(57)【要約】【課題】ロータの永久磁石の部分的な減磁を抑制する。【解決手段】モータは、複数の積層板（43）が駆動軸（60）の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備えている。ステータコア（30）のロータコア（41）との対向面に、ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるようにステータコア（30）側に凹部（38d）を形成し、ロータコア（41）側に凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）を形成する。複数の貫通孔（44a）におけるロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）を形成する。【選択図】図６
2012213269.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の積層板（43）が駆動軸（60）の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、上記ロータコア（41）の外周側において該ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備え、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との対向面には、上記ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるように上記ステータコア（30）側に凹部（38d）が形成される一方、上記ロータコア（41）側に上記凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）が形成された回転電気機械であって、
上記複数の貫通孔（44a）には、上記ロータコア（41）の外径が最も大きい積層板（43）によって形成される最大径部分（41b）に対応する部分に、上記永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）が形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項２】
請求項１において、
上記非磁石挿入部（45）は、軸方向の長さが上記ロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さ以下となるように構成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項３】
請求項１又は２において、
上記ロータコア（41）には、上記各貫通孔（44a）と該各貫通孔（44a）の両側部から上記ロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって複数の溝孔（44）が形成され、
上記複数の溝孔（44）は、軸方向視において、両端部が上記ロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状となるように形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項４】
請求項３において、
上記溝孔（44）は、上記ロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１つにおいて、
上記非磁石挿入部（45）には、非磁性部材（48）が挿入されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【請求項６】
請求項５において、
上記非磁性部材（48）は、上記永久磁石（42）よりも軽量な非磁性材料によって構成されている
ことを特徴とする回転電気機械。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップが形成されたモータ等の回転電気機械に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
モータ等の回転電気機械では、ロータコアとステータコアの間のギャップが軸方向に凹凸形状となる所謂立体ギャップ構造とすることで、等価的にギャップ長を短縮したのと同等の特性となる効果（等価狭ギャップ効果）を期待できることが知られている。この等価狭ギャップ効果によって、トルクを代表とするモータの各種特性の改善が期待できる（例えば、下記非特許文献１を参照）。
【０００３】
また、上記所謂立体ギャップ構造の回転電気機械の中には、ロータコアに複数の永久磁石が埋め込まれた磁石埋込形のものがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】真田雅之、伊藤圭祐、森本茂雄、”等価狭ギャップ効果の高い立体ギャップ構造の開発”、２００９年、電気学会論文誌Ｄ（産業応用部門誌）Ｖｏｌ．１２９（２００９），Ｎｏ．１２  ｐ．１２２８−１２２９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、所謂立体ギャップ構造の回転電気機械では、ロータコアの最も径が大きい最大径部分（最も外径の大きな積層板によって形成される部分）は他の部分に比べてステータコアとの対向面積が大きくなるため、ステータの回転磁界に伴う磁束が他の部分に比べて多く侵入する。また、ロータコアが複数の積層板が軸方向に積層された積層構造を有している場合、積層板の積層方向、即ち軸方向は透磁率が低くなるため、ロータコアに侵入した磁束は径方向に流れ易くなる。そのため、立体ギャップ構造で且つ磁石埋込形のロータを有する回転電気機械では、ロータに埋め込まれた永久磁石のロータコアの最大径部分に対応する部分に、ステータによって大きな逆磁界が印加されて永久磁石が部分的に減磁するおそれがあった。
【０００６】
本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、磁石埋込形のロータを有する所謂立体ギャップ構造の回転電気機械において、永久磁石の部分的な減磁を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、永久磁石を埋め込むための貫通孔においてステータによって大きな逆磁界が印加され易い部分に永久磁石が挿入されない非磁石挿入部を形成したものである。
【０００８】
第１の発明は、複数の積層板（43）が駆動軸（60）の軸方向に積層されてなるロータコア（41）と該ロータコア（41）の周方向に複数形成されてそれぞれ軸方向に貫通する複数の貫通孔（44a）に挿入された複数の永久磁石（42）とを有するロータ（40）と、上記ロータコア（41）の外周側において該ロータコア（41）と所定のギャップ（G）を隔てて対向するステータコア（30）を有して回転磁界を発生するステータ（20）とを備え、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との対向面には、上記ギャップ（G）の軸方向形状が凹凸形状となるように上記ステータコア（30）側に凹部（38d）が形成される一方、上記ロータコア（41）側に上記凹部（38d）に嵌り込む凸部（46d）が形成された回転電気機械であって、上記複数の貫通孔（44a）には、上記ロータコア（41）の外径が最も大きい積層板（43）によって形成される最大径部分（41b）に対応する部分に、上記永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）が形成されている。
【０００９】
第１の発明では、ロータコア（41）に形成された複数の貫通孔（44a）におけるステータ（20）の回転磁界による磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に、永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）を形成することとした。そのため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されなくなる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記非磁石挿入部（45）は、軸方向の長さが上記ロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さ以下となるように構成されている。
【００１１】
第２の発明では、非磁石挿入部（45）の軸方向長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向長さ以下になるように構成したため、複数の貫通孔（44a）に非磁石挿入部（45）を形成しても永久磁石（42）の磁束が大幅に減少してしまうことがない。
【００１２】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記ロータコア（41）には、上記各貫通孔（44a）と該各貫通孔（44a）の両側部から上記ロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって複数の溝孔（44）が形成され、上記複数の溝孔（44）は、軸方向視において、両端部が上記ロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状となるように形成されている。
【００１３】
第３の発明では、上述のような形状の複数の溝孔（44）により、ロータコア（41）では、各溝孔（44）に交差する方向については磁気抵抗の大きな溝孔（44）が磁束の通過を妨げる一方、各溝孔（44）に沿う方向については磁気抵抗が小さいため磁束の通過が促進される。つまり、上述のような形状の複数の溝孔（44）をロータコア（41）に形成したことにより、ロータコア（41）では、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各溝孔（44）に沿う方向に流れ易くなり、この方向に流れる磁束によって突極が形成される。この突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００１４】
第４の発明は、第３の発明において、上記溝孔（44）は、上記ロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されている。
【００１５】
第４の発明では、溝孔（44）がロータコア（41）の径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。
【００１６】
第５の発明は、第１乃至第４のいずれか１つの発明において、上記非磁石挿入部（45）には、非磁性部材（48）が挿入されている。
【００１７】
第５の発明では、非磁石挿入部（45）に非磁性部材（48）を挿入することにより、貫通孔（44a）内における永久磁石（42）の軸方向の位置決めが容易になる。
【００１８】
第６の発明は、第５の発明において、上記非磁性部材（48）は、上記永久磁石（42）よりも軽量な非磁性材料によって構成されている。
【００１９】
第６の発明では、非磁石挿入部（45）に永久磁石（42）よりも軽量な非磁性材料によって構成された非磁性部材（48）を挿入することにより、ロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量が軽減される。
【発明の効果】
【００２０】
第１の発明によれば、複数の貫通孔（44a）におけるステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）を形成することとした。よって、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されることを抑制することができる。従って、永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止することができる。
【００２１】
また、第１の発明によれば、複数の貫通孔（44a）に非磁石挿入部（45）を形成しない場合に比べて永久磁石（42）の総量が低減されるため、コストを低減することができる。また、ロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することにより、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【００２２】
また、第２の発明によれば、上記非磁石挿入部（45）の軸方向長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向長さ以下になるように構成したため、永久磁石（42）の磁束の大幅な減少によるマグネットトルクの低下を抑制することができる。
【００２３】
また、第３の発明によれば、ロータコア（41）に上記複数の溝孔（44）を形成したことによってリラクタンストルクが発生する。そのため、上述のようにロータコア（41）に非磁石挿入部（45）を形成して磁石量を低下させたことによる総トルク（マグネットトルクとリラクタンストルクとの和）の低下率を低減することができる。
【００２４】
特に、第４の発明によれば、溝孔（44）がロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されているため、径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。従って、ロータコア（41）に非磁石挿入部（45）を形成して磁石量を低下させたことによる総トルクの低下率をより低減することができる。
【００２５】
また、第５の発明によれば、非磁石挿入部（45）に非磁性部材（48）を挿入することにより、永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止しつつ、貫通孔（44a）内における永久磁石（42）の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００２６】
また、第６の発明によれば、非磁石挿入部（45）に永久磁石（42）よりも軽量な非磁性材料によって構成された非磁性部材（48）を挿入してロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することにより、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明の実施形態１に係るモータを適用した電動圧縮機の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図２】図２は、本実施形態１のロータ及びステータの構成を示す平面図である。
【図３】図３は、分割ステータコアの構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、ロータの斜視図である。
【図５】図５は、ロータコアの側面図である。
【図６】図６は、ステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図７】図７は、ロータにおける磁石用スロット付近の平面図である。
【図８】図８は、実施形態２に係るモータのステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図９】図９は、実施形態３に係るモータのステータとロータとの対向部分を拡大して示す断面図である。
【図１０】図１０は、その他の実施形態に係るモータのロータにおける磁石用スロット付近の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２９】
《発明の実施形態１》
〈概要〉
図１は、本発明の実施形態１に係るモータ（1）を適用した電動圧縮機（100）の構成を模式的に示す縦断面図である。上記モータ（1）は、回転電気機械であり、ステータ（20）、ロータ（40）及び駆動軸（60）を備え、例えば、空気調和機に用いる電動圧縮機（100）のケーシング（70）に収容されている。上記モータ（1）は、所謂ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであり、本実施形態では電動圧縮機（100）内の圧縮機構（80）を駆動する。
【００３０】
なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（60）の軸心の方向をいい、径方向とは前記軸心と直行する方向をいう。また、外周側とは前記軸心からより遠い側をいい、内周側とは前記軸心により近い側をいう。また、積層位置とは、積層板（後述）の軸方向の位置をいう。
【００３１】
〈ステータ〉
図２は、本実施形態１のロータ（40）及びステータ（20）の構成を示す平面図である。ステータ（20）は、図２に示すように、円筒状のステータコア（30）とコイル（32）を備えている。本実施形態１のステータコア（30）は、３つの分割ステータコア（31）で形成されている。図３は、分割ステータコア（31）の構成を示す斜視図である。それぞれの分割ステータコア（31）は、複数の積層板（33）を軸方向に積層して該積層板（33）を互いに固定した積層コアである。上記分割ステータコア（31）は、積層板（33）同士が互いに部分的に固定されている。なお、本実施形態１では、複数の積層板（33）は、電磁鋼板によって構成されている。
【００３２】
上記各分割ステータコア（31）は、図３に示すように、複数のティース部（34）とコアバック部（35）と歯先部（36）とを備えている。上記各ティース部（34）は、分割ステータコア（31）において径方向に伸びる部分である。上記ティース部（34）には、コイル（32）が巻回される（図２参照）。また、上記コアバック部（35）は、円弧状に形成され、各ティース部（34）を該ティース部（34）の外周側で連結している。上記各ティース部（34）の間の空間が、コイル（32）が収容されるコイル用スロット（37）である。この例では、１つの分割ステータコア（31）には、１２個のコイル用スロット（37）がある。
【００３３】
上記歯先部（36）は、それぞれのティース部（34）の内周側に連なる部分である。上記歯先部（36）は、平面視が四辺形であり、ティース部（34）よりも幅が広く形成されている。
【００３４】
上記ステータコア（30）は、円筒状のコア本体（30a）の内周側面に３条の凹部（38d）が形成された凹凸構造に構成されている。つまり、上記歯先部（36）は、図３に示すように、３条の凹部（38d）が形成されている。以下では分割ステータコア（31）の凹凸構造部分をステータ側凹凸部（38）という。つまり、上記ステータコア（30）は、円筒状のコア本体（30a）の内側面に径方向内側に凹む凹部（38d）が形成されている。そして、上記ステータ側凹凸部（38）は、第１頂面（38a）と第２頂面（38b）と底面（38c）とを有している。このようなステータ側凹凸部（38）は、積層板（33）の積層位置に応じて、積層板（33）の歯先部（36）の形状（直径）を変化させることで形成されている。
【００３５】
上記コイル（32）は、所謂分布巻きに構成され、各ティース部（34）に巻回されている（図２を参照）。このコイル（32）に所定の電力を供給することで、ステータ（20）に回転磁界が発生する。
【００３６】
〈ロータ〉
図４は、上記ロータ（40）の斜視図である。上記ロータ（40）は、同図に示すように、ロータコア（41）と、複数の永久磁石（42）（この例では１８つ）を備えている。上記ロータコア（41）は、複数の積層板（43）を軸方向に積層して該積層板（43）を互いに固定した積層コアであり、円筒状に形成されている。そして、上記ロータコア（41）の積層板（43）は、互いに固定されている。なお、本実施形態１では、複数の積層板（43）は、電磁鋼板によって構成されている。
【００３７】
上記ロータコア（41）の中心には、駆動軸（60）を挿入する軸穴（47）が形成されている。また、上記ロータコア（41）には、永久磁石（42）を埋め込むための複数の磁石用スロット（44）が形成されている。本実施形態１では、平面視において長さの異なる３種の磁石用スロット（44）がロータコア（41）の外周側から内周側に向かって順に長さが長くなるように配列されている。また、この径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）を１組とした磁石用スロット（44）の組が軸穴（47）の軸心回りに６０°ピッチに配置されている。つまり、本実施形態１では、ロータコア（41）に、長さの異なる３種の磁石用スロット（44）の組が６つ、計１８つの磁石用スロット（44）が形成されている。
【００３８】
上記各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）を軸方向に貫通するように形成されている。また、各磁石用スロット（44）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置し且つ径方向内側に突出したアーチ形状になるように形成されている。また、ロータコア（41）の径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）の外周側には、各磁石用スロット（44）に沿う壁部（41c）が形成されている。また、各磁石用スロット（44）の両端部と各積層板（43）の外周縁との間には、各積層板（43）において各磁石用スロット（44）の内周側と外周側とを繋ぐブリッジ部（41d）が形成されている。
【００３９】
永久磁石（42）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、磁石用スロット（44）の中央付近の貫通孔部（44a）に保持されている。この永久磁石（42）の全長は、磁石用スロット（44）の全長よりも短く、各磁石用スロット（44）の両端部分には、永久磁石（42）を収容した状態で空隙部（44b）がそれぞれ形成されている。つまり、上記各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）を軸方向に貫通して永久磁石（42）を埋め込むための貫通孔部（44a）と、該貫通孔部（44a）の両側部からロータコア（41）の外周縁付近まで延びる空隙部（44b）とによって形成されている。
【００４０】
図５は、上記ロータコア（41）の側面図である。該ロータコア（41）は、図５に示すように、円筒状のコア本体（41a）の外周側面に３条の凸部（46d）が形成された凹凸構造に構成されている。以下ではロータコア（41）の凹凸構造部分をロータ側凹凸部（46）という。つまり、上記ロータコア（41）は、円筒状のコア本体（41a）の側面に径方向外側に突出する凸部（46d）が形成されている。そして、上記ロータ側凹凸部（46）は、図５に示すように、第１頂面（46a）と第２頂面（46b）と底面（46c）とが形成されている。上記ロータ側凹凸部（46）は、積層板（43）の積層位置に応じて、積層板（43）の形状（直径）を変化させることで形成されている。
【００４１】
図６は、ステータ（20）とロータ（40）との対向部分を拡大して示す断面図である。図６に示すように、ステータ（20）とロータ（40）とは、上記ロータ（40）の凸部（46d）がステータ（20）の凹部（38d）に嵌り込むように配置されている。そして、ロータコア（41）の第１頂面（46a）と分割ステータコア（31）の底面（38c）、ロータコア（41）の第２頂面（46b）と分割ステータコア（31）の第２頂面（38b）、ロータコア（41）の底面（46c）と分割ステータコア（31）の第１頂面（38a）がそれぞれ対向する。これにより、上記ステータコア（30）と上記ロータコア（41）との間には、径方向及び軸方向のギャップ（立体ギャップ）が凹凸形状に形成されている。なお、本実施形態１では、上記ギャップ（G）の大きさは、径方向、軸方向ともに０．３ｍｍに設定されている。
【００４２】
また、図６に示すように、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）には、ロータコア（41）の外径が最も大きい積層板（43）によって形成される各最大径部分（41b）に対応する部分に、永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）が形成されている。該非磁石挿入部（45）は、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さと等しくなるように構成されている。つまり、本実施形態１では、各貫通孔部（44a）において、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分全体が、永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）に構成されている。なお、図６では、径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）の最も外周側のもののみを図示しているが、残りの磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）においても同様に、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分が非磁石挿入部（45）に構成されている。
【００４３】
−運転動作−
上記コイル（32）に所定の電力を供給すると、ステータ（20）に回転磁界が発生し、ロータ（40）が回転する。このロータ（40）の回転によって圧縮機構（80）が駆動する。
【００４４】
特に、上記モータ（1）は、ステータ（20）とロータ（40）との間のギャップ（G）が凹凸形状に形成されているため、ギャップ（G）が凹凸形状に形成されない場合に比べてステータ（20）とロータ（40）との対向面積が飛躍的に増大し、等価的にギャップ長を短縮したのと同等の特性が発揮され、この等価狭ギャップ効果によって、トルクを代表とするモータ（1）の各種特性が改善されている。
【００４５】
具体的には、ステータ（20）のコイル（32）に電力が供給されて回転磁界が発生すると、該回転磁界の極とロータ（40）の永久磁石（42）の磁極との吸引及び反発によってマグネットトルクが発生する。また、ステータ（20）の回転磁界による極とロータ（40）の突極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。上記マグネットトルクとリラクタンストルクとによってロータ（40）が回転する。
【００４６】
ところで、図７に示すように、上記ロータコア（41）では、各磁石用スロット（44）に交差する方向については磁気抵抗の大きな磁石用スロット（44）が磁束の通過を妨げる一方、各磁石用スロット（44）に沿う方向には磁気抵抗が小さい壁部（41c）が磁束の通過を促進することにより、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れ易くなる。この各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図７の実線矢印）により、ロータコア（41）の各壁部（41c）の両端部に突極が形成され、該突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００４７】
ここで、本実施形態１のモータ（1）では、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）に永久磁石（42）が挿入されている。この永久磁石（42）の磁束の一部は、ステータ（20）に向かわずにブリッジ部（41d）に漏れて短絡する。この永久磁石（42）の漏れ磁束によって、各ブリッジ部（41d）では磁気飽和するため、ステータ（20）の回転磁界によってロータコア（41）の各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図７の実線矢印）がブリッジ部（41d）方向に漏れなくなる。つまり、永久磁石（42）の漏れ磁束によってブリッジ部（41d）が磁気飽和するために、リラクタンストルクを発生させる磁束の漏れが抑制される。これにより、ステータ（20）の回転磁界によって効率よくリラクタンストルクが発生することとなる。
【００４８】
また、本実施形態１のモータ（1）は、上述のように所謂立体ギャップ構造に構成されている。図６に示すように、ロータコア（41）の最大径部分（41b）は他の部分に比べてステータコア（30）との対向面積が大きい。そのため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）には、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が他の部分に比べて多く侵入する（図６の矢印参照）。また、ロータコア（41）は、複数の積層板（43）が軸方向に積層された積層構造に構成されている。積層板（43）の積層方向、即ち軸方向は透磁率が低いため、ロータコア（41）に侵入したステータ（20）の回転磁界に伴う磁束は径方向に流れ易くなる。そのため、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）全体に永久磁石（42）が挿入されていると、該永久磁石（42）のロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に、ステータ（20）によって大きな逆磁界が印加されて永久磁石（42）が部分的に減磁するおそれがある。
【００４９】
しかしながら、本実施形態１のモータ（1）では、各磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）において、ステータ（20）の回転磁界による磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に、永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）を形成することとした。そのため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されなくなる。
【００５０】
−実施形態１の効果−
以上のように、本実施形態１によれば、永久磁石（42）を埋め込むための複数の磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）において、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が集中し易いロータコア（41）の最大径部分（41b）に対応する部分に永久磁石（42）が挿入されない非磁石挿入部（45）を形成することとしたため、ロータコア（41）の最大径部分（41b）に永久磁石（42）の磁束と逆向きのステータ（20）の磁束が集中しても、大きな逆磁界が永久磁石（42）に印加されることを抑制することができる。従って、永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止することができる。
【００５１】
また、本実施形態１によれば、複数の磁石用スロット（44）の貫通孔部（44a）に非磁石挿入部（45）を形成しない場合に比べて永久磁石（42）の総量が低減されるため、コストを低減することができる。また、ロータ（40）の最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することにより、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【００５２】
また、本実施形態１によれば、上記非磁石挿入部（45）の軸方向長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向長さ以下になるように構成したため、永久磁石（42）の磁束の大幅な減少によるマグネットトルクの低下を抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態１によれば、ロータコア（41）に、軸方向視において両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状の複数の磁石用スロット（44）を形成したことにより、リラクタンストルクが発生する。これにより、上述のようにロータコア（41）に非磁石挿入部（45）を形成して磁石量を低下させたことによる総トルクの低下率を低減することができる。
【００５４】
特に、本実施形態１のモータ（1）では、磁石用スロット（44）がロータコア（41）の径方向に複数ずつ形成されている。そのため、磁石用スロットが径方向に１つだけ形成されている場合に比べて発生するリラクタンストルクが大きくなる。つまり、本実施形態１のモータ（1）は、総トルクに占めるリラクタンストルクの割合が大きくなるように構成されている。このようにモータ（1）をリラクタンストルク主体のモータに構成することにより、ロータコア（41）に非磁石挿入部（45）を形成して磁石量を低下させたことによる総トルクの低下率をより低減することができる。
【００５５】
《発明の実施形態２》
実施形態２に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図８に示すように、実施形態２では、非磁石挿入部（45）に、非磁性材料によって構成された非磁性部材（48）が挿入されている。非磁性部材（48）は、本実施形態２では、ポリエステルによって形成されている。また、非磁性部材（48）は、積層板（43）に平行な断面における形状が永久磁石（42）と等しい柱状体に形成されている。なお、その他の構成は実施形態１と同様である。
【００５６】
このように非磁石挿入部（45）に非磁性部材（48）を挿入することにより、実施形態１と同様に永久磁石（42）が部分的に減磁するのを防止しつつ、貫通孔部（44a）内における永久磁石（42）の軸方向の位置決めを容易に行うことができる。
【００５７】
また、非磁性部材（48）を永久磁石（42）よりも軽量な非磁性材料によって構成することにより、貫通孔部（44a）全体に永久磁石（42）を挿入する場合に比べて、ロータ（40）において最も遠心力が大きくなる部分（外径が最も大きい部分）の重量を低減することができる。従って、ロータ（40）の遠心耐力を向上させることができる。
【００５８】
《発明の実施形態３》
実施形態３に係るモータ（1）は、実施形態１に係るモータ（1）のロータ（40）の構成を変更したものである。具体的には、図９に示すように、実施形態３では、非磁石挿入部（45）が、実施形態１よりも軸方向の長さが短くなるように形成されている。具体的には、非磁石挿入部（45）は、軸方向の長さがロータコア（41）の最大径部分（41b）の軸方向の長さよりも短くなるように構成されている。その他の構成は、実施形態１と同様である。
【００５９】
非磁石挿入部（45）を上述のように構成することとしても、実施形態１と同様の効果を奏することができる。また、非磁石挿入部（45）を形成することによる磁石量の低下を最小限にとどめることにより、マグネットトルクの低下を抑制することができる。
【００６０】
〈その他の実施形態〉
上記各実施形態では、ロータコア（41）には、径方向に並ぶ３種の磁石用スロット（44）を１組とした磁石用スロット（44）の組が軸穴（47）の軸心回りに６０°ピッチに６組形成されていた。しかしながら、磁石用スロット（44）の個数及び配列は上述のものに限られない。例えば、磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の径方向に１つずつ設けられていてもよく、ロータコア（41）の径方向に２つ又は４つ以上配列されていてもよい。また、磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の軸穴（47）の軸心回りに４５°ピッチに４組形成してもよく、ロータコア（41）の軸穴（47）の軸心回りに２２．５°ピッチに８組形成してもよい。
【００６１】
上記各実施形態では、各磁石用スロット（44）は、各積層板（43）の平面視（軸穴（47）の軸方向視）において、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出したアーチ形状になるように形成されていた。しかし、各磁石用スロット（44）は、両端部がロータコア（41）の外周縁付近に位置して径方向内側に突出した形状であればアーチ形状でなくてもよい。例えば、図１０に示すように、各磁石用スロット（44）は、ロータコア（41）の径方向と直交する方向に延びる周方向部と、該周方向の両端からロータコア（41）の径方向に延びる径方向部とを備えるように構成されていてもよい。各磁石用スロット（44）が上述のように構成された場合であっても、ロータコア（41）では、ステータ（20）の回転磁界に伴う磁束が各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れ易くなり、この各磁石用スロット（44）に沿う方向に流れる磁束（図１０の実線矢印）により、ロータコア（41）の各壁部（41c）の一端部（図１０の実線矢印の矢側の端部）に突極が形成され、該突極とステータ（20）の回転磁界による極との吸引によってリラクタンストルクが発生する。
【００６２】
上記各実施形態では、ステータコア（30）及びロータコア（41）のそれぞれを構成する複数の積層板（33,43）は、電磁鋼板によって構成されていた。しかしながら、複数の積層板（33,43）は、粉末状の強磁性体を板状に圧縮形成したものであってもよい。
【００６３】
また、上記各実施形成では、コイル（32）は所謂分布巻きに構成していたが、上記コイル（32）は、所謂集中巻きに構成してもよい。
【００６４】
また、上記実施形態は、回転電気機械としてモータを構成したが、本発明の回転電気機械は、発電機であってもよい。
【００６５】
また、上記各実施形態では、回転電気機械を電動圧縮機に適用することとしていたが、本発明の回転電気機械は、電気自動車やその他の回転機構を有する電気製品に適用することも可能である。
【００６６】
上記実施形態２では、非磁性部材（48）をポリエステル材料によって構成していたが、非磁性部材（48）を構成する非磁性材料はこれに限られない。例えば、本発明の回転電気機械を上記各実施形態のような電動圧縮機に適用する場合には、非磁性部材（48）を液晶ポリエステル（ＬＣＰ）やポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）によって構成してもよく、本発明の回転電気機械を電気自動車に適用する場合には、非磁性部材（48）をポリイミドやシリコンによって構成してもよい。また、その他、非磁性部材（48）をアルミ、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、エポキシ樹脂等によって構成することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上説明したように、本発明は、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップが形成されたモータ等の回転電気機械について有用である。
【符号の説明】
【００６８】
１      モータ（回転電気機械）
２０      ステータ 
３０      ステータコア 
３８ｄ    凹部
４０      ロータ
４１      ロータコア
４１ｂ    最大径部分
４２      永久磁石
４３      積層板
４４      磁石用スロット（溝孔）
４４ａ    貫通孔部（貫通孔）
４５      非磁石挿入部
４６ｄ    凸部
４８      非磁性部材
６０      駆動軸
【図１】
2012213269.tif 000003
【図２】
2012213269.tif 000004
【図３】
2012213269.tif 000005
【図４】
2012213269.tif 000006
【図５】
2012213269.tif 000007
【図６】
2012213269.tif 000008
【図７】
2012213269.tif 000009
【図８】
2012213269.tif 000010
【図９】
2012213269.tif 000011
【図１０】
2012213269.tif 000012