WO2012132331A1 - ロータ及びそれを用いた回転電気機械 - Google Patents

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WO2012132331A1
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rotor
rotor core
core
magnet
gap
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PCT/JP2012/001949
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English (en)
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俊成 近藤
善紀 安田
山際　昭雄
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ダイキン工業株式会社
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a rotor having a rotor core on which a magnet is mounted, and a rotary electric machine using the rotor.
  • Rotating electrical machines such as magnet-assisted synchronous reluctance motors (Synchronous Reluctance Motor, abbreviated SynRM) and interior magnet embedded motors (Interior Permanent Magnet, abbreviated IPM motors) have a rotor core on which magnets are mounted. ing.
  • SynRM Synchronous Reluctance Motor
  • IPM motors Interior Permanent Magnet
  • a phenomenon in which a large reverse magnetic field acts on the permanent magnet of the rotor core from the stator for some reason and the magnetic force of the permanent magnet is reduced (demagnetization) may occur.
  • a countermeasure can be taken by increasing the thickness of the magnet.
  • this measure leads to cost increase.
  • a magnetic member is disposed on the surface of the permanent magnet.
  • An end ring made of a magnetic material is provided that is magnetically coupled to the rotor iron core and has an appropriate gap from the end of the magnetic member.
  • the present invention has been made paying attention to the above problems, and in a rotating electric machine having a rotor having a rotor core on which a magnet is mounted, the magnet demagnetization is performed while suppressing a decrease in performance as the rotating electric machine.
  • the purpose is to take measures.
  • the first invention is In a rotor having a plurality of permanent magnets (220), A first rotor core (240) having a plurality of gaps (241) penetrating in the axial direction; A second rotor core (250) in contact with the axial end of the first rotor core (240) and having a plurality of magnet slots (211) corresponding to the gap (241); The air gap (241) has a smaller magnetic resistance than the magnet slot (211).
  • the magnetic flux is directed to the permanent magnet (220) side in the magnet slot (211) to some extent, but most of the magnetic flux is directed to the first rotor core (240). ) Go to the side.
  • the magnetic resistance of the air gap (241) is smaller than that of the magnet slot (211). That is, in the motor of the present invention, the magnetic field strength acting on the permanent magnet (220) can be reduced as compared with the conventional motor.
  • first rotor core (240) and the second rotor core (250) are in contact with each other, the magnetic field from the stator (100) (described later) acts efficiently on the first rotor core (240). Therefore, reluctance torque can be generated by the first rotor core (240).
  • the radial width (Wg1) of the air gap (241) is smaller than the radial width (Wm1) of the magnet slot (211).
  • the magnetic resistance of the air gap (241) is determined by setting the radial width (Wg1) of the air gap (241).
  • the third invention In the rotor of the first or second invention, the first rotor core (240) has a smaller axial size than the second rotor core (250).
  • the magnet torque is more dominant than the reluctance torque.
  • the fourth invention is In any one of the rotors of the first to third inventions,
  • the second rotor core (250) is sandwiched between the first rotor core (240) from both axial ends.
  • the fifth invention In any one of the rotors of the first to third inventions, The first rotor core (240) is sandwiched between the second rotor core (250) from both axial ends.
  • the sixth invention Any one of the rotors (200) of the first to fifth inventions; And a stator (100) having a stator core (110) around which a coil (120) is wound.
  • a radial width (Wg1) of the air gap (241) is larger than an air gap (G) between the rotor (200) and the stator (100).
  • the strength of the reverse magnetic field acting on the permanent magnet (220) can be reduced, and reluctance torque can be generated by the first rotor core (240). Therefore, in a rotating electric machine including a rotor having a rotor core on which a magnet is mounted, it is possible to take measures against demagnetization while suppressing a decrease in performance as the rotating electric machine.
  • the magnetic resistance can be set by the radial width (Wg1) of the air gap (241), the setting of the magnetic resistance is easy.
  • the fourth aspect of the invention since most of the reverse magnetic field that has acted on the rotor (200) is directed to both ends in the axial direction, it is possible to take measures against demagnetization at both ends of the permanent magnet (220). Further, since each magnet slot (211) is covered by the first rotor core (240), a cover for preventing the permanent magnet (220) from coming off can be omitted.
  • the permanent magnet (220) can be inserted from both axial ends of the rotor (200). Therefore, assembly of the rotor (200) is facilitated.
  • the rotating electric machine since the magnetic flux is prevented from being short-circuited, the rotating electric machine can be stably operated.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view of the stator according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the tooth portion of the stator core according to the first embodiment when viewed from the inner peripheral side.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rotor according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotor according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view of the first rotor core as seen from the axial direction.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the position and size of the magnet slot and the air gap.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating an assembled state of the rotor according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a magnetic path (reverse magnetic field magnetic path) when a reverse magnetic field acts.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 14 is a plan view of a rotor according to the sixth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a rotor according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 16 is a plan view showing Modification 1 of the air gap.
  • FIG. 17 is a plan view showing Modification Example 2 of the air gap.
  • FIG. 18 is a plan view showing a third modification of the air gap.
  • FIG. 19 is a plan view showing Variation 4 of the gap.
  • FIG. 20 is a plan view showing a fifth modification of the air gap.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a motor (10) according to Embodiment 1 of the present invention.
  • This motor (10) is used for, for example, an electric compressor (not shown) of an air conditioner.
  • the motor (10) includes a stator (100), a rotor (200), and a drive shaft (300), and is accommodated in the casing (20) of the electric compressor.
  • the axial direction refers to the direction of the axis of the drive shaft (300)
  • the radial direction refers to the direction orthogonal to the axis.
  • the outer peripheral side means a side farther from the axis
  • the inner peripheral side means a side closer to the axis.
  • the stator (100) includes a cylindrical stator core (110) and a coil (120).
  • the stator core (110) is a laminated core obtained by punching an electromagnetic steel plate (P) by press working to create a laminated plate and laminating a plurality of laminated plates in the axial direction.
  • FIG. 2 is a perspective view of the stator (100) of the first embodiment. As shown in FIGS. 1 and 2, the stator core (110) includes one back yoke portion (111), a plurality of (in this example, nine) teeth portions (112), and a flange portion (113). . In FIG. 2, one tooth portion (112) is mainly drawn.
  • Each tooth portion (112) is a rectangular parallelepiped portion extending in the radial direction in the stator core (110) as shown in FIGS.
  • a space between the teeth portions (112) is a slot (114) in which the coil (120) is accommodated.
  • the back yoke part (111) has an annular shape.
  • the back yoke portion (111) connects the teeth portions (112) on the outer peripheral side of the teeth portion (112).
  • the outer peripheral portion of the back yoke portion (111) is fixed to the inner surface of the casing (20).
  • the brim portion (113) is a portion connected to the inner peripheral side of each tooth portion (112).
  • the brim portion (113) has a larger width (length in the circumferential direction) than the teeth portion (112).
  • the collar portion (113) has a cylindrical inner surface. The cylindrical surface is opposed to an outer peripheral surface (cylindrical surface) of a rotor core (210) described later with a predetermined distance (air gap (G)).
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the tooth portion (112) when the stator core (110) of the present embodiment is viewed from the inner peripheral side.
  • an insulator (161) is provided from both axial end surfaces of the tooth portion (112), and an insulating film (160) is provided between the coil (120) and the tooth portion (112). Is provided.
  • the insulating film (160) is a polyethylene terephthalate film.
  • FIG. 4 is a perspective view of the rotor (200) of the first embodiment.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the rotor (200) of the first embodiment.
  • the rotor (200) includes a rotor core (210) (magnetic core), a plurality of permanent magnets (220), and two end plates (230), and has a cylindrical shape.
  • the rotor (200) includes six permanent magnets (220).
  • the end plate (230) is not shown.
  • the rotor core (210) is a laminated core obtained by punching an electromagnetic steel plate (P) by press working to create a laminated plate and laminating a plurality of laminated plates in the axial direction.
  • the rotor core (210) is divided into an odd number (three in this example) of rotor cores in contact with each other in the axial direction. More specifically, the rotor core (210) is divided into two first rotor cores (240) arranged oddly from the axial end of the rotor core (210) and second rotor cores (250) arranged evenly. And is divided into three in the axial direction (see FIG. 5). As shown in FIG. 5, in this example, the height (H1) (the size in the axial direction) of the first rotor core (240) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250).
  • first and second rotor cores (240, 250) and the like will be described in detail.
  • first rotor core (240) and the second rotor core (250) are also referred to as divided rotor cores (240, 250).
  • the second rotor core (250) is formed with a plurality of magnet slots (211) into which the permanent magnets (220) are respectively attached.
  • Each of the magnet slots (211) is disposed at a 60 ° pitch around the axis of the second rotor core (250).
  • Each magnet slot (211) has a substantially U-shape when viewed in the axial direction, and penetrates the second rotor core (250) in the axial direction.
  • each magnet slot (211) includes a magnet insertion part (211a) orthogonal to the radius of the rotor core (210), and 2 extending outward from the magnet insertion part (211a).
  • the magnet insertion portion (211a) is rectangular in plan view in FIG. 1, and the permanent magnet (220) is inserted into the magnet insertion portion (211a).
  • the permanent magnet (220) is configured such that the axial height (Hm) is smaller than the axial height (H2) of the second rotor core (250) (see FIG. 5).
  • FIG. 6 is a plan view of the first rotor core (240) viewed from the axial direction.
  • the first rotor core (240) is provided with six gaps (241) penetrating in the axial direction. These gaps (241) are arranged to face the magnet slots (211) when the first rotor core (240) and the second rotor core (250) are overlapped.
  • the magnet slots (211) corresponding to the respective gaps (241) are indicated by alternate long and short dash lines.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the relationship between the position and size of the magnet slot (211) and the gap (241).
  • the solid line indicates the shape of the gap (241)
  • the alternate long and short dash line indicates the shape of the magnet slot (211).
  • the gap (241) is rectangular in plan view in FIG.
  • the width (Wg2) in the direction perpendicular to the radius in the gap (241) extends to the vicinity of the outer periphery of the first rotor core (240). By doing so, leakage magnetic flux generated between adjacent magnetic poles can be reduced.
  • the air gap (241) has a smaller magnetic resistance than the magnet slot (211).
  • the gap (241) has a radial width (Wg1) smaller than the radial width (Wm1) of the magnet insertion portion (211a).
  • the radial direction position of the gap (241) is such that the long side (e1) on the outer peripheral side is on the inner peripheral side with respect to the long side (e2) of the magnet insertion part (211a).
  • the width (Wg1) in the radial direction of the air gap (241) is formed to be larger than the air gap (G). This is because if the width (Wg1) is smaller than the air gap (G), the first rotor core (240) may cause a short circuit of magnetic flux.
  • the end plate (230) has a disc shape and is formed of a nonmagnetic metal such as stainless steel.
  • the end plate (230) and the first and second rotor cores (240, 250) are each formed with six bolt holes (213) that pass through in the axial direction and overlap each other when they are stacked.
  • FIG. 8 is a perspective view illustrating an assembled state of the rotor (200) of the present embodiment.
  • the permanent magnet (220) is attached to the magnet insertion part (211a).
  • each permanent magnet (220) has its both ends in the axial direction offset inward from the axial end of the second rotor core (250).
  • the permanent magnet (220) is fixed to the second rotor core (250) by, for example, bonding so as not to move in the magnet insertion portion (211a).
  • the first and second rotor cores (240, 250) are arranged with the first rotor core (240) being odd-numbered from one end, and the second rotor core (250) being even-numbered from the one end.
  • the second rotor core (250) is sandwiched between the first rotor core (240) from both axial ends.
  • the first and third from the end of the rotor (200) are the first rotor core (240), and the second is the second rotor core (250).
  • the positional relationship between the first rotor core (240) and the second rotor core (250) is matched so that each magnet slot (211) and the gap (241) of the first rotor core (240) overlap ( (See FIGS. 6 and 7).
  • the first rotor core (240) and the second rotor core (250) are in contact with each other by overlapping the first rotor core (240) and the second rotor core (250), but the axial ends of the respective permanent magnets (220).
  • the portion is offset inward from the axial end of the second rotor core (250), the permanent magnet (220) does not contact the first rotor core (240).
  • end plates (230) are attached from the end of each first rotor core (240).
  • the end plate (230) and the rotor core (210) are fixed by six bolts (270) (see FIG. 1) passed through the bolt holes (213).
  • a shaft hole (212) is formed at the center of the first and second rotor cores (240, 250).
  • a drive shaft (300) made of metal such as iron is shrink-fitted into the shaft hole (212).
  • the drive shaft (300) is for driving a compression mechanism (not shown) in the electric compressor.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a magnetic path (reverse magnetic field magnetic path) when a reverse magnetic field acts.
  • a reverse magnetic field acts on the rotor (200) of the present embodiment
  • a magnetic flux acts on the magnetic core portions (240a, 250a) (see FIG. 5) on the outer peripheral side of the permanent magnet (220) from the stator (100).
  • This magnetic flux is directed to the magnetic core portion (250a) on the permanent magnet (220) side to some extent, but most of the magnetic flux is directed to the magnetic core portion (240a) of each first rotor core (240) as indicated by an arrow in FIG. Head to.
  • the magnetic resistance of the air gap (241) of the first rotor core (240) is smaller than the magnetic resistance of the magnet slot (211). That is, in the motor (10) of this embodiment, the strength of the reverse magnetic field acting on the permanent magnet (220) is smaller than that of the conventional motor. Therefore, in this embodiment, it becomes possible to take measures against demagnetization of the permanent magnet (220) due to a reverse magnetic field.
  • the motor (10) can generate reluctance torque by the first rotor core (240). That is, in this embodiment, the decrease in magnet torque can be compensated by the reluctance torque in the first rotor core (240).
  • each magnet slot (211) is covered by the first rotor core (240). Therefore, it is possible to omit a cover or the like that prevents the permanent magnet (220) from coming off.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a rotor (200) according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the rotor (200) of the present embodiment includes one first rotor core (240) and one second rotor core (250). Also in this example, the height (H1) of the first rotor core (240) (the axial size) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250). Further, the first rotor core (240) and the second rotor core (250) are in contact with each other at the axial ends.
  • the second rotor core (250) can easily insert the permanent magnet (220) into the magnet slot (211) from the axial end portion side not in contact with the first rotor core (240). Further, in the second rotor core (250), a cover or the like for preventing the permanent magnet (220) from coming off is not required on the axial end portion side in contact with the first rotor core (240).
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of a rotor (200) according to Embodiment 3 of the present invention.
  • the rotor (200) of the present embodiment includes one first rotor core (240) and two second rotor cores (250).
  • the first rotor core (240) is connected to the second rotor core (250 from both axial ends thereof. ).
  • the height (H1) of the first rotor core (240) (the axial size) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250).
  • the permanent magnet (220) can be inserted from both axial ends of the rotor (200). Therefore, assembly of the rotor (200) is facilitated.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of a rotor (200) according to Embodiment 4 of the present invention.
  • the rotor (200) includes two first rotor cores (240) and two second rotor cores (250), and the first and second rotor cores (240, 250) are alternately stacked.
  • the height (H1) of the first rotor core (240) (the axial size) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250).
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of a rotor (200) according to Embodiment 5 of the present invention.
  • the rotor (200) includes three first rotor cores (240) and two second rotor cores (250).
  • the first rotor core (240) and the second rotor core (250) are alternately stacked.
  • the height (H1) of the first rotor core (240) (the axial size) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250).
  • H1 of the first rotor core (240) the axial size
  • H2 height
  • FIG. 14 is a plan view of the rotor (200) according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view of a rotor (200) according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 15 corresponds to the AA cross section of FIG.
  • the rotor (200) of the present embodiment includes one first rotor core (240) and two second rotor cores (250), and the first rotor core (240) has both axial ends. And sandwiched between the second rotor cores (250). Also in this example, the height (H1) of the first rotor core (240) (the axial size) is smaller than the height (H2) of the second rotor core (250).
  • the permanent magnet (220) is provided so as to constitute a multilayer for each pole. Specifically, three layers of permanent magnets (220) are provided on each pole.
  • the permanent magnet (220) on the outermost peripheral side of the rotor (200) is provided only in the second rotor core (250). Further, the second and third permanent magnets (220) from the outer peripheral side of the rotor (200) are provided so as to penetrate the first and second rotor cores (240, 250).
  • the second rotor core (250) is provided with a multilayer magnet slot (211) for each pole.
  • the air gap (241) is provided only at a position corresponding to the outermost permanent magnet (220).
  • each 1st rotor core (240) is the position of a 2nd rotor core (250) instead of a space
  • a magnet slot (211) connected to the magnet slot (211) is formed.
  • the demagnetization of the permanent magnet (220) corresponding to the air gap (241) Measures can be taken.
  • the first rotor core (240) and the second rotor core (250) are the same as those in the first, second, fourth, and fourth embodiments. 5 can be arranged.
  • a layer closer to the inner periphery than the first layer may have a gap (241) as in the first layer.
  • the shape of the gap (241) is not limited to the above example. In each embodiment, for example, a gap (241) having a form exemplified below can be adopted.
  • FIG. 16 is a plan view showing Modification 1 of the gap (241).
  • the air gap (241) illustrated in FIG. 16 is a through-hole having a cross-sectional shape (projected shape in the axial direction) along the magnet slot (211) and narrower than the magnet slot (211). Also in this example, the end (241a) of the gap (241) extends to the vicinity of the outer periphery of the first rotor core (240).
  • FIG. 17 is a plan view showing Modification 2 of the gap (241).
  • the projected shape of the gap (241) in the axial direction is such that the radial width (Wg1) is the radial width (Wm1) of the magnet insertion portion (211a) at the portion overlapping the magnet insertion portion (211a).
  • the long side (e1) on the outer peripheral side of the gap (241) is in a position overlapping the long side (e2) of the magnet insertion part (211a), but the long sides on the inner peripheral side overlap each other.
  • the positional relationship between the air gap (241) and the magnet slot (211) may be determined.
  • FIG. 18 is a plan view showing Modification 3 of the gap (241).
  • the projected shape of the gap (241) in the axial direction is such that the width (Wg3) is narrower than the width of the barrier portion (211b) at the portion overlapping the barrier portion (211b), and the magnet insertion portion ( The portion overlapping 211a) is the same as or larger than the width (Wm1) of the magnet insertion portion (211a).
  • FIG. 18 shows an example in which the width (Wg1) is larger than the width (Wm1).
  • FIG. 19 is a plan view showing Modification 4 of the gap (241).
  • the projected shape of the gap (241) in the axial direction is recessed near the center in the portion overlapping the magnet insertion portion (211a). Therefore, the radial width (Wg1) of the gap (241) is smaller than the radial width (Wm1) of the magnet slot (211).
  • the portion that overlaps the barrier portion (211b) is generally shaped to overlap the barrier portion (211b).
  • FIG. 20 is a plan view showing Modification 5 of the gap (241).
  • the projected shape of the gap (241) in the axial direction is such that the inner peripheral line near both ends of the magnet insertion portion (211a) is recessed toward the outer peripheral side.
  • the gap (241) has a width (Wg4) near the end of the magnet insertion portion (211a) smaller than a width near the center of the magnet slot (211).
  • the inner circumferential side line of the gap (241) is dented toward the outer circumferential side, but the outer circumferential side line may be dented toward the inner circumferential side or dented from both the inner and outer sides. Good.
  • the end of the air gap (241) in the direction perpendicular to the radius (the end (241a) or the like) extends as close as possible to the outer periphery of the first rotor core (240). This is because it is advantageous for reducing the leakage magnetic flux between adjacent poles.
  • any of the air gaps (241) described in the above embodiments and modifications may be shifted within a range overlapping the projection surface in the axial direction of the permanent magnet (220). Further, as shown in FIG. 16 and the like, the air gap (241) does not have to be line symmetric with the radius as the axis of symmetry. You may combine the form of the space
  • the number of divisions of the rotor core (210), that is, the number of the first and second rotor cores (240, 250) is an example.
  • first and second rotor cores (240, 250) are not limited to laminated cores (electromagnetic steel plates).
  • the first and second rotor cores (240, 250) can be made of a dust magnetic material.
  • the rotor (200) is configured by combining the cores made of different kinds of magnetic materials, such as the first rotor core (240) made of powder magnetic material and the second rotor core (250) made of electromagnetic steel plate. May be.
  • the end plate (230) may be omitted.
  • the end plate (230) for preventing the magnet from coming off is made of a non-magnetic material or a magnetic material.
  • the material cost increases, and in the case of a magnetic material, leakage of magnetic flux occurs.
  • omitting the end plate (230) has the effect of reducing costs or improving torque.
  • the present invention can be applied to a generator in addition to a motor.
  • the present invention can also be applied to a rotating electric machine in which a coil is distributedly wound around a stator core.
  • the present invention is useful as a rotor having a rotor core on which a magnet is mounted, and a rotating electric machine using the rotor.

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Abstract

本発明は、磁石が装着されたロータコアを有したロータを備えた回転電気機械において、回転電気機械としての性能低下を抑制しつつ、磁石の減磁の対策を図ることを目的とする。 軸方向に貫通する複数の空隙（241）を備えた第１ロータコア（240）を設ける。第１ロータコア（240）の軸方向端部に接するとともに、空隙（241）に対向する位置に複数の磁石用スロット（211）が形成された第２ロータコア（250）を設ける。空隙（241）は、磁石用スロット（211）よりも磁気抵抗を小さく形成する。 上記構成により、永久磁石（220）に作用する逆磁界の強度を小さくでき、且つ第１ロータコア（240）によってリラクタンストルクを発生させることができる。そのため、磁石が装着されたロータコアを有したロータを備えた回転電気機械において、回転電気機械としての性能低下を抑制しつつ、減磁の対策を図ることが可能になる。

Description

ロータ及びそれを用いた回転電気機械
　本発明は、磁石が装着されたロータコアを有したロータ、及びそれを用いた回転電気機械に関するものである。
　磁石補助型のシンクロナスリラクタンスモータ（Synchronous Reluctance Motor，略してSynRM）や内部磁石埋込型モータ（Interior Permanent Magnet，略してIPMモータ）などの回転電気機械は、磁石が装着されたロータコアを有している。このような回転電気機械では、ロータコアの永久磁石に、何らかの原因で、大きな逆磁界がステータから作用し、上記永久磁石の磁力が低減する現象（減磁）が起こる場合がある。これに対しては、例えば磁石の厚みを増すことで対策が可能である。しかしながら、この対策はコストアップにつながるという問題がある。
　また、磁束の磁路を工夫することで、減磁の対策を図った例がある（例えば特許文献１を参照）。この例では、永久磁石の表面上に磁性部材が配置されている。そして、ロータ鉄心と磁気的に結合し且つ上記磁性部材の端部と適宜の空隙をおいて、磁性材製のエンドリングが設けられている。
特開平８－５１７５１号公報
　しかしながら、特許文献１の例では、ロータ本体とエンドリングの間には空隙が設けられているので、モータ全体としてのサイズを従来通りに維持しようとすると、ロータ鉄心を配置できるスペースが小さくなる。すなわち、ロータ鉄心が小さくなり、モータとしての性能低下が懸念される。逆に、ロータ鉄心のサイズを従来通りに確保すれば、モータ全体としてのサイズが大きくなってしまい、コストアップにつながる可能性がある。
　本発明は上記の問題に着目してなされたものであり、磁石が装着されたロータコアを有したロータを備えた回転電気機械において、回転電気機械としての性能低下を抑制しつつ、磁石の減磁の対策を図ることを目的としている。
　上記の課題を解決するため、第１の発明は、
　複数の永久磁石（220）を有したロータにおいて、
　軸方向に貫通する複数の空隙（241）を有した第１ロータコア（240）と、
　上記第１ロータコア（240）の軸方向端部に接するとともに、上記空隙（241）に対応して複数の磁石用スロット（211）が形成された第２ロータコア（250）とを備え、
　上記空隙（241）は、上記磁石用スロット（211）よりも磁気抵抗が小さいことを特徴とする。
　この構成では、例えば、ロータ（200）に逆磁界が作用すると、この磁束は、ある程度は、磁石用スロット（211）内の永久磁石（220）側に向かうが、その多くが第１ロータコア（240）側へと向かう。これは、空隙（241）の磁気抵抗の方が、磁石用スロット（211）の磁気抵抗よりも小さいからである。すなわち、本発明のモータでは、従来のモータと比べ、永久磁石（220）に作用する磁界強度を小さくできる。
　また、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とは接しているので、第１ロータコア（240）にはステータ（100）（後述）からの磁界が効率的に作用する。そのため、第１ロータコア（240）によってリラクタンストルクを発生させることができる。
　また、第２の発明は、
　第１の発明のロータにおいて、
　上記空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、上記磁石用スロット（211）の半径方向の幅（Wm1）よりも小さいことを特徴とする。
　この構成では、空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）の設定によって、空隙（241）の磁気抵抗が定まる。
　また、第３の発明は、
　第１又は第２の発明のロータにおいて、
　上記第１ロータコア（240）は、上記第２ロータコア（250）よりも軸方向の大きさが小さいことを特徴とする。
　この構成では、上記リラクタンストルクよりもマグネットトルクの方が支配的になる。
　また、第４の発明は、
　第１から第３の発明の何れかのロータにおいて、
　上記第２ロータコア（250）は、軸方向両端から上記第１ロータコア（240）に挟み込まれていることを特徴とする。
　この構成では、ロータ（200）に逆磁界が作用すると、この磁束の多くがロータ（200）の軸方向両端に向かう。また、それぞれの磁石用スロット（211）は、第１ロータコア（240）によってカバーされる。
　また、第５の発明は、
　第１から第３の発明の何れかのロータにおいて、
　上記第１ロータコア（240）は、軸方向両端から上記第２ロータコア（250）に挟み込まれていることを特徴とする。
　この構成では、ロータ（200）に逆磁界が作用すると、この磁束の多くがロータ（200）の軸方向中心部に向かう。
　また、第６の発明は、
　第１から第５の発明の何れかのロータ（200）と、
　コイル（120）が巻回されたステータコア（110）を有したステータ（100）とを備えたことを特徴とする。
　また、第７の発明は、
　第６の発明の回転電気機械において、
　上記空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、上記ロータ（200）と上記ステータ（100）と間のエアギャップ（G）よりも大きいことを特徴とする。
　この構成では、幅（Wg1）がエアギャップ（G）よりも大きいので、第１ロータコア（240）による磁束の短絡が防止される。
　第１の発明によれば、永久磁石（220）に作用する逆磁界の強度を小さくでき、且つ第１ロータコア（240）によってリラクタンストルクを発生させることができる。そのため、磁石が装着されたロータコアを有したロータを備えた回転電気機械において、回転電気機械としての性能低下を抑制しつつ、減磁の対策を図ることが可能になる。
　また、第２の発明によれば、空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）で磁気抵抗を設定できるので、上記磁気抵抗の設定が容易である。
　また、第４の発明によれば、ロータ（200）に作用した逆磁界の多くが軸方向両端に向かうので、永久磁石（220）の両端における減磁の対策を図ることが可能になる。また、各磁石用スロット（211）が第１ロータコア（240）によってカバーされるので、永久磁石（220）の抜けを防止するカバー等を省略することが可能になる。
　また、第５の発明によれば、ロータ（200）に作用した逆磁界の多くが軸方向中心部に向かうので、永久磁石（220）の軸方向中心部における減磁の対策を図ることが可能になる。また、この構成では、ロータ（200）の軸方向両端から永久磁石（220）を挿入することができる。そのため、ロータ（200）の組み立てが容易になる。
　また、第７の発明によれば、上記磁束の短絡が防止されるので、回転電気機械の安定的な運転ができる。
図１は、本発明の実施形態１に係るモータの横断面図である。 図２は、実施形態１のステータの斜視図である。 図３は、実施形態１のステータコアを内周側から見た、ティース部の断面図である。 図４は、実施形態１のロータの斜視図である。 図５は、実施形態１のロータの断面図である。 図６は、第１ロータコアを軸方向から見た平面図である。 図７は、磁石用スロットと空隙の位置及び大きさの関係を説明する図である。 図８は、実施形態１のロータの組み立て状態を説明する斜視図である。 図９は、逆磁界が作用した際の磁路（逆磁界磁路）を説明する図である。 図１０は、本発明の実施形態２に係るロータの断面図である。 図１１は、本発明の実施形態３に係るロータの断面図である。 図１２は、本発明の実施形態４に係るロータの断面図である。 図１３は、本発明の実施形態５に係るロータの断面図である。 図１４は、実施形態６に係るロータの平面図である。 図１５は、本発明の実施形態６に係るロータの断面図である。 図１６は、空隙の変形例１を示す平面図である。 図１７は、空隙の変形例２を示す平面図である。 図１８は、空隙の変形例３を示す平面図である。 図１９は、空隙の変形例４を示す平面図である。 図２０は、空隙の変形例５を示す平面図である。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。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》
　図１は、本発明の実施形態１に係るモータ（10）の横断面図である。このモータ（10）は、例えば空気調和機の電動圧縮機（図示は省略）に用いる。
　〈モータ（10）の構成〉
　モータ（10）は、図１に示すように、ステータ（100）、ロータ（200）、及び駆動軸（300）を備え、上記電動圧縮機のケーシング（20）に収容されている。なお、以下の説明において、軸方向とは駆動軸（300）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より遠い側をいい、内周側とは上記軸心により近い側をいう。
　〈ステータ（100）〉
　ステータ（100）は、図１に示すように、円筒状のステータコア（110）と、コイル（120）を備えている。
　ステータコア（110）は、電磁鋼板（P）をプレス加工によって打ち抜いて積層板を作成し、複数の積層板を軸方向に積層した積層コアである。図２は、実施形態１のステータ（100）の斜視図である。ステータコア（110）は、図１，２に示すように、１つのバックヨーク部（111）、それぞれ複数（この例では９つ）のティース部（112）、及びツバ部（113）を備えている。なお、図２には、１つのティース部（112）を主に描いてある。
　それぞれのティース部（112）は、図１，２に示すように、ステータコア（110）において径方向に伸びる直方体状の部分である。各ティース部（112）の間の空間が、コイル（120）が収容されるスロット（114）である。
　バックヨーク部（111）は、円環状をしている。バックヨーク部（111）は、各ティース部（112）を該ティース部（112）の外周側で連結している。ステータコア（110）は、バックヨーク部（111）の外周部がケーシング（20）の内面に固定されている。
　ツバ部（113）は、それぞれのティース部（112）の内周側に連なる部分である。ツバ部（113）は、ティース部（112）よりも幅（周方向の長さ）が大きく構成されている。ツバ部（113）は、内周側の面が円筒面である。その円筒面は、後述のロータコア（210）の外周面（円筒面）と所定の距離（エアギャップ（G））をもって対向している。
　ティース部（112）には、いわゆる集中巻方式で、コイル（120）が巻回されている。すなわち、１つのティース部（112）ごとにコイル（120）が巻回され、巻回されたコイル（120）はスロット（114）内に収容されている。図３は、本実施形態のステータコア（110）を内周側から見た、ティース部（112）の断面図である。同図に示すように、ティース部（112）の軸方向の両端面側からインシュレータ（161）が設けられるとともに、コイル（120）とティース部（112）の間には、絶縁フィルム（160）が設けられている。この例では、絶縁フィルム（160）は、ポリエチレンテレフタレートのフィルムである。
　〈ロータ（200）〉
　図４は、実施形態１のロータ（200）の斜視図である。また、図５は、実施形態１のロータ（200）の断面図である。ロータ（200）は、ロータコア（210）（磁心）、複数の永久磁石（220）、及び２つの端板（230）を備え、円筒状の形態である。この例では、ロータ（200）は、６つの永久磁石（220）を備えている。なお、図４では端板（230）の図示を省略してある。
　ロータコア（210）は、電磁鋼板（P）をプレス加工によって打ち抜いて積層板を作成し、複数の積層板を軸方向に積層した積層コアである。ロータコア（210）は、後に詳述するように、上記軸方向に、互いに接する奇数個（この例では３つ）のロータコアに分割されている。より詳しくは、ロータコア（210）は、ロータコア（210）の軸方向の端から奇数番目に配置された２つの第１ロータコア（240）と、偶数番目に配置された第２ロータコア（250）とに、軸方向に３分割されている（図５を参照）。図５に示すように、この例では、第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。
　以下では、第１及び第２ロータコア（240,250）等の構成について詳述する。なお、以下では、第１ロータコア（240）や第２ロータコア（250）を分割ロータコア（240,250）とも呼ぶ。
　〈第２ロータコア（250）〉
　図４等に示すように、第２ロータコア（250）には、永久磁石（220）をそれぞれ装着する、複数の磁石用スロット（211）が形成されている。それぞれの磁石用スロット（211）は、第２ロータコア（250）の軸心回りに６０°ピッチで配置されている。それぞれの磁石用スロット（211）は、軸方向から見て概ねＵ字状の形状を有し、第２ロータコア（250）を軸方向に貫通している。詳しくは、図４に示すように、それぞれの磁石用スロット（211）は、ロータコア（210）の半径と直交する磁石挿入部（211a）と、該磁石挿入部（211a）から外周側に延びる２つのバリア部（211b）とで構成されている。磁石挿入部（211a）は、図１における平面視が長方形であり、該磁石挿入部（211a）に永久磁石（220）が挿入される。永久磁石（220）は、軸方向の高さ（Hm）が第２ロータコア（250）の軸方向の高さ（H2）よりも小さく構成されている（図５参照）。
　〈第１ロータコア（240）〉
　図６は、第１ロータコア（240）を軸方向から見た平面図である。図６に示すように、第１ロータコア（240）は、軸方向に貫通する６つの空隙（241）が設けられている。これらの空隙（241）は、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とを重ねると、磁石用スロット（211）と対向するように配置されている。なお、図６では、それぞれの空隙（241）が対応する磁石用スロット（211）を、一点鎖線で表示してある。
　図７は、磁石用スロット（211）と空隙（241）の位置及び大きさの関係を説明する図である。図７において、実線が空隙（241）の形状を示し、一点鎖線が磁石用スロット（211）の形状を示している。この例では、空隙（241）は、図７における平面視が長方形である。空隙（241）における、半径と直交する方向の幅（Wg2）は、第１ロータコア（240）の外周近傍まで延びている。こうすることで、隣接する磁極との間に生ずる漏れ磁束を低減できる。
　空隙（241）は、磁石用スロット（211）よりも磁気抵抗が小さく形成されている。この例では、空隙（241）は、半径方向の幅（Wg1）が磁石挿入部（211a）の半径方向の幅（Wm1）よりも小さい。これにより、半径方向においては、空隙（241）は、磁石用スロット（211）よりも磁気抵抗が小さくなる。空隙（241）の半径方向の位置は、外周側の長辺（e1）が、磁石挿入部（211a）の長辺（e2）よりも内周側にある。また、空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、エアギャップ（G）以上の大きさに形成されている。これは、もし幅（Wg1）がエアギャップ（G）よりも小さいと、第１ロータコア（240）によって磁束の短絡が起こるおそれがあるからである。
　〈端板（230）〉
　端板（230）は、円板状の形態を有し、例えばステンレスなどの非磁性金属で形成されている。端板（230）、第１及び第２ロータコア（240,250）には、軸方向に貫通し、これらを重ねた状態で互いに重なるボルト穴（213）がそれぞれ６つ形成されている。
　〈ロータ（200）の組み立て状態〉
　図８は、本実施形態のロータ（200）の組み立て状態を説明する斜視図である。第２ロータコア（250）には、磁石挿入部（211a）に永久磁石（220）を装着する。この場合、それぞれの永久磁石（220）は、図５に示すように、軸方向の両端部を第２ロータコア（250）の軸方向端から内側にオフセットさせておく。なお、永久磁石（220）は、磁石挿入部（211a）内で移動しないように、例えば接着するなどして第２ロータコア（250）に固定しておく。
　ロータ（200）では、第１及び第２ロータコア（240,250）は、一端から奇数番目に第１ロータコア（240）を配置し、上記一端から偶数番目に第２ロータコア（250）を配置する。この例では、図８に示すように、第２ロータコア（250）を軸方向両端から、第１ロータコア（240）で挟みこむ。これにより、ロータ（200）の端から１番目と３番目が第１ロータコア（240）、２番目が第２ロータコア（250）となる。このとき、各磁石用スロット（211）と、第１ロータコア（240）の空隙（241）とが重なるように、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）の位置関係を合わせておく（図６，７参照）。なお、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）を重ねることで、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とは互いに接するが、それぞれの永久磁石（220）の軸方向端部は、既述の通り、第２ロータコア（250）の軸方向端から内側にオフセットしているので、永久磁石（220）は第１ロータコア（240）に接触しない。
　それぞれの第１ロータコア（240）の端からは、図８に示すように、端板（230）を取り付ける。端板（230）とロータコア（210）は、ボルト穴（213）に通した６つのボルト（270）（図１参照）で固定する。
　なお、第１及び第２ロータコア（240,250）の中心には、軸穴（212）を形成してある。この軸穴（212）には、鉄などの金属で構成された駆動軸（300）を焼き嵌めする。駆動軸（300）は、上記電動圧縮機内の圧縮機構（図示は省略）を駆動するためのものである。
　《逆磁界作用時の磁路》
　図９は、逆磁界が作用した際の磁路（逆磁界磁路）を説明する図である。例えば、本実施形態のロータ（200）に逆磁界が作用し、ステータ（100）から永久磁石（220）の外周側にある磁心部（240a,250a）（図５参照）に磁束が作用したとする。この磁束は、ある程度は永久磁石（220）側の磁心部（250a）に向かうが、その多くが、図９に矢印で示すように、それぞれの第１ロータコア（240）の磁心部（240a）へと向かう。これは、第１ロータコア（240）の空隙（241）の磁気抵抗の方が、磁石用スロット（211）の磁気抵抗よりも小さいからである。すなわち、本実施形態のモータ（10）では、従来のモータと比べ、永久磁石（220）に作用する逆磁界強度が小さい。したがって、本実施形態では、逆磁界による永久磁石（220）の減磁を対策することが可能になる。
　本実施形態では、モータ（10）のサイズを従来と同等にしようとすれば、第１ロータコア（240）を設けた分だけ永久磁石（220）の軸方向長さ（Hm）が短くなるので、マグネットトルクの低下が考えられる。しかしながら、第１ロータコア（240）は、第２ロータコア（250）と接しているので、第１ロータコア（240）にはステータ（100）からの磁界が効率的に作用する。そのため、モータ（10）は、第１ロータコア（240）によってリラクタンストルクを発生させることができる。すなわち、本実施形態では、第１ロータコア（240）におけるリラクタンストルクによって、マグネットトルクの低下を補うことができるのである。
　《本実施形態における効果》
　したがって、本実施形態によれば、磁石が装着されたロータコアを有したロータを備えたモータにおいて、モータとしての性能低下を抑制しつつ、減磁の対策を図ることが可能になる。
　また、それぞれの磁石用スロット（211）は、第１ロータコア（240）によってカバーされる。そのため、永久磁石（220）の抜けを防止するカバー等を省略することが可能になる。
　《発明の実施形態２》
　図１０は、本発明の実施形態２に係るロータ（200）の断面図である。本実施形態のロータ（200）は、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とをひとつずつ備えている。この例でも第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。また、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とは、互いに軸方向端部で接している。
　このような構成とすることで、本実施形態においても、ロータ（200）に逆磁界が作用しても、その磁束の多くが、第１ロータコア（240）側の磁心部（240a）へと向かう。そのため、本実施形態では、それぞれの永久磁石（220）の第１ロータコア（240）側では、減磁の対策を図ることが可能になる。また、第２ロータコア（250）は、第１ロータコア（240）に接していない軸方向端部側から、永久磁石（220）を磁石用スロット（211）に、容易に挿入することができる。また、第２ロータコア（250）では、第１ロータコア（240）に接する軸方向端部側に、永久磁石（220）の抜けを防止するためのカバー等が不要になる。
　《発明の実施形態３》
　図１１は、本発明の実施形態３に係るロータ（200）の断面図である。本実施形態のロータ（200）は、ひとつの第１ロータコア（240）と、２つの第２ロータコア（250）とを備え、第１ロータコア（240）をその軸方向両端から、第２ロータコア（250）によって挟み込んで形成してある。この例でも第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。
　このような構成とすることで、本実施形態においても、ロータ（200）に逆磁界が作用しても、その磁束の多くが、第１ロータコア（240）側の磁心部（240a）へと向かう。そのため、比較的強い逆磁界が作用しがちな、ロータ（200）の軸方向中心部付近において、永久磁石（220）の減磁の対策を図ることが可能になる。
　また、この構成では、ロータ（200）の軸方向両端から永久磁石（220）を挿入することができる。そのため、ロータ（200）の組み立てが容易になる。
　《発明の実施形態４》
　図１２は、本発明の実施形態４に係るロータ（200）の断面図である。この例では、ロータ（200）は、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とを２つずつ備え、これらの第１及び第２ロータコア（240,250）は、交互に積層されている。この例でも第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。この構成においても、ロータ（200）に逆磁界が作用した場合には、その磁束の多くが、第１ロータコア（240）側の磁心部（240a）へと向かう。そのため、本実施形態でも、モータとしての性能低下を抑制しつつ、減磁の対策を図ることが可能になる。
　《発明の実施形態５》
　図１３は、本発明の実施形態５に係るロータ（200）の断面図である。この例では、ロータ（200）は、３つの第１ロータコア（240）と、２つの第２ロータコア（250）とを備えている。第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とは、交互に積層されている。この例でも第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。この構成においても、ロータ（200）に逆磁界が作用した場合に、その磁束の多くが、第１ロータコア（240）側の磁心部（240a）へと向かう。そのため、本実施形態でも、モータとしての性能低下を抑制しつつ、減磁の対策を図ることが可能になる。
　《発明の実施形態６》
　図１４は、実施形態６に係るロータ（200）の平面図である。また、図１５は、本発明の実施形態６に係るロータ（200）の断面図である。図１５は、図１４のＡ-Ａ断面に相当している。図１５に示すように、本実施形態のロータ（200）は、ひとつの第１ロータコア（240）と、２つの第２ロータコア（250）とを備え、第１ロータコア（240）をその軸方向両端から、第２ロータコア（250）によって挟み込んで形成してある。この例でも第１ロータコア（240）の高さ（H1）（上記軸方向の大きさ）は、第２ロータコア（250）の高さ（H2）よりも小さい。
　また、本実施形態のロータ（200）では、永久磁石（220）は、各極毎に多層を構成するように設けられている。具体的には、それぞれの極に３層の永久磁石（220）が設けられている。ロータ（200）の最も外周側の永久磁石（220）は、第２ロータコア（250）内にのみ設けられている。また、ロータ（200）の外周側から２層目及び３層目の永久磁石（220）は、第１及び第２ロータコア（240,250）を貫くように設けられている。
　永久磁石（220）を上記のように多層に配置するために、第２ロータコア（250）では、各極毎に多層の磁石用スロット（211）が設けられている。また、それぞれの第１ロータコア（240）では、空隙（241）は、最外周側の永久磁石（220）に対応する位置にのみ設けられている。そして、それぞれの第１ロータコア（240）は、最外周側から２層目及び３層目の永久磁石（220）に対応する位置に、空隙（241）の代わりに、第２ロータコア（250）の磁石用スロット（211）につながる磁石用スロット（211）が形成されている。
　上記のように、強い逆磁界が印加される可能性があるロータ（200）の最外周側に空隙（241）を設けることで、当該空隙（241）に対応した永久磁石（220）の減磁の対策を図ることが可能になる。
　なお、本実施形態のように永久磁石（220）を各極毎に多層に構成する場合においても、第１ロータコア（240）と第２ロータコア（250）とは、上記実施形態１、２、４、５のような配置とすることが可能である。
　また、逆磁界の大きさによっては、１層目よりも内周側の層（例えば２層目）を、１層目と同様に空隙（241）を有した構成にしてもよい。
　《空隙（241）の変形例》
　空隙（241）の形状は、上記の例には限定されない。各実施形態には、例えば以下に例示する形態の空隙（241）も採用できる。
　〈１〉図１６は、空隙（241）の変形例１を示す平面図である。図１６に例示の空隙（241）は、断面形状（軸方向への投影形状）が磁石用スロット（211）に沿い、且つ磁石用スロット（211）よりも幅が狭い貫通孔である。この例でも、空隙（241）の端部（241a）は、第１ロータコア（240）の外周近傍まで延びている。
　〈２〉図１７は、空隙（241）の変形例２を示す平面図である。図１７の例では、軸方向への空隙（241）の投影形状は、磁石挿入部（211a）に重なる部分では半径方向の幅（Wg1）が磁石挿入部（211a）の半径方向の幅（Wm1）よりも小さく、バリア部（211b）先端付近では概ねバリア部（211b）に沿っている。なお、この例では、空隙（241）の外周側の長辺（e1）が、磁石挿入部（211a）の長辺（e2）と重なる位置にあるが、内周側の長辺同士が重なるように、空隙（241）と磁石用スロット（211）の位置関係を定めてもよい。
　〈３〉図１８は、空隙（241）の変形例３を示す平面図である。図１８の例では、軸方向への空隙（241）の投影形状は、バリア部（211b）に重なる部分ではその幅（Wg3）が該バリア部（211b）の幅よりも狭く、磁石挿入部（211a）に重なる部分では該磁石挿入部（211a）の幅（Wm1）と同じ若しくは大きい。なお、図１８では、幅（Wg1）の方が幅（Wm1）よりも大きい例を図示してある。
　〈４〉図１９は、空隙（241）の変形例４を示す平面図である。図１９の例では、軸方向への空隙（241）の投影形状は、磁石挿入部（211a）に重なる部分では中央部付近が内周側に凹んでいる。そのため、空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、磁石用スロット（211）の半径方向の幅（Wm1）よりも小さい。また、バリア部（211b）に重なる部分では概ね該バリア部（211b）に重なる形状をしている。
　〈５〉図２０は、空隙（241）の変形例５を示す平面図である。図２０の例では、軸方向への空隙（241）の投影形状は、磁石挿入部（211a）両端付近の内周側ラインが外周側に向かって凹んでいる。これにより、空隙（241）は、磁石挿入部（211a）の端部付近の幅（Wg4）が、磁石用スロット（211）の中央付近の幅よりも小さくなる。なお、図２０の例では、空隙（241）の内周側ラインを外周側に向かって凹ませたが、外周側のラインを内周側に向かって凹ませたり、内外両方から凹ませてもよい。
　なお、何れの例も、空隙（241）の半径直交方向の端部（上記端部（241a）など）は、なるべく第１ロータコア（240）の外周近傍まで延ばすのが望ましい。これは、隣接極間の漏れ磁束の低減に有利だからである。
　また、上記実施形態や変形例で説明した空隙（241）は何れも、永久磁石（220）の軸方向への投影面に重なる範囲でずらしてもよい。また、空隙（241）は、図１６等に示したように、半径を対称軸とした線対称形である必要はない。上記で説明した空隙（241）の形態を組み合わせてもよい。
　《その他の実施形態》
　なお、ロータコア（210）の分割数、すなわち第１及び第２ロータコア（240,250）の数は例示である。
　また、第１及び第２ロータコア（240,250）は、積層コア（電磁鋼板）に限定されない。例えば、第１及び第２ロータコア（240,250）は、圧粉磁性体で構成することもできる。この場合でも、第１ロータコア（240）を圧粉磁性体で構成し、第２ロータコア（250）を電磁鋼板で構成するなど、異種の磁性材料で構成したコアを組み合わせてロータ（200）を構成してもよい。
　また、各実施形態では、端板（230）を省略してもよい。磁石の抜けを防止するための端板(230)は、非磁性材または磁性材で構成されるが、非磁性材の場合は材料コストアップにつながり、磁性材の場合は磁石磁束の漏れを生じるため、端板（230）を省略することにより、コスト低減またはトルク向上の効果がある。
　また、本発明は、モータの他に発電機にも適用できる。
　また、本発明は、コイルをステータコアに分布巻きする回転電気機械にも適用できる。
　本発明は、磁石が装着されたロータコアを有したロータ、及びそれを用いた回転電気機械として有用である。
　　　１　　　モータ（回転電気機械）
　１００　　　ステータ
　１１０　　　ステータコア
　１２０　　　コイル
　２００　　　ロータ
　２１０　　　ロータコア
　２１１　　　磁石用スロット
　２２０　　　磁石
　２４０　　　第１ロータコア
　２４１　　　空隙
　２５０　　　第２ロータコア

Claims (7)

  1. 　複数の永久磁石（220）を有したロータにおいて、
    　軸方向に貫通する複数の空隙（241）を有した第１ロータコア（240）と、
    　上記第１ロータコア（240）の軸方向端部に接するとともに、上記空隙（241）に対応して複数の磁石用スロット（211）が形成された第２ロータコア（250）とを備え、
    　上記空隙（241）は、上記磁石用スロット（211）よりも磁気抵抗が小さいことを特徴とするロータ。
  2. 　請求項１のロータにおいて、
    　上記空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、上記磁石用スロット（211）の半径方向の幅（Wm1）よりも小さいことを特徴とするロータ。
  3. 　請求項１のロータにおいて、
    　上記第１ロータコア（240）は、上記第２ロータコア（250）よりも軸方向の大きさが小さいことを特徴とするロータ。
  4. 　請求項１のロータにおいて、
    　上記第２ロータコア（250）は、軸方向両端から上記第１ロータコア（240）に挟み込まれていることを特徴とするロータ。
  5. 　請求項１のロータにおいて、
    　上記第１ロータコア（240）は、軸方向両端から上記第２ロータコア（250）に挟み込まれていることを特徴とするロータ。
  6. 　請求項１のロータ（200）と、
    　コイル（120）が巻回されたステータコア（110）を有したステータ（100）とを備えたことを特徴とする回転電気機械。
  7. 　請求項６の回転電気機械において、
    　上記空隙（241）の半径方向の幅（Wg1）は、上記ロータ（200）と上記ステータ（100）と間のエアギャップ（G）よりも大きいことを特徴とする回転電気機械。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150280500A1 (en) * 2012-11-01 2015-10-01 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet embedded motor, compressor, and refrigeration and air conditioning device
JP2019517768A (ja) * 2016-06-07 2019-06-24 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ リラクタンス機のための回転子
WO2019175927A1 (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10481211B2 (en) * 2014-01-15 2019-11-19 Lat Enterprises, Inc. State-of-charge indicator
JP2015154665A (ja) * 2014-02-18 2015-08-24 株式会社ジェイテクト ロータ及びロータの製造方法
DE112016006316T5 (de) * 2016-01-27 2018-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Magnetisierungsverfahren, Rotor, Motor und Scrollverdichter
DE112016006315T5 (de) * 2016-01-27 2018-10-18 Mitsubishi Electric Corporation Rotor, Magnetisierungsverfahren, Motor und Scrollverdichter
CN106253615B (zh) * 2016-08-26 2019-01-08 广东威灵电机制造有限公司 电机
KR101961142B1 (ko) * 2017-01-02 2019-03-25 엘지전자 주식회사 전동기 및 그의 로터의 제조방법
JP6627784B2 (ja) * 2017-01-11 2020-01-08 トヨタ自動車株式会社 回転電機ロータ
US20190165626A1 (en) * 2017-06-05 2019-05-30 Top Co., Ltd. Rotor and rotary machine
IT201700100814A1 (it) * 2017-09-08 2019-03-08 S M E S P A Procedimento per l'assemblaggio di un rotore di un motore sincrono a riluttanza variabile e tale rotore
JP2019161698A (ja) * 2018-03-07 2019-09-19 本田技研工業株式会社 回転電機のロータ組立体及び回転電機
WO2019242218A1 (zh) * 2018-06-20 2019-12-26 广东美芝制冷设备有限公司 转子、电机和压缩机
CN108768015B (zh) * 2018-07-20 2020-04-17 珠海格力电器股份有限公司 转子组件及电机
CN110875659A (zh) * 2018-08-30 2020-03-10 广东美芝制冷设备有限公司 旋转电机转子、电机及压缩机
CN113424401A (zh) * 2019-02-22 2021-09-21 三菱电机株式会社 电动机、压缩机及空调装置
WO2020201937A1 (en) * 2019-03-29 2020-10-08 The Trustees For The Time Being Of The Kmn Fulfilment Trust An electric power machine with a rotor member comprising magnetite
EP3780350B1 (en) * 2019-08-14 2022-07-13 Secop GmbH Interior permanent magnet rotor for a refrigerant compressor
DE102019129243A1 (de) * 2019-10-30 2021-05-06 Valeo Siemens Eautomotive Germany Gmbh Rotor für eine elektrische Maschine, zugehöriges Herstellungsverfahren und elektrische Maschine zum Antreiben eines Fahrzeugs
US20230208223A1 (en) * 2020-06-25 2023-06-29 Mitsubishi Electric Corporation Motor, compressor, and refrigeration cycle apparatus
CN112436689B (zh) * 2020-12-18 2022-09-13 山东理工大学 自带止退功能的嵌套式驱动电机凸极转子生产方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0851751A (ja) 1994-08-10 1996-02-20 Toshiba Corp 永久磁石式回転電機
JP2002354730A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 永久磁石式回転電機
JP2002354729A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 永久磁石式回転電機およびそれを用いた空気調和機
JP2004088852A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Daikin Ind Ltd 電動機およびそれを用いた圧縮機

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5808392A (en) 1994-04-28 1998-09-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Permanent magnet type rotating machine
CN2264439Y (zh) * 1996-05-06 1997-10-08 韩泰勋 轴向串相式交流低速同步电动机
JPH1189145A (ja) * 1997-09-10 1999-03-30 Fujitsu General Ltd 永久磁石形モータ
DE60023704T2 (de) * 1999-07-16 2006-08-03 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma Synchronmotor mit dauermagneten
JP2006014473A (ja) * 2004-06-25 2006-01-12 Aisin Seiki Co Ltd モータ
JP5130679B2 (ja) * 2006-09-07 2013-01-30 株式会社明電舎 順突極モータ
DE102006056873A1 (de) * 2006-12-01 2008-06-05 Siemens Ag Permanentmagnetrotor mit Aufbiegungen zum Fixieren der Permanentmagnete des Rotorpaketes
EP2676356A1 (en) * 2011-02-17 2013-12-25 CERN - European Organization For Nuclear Research A system and method for positioning and fixing objects relative to each other

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0851751A (ja) 1994-08-10 1996-02-20 Toshiba Corp 永久磁石式回転電機
JP2002354730A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 永久磁石式回転電機
JP2002354729A (ja) * 2001-05-25 2002-12-06 Hitachi Ltd 永久磁石式回転電機およびそれを用いた空気調和機
JP2004088852A (ja) * 2002-08-23 2004-03-18 Daikin Ind Ltd 電動機およびそれを用いた圧縮機

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150280500A1 (en) * 2012-11-01 2015-10-01 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet embedded motor, compressor, and refrigeration and air conditioning device
EP2916434A4 (en) * 2012-11-01 2016-06-29 Mitsubishi Electric Corp ELECTRIC MOTOR WITH RECESSED PERMANENT MAGNET, COMPRESSOR AND REFRIGERATION AND AIR CONDITIONING EQUIPMENT
US9800105B2 (en) * 2012-11-01 2017-10-24 Mitsubishi Electric Corporation Permanent magnet embedded motor, compressor, and refrigeration and air conditioning device
JP2019517768A (ja) * 2016-06-07 2019-06-24 シーメンス アクチエンゲゼルシヤフトＳｉｅｍｅｎｓ Ａｋｔｉｅｎｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ リラクタンス機のための回転子
WO2019175927A1 (ja) * 2018-03-12 2019-09-19 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置
KR20200098643A (ko) * 2018-03-12 2020-08-20 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전동기, 압축기, 송풍기, 및 냉동 공조 장치
JPWO2019175927A1 (ja) * 2018-03-12 2020-10-01 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置
JP2022051837A (ja) * 2018-03-12 2022-04-01 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置
US11394258B2 (en) 2018-03-12 2022-07-19 Mitsubishi Electric Corporation Electric motor, compressor, fan, and refrigerating and air conditioning apparatus
KR102459101B1 (ko) 2018-03-12 2022-10-26 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 전동기, 압축기, 송풍기, 및 냉동 공조 장치
JP7194165B2 (ja) 2018-03-12 2022-12-21 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置
JP7362801B2 (ja) 2018-03-12 2023-10-17 三菱電機株式会社 電動機、圧縮機、送風機、及び冷凍空調装置

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