JP5630057B2 - 回転電気機械 - Google Patents

Description

本発明は、ロータコア及びステータコアの少なくとも一方が積層構造を有し、これらのコア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。

モータ等の回転電気機械では、ロータとステータの間のギャップを、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を期待できることが知られている（例えば、下記非特許文献１を参照）。

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

ところで、回転電気機械のロータやステータを構成するコアには電磁鋼板を軸方向に積層した積層構造を有しているものがある。このような積層構造のコアに上述の立体ギャップ構造を採用すると、径方向だけでなく軸方向、即ち電磁鋼板（積層板）の積層方向にもロータとステータとが対向する部分が形成され、該部分では電磁鋼板の積層方向に磁束が侵入することとなる。その結果、当該部分において渦電流が発生し、該渦電流による熱損失（渦電流損）によってモータの効率が低下する虞があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータコアとステータコアとの間に立体ギャップを採用した回転電気機械において、渦電流損による効率低下を抑制することにある。

第１の発明は、駆動軸（60）と、該駆動軸（60）に取り付けられたロータ（40）と、該ロータ（40）の外周側に設けられたステータ（20）とを備え、該ステータ（20）のステータコア（30）及び上記ロータ（40）のロータコア（41）が、両コア（30,41）の間に径方向及び軸方向に交互に連続して延びるギャップ（G）を形成するように対向する凹凸部（38,46）をそれぞれ有している回転電気機械であって、上記ステータコア（30）及び上記ロータコア（41）の少なくとも一方は、複数の積層板（33）が軸方向に積層された積層構造を有し、且つ上記凹凸部（38,46）のうちの凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びると共に該凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くように形成されたスリット（S1,S2,S1',S2'）を有している。

第１の発明では、ステータコア（30）及びロータコア（41）の少なくとも一方が複数の積層板（33）が軸方向に積層された積層構造を有し、両コア（30,41）の間には径方向及び軸方向に延びるギャップ（G）（所謂、立体ギャップ）が形成されている。そのため、ステータコア（30）とロータコア（41）とは、それぞれの凹凸部（38,46）のうちの凸部（38A,38B,46A,46B）同士が積層板（33,43）の積層方向に対向するため、該凸部（38A,38B,46A,46B）において電磁鋼板（積層板）の積層方向に磁束が侵入して渦電流が発生してしまう。

しかしながら、第１の発明では、ステータコア（30）及びロータコア（41）のうち、積層構造を有するコア（30,41）には、凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びると共に該凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くスリット（S1,S2,S1',S2'）が形成されている。このスリット（S1,S2,S1',S2'）により、上記凸部（38A,38B,46A,46B）において渦電流が発生しても該渦電流は上記スリット（S1,S2,S1',S2'）を迂回して流れなければならず、その流路が長くなる。その結果、渦電流流路の電気抵抗が増大し、渦電流損が低減される。

また、第１の発明では、上記スリット（S1,S2,S1',S2'）は、少なくとも上記凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端まで延びている。

第１の発明では、スリット（S1,S2,S1',S2'）が、凸部（38A,38B,46A,46B）を径方向に横断するように形成されている。そのため、上述の渦電流流路が大幅に長くなり、渦電流流路の電気抵抗がより大きなものとなって渦電流損がより低減される。

第２の発明は、第１の発明において、上記ステータコア（30）は、略円筒形状のコアバック部（35）と、該コアバック部（35）から径方向内側向きに突出し、上記凹凸部（38）を構成する歯先部（36）を先端に有する複数のティース部（34）とを備え、上記スリット（S1,S2）は、上記ステータコア（30）の上記各歯先部（36）における上記各凸部（38A,38B）において、周方向における中心線（L）よりも上記ロータ（40）の回転方向の反対側に設けられている。

第２の発明では、ステータコア（30）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1,S2）が設けられている。その結果、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗が増大するため、渦電流損が大幅に低減される。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、上記ロータ（40）は、上記ロータコア（41）に軸対称に形成された複数の磁石穴（44）内にそれぞれ設けられた複数の磁石（42）を有し、上記スリット（S1',S2'）は、上記ロータコア（41）の上記各磁石穴（44）の周方向の両端部と上記ロータ（40）の回転中心（O）とをそれぞれ結ぶ２つの直線（X）によって挟まれる領域において、上記各磁石（42）の周方向における中心線（L'）よりも上記ロータ（40）の回転方向側に設けられている。

第３の発明では、ロータコア（41）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1',S2'）が設けられている。その結果、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗が増大するため、渦電流損が大幅に低減される。

第１の発明によれば、所謂立体ギャップを介して対向するステータコア（30）及びロータコア（41）のうちの積層構造を有するコア（30,41）に上記スリット（S1,S2,S1',S2'）を設けることにより、上記凸部（38A,38B,46A,46B）における渦電流流路の電気抵抗を増大させることができる。従って、渦電流損を低減して回転電気機械の効率低下を抑制することができる。

ところで、導体を流れる電流の密度は表面に近い程大きくなること（表皮効果）より、上記渦電流は上記凸部（38A,38B,46A,46B）の積層表面に集中する。そのため、上記スリット（S1,S2,S1',S2'）を、凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くように形成することによって渦電流損を十分に低減することができる。

また、上記第１の発明によれば、スリット（S1,S2,S1',S2'）が、凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端まで上記凸部（38A,38B,46A,46B）を径方向に横断するように形成されている。そのため、上述の渦電流流路の電気抵抗を大幅に増大させることができ、渦電流損をより低減して回転電気機械の効率低下をより抑制することができる。

また、上記第２の発明によれば、ステータコア（30）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1,S2）を設けることにより、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗を増大させることができる。従って、渦電流損を大幅に低減することができるため、回転電気機械の効率低下を効果的に抑制することができる。

また、上記第３の発明によれば、ロータコア（41）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1',S2'）を設けることにより、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗を増大させることができる。従って、渦電流損を大幅に低減することができるため、回転電気機械の効率低下を効果的に抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態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は、本実施形態のモータの構成を示す平面図である。 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は、ロータの斜視図である。 図５は、ロータコアの側面図である。 図６は、ステータ及びロータの組み合わせ部分を拡大して示す縦断面図である。 図７は、ステータの歯先部を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は端面図、（Ｃ）は径方向に切断した縦断面図である。 図８は、ロータの磁石用スロット付近を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は径方向に切断した縦断面図、（Ｃ）は側面図である。 図９は、スリットの形状と渦電流の流路との関係を示す図である。 図１０は、本発明の実施形態の変形例１のステータの歯先部を示し、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は径方向に切断した縦断面図である。 図１１は、本発明の実施形態の変形例２のステータの歯先部の平面図である。 図１２は、本発明の実施形態の変形例３のステータの歯先部を示し、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は径方向に切断した縦断面図である。 図１３は、本発明の実施形態の変形例４のステータの歯先部を示し、（Ａ）は端面図、（Ｂ）は径方向に切断した縦断面図である。

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。

《発明の実施形態》
−概要−
図１は、本発明の実施形態に係るモータ（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、ステータ（20）、ロータ（40）、及び駆動軸（60）を備え、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、上記駆動軸（60）に連結された圧縮機構（80）を回転駆動する。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、径方向とは上記軸心と直交する方向をいう。また、外周側とは上記軸心から遠い側をいい、内周側とは上記軸心から近い側をいう。また、積層位置とは、後述する積層板の軸方向の位置をいう。

−ステータ（20）−
図２に示すように、上記ステータ（20）は、ステータコア（30）と、コイルを略矩形状に複数回巻いて形成されたコイル部（32）とを備えている。図３に示すように、ステータコア（30）は、複数の電磁鋼板（積層板）を軸方向に積層した積層コアに構成されている。

上記ステータコア（30）は、図２に示すように、略円筒形状のコアバック部（35）と、該コアバック部（35）から径方向内側向きに突出する複数のティース部（34）とを備えている。また、ステータコア（30）は、周方向に並ぶ複数の部材からなる。具体的には、本実施形態では、ステータコア（30）は、１２０°間隔で分割された３つの円弧形状の分割ステータコア（31）からなる。該３つの分割ステータコア（31）は、周方向に隣り合う分割ステータコア（31）の端面同士が当接するように配置されている。

また、上記各ティース部（34）は、本実施形態では３６つ設けられ、各ティース部（34）の間には同数の空間が形成されている。該空間は上記コイル部（32）を収容するコイル用スロット（37）を構成している。具体的には、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）が形成されている。

また、上記各ティース部（34）の先端部は、平面視が四辺形で基端部側（コアバック部（35）側）の本体よりも周方向の幅が広い歯先部（36）に構成されている。各歯先部（36）は、図３に示すように、軸方向断面において径方向内側の端面が凹凸状に構成されている。以下では、各歯先部（36）の凹凸状の部分をステータ側凹凸部（38）と称し、該ステータ側凹凸部（38）の径方向内側の端面のうち、最も外周側の面を底面、その他の面を頂面と称する。具体的には、このステータ側凹凸部（38）は、第１頂面（38a）、第２頂面（38b）、及び底面（38c）を有している。

上記ステータ側凹凸部（38）は、積層板（33）の積層位置に応じて、歯先部（36）を形成する積層板（33）の径方向長さ（歯先長さ）を変化させることで形成することができる。具体的には、上記第１頂面（38a）を形成する同じ径方向長さに形成された複数の積層板（33）の内側端部（第２頂面（38b）より内周側の部分）によって、第１凸部（38A）が構成されている。また、上記第２頂面（38b）を形成する同じ径方向長さに形成された複数枚の積層板（33）の内側端部（底面（38c）より内周側の部分）によって、第２凸部（38B）が構成されている。

なお、上記第１凸部（38A）と第２凸部（38B）は、本発明に係る凸部を構成する。また、上記第１凸部（38A）と第２凸部（38B）には、それぞれ先端から基端側へ延びる（径方向の内側端部から外周側に延びる）スリット（S1,S2）が形成されている。該スリット（S1,S2）の位置、形状等については後述する。

また、図２に示すように、上記コイル部（32）は、本実施形態では、各分割ステータコア（31）に対して６つずつ計１８つ設けられている。また、各コイル部（32）は、それぞれ複数のティース部（34）に跨るように巻回され、所謂分布巻きに構成されている。この各コイル部（32）のコイルに所定の電力を供給することで、ステータ（20）に回転磁界を発生させることができる。

−ロータ（40）−
図４に示すように、上記ロータ（40）は、ロータコア（41）と、複数の磁石（42）とを備えている。上記ロータコア（41）は、複数の電磁鋼板（積層板（43））を軸方向に積層した積層コアであり、円筒状に形成されている。

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、ロータコア（41）には、上記複数の磁石（42）をそれぞれ収容する、複数の磁石用スロット（44）が形成されている。各磁石用スロット（44）は、軸穴（47）の軸心に回りに６０°ピッチで配置されている。つまり、各磁石用スロット（44）は、軸穴（47）の軸心に対して軸対称に設けられている。また、各磁石用スロット（44）は、平面視（軸穴（47）の軸方向視）において略Ｕ字状に形成され、該ロータコア（41）を軸方向に貫通している。また、各磁石用スロット（44）の周方向の両端部は、ロータコア（41）の外周付近まで延びている。なお、ロータコア（41）では、磁石用スロット（44）の周方向の端部を形成する部分（外周で細くなった部分、図４参照）をブリッジ部（44a）と称する。

上記磁石（42）は、磁石用スロット（44）の中央付近に保持されている。この磁石（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）の周方向の両端部分には、磁石（42）を収容した状態で空隙（45）がそれぞれ形成されている。

図５に示すように、ロータコア（41）は、軸方向断面において径方向外側の端面が凹凸状に構成されている。以下では、ロータコア（41）の凹凸状の部分をロータ側凹凸部（46）と称し、該ロータ側凹凸部（46）の径方向外側の端面のうち、最も内周側の面を底面、その他の面を頂面と称する。具体的には、このロータ側凹凸部（46）は、図５に示すように、第１頂面（46a）、第２頂面（46b）、底面（46c）を有している。

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）の直径を変化させることで形成することができる。具体的には、第１頂面（46a）を形成する同径の複数の積層板（43）の外側端部（第２頂面（46b）より外周側の部分）によって、第１凸部（46A）が構成されている。また、第２頂面（46b）を形成する同径の複数の積層板（43）の外側端部（底面（46c）より外周側の部分）によって、第２凸部（46B）が構成されている。

なお、上記第１凸部（46A）と第２凸部（46B）は、本発明に係る凸部を構成する。また、上記第１凸部（46A）と第２凸部（46B）には、それぞれ先端から基端側へ延びる（径方向の外側端部から内周側に延びる）スリット（S1',S2'）が形成されている。該スリット（S1',S2'）の位置、形状等については後述する。

−立体ギャップ−
図６は、ステータ（20）とロータ（40）とを組み合わせた状態の断面図である。図６に示すように、ステータ（20）とロータ（40）を組み合わせた際に、ステータコア（30）とロータコア（41）とは、径方向及び軸方向に交互に連続して延びるギャップ（G）を介して径方向及び軸方向にそれぞれ対向している。具体的には、径方向に関しては、ロータ側凹凸部（46）の第１凸部（46A）の第１頂面（46a）とステータ側凹凸部（38）の底面（38c）、ロータ側凹凸部（46）の第２凸部（46B）の第２頂面（46b）とステータ側凹凸部（38）の第２凸部（38B）の第２頂面（38b）、ロータ側凹凸部（46）の底面（46c）とステータ側凹凸部（38）の第１凸部（38A）の第１頂面（38a）がそれぞれ対向し、それぞれの間に軸方向に延びるギャップを形成している。また、軸方向に関しては、ロータ側凹凸部（46）の第１凸部（46A）の軸方向端面とステータ側凹凸部（38）の第２凸部（38B）の軸方向端面、ロータ側凹凸部（46）の第２凸部（46B）の軸方向端面とステータ側凹凸部（38）の第１凸部（38A）の軸方向端面がそれぞれ対向し、それぞれの間に径方向に延びるギャップを形成している。このような構成により、ステータコア（30）とロータコア（41）との間には、ステータ側凹凸部（38）とロータ側凹凸部（46）とによって、径方向及び軸方向に交互に連続して延びるギャップ（立体ギャップ）が形成されている。この例では、ギャップ（G）の大きさは、径方向、軸方向ともに０．３ｍｍである。

−スリット−
上述のように、本発明に係るモータ（1）では、ステータ側凹凸部（38）の凸部（38A,38B）とロータ側凹凸部（46）の凸部（46A,46B）とが径方向だけでなく、軸方向にも対向している。そのため、ステータ側凹凸部（38）の凸部（38A,38B）とロータ側凹凸部（46）の凸部（46A,46B）とには、径方向だけでなく軸方向にも磁束が侵入することとなる。上述のように、ステータコア（30）とロータコア（41）とは、それぞれ積層板（33,43）が軸方向に積層された積層コアである。そのため、ステータ側凹凸部（38）の凸部（38A,38B）とロータ側凹凸部（46）の凸部（46A,46B）とにそれぞれ軸方向に磁束が侵入すると、該磁束に垂直な面内に電磁誘導によって渦状の電流（渦電流）が流れてジュール熱を発生させてしまう（渦電流損失）。この損失により、モータ（1）から出力される機械エネルギーが減少するため、その分だけモータ（1）への入力を大きくする必要が生じ、モータ（1）の効率が低下する。また、導体を流れる電流の密度は表面に近い程大きくなること（表皮効果）より、上記渦電流は、ステータコア（30）のステータ側凹凸部（38）とロータコア（41）のロータ側凹凸部（46）のそれぞれの積層表面（軸方向端面）付近に集中する。

そこで、本発明に係るモータ（1）では、上述のように、ステータコア（30）及びロータコア（41）に、上記渦電流の発生を抑制するスリット（S1,S2）（S1',S2'）が形成されている。

図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、上記ステータ側凹凸部（38）の各第１凸部（38A）にはスリット（S1）が形成され、各第２凸部（38B）にはスリット（S2）が形成されている。

具体的には、各スリット（S1,S2）は、それぞれティース中心線（L）（ティース部（34）の中心を通る線）よりもロータ（40）の回転方向の反対側に設けられている。これは、各歯先部（36）では、ティース中心線（L）よりもロータ（40）の回転方向の反対側にトルクを発生させるための磁束が集中するため、他の部分よりも大きな渦電流が発生し易いと考えられるからである。

また、各スリット（S1,S2）は、各凸部（38A,38B）の先端から基端側に延びて基端まで至っている。具体的には、スリット（S1）は、第１凸部（38A）の第１頂面（38a）から外周側に延びて第２頂面（38b）と同じ径方向位置まで延びている。同様に、スリット（S2）は、第２凸部（38B）の第２頂面（38b）から外周側に延びて底面（38c）と同じ径方向位置まで延びている。

また、各スリット（S1,S2）は、各凸部（38A,38B）において、軸方向の両端部に設けられている。これは、表皮効果によって渦電流が各凸部（38A,38B）の積層表面に集中すると考えられるからである。また、各スリット（S1,S2）の軸方向長さは、積層板（33）１枚以上を貫通する長さであればよい。本実施形態では、図７（Ｂ），（Ｃ）に示すように、各スリット（S1,S2）は、積層板（33）３枚を貫通する軸方向長さに形成され、第１凸部（38A）では、軸方向両端部のスリット（S1）が連続して第１凸部（38A）を軸方向に貫通している。

また、図８（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように、上記ロータ側凹凸部（46）の第１凸部（46A）にはスリット（S1'）が形成され、第２凸部（46B）にはスリット（S2'）が形成されている。

具体的には、各スリット（S1',S2'）は、各凸部（46A,46B）において、各磁石用スロット（44）の周方向の両端部とロータ（40）の回転中心（O）とをそれぞれ結ぶ２つの直線（X）によって挟まれる領域において、各磁石用スロット（44）内の各磁石（42）の磁極中心線（L'）（周方向の中心を通る線）よりもロータ（40）の回転方向側に設けられている。より詳細には、各スリット（S1',S2'）は、各凸部（46A,46B）において、磁石中心線（L'）とロータ（40）の回転方向側のブリッジ部（44a）との間に設けられている。これは、各凸部（46A,46B）の上記部分に、トルクを発生させるための磁束が集中するため、他の部分よりも大きな渦電流が発生し易いと考えられるからである。

また、各スリット（S1',S2'）は、各凸部（46a,46b）の先端から基端側に延びて基端まで至っている。具体的には、スリット（S1'）は、第１凸部（46A）の第１頂面（46a）から内周側に延びて第２頂面（46b）と同じ径方向位置まで延びている。同様に、スリット（S2'）は、第２凸部（46B）の第２頂面（46b）から内周側に延びて底面（46c）と同じ径方向位置まで延びている。

また、各スリット（S1',S2'）は、各凸部（46A,46B）において、軸方向の両端部に設けられている。これは、表皮効果によって渦電流が各凸部（46A,46B）の積層表面に集中すると考えられるからである。また、各スリット（S1',S2'）の軸方向長さは、積層板（43）１枚以上を貫通する長さであればよい。本実施形態では、図８（Ｂ），（Ｃ）に示すように、各スリット（S1',S2'）は、積層板（43）３枚を貫通する軸方向長さに形成され、第１凸部（46A）では、軸方向両端部のスリット（S1'）が連続して第１凸部（46A）を軸方向に貫通している。

上記ステータコア（30）及びロータコア（41）の各スリット（S1,S2）（S1',S2'）の形成方法はいかなる方法でもよい。例えば、積層板（33,43）の打ち抜き時に同時に形成することとすれば、スリット（S1,S2）（S1',S2'）を形成するために新たに工程を増やす必要がなくなり、製作コストの増大を防止できる。また、各コア（30,41）の打ち抜き後に、レーザ加工によってスリット（S1,S2）（S1',S2'）を形成することとすれば、スリット（S1,S2）（S1',S2'）を打ち抜き等に比べて細く形成することができる。さらに、各コア（30,41）の打ち抜き後に、切削加工によってスリット（S1,S2）（S1',S2'）を形成することとすれば、汎用的な設備を用いてスリット（S1,S2）（S1',S2'）を形成することができる。

−実施形態の効果−
以上により、上記モータ（1）では、ステータコア（30）とロータコア（41）とは、それぞれ複数の積層板（33）が軸方向に積層された積層構造を有し、両コア（30,41）の間には、径方向及び軸方向に延びるギャップ（G）（所謂、立体ギャップ）が形成されている。そのため、コイル部（32）に電力を供給して運転状態にすると、ステータコア（30）とロータコア（41）とは、それぞれの凹凸部（38,46）のうちの各凸部（38A,38B,46A,46B）同士が電磁鋼板（積層板）の積層方向に対向するため、該各凸部（38A,38B,46A,46B）において電磁鋼板の積層方向に磁束が侵入して渦電流が発生してしまう。

しかしながら、上記モータ（1）では、ステータコア（30）及びロータコア（41）には、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びると共に該各凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くスリット（S1,S2,S1',S2'）が形成されている。これにより、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）において渦電流が発生しても該渦電流は上記スリット（S1,S2,S1',S2'）を迂回して流れなければならず、渦電流流路を長くすることができる。その結果、渦電流損を低減してモータ（1）の効率低下を抑制することができる。

また、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、図９の左側に示すように、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びている。つまり、各凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端面において、該各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端は上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）によって分断されて連結されていない。ここで、図９の右側に示すように、各凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端面において、該各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端が連結されていると、渦電流が各スリット（S1,S2,S1',S2'）を迂回せずに流れてしまうため、渦電流流路の電気抵抗を増大させることができない。しかし、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、上述のように上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びているため、渦電流流路を長くすることができ、渦電流損を低減することができる。

また、上記モータ（1）では、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端まで延び、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）を径方向に横断するように形成されている。そのため、上述の渦電流流路を大幅に延長して電気抵抗を大幅に増大させることができる。よって、渦電流損をより低減することができ、モータ（1）の効率低下をより抑制することができる。

さらに、上記モータ（1）では、ステータコア（30）の上記各歯先部（36）における上記各凸部（38A,38B）において、周方向における中心線（L）よりもロータ（40）の回転方向の反対側に上記各スリット（S1,S2）が設けられている。つまり、上記モータ（1）では、ステータコア（30）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1,S2）が設けられている。その結果、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗を増大させることができる。従って、渦電流損を大幅に低減することができるため、モータ（1）の効率低下を効果的に抑制することができる。

また、上記モータ（1）では、ロータコア（41）の上記各磁石用スロット（44）の周方向の両端部と上記ロータ（40）の回転中心（O）とをそれぞれ結ぶ２つの直線（X）によって挟まれる領域において、上記各磁石（42）の周方向における中心線（L'）よりも上記ロータ（40）の回転方向側に上記各スリット（S1',S2'）が設けられている。つまり、上記モータ（1）では、ロータコア（41）に関して、トルクを発生させる磁束が集中するために比較的大きな渦電流が発生し易い箇所に上記スリット（S1',S2'）が設けられている。その結果、比較的大きな渦電流が流れる可能性の高い渦電流流路の電気抵抗を増大させることができる。従って、渦電流損を大幅に低減することができるため、モータ（1）の効率低下を効果的に抑制することができる。

《変形例１》
図１０（Ａ）、（Ｂ）に一例としてステータコア（30）側のスリット（S1,S2）を示すように、上記実施形態のステータコア（30）及びロータコア（41）に形成された上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、軸方向に対して傾斜していてもよい。このように構成しても、上記実施形態と同様にして渦電流流路を長くすることができるため、渦電流損によるモータ（1）の効率低下を抑制することができる。

《変形例２》
図１１に一例としてステータコア（30）側のスリット（S1,S2）を示すように、上記実施形態のステータコア（30）及びロータコア（41）に形成された上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、磁束の流れに沿うように、ティース中心線（L）及び磁極中心線（L'）に対してそれぞれ傾斜していてもよい。このような構成によると、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）を設けることによる磁気抵抗の増加を抑制することができる。

《変形例３》
図１２に一例としてステータコア（30）側のスリット（S1,S2）を示すように、上記実施形態のステータコア（30）及びロータコア（41）に形成された上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、それぞれ上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から各積層板（33）２枚を軸方向に貫くように構成されていてもよく、各積層板（33）１枚のみを軸方向に貫くように構成されていてもよい。

これは、導体を流れる電流の密度は表面に近い程大きくなること（表皮効果）から、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）において発生する渦電流は該各凸部（38A,38B,46A,46B）の積層表面に集中する。そのため、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）を、上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くように形成することによって渦電流損を十分に低減することができる。

《変形例４》
図１３に一例としてステータコア（30）側のスリット（S1,S2）を示すように、上記実施形態のステータコア（30）及びロータコア（41）に形成された上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）は、それぞれ上記各凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端を超えて延びていてもよい。具体的には、スリット（S1）は第１凸部（38A）の第１頂面（38a）から第２頂面（38b）よりも外周側まで延び、スリット（S2）は第２凸部（38B）の第２頂面（38b）から底面（38c）よりも外周側まで延びていてもよい。また同様に、スリット（S1'）は、第１凸部（46A）の第１頂面（46a）から第２頂面（46b）よりも内周側まで延び、スリット（S2'）は第２凸部（46B）の第２頂面（46b）から底面（46c）よりも内周側まで延びていてもよい。このように構成することにより、上述の渦電流流路を大幅に延長して電気抵抗を大幅に増大させることができる。よって、渦電流損をより低減することができ、モータ（1）の効率低下をより抑制することができる。

《その他の実施形態》
上記実施形態及び各変形例は、以下のような構成としてもよい。

上記実施形態及び各変形例では、本発明に係るスリットは、ステータ（20）及びロータ（40）の両コア（30,41）に設けられていたが、いずれか一方のみに設けられていてもよい。そのような場合であっても、一方のコアにおいて上述の効果を奏することができる。

なお、ステータ（20）の方がロータ（40）に比べて変化の大きい交番磁界に曝される。そのため、本発明に係るスリットをステータ（20）に設けると、ロータ（40）のみに設ける場合よりもその効果は大きくなる。

また、上記各スリット（S1,S2,S1',S2'）の周方向の位置は、上記実施形態及び各変形例の位置に限られない。例えば、各スリット（S1,S2）がそれぞれティース中心線（L）よりもロータ（40）の回転方向側に設けられ、各スリット（S1',S2'）が磁石中心線（L'）とロータ（40）の回転方向の反対側のブリッジ部（44a）との間に設けられていてもよい。

さらに、上記スリット（S1,S2,S1',S2'）の個数は、上記実施形態及び各変形例のものに限られない。上記実施形態及び各変形例よりも上記スリット（S1,S2,S1',S2'）の個数を増やすことにより、渦電流流路がより長くなるため、上述の効果をさらに増大させることができる。また、上記スリット（S1,S2,S1',S2'）の個数は、各凸部（38A,38B,46A,46B）毎に、通過する磁束量にあわせて変えることとしてもよい。

また、上記実施形態及び各変形例におけるギャップ（G）の大きさは一例であって、異なる大きさであってもよい。さらに、上記ギャップ（G）は、軸方向と径方向とで大きさが異なっていてもよい。

また、上記実施形態及び各変形例では、ステータ側凹凸部（38）及びロータ側凹凸部（46）は、それぞれ２つの凸部（第１凸部（38A,46A）及び第２凸部（38B,46B））を有するように形成されていたが、両凹凸部（38,46）の形状はこれに限られない。例えば、ステータ側凹凸部（38）及びロータ側凹凸部（46）は、凸部をそれぞれ１つずつ有するものであってもよく、３つ以上の凸部をそれぞれ有するものであってもよい。

また、上記実施形態及び各変形例では、本発明に係る回転電気機械の例としてモータ（1）について説明したが、本発明に係る回転電気機械は、上記実施形態及び各変形例と同様のステータ（20）及びロータ（40）を備えた発電機であってもよい。

さらに、本発明は、所謂集中巻きタイプの回転電気機械にも適用可能であり、ロータ（40）が磁石を備えていないリラクタンス型回転電気機械にも適用可能である。

なお、以上の実施形態は、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。

以上説明したように、本発明は、ロータコア及びステータコアの少なくとも一方が積層構造を有し、これらのコア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。

１ モータ（回転電気機械）
２０ ステータ
３０ ステータコア
３３ 積層板
３４ ティース部
３５ コアバック部
３６ 歯先部
３８ ステータ側凹凸部（凹凸部）
３８Ａ 第１凸部（凸部）
３８Ｂ 第２凸部（凸部）
４０ ロータ
４１ ロータコア
４２ 磁石
４３ 積層板
４４ 磁石用スロット（磁石穴）
４６ ロータ側凹凸部（凹凸部）
４６Ａ 第１凸部（凸部）
４６Ｂ 第２凸部（凸部）
６０ 駆動軸
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１’、Ｓ２’ スリット
Ｇ ギャップ

Claims (3)

1. 駆動軸（60）と、該駆動軸（60）に取り付けられたロータ（40）と、該ロータ（40）の外周側に設けられたステータ（20）とを備え、該ステータ（20）のステータコア（30）及び上記ロータ（40）のロータコア（41）が、両コア（30,41）の間に径方向及び軸方向に交互に連続して延びるギャップ（G）を形成するように対向する凹凸部（38,46）をそれぞれ有している回転電気機械であって、
   上記ステータコア（30）及び上記ロータコア（41）の少なくとも一方は、複数の積層板（33）が軸方向に積層された積層構造を有し、且つ上記凹凸部（38,46）のうちの凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端側に延びると共に該凸部（38A,38B,46A,46B）の軸方向端部から少なくとも１つの積層板（33）を軸方向に貫くように形成されたスリット（S1,S2,S1',S2'）を有し、
   上記スリット（S1,S2,S1',S2'）は、少なくとも上記凸部（38A,38B,46A,46B）の先端から基端まで延びている
   ことを特徴とする回転電気機械。
2. 請求項１において、
   上記ステータコア（30）は、略円筒形状のコアバック部（35）と、該コアバック部（35）から径方向内側向きに突出し、上記凹凸部（38）を構成する歯先部（36）を先端に有する複数のティース部（34）とを備え、
   上記スリット（S1,S2）は、上記ステータコア（30）の上記各歯先部（36）における上記各凸部（38A,38B）において、周方向における中心線（L）よりも上記ロータ（40）の回転方向の反対側に設けられている
   ことを特徴とする回転電気機械。
3. 請求項１又は２において、
   上記ロータ（40）は、上記ロータコア（41）に軸対称に形成された複数の磁石穴（44）内にそれぞれ設けられた複数の磁石（42）を有し、
   上記スリット（S1',S2'）は、上記ロータコア（41）の上記各磁石穴（44）の周方向の両端部と上記ロータ（40）の回転中心（O）とをそれぞれ結ぶ２つの直線（X）によって挟まれる領域において、上記各磁石（42）の周方向における中心線（L'）よりも上記ロータ（40）の回転方向側に設けられている
   ことを特徴とする回転電気機械。

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