特許 7607790 ロータ、電動機、送風機および空気調和装置

(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】2024-12-19

(45)【発行日】2024-12-27

(54)【発明の名称】ロータ、電動機、送風機および空気調和装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/2746 20220101AFI20241220BHJP

【ＦＩ】

H02K1/2746

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2023555887

(86)(22)【出願日】2021-10-25

(86)【国際出願番号】 JP2021039271

(87)【国際公開番号】W WO2023073757

(87)【国際公開日】2023-05-04

【審査請求日】2023-10-18

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100116964

【弁理士】

【氏名又は名称】山形 洋一

(74)【代理人】

【識別番号】100120477

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 賢改

(74)【代理人】

【識別番号】100135921

【弁理士】

【氏名又は名称】篠原 昌彦

(74)【代理人】

【識別番号】100203677

【弁理士】

【氏名又は名称】山口 力

(72)【発明者】

【氏名】下川 貴也

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 隆徳

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼橋 諒伍

(72)【発明者】

【氏名】矢部 浩二

【審査官】保田 亨介

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３７９２４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００４－２３６４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／００４３０７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０２０／００３３４１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ１／１７

１／２７－１／２７９８

１５／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｎ／２個（Ｎは偶数）の磁石磁極と、Ｎ／２個の仮想磁極とを有するロータであって、
軸線を中心とする環状のロータコアと、前記ロータコアに取り付けられた複数の永久磁石とを有し、
前記Ｎ／２個の磁石磁極はいずれも、前記複数の永久磁石のうちの少なくとも１つの永久磁石によって形成され、前記Ｎ／２個の仮想磁極はいずれも、前記ロータコアの一部によって形成され、
各磁石磁極の極中心線は、前記ロータコアの周方向における前記磁石磁極の中心と前記軸線とを通る直線で定義され、
前記磁石磁極を形成する前記少なくとも１つの永久磁石は、前記ロータコアの外周に対向し且つ前記極中心線の一方の側で前記極中心線から最も離れた第１の角部と、前記外周に対向し且つ前記極中心線の他方の側で前記極中心線から最も離れた第２の角部とを有し、
前記ロータコアは、各磁石磁極に、
前記少なくとも１つの永久磁石が配置される磁石挿入孔と、
前記磁石挿入孔と前記ロータコアの前記外周との間に形成され、前記周方向に延在する非磁性部と
を有し、
各仮想磁極を挟んで隣り合う２つの磁石挿入孔において当該仮想磁極側の各端部に、第１の空隙部および第２の空隙部が形成され、
前記第１の角部と前記軸線とを通る直線と、前記第２の角部と前記軸線とを通る直線とのなす角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎ［度］を満足し、
前記第１の空隙部において前記第２の空隙部に対向し且つ前記外周に最も近い点を、第１の点とし、
前記第２の空隙部において前記第１の空隙部に対向し且つ前記外周に最も近い点を、第２の点とし、
前記第１の空隙部において前記第２の空隙部に対向し且つ前記ロータコアの内周に最も近い点を、第３の点とし、
前記第２の空隙部において前記第１の空隙部に対向し且つ前記内周に最も近い点を、第４の点とすると、
前記第１の点と前記軸線とを通る直線と、前記第２の点と前記軸線とを通る直線とのなす角度θｖ１と、前記第３の点と前記軸線とを通る直線と、前記第４の点と前記軸線とを通る直線とのなす角度θｖ２とは、θｖ１＞θｖ２を満足する
ロータ。

【請求項2】

前記非磁性部は、前記磁石挿入孔に連続して形成されている
請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

前記ロータコアは、前記軸線を中心とする径方向において前記非磁性部と前記磁石挿入孔との間にコア領域を有し、
前記コア領域の前記径方向の幅は、前記極中心線に接近するほど広がる
請求項１または２に記載のロータ。

【請求項4】

前記非磁性部は第１の非磁性部であり、前記ロータコアは前記極中心線を挟んで前記第１の非磁性部と反対側に第２の非磁性部を有し、
前記第１の非磁性部において前記極中心線に最も近く且つ前記外周に最も近い点を、第５の点とし、
前記第２の非磁性部において前記極中心線に最も近く且つ前記外周に最も近い点を、第６の点とすると、
前記第５の点と前記軸線とを通る直線と、前記第６の点と前記軸線とを通る直線とのなす角度θｓは、θｓ≦３６０／Ｎ［度］を満足する
請求項１から３までのいずれか１項に記載のロータ。

【請求項5】

前記角度θｖ１は、θｖ１≦θｓを満足する
請求項４に記載のロータ。

【請求項6】

各磁石磁極を形成する前記少なくとも１つの永久磁石は、前記極中心線を挟んで両側に配置された第１の永久磁石と第２の永久磁石とを有する
請求項１から５までのいずれか１項に記載のロータ。

【請求項7】

各磁石磁極を形成する前記少なくとも１つの永久磁石は、前記極中心線上に配置された第１の永久磁石と、前記第１の永久磁石に対して前記周方向の両側に配置された第２の永久磁石および第３の永久磁石とを有する
請求項１から５までのいずれか１項に記載のロータ。

【請求項8】

前記角度θｍは、θｍ＜７２０／Ｎ［度］を満足する
請求項１から７までのいずれか１項に記載のロータ。

【請求項9】

前記軸線を中心軸とする回転シャフトと、
前記回転シャフトと前記ロータコアとを連結する非磁性の樹脂部とを備える
請求項１から８までの何れか１項に記載のロータ。

【請求項10】

請求項１から９までのいずれか１項に記載のロータと、
前記ロータを囲むステータと
を有する電動機。

【請求項11】

請求項１０に記載の電動機と、
前記電動機によって回転する羽根車と
を備えた送風機。

【請求項12】

室外機と室内機とを備え、
前記室外機と前記室内機の少なくとも一方は、請求項１１に記載の送風機を有する
空気調和装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ロータ、電動機、送風機および空気調和装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、コンシクエントポール型のロータを有する電動機が開発されている。コンシクエントポール型のロータでは、ロータコアに取り付けられた永久磁石によって磁石磁極が形成され、ロータコアの一部によって仮想磁極が形成される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】国際公開ＷＯ２０２０／００３３４１号（図２参照）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、電動機の高出力化に伴い、永久磁石の磁力の増加が望まれている。永久磁石の磁力を増加させるためには、永久磁石の磁極面の面積を大きくして磁束量を増加させる必要がある。一方、永久磁石の軸方向長さを長くすると、それに応じて電動機の軸方向長さを長くしなければならず、製造コストの上昇を招く。

【0005】

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、製造コストの上昇を抑えながら永久磁石の磁力を増加させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示のロータは、Ｎ／２個（Ｎは偶数）の磁石磁極と、Ｎ／２個の仮想磁極とを有する。ロータは、軸線を中心とする環状のロータコアと、ロータコアに取り付けられた複数の永久磁石とを有する。Ｎ／２個の磁石磁極はいずれも、複数の永久磁石のうちの少なくとも１つの永久磁石によって形成され、Ｎ／２個の仮想磁極はいずれも、ロータコアの一部によって形成される。各磁石磁極の極中心線は、ロータコアの周方向における磁石磁極の中心と軸線とを通る直線で定義される。磁石磁極を形成する少なくとも１つの永久磁石は、ロータコアの外周に対向し且つ極中心線の一方の側で極中心線から最も離れた第１の角部と、外周に対向し且つ極中心線の他方の側で極中心線から最も離れた第２の角部とを有する。前記ロータコアは、各磁石磁極に、前記少なくとも１つの永久磁石が配置される磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔と前記ロータコアの前記外周との間に形成され、前記周方向に延在する非磁性部とを有する。各仮想磁極を挟んで隣り合う２つの磁石挿入孔において当該仮想磁極側の各端部に、第１の空隙部および第２の空隙部が形成されている。第１の角部と軸線とを通る直線と、第２の角部と軸線とを通る直線とのなす角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎ［度］を満足する。第１の空隙部において第２の空隙部に対向し且つ外周に最も近い点を第１の点とし、第２の空隙部において第１の空隙部に対向し且つ外周に最も近い点を第２の点とする。第１の空隙部において第２の空隙部に対向し且つロータコアの内周に最も近い点を第３の点とし、第２の空隙部において第１の空隙部に対向し且つ内周に最も近い点を第４の点とする。第１の点と軸線とを通る直線と、第２の点と軸線とを通る直線とのなす角度θｖ１と、第３の点と軸線とを通る直線と、第４の点と軸線とを通る直線とのなす角度θｖ２とは、θｖ１＞θｖ２を満足する。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、角度θｍが３６０／Ｎ［度］以上であるため、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石の磁極面の面積を大きくすることができる。その結果、製造コストの上昇を抑えながら永久磁石の磁力を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施の形態１の電動機を示す断面図である。

【図2】実施の形態１のロータを示す断面図である。

【図3】実施の形態１のロータの一部を示す拡大図である。

【図4】実施の形態１のロータの各磁極の配置を説明するための図である。

【図5】実施の形態１のロータの磁石磁極を示す図（Ａ）、および永久磁石の端部を含む領域を拡大して示す図（Ｂ）である。

【図6】実施の形態１のロータの各磁極を流れる磁束を示す模式図である。

【図7】実施の形態１のロータの他の構成例を示す断面図である。

【図8】図７のロータの一部を拡大して示す断面図である。

【図9】実施の形態１の電動機を示す縦断面図である。

【図10】変形例１のロータを示す断面図である。

【図11】変形例２のロータを示す断面図である。

【図12】実施の形態２のロータを示す断面図である。

【図13】図１２のロータの一部を拡大して示す断面図である。

【図14】各実施の形態の電動機が適用可能な空気調和装置を示す図（Ａ）、および空気調和装置の室外機を示す断面図（Ｂ）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施の形態１．
＜電動機２の構成＞
図１は、実施の形態１の電動機２を示す断面図である。電動機２は、回転可能なロータ１と、ロータ１を囲むように設けられた環状のステータ５とを備えたインナロータ型の電動機である。ステータ５とロータ１との間には、例えば０．４～０．７ｍｍのエアギャップＧが設けられている。

【0010】

以下では、ロータ１の回転中心となる軸線を軸線Ａｘとし、この軸線Ａｘの方向を「軸方向」と称する。軸線Ａｘを中心とする円周方向を「周方向」と称し、軸線Ａｘを中心とする半径方向を「径方向」と称する。なお、図１は、ロータ１の軸線Ａｘに直交する面における断面図である。

【0011】

＜ステータの構成＞
ステータ５は、ステータコア５０と、ステータコア５０に巻き付けられたコイル５５とを有する。ステータコア５０は、磁性を有する積層要素を軸方向に積層し、カシメ等により固定したものである。積層要素は、鉄（Ｆｅ）を主成分とするコア材料、例えば電磁鋼板である。積層要素の厚さは、例えば０．２ｍｍ～０．５ｍｍである。

【0012】

ステータコア５０は、軸線Ａｘを中心とする環状のヨーク５２と、ヨーク５２から径方向内側に延在する複数のティース５１とを有する。ティース５１は、周方向に等間隔に配置されている。ティース５１の数は、ここでは１２であるが、１２に限定されるものではない。隣り合うティース５１の間には、コイル５５を収容する空間であるスロット５３が形成される。

【0013】

ティース５１の径方向内側の先端部は、ティース５１の他の部分よりも周方向の幅が広い。ティース５１の先端部は、上述したエアギャップＧを介してロータ１の外周に対向する。

【0014】

ステータコア５０には、絶縁部５４が取り付けられている。絶縁部５４は、ステータコア５０とコイル５５との間に介在し、ステータコア５０とコイル５５とを絶縁するものである。絶縁部５４は、樹脂をステータコア５０と一体に成形するか、または別部品として成形した樹脂成形体をステータコア５０に組み付けることで形成される。

【0015】

絶縁部５４は、例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、またはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の絶縁性の樹脂で構成される。絶縁部５４は、また、厚さ０．０３５～０．４ｍｍの絶縁性の樹脂フィルムで構成することもできる。

【0016】

コイル５５は、絶縁部５４を介してティース５１に巻き付けられる。コイル５５は、銅またはアルミニウムで形成された導体と、導体を覆う被膜とを有する。コイル５５の巻き付け方式は、集中巻でもよく、分布巻でもよい。

【0017】

＜ロータの構成＞
図２は、ロータ１を示す断面図である。ロータ１は、回転シャフト４０と、回転シャフト４０を径方向外側から囲む環状のロータコア１０と、これらの間に設けられた樹脂部３０とを有する。

【0018】

回転シャフト４０は、上記の軸線Ａｘを中心軸とするシャフトである。回転シャフト４０は、例えば、鉄、ニッケル（Ｎｉ）またはクロム（Ｃｒ）等の金属で構成される。

【0019】

樹脂部３０は、回転シャフト４０に対してロータコア１０を支持するものであり、非磁性材料、より具体的にはＰＢＴ等の熱可塑性樹脂で構成される。樹脂部３０は、ロータコア１０と回転シャフト４０とを樹脂でモールド成形することで形成される。なお、樹脂部３０にリブあるいは空洞部を設けてもよい。

【0020】

ここではロータコア１０と回転シャフト４０との間に樹脂部３０を設けているが、樹脂部３０を設ける代わりに、ロータコア１０に形成したシャフト孔に回転シャフト４０を嵌合させてもよい。

【0021】

ロータコア１０は、磁性を有する積層要素を軸方向に積層し、カシメ等により固定したものである。積層要素は、鉄を主成分とするコア材料、例えば電磁鋼板である。積層要素の厚さは、例えば０．２～０．５ｍｍである。ロータコア１０の外周１０ａおよび内周１０ｂはいずれも、軸線Ａｘを中心とする周方向に延在する。

【0022】

ロータコア１０の外周１０ａに沿って、複数の磁石挿入孔１１が形成されている。磁石挿入孔１１は、周方向に等間隔に配置されている。磁石挿入孔１１は、ロータコア１０の軸方向の一端から他端まで延在している。磁石挿入孔１１は、その周方向中心と軸線Ａｘとを通る直線（すなわち後述する極中心線Ｃ１）に直交する方向に直線状に延在している。磁石挿入孔１１の数は、ここでは５つである。

【0023】

各磁石挿入孔１１には、永久磁石２０が配置されている。永久磁石２０は平板状であり、周方向に幅を有し、径方向に厚さを有する。また、永久磁石２０は、厚さ方向に着磁されている。永久磁石２０は、例えば、ネオジム（Ｎｄ）またはサマリウム（Ｓｍ）を主成分とする希土類磁石で構成される。また、鉄を主成分とするフェライト磁石で構成してもよい。

【0024】

永久磁石２０によって、磁石磁極Ｐ１が形成される。永久磁石２０は、互いに同一極性（例えばＮ極）の磁極面をロータコア１０の外周１０ａ側に向けている。そのため、ロータコア１０において隣り合う永久磁石２０の間には、永久磁石２０とは反対極性（例えばＳ極）の仮想磁極Ｐ２が形成される。

【0025】

すなわち、ロータ１は、５つの磁石磁極Ｐ１と５つの仮想磁極Ｐ２とを周方向に交互に有する。そのため、ロータ１の極数は１０極である。このようなロータ構造は、コンシクエントポール型と称される。ロータ１の極数は１０極に限定らず、偶数であればよい。

【0026】

ロータ１の極数をＮ（Ｎは偶数）とすると、磁石磁極Ｐ１の数はＮ／２で表され、仮想磁極Ｐ２の数もＮ／２で表される。磁石磁極Ｐ１は第１の磁極とも称し、仮想磁極Ｐ２は第２の磁極とも称する。

【0027】

ここでは各磁石挿入孔１１に１つの永久磁石２０を配置し、１つの永久磁石２０で磁石磁極Ｐ１を構成している。しかしながら、各磁石挿入孔１１に２つ以上の永久磁石を配置し、当該２つ以上の永久磁石で磁石磁極Ｐ１を構成してもよい（図１０，１１参照）。また、永久磁石２０は必ずしも平板状でなくてもよい。

【0028】

磁石磁極Ｐ１の周方向の中心、すなわち磁石挿入孔１１の周方向の中心は、磁石磁極Ｐ１の極中心である。磁石磁極Ｐ１の極中心と軸線Ａｘとを通る直線を、極中心線Ｃ１と称する。同様に、仮想磁極Ｐ２の周方向の中心は、仮想磁極Ｐ２の極中心である。仮想磁極Ｐ２の極中心と軸線Ａｘとを通る直線を、極中心線Ｃ２と称する。

【0029】

ロータコア１０の外周１０ａは、磁極Ｐ１，Ｐ２の極中心で外径が最大となり、磁極Ｐ１，Ｐ２の間の極間部で外径が最小となる形状、いわゆる花丸形状を有する。但し、ロータコア１０の外周１０ａの形状は花丸形状に限らず、例えば円形状であってもよい。

【0030】

コンシクエントポール型のロータ１では、仮想磁極Ｐ２に実際の磁石が存在しないため、仮想磁極Ｐ２を通った磁束が回転シャフト４０に流れやすい。ロータコア１０と回転シャフト４０との間に配置された樹脂部３０は、回転シャフト４０への磁束漏れを抑制する作用を奏する。

【0031】

磁石挿入孔１１の周方向両端には、空隙部であるフラックスバリア１２が形成されている。ロータコア１０の外周１０ａとフラックスバリア１２との間には、薄肉部が形成されている。薄肉部の径方向の厚さは、隣り合う磁極間の漏れ磁束を抑制するため、ロータコア１０の積層要素の厚さと等しいことが望ましい。

【0032】

上述した仮想磁極Ｐ２は、隣り合う磁石挿入孔１１のフラックスバリア１２の間に形成される。すなわち、フラックスバリア１２は、仮想磁極Ｐ２の周方向の両端を規定する。そのため、仮想磁極Ｐ２の上述した極中心線Ｃ２は、仮想磁極Ｐ２の両側の２つのフラックスバリア１２の周方向の中間位置と、軸線Ａｘとを通る直線である。

【0033】

図３は、ロータ１を拡大して示す断面図である。なお、図３および後述する図４～８，１０～１３では、ロータコア１０および樹脂部３０のハッチングを省略する。図３に示すように、永久磁石２０は、外周１０ａ側の磁極面２０ａと、内周１０ｂ側の磁極面２０ｂと、周方向両側の端面２０ｃとを有する。磁極面２０ａ，２０ｂはいずれも、極中心線Ｃ１に直交する方向に延在している。

【0034】

磁石挿入孔１１は、外周１０ａ側の外端縁１１ａと、内周１０ｂ側の内端縁１１ｂとを有する。外端縁１１ａおよび内端縁１１ｂはいずれも、極中心線Ｃ１に直交する方向に延在している。磁石挿入孔１１の内端縁１１ｂの両端には、段差部１１ｃが形成されている。

【0035】

磁石挿入孔１１の外端縁１１ａは永久磁石２０の磁極面２０ａに対向し、磁石挿入孔１１の内端縁１１ｂは永久磁石２０の磁極面２０ｂに対向する。磁石挿入孔１１の２つの段差部１１ｃは、永久磁石２０の両端面２０ｃに対向する。これにより、磁石挿入孔１１内で永久磁石２０が位置決めされる。

【0036】

フラックスバリア１２は、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在する外端縁１２ａと、仮想磁極Ｐ２側の端縁である側端縁１２ｂと、側端縁１２ｂと段差部１１ｃとの間で延在する基端縁１２ｃとを有する。

【0037】

また、径方向において磁石挿入孔１１とロータコア１０の外周１０ａとの間には、非磁性部としてのスリット１３が形成されている。ここでは、２つのスリット１３が、極中心線Ｃ１の両側に形成されている。スリット１３は、周方向に延在している。

【0038】

スリット１３は、フラックスバリア１２の極中心線Ｃ１側に、フラックスバリア１２と連続して形成されていることが望ましい。なお、スリット１３をフラックスバリア１２から離間して形成した例については、図７，８を参照して説明する。

【0039】

各磁石磁極Ｐ１の極中心線Ｃ１の一方の側（図３における左側）において、永久磁石２０の磁極面２０ａと端面２０ｃとの間の角部を、角部Ｒ１とする。極中心線Ｃ１の他方の側（図３における右側）において、永久磁石２０の磁極面２０ａと端面２０ｃとの間の角部を、角部Ｒ２とする。

【0040】

角部Ｒ１は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の一方の側で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。角部Ｒ２は、永久磁石２０において、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の他方の側で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。

【0041】

永久磁石２０の角部Ｒ１，Ｒ２はいずれも、フラックスバリア１２の外端縁１２ａと側端縁１２ｂと基端縁１２ｃとで囲まれた空間内に位置する。なお、角部Ｒ１は第１の角部とも称し、角部Ｒ２は第２の角部とも称する。

【0042】

図４は、ロータ１の磁石磁極Ｐ１および仮想磁極Ｐ２の配置を説明するための図である。永久磁石２０の角部Ｒ１と軸線Ａｘとを通る直線を、直線Ｌ１とする。同様に、永久磁石２０の角部Ｒ２と軸線Ａｘとを通る直線を、直線Ｌ２とする。

【0043】

直線Ｌ１と直線Ｌ２とのなす角度を、角度θｍとする。この角度θｍは、永久磁石２０が周方向に占める範囲を角度で表したものである。

【0044】

ロータ１の極数をＮ（Ｎは偶数）で表すと、角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎを満足する。極数Ｎが１０の場合には、３６０／Ｎは３６［度］となるため、角度θｍは３６［度］以上であればよい。角度θｍは、一例としては、４０［度］である。

【0045】

すなわち、本実施の形態では、永久磁石２０が占める範囲が、３６０［度］を極数Ｎで等分した角度（すなわち３６０／Ｎ［度］）以上となっている。

【0046】

仮想磁極Ｐ２を挟んで周方向に隣り合う２つのフラックスバリア１２のうち、一方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ３とする。他方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ４とする。

【0047】

点Ｒ３と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ３とし、点Ｒ４と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ４とする。直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度を、角度θｖとする。この角度θｖは、仮想磁極Ｐ２が周方向に占める範囲を角度で表したものである。

【0048】

角度θｖは、θｖ＜３６０／Ｎを満足し、また、θｖ＜θｍも満足する。角度θｖは、一例としては、３０度である。すなわち、仮想磁極Ｐ２が占める角度θｖは、永久磁石２０が占める角度θｍよりも小さい。

【0049】

なお、上記一方のフラックスバリア１２は第１の空隙部とも称し、上記他方のフラックスバリア１２は第２の空隙部とも称する。点Ｒ３は第１の点とも称し、点Ｒ４は第２の点とも称する。

【0050】

図５（Ａ）は、磁石磁極Ｐ１を拡大して示す図である。図５（Ｂ）は、永久磁石２０の端部を含む領域を拡大して示す図である。上記の通り、磁石磁極Ｐ１の極中心線Ｃ１の両側には、スリット１３が形成される。２つのスリット１３の間の領域は、スリット間領域とも称する。

【0051】

スリット１３は、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在する外端縁１３ａと、径方向において外端縁１３ａと対向する内端縁１３ｂと、これらの極中心線Ｃ１側に形成された先端縁１３ｃとを有する。

【0052】

スリット１３の外端縁１３ａは、ここでは、フラックスバリア１２の外端縁１２ａの延長線上で延在している。スリット１３の内端縁１３ｂと磁石挿入孔１１の外端縁１１ａとの間には、湾曲部１３ｄが形成されている。

【0053】

図５（Ｂ）に示すように、スリット１３は、周方向に長さＡを有し、径方向に幅Ｂを有し、長さＡと幅ＢはＡ＞Ｂの関係にある。なお、長さＡは、スリット１３の先端縁１３ｃから湾曲部１３ｄまでの距離である。幅Ｂは、外端縁１３ａと内端縁１３ｂとの距離である。

【0054】

スリット１３の内端縁１３ｂと、磁石挿入孔１１の外端縁１１ａとの間には、コア領域１４が形成される。コア領域１４は、永久磁石２０からスリット間領域までの磁路の一部を構成する。コア領域１４は、径方向に幅Ｗを有する。幅Ｗは、スリット１３の内端縁１３ｂと、磁石挿入孔１１の外端縁１１ａとの径方向の距離である。

【0055】

スリット１３の内端縁１３ｂは、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在しているため、極中心線Ｃ１に近づくほど磁石挿入孔１１の外端縁１１ａからの距離が増加する。そのため、コア領域１４の径方向の幅Ｗは、極中心線Ｃ１に近づくほど広くなる。

【0056】

図４に示したように、磁石磁極Ｐ１の２つのスリット１３のうち、一方のスリット１３の先端縁１３ｃにおいて最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ５とする。他方のスリット１３の先端縁１３ｃにおいて最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ６とする。点Ｒ５と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ５とし、点Ｒ５と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ６とする。

【0057】

これら直線Ｌ５と直線Ｌ６とのなす角度を、角度θｓとする。この角度θｓは、スリット間領域が周方向に占める範囲を角度で表したものである。角度θｓは、上記の角度θｍよりも小さく、従ってθｓ＜θｍを満足し、またθｓ≦３６０／Ｎ［度］を満足する。角度θｓは、一例としては２５度である。

【0058】

なお、上記一方のスリット１３は第１の非磁性部とも称し、上記他方のスリット１３は第２の非磁性部とも称する。点Ｒ５は第５の点とも称し、点Ｒ６は第６の点とも称する。

【0059】

＜作用＞
次に、実施の形態１の作用について説明する。永久磁石２０の磁極面２０ａの面積が大きいほど、磁極面２０ａから出る磁束の量が増加し、磁力が増加する。但し、永久磁石２０の軸方向長さを長くすると、電動機２の軸方向長さが長くなり、電動機２の大型化あるいは製造コストの上昇につながる。そのため、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２０の磁極面２０ａの面積を大きくすることが望ましい。

【0060】

実施の形態１では、永久磁石２０の占める角度θｍが３６０／Ｎ［度］以上である。そのため、永久磁石２０の磁極面２０ａの幅を広くし、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２０の磁極面２０ａの面積を大きくすることができる。これにより、磁極面２０ａから出る磁束の量を増加させ、永久磁石２０の磁力を増加させることができる。

【0061】

全ての磁極に永久磁石が配置される非コンシクエントポール型のロータでは、角度θｍを３６０／Ｎ［度］以上にすると隣り合う永久磁石が互いに干渉するため、角度θｍは３６０／Ｎ［度］未満に設定される。

【0062】

これに対し、実施の形態１のロータ１はコンシクエントポール型であり、仮想磁極Ｐ２には永久磁石が配置されていない。そのため、永久磁石２０の占める角度θｍを３６０／Ｎ［度］以上にすることが可能となる。

【0063】

この実施の形態１では、永久磁石２０の軸方向の長さを長くせずに磁力を増加させることができるため、電動機２の製造コストの上昇を抑えながら電動機２の出力を増加させることができる。

【0064】

また、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２０の磁極面２０ａの面積が大きくなるため、同じ磁力を得るために必要な電動機２の軸方向の長さを短くすることができる。その結果、ロータコア１０およびステータコア５０のコア材料を少なくし、またコイル５５の全長を短くすることができる。すなわち、電動機２の製造コストを低減し、また高効率化を図ることができる。

【0065】

なお、永久磁石２０の角度θｍが７２０／Ｎ［度］を超えると、隣り合う永久磁石２０の間に仮想磁極Ｐ２を形成するスペースを確保することができない。そのため、角度θｍは、３６０／Ｎ［度］≦θｍ＜７２０／Ｎ［度］を満足するように設定される。

【0066】

ここで、上記のように角度θｍを３６０／Ｎ［度］以上にすると、永久磁石２０の占める角度θｍが、仮想磁極Ｐ２の占める角度θｖよりも大きくなる（すなわちθｍ＞θｖとなる）。そのため、仮に磁石磁極Ｐ１をＮ極とし、仮想磁極Ｐ２をＳ極とした場合、ロータ１の表面においてＮ極の幅がＳ極の幅よりも広くなる。

【0067】

ロータ１の表面においてＮ極とＳ極との幅の差が大きいと、振動および騒音が発生する原因となる。そこで、実施の形態１のロータ１は、磁石磁極Ｐ１の極中心線Ｃ１の両側に、磁路を制限する２つのスリット１３を有している。スリット１３は周方向に長い。これは、磁束の流れの制御に適した形状である。

【0068】

図６は、ロータ１の磁石磁極Ｐ１および仮想磁極Ｐ２における磁束の流れを説明するための模式図である。ここでは、磁石磁極Ｐ１の永久磁石２０の磁極面２０ａがＮ極であるものとして説明する。

【0069】

永久磁石２０の磁極面２０ａから出た磁束は、ロータコア１０の外周１０ａに向かう。磁石挿入孔１１の外周１０ａ側に形成されたスリット１３は、その内側が空気または他の非磁性材料であるため、磁束の通過を妨げる。

【0070】

そのため、永久磁石２０の磁極面２０ａから出た磁束は、２つのスリット１３の間の領域、すなわちスリット間領域を通ってステータ５に向かう。スリット間領域の占める角度は、上記の角度θｓである。この角度θｓは、永久磁石２０の占める角度θｍよりも小さい。すなわち、スリット１３は、永久磁石２０の磁極面２０ａから出た磁束の流れを絞る役割を有する。

【0071】

磁石磁極Ｐ１のスリット間領域の角度θｓと、仮想磁極Ｐ２の角度θｖとを近づけることにより、ロータ１の表面におけるＮ極およびＳ極の幅を均等に近づけることができる。これにより、Ｎ極とＳ極との幅の差に起因する振動および騒音を低減することができる。

【0072】

ここで、磁石磁極Ｐ１のスリット間領域の角度θｓと仮想磁極Ｐ２の角度θｖとが互いに等しい（すなわちθｓ＝θｖが成立する）場合には、Ｎ極とＳ極との幅の差が最小になる。

【0073】

しかしながら、仮想磁極Ｐ２には磁石挿入孔が存在しないため、磁石磁極Ｐ１のスリット間領域の角度θｓと仮想磁極Ｐ２の角度θｖとを等しくすると、仮想磁極Ｐ２のコア量が磁石磁極Ｐ１のコア量よりも多くなり、従ってロータ１とステータ５との間の磁気吸引力が仮想磁極Ｐ２で大きくなる。なお、コア量とは、電磁鋼板等のコア材料の量である。

【0074】

これに対し、θｖ＜θｓが成り立つようにすれば、磁石磁極Ｐ１のコア量と仮想磁極Ｐ２のコア量とを近づけることができ、磁気吸引力の違いに起因する振動を低減することができる。これらの理由から、磁石磁極Ｐ１のスリット間領域の角度θｓおよび仮想磁極Ｐ２の角度θｖは、θｖ≦θｓを満足することが望ましい。

【0075】

ここでは極中心線Ｃ１の両側に２つのスリット１３を形成しているが、スリット１３は１つでも磁路を制限することができるため、スリット１３の数は１つでもよい。

【0076】

また、図５（Ｂ）に示したコア領域１４は、永久磁石２０の磁極面２０ａからスリット間領域までの磁路の一部を構成する。永久磁石２０の磁極面２０ａから出た磁束がスリット間領域に流れる際、極中心線Ｃ１に近いほど磁束の量が増加する。

【0077】

ここでは、コア領域１４の径方向の幅Ｗが極中心線Ｃ１に近づくほど広くなるため、局所的な磁束の集中と、それによる磁気飽和を抑制することができる。これにより、永久磁石２０の磁束を有効に利用することができる。

【0078】

図７は、ロータ１の他の構成例を示す断面図である。図８は、図７のロータ１の磁石磁極Ｐ１を拡大して示す図である。図７に示すように、この構成例では、各磁石磁極Ｐ１の極中心線Ｃ１の両側にスリット１５が形成されているが、各スリット１５はフラックスバリア１２から離間して形成されている。

【0079】

図８に示すように、スリット１５は、ロータコア１０の外周１０ａ側の外端縁１５ａと、磁石挿入孔１１側の内端縁１５ｂと、極中心線Ｃ１側の先端縁１５ｃと、フラックスバリア１２側の基端縁１５ｄとを有する。また、スリット１５の周方向の長さＡと径方向の幅Ｂは、Ａ＞Ｂの関係にある。

【0080】

各スリット１５は磁石磁極Ｐ１の磁路を制限する機能を奏し、２つのスリット１５の間にはスリット間領域が形成される。スリット間領域の占める角度は、上記の角度θｓである。一方、スリット１５がフラックスバリア１２から離れて形成されているため、スリット１５とフラックスバリア１２との間には、ブリッジ部１６が形成される。

【0081】

そのため、永久磁石２０の磁極面２０ａから出た磁束は、スリット間領域だけでなく、ブリッジ部１６も通過する。すなわち、磁石磁極Ｐ１の磁路を制限する機能は、ブリッジ部１６を流れる磁束の分だけ低下する。

【0082】

これに対し、図１～６に示したようにスリット１３がフラックスバリア１２に連続して形成されている場合には、ロータ１からステータ５に向かう磁束の出口がスリット間領域に限定されるため、スリット１３が磁石磁極Ｐ１の磁路を制限する機能を有効に発揮することができる。

【0083】

ここでは磁石磁極Ｐ１がＮ極の場合について説明したが、磁石磁極Ｐ１がＳ極の場合も同様である。なお、フラックスバリア１２は磁石挿入孔１１の一部であるため、図１～６に示した構成では、スリット１３が磁石挿入孔１１と連続して形成されているということもできる。

【0084】

＜モールド電動機の構成＞
図９は、実施の形態１の電動機２を適用したモールド電動機を示す縦断面図である。ステータ５はモールド樹脂部６０によって覆われ、モールドステータ６を構成している。

【0085】

モールド樹脂部６０は、例えば、ＢＭＣ（バルクモールディングコンパウンド）等の熱硬化性樹脂で構成される。モールド樹脂部６０は、図９における左側に開口部６１を有し、その反対側に軸受支持部６２を有する。ロータ１は、開口部６１からステータ５の内側の中空部分に挿入される。

【0086】

モールド樹脂部６０の開口部６１には、金属製のブラケット４４が取り付けられている。このブラケット４４には、軸受４１が保持される。また、ブラケット４４の外側には、軸受４１への水等の侵入を防止するためのキャップ４３が取り付けられている。軸受支持部６２には、軸受４２が保持されている。軸受４１，４２により、回転シャフト４０が支持される。

【0087】

回転シャフト４０は、ステータ５から図９における左側に突出しており、その先端部４０ａには、例えば送風機の羽根車が取り付けられる。そのため、回転シャフト４０の突出側（図９の左側）を「負荷側」と称し、反対側（図９の右側）を「反負荷側」と称する。

【0088】

ステータ５の反負荷側には、回路基板７０が配置されている。回路基板７０には、磁気センサ７１と、電動機２を駆動するための駆動回路７２とが実装されており、リード線７３が配線されている。

【0089】

リード線７３は、ステータ５のコイル５５に電力を供給するための電源リード線と、磁気センサ７１の信号を外部に伝達するためのセンサリード線とを含む。モールド樹脂部６０の外周部分には、リード線７３を外部に引き出すためのリード線口出し部品７４が取り付けられている。

【0090】

ロータ１の樹脂部３０は、ロータコア１０と回転シャフト４０との間に設けられているほか、ロータコア１０の軸方向両端面も覆っている。ロータコア１０の反負荷側にはセンサマグネット１７が配置され、樹脂部３０によって保持されている。センサマグネット１７は環状のマグネットであり、ロータ１の同様の磁極を有する。

【0091】

回路基板７０に実装された磁気センサ７１は、例えばホールＩＣで構成され、センサマグネット１７の磁束を検出する。駆動回路７２は、磁気センサ７１の検出信号に基づいてロータ１の回転位置を検出し、コイル５５に流す電流を制御する。なお、ロータ１の回転位置を検出する代わりに、コイル５５に流れる電流等からロータ１の回転位置を推定するセンサレス制御を行っても良い。

【0092】

また、ここではステータ５をモールド樹脂部６０で覆っているが、ステータ５を金属製のシェルの内側に嵌合させてもよい。

【0093】

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態１のロータ１は、ロータコア１０と永久磁石２０とを有し、永久磁石２０によりＮ／２個（Ｎは偶数）の磁石磁極Ｐ１が形成され、ロータコア１０によりＮ／２個の仮想磁極Ｐ２が形成される。永久磁石２０は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１から一方の側に最も離れた角部Ｒ１と、ロータコア１０の外周１０ａに対向し極中心線Ｃ１から他方の側に最も離れた角部Ｒ２とを有する。角部Ｒ１と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ１と、角部Ｒ２と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ２とのなす角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎ［度］を満足する。

【0094】

この構成により、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２０の磁極面２０ａの面積を大きくすることができ、永久磁石２０の磁力を増加させることができる。すなわち、電動機２の製造コストの上昇を抑えながら出力を増加させ、また効率を向上することができる。

【0095】

また、永久磁石２０とロータコア１０の外周１０ａとの間に、周方向に延在する非磁性部としてのスリット１３が形成されているため、磁石磁極Ｐ１の磁路を制限することができる。これにより、ロータ１の表面におけるＮ極とＳ極との幅の差を抑制し、振動および騒音を低減することができる。

【0096】

特に、スリット１３が磁石挿入孔１１に連続して形成されていれば、スリット１３が磁石挿入孔１１から離れて形成されている場合と比較して、磁石磁極Ｐ１の磁路を制限する効果を高めることができる。

【0097】

また、スリット１３と磁石挿入孔１１との間にコア領域１４が形成され、コア領域１４の幅Ｗが極中心線Ｃ１に近づくほど増加するため、永久磁石２０の磁極面２０ａからスリット間領域までの磁路における磁気飽和の発生を抑制することができる。

【0098】

また、各磁石磁極Ｐ１の２つのスリット１３のうち、一方のスリット１３の先端縁１３ｃの最も外周１０ａに近い点を点Ｒ５とし、他方のスリット１３の先端縁１３ｃの最も外周１０ａに近い点を点Ｒ６としたときに、点Ｒ５と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ５と、点Ｒ６と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ６とのなす角度θｓが、θｓ≦３６０／Ｎ［度］を満足する。そのため、ロータ１の表面におけるＮ極およびＳ極の幅を均等に近づけ、振動および騒音を低減することができる。

【0099】

また、仮想磁極Ｐ２の周方向両側のフラックスバリア１２のうち、一方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を点Ｒ３とし、他方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を点Ｒ４としたときに、点Ｒ３と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ３と、点Ｒ４と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ４とのなす角度θｖが、θｖ≦θｓを満足する。そのため、ロータ１の表面におけるＮ極およびＳ極の幅を均等に近づけ、さらにロータ１とステータ５との間の磁気吸引力のばらつきを低減して、振動および騒音を低減することができる。

【0100】

変形例１．
図１０は、変形例１のロータ１Ａを示す断面図である。上述した実施の形態１のロータ１では、各磁石挿入孔１１に１つの永久磁石２０が挿入されていた。これに対し、変形例１のロータ１Ａでは、各磁石挿入孔１１に２つの永久磁石２１，２２が挿入されている。

【0101】

ロータ１Ａのロータコア１０には、Ｎ／２個の磁石挿入孔１１が形成されている。磁石挿入孔１１は、周方向中心がロータコア１０の内周１０ｂ側に突出するＶ字形状を有する。磁石挿入孔１１には、その周方向中心を挟んで一方の側に永久磁石２１が配置され、他方の側に永久磁石２２が配置されている。永久磁石２１は第１の永久磁石とも称し、永久磁石２２は第２の永久磁石とも称する。

【0102】

永久磁石２１は、外周１０ａ側の磁極面２１ａと、内周１０ｂ側の磁極面２１ｂと、周方向両端の端面２１ｃとを有する。永久磁石２２は、外周１０ａ側の磁極面２２ａと、内周１０ｂ側の磁極面２２ｂと、周方向両端の端面２２ｃとを有する。

【0103】

磁石挿入孔１１は、外周１０ａ側の外端縁１１ａと、内周１０ｂ側の内端縁１１ｂとを有し、外端縁１１ａおよび内端縁１１ｂはいずれもＶ字状に延在している。また、内端縁１１ｂの周方向両側には、段差部１１ｃが形成されている。

【0104】

磁石挿入孔１１の外端縁１１ａは、永久磁石２１，２２の磁極面２１ａ，２２ａに対向している。磁石挿入孔１１の内端縁１１ｂは、永久磁石２１，２２の磁極面２１ｂ，２２ｂに対向している。磁石挿入孔１１の段差部１１ｃは、永久磁石２１，２２の端面２１ｃ，２２ｃのうち、極中心線Ｃ１から離れた側の端面２１ｃ，２２ｃに対向している。

【0105】

各磁石挿入孔１１に配置された永久磁石２１，２２により、第１の磁極としての磁石磁極Ｐ１が形成される。隣り合う磁石磁極Ｐ１の間には、第２の磁極としての仮想磁極Ｐ２が形成される。

【0106】

極中心線Ｃ１は、磁石磁極Ｐ１の周方向の中心すなわち磁石挿入孔１１の周方向の中心と、軸線Ａｘとを通る直線である。極中心線Ｃ２は、仮想磁極Ｐ２の周方向の中心と軸線Ａｘとを通る直線である。

【0107】

永久磁石２１において、磁極面２１ａと、極中心線Ｃ１から離れた側の端面２１ｃとの間の角部を、角部Ｒ１とする。永久磁石２２において、磁極面２２ａと、極中心線Ｃ１から離れた側の端面２２ｃとの間の角部を、角部Ｒ２とする。永久磁石２１，２２の角部Ｒ１，Ｒ２はいずれも、フラックスバリア１２内に位置する。

【0108】

角部Ｒ１は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の一方の側（図１０の左側）で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。角部Ｒ２は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の他方の側（図１０の右側）で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。

【0109】

永久磁石２０の角部Ｒ１と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ１と、角部Ｒ２と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ２とのなす角度を、角度θｍとする。この角度θｍは、永久磁石２１，２２が周方向に占める範囲を角度で表したものである。

【0110】

実施の形態１と同様、角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎを満足する。角度θｍが３６０／Ｎ［度］以上であるため、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２１，２２の磁極面２１ａ，２２ａの面積を大きくすることができる。

【0111】

磁石挿入孔１１の外周１０ａ側にスリット１３が形成されていることは、実施の形態１と同様である。また、スリット間領域の角度θｓおよび仮想磁極Ｐ２の角度θｖも、実施の形態１で説明した通りである。

【0112】

上記の点を除き、変形例１のロータ１Ａは、実施の形態１のロータ１と同様に構成されている。

【0113】

なお、ここでは磁石挿入孔１１がＶ字形状を有する例について説明したが、直線状の磁石挿入孔１１に２つの永久磁石２１，２２を配置してもよい。

【0114】

このように、変形例１によれば、磁石挿入孔１１に２つの永久磁石２１，２２を挿入したロータ１Ａにおいても、永久磁石２１，２２の占める角度θｍを３６０／Ｎ［度］以上にすることで、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２１，２２の磁極面２１ａ，２２ａの面積を増加させることができ、磁力を増加させることができる。これにより、電動機２の製造コストの上昇を抑えながら出力を増加させ、また効率を向上することができる。

【0115】

変形例２．
図１１は、変形例２のロータ１Ｂを示す断面図である。上述した実施の形態１のロータ１では、各磁石挿入孔１１に１つの永久磁石２０が挿入されていた。これに対し、変形例２のロータ１Ｂでは、各磁石挿入孔１１に３つの永久磁石２３，２４，２５が挿入されている。

【0116】

ロータ１Ｂのロータコア１０には、Ｎ／２個の磁石挿入孔１１が形成されている。磁石挿入孔１１は、その周方向の中央に位置する中央部と、中央部の両端からロータコア１０の外周１０ａに向けて延在する２つの傾斜部とを有する。２つの傾斜部は、中央部から離れるほど両傾斜部の間隔が広がるように傾斜している。言い換えると、磁石挿入孔１１はバスタブ形状を有する。

【0117】

磁石挿入孔１１の中央部には永久磁石２３が配置され、２つ傾斜部には永久磁石２４，２５が配置されている。永久磁石２４，２５はいずれも、永久磁石２３から離れるほど両永久磁石２４，２５の間隔が広がるように傾斜している。言い換えると、永久磁石２３，２４，２５は、バスタブ状に配置されている。永久磁石２３は第１の永久磁石、永久磁石２４は第２の永久磁石、永久磁石２５は第３の永久磁石とも称する。

【0118】

永久磁石２３は、外周１０ａ側の磁極面２３ａと、内周１０ｂ側の磁極面２３ｂと、周方向両端の端面２３ｃとを有する。永久磁石２４は、極中心側の磁極面２４ａと、これと反対側の磁極面２４ｂと、周方向両端の端面２４ｃとを有する。永久磁石２５は、極中心側の磁極面２５ａと、これと反対側の磁極面２５ｂと、周方向両端の端面２５ｃとを有する。

【0119】

磁石挿入孔１１は、外周１０ａ側の外端縁１１ａと、内周１０ｂ側の内端縁１１ｂとを有する。磁石挿入孔１１の外端縁１１ａは、永久磁石２３，２４，２５の磁極面２３ａ，２４ａ，２５ａに対向している。磁石挿入孔１１の内端縁１１ｂは、永久磁石２３，２４，２５の磁極面２３ｂ，２４ｂ，２５ｂに対向している。なお、磁石挿入孔１１に、永久磁石２３，２４，２５を位置決めする段差部を設けてもよい。

【0120】

各磁石挿入孔１１に配置された永久磁石２３，２４，２５により、第１の磁極としての磁石磁極Ｐ１が形成される。隣り合う磁石磁極Ｐ１の間には、第２の磁極としての仮想磁極Ｐ２が形成される。

【0121】

極中心線Ｃ１は、磁石磁極Ｐ１の周方向の中心すなわち磁石挿入孔１１の周方向の中心と、軸線Ａｘとを通る直線である。極中心線Ｃ２は、仮想磁極Ｐ２の周方向の中心と軸線Ａｘとを通る直線である。

【0122】

永久磁石２４において、磁極面２４ａと、極中心線Ｃ１から離れた側の端面２４ｃとの間の角部を、角部Ｒ１とする。永久磁石２５において、磁極面２５ａと、極中心線Ｃ１から離れた側の端面２５ｃとの間の角部を、角部Ｒ２とする。永久磁石２４，２５の角部Ｒ１，Ｒ２はいずれも、フラックスバリア１２内に位置する。

【0123】

角部Ｒ１は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の一方の側で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。角部Ｒ２は、ロータコア１０の外周１０ａに対向し且つ極中心線Ｃ１の他方の側で極中心線Ｃ１から最も離れた角部に相当する。

【0124】

永久磁石２０の角部Ｒ１と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ１と、角部Ｒ２と軸線Ａｘとを通る直線Ｌ２とのなす角度を、角度θｍとする。この角度θｍは、永久磁石２３，２４，２５が周方向に占める範囲を角度で表したものである。

【0125】

実施の形態１と同様、角度θｍは、θｍ≧３６０／Ｎを満足する。角度θｍが３６０／Ｎ［度］以上であるため、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２３，２４，２５の磁極面２３ａ，２４ａ，２５ａの面積を大きくすることができる。

【0126】

磁石挿入孔１１の外周１０ａ側にスリット１３が形成されていることは、実施の形態１と同様である。また、スリット間領域の角度θｓおよび仮想磁極Ｐ２の角度θｖは、実施の形態１で説明した通りである。

【0127】

上記の点を除き、変形例２のロータ１Ｂは、実施の形態１のロータ１と同様に構成されている。

【0128】

なお、ここでは磁石挿入孔１１がバスタブ形状を有する例について説明したが、直線状の磁石挿入孔１１に３つの永久磁石２３，２４，２５を配置してもよい。

【0129】

このように、変形例２によれば、磁石挿入孔１１に３つの永久磁石２３，２４，２５を配置したロータ１Ｂにおいても、永久磁石２３，２４，２５の占める角度θｍを３６０／Ｎ［度］以上にすることで、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２３，２４，２５の磁極面２３ａ，２４ａ，２５ａの面積を増加させることができる。これにより、電動機２の製造コストの上昇を抑えながら出力を増加させ、また効率を向上することができる。

【0130】

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図１２は、実施の形態２のロータ１Ｃを示す断面図である。実施の形態２のロータ１Ｃは、仮想磁極Ｐ２の周方向幅が、径方向外側と径方向内側で異なる。

【0131】

ロータ１Ｃのロータコア１０には、Ｎ／２個の磁石挿入孔１１が形成されている。磁石挿入孔１１の形状は、実施の形態１で説明した通りである。各磁石挿入孔１１には１つの永久磁石２０が配置されている。各磁石挿入孔１１の周方向の両端には、空隙部としてのフラックスバリア１２が形成されている。

【0132】

図１３は、ロータ１Ｃの一部を拡大して示す図である。図１３に示すように、仮想磁極Ｐ２の両側には、フラックスバリア１２が形成されている。フラックスバリア１２は、仮想磁極Ｐ２の周方向の両端を規定する部分でもある。

【0133】

フラックスバリア１２は、ロータコア１０の外周１０ａに沿って延在する外端縁１２ａと、仮想磁極Ｐ２側の端縁である側端縁１２ｂと、側端縁１２ｂと段差部１１ｃとの間で延在する基端縁１２ｃとを有する。

【0134】

仮想磁極Ｐ２を挟んで隣り合う２つのフラックスバリア１２のうち、一方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ３（または第１の点）とする。他方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も外周１０ａに近い点を、点Ｒ４（または第２の点）とする。

【0135】

また、上記一方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も内周１０ｂに近い点を、点Ｒ７（または第３の点）とする。上記他方のフラックスバリア１２の側端縁１２ｂの最も内周１０ｂに近い点を、点Ｒ８（または第４の点）とする。

【0136】

点Ｒ３と点Ｒ４との周方向の距離を、距離Ｅ１とする。点Ｒ７と点Ｒ８との周方向の距離を、距離Ｅ２とする。距離Ｅ１と距離Ｅ２とは、Ｅ１＞Ｅ２の関係にある。距離Ｅ１は仮想磁極Ｐ２の径方向外側での幅に相当し、距離Ｅ２は仮想磁極Ｐ２の径方向内側での幅に相当する。そのため、Ｅ１＞Ｅ２の関係は、仮想磁極Ｐ２の周方向の幅が、径方向内側よりも径方向外側で広いことを意味する。

【0137】

このことは、軸線Ａｘを中心とする角度を用いて、以下のように表現することもできる。図１２に示すように、点Ｒ３と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ３とし、点Ｒ４と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ４とする。直線Ｌ３と直線Ｌ４とのなす角度を、角度θｖ１とする。この角度θｖ１は、上記の距離Ｅ１に対応する角度である。

【0138】

また、点Ｒ７と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ７とし、点Ｒ８と軸線Ａｘとを通る直線を直線Ｌ８とする。直線Ｌ７と直線Ｌ８とのなす角度を、角度θｖ２とする。この角度θｖ２は、上記の距離Ｅ２に対応する角度である。

【0139】

角度θｖ１および角度θｖ２はいずれも、３６０／Ｎ［度］未満である。また、角度θｖ１と角度θｖ２とは、θｖ１＞θｖ２の関係にある。これは、上記のＥ１＞Ｅ２の関係に対応している。

【0140】

実施の形態１で説明したように、軸方向の単位長さ当たりの永久磁石２０の磁極面２０ａの面積を大きくするためには、永久磁石２０の占める角度θｍを大きくすることが望ましい。一方、角度θｍを大きくすると、ロータ１Ｃの表面におけるＮ極とＳ極との幅の差が大きくなる。

【0141】

この実施の形態２では、仮想磁極Ｐ２の径方向外側の幅である距離Ｅ１が、径方向内側の幅である距離Ｅ２よりも広い。距離Ｅ１を大きくすることにより、ロータ１Ｃの表面におけるＮ極およびＳ極の幅を均等に近づけることができる。また、距離Ｅ２を小さくすることにより、永久磁石２０の幅を広くすることができる。

【0142】

磁石挿入孔１１とロータコア１０の外周１０ａとの間のスリット１３およびスリット間領域は、実施の形態１で説明した通りである。スリット間領域の角度θｓは、角度θｖ１以上である、すなわちθｖ１≦θｓが成り立つことが望ましい。これによりロータ１Ｃの表面におけるＮ極とＳ極との幅の差を低減し、且つ磁気吸引力の違いに起因する振動を低減することができる。

【0143】

実施の形態２のロータ１Ｃは、上述した点を除き、実施の形態１のロータ１と同様に構成されている。

【0144】

なお、ここでは、各磁石挿入孔１１に１つの永久磁石２０を配置した例について説明したが、変形例１，２で説明したように各磁石挿入孔１１に２つ以上の永久磁石を配置してもよい。

【0145】

以上説明したように、実施の形態２によれば、仮想磁極Ｐ２の両側のフラックスバリア１２間の周方向の距離が、径方向内側よりも径方向外側で広い。そのため、ロータ１Ｃの表面におけるＮ極とＳ極との幅の差を低減しながら、永久磁石２０の磁極面２０ａの面積を大きくして磁力を増加させることができる。電動機２の製造コストの上昇を抑えながら出力を増加させ、また効率を向上することができる。

【0146】

＜空気調和装置＞
次に、上述した各実施の形態および各変形例の電動機２が適用可能な空気調和装置について説明する。図１４（Ａ）は、実施の形態１の電動機２を適用した空気調和装置５００の構成を示す図である。空気調和装置５００は、室外機５０１と室内機５０２とを備える。室外機５０１と室内機５０２とは、冷媒配管５０３で接続されている。

【0147】

室外機５０１は、例えばプロペラファンである室外送風機５１０を備え、室内機５０２は、例えばクロスフローファンである室内送風機５２０を備える。室外送風機５１０は、羽根車５１１と、これを駆動する電動機２Ａとを有する。室内送風機５２０は、羽根車５２１と、これを駆動する電動機２Ｂとを有する。電動機２Ａ，２Ｂはいずれも、実施の形態１で説明した電動機２で構成される。なお、図１４（Ａ）には、冷媒を圧縮する圧縮機５０４も示されている。

【0148】

図１４（Ｂ）は、室外機５０１の断面図である。電動機２Ａは、室外機５０１のハウジング５０８内に配置されたフレーム５０９によって支持されている。電動機２Ａの回転シャフト４０には、ハブ５１２を介して羽根車５１１が取り付けられている。

【0149】

室外送風機５１０では、電動機２Ａによって羽根車５１１が回転し、室外に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、圧縮機５０４で圧縮された冷媒が凝縮器（図示せず）で凝縮する際に放出された熱を、室外送風機５１０の送風によって室外に放出する。

【0150】

室内送風機５２０（図１４（Ａ））では、電動機２Ｂによって羽根車５２１が回転し、室内に送風する。空気調和装置５００の冷房運転時には、冷媒が蒸発器（図示せず）で蒸発する際に熱が奪われた空気を、室内送風機５２０の送風によって室内に送風する。

【0151】

電動機２Ａ，２Ｂは、実施の形態１の電動機２で構成されているため、より高い出力が得られる。そのため、室外送風機５１０および室内送風機５２０の運転効率を向上することができる。

【0152】

電動機２Ａ，２Ｂには、実施の形態１の電動機２に限らず、実施の形態２または各変形例の電動機を有してもよい。また、各実施の形態および各変形例の電動機は、ここでは室外送風機５１０および室内送風機５２０の両方に用いられているが、いずれか一方のみに用いられていてもよい。

【0153】

各実施の形態で説明した電動機２は、送風機に限らず、空気調和装置の圧縮機に用いてもよく、また、空気調和装置以外の電気機器、例えば、家庭用電気機器、換気扇、工作機械等に用いてもよい。

【0154】

以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、これらの実施の形態には各種の改良または変形を行なうことができる。

【符号の説明】

【0155】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ ロータ、 ２，２Ａ，２Ｂ 電動機、 ３ ロータ、 ５ ステータ、 ６ モールドステータ、 １０ ロータコア、 １０ａ 外周、 １０ｂ 内周、 １１ 磁石挿入孔、 １２ フラックスバリア、 １３ スリット、 １４ コア領域、 １５ スリット、 ２０ 永久磁石、 ２１，２３ 永久磁石（第１の永久磁石）、 ２２，２４ 永久磁石（第２の永久磁石）、 ２５ 永久磁石（第３の永久磁石）、 ２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ 磁極面、 ２０ｂ，２１ｂ，２２ｂ，２３ｂ，２４ｂ，２５ｂ 磁極面、 ３０ 樹脂部、 ４０ 回転シャフト、 ５０ ステータコア、 ５１ ティース、 ５２ ヨーク、 ５４ 絶縁部、 ５５ コイル、 ６０ モールド樹脂部、 ５００ 空気調和装置、 ５０１ 室外機、 ５０２ 室内機、 ５１０ 室外送風機、 ５１１ 羽根車、 ５２０ 室内送風機、 ５２１ 羽根車、 Ａｘ 軸線、 Ｃ１，Ｃ２ 極中心線、 Ｐ１ 磁石磁極、 Ｐ２ 仮想磁極、 Ｒ１ 角部（第１の角部）、 Ｒ２ 角部（第２の角部）、 Ｒ３ 端部（第３の点：第１の点）、 Ｒ４ 角部（第４の点：第２の点）、 Ｒ５ 端部（第５の点）、 Ｒ６ 端部（第６の点）、 Ｒ７ 点（第３の点）、 Ｒ８ 点（第４の点）。

【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】