特許 7574875 電動機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-21

(45)【発行日】2024-10-29

(54)【発明の名称】電動機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20241022BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【請求項の数】 30

(21)【出願番号】P 2023055744

(22)【出願日】2023-03-30

(65)【公開番号】P2024143201

(43)【公開日】2024-10-11

【審査請求日】2024-02-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000006611

【氏名又は名称】株式会社富士通ゼネラル

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 公興

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－０８０６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９２／００７４０９（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

永久磁石が埋め込まれて複数の磁極部が周方向に沿って設けられたロータコアを有するロータと、前記ロータの外周側に配置された複数のティース部を有するステータと、を備え、前記磁極部の極対の個数がｍ個、前記複数のティース部の個数が３ｍ個であり、前記ロータコアは、前記永久磁石の前記周方向における両端部のそれぞれから連続するように延びる非磁性部を有する電動機であって、
前記ロータの回転中心線に直交する平面において、各磁極部は、前記ロータの回転中心と一方の前記非磁性部の前記ロータコアの径方向における外周端とを通る直線である第１境界線と、前記ロータの前記回転中心と他方の前記非磁性部の前記径方向における外周端とを通る直線である第２境界線と、の間における外周面に形成された磁極外周面を有し、
前記平面において、前記周方向における前記磁極部の中央と、前記回転中心とを結ぶ直線をｄ軸とし、前記周方向に隣り合う前記磁極部同士の間の中央と、前記回転中心とを結ぶ直線をｑ軸として、
前記磁極外周面は、前記ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置して複数の曲率半径を有する前方側外周面と、前記ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置して複数の曲率半径を有する後方側外周面と、で形成されて、
前記平面において前記磁極部を前記ｄ軸に沿って仮想的に折り返して、前記前方側外周面を前記後方側外周面に重ねたとき、
前記前方側外周面は、前記径方向において前記後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する電動機。

【請求項2】

前記ロータコアの外周面には、前記周方向に隣り合う前記磁極部同士の間に、前記外周面が前記径方向に窪んだ溝部が、前記回転中心線に沿って形成され、前記平面において前記ｑ軸が前記溝部を通るように前記溝部が形成された溝部領域が設けられ、
前記磁極外周面は、前記ｄ軸が通る位置に形成されて前記回転中心からの距離が一定の径一定領域と、前記溝部領域と前記径一定領域との間に形成されて前記回転中心からの距離が変化する径変化領域と、を有する、
請求項１に記載の電動機。

【請求項3】

前記前方側外周面は、前記ｄ軸に隣り合って形成されて前記回転中心からの距離が一定の前方側径一定領域と、前記溝部領域と前記前方側径一定領域との間に形成されて前記回転中心からの距離が変化する前方側径変化領域と、を有し、
前記後方側外周面は、前記ｄ軸に隣り合って形成されて前記回転中心からの距離が一定の後方側径一定領域と、前記溝部領域と前記後方側径一定領域との間に形成されて前記回転中心からの距離が変化する後方側径変化領域と、を有する、
請求項２に記載の電動機。

【請求項4】

前記平面において、前記ロータコアの前記外周面の形状が前記回転中心に対して回転対称となるように、１つの前記極対である一極対を形成する範囲の前記ロータコアの前記外周面を一極対外周面としたとき、前記ロータコアの前記外周面は前記一極対外周面の形状が前記周方向にｍ回繰り返されて形成されている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項5】

各極対は、前記ｑ軸を挟んで配置されたＮ極磁極部とＳ極磁極部を有し、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか一方の磁極部を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか他方の磁極部に重ねたときに、前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面と前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面とは、互いに一致する形状に形成されている、
請求項４に記載の電動機。

【請求項6】

各極対は、前記ｑ軸を挟んで配置されたＮ極磁極部とＳ極磁極部を有し、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか一方の磁極部を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか他方の磁極部に重ねたときに、前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面と前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面とは、互いに一致しない形状に形成されている、
請求項４に記載の電動機。

【請求項7】

各極対は、前記ｑ軸を挟んで配置されたＮ極磁極部とＳ極磁極部を有し、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面が、当該Ｎ極磁極部におけるｄ軸であるＮ極ｄ軸に対して非対称な形状に形成され、前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面が、当該Ｓ極磁極部におけるｄ軸であるＳ極ｄ軸に対して非対称な形状に形成されている、
請求項４に記載の電動機。

【請求項8】

前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面は、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置するＮ極前方側外周面と、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＮ極後方側外周面と、を有し、
前記平面において前記Ｎ極磁極部を前記Ｎ極ｄ軸に沿って折り返して、前記Ｎ極前方側外周面が前記Ｎ極後方側外周面に重ねたとき、
前記Ｎ極前方側外周面は、前記径方向において前記Ｎ極後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項７に記載の電動機。

【請求項9】

前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面は、前記Ｓ極ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置するＳ極前方側外周面と、前記Ｓ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＳ極後方側外周面と、を有し、
前記平面において前記Ｓ極磁極部を前記Ｓ極ｄ軸に沿って折り返して、前記Ｓ極前方側外周面を前記Ｓ極後方側外周面に重ねたとき、
前記Ｓ極前方側外周面は、前記径方向において前記Ｓ極後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項７に記載の電動機。

【請求項10】

前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面は、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置するＮ極前方側外周面と、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＮ極後方側外周面と、を有し、
前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面は、当該Ｓ極磁極部の前記Ｓ極ｄ軸に対して前記回転方向の前方側に位置するＳ極前方側外周面と、前記Ｓ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＳ極後方側外周面と、を有し、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか一方の磁極部を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか他方の磁極部に重ねたときに、前記Ｎ極後方側外周面と前記Ｓ極後方側外周面とは、互いに一致しない形状に形成されている、
請求項７に記載の電動機。

【請求項11】

前記平面において、前記Ｎ極後方側外周面を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｓ極後方側外周面に重ねたとき、
前記Ｓ極後方側外周面は、前記径方向において前記Ｎ極後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項１０に記載の電動機。

【請求項12】

前記平面において、前記Ｎ極後方側外周面を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｓ極後方側外周面に重ねたとき、
前記Ｎ極後方側外周面は、前記径方向において前記Ｓ極後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項１０に記載の電動機。

【請求項13】

前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面は、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置するＮ極前方側外周面と、前記Ｎ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＮ極後方側外周面と、を有し、
前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面は、前記Ｓ極ｄ軸に対して前記回転方向の前方側に位置するＳ極前方側外周面と、前記Ｓ極ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置するＳ極後方側外周面と、を有し、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか一方の磁極部を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか他方の磁極部に重ねたときに、前記Ｎ極前方側外周面と前記Ｓ極前方側外周面は、互いに一致しない形状に形成されている、
請求項７に記載の電動機。

【請求項14】

前記平面において、前記Ｎ極前方側外周面を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｓ極前方側外周面に重ねたとき、
前記Ｓ極前方側外周面は、前記径方向において前記Ｎ極前方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項１３に記載の電動機。

【請求項15】

前記平面において、前記Ｎ極前方側外周面を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｓ極前方側外周面に重ねたとき、
前記Ｎ極前方側外周面は、前記径方向において前記Ｓ極前方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する、
請求項１３に記載の電動機。

【請求項16】

前記ロータコアの外周面には、前記周方向に隣り合う前記磁極部同士の間に、前記外周面が前記径方向に窪んだ溝部が、前記回転中心線に沿って形成されている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項17】

前記平面において、前記溝部の内面形状は、前記ｑ軸に対して非対称に形成されている、
請求項１６に記載の電動機。

【請求項18】

前記平面において、前記周方向に隣り合う前記溝部の内面形状は互いに異なる、
請求項１６に記載の電動機。

【請求項19】

前記平面において、前記ロータコアの前記磁極外周面は、前記ｄ軸から前記溝部に近づくに従って、前記回転中心からの距離が徐々に小さくなる、
請求項１６に記載の電動機。

【請求項20】

各極対は、前記ｑ軸を挟んで配置されたＮ極磁極部とＳ極磁極部を有し、
前記平面において、前記ロータコアの前記磁極外周面の各々は、前記ｄ軸上の位置で前記回転中心からの距離が最大となり、
前記平面において、前記Ｎ極磁極部の前記磁極外周面と前記Ｓ極磁極部の前記磁極外周面は、前記ｄ軸上の位置で前記回転中心からの距離が等しくなる、
請求項１９に記載の電動機。

【請求項21】

前記ロータコアの前記外周面は、前記ｑ軸が前記溝部を通るように前記溝部が形成された溝部領域を有し、
前記磁極外周面は、前記ｄ軸が通る位置に形成されて前記回転中心からの距離が一定の径一定領域と、前記溝部領域と前記径一定領域との間に形成されて前記回転中心からの距離が変化する径変化領域と、を有し、
前記径変化領域は、前記径一定領域における前記回転中心からの最大曲率半径よりも小さい複数の曲率半径で形成されている、
請求項１６に記載の電動機。

【請求項22】

前記径変化領域の前記複数の曲率半径は、前記溝部に近づくに従って曲率半径が徐々に小さくなる、
請求項２１に記載の電動機。

【請求項23】

前記径一定領域は、前記ｄ軸に対して前記ロータの回転方向の前方側に位置する前方側一定領域と、前記ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置する後方側一定領域と、を有し、
前記前方側一定領域は、前記後方側一定領域よりも前記周方向の大きさが小さい、
請求項２１に記載の電動機。

【請求項24】

各磁極部には、板状の前記永久磁石が、前記永久磁石の厚さ方向が前記ｄ軸に沿うように配置されている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項25】

各磁極部には、２つの板状の前記永久磁石が、各永久磁石の厚さ方向が交差するように配置されている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項26】

各極対は、前記ｑ軸を挟んで配置されたＮ極磁極部とＳ極磁極部を有し、
各磁極部は、前記永久磁石の両端部から、前記ロータコアの前記外周面に向かって延びる２つの前記非磁性部を有し、
前記Ｓ極磁極部が有する前記２つの非磁性部は、当該Ｓ極磁極部におけるｄ軸であるＳ極ｄ軸に対して互いに非対称な形状に形成され、
前記Ｎ極磁極部が有する前記２つの非磁性部は、当該Ｎ極磁極部におけるｄ軸であるＮ極ｄ軸に対して互いに非対称な形状に形成されている、
請求項２４に記載の電動機。

【請求項27】

前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか一方の磁極部を前記回転中心まわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部のいずれか他方の磁極部に重ねたときに、前記Ｎ極磁極部が有する前記２つの非磁性部と、前記Ｓ極磁極部が有する前記２つの非磁性部とは、互いに一致しない形状に形成されている、
請求項２６に記載の電動機。

【請求項28】

前記平面において、前記Ｎ極磁極部と前記Ｓ極磁極部が有する４つの非磁性部は、形状が互いに異なる、
請求項２６に記載の電動機。

【請求項29】

前記ステータは、環状のヨーク部と、前記ヨーク部から前記径方向の内側へ延びる前記複数のティース部と、を有するステータコアを有し、
前記複数のティース部は、同一の形状に形成されている、
請求項１に記載の電動機。

【請求項30】

各ティース部は、巻き線が集中巻きで巻回された巻回部を有する、
請求項１に記載の電動機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電動機に関する。

【背景技術】

【0002】

電動機としては、ロータコアの内部に永久磁石が埋め込まれた埋込磁石型のロータを備えるものが知られている。この種の電動機は、永久磁石の外周側に形成される複数の磁極部が周方向に沿って設けられたロータと、ロータの外周側に配置された複数のティース部及び環状のヨーク部を有するステータと、を備える。

【0003】

関連技術としては、回転するロータの周方向において、ロータコアの外周面とティース部の内周面との間の空隙（エアギャップ）の大きさを変化させることで、周方向に沿った空隙での磁束密度分布を正弦波に近づけて、トルクリップルを低減する電動機がある（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－９０３５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、永久磁石の個数（磁極部の個数）である極数と、巻き線が巻かれた巻回部の個数に相当するティース部の個数との比率が２：３となる電動機は、ロータの周方向に隣り合うＮ極磁極部とＳ極磁極部の組である１つの極対（以後、「一極対」とも言う）の範囲においては、平均して３つのティース部がロータに対向することになる。ここで一例として、一極対の範囲に３つのティース部が対向するとき（ロータの周方向に並ぶ３つのティース部のうちの中央のティース部が、周方向に隣り合う磁極部同士の間の中央とロータの回転中心とを結ぶ直線であるｑ軸上に位置するとき）にステータとロータの間を循環する磁路が形成された場合において、ロータの周方向に並ぶ３つのティース部のうちの中央のティース部に着目する。この場合、ステータのヨーク部を通過せずにティース部の内周側の端部（鍔部）を経由してＮ極磁極部からＳ極磁極部へ至る磁路と、Ｎ極磁極部からこのティース部をロータの径方向に縦断した後にヨーク部を経由して隣り合うティース部からＳ極磁極部へと至る磁路との、２種類の磁路が生じる。このように中央のティース部において２種類の磁路が形成された場合、中央のティース部を通過する磁束は、ｑ軸に対して対称的な分布にはなり得ない。つまり、極数とティース部の個数との比率が２：３となる電動機では、１つの極対をなすＮ極永久磁石とＳ極永久磁石において、Ｎ極永久磁石とこのＮ極永久磁石に近接するティース部との間を通過する磁束密度分布と、Ｓ極永久磁石とこのＳ極永久磁石に近接するティース部との間を通過する磁束密分布とが、ｑ軸に対して対称にはならない。

【0006】

そのため、極数とティース部の個数との比率が２：３、言い換えると、極対の個数（以後、「極対数」とも言う）とティース部の個数との比率が１：３となる３相巻線の集中巻き電動機では、回転するロータの周方向においてロータとステータとの間の空隙での磁束密度分布を正弦波に近づけることが困難であった。この要因としては、例えば、ロータコアの外周面における磁極部の範囲の形状が、磁極部の中央とロータの回転中心とを結ぶ直線であるｄ軸に対して対称であることが挙げられる。そこで、ロータコアの外周面における磁極部の範囲で形成される空隙の大きさを工夫することで、空隙での磁束密度分布を正弦波に近づけることが考えられる。

【0007】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、回転するロータの周方向においてロータとステータとの間の空隙での磁束密度分布を正弦波に近づけることができる電動機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本願の開示する電動機の一態様は、永久磁石が埋め込まれて複数の磁極部が周方向に沿って設けられたロータコアを有するロータと、ロータの外周側に配置された複数のティース部を有するステータと、を備え、磁極部の極対の個数がｍ個、複数のティース部の個数が３ｍ個であり、ロータコアは、永久磁石の周方向における両端部のそれぞれから連続するように延びる非磁性部を有する電動機であって、ロータの回転中心線に直交する平面において、各磁極部は、ロータの回転中心と一方の非磁性部のロータコアの径方向における外周端とを通る直線である第１境界線と、ロータの回転中心と他方の非磁性部のロータコアの径方向における外周端とを通る直線である第２境界線と、の間における前記外周面に形成された磁極外周面を有し、ロータの回転中心線に直交する平面において、前記周方向における磁極部の中央と、前記回転中心と、を結ぶ直線をｄ軸とし、前記周方向に隣り合う磁極部同士の間の中央と、前記回転中心と、を結ぶ直線をｑ軸として、磁極外周面は、ｄ軸に対してロータの回転方向の前方側に位置して複数の曲率半径を有する前方側外周面と、ｄ軸に対して前記回転方向の後方側に位置して複数の曲率半径を有する後方側外周面と、で形成され、前記平面において磁極部をｄ軸に沿って仮想的に折り返して、前方側外周面を後方側外周面に重ねたとき、前方側外周面は、前記径方向において後方側外周面よりも内側に位置する小径外周面を有する。

【発明の効果】

【0009】

本願の開示する電動機の一態様によれば、回転するロータの周方向においてロータとステータとの間の空隙での磁束密度分布を正弦波に近づけることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施例１の電動機を示す平面図である。

【図2】図２は、実施例１におけるロータを示す平面図である。

【図3】図３は、実施例１におけるロータのロータコアの要部を説明するための平面図である。

【図4】図４は、実施例１におけるロータコアの一極対を示す拡大図である。

【図5】図５は、実施例１におけるロータコアの各磁極部の磁極外周面を示す模式図である。

【図6】図６は、実施例１におけるロータコアの磁極外周面の形状を説明するための模式図である。

【図7】図７は、比較例のロータコアの要部を説明するための平面図である。

【図8】図８は、比較例のロータにおける磁束の分布を示す平面図である。

【図9】図９は、比較例のロータを備えた電動機のエアギャップにおけるロータの周方向の磁束密度分布を示す図である。

【図10】図１０は、実施例１のロータにおける磁束の分布を示す平面図である。

【図11】図１１は、実施例１のロータの周方向における磁束密度分布を示す図である。

【図12】図１２は、電動機に生じる振動について実施例１と比較例とで比較して示す図である。

【図13】図１３は、電動機の周囲で生じる騒音について実施例１と比較例とで比較して示す図である。

【図14】図１４は、実施例２におけるロータコアの要部を説明するための平面図である。

【図15】図１５は、実施例２のロータの周方向における磁束密度分布を示す図である。

【図16】図１６は、変形例のロータコアの要部を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本願の開示する電動機の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例によって、本願の開示する電動機が限定されるものではない。

【実施例1】

【0012】

（電動機の構成）
図１は、実施例１における電動機を示す平面図である。図２は、実施例１におけるロータを示す平面図である。図１及び図２に示すように、本実施例１の電動機１は、６極９スロットの集中巻型の３相モータである。電動機１は、ロータ２１と、ロータ２１の外周側に配置されるステータ２２と、を備える。

【0013】

ロータ２１は、ケイ素鋼板等の軟磁性体からなる複数の金属板が積層されて形成された円柱状のロータコア２３を有しており、複数の金属板は、例えばカシメにより一体化されている。ロータコア２３の中心軸には、回転軸としてのシャフト３が挿通されて、シャフト３とロータ２１が固定されている。また、ロータコア２３には、長穴状の複数の冷媒ガス通路９がロータコア２３の軸方向（シャフト３の軸方向）に貫通して設けられており、複数の冷媒ガス通路９がシャフト３の軸まわりに沿って間隔をあけて配置されている。実施例１におけるロータコア２３の要部については後述する。

【0014】

ステータ２２は、概ね円筒形に形成されており、ロータ２１の外周側を囲むように配置されている。ステータ２２は、例えば、不図示の圧縮機の圧縮容器の内部等に固定される。図１に示すように、ステータ２２は、ステータコア２４と、上インシュレータ２５及び下インシュレータ（図示せず）と、複数の巻き線４６と、を備える。

【0015】

図２に示すように、ステータコア２４は、ロータコア２３の外周面２７との間に所定の空隙（エアギャップ）をあけて配置されている。ステータコア２４は、環状のヨーク部３１から、ロータコア２３の径方向の内側へ向かって延びる９つのティース部３２が、ステータコア２４の周方向において４０［度］（機械角）の間隔を等間隔にあけて形成されている。各ティース部３２には、ステータコア２４の内周側に位置する先端から、ステータコア２４の周方向の両側に突出する鍔部３３が形成されている。各ティース部３２は、同一形状に形成されている。各ティース部３２には、図１に示すように、各巻き線４６が集中巻きで巻回された巻回部４５がそれぞれ形成されている。複数の巻き線４６は、３つのＵ相巻き線４６－Ｕ１～４６－Ｕ３と、３つのＶ相巻き線４６－Ｖ１～４６－Ｖ３と、３つのＷ相巻き線４６－Ｗ１～４６－Ｗ３と、を有する。また、ステータ２２において、各巻回部４５から引き出されて一束にまとめられた中性線は、絶縁チューブで覆われて、ステータ２２の周方向（ロータ２１の回転方向）に隣り合う巻回部４５の隙間に挿入されている（図１参照）。上インシュレータ２５は、ステータコア２４の上端部に固定されている。下インシュレータは、ステータコア２４の下端部に固定されている。上インシュレータ２５及び下インシュレータは、ステータコア２４と巻き線４６とを絶縁する絶縁部材である。

【0016】

図２に示すように、実施例１の電動機１のロータコア２３は、永久磁石１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ（以下、永久磁石１３とも言う。）が埋め込まれる複数の磁石埋込孔１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ、１２ｅ、１２ｆ（以下、磁石埋込孔１２とも言う。）を有する。ロータコア２３には、６つのスリット状の磁石埋込孔１２が、シャフト３を中心として正六角形の各辺をなすように形成されている。各磁石埋込孔１２は、ロータコア２３の周方向に所定間隔をあけて配置されている。磁石埋込孔１２には、板状の永久磁石１３が埋め込まれている。なお、ロータコア２３の軸方向の両端面には、永久磁石１３の抜け止めのための端板が取り付けられているが、ロータコア２３の要部を説明するために端板の図示を省略している。この端板は、ロータコア２３のリベット穴７に通されるリベット８によってロータコア２３に対して固定されている。

【0017】

上述のようにロータコア２３には、永久磁石１３が埋め込まれることで６つの磁極部１１、すなわち３つのＮ極磁極部１１Ｎと３つのＳ極磁極部１１Ｓが、ロータコア２３の周方向に沿って交互に設けられている。Ｎ極磁極部１１Ｎ及びＳ極磁極部１１Ｓ（以下、磁極部１１とも言う。）は、永久磁石１３を含み、ロータコア２３の径方向において永久磁石１３の外周側部分（永久磁石１３とロータコア２３の外周面２７との間の部分）である。また、各磁極部１１には、板状の永久磁石１３が、永久磁石１３の厚さ方向が後述のｄ軸Ｄに沿うように配置されている。

【0018】

そして、本願の開示する電動機は、自然数をｍとして、磁極部１１（Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓ）がなす極対の個数がｍ個、複数のティース部３２の個数が３ｍ個である。また、磁極部１１の個数、すなわち極数は、２ｍ個である。実施例１の電動機１は一例として、極数が６個、極対の個数が３個、ティース部３２の個数が９個である。

【0019】

また、ロータ２１の回転中心（ロータコア２３の回転中心）Ｏを通る回転中心線に対して直交する平面（以下、直交平面とも言う。）において、ロータ２１の周方向における磁極部１１の中央（永久磁石１３の中央）と、回転中心Ｏとを結ぶ直線をｄ軸Ｄとし、ロータ２１の周方向に隣り合う磁極部１１同士の間の中央と、回転中心Ｏとを結ぶ直線をｑ軸Ｑとする。回転中心Ｏを通る回転中心線は、シャフト３の軸方向に沿うシャフト３の中心線と一致する。ロータコア２３は、ロータコア２３の周方向に等間隔で回転中心Ｏから放射状に延びる複数のｄ軸Ｄと、ロータコア２３の周方向に等間隔で回転中心Ｏから放射状に延びる複数のｑ軸Ｑと、を有する。

【0020】

図３は、実施例１におけるロータ２１のロータコア２３の要部を説明するための平面図である。図２及び図３に示すように、ロータコア２３は、複数の非磁性部１４ａ～１４ｆ、１５ａ～１５ｆ（以下、非磁性部１４、１５と称する。）と、複数の溝部１６、１７と、非磁性部１４、１５と溝部１６、１７との間に形成された複数のブリッジ部１８と、を有する。ここでは、磁石埋込孔１２の両端側に形成された非磁性部１４、１５のうち、一方の非磁性部である第１非磁性部１４（１４ａ～１４ｆ）がロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置し、他方の非磁性部である第２非磁性部１５（１５ａ～１５ｆ）が回転方向Ｒの後方側に位置するものとする。なお、ロータコア２３の周方向におけるロータコア２３の外周面２７の形状の詳細については後述する。

【0021】

ロータコア２３は、ロータコア２３の周方向における永久磁石１３の両端から連続するように、ロータコア２３の径方向の外側に向かって、すなわちロータコア２３の外周面２７に向かって延びる非磁性部（フラックスバリア）１４、１５を有する。非磁性部１４、１５は、磁石埋込孔１２に連続する空間部として形成されており、隣り合う磁極部１１同士の間においてステータ２２のヨーク部３１を通過せずにティース部３２の鍔部３３を経由して磁極部１１同士を循環する磁路が生じるのを非磁性部１４、１５によって防いでいる。言い換えると、ロータコア２３には、ロータコア２３の軸方向に貫通する貫通孔が形成されており、貫通孔において永久磁石１３によって埋まる領域が磁石埋込孔１２であり、貫通孔において永久磁石１３によって埋まらない領域が空間部である非磁性部１４、１５である。

【0022】

ロータコア２３の外周面２７には、ロータコア２３の周方向に隣り合う磁極部１１同士の間に、外周面２７の一部がロータコア２３の径方向に切り欠かれて窪んだ溝部１６、１７が、ロータコア２３の回転中心線に沿って形成されている。言い換えると、溝部１６、１７は、ロータコア２３の周方向において、隣り合う非磁性部１４、１５の間に位置しており、ｑ軸Ｑ上に配置されている。実施例１における溝部１６、１７の内面形状の詳細については後述する。

【0023】

（ロータコアの特徴的な構造）
次に、実施例１におけるロータコア２３の特徴的な構造について説明する。実施例１の特徴には、ロータコア２３の周方向におけるロータコア２３の外周面２７の形状が含まれる。

【0024】

（一極対外周面の形状）
図１～図３に示すように、ロータ２１の回転中心線に直交する平面（図面の紙面である直交平面。以下、直交平面とも称する。）において、ロータコア２３の外周面２７のうち、１つの極対である一極対を形成する範囲のロータコア２３の外周面２７を、一極対外周面２８とする。また、直交平面において、磁極部１１（Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓの組）がなす極対の個数をｍ個（ｍは自然数）とする。このとき、直交平面におけるロータコア２３の外周面２７の全体の形状は、１つの一極対外周面２８の形状がロータコア２３の周方向に対してｍ回繰り返されることで形成されている。つまり、直交平面において、ｍ個の一極対外周面２８のそれぞれは、ロータ２１の回転中心Ｏに対して互いに回転対称となるように形成されている。言い換えれば、直交平面において、後述するｑ軸Ｑを基準としてロータコア２３の外周面２７を周方向にｍ等分したそれぞれが一極対外周面２８であり、ｍ個の一極対外周面２８のそれぞれは互いに同じ形状である。これにより、ロータコア２３とこのロータコア２３に径方向で対向するステータコア２４とで形成される磁束の経路も周期的にｍ回繰り返されることとなる。その結果、機械角で３６０／ｍ［度］毎に、電気角では３６０[度]毎に、同じ磁束密度分布が周期的に繰り返されるため、ロータコア２３が１回転する間で磁束密度分布が不規則に変動することで振動が増大してしまうのを、抑制できる。例えば、実施例１のロータコア２３の外周面２７は、ロータコア２３の全周において、一極対外周面２８が３回繰り返して形成されている。

【0025】

ここで、上述の直交平面において、非磁性部（第１非磁性部１４、第２非磁性部１５）の内周面のうち、ロータコア２３の径方向で最も外周側に位置する箇所を外周端１４Ｅ、１５Ｅとする。また、ロータ２１の回転中心Ｏと第１非磁性部１４のロータコア２３の径方向における外周端１４Ｅとを通る直線を、第１境界線Ｂ１とする。また、ロータ２１の回転中心Ｏと第２非磁性部１５のロータコア２３の径方向における外周端１５Ｅを通る直線を第２境界線Ｂ２とする。このとき、ロータコア２３の各磁極部１１の外周面２７は、１つの磁極部１１を通過する２つの境界線（第１境界線Ｂ１と第２境界線Ｂ２）の間の範囲に形成された磁極外周面２９を有する。

【0026】

したがって、一極対外周面２８は、ロータコア２３の外周面２７の周方向において、図３、図４に示すように、溝部１７においてｑ軸Ｑを基準として回転方向Ｒの前方側に位置する溝部分の内面と、溝部１７に対して回転方向Ｒの前方側に位置するＮ極磁極部１１Ｎの磁極外周面２９（以下、Ｎ極外周面２９Ｎとも言う。）と、Ｎ極外周面２９Ｎに対して回転方向Ｒの前方側に位置する１つの溝部１６の内面と、溝部１６に対して回転方向Ｒの前方側に位置するＳ極磁極部１１Ｓの磁極外周面２９（以下、Ｓ極外周面２９Ｓとも言う。）と、Ｓ極磁極部１１Ｓに対して回転方向Ｒの前方側に位置する他の溝部１７においてｑ軸Ｑを基準として回転方向Ｒの後方側に位置する溝部分の内面と、を含む一極対の範囲である。１つの磁極外周面２９（Ｎ極外周面２９ＮまたはＳ極外周面２９Ｓ）は、外周面２７における、周方向に隣り合う２つのｑ軸Ｑの間に位置する外周面２７の範囲のうち、溝部１６、１７を含まない磁極部１１の範囲である。言い換えれば、各磁極外周面２９（Ｎ極外周面２９Ｎ及びＳ極外周面２９Ｓ）はそれぞれ、外周面２７の周方向で、１つの磁極部１１を通過する２つの境界線（第１境界線Ｂ１、第２境界線Ｂ２）の間の範囲に形成された部分である。

【0027】

図４は、実施例１におけるロータコア２３の一極対を示す拡大図である。図３及び図４に示すように、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９ＮとＳ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓは、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのいずれか一方の磁極部をロータ２１の回転中心Ｏまわりに６０［度］、仮想的に回転させて、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓの他方の磁極部に重ねたときに互いに一致しない形状に形成されている。なお、仮想的に回転させる対象となる磁極部は、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのどちらの磁極部でもよい。また、回転中心Оまわりに回転させる方向は、時計回りと反時計回りのどちらの方向でもよい。ここでは、Ｎ極磁極部１１Ｎを反時計回りに６０［度］仮想的に回転させてＳ極磁極部１１Ｓに重ねたと仮定して説明する。

【0028】

従来のロータコア（後述する比較例を示す図７参照）では一般的に、隣り合う磁極部（Ｓ極磁極部とＮ極磁極部）同士において、各磁極部の磁極外周面を含む一極対外周面の形状が、ｑ軸Ｑに対して対称な形状である。そのため、１つの極対をなすＮ極永久磁石とＳ極永久磁石において、Ｎ極永久磁石とこのＮ極永久磁石に近接するティース部との間を通過する磁束密度分布と、Ｓ極永久磁石とこのＳ極永久磁石に近接するティース部との間を通過する磁束密分布とが、ｑ軸Ｑに対して対称にはならない。

【0029】

これに対して、実施例１におけるロータコア２３は、１つの一極対外周面２８に着目したとき、この一極対外周面２８がｑ軸Ｑに対して互いに異なる形状に形成されることにより、１つの極対をなすＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３において、Ｎ極永久磁石１３とこのＮ極永久磁石１３に近接するティース部３２との間を通過する磁束密度分布と、Ｓ極永久磁石１３とこのＳ極永久磁石１３に近接するティース部３２との間を通過する磁束密分布とを、ｑ軸Ｑに対して対称に近づけることが可能になる。そのため、一極対外周面２８の範囲においてロータコア２３とティース部３２との間に形成される空隙（エアギャップ）の位置における磁束密度分布（空隙位置における径方向への磁束密度［Ｔ］を周方向に亘って測定または解析したもの）を更に正弦波に近づけることができる。

【0030】

例えば、実施例１では、ロータ２１の回転中心Ｏからロータコア２３の外周面２７までの距離が変化する径変化領域Ａ３（後述）の曲率半径ｒが、Ｎ極外周面２９Ｎの径変化領域Ａ３とＳ極外周面２９Ｓの径変化領域Ａ３とでそれぞれ異なる。これにより、一極対外周面２８がｑ軸Ｑに対して互いに異なる形状を、容易に実現できる。

【0031】

なお、Ｎ極磁極部１１Ｎ及びＳ極磁極部１１Ｓの一方の磁極部１１を他方の磁極部１１に重ねるときに一方の磁極部１１を仮想的に回転させる回転中心Ｏまわりの回転角度は、３６０／（２ｍ）［度］である。（極対の個数をｍ個とする。）また、以下の説明において、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに仮想的に回転させる場合の回転角度についても３６０／（２ｍ）［度］である。例えば、実施例１では、極対の個数がｍ＝３であるため、Ｎ極磁極部１１Ｎをロータ２１の回転中心Ｏまわりに仮想的に回転させてＳ極磁極部１１Ｓに重ねるとき、回転角度は３６０／６＝６０［度］である。

【0032】

（磁極外周面の形状）
図５は、実施例１におけるロータコア２３の各磁極部１１の磁極外周面２９を示す模式図である。図６は、実施例１におけるロータコア２３の磁極外周面２９の形状を説明するための模式図である。

【0033】

図５及び図に６示すように、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９Ｎが、このＮ極磁極部１１Ｎにおけるｄ軸ＤであるＮ極ｄ軸ＤＮに対して非対称な形状に形成されており、Ｓ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓが、このＳ極磁極部１１Ｓにおけるｄ軸であるＳ極ｄ軸ＤＳに対して非対称な形状に形成されている。

【0034】

このように、各磁極部１１の範囲に形成される磁極外周面２９の形状を工夫することで、１つの極対をなすＮ極永久磁石１３とＳ極永久磁石１３において、Ｎ極永久磁石１３とこのＮ極永久磁石１３に近接するティース部３２との間を通過する磁束密度分布と、Ｓ極永久磁石１３とこのＳ極永久磁石１３に近接するティース部３２との間を通過する磁束密分布とを、ｑ軸Ｑに対して更に対称に近づけることが可能になる。そのため、上述した一極対外周面２８の形状の工夫によって得られる効果に加えて、一極対外周面２８の範囲においてロータコア２３とティース部３２との間に形成される空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を正弦波に更に近づけることができる。

【0035】

（Ｎ極外周面の形状）
具体的には、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９Ｎは、図５に示すように、Ｎ極ｄ軸ＤＮに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置するＮ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆと、Ｎ極ｄ軸ＤＮに対して回転方向Ｒの後方側に位置するＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒと、を有する。

【0036】

図６は、ロータコア２３の直交平面において磁極部１１をｄ軸Ｄに沿って仮想的に折り返して、前方側外周面２９―Ｆを後方側外周面２９－Ｒに仮想的に重ねた図である。ここではＮ極磁極部１１Ｎを仮想的に折り返した場合について説明する。図６に示すように、ロータコア２３の直交平面においてＮ極磁極部１１ＮをＮ極ｄ軸ＤＮに沿って仮想的に折り返して重ねたとき、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４を有している。一方、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＮ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも内側に位置する部分を有しない。言い換えると、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、のみを有する。そして、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒの方から見た場合、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有する。

【0037】

（Ｓ極外周面の形状）
また、上述したＮ極磁極外周面２９Ｎと同様に、図５に示すように、Ｓ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓは、Ｓ極ｄ軸ＤＳに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置するＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆと、Ｓ極ｄ軸ＤＳに対して回転方向Ｒの後方側に位置するＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒと、を有する。

【0038】

Ｓ極磁極部１１Ｓを仮想的に折り返した場合について説明する。図６に示すように、ロータコア２３の直交平面においてＳ極磁極部１１ＳをＳ極ｄ軸ＤＳに沿って仮想的に折り返して重ねたとき、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４を有している。一方、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも内側に位置する部分を有しない。言い換えると、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、のみを有する。そして、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒの方から見た場合、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有する。

【0039】

（Ｎ極外周面とＳ極外周面との関係）
また、図３及び図４に示すように、直交平面において、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－ＲとＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに仮想的に回転させてＮ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとを重ねたときに互いに一致しない形状に形成されている。

【0040】

具体的には、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒをロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒに重ねたとき、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４（図３参照）を有し、かつ、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも内側に位置する部分を有しない。言い換えると、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、のみを有する。Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有する。

【0041】

あるいは、これとは逆に、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒをロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒに重ねたとき、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＳ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも内側に位置する小径外周面（図示せず）を有し、かつ、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内側に位置する部分を有しなくてもよい。言い換えると、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、を有するように形成されてもよい。Ｓ極後方側外周面２９Ｓ－Ｒは、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有するように形成されてもよい。

【0042】

例えば、実施例１では、ロータ２１の回転中心Ｏからロータコア２３の外周面までの距離が変化する径変化領域Ａ３の曲率半径ｒが、Ｎ極外周面２９Ｎの径変化領域Ａ３とＳ極外周面２９Ｓの径変化領域Ａ３とで互いに異なる。これにより、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのいずれか一方の磁極部をロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのいずれか他方の磁極部に重ねたときに互いに一致しない形状を、容易に実現できる。

【0043】

また同様に、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－ＦとＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＮ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとを重ねたときに互いに一致しない形状に形成されている（図３参照）。

【0044】

具体的には、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆをロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆに重ねたとき、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＮ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも内側に位置する小径外周面３４（図３参照）を有し、かつ、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも内側に位置する部分を有しない。言い換えると、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、のみを有する。Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有する。

【0045】

あるいは、これとは逆に、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆをロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆに重ねたとき、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＳ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも内側に位置する小径外周面（図示せず）を有し、かつ、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＮ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも内側に位置する部分を有しなくてもよい。言い換えると、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆよりも内周側に位置する部分（小径外周面３４）と、を有するように形成されてもよい。Ｓ極前方側外周面２９Ｓ－Ｆは、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆと重なる部分（重複外周面３５）と、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも外周側に位置する部分（大径外周面３６）と、のみを有するように形成されてもよい。

【0046】

例えば、実施例１では、ロータ２１の回転中心Ｏからロータコア２３の外周面までの距離が変化する径変化領域Ａ３の曲率半径ｒが、Ｎ極外周面２９Ｎの径変化領域Ａ３とＳ極外周面２９Ｓの径変化領域Ａ３とで互いに異なる。これにより、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのいずれか一方の磁極部をロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させて、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓのいずれか他方の磁極部に重ねたときに互いに一致しない形状を、容易に実現できる。

【0047】

直交平面において、ロータコア２３の磁極外周面２９は、図３に示すように、ｄ軸Ｄから溝部１６、１７に近づくに従って、ロータ２１の回転中心Ｏからの距離が徐々に小さくなるように形成されている。

【0048】

具体的には、ロータコア２３の直交平面において、ロータコア２３の磁極外周面２９の各々は、図３に示すように、ｄ軸Ｄ上の位置でロータ２１の回転中心Ｏからの距離（半径）が最大の外径Ｌとなる。また、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９ＮとＳ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓは、ｄ軸Ｄ上の位置で回転中心Ｏからの距離、すなわち外径Ｌが等しくなる。

【0049】

また、ロータコア２３の外周面２７は、ｑ軸Ｑが溝部１６を通るように溝部１６の内面１６ａが形成された溝部領域Ａ１と、ｑ軸Ｑが溝部１７を通るように溝部１７の内面１７ａが形成された溝部領域Ａ１と、を有する。ここで、溝部領域Ａ１は、例えば、直交平面において、溝部１６（溝部１７）の内面１６ａ（内面１７ａ）に接する接線（図示せず）とｑ軸Ｑとが、溝部１６（溝部１７）の内側でなす角度が４５［度］以下になる領域である。言い換えると、直交平面において、径変化領域Ａ３は、溝部１６（溝部１７）側の一端に接する接線とｑ軸Ｑとが、溝部１６（溝部１７）の内側でなす角度が４５［度］を超える領域である。

【0050】

図３及び図５に示すように、磁極外周面２９は、ｄ軸Ｄが通る位置に形成されてロータ２１の回転中心Ｏからの距離が一定の径一定領域Ａ２と、溝部領域Ａ１と径一定領域Ａ２との間に形成されてロータ２１の回転中心Ｏからの距離が変化する径変化領域Ａ３と、を有する。径一定領域Ａ２は、回転中心Ｏからの最大曲率半径ｒｍとなる曲率半径で形成される最大曲率半径領域である。径変化領域Ａ３は、径一定領域Ａ２における回転中心Ｏからの最大曲率半径ｒｍよりも小さい複数の曲率半径で形成されている。

【0051】

図３では、径一定領域Ａ２のうち、Ｎ極磁極部１１Ｎ側を径一定領域Ａｎ２とすると共に、この径一定領域Ａｎ２のうち、回転方向Ｒの前方側を径一定領域Ａｎ２―Ｆ、回転方向Ｒの後方側を径一定領域Ａｎ２―Ｒとする。同様に、径一定領域Ａ２のうち、Ｓ極磁極部１１Ｓ側を径一定領域Ａｓ２とすると共に、この径一定領域Ａｓ２のうち、回転方向Ｒの前方側を径一定領域Ａｓ２―Ｆ、回転方向Ｒの後方側を径一定領域Ａｓ２―Ｒとする。

【0052】

径変化領域Ａ３を形成する複数の曲率半径は、溝部１６、１７に近づくに従って曲率半径ｒが徐々に小さくなる。ここでは説明の単純化のために、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆの径変化領域Ａ３を形成する曲率半径の組合せと、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒの径変化領域Ａ３を形成する曲率半径の組合せとが、それぞれ等しいものとして説明する。すなわち、前方側径変化領域Ａ３－Ｆの第１曲率半径ｒ１－Ｆと、後方側径変化領域Ａ３－Ｒの第１曲率半径ｒ１－Ｒとは、ｒ１－Ｆ＝ｒ１－Ｒ＝ｒ１とし、前方側径変化領域Ａ３－Ｆの第２曲率半径ｒ２－Ｆと、後方側径変化領域Ａ３－Ｆの第２曲率半径ｒ２－Ｒとは、ｒ２－Ｆ＝ｒ２－Ｒ＝ｒ２とする。一例として径変化領域Ａ３は、最大曲率半径ｒｍよりも小さい第１曲率半径ｒ１で形成された第１領域Ａ３－１と、第１曲率半径ｒ１よりも小さい第２曲率半径ｒ２で形成された第２領域Ａ３－２と、を有する。径変化領域Ａ３には、径一定領域Ａ２から溝部領域Ａ１に向かって、第１領域Ａ３－１、第２領域Ａ３－２の順に連続して形成されている。なお、実施例１では、第１曲率半径ｒ１と第２曲率半径ｒ２の大きさの差が比較的小さいため、第１領域Ａ３－１と第２領域Ａ３－２とが滑らかに連続している。各曲率半径ｒ（ｒ１、ｒ２）の中心Ｏｒ（Ｏｒ１、Ｏｒ２）は、曲率半径が小さくなるに従ってロータコア２３の外周面２７に近づくように配置されている。なお、複数の曲率半径の種類は、２種類に限定されない。

【0053】

図３では、前方側径変化領域Ａ３－Ｆの第２曲率半径ｒ２－Ｆのうち、Ｎ極磁極部１１Ｎ側を第２曲率半径ｒｎ２－Ｆとし、Ｓ極磁極部１１Ｓ側を第２曲率半径ｒｓ２－Ｆとする。同様に、後方側径変化領域Ａ３－Ｒの第２曲率半径ｒ２－Ｒにうち、Ｎ極磁極部１１Ｎ側を第２曲率半径ｒｎ２－Ｒとし、Ｓ極磁極部１１Ｓ側を第２曲率半径ｒｓ２－Ｒとする。なお、図３では、第１曲率半径ｒ１の図示を省略する。

【0054】

また、径一定領域Ａ２は、図５に示すように、ｄ軸Ｄに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する前方側一定領域Ａ２－Ｆと、ｄ軸Ｄに対して回転方向Ｒの後方側に位置する後方側一定領域Ａ２－Ｒと、を有する。前方側一定領域Ａ２－Ｆの周方向の長さは、後方側一定領域Ａ２－Ｒの周方向の長さよりも小さい。これにより、各磁極外周面２９において、前方側外周面２９－Ｆの範囲で形成される空隙（エアギャップ）がｑ軸Ｑに向かうに従って徐々に大きくなると共に、後方側外周面２９－Ｒの範囲で形成される空隙（エアギャップ）がｑ軸Ｑに向かうに従って徐々に大きくなる比率を、前方側外周面２９―Ｆの範囲で形成される空隙（エアギャップ）がｑ軸Ｑに向かうにしたがって徐々に大きくなる比率よりも、小さくする形状を容易に得られる。すなわち、前方側一定領域Ａ２－Ｆが、後方側一定領域Ａ２－Ｒよりも小さいことにより、各直交平面においてＮ極磁極部１１ＮをＮ極ｄ軸ＤＮに沿って仮想的に折り返して、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－ＦをＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒに重ねたとき、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆは、ロータコア２３の径方向においてＮ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４を有し、かつ、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒは、ロータコア２３の径方向においてＮ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆよりも内側に位置する部分を有しないという形状を、容易に得ることができる。

【0055】

また、実施例１では、図５に示すように、ｄ軸Ｄに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する前方側径変化領域Ａ３－Ｆは、ｄ軸Ｄに対して回転方向Ｒの後方側に位置する後方側径変化領域Ａ３－Ｒよりも大きい。これにより、各磁極外周面２９において、前方側外周面２９－Ｆの範囲で形成される空隙が徐々に大きくすると共に、後方側外周面２９－Ｒの範囲で形成される空隙が徐々に大きくなる比率を、前方側外周面２９―Ｆよりも小さくする形状を容易に得られる。

【0056】

なお、説明の単純化のために、Ｎ極前方側外周面２９Ｎ－Ｆの前方側径変化領域Ａ３－Ｆを形成する複数の曲率半径の組合せと、Ｎ極後方側外周面２９Ｎ－Ｒの径変化領域Ａ３－Ｒを形成する複数の曲率半径の組合せとが、それぞれ等しいものとして説明したが、前方側径変化領域Ａ３－Ｆと後方側径変化領域Ａ３－Ｒは、複数の曲率半径の組合せが互いに異なっていてもよい。例えば、前方側径変化領域Ａ３－Ｆ（Ａｓ３－Ｆ）の第１曲率半径ｒ１－Ｆと、後方側径変化領域Ａ３－Ｒ（Ａｓ３－Ｒ）の第１曲率半径ｒ１－Ｒとが、互いに異なっていてもよい。同様に、前方側径変化領域Ａ３－Ｆ（Ａｓ３－Ｆ）の第２曲率半径ｒ２－Ｆ（ｒｓ２－Ｆ）と、後方側径変化領域Ａ３－Ｒ（Ａｓ３－Ｒ）の第２曲率半径ｒ２－Ｒ（ｒｓ２－Ｒ）とが、互いに異なっていてもよい。

【0057】

（溝部の内面形状）
図３に示すように、ロータコア２３の直交平面において、溝部１６の内面１６ａの形状は、ｑ軸Ｑに対して非対称に形成されている。同様に、溝部１７の内面１７ａの形状は、ｑ軸Ｑに対して非対称に形成されている。また、ロータコア２３の外周面２７には、溝部１６と溝部１７がロータコア２３の周方向に沿って交互に配置されている。直交平面において、ロータコア２３の周方向に隣り合う溝部１６の内面１６ａと溝部１７の内面１７ａの形状は互いに異なる。このような溝部１６、１７の内面１６ａ、１７ａの形状は、内面１６ａ、１７ａを各磁極外周面２９の径変化領域Ａ３と滑らかに連続させた結果として形成されている。

【0058】

（非磁性部の形状）
Ｓ極磁極部１１Ｓが有する２つの非磁性部（第１非磁性部１４、第２非磁性部１５）は、このＳ極磁極部１１Ｓにおけるｄ軸であるＳ極ｄ軸ＤＳに対して互いに非対称な形状に形成されている。Ｎ極磁極部１１Ｎが有する２つの非磁性部（第１非磁性部１４、第２非磁性部１５）は、このＮ極磁極部１１Ｎにおけるｄ軸であるＮ極ｄ軸ＤＮに対して互いに非対称な形状に形成されている。また、Ｎ極磁極部１１Ｎが有する２つの非磁性部１４、１５と、Ｓ極磁極部１１Ｓが有する２つの非磁性部１４、１５は、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＮ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとを重ねたときに互いに一致しない形状に形成されている。

【0059】

具体的には、ロータコア２３の直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓが有する４つの非磁性部１４、１５は、形状が互いに異なる。例えば、図３に示すように、ロータコア２３の周方向に隣り合う磁極部１１（Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓ）における４つ非磁性部１４ａ、１５ａ、１４ｂ、１５ｂの形状が互いに異なる。これは、磁極外周面２９の形状と溝部１６、１７の形状とに合わせて、各非磁性部１４、１５を大きく確保することと、ブリッジ部１８の機械的強度を適正に確保することとを両立させる結果として形状が互いに異なっている。よって、ロータコア２３によれば、磁極外周面２９を含む一極対外周面２８による磁束密度分布の調整と、非磁性部１４、１５による磁束の流れの調整と、ブリッジ部１８の機械的強度の確保と、をそれぞれ適切に得ることができる。

【0060】

また、ロータコア２３において各リベット穴７の中心は、各ｑ軸Ｑ上に位置している。図示しないが、ロータコア２３の各磁極部１１は、２つの非磁性部１４，１５を有する構造に限定されず、例えば、磁石埋込孔１２と磁極外周面２９との間において、各非磁性部１４、１５のｄ軸Ｄ側に隣り合うように、更に他の非磁性部（空間部）が設けられてもよい（後述する比較例を示す図８参照）。

【0061】

（実施例１と比較例との比較）
上述した実施例１と比較する比較例について説明する。図７は、比較例のロータコアの要部を説明するための平面図である。図７に示すように、比較例のロータコア１０１は、一極対の範囲の一極対外周面１２８がｑ軸Ｑに対して対称形状に形成されている点で、実施例１と異なる。また、比較例のロータコア１０１は、各磁極部１１の磁極外周面１２９がｄ軸Ｄに対して対称形状に形成されている点で、実施例１と異なる。さらに、比較例のロータコア１０１の外周面１２７は、溝部１０２が形成される範囲と、この溝部１０２の範囲におけるｑ軸Ｑ上に突起部１０３が形成されている点とが、実施例１と異なる。

【0062】

図８は、比較例のロータにおける磁束の分布（磁束線図）を示す平面図である。図８において、ロータの回転方向Ｒ（反時計回り）に対して機械角が０［度］から１２０［度］までの範囲を示している。図８に示す実験モデルでは、ロータコア１０１の冷媒ガス通路９を省略している。図８は、ロータの回転方向Ｒに対してＮ極磁極部１１Ｎ、Ｓ極磁極部１１Ｓの順に並んでおり、ロータの周方向に並ぶ３つのティース部３２のうちの中央のティース部３２が、６０［度］に位置するｑ軸Ｑ上に位置している状態を示している。

【0063】

図８に示すように、中央のティース部３２はその周方向の中心がｑ軸Ｑ上に位置するものの、中央のティース部３２では、Ｎ極磁極部１１Ｎから中央のティース部３２に流れた磁束がヨーク部３１を通過せずに鍔部３３を経由して、隣り合うＳ極磁極部１１Ｓへ流れる磁路が生じており、この磁路における磁束の分布がｑ軸Ｑに対して非対称となることが顕著に現れている。

【0064】

図９は、比較例のロータを備えた電動機のエアギャップにおけるロータの周方向の磁束密度分布を示す図である。図９において、縦軸が径方向の磁束密度［Ｔ］を示し、横軸がロータの周方向に対する機械角［度］を示す。図９において、理想的な正弦波を実線で示し、比較例を破線で示す。図９は、図８における機械角が０［度］から１２０［度］までの範囲において、比較例のロータコア１０１の一極対外周面１２８と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を示している。

【0065】

図９に示すように、比較例の磁束密度分布は、０［度］近傍、６０［度］近傍、１２０［度］近傍の各位置で、理想的な正弦波からのずれの大きさ（歪み）が大きくなっている。そのため比較例では、ロータに作用する磁束が滑らかに変化せず、ロータの径方向に生じる加振力が大きくなりやすい。また、電動機をベクトル制御する際の基準となる磁束密度が０（ゼロ）［Ｔ］となる点が、理想的な正弦波では０［度］、６０［度］、１２０［度］に現れるのに対し、比較例のロータを備えた電動機では、磁束密度が０（ゼロ）［Ｔ］となる点が、特に０［度］、６０［度］からは３～５［度］程離れた機械角で現れている。そのため、比較例のロータを備えた電動機では、ロータの周方向の磁束密度分布が理想的な正弦波から離れること、特に、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓの組がなす極対の個数をｍ個としたとき、磁束密度が０［Ｔ］となる点がロータコア１０１の周方向で３６０／（２ｍ）［度］の倍数となる角度から離れた機械角で現れることで、ロータの回転制御を適正化することができない。その結果、比較例のロータを備えた電動機は、ロータの径方向に生じる振動が十分に低減できない。なお、ロータの周方向においてティース部３２同士の間の開口部となる４０［度］、８０［度］の位置近傍では、磁束密度が急激に低下する結果として、磁束密度分布が理想的な正弦波から大きくずれる。

【0066】

図１０は、実施例１のロータ２１における磁束の分布（磁束線図）を示す平面図である。図１０において、ロータ２１の回転方向Ｒに対して機械角が０［度］から１２０［度］までの範囲を示している。図１０に示す実験モデルでは、ロータコア２３の冷媒ガス通路９を省略している。図１０は、ロータ２１の回転方向Ｒに対してＵ相ティース部３２Ｕ、Ｖ相ティース部３２Ｖ、Ｗ相ティース部３２Ｗの順に並んでおり、Ｕ相ティース部３２ＵとＶ相ティース部３２ＶがＮ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９Ｎに対向する共に、Ｖ相ティース部３２ＶとＷ相ティース部３２ＷがＳ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓに対向する状態を示している。この状態を一例として、ロータ２１における磁束の流れを説明する。

【0067】

図１０に示すように、実施例１では、Ｕ相ティース部３２Ｕについて、ロータコア２３のＮ極後方外周面２９Ｎ－Ｒのｑ軸Ｑ近傍（径変化領域Ａ３）でのロータコア２３の外径をｑ軸Ｑ側に向かって徐々に小さくし、Ｎ極後方外周面２９Ｎ－ＲとＵ相ティース部３２Ｕの鍔部３３との空隙が大きくされている。これにより、Ｎ極後方外周面２９Ｎ－Ｒのｑ軸Ｑ近傍での磁気抵抗を上げて、Ｎ極後方外周面２９Ｎ－Ｒからの磁束の漏れを抑え、Ｎ極後方外周面２９Ｎ－ＲからＵ相ティース部３２Ｕへ向けて磁束を効果的に流し、磁束の流れがスムーズにされている。

【0068】

次に、実施例１では、Ｖ相ティース部３２Ｖについて、ロータコア２３のＮ極前方外周面２９Ｎ－Ｆのｑ軸Ｑ近傍でのロータコア２３の外径がｑ軸Ｑに向かって小さくなる比率が、Ｎ極後方外周面２９Ｎ－Ｒのｑ軸Ｑ近傍よりも増やされている。これにより、Ｎ極前方外周面２９Ｎ－Ｆのｑ軸Ｑ近傍でのＶ相ティース部３２Ｖに向かう磁束の流れを調整し、Ｎ極前方外周面２９Ｎ－ＦからＶ相ティース部３２Ｖに流れた磁束がヨーク部３１を通過せずにＶ相ティース部３２Ｖの鍔部３３を経由して、隣り合うＳ極磁極部１１Ｓへ流れる磁路が生じることが抑えられている。

【0069】

また、Ｖ相ティース部３２Ｖでは、Ｖ相ティース部３２Ｖの鍔部３３からＳ極磁極部１１Ｓへ向かう磁束が少ないので、Ｓ極後方外周面２９Ｓ－Ｒのｑ軸Ｑ近傍におけるロータコア２３の外径を、Ｓ極前方外周面２９Ｓ－Ｆのｑ軸Ｑ近傍よりも大きくし、かつ、緩やかに小さくしている。

【0070】

次に、実施例１では、Ｗ相ティース部３２Ｗについて、ロータコア２３のＳ極前方外周面２９Ｓ－Ｆのｑ軸Ｑ近傍でのロータコア２３の外径をｑ軸Ｑ側に向かって徐々に小さくし、Ｓ極前方外周面２９Ｓ－ＦとＷ相ティース部３２Ｗの鍔部３３との空隙が大きくされている。これにより、Ｓ極前方外周面２９Ｓ－Ｆのｑ軸Ｑ近傍での磁気抵抗を上げて、Ｗ相ティース部３２Ｗの鍔部３３からの磁束の漏れを抑えることで、Ｗ相ティース部３２ＷからＳ極前方外周面２９Ｓ－Ｆへ向けて磁束を効果的に流し、Ｓ極磁極１１Ｓの永久磁石１３へ向かう磁束の流れがスムーズにされている。

【0071】

ここで図１０に示す実施例１は、図８に示す比較例と比べると、３つのティース部３２における中央のティース部３２であるＶ相ティース部３２Ｖにおいて、Ｎ極磁極部１１ＮからＶ相ティース部３２Ｖに流れた磁束がヨーク部３１を通過せずに鍔部３３を経由して、隣り合うＳ極磁極部１１Ｓへ流れる磁路における磁束の分布が、ｑ軸Ｑに対して非対称になることが抑制されている。このため、中央のティース部３２がｑ軸Ｑ上に位置する６０［度］の付近で磁束密度分布が理想的な正弦波に近づけられる（図１１参照）。

【0072】

実施例１では、上述のように一極対外周面２８が形成されることで、１つの一極対外周面２８の範囲における、ロータコア２３と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布が正弦波に近づけられている。そして、ロータコア２３の外周面２７は、３つの一極対外周面２８が回転対称に形成されて、各一極対外周面２８での磁束の流れが同一であるので、上述のように１つの一極対外周面２８における磁束密度分布を適正化することで、ロータコア２３の外周面２７の全域の磁束密度分布を適正化できる。

【0073】

図１１は、実施例１のロータ２１の周方向における磁束密度分布を示す図である。図９において、縦軸が磁束密度［Ｔ］を示し、横軸がロータ２１の周方向に対する機械角［度］を示す。図１１において、正弦波を実線で示し、実施例１を一点鎖線で示す。図１１は、図１０における機械角が０［度］から１２０［度］までの範囲について、実施例１のロータコア２３の一極対外周面２８と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）の位置での周方向の磁束密度分布を示している。

【0074】

図１１に示すように、実施例１では、０［度］近傍、６０［度］近傍、１２０［度］近傍の各位置で、磁束密度分布が理想的な正弦波と重なるように近づけられており、図９に示す比較例と比べて、実施例１の磁束密度分布では理想的な正弦波からのずれの大きさ（歪み）が低減されている。特に、比較例と比べて実施例１は、６０［度］の位置で、理想的な正弦波での６０［度］の位置での磁束密度と同様に、磁束密度がほぼ０（ゼロ）［Ｔ］になる。

【0075】

実施例１は、電動機１をベクトル制御する際の基準となる磁束密度が０（ゼロ）［Ｔ］となる点が、理想的な正弦波では０［度］、６０［度］、１２０［度］に現れるのに対し、実施例１の磁束密度分布でも、磁束密度が“０”（ゼロ）［Ｔ］となる点が、０［度］、６０［度］、１２０［度］とほぼ一致して現れるようにすることができる。これにより、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓの組がなす極対の個数をｍ個としたとき、磁束密度が０［Ｔ］となる点がロータコア２３の周方向で３６０／（２ｍ）［度］の倍数となる機械角の位置にほぼ一致して現れるため、ロータ２１の回転制御を適正化することができる。また、ロータ２１の周方向の磁束密度分布が３６０／（２ｍ）［度］の倍数となる機械角の付近で正弦波に近づけられることで、ロータ２１に作用する磁束が滑らかに変化するので、ロータ２１の径方向に生じる加振力を小さくできる。その結果、実施例１のロータ２１を備えた電動機１は、ロータ２１の径方向に生じる振動を低減できる。

【0076】

図１２は、電動機に生じる振動について実施例１と比較例とで比較して示す図である。図１２において、縦軸が加速度［ｍ／ｓ^２］を示し、横軸が周波数[Ｈｚ]を示す。図１３は、電動機の周囲で生じる騒音について実施例１と比較例とで比較して示す図である。図１３において、縦軸が音圧［ｄＢ］を示し、横軸が周波数［Ｈｚ］を示す。ここで周波数は、ロータ２１の回転数に比例する値である。また、図１２及び図１３において、実施例１を黒で示し、比較例を白で示す。

【0077】

実施例１は、図１２に示すように、比較例と比べて、電動機１での周波数の全帯域において振動（加速度）が低減される。このため、実施例１は、図１３に示すように、比較例と比べて、電動機１での周波数の全帯域において騒音が低減される。

【0078】

（実施例１の効果）
上述したように実施例１の電動機１におけるロータコア２３の各磁極部１１は、ロータ２１の回転中心線に直交する平面において、ロータ２１の回転中心Ｏと第１非磁性部１４のロータコア２３の径方向における外周端１４Ｅを通る直線である第１境界線Ｂ１と、ロータ２１の回転中心Оと第２非磁性部１５の径方向における外周端１５Ｅを通る直線である第２境界線Ｂ２と、の間におけるロータコア２３の外周面１７に形成された磁極外周面２９を有しており、磁極外周面２９が、ｄ軸Ｄに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する前方側外周面２９－Ｆと、ｄ軸Ｄに対して回転方向Ｒの後方側に位置する後方側外周面２９－Ｒと、を有する。直交平面において磁極部１１をｄ軸Ｄに沿って仮想的に折り返して、前方側外周面２９－Ｆを後方側外周面２９－Ｒに重ねたとき、前方側外周面２９－Ｆは、ロータコア２３の径方向において後方側外周面２９－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４を有する。このような形状に磁極外周面２９が形成されることにより、永久磁石１３の個数（磁極部１１の個数）である極数と、巻き線４６が巻かれた巻回部４５の個数に相当するティース部３２の個数との比率が２：３となる電動機であっても、図１０に示すように、３つのティース部３２における中央のティース部３２（３２Ｖ）において、Ｎ極磁極部１１Ｎからティース部３２（３２Ｖ）に流れた磁束がヨーク部３１を通過せずに鍔部３３を経由して隣り合うＳ極磁極部１１Ｓへ流れる磁路に着目したとき、磁束の分布がｑ軸Ｑに対して非対称になることが抑制されている。このため、中央のティース部３２（３２Ｖ）がｑ軸Ｑ上に位置する６０［度］の付近での磁束密度分布が、理想的な正弦波に近づけられる。これにより、回転するロータ２１の周方向においてロータ２１とステータ２２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を図１１に示すように正弦波に近づけることができる。特にティース部３２がｑ軸Ｑ上に位置する、ロータコア２３の機械角が３６０／（２ｍ）［度］の倍数の位置（実施例１では機械角が６０［度］の倍数となる例えば０［度］、６０［度］、１２０［度］の位置）で、磁束密度を“０”（ゼロ）［Ｔ］に近づけることができるので、ロータ２１の回転制御を適正化することができる。その結果、実施例１によれば、電動機１のロータ２１の振動を低減し、電動機１の周囲の騒音を低減することができる。

【0079】

また、実施例１の電動機１におけるロータコア２３は、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９ＮとＳ極磁極部１１ＳのＳ磁極外周面２９Ｓが、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＮ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとを重ねたときに互いに一致しない形状に形成されている。これにより、回転するロータ２１の周方向においてロータ２１とステータ２２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を正弦波に更に近づけることができる。

【0080】

また、実施例１の電動機１におけるロータコア２３の磁極外周面２９は、ｄ軸Ｄが通る位置に形成されてロータ２１の回転中心Ｏからの距離が一定の径一定領域Ａ２と、溝部領域Ａ１と径一定領域Ａ２との間に形成されて回転中心Ｏからの距離が変化する径変化領域Ａ３と、を有する。径一定領域Ａ２は、ｄ軸Ｄに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する前方側一定領域Ａ２－Ｆと、ｄ軸Ｄに対して回転方向Ｒの後方側に位置する後方側一定領域Ａ２－Ｒと、を有する。前方側一定領域Ａ２－Ｆの周方向の長さは、後方側一定領域Ａ２－Ｒの周方向の長さよりも小さい。これにより、各磁極外周面２９において、前方側外周面２９－Ｆの範囲で形成される空隙が徐々に大きくなると共に、後方側外周面２９－Ｒの範囲で形成される空隙が徐々に大きくなる比率を、前方側外周面２９―Ｆよりも小さくする形状を容易に得ることができる。

【0081】

また、実施例１の電動機１におけるステータ２２の各ティース部３２は、巻き線４６が集中巻きで巻回された巻回部４５を有する。このような集中巻型の電動機１において本発明の課題を解決できる。

【0082】

以下、実施例２及び変形例について図面を参照して説明する。実施例２及び変形例において、実施例１と同一の構成部材には、実施例１と同一の符号を付して説明を省略する。実施例２は、各磁極部１１の磁極外周面２９が同一形状に形成される点が実施例１と異なる。

【実施例2】

【0083】

図１４は、実施例２におけるロータコアの要部を説明するための平面図である。図１４に示すように、実施例２におけるロータコア５１は、実施例１と同様に、各磁極部１１の磁極外周面２９が、ｄ軸Ｄに対してロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する前方側外周面２９－Ｆと、ｄ軸Ｄに対して回転方向Ｒの後方側に位置する後方側外周面２９－Ｒと、を有する。直交平面（図１４の紙面）において磁極部１１をｄ軸Ｄに沿って仮想的に折り返して、前方側外周面２９－Ｆを後方側外周面２９－Ｒに重ねたとき、前方側外周面２９－Ｆは、ロータコア５１の径方向において後方側外周面２９－Ｒよりも内側に位置する小径外周面３４を有し、かつ、後方側外周面２９－Ｒは、ロータコア５１の径方向において前方側外周面２９－Ｆよりも内側に位置する部分を有しない。

【0084】

実施例２は、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮのＮ極外周面２９ＮとＳ極磁極部１１ＳのＳ極外周面２９Ｓが、ロータ２１の回転中心Ｏまわりに３６０／（２ｍ）［度］、仮想的に回転させてＮ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとを重ねたときに互いに一致する形状に形成されている。この点で実施例２は、実施例１と異なる。言い換えると、実施例２のロータコア５１は、直交平面において、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓとで磁極外周面２９が同一形状であり、同一形状の磁極外周面２９がロータコア５１の外周面２７の全周にわたって繰り返して形成されている。

【0085】

また、実施例２におけるロータコア５１の各磁極外周面２９は、実施例１と同様に、ｄ軸Ｄに対して非対称な形状に形成されているが、Ｎ極外周面２９ＮとＳ極外周面２９Ｓが同一形状である点で実施例１と異なる。実施例２における各磁極外周面２９が、ｄ軸Ｄに対して非対称な形状となる詳細な形状は、実施例１の各磁極外周面２９（図５及び図６参照）と同様であるので説明を省略する。

【0086】

（溝部及び非磁性部の形状）
実施例２では、ロータコア５１の周方向において共通形状の溝部５２が、各磁極部１１の間のｑ軸Ｑ上に形成されている。溝部５２の内面５２ａの形状は、ｑ軸Ｑに対して非対称に形成されている。一方、各磁極部１１において、ロータ２１の回転方向Ｒの前方側に位置する各第１非磁性部１４は互いに同一形状である。また、各磁極部１１において、回転方向Ｒの後方側に位置する各第２非磁性部１５は互いに同一形状である。

【0087】

実施例１では、各磁極外周面２９をｄ軸Ｄに対して非対称な形状に形成することと、Ｎ極外周面２９ＮとＳ極外周面２９Ｓと溝部１６（溝部１７）を含む一極対外周面２８をｑ軸Ｑに対して非対称な形状に形成することと、の両方によってロータ２１の周方向におけるロータコア２３と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を正弦波に近づけている。これに対して実施例２では、各磁極部１１の磁極外周面２９を同一形状に形成すると共に、各磁極外周面２９をｄ軸Ｄに対して非対称な形状に形成することによって、ロータ２１の周方向におけるロータコア５１と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布を正弦波に近づけている。

【0088】

図１５は、実施例２のロータ２１の周方向における磁束密度分布を示す図である。図１５において、縦軸が磁束密度［Ｔ］を示し、横軸がロータ２１の周方向に対する機械角［度］を示す。図１１において、理想的な正弦波を実線で示し、実施例２を一点鎖線で示す。図１５は、図１４に示す２つの磁極部１１と溝部５２が形成された一極対外周面２８の範囲である、機械角が０［度］から１２０［度］までの範囲について、ロータ２１と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）の位置での周方向の磁束密度分布を示している。

【0089】

図１５に示すように、実施例２は、実施例１と同様に、０［度］近傍、６０［度］近傍、１２０［度］近傍の各位置で、磁束密度分布が理想的な正弦波と重なるように近づけられており、図９に示す比較例と比べて、実施例２の磁束密度分布では理想的な正弦波からのずれの大きさ（歪み）が低減されている。特に、比較例と比べて実施例２は、６０［度］近傍の位置で、理想的な正弦波での６０［度］の位置での磁束密度と同様に、磁束密度がほぼ０（ゼロ）［Ｔ］になる。

【0090】

（実施例２の効果）
したがって、実施例２においても、実施例１と同様に、Ｎ極磁極部１１ＮとＳ極磁極部１１Ｓの組がなす極対の個数をｍ個としたとき、磁束密度が０［Ｔ］となる点がロータコア５１の周方向で３６０／（２ｍ）［度］の倍数となる機械角にほぼ一致して現れるため、ロータ２１の回転制御を適正化することができる。また、ロータ２１の周方向における磁束密度分布が３６０／（２ｍ）［度］の倍数となる機械角の付近で理想的な正弦波に近づけられることで、ロータ２１に作用する磁束が滑らかに変化するので、ロータ２１の径方向に生じる加振力の変動が抑えられる。その結果、実施例２のロータ２１を備えた電動機１の径方向に生じる振動を低減し、電動機１の周囲の騒音を低減することができる。

【0091】

また、図１５に示す実施例２を、図１１に示す実施例１と比較すると、実施例２よりも実施例１の方が、ロータ２１の周方向におけるロータ２１と各ティース部３２との間の空隙（エアギャップ）での磁束密度分布が正弦波に更に近づけられており、正弦波に近づける観点では実施例１が好ましい。

【0092】

（変形例）
図１６は、変形例のロータコアの要部を示す平面図である。変形例のロータコア６１では、永久磁石１３の配置が実施例１、２と異なる。図１６に示すように、各磁極部１１には、２つの板状の永久磁石１３が、各永久磁石１３の厚さ方向が交差するように略Ｖ字状に配置されている。各磁極部１１には、２つの永久磁石１３の各一端から、ロータコア６１の外周面２７に向かって延びる２つの非磁性部１４、１５と、２つの永久磁石１３の各他端の間を通るｄ軸Ｄ上に形成された非磁性部１９と、が形成されている。変形例においても、永久磁石１３の配置にかかわらず、ロータコア６１の外周面２７が実施例１、２と同様に形成されることで、実施例１、２と同様の効果を得ることができる。

【符号の説明】

【0093】

１ 電動機
３ シャフト
１１ 磁極部
１１Ｎ Ｎ極磁極部
１１Ｓ Ｓ極磁極部
１３ 永久磁石
１４（１４ａ～１４ｆ）、１５（１５ａ～１５ｆ）、１９ 非磁性部
１４Ｅ、１５Ｅ 外周端
１６、１７、５２ 溝部
１６ａ、１７ａ 内面
２１ ロータ
２２ ステータ
２３ ロータコア
２４ ステータコア
２７ 外周面
２８ 一極対外周面
２９ 磁極外周面
２９－Ｆ 前方側外周面
２９―Ｒ 後方側外周面
２９Ｎ Ｎ極外周面（磁極外周面）
２９Ｎ－Ｆ Ｎ極前方側外周面（前方側外周面）
２９Ｎ－Ｒ Ｎ極後方側外周面（後方側外周面）
２９Ｓ Ｓ極外周面（磁極外周面）
２９Ｓ－Ｆ Ｓ極前方側外周面（前方側外周面）
２９Ｓ－Ｒ Ｓ極後方側外周面（後方側外周面）
３１ ヨーク部
３２ ティース部
３４ 小径外周面
３５ 重複外周面
３６ 大径外周面
４５ 巻回部
４６ 巻き線
Ａ１ 溝部領域
Ａ２ 径一定領域（最大曲率半径領域）
Ａ２－Ｆ 前方側一定領域
Ａ２－Ｒ 後方側一定領域
Ａ３ 径変化領域
Ｂ１ 第１境界線
Ｂ２ 第２境界線
Ｏ 回転中心
Ｄ ｄ軸
ＤＮ Ｎ極ｄ軸
ＤＳ Ｓ極ｄ軸
Ｑ ｑ軸
Ｒ 回転方向
ｒｍ 最大曲率半径
ｒ１ 第１曲率半径（曲率半径）
ｒ２ 第２曲率半径（曲率半径）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】