実施の形態1.
 図1乃至図3は実施の形態1を示す図で、図1は 永久磁石同期電動機100の横断面図、図2は永� �磁石同期電動機100の回転子40の一部を示す図 、図3は永久磁石同期電動機100の固定子30およ び回転子40の一部を示す図である。

 図1において、永久磁石同期電動機100は、 固定子30と、回転子40とを備える。固定子30は 、固定子鉄心1と、固定子巻線4とを有する。� ��定子鉄心1には、内周面付近に軸方向へ延び る9個のスロット3が設けられる。固定子鉄心1 は、板厚0.1~1mm程度の電磁鋼板を複数枚積層� �ることで構成されている。隣接するスロッ� �3の間には、9個の磁極歯部2が形成されてい� �。磁極歯部2は外周側から内周側にかけて略� ��行の形状を有しており、外周側および内周� ��共、周方向(円弧状)に広がるような構造と� �っている。

 固定子鉄心1は、磁極歯部2毎に分割され� �おり、9個の分割された磁極歯部2から構成さ れている。

 固定子巻線4は、分割された磁極歯部2に� �定の巻数を直接巻き付けてなる集中巻線方� �で巻線されている。固定子巻線4は、例えば� ��線やアルミ線で構成されている。固定子巻� ��4の巻数や銅線の線径などは、永久磁石同期 電動機100として要求される所望のトルク、回 転数、電動機に印加される電圧およびスロッ ト3の断面積などに応じて決定される。

 固定子巻線4を分割された磁極歯部2に施� �た後、分割された磁極歯部2を溶接や圧入な� ��の加工を行うことで円形の固定子30が形成� �れる。分割された磁極歯部2を圧入加工する� ��は、隣り合う磁極歯部2の接合部を凹凸形状 に構成する必要がある。

 固定子30の内周側には、0.1~2mm程度の空隙� ��介して回転子40が設けられる。回転子40は、 回転子鉄心5と、永久磁石7とを備える。回転� ��鉄心5も、固定子鉄心1と同様に板厚0.1~1mm程� ��の電磁鋼板を複数枚積層することで構成さ� ��ている。

 回転子鉄心5には、その軸心を中心とする 略正六角形の各辺に対応する部位に、6個の� �石挿入孔8が設けられている。そして、N極と S極とが周方向に交互に配置されるように、6� ��の永久磁石7が磁石挿入孔8に挿入されてい� �。永久磁石7は平板形状構造であり、ネオジ� ��ム、鉄、ボロンを主成分とする希土類磁石� ��ある。

 磁石挿入孔8の外側の回転子鉄心5に、径� �向に細長く延びる複数個のスリット6が、磁� ��挿入孔8に沿って離隔配置される。図1の例� �は、1極の永久磁石7(1個の磁石挿入孔8)に対� �て7本のスリット6が設けられている。

 磁石挿入孔8(永久磁石7)の中心を、回転子 磁極中心とする。また、隣接する磁石挿入孔 8(永久磁石7)の間を、回転子極間部とする。

 図2は永久磁石同期電動機100の回転子40の� ��極分を示す。図2において、一極分のスリッ ト6は、7本のスリット61、スリット62、スリッ ト63、スリット64(回転子磁極中心上に配置さ� ��る)、スリット65、スリット66、スリット67で 構成される。

 7本のスリット61、スリット62、スリット63 、スリット64(回転子磁極中心上に配置される )、スリット65、スリット66、スリット67が回� �子磁極中心に対して対称に、磁石挿入孔8に� ��って、この順に磁石挿入孔8の端から離隔配 置される。

 7本のスリット61、スリット62、スリット63 、スリット64、スリット65、スリット66、スリ ット67の内、回転子磁極中心側の5本のスリッ ト62、スリット63、スリット64、スリット65、� ��リット66は、永久磁石7が発する磁束が回転� ��磁極中心に集中するように、回転子40の外� �で略収束する方向に配置されている。図2に� ��す回転子40の外側のX点に、5本のスリット62� ��スリット63、スリット64、スリット65、スリ� ��ト66の中心線が収束するのが、最も好まし� �。但し、X点に、これらの中心線が略収束す� ��ば同等の特性が得られる。X点は、固定子鉄 心1の外周より内側にあるのが好ましい。

 また、回転子極間部に近い2本のスリット 61およびスリット67は、回転子磁極中心の5本� ��スリット62、スリット63、スリット64、スリ� ��ト65、スリット66とは異なる方向に向けて配 置されている。例えば、回転子極間部に近い 2本のスリット61およびスリット67は、永久磁� ��7(磁石挿入孔8)に対して直角方向に配置され ている。

 固定子鉄心1の磁極数(スロット数)が9個で あるのに対して、回転子の極数が6極である� �そのため、固定子30の磁極歯部2の磁極幅に� �して、永久磁石7の幅が大きくなっている。� ��かし、回転子磁極中心に近い5本のスリット 62、スリット63、スリット64、スリット65、ス� ��ット66の配置(向き)を永久磁石7の磁束が回� �子40の外側で略収束するように設けられてい る。そのため、集中巻線方式の固定子30に対� ��て、永久磁石7の磁束を効果的に利用するこ とができる。

 更に回転子極間部に近いスリット61およ� �スリット67は、永久磁石7に対して直角方向� �配置されている。回転子極間部のスリット61 およびスリット67も、回転子磁極中心側のス� ��ット62、スリット63、スリット64、スリット6 5、スリット66と同様に磁束が収束する方向に 配置することで、磁束を有効利用することは 可能である。しかし、回転子極間部において は、永久磁石7の磁束の向きに対して、スリ� �ト61およびスリット67の傾きが大きくなるた� ��、永久磁石7の端部の磁束を遮断してしまう 場合がある。回転子極間部のスリット61およ� ��スリット67の向きを、他の回転子磁極中心� �のスリット62、スリット63、スリット64、ス� �ット65、スリット66の向きと異なるようにす� ��ことで(例えば、永久磁石7に対して直角方� �に配置)、永久磁石7の中心部の磁束のみなら ず永久磁石7の端部の磁束を効果的に利用す� �ことができる。

 永久磁石7の磁束を有効利用することによ り、固定子巻線4に流す電流を一定にした場� �は、永久磁石同期電動機100の発生するトル� �が大きくなる。またトルク一定の場合は、� �定子巻線4に流す電流を小さくすることがで� ��る。そのため、銅損を低減させた高効率な� ��久磁石同期電動機100を得ることができる。

 更にトルク一定および電流一定の場合で� ��、永久磁石7の体積を小さくすることが可能 である。それにより、安価な永久磁石同期電 動機100を得ることもできる。

 また、図3は永久磁石同期電動機の固定子 鉄心1の9個の磁極歯部2の中の1個分と、6極の� ��転子鉄心5の1極分を示した断面図である。� �3において、磁極歯部2の回転子鉄心5に対向� �る空隙側の幅寸法をAとする。また、磁束が� ��束する方向に向いたスリット62、スリット63 、スリット64、スリット65、スリット66の中、 最も回転子磁極中心から離れたスリット62お� ��びスリット66間の磁石挿入孔8側の距離をBと する(スリット62およびスリット66の回転子極� ��部側の端部を基準)。そして、A>Bの関係を 満たすように構成されている。

 A>Bにすることで、永久磁石7の磁束をよ り効果的に磁極歯部2に集中させることがで� �る。それにより、高効率な永久磁石同期電� �機を得ることができる。

 また、回転子極間部に近いスリット61お� �びスリット67の磁石挿入孔8側で、かつ、回� �子極間部側の両端間の距離をCとする。そし� ��、C>A>Bにすることで、永久磁石7の端部� ��磁束を有効利用できる。また、固定子巻線4 に誘起される電圧(以下、誘起電圧と称する)� ��正弦波状に近づけることができる。

 誘起電圧の波形は、固定子鉄心1、永久磁 石7、磁石挿入孔8及びスリット6の形状・配置 によりほぼ決まる。特に、回転子極間部近傍 のスリット61およびスリット67の形状は、誘� �電圧の波形に大きく寄与している。

 誘起電圧が正弦波に近づくこと、すなわ� ��誘起電圧の高調波成分が少なくなることに� ��り、永久磁石同期電動機100を運転させたと� ��の振動・騒音を抑制することができる。ま� ��、鉄損増加による効率低下を防止すること� ��できる。C>Aにすることで、回転子極間部� ��磁束の変化が滑らかになる。それにより、� ��起電圧の波形を正弦波に近づけることがで� ��る。結果、低振動・低騒音な永久磁石同期� ��動機100を得ることができる。更に永久磁石7 の横幅よりもC寸法を小さくすることで、よ� �一層の効果を得ることができる。

 本実施の形態では、固定子30の磁極歯部2� ��数が9個、回転子40の磁極数が6極の場合につ いて述べた。別の組合せ、例えば、固定子30� ��磁極歯部2の数が12個と回転子40の磁極数が8� ��との組合せであっても同様の効果を得るこ� ��ができる。さらに、固定子30の磁極歯部2の� ��が18個と回転子40の磁極数が12極との組合せ� ��あっても同様の効果を得ることができる。

 また、スリット6の本数を7本の場合につ� �て述べたが、4本以上であれば効果を得るこ� ��ができる。

 実施の形態2.
 図4は実施の形態2を示す図で、永久磁石同� �電動機100の回転子鉄心5の一部を示す図であ� ��。

 図4において、極間部に近いスリット67の� ��周側の鉄心部を外周薄肉部9とする。スリッ ト67と磁石挿入孔8との間の鉄心部を内周薄肉 部11とする。極間部付近の磁石挿入孔8の外周 側の鉄心部を極間外周薄肉部10とする。

 本実施の形態では、外周薄肉部9の幅寸法 (径方向寸法)をD1、極間外周薄肉部10の幅寸法 (径方向寸法)をD2とした場合、D1<D2となるよ うに構成されている。実施の形態1では、誘� �電圧を正弦波に近づけるために、回転子極� �部近傍のスリット67の形状が大きく寄与する ことについて述べた。スリット67の形状と同� ��に、極間外周薄肉部10の形状・寸法も、誘� �電圧を正弦波に近づけるために大きく寄与� �る。

 D2≦D1であると、誘起電圧の電圧値として は大きくなる。しかし、誘起電圧波形は高調 波成分を含む、歪んだ波形になる傾向がある 。D2>D1とすることで、誘起電圧を正弦波に� ��づけることが可能となる。但し、D2寸法を� �きくしすぎると、永久磁石7の磁束が隣り合� ��極間外周薄肉部10に漏れてしまうため、誘� �電圧の電圧値が低くなり、永久磁石同期電� �機の効率を悪化させてしまう。そのため、D2 寸法は、D1の1.2~3倍程度に設定することがよ� �望ましい。また、D1寸法は回転子鉄心5を構� �する電磁鋼板の1枚の板厚(0.1~1mm程度)の1~2倍� ��度が望ましい。

 また、この永久磁石同期電動機100が毎分7 000回転(rpm)以上の高速で運転される場合、D2� �法を小さくしすぎると高速回転時の遠心力� �より極間外周薄肉部10に応力が集中し、最悪 の場合、極間外周薄肉部10が破断・破壊する� ��能性がある。

 本実施の形態では、D2をD1より大きくする ことで遠心力に対する強度が増加する。その ため、信頼性の高い永久磁石同期電動機100を 得ることができる。また、誘起電圧の高調波 成分を少なくした低振動・低騒音な永久磁石 同期電動機100を得ることができる。

 また、内周薄肉部11の幅寸法をD3とする。 そして、D2<D1+D3となるように構成されてい� ��。永久磁石7の磁束は、固定子30の磁極歯部2 に流れ、トルクに寄与する分と、隣り合う永 久磁石7の方向に流れる漏れ磁束の分がある� �漏れ磁束は、極間外周薄肉部10を通るため、 D2寸法が大きく寄与する。

 また、スリット67に対して回転子磁極中� �に近い部分の永久磁石7の磁束は、外周薄肉� ��9(幅寸法D1)及び内周薄肉部11(幅寸法D3)を通� �、極間外周薄肉部10(幅寸法D2)から磁束が隣� �する永久磁石7へ漏れる。

 ここでは、D2<D1+D3としているため、D1及 びD3からの永久磁石7の漏れ磁束を、D2で抑制� ��ることができる。そのため、永久磁石7の磁 束を効果的に利用することができる。結果、 高効率な永久磁石同期電動機100を得ることが できる。

 実施の形態3.
 図5は実施の形態3を示す図で、回転式圧縮� �20(密閉型圧縮機の一例)の縦断面図である。� ��5において、回転式圧縮機20の密閉容器22の� �部には、電動要素21と圧縮要素23とが収容さ� ��ている。電動要素21には、実施の形態1また� ��実施の形態2に示した永久磁石同期電動機100 を使用する。

 吸入管24は冷凍サイクルの蒸発器(図示せ� ��)と接続され、冷媒を圧縮要素23に導く。吐� ��管25は冷凍サイクルの凝縮器と接続され、� �閉容器22内の高圧冷媒を冷凍サイクルに送り 出す。

 実施の形態1または実施の形態2に示した� �久磁石同期電動機100を、回転式圧縮機20に搭 載した場合、搭載される永久磁石同期電動機 100が高効率であるため、高効率な回転式圧縮 機20を得ることができる。その回転式圧縮機2 0を空気調和機や冷凍冷蔵庫に用いれば省エ� �化を実現することができる。