JP6832538B2

JP6832538B2 - 回転電気機械

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Publication number: JP6832538B2
Application number: JP2017037950A
Authority: JP
Inventors: 俊成近藤; 森本　茂雄; 茂雄森本; 真田　雅之; 雅之真田; 征則井上
Original assignee: Daikin Industries Ltd; University Public Corporation Osaka
Current assignee: Daikin Industries Ltd; University Public Corporation Osaka
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2021-02-24
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: JP2018148597A

Description

本発明は、回転電気機械に関するものであり、特にトルクリップルを低減するための技術に関する。

従来より、固定子と、１極あたり複数層のフラックスバリアスリットが形成された回転子とを備えた回転電気機械が知られている（例えば、特許文献１）。同文献の回転電気機械では、逆円弧状のフラックスバリアスリットと長方形状のフラックスバリアスリットとの２層のフラックスバリアスリットが、回転子において径方向に並べて形成されている。これら２層のフラックスバリアスリットの周方向端部は、それぞれ回転子の外周面に向かって延びていて当該外周面に近接している。

特開平１１−１０３５４７号公報

ところで、特許文献１の回転電気機械では、回転子の外周部分における磁気抵抗が周方向にわたって変動する。これは、透磁率の比較的高いコア材料が回転子の外周部分において径方向に分厚く存在する部分と、透磁率の比較的低いフラックスバリアスリットの周方向端部が回転子の外周面近傍に位置する部分とが周方向において交互に存在するためである。この磁気抵抗の変動が大きくなるほど、回転電気機械の駆動中に発生するトルクリップルが大きくなる。

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、回転電気機械において生じるトルクリップルを低減することにある。

第１の発明は、固定子（20）と、該固定子（20）の内側に設けられて１極あたり複数層のフラックスバリアスリット（31,35,40）が形成された回転子（30）とを備えた回転電気機械（10）を対象とする。この回転電気機械（10）では、所定の隣り合う２層の上記フラックスバリアスリット（31,35,40）が、上記回転子（30）の外周面に向かって延びる周方向端部（32,36,41）を周方向両端に有する。また、回転電気機械（10）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向において互いに隣り合う上記周方向端部（32,36,41）の間における該隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）のうち径方向内側のフラックスバリアスリット（35,40）寄りに設けられ、上記回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第１非磁性部（46）を備えている。上記回転電気機械（10）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の各々に埋め込まれた永久磁石（43〜45）を備え、上記永久磁石（43〜45）によって発生する主磁束が流れる経路上には上記第１非磁性部（46）が存在しない。

上記第１の発明では、所定の隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向において互いに隣り合う周方向端部（32,36,41）の間に第１非磁性部（46）が存在するので、この第１非磁性部（46）が無い場合に比べて、回転子（30）の外周部分の周方向における磁気抵抗の変動周期が高くなる。したがって、回転電気機械（10）の駆動中に発生するトルクリップルの変動周期も高くなり、よってトルクリップルの振幅が小さくなる。永久磁石（43〜45）によって発生する主磁束が流れる経路上には第１非磁性部（46）が存在しないので、第１非磁性部（46）によってマグネットトルクの発生を阻害することなくトルクリップルを低減することができる。

また、回転電気機械（10）の駆動において進角制御（永久磁石を有する回転電気機械または永久磁石を補助的に用いる回転電気機械の場合にはいわゆるｑ軸よりも電流位相を進めた制御のことを言う。本明細書において以下同様）を行う場合には、進角制御を行わない場合に比べて、所定の隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の間のコア部分のうち径方向内側の部分を磁束が流れやすい。これに対し、本発明では、所定の隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）のうち径方向内側のフラックスバリアスリット（35,40）寄りに第１非磁性部（46）を設けているので、当該磁束の流れが効果的に抑制され、これによりトルクリップルが効果的に低減される。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記第１非磁性部（46）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向において互いに隣り合う上記周方向端部（32,36,41）の間の全てに設けられていることを特徴とする。

上記第２の発明では、所定の隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向端部（32,36,41）の間の一部のみに第１非磁性部（46）が設けられている場合に比べ、第１非磁性部（46）によるトルクリップル低減の効果がより顕著となる。

第３の発明は、上記第１または第２の発明において、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の各々の上記周方向端部（32,36,41）は、上記永久磁石（43〜45）が埋め込まれておらず、上記回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第２非磁性部（32,36,41）として構成され、上記第１非磁性部（46）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）のうち一方における上記永久磁石（43〜45）と上記周方向端部（32,36,41）との境界部分と、他方における上記永久磁石（43〜45）と上記周方向端部（32,36,41）との境界部分とを結ぶ線分（LS,LS1,LS2）よりも径方向外側に設けられていることを特徴とする。

上記第３の発明では、回転電気機械（10）がいわゆる磁石埋込型の回転電気機械（10）である。そして、永久磁石（43〜45）によって発生する主磁束が流れる経路上には第１非磁性部（46）が存在しないので、第１非磁性部（46）によってマグネットトルクの発生が阻害されることが回避される。その一方で、第２非磁性部（32,36,41）の間に設けられた第１非磁性部（46）によってトルクリップルを低減することができる。

第４の発明は、上記第３の発明において、上記第１非磁性部（46）は、上記永久磁石（43〜45）の着磁方向と交差する方向に延びる形状を有することを特徴とする。

上記第４の発明では、第１非磁性部（46）によっていわゆるｄ軸インダクタンスが低下する。これにより突極比が大きくなり、大きなリラクタンストルクを発生させることが可能となる。

第５の発明は、上記第１〜第４の発明のいずれか１つにおいて、上記フラックスバリアスリット（31,35,40）は、上記回転子（30）において１極あたり３層以上形成されており、各上記フラックスバリアスリット（31,35,40）間に、上記第１非磁性部（46）が設けられていることを特徴とする。

上記第５の発明では、各フラックスバリアスリット（31,35,40）間における周方向の磁気抵抗変動の周期が第１非磁性部（46）によって高められる。これにより、１極あたり３層以上のフラックスバリアスリット（31,35,40）が形成されている場合に、効果的にトルクリップルが低減される。

第６の発明は、上記第１〜第５の発明のいずれか１つにおいて、上記第１非磁性部（46）は、上記回転子（30）を軸方向に貫通する貫通孔（46）であることを特徴とする。

上記第６の発明では、第１非磁性部（46）を単なる貫通孔（46）とすることで、この第１非磁性部（46）を容易かつ安価に形成することが可能となる。

第７の発明は、上記第１〜第６の発明のいずれか１つにおいて、上記回転子（30）のうち径方向最外側の上記フラックスバリアスリット（31）の径方向外側の部分における上記回転電気機械（10）の回転方向と反対側の半部に設けられ、上記回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第３非磁性部（47）を備えていることを特徴とする。

上記第７の発明では、第３非磁性部（47）によってトルクリップルの発生要因となる他の磁束成分が抑制され、これによりトルクリップルがより効果的に低減される。

第８の発明は、上記第１〜第７の発明のいずれか１つにおいて、少なくとも１層の上記フラックスバリアスリット（31,35,40）は、軸方向から見て上記回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有することを特徴とする。

上記第８の発明では、少なくとも１層のフラックスバリアスリット（31,35,40）が、トルクリップルが大きくなりやすい形状（すなわち、軸心方向に向かって凸状をなす形状）を有する。これに対し、第１非磁性部（46）を設けているので、トルクリップルを低減するという本発明の効果がより有効に活用され得る。

本発明によれば、回転電気機械（10）の駆動時に生じるトルクリップルを低減することができる。また、進角制御を行う場合に、効果的にトルクリップルを低減することができる。

また、上記第２の発明によれば、より顕著にトルクリップルを低減することができる。

また、上記第３の発明によれば、永久磁石（43〜45）を有する回転電気機械（10）において、マグネットトルクの発生を阻害することなくトルクリップルを低減することができる。

また、上記第４の発明によれば、永久磁石（43〜45）を有する回転電気機械（10）において、大きなリラクタンストルクを発生させることができる。

また、上記第５の発明によれば、１極あたり３層以上のフラックスバリアスリット（31,35,40）が形成された回転電気機械（10）において、効果的にトルクリップルを低減することができる。

また、上記第６の発明によれば、第１非磁性部（46）を容易かつ安価に形成することができる。

また、上記第７の発明によれば、より効果的にトルクリップルを低減することができる。

また、上記第８の発明によれば、トルクリップルが大きくなりやすい構造の回転電気機械（10）に第１非磁性部（46）を設けることで、そのトルクリップル低減効果を有効に活用することができる。

図１は、実施形態１の回転電気機械の正面図である。図２は、実施形態１の回転電気機械のうち回転子の一部のみを拡大して示す正面図である。図３は、第１貫通孔の位置の変更による回転電気機械の発生トルクおよびトルクリップルの変化を示すグラフである。図４は、実施形態１の変形例の回転電気機械のうち回転子の一部のみを拡大して示す正面図である。図５は、実施形態２の回転電気機械のうち回転子の一部のみを拡大して示す正面図である。図６は、実施形態３の回転電気機械のうち回転子の一部のみを拡大して示す正面図である。

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。

《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。本実施形態の回転電気機械（10）は、例えば圧縮機や自動車において使用される電動機であり、より具体的には磁石埋込型の同期電動機である。なお、回転電気機械（10）は、例えば水力発電に利用される発電機であってもよい。回転電気機械（10）は、固定子（20）と回転子（30）とを備えている。

固定子（20）は、軸方向（すなわち、図１における紙面直交方向）に延びる筒状の部材である。固定子（20）は、実質的に円筒形状のバックヨーク部（21）と、このバックヨーク部（21）の内周面から径方向内側に突出する複数のティース部（22）と、ティース部（22）に巻き付けられたコイル（23）とを有する。

バックヨーク部（21）およびティース部（22）は、例えば、圧粉鉄心、アモルファス鉄心、ナノ結晶合金鉄心などで形成されることが好ましい。これらの材料は、飽和磁束密度が例えば２．０Ｔ以下であって鉄損も小さい。しかしながら、バックヨーク部（21）およびティース部（22）が電磁鋼板で形成されていてもよい。

コイル（23）は、図示しない電源から電力を供給され、これにより回転子（30）に対して回転磁界を発生させる。コイル（23）は、複数のティース部（22）にまたがって導体線を巻き付ける分布巻方式である。しかしながら、コイル（23）は、１つのティース部（22）ごとに導体線を巻き付ける集中巻方式であってもよい。

回転子（30）は、軸方向に延びる実質的に円筒状の部材であって、固定子（20）の内部に設けられている。回転子（30）と固定子（20）のティース部（22）との間には所定間隔のエアギャップが形成されている。回転子（30）の中心部には図示しないシャフトを挿入するためのシャフト孔（48）が形成されている。回転子（30）の軸方向長さは、固定子（20）の軸方向長さと実質的に等しい。しかしながら、回転子（30）の軸方向長さは、固定子（20）の軸方向長さと異なっていてもよい。

回転子（30）には、１極あたり複数層のフラックスバリアスリット（31,35）が形成されており、これらのフラックスバリアスリット（31,35）の各々には永久磁石（43〜45）が埋め込まれている。つまり、本実施形態の回転電気機械（10）は、インナーロータ式の磁石埋込型同期電動機である。

回転子（30）のコア材料は、例えば圧粉鉄心、アモルファス鉄心、ナノ結晶合金鉄心を用いることが好ましい。これらの材料を用いることで、高速回転時の低振動化および低騒音化を実現することができる。しかしながら、回転子（30）のコア材料は、電磁鋼板であってもよい。

図２に示すように、回転子（30）には、１極あたり２層のフラックスバリアスリット（31,35）（すなわち、第１フラックスバリアスリット（31）および第２フラックスバリアスリット（35））が形成されている。

径方向外側のフラックスバリアスリットである第１フラックスバリアスリット（31）は、２つの第１スリット部（33）で構成されている。２つの第１スリット部（33）は、互いに近づくにつれて径方向内側に向かうように傾斜して延びている。２つの第１スリット部（33）の間には１つの第１リブ（34）が設けられている。

径方向内側のフラックスバリアスリットである第２フラックスバリアスリット（35）は、２つの第２スリット部（37）および１つの第３スリット部（38）で構成されている。２つの第２スリット部（37）は、それぞれ回転子（30）の外周面近傍から径方向内側に向かって延びている。２つの第２スリット部（37）は、径方向内側に向かうにつれて互いに近づくように延びている。第３スリット部（38）は、第１スリット部（33）よりも径方向内側において周方向に沿って延びている。第２スリット部（37）と第３スリット部（38）との間には、それぞれ１つの第２リブ（39）が設けられている。

図２に示すように、第１フラックスバリアスリット（31）および第２フラックスバリアスリット（35）は、両方ともが軸方向から見て回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有する。具体的に、第１フラックスバリアスリット（31）は、回転子（30）の軸心方向に向かって凸となる略Ｖ字状に形成され、第２フラックスバリアスリット（35）は、回転子（30）の軸心方向に向かって凸となる逆円弧状に形成されている。

上述したように、各フラックスバリアスリット（31,35）には永久磁石（43〜45）が埋め込まれている。永久磁石（43〜45）の軸方向長さは、回転子（30）の軸方向長さと実質的に等しい。永久磁石（43〜45）は、第１スリット部（33）に埋め込まれた第１永久磁石（43）と、第２スリット部（37）に埋め込まれた第２永久磁石（44）と、第３スリット部（38）に埋め込まれた第３永久磁石（45）とを含む。第１〜第３永久磁石（43〜45）は、それぞれの横断面が実質的に長方形状に形成されている。

第１〜第３永久磁石（43〜45）は、一方の長辺から他方の長辺に向かって磁束が流れるように着磁されている。図２に示す部分では、第１〜第３永久磁石（43〜45）は、それぞれの径方向外側がＮ極となるように着磁されている。なお、周方向において互いに隣り合う極の第１〜第３永久磁石（43〜45）は、それぞれの径方向外側がＮ極とＳ極とで反対になるように着磁されている。つまり、第１〜第３永久磁石（43〜45）は、回転子（30）の周方向においてＮ極とＳ極とが交互に現れるように着磁されている。

第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）（すなわち、図２において上側の第１スリット部（33）の上側端部および下側の第１スリット部（33）の下側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第１空隙部（32）となっている。また、上側の第１スリット部（33）の下側端部および下側の第１スリット部（33）の上側端部も空隙部となっている。第１空隙部（32）は、第２非磁性部を構成している。

第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）（すなわち、図２において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部および下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第２空隙部（36）となっている。また、上側の第２スリット部（37）の径方向内側端部および下側の第２スリット部（37）の径方向内側端部も空隙部となっている。さらに、第３スリット部（38）の周方向両端部も空隙部となっている。第２空隙部（36）は第２非磁性部を構成している。

回転子（30）には、１極あたり２つの第１貫通孔（46）および１つの第２貫通孔（47）が形成されている。第１貫通孔（46）および第２貫通孔（47）は、それぞれ回転子（30）を軸方向に貫通する円形の貫通孔である。よって、第１貫通孔（46）および第２貫通孔（47）の透磁率は、回転子（30）のコア材料の透磁率よりも低い。第１貫通孔（46）は第１非磁性部または貫通孔を構成し、第２貫通孔は第３非磁性部を構成している。

一方の第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）の一方の周方向端部（32）（すなわち、図２において上側の第１スリット部（33）の上側端部）と、第２フラックスバリアスリット（35）の一方の周方向端部（36）（すなわち、図２において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）との間に形成されている。他方の第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）の他方の周方向端部（32）（すなわち、図２において下側の第１スリット部（33）の下側端部）と、第２フラックスバリアスリット（35）の他方の周方向端部（36）（すなわち、図２において下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）との間に形成されている。

具体的に、２つの第１貫通孔（46）は、第１リブ（34）を基点とした第１永久磁石（43）の周方向外側端部と、第２永久磁石（44）の径方向外側端部とを結ぶ線分（LS）よりも径方向外側に形成されている。つまり、２つの第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）における第１永久磁石（43）と周方向端部（32）との境界部分と、第２フラックスバリアスリット（35）における第２永久磁石（44）と周方向端部（36）との境界部分とを結ぶ線分（LS）よりも径方向外側に設けられている。また、各第１貫通孔（46）は、回転子（30）の外周面に近接した位置に形成されている。

各第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）との間における第２フラックスバリアスリット（35）寄りに形成されている。具体的に、第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L1）は、第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L2）よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。

第２貫通孔（47）は、回転子（30）のうち第１フラックスバリアスリット（31）（すなわち、径方向最外側のフラックスバリアスリット）の径方向外側の部分（図２における平たい扇状の部分）に形成されている。第２貫通孔（47）は、当該部分における回転電気機械（10）の回転方向（図２に矢印で示す）と反対側の半部に形成されている。第２貫通孔（47）は、回転子（30）の外周面に近接した位置であって、第１永久磁石（43）の長手方向中央部に近接した位置に形成されている。

−運転動作−
回転電気機械（10）の運転動作について説明する。電源からコイル（23）に電力が供給されると、コイル（23）を流れる電流によって回転磁界が発生し、当該回転磁界に同期して固定子（20）の内部で回転子（30）が回転する。

次に、冒頭で述べた進角制御を本実施形態の回転電気機械（10）において行う場合について説明する。進角制御では、例えば、所定振幅の電流に対して最大のトルクを発生する最大トルク制御や、一定の回転速度以上での高速回転をさせるための弱め磁束制御を行う。具体的に、これらの進角制御では、ｄｑ軸座標系（磁極がつくる磁束の方向をｄ軸とし、このｄ軸よりも電気角でπ／２だけ進んだ軸をｑ軸とする座標系）においてｑ軸よりも所定角度だけ位相を進めた電流位相を選択する。進角制御を行う場合には、進角制御を行わない場合に比べて、第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）との間のコア部分のうち第２フラックスバリアスリット（35）寄りの領域を磁束が流れやすくなる。

−実施形態１の効果−
本実施形態では、第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）と第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）との間に第１貫通孔（46）を形成することにより、トルクの脈動周期を小さくしてトルクリップルを低減することができる。また、第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）とのうち第２フラックスバリアスリット（35）寄りに第１貫通孔（46）を形成することにより、進角制御を行う場合に多く流れる磁束成分を効果的に抑制してトルクリップルを効果的に低減することができる。

また、本実施形態では、各フラックスバリアスリット（31,35）の一方の周方向端部（32,36）の間と他方の周方向端部（32,36）の間との両方（すなわち、各フラックスバリアスリット（31,35）の周方向において互いに隣り合う周方向端部（32,36）の間の全て）に第１貫通孔（46）を形成することにより、これらの一方のみに第１貫通孔（46）を形成する場合に比べてより顕著にトルクリップルを低減することができる。

ここで、図３は、第１貫通孔（46）の位置の変更による回転電気機械（10）の発生トルクおよびトルクリップルの変化を示すグラフである。このグラフにおいて、縦軸は発生トルクおよびトルクリップル率（すなわち、発生トルクに対するトルクリップルの比率）を、横軸は第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L1）と、第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）と第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）との間の周方向距離（L）との比率（Ｌ１／Ｌ）を、それぞれ示す。同図からわかるように、Ｌ１／Ｌの値が大きくなるにつれて（すなわち、第１貫通孔（46）の形成位置が第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）のうち後者寄りに変化するにつれて）発生トルクが大きくなると同時にトルクリップル率が小さくなる。

また、本実施形態では、第１〜第３永久磁石（43〜45）によって生じる主磁束の流れる経路内には第１貫通孔（46）を形成していないので、この第１貫通孔（46）によってマグネットトルクの発生を阻害することなくトルクリップルを低減することができる。

また、本実施形態では、単なる貫通孔である第１貫通孔（46）によって第１非磁性部を構成しているので、第１非磁性部を容易かつ安価に形成することができる。

また、本実施形態では、図１において下側の第１スリット部（33）の近傍に第２貫通孔（47）を形成しているので、トルクリップルの要因となる磁束成分をさらに抑制することでトルクリップルをより効果的に低減することができる。

また、本実施形態では、各フラックスバリアスリット（31,35）が軸方向から見て回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有しており、これに対して第１貫通孔（46）および第２貫通孔（47）を形成している。つまり、トルクリップルが生じやすい構成の回転電気機械（10）において、トルクリップル低減効果を有する第１貫通孔（46）および第２貫通孔（47）を設けているので、当該効果を有効に活用することができる。

−実施形態１の変形例−
実施形態１の変形例について説明する。この変形例では、第１貫通孔（46）の形状が実施形態１のそれと異なる。以下では、実施形態１と異なる点について説明する。

図４に示すように、本変形例では、第１貫通孔（46）が、軸方向から見て永久磁石（43〜45）の着磁方向と交差する方向に延びる形状を有する。つまり、第１貫通孔（46）は、長軸が第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）の延びる方向に沿って延びる楕円形状を有する。そして、図２に示すように、第１〜第３永久磁石（43〜45）の短辺の延びる方向（すなわち、着磁方向）は、第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）の延びる方向（すなわち、第１貫通孔（46）の延びる方向）と交差している。具体的に、図２において上側の第１貫通孔（46）は、長軸が上側の第１および第２永久磁石（43,44）ならびに第３永久磁石（45）の着磁方向と交差する方向に延びる楕円形状を有する。一方、図２において下側の１貫通孔（46）は、長軸が下側の第１および第２永久磁石（43,44）ならびに第３永久磁石（45）の着磁方向と交差する方向に延びる楕円形状を有する。これにより、ｄ軸インダクタンスが低下して突極比が大きくなるので、大きなリラクタンストルクを発生させることが可能となる。また、本変形例では、第２貫通孔（47）が設けられていない。

なお、２つの第１貫通孔（46）の一方が円形状に形成され、他方が上述の楕円形状に形成されていてもよい。また、第１貫通孔（46）が、例えば、永久磁石（43〜45）の着磁方向と交差する方向に延びる長円形状または長方形状を有していてもよい。

《発明の実施形態２》
本発明の実施形態２について説明する。この実施形態２の回転電気機械（10）では、第１フラックスバリアスリット（31）が回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなしていない。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。

図５に示すように、第１フラックスバリアスリット（31）は、回転子（30）の外周面の近傍において周方向に沿って直線状に延びている。また、第１フラックスバリアスリット（31）にはリブが設けられておらず、１つの第１永久磁石（43）が埋め込まれている。

第１フラックスバリアスリット（31）の両方の周方向端部（32）は、それぞれ回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第１空隙部（32）となっている。第１空隙部（32）は、第２非磁性部を構成している。

また、第２フラックスバリアスリット（35）は、回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有する。第２フラックスバリアスリット（35）は、２つの第２スリット部（37）で構成されている。第２スリット部（37）は、回転子（30）の外周面の近傍から径方向内側に直線状に延びる部分と、当該部分の径方向内側端に連続して他方の第２スリット部（37）に近づくように径方向および周方向に対して交差する方向に延びる部分とから構成されている。各第２スリット部（37）には、それぞれ第２永久磁石（44）が１つずつ埋め込まれている。

第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）（すなわち、図５において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部および下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第２空隙部（36）となっている。また、上側の第２スリット部（37）の径方向内側端部および下側の第２スリット部（37）の径方向内側端部も空隙部となっている。第２空隙部（36）は、第２非磁性部を構成している。

−実施形態２の効果−
本実施形態においても、上記実施形態１と同様の効果が得られる。

《発明の実施形態３》
本発明の実施形態３について説明する。この実施形態３の回転電気機械（10）では、フラックスバリアスリット（31,35,40）が１極あたり３層形成されている。以下、上記実施形態１と異なる点について主に説明する。

図６に示すように、回転子（30）には、１極あたり３層のフラックスバリアスリット（31,35,40）（すなわち、第１フラックスバリアスリット（31）、第２フラックスバリアスリット（35）および第３フラックスバリアスリット（40））が形成されている。第１〜第３フラックスバリアスリット（31,35,40）は、それぞれ回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有する。具体的に、第１〜第３フラックスバリアスリット（31,35,40）は、それぞれ回転子（30）の軸心方向に向かって凸となる逆円弧状に形成されている。

第１フラックスバリアスリット（31）は、２つの第１スリット部（33）で構成されている。２つの第１スリット部（33）は、回転子（30）の外周面の近傍からやや湾曲しながら互いに近づくように延びている。各第１スリット部（33）には、それぞれ第１永久磁石（43）が１つずつ埋め込まれている。

第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）（すなわち、図６において上側の第１スリット部（33）の上側端部および下側の第１スリット部（33）の下側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第１空隙部（32）となっている。２つの第１スリット部（33）の間には、１つの第１リブ（34）が設けられている。第１空隙部（32）は、第２非磁性部を構成している。

第２フラックスバリアスリット（35）は、第１フラックスバリアスリット（31）の径方向内側に形成されていて、２つの第２スリット部（37）で構成されている。２つの第２スリット部（37）は、回転子（30）の外周面の近傍から湾曲しながら互いに近づくように径方向内側に延びている。各第２スリット部（37）には、それぞれ第２永久磁石（44）が１つずつ埋め込まれている。

第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）（すなわち、図６において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部および下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第２空隙部（36）となっている。２つの第２スリット部（37）の間には、１つの第２リブ（39）が設けられている。第２空隙部（36）は、第２非磁性部を構成している。

第３フラックスバリアスリット（40）は、第２フラックスバリアスリット（35）の径方向内側に形成されていて、２つの第３スリット部（38）で構成されている。２つの第３スリット部（38）は、回転子（30）の外周面の近傍から湾曲しながら互いに近づくように径方向内側に延びている。各第３スリット部（38）には、それぞれ第３永久磁石（45）が１つずつ埋め込まれている。

第３フラックスバリアスリット（40）の周方向端部（41）（すなわち、図６において上側の第３スリット部（38）の径方向外側端部および下側の第３スリット部（38）の径方向外側端部）は、回転子（30）の外周面に向かって延びていて、当該外周面に近接している。第３フラックスバリアスリット（40）の周方向端部（41）は、永久磁石が埋め込まれておらず、第３空隙部（41）となっている。２つの第３スリット部（38）の間には、１つの第３リブ（42）が設けられている。第３空隙部（41）は、第２非磁性部を構成している。

回転子（30）には、１極あたり４つの第１貫通孔（46）が形成されている。第１貫通孔（46）は、回転子（30）を軸方向に貫通している。第１貫通孔（46）の透磁率は、回転子（30）のコア材料の透磁率よりも低い。第１貫通孔（46）は第１非磁性部を構成している。

第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）の間の一方の第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）の一方の周方向端部（32）（すなわち、図６において上側の第１スリット部（33）の上側端部）と、第２フラックスバリアスリット（35）の一方の周方向端部（36）（すなわち、図６において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）との間に形成されている。第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）の間の他方の第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）の他方の周方向端部（32）（すなわち、図６において下側の第１スリット部（33）の下側端部）と、第２フラックスバリアスリット（35）の他方の周方向端部（36）（すなわち、図６において下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）との間に形成されている。

具体的に、これら２つの第１貫通孔（46）は、第１リブ（34）または第２リブ（39）を基点とした第１永久磁石（43）の周方向外側端部と、第２永久磁石（44）の径方向外側端部とを結ぶ第１線分（LS1）よりも径方向外側に形成されている。つまり、２つの第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）における第１永久磁石（43）と周方向端部（32）との境界部分と、第２フラックスバリアスリット（35）における第２永久磁石（44）と周方向端部（36）との境界部分とを結ぶ第１線分（LS1）よりも径方向外側に設けられている。また、各第１貫通孔（46）は、回転子（30）の外周面に近接した位置に形成されている。

２つの第１貫通孔（46）は、第１フラックスバリアスリット（31）と第２フラックスバリアスリット（35）との間における第２フラックスバリアスリット（35）寄りに形成されている。具体的に、第１フラックスバリアスリット（31）の周方向端部（32）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L1）は、第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L2）よりも長い（Ｌ１＞Ｌ２）。

第２フラックスバリアスリット（35）と第３フラックスバリアスリット（40）の間の一方の第１貫通孔（46）は、第２フラックスバリアスリット（35）の一方の周方向端部（36）（すなわち、図６において上側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）と、第３フラックスバリアスリット（40）の一方の周方向端部（41）（すなわち、図６において上側の第３スリット部（38）の径方向外側端部）との間に形成されている。第２フラックスバリアスリット（35）と第３フラックスバリアスリット（40）の間の他方の第１貫通孔（46）は、第２フラックスバリアスリット（35）の他方の周方向端部（36）（すなわち、図６において下側の第２スリット部（37）の径方向外側端部）と、第３フラックスバリアスリット（40）の他方の周方向端部（41）（すなわち、図６において下側の第３スリット部（38）の径方向外側端部）との間に形成されている。

具体的に、これら２つの第１貫通孔（46）は、第２リブ（39）または第３リブ（42）を基点とした第２永久磁石（44）の周方向外側端部と、第３永久磁石（45）の径方向外側端部とを結ぶ第２線分（LS2）よりも径方向外側に形成されている。つまり、２つの第１貫通孔（46）は、第２フラックスバリアスリット（35）における第２永久磁石（44）と周方向端部（36）との境界部分と、第３フラックスバリアスリット（40）における第３永久磁石（45）と周方向端部（41）との境界部分とを結ぶ第２線分（LS2）よりも径方向外側に設けられている。また、各第１貫通孔（46）は、回転子（30）の外周面に近接した位置に形成されている。

２つの第１貫通孔（46）は、第２フラックスバリアスリット（35）と第３フラックスバリアスリット（40）との間における第３フラックスバリアスリット（40）寄りに形成されている。具体的に、第２フラックスバリアスリット（35）の周方向端部（36）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L3）は、第３フラックスバリアスリット（40）の周方向端部（41）と第１貫通孔（46）との間の周方向距離（L4）よりも長い（Ｌ３＞Ｌ４）。

−実施形態３の効果−
本実施形態においても、上記実施形態１と同様の効果が得られる。

さらに、本実施形態では、１極あたり３層のフラックスバリアスリット（31,35,40）が形成された回転電気機械（10）において、各フラックスバリアスリット（31,35,40）間にそれぞれ第１貫通孔（46）を形成している。よって、１極あたり複数層のフラックスバリアスリット（31,35,40）を形成した回転電気機械（10）において、効果的にトルクリップルを低減することができる。

《その他の実施形態》
上記各実施形態では、各フラックスバリアスリット（31,35,40）の両方の周方向端部（32,36,41）の近傍に第１貫通孔（46）が形成されているが、各フラックスバリアスリット（31,35,40）の一方の周方向端部（32,36,41）の近傍のみに第１貫通孔（46）が形成されていてもよい。

また、上記各実施形態では、第１貫通孔（46）および第２貫通孔（47）は円形の貫通孔であるか、例えば多角形の貫通孔であってもよい。

また、上記各実施形態では、第１〜第３非磁性部（47）は貫通孔（46,47）または空隙部（32,36,41）であるが、第１〜第３非磁性部（47）が例えば樹脂などの非磁性材料によって構成されていてもよい。

また、上記各実施形態では、各フラックスバリアスリット（31,35,40）への挿入前に予め成形されるタイプの永久磁石（43〜45）を用いているが、これに限らず、例えばボンド磁石を用いてもよい。

また、上記各実施形態では、回転電気機械（10）は磁石埋込型の同期電動機であるが、例えば、回転電気機械（10）が、永久磁石を有さずリラクタンストルクを主に利用するリラクタンスモータであってもよいし、永久磁石を有する永久磁石補助型のリラクタンスモータであってもよい。

以上説明したように、本発明は、回転電気機械について有用である。

10 回転電気機械
20 固定子
30 回転子
31 第１フラックスバリアスリット（フラックスバリアスリット）
32 周方向端部、第１空隙部（第２非磁性部）
35 第２フラックスバリアスリット（フラックスバリアスリット）
36 周方向端部、第２空隙部（第２非磁性部）
40 第３フラックスバリアスリット（フラックスバリアスリット）
41 周方向端部、第３空隙部（第２非磁性部）
43 第１永久磁石（永久磁石）
44 第２永久磁石（永久磁石）
45 第３永久磁石（永久磁石）
46 第１貫通孔（貫通孔、第１非磁性部）
47 第２貫通孔（第３非磁性部）
LS 線分
LS1 第１線分（線分）
LS2 第２線分（線分）

Claims

固定子（20）と、該固定子（20）の内側に設けられて１極あたり複数層のフラックスバリアスリット（31,35,40）が形成された回転子（30）とを備えた回転電気機械（10）であって、
所定の隣り合う２層の上記フラックスバリアスリット（31,35,40）は、上記回転子（30）の外周面に向かって延びる周方向端部（32,36,41）を周方向両端に有し、
上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向において互いに隣り合う上記周方向端部（32,36,41）の間における該隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）のうち径方向内側のフラックスバリアスリット（35,40）寄りに設けられ、上記回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第１非磁性部（46）を備え、
上記回転電気機械（10）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の各々に埋め込まれた永久磁石（43〜45）を備え、
上記永久磁石（43〜45）によって発生する主磁束が流れる経路上には上記第１非磁性部（46）が存在しない
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１において、
上記第１非磁性部（46）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の周方向において互いに隣り合う上記周方向端部（32,36,41）の間の全てに設けられている
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１または２において、
上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）の各々の上記周方向端部（32,36,41）は、上記永久磁石（43〜45）が埋め込まれておらず、上記回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第２非磁性部（32,36,41）として構成され、
上記第１非磁性部（46）は、上記隣り合う２層のフラックスバリアスリット（31,35,40）のうち一方における上記永久磁石（43〜45）と上記周方向端部（32,36,41）との境界部分と、他方における上記永久磁石（43〜45）と上記周方向端部（32,36,41）との境界部分とを結ぶ線分（LS,LS1,LS2）よりも径方向外側に設けられている
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項３において、
上記第１非磁性部（46）は、上記永久磁石（43〜45）の着磁方向と交差する方向に延びる形状を有する
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１〜４のいずれか１項において、
上記フラックスバリアスリット（31,35,40）は、上記回転子（30）において１極あたり３層以上形成されており、
各上記フラックスバリアスリット（31,35,40）間に、上記第１非磁性部（46）が設けられている
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１〜５のいずれか１項において、
上記第１非磁性部（46）は、上記回転子（30）を軸方向に貫通する貫通孔（46）である
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１〜６のいずれか１項において、
上記回転子（30）のうち径方向最外側の上記フラックスバリアスリット（31）の径方向外側の部分における上記回転電気機械（10）の回転方向と反対側の半部に設けられ、上記
回転子（30）のコア材料よりも透磁率の低い第３非磁性部（47）を備えている
ことを特徴とする回転電気機械。
請求項１〜７のいずれか１項において、
少なくとも１層の上記フラックスバリアスリット（31,35,40）は、軸方向から見て上記回転子（30）の軸心方向に向かって凸状をなす形状を有する
ことを特徴とする回転電気機械。