸方向に貫通させた磁石挿入孔４３に装着した永久磁石４４と、で構成されている。回転子鉄心４１には、回転軸挿入孔５０と、磁石挿入孔４３と、が貫通形成されている。回転軸挿入孔５０は回転子鉄心４１の中心に、磁石挿入孔４３は回転軸挿入孔５０を囲むように、それぞれ形成されている。また、回転軸挿入孔５０は略円形状に、磁石挿入孔４３は略矩形状に、それぞれ構成されている。

図２（ａ）では、４つの磁石挿入孔４３が９０°おきに形成されている。磁石挿入孔４３の形成位置は、磁石挿入孔４３の個数に応じて決定するようになっている。たとえば、図２（ａ）に示すように４つの磁石挿入孔４３を形成する場合には、３６０°を４で割った９０°ごとの径方向の軸を定め、その軸上であって対向する位置を磁石挿入孔４３として決定すればよい。また、３つの磁石挿入孔４３を形成する場合には、３６０°を３で割った１２０°ごとの径方向の軸を定め、その軸上の位置を磁石挿入孔４３として決定すればよい。

そして、磁石挿入孔４３のそれぞれには、板状の永久磁石４４が装着されている。これらの永久磁石４４は、Ｎ極とＳ極とが交互となるように装着されている。また、磁石挿入孔４３の各端部には、回転子鉄心４１の外周面近くまで延び、軸方向に貫通させた空隙部４５，４６を形成している。つまり、磁石挿入孔４３の各端部に形成された空隙部４５，４６は、回転子鉄心４１の外周面に向かうように回転子鉄心４１を軸方向に貫通させて形成されている。したがって、空隙部４５，４６と回転子鉄心４１の外周面との間には、一律に所定の幅となっているブリッジ部４７，４８が形成されることになる。ここで、空隙部４５，４６が本発明の空隙部に相当する。

ブリッジ部４７，４８は、永久磁石４４を内装する回転子４０の永久磁石４４から発生する磁界の流路となるものである。したがって、電動機の性能を向上させるためには、ブリッジ部４７，４８は薄い方が好ましい。つまり、空隙部４５，４６は大きい方が好ましい。その反面、ブリッジ部４７，４８には、回転することにより発生する永久磁石４４や回転子鉄心４１自身の遠心力が作用するため、薄くしすぎてしまうと機械的強度が低下してしまう。つまり、空隙部４５，４６が大きすぎると電動機の信頼性が低下してしまう。特に、変速制御される電動機においては、ブリッジ部４７，４８に繰り返しの応力が作用するため、機械的強度の確保は重要である。しかしながら、空隙部４５，４６の大きさが全ての電磁鋼板４２で同じ大きさとなっていた従来の電動機は、電磁鋼板４２に形成する空隙部４５，４６の加工精度等の観点から、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることが難しかった。

そこで、本実施の形態１では、空隙部４５，４６の開口面積が異なる２種類の電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

図３は、本発明の実施の形態１に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。ここで、図３（ａ）は、開口面積の小さな空隙部４５ａ，４６ａが形成された電磁鋼板４２ａを示す要部拡大図である。また、図３（ｂ）は、開口面積の大きな空隙部４５ｂ，４６ｂが形成された電磁鋼板４２ｂを示す要部拡大図である。これら図３（ａ）及び図３（ｂ）は、図２（ａ）に示すＱ部の位置を表している。なお、図３（ａ）及び図３（ｂ）のそれぞれには、比較のために、空隙部４５ｂ，４６ｂ及び空隙部４５ａ，４６ａのそれぞれを想像線で示している。なお、以下の説明では、空隙部の開口面積の違いを明確にする必要がある場合には、末尾にアルファベットの符号をつけて説明する。空隙部の開口面積の違いを明確にする必要が無い場合には、末尾にアルファベットの符号をつけずに説明をする。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、空隙部４５ａ，４６ａと電磁鋼板４２ａの外周面との間に形成されるブリッジ部４７ａ，４８ａの幅は、空隙部４５ｂ，４６ｂと電磁鋼板４２ｂの外周面との間に形成されるブリッジ部４７ｂ，４８ｂの幅よりも大きくなっている。本実施の形態１では、ブリッジ部４７ｂ，４８ｂの幅を例えば０．２ｍｍ程度にしている。これにより、開口面積の大きな空隙部４５ｂ，４６ｂが形成された電磁鋼板４２ｂによって、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部４５ａ，４６ａが形成された電磁鋼板４２ａにより、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

例えば本実施の形態１では、図２（ｂ）に示すように、機械的強度の高い電磁鋼板４２ａを上部及び下部に積層し、磁界の短絡抑制効果の高い電磁鋼板４２ｂを中央部に積層して回転子鉄心４１を構成している。電動機の回転速度の変更時、電動機の駆動時、及び電動機の停止時等に、永久磁石４４が磁石挿入孔４３内で振動する場合がある。このとき、永久磁石４４が接触しやすい磁石挿入孔４３の上部及び下部に機械的強度の高い電磁鋼板４２ａを配置することにより、効果的に電動機の信頼性（機械的強度）を向上させることができる。

このように構成された回転子４０においては、開口面積の大きな空隙部４５ｂ，４６ｂが形成された電磁鋼板４２ｂによって、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部４５ａ，４６ａが形成された電磁鋼板４２ａにより、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることができる。

また、永久磁石４４が接触しやすい磁石挿入孔４３の上部及び下部に機械的強度の高い電磁鋼板４２ａを配置することにより、効果的に電動機の信頼性（機械的強度）を向上させることができる。

なお、本実施の形態１に係る電磁鋼板４２ａ，４２ｂの積層方法は一例である。例えば、所定枚数ごとに電磁鋼板４２ａと電磁鋼板４２ｂを積層して、回転子鉄心４１を構成してもよい。このとき、所定枚数は、回転子鉄心４１の軸方向位置において任意に変更してもよい。
また、空隙部４５，４６の開口面積の異なる２種類の電磁鋼板４２ａ，４２ｂによって回転子鉄心４１を構成したが、空隙部４５，４６の開口面積の異なる３種類以上の電磁鋼板４２を積層して回転子鉄心４１を構成してもよい。

実施の形態２．
実施の形態１で示した空隙部４５，４６の形状以外でも、本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図４は、本発明の実施の形態２に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。ここで、図４（ａ）は、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａを示す要部拡大図である。また、図３（ｂ）は、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂを示す要部拡大図である。これら図４（ａ）及び図４（ｂ）は、図２（ａ）に示すＱ部の位置を表している。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）のそれぞれには、比較のために、電磁鋼板４２ｂの空隙部及び電磁鋼板４２ａの空隙部を想像線で示している。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、磁石挿入孔４３の各端部には、回転子鉄心４１の外周面近くまで延び、軸方向に貫通させた空隙部４５，４６を形成している。また、空隙部４５，４６のそれぞれは、電磁鋼板４２の外周側端部が、電磁鋼板４２の外周面に沿うように永久磁石４４の中心部方向に延設されている。これにより、空隙部４５，４６と電磁鋼板４２の外周面との間には、一律に所定の幅となっているブリッジ部４７，４８が形成されることになる。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、空隙部４５ａ，４６ａと電磁鋼板４２ａの外周面との間に形成されるブリッジ部４７ａ，４８ａの長さは、空隙部４５ｂ，４６ｂと電磁鋼板４２ｂの外周面との間に形成されるブリッジ部４７ｂ，４８ｂの長さよりも短くなっている。開口面積の大きな空隙部４５ｂ，４６ｂが形成された電磁鋼板４２ｂは、磁界の流路となるブリッジ部４７ｂ，４８ｂの長さが長いため、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部４５ａ，４６ａが形成された電磁鋼板４２ａは、ブリッジ部４７ａ，４８ａの長さが短いため、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

このように構成された回転子４０においても、実施の形態１と同様に、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることができる。

なお、本実施の形態２ではブリッジ部４７，５８の長さを異ならせることにより電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図ったが、ブリッジ部４７，５８の長さと幅の双方を異ならせて電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図ってもよい。

実施の形態３．
また、以下のように空隙部を形成しても本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図５は、本発明の実施の形態３に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。ここで、図５（ａ）は、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａを示す要部拡大図である。また、図５（ｂ）は、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂを示す要部拡大図である。これら図５（ａ）及び図５（ｂ）は、図２（ａ）に示すＱ部の位置を表している。なお、図５（ａ）及び図５（ｂ）のそれぞれには、比較のために、電磁鋼板４２ｂの空隙部及び電磁鋼板４２ａの空隙部を想像線で示している。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、磁石挿入孔４３の各端部には、回転子鉄心４１の外周面近くまで延び、軸方向に貫通させた空隙部４５，４６を形成している。また、空隙部４５，４６のそれぞれは、電磁鋼板４２の外周側端部が、電磁鋼板４２の外周面に沿うように永久磁石４４の中心部方向に延設されている。

ここで、図５（ｂ）に示すように、電磁鋼板４２ｂには、略三角形状の空隙部４９が隣り合う永久磁石４４間に形成されている。つまり、隣り合う永久磁石４４間に形成される空隙部の開口面積の大きさは、空隙部４９分だけ電磁鋼板４２ｂが電磁鋼板４２ａよりも大きくなっている。これにより、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂは、隣り合う永久磁石４４間に磁界の流路となる鋼板材料が少ないため、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａは、隣り合う永久磁石４４間に鋼板材料が多く存在するため、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

このように構成された回転子４０においても、実施の形態１又は実施の形態２と同様に、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることができる。

実施の形態４．
実施の形態１〜実施の形態３では、隣り合う永久磁石４４間に複数の空隙部を形成して本発明を実施してきた。隣り合う永久磁石４４間に一つの空隙部を形成し、この空隙部の開口面積を異ならせても本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図６は、本発明の実施の形態４に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。ここで、図６（ａ）は、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａを示す要部拡大図である。また、図６（ｂ）は、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂを示す要部拡大図である。これら図６（ａ）及び図６（ｂ）は、図２（ａ）に示すＱ部の位置を表している。なお、図６（ａ）及び図６（ｂ）のそれぞれには、比較のために、電磁鋼板４２ｂの空隙部及び電磁鋼板４２ａの空隙部を想像線で示している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、隣り合う永久磁石４４間には、略三角形状の空隙部４５が形成されている。

ここで、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、電磁鋼板４２ａに形成された空隙部４５ａの大きさは、電磁鋼板４２ｂに形成された空隙部４５ｂの大きさよりも小さくなっている。これにより、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂは、隣り合う永久磁石４４間に磁界の流路となる鋼板材料が少ないため、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａは、隣り合う永久磁石４４間に鋼板材料が多く存在するため、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

このように構成された回転子４０においても、実施の形態１〜実施の形態３と同様に、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることができる。

実施の形態５．
実施の形態１〜実施の形態４では、隣り合う永久磁石４４間に貫通孔を形成し、この貫通孔を空隙部として本発明を実施してきた。隣り合う永久磁石４４間に切り欠きを形成し、この切り欠きの面積を異ならせても本発明を実施することが可能である。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４と同様とし、同一の機能や構成については同一の符号を用いて述べることとする。

図７は、本発明の実施の形態５に係る電磁鋼板４２を示す要部拡大図である。ここで、図７（ａ）は、切り欠き面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａを示す要部拡大図である。また、図７（ｂ）は、切り欠き面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂを示す要部拡大図である。これら図７（ａ）及び図７（ｂ）は、図２（ａ）に示すＱ部の位置を表している。なお、図７（ａ）及び図７（ｂ）のそれぞれには、比較のために、電磁鋼板４２ｂの空隙部及び電磁鋼板４２ａの空隙部を想像線で示している。

図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、隣り合う永久磁石４４間には、電磁鋼板４２の外周面が略三角形状に切り欠かれた空隙部４５が形成されている。

ここで、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、電磁鋼板４２ａに形成された空隙部４５ａの大きさは、電磁鋼板４２ｂに形成された空隙部４５ｂの大きさよりも小さくなっている。これにより、開口面積の大きな空隙部が形成された電磁鋼板４２ｂは、隣り合う永久磁石４４間に磁界の流路となる鋼板材料が少ないため、隣接する永久磁石４４の端部間での磁界の短絡を抑制して固定子巻線を鎖交する磁束量を増加させ、電動機の性能向上を図ることが可能となる。また、開口面積の小さな空隙部が形成された電磁鋼板４２ａは、隣り合う永久磁石４４間に鋼板材料が多く存在するため、機械的強度を保ち、電動機の信頼性向上を図ることが可能となる。そして、これら電磁鋼板４２ａ，４２ｂを積層して回転子鉄心４１を構成することにより、電動機の性能及び信頼性の双方の向上を図っている。

このように構成された回転子４０においても、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、電動機の性能及び信頼性の双方を向上させることができる。

なお、本実施の形態５では切り欠きのみによって空隙部を形成したが、実施の形態１〜実施の形態４に係る空隙部と組合せ、貫通孔と切り欠きによって空隙部を形成してもよい。

以上、実施の形態１〜実施の形態５では本発明に係る電動機を冷媒圧縮機１００に使用した例について説明したが、各種産業機械に用いられるその他の電動機に本発明を実施してももちろんよい。

１ 冷凍機油、１０ 密閉容器、１１ 油だめ、１２ 吸入側配管、１３ 吐出側配管、１５ 吐出空間、１６ 圧縮部、１７ 駆動部、１８ 圧縮室、２０ 固定子、２１ クランクシャフト、２２ 偏心ピン部、２３ 給油流路、２４ 旋回スクロール、２５ ラップ部、２６ 旋回スクロールボス部、２７ スラスト面、２８ 固定スクロール、２９ ラップ部、３０ 吐出ポート、３１ フレーム、３２ 排油穴、３３ オルダムリング、４０ 回転子、４１ 回転子鉄心、４２（４２ａ，４２ｂ） 電磁鋼板、４３ 磁石挿入孔、４４ 永久磁石、４５（４５ａ，４５ｂ） 空隙部、４６（４６ａ，４６ｂ） 空隙部、４７（４７ａ，４７ｂ） ブリッジ部、４８（４８ａ，４８ｂ） ブリッジ部、４９ 空隙部、５０ 回転軸挿入孔、１００ 冷媒圧縮機。

Claims (7)

1. 固定子鉄心に複数相の固定子巻線が装着された固定子と、
   前記固定子鉄心の内周面側に回転可能に配設した回転子と、
   を備えた電動機において、
   前記回転子は、
   永久磁石を装着するための複数の磁石挿入孔、及び隣り合う前記磁石挿入孔の間に形成された空隙部を有する回転子鉄心と、
   前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、
   を備え、
   前記回転子鉄心は、
   前記空隙部の開口面積が異なる複数種類の電磁鋼板を積層して構成されていることを特徴とする電動機。
2. 前記回転子鉄心は、
   上部及び下部に積層された前記電磁鋼板における前記空隙部の開口面積が、中央部に積層された前記電磁鋼板における前記空隙部の開口面積よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の電動機。
3. 前記空隙部は、貫通孔及び切り欠きのうち少なくとも一方により形成され、
   前記貫通孔及び切り欠きのうち少なくとも一方の開口面積を異ならせることにより、前記空隙部の開口面積を異ならせることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電動機。
4. 前記貫通孔のうち少なくとも１つを、前記磁石挿入孔の各端部から前記電磁鋼板の外周面近くまで伸びるように形成し、
   前記貫通孔の端部と前記電磁鋼板の外周面との間にブリッジ部を形成し、
   該ブリッジ部の幅を異ならせることにより、前記空隙部の開口面積を異ならせることを特徴とする請求項３に記載の電動機。
5. 前記貫通孔のうち少なくとも１つを、前記磁石挿入孔の各端部から前記電磁鋼板の外周面近くまで伸びるように形成し、
   前記貫通孔の前記電磁鋼板側の端部を前記電磁鋼板の外周面に沿って延設し、
   前記貫通孔の前記電磁鋼板側の端部と前記電磁鋼板の外周面との間にブリッジ部を形成し、
   該ブリッジ部の長さを異ならせることにより、前記空隙部の開口面積を異ならせることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の電動機。
6. 前記空隙部は、貫通孔及び切り欠きのうち少なくとも一方により形成され、
   前記貫通孔及び切り欠きのうち少なくとも一方の個数を異ならせることにより、前記空隙部の開口面積を異ならせることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の電動機。
7. 請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の電動機を使用したことを特徴とする圧縮機。

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