JP7112340B2 - 回転電機のロータおよび回転電機 - Google Patents

Description

本発明は、回転電機のロータおよび回転電機に関する。

ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。

回転電機に使用されるロータとしては、ロータコアの軸方向から見て、磁石（例えば永久磁石）がロータコアの内部において複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設された、いわゆるＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）が知られている。例えば、特許文献１には、ＩＰＭモータにおいて、磁石の減磁を生じにくくするために、磁石挿入孔に挿入された磁石の角部の周囲を覆うようにロータコアに空隙を形成した構造が開示されている。

特許第５９３０４０９号公報

しかしながら、磁石挿入孔に挿入された磁石の角部の周囲を覆うようにロータコアに空隙を形成した場合、磁石において磁束が通る部分が大きくなり、逆起電圧が増大する可能性がある。
そのため、磁石の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減する上で改善の余地があった。

そこで本発明は、磁石の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる回転電機のロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

（１）本発明の一態様に係る回転電機（例えば、実施形態における回転電機１）のロータ（例えば、実施形態におけるロータ４）は、複数の磁石挿入孔（例えば、実施形態における磁石挿入孔２５）を有するロータコア（例えば、実施形態におけるロータコア２１）と、前記磁石挿入孔に埋め込まれた磁石（例えば、実施形態における磁石２２）と、を備え、前記ロータコアの軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔が前記ロータコアの周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記磁石が前記ロータコアの内部において前記複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設されたＩＰＭであり、前記磁石挿入孔は、前記磁石が挿入される磁石挿入部（例えば、実施形態における磁石挿入部２６）と、前記磁石挿入部に隣接し、前記磁石挿入部への前記磁石の挿入状態で樹脂が注入される空隙部（例えば、実施形態における空隙部３０）と、を有し、前記軸方向から見て、前記空隙部は、前記磁石において磁束が通る磁束通過面（例えば、実施形態における磁束通過面２２ａ）に隣接する隣接面（例えば、実施形態における隣接面２２ｂ）を覆うように形成された第一空隙（例えば、実施形態における第一空隙３１）と、前記第一空隙に連通し、前記磁石の前記磁束通過面を覆うように形成された第二空隙（例えば、実施形態における第二空隙３２）と、を有し、前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分（例えば、実施形態における磁束最大部Ｍｐ）から前記磁石の端部（例えば、実施形態における磁石の端部Ｅ１）に向かって漸次大きくなっており、前記磁束が最も強い部分は、前記軸方向から見て矩形状をなす前記磁石の長手方向中央部である。
（２）本発明の一態様において、前記ロータコアは、前記磁石を位置決め固定するための凸部（例えば、実施形態における凸部４０）を備え、前記第二空隙は、前記磁石を介して前記凸部と対向して配置されていてもよい。
（３）本発明の一態様において、前記第二空隙は、前記磁石よりも前記ロータコアの外周側に配置されていてもよい。
（４）本発明の一態様において、前記ロータコアは、前記第一空隙を形成する第一壁（例えば、実施形態における第一壁４１）と、前記第二空隙を形成する第二壁（例えば、実施形態における第二壁４２）と、を有し、前記軸方向から見て、前記第二壁は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分と対向する部分から前記第一壁に向かって湾曲しながら連続していてもよい。
（５）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔は、Ｖ字状に配置されていてもよい。
（６）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分から前記磁石の両端部に向かって漸次大きくなっていてもよい。
（７）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い方向に沿う仮想直線（例えば、実施形態における仮想直線Ｋ１）を対称軸として線対称形状を有してもよい。
（８）本発明の一態様に係る回転電機は、環状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ３）と、前記ステータに対して径方向の内側に配置された上記のロータと、を備える。

上記（１）の態様によれば、軸方向から見て、空隙部は、磁石において磁束が通る磁束通過面に隣接する隣接面を覆うように形成された第一空隙と、第一空隙に連通し、磁石の磁束通過面を覆うように形成された第二空隙と、を有することで、磁石において減磁が生じやすい角部が空隙部で覆われることにより、磁石の減磁を抑えることができる。加えて、軸方向から見て、第二空隙は、磁石の磁束通過面において磁束が最も強い部分から磁石の端部に向かって漸次大きくなっていることで、磁石挿入孔に挿入された磁石の角部の周囲のみを覆うようにロータコアに空隙を形成した場合と比較して、磁石において磁束が通る部分が可及的に小さくなるため、逆起電圧を低減することができる。したがって、磁石の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる。
上記（２）の態様によれば、ロータコアは、磁石を位置決め固定するための凸部を備え、第二空隙は、磁石を介して凸部と対向して配置されていることで、空隙部への樹脂注入時、樹脂によって磁石が凸部に押圧されるため、磁石を位置決めすることができる。
上記（３）の態様によれば、第二空隙は、磁石よりもロータコアの外周側に配置されていることで、磁石においてステータに最も近接する角部（ステータからの逆磁界等によって磁石において減磁が生じやすい角部）が空隙部で覆われるため、磁石の減磁をより一層抑えることができる。
上記（４）の態様によれば、ロータコアは、第一空隙を形成する第一壁と、第二空隙を形成する第二壁と、を有し、軸方向から見て、第二壁は、磁石の磁束通過面において磁束が最も強い部分と対向する部分から第一壁に向かって湾曲しながら連続していることで、第二壁への応力集中を抑制することができる。
上記（５）の態様によれば、軸方向から見て、複数の磁石挿入孔は、Ｖ字状に配置されていることで、磁石がＶ字型に配置された構成において、磁石の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる。
上記（６）の態様によれば、軸方向から見て、第二空隙は、磁石の磁束通過面において磁束が最も強い部分から磁石の両端部に向かって漸次大きくなっていることで、以下の効果を奏する。第二空隙が、磁石の磁束通過面において磁束が最も強い部分から磁石の一端部のみに向かって漸次大きくなっている場合と比較して、磁石において磁束が通る部分が小さくなるため、逆起電圧をより一層低減することができる。
上記（７）の態様によれば、軸方向から見て、第二空隙は、磁石の磁束通過面において磁束が最も強い方向に沿う仮想直線を対称軸として線対称形状を有することで、磁石の一端側と他端側とで磁束量のバランスを保持することができる。
上記（８）の態様によれば、環状のステータと、ステータに対して径方向の内側に配置された上記のロータと、を備えることで、磁石の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる回転電機を提供することができる。

実施形態に係る回転電機の概略構成図。 実施形態に係るロータを軸方向から見た、図１のＩＩ矢視図。 実施形態に係るロータを軸方向から見た、図２の要部拡大図。 実施形態に係る第二空隙を軸方向から見た、図３の要部拡大図。 比較例に係るロータを軸方向から見た、図３に相当する要部拡大図。 実施例に係る磁石の磁束量の説明図。 比較例１に係る磁石の磁束量の説明図。 比較例２に係る磁石の磁束量の説明図。 実施例に係る磁石の減磁特性を示すコンター図。 比較例１に係る磁石の減磁特性を示すコンター図。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される回転電機（走行用モータ）を挙げて説明する。

＜回転電機＞
図１は、実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す概略構成図である。図１は、軸線Ｃを含む仮想平面で切断した断面を含む図である。
図１に示すように、回転電機１は、ケース２、ステータ３、ロータ４およびシャフト５を備える。

ケース２は、ステータ３およびロータ４を収容する筒状の箱形をなしている。ケース２内には、冷媒（不図示）が収容されている。ステータ３の一部は、ケース２内において冷媒に浸漬されている。例えば、冷媒としては、トランスミッションの潤滑や動力伝達等に用いられる作動油である、ＡＴＦ（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ Ｆｌｕｉｄ）等が用いられる。

シャフト５は、ケース２に回転可能に支持されている。図１において符号６は、シャフト５を回転可能に支持する軸受を示す。以下、シャフト５の軸線Ｃに沿う方向を「軸方向」、軸線Ｃに直交する方向を「径方向」、軸線Ｃ周りの方向を「周方向」とする。

ステータ３は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着された複数層（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル１２と、を備える。
ステータコア１１は、軸線Ｃと同軸に配置された環状をなしている。ステータコア１１は、ケース２の内周面に固定されている。例えば、ステータコア１１は、電磁鋼板（ケイ素鋼板）を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ステータコア１１は、金属磁性粉末（軟磁性粉）を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。

ステータコア１１は、コイル１２が挿入されるスロット１３を有する。スロット１３は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。コイル１２は、ステータコア１１のスロット１３に挿通された挿通部１２ａと、ステータコア１１から軸方向に突出したコイルエンド部１２ｂと、を備える。ステータコア１１は、コイル１２に電流が流れることで磁界を発生する。

＜ロータ＞
ロータ４は、ステータ３に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ４は、シャフト５に固定されている。ロータ４は、軸線Ｃ周りにシャフト５と一体で回転可能に構成されている。ロータ４は、ロータコア２１、磁石２２および端面板２３を備える。例えば、磁石２２は永久磁石である。

ロータコア２１は、軸線Ｃと同軸に配置された環状をなしている。ロータコア２１は、径方向内側においてシャフト５が圧入固定されるシャフト固定孔８を有する。ロータコア２１は、電磁鋼板（ケイ素鋼板）を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ロータコア２１は、金属磁性粉末（軟磁性粉）を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。

端面板２３は、ロータコア２１に対して軸方向の両端部に配置されている。端面板２３は、ロータコア２１における少なくとも磁石挿入孔２５を軸方向の両端側から覆っている。端面板２３は、ロータコア２１の軸方向の外端面に当接している。

ロータコア２１は、ロータコア２１を軸方向に貫通する複数の磁石挿入孔２５を有する。複数の磁石挿入孔２５は、ロータコア２１の外周部において周方向に間隔をあけて配置されている。各磁石挿入孔２５内には、磁石２２が埋め込まれている。

図２は、実施形態に係るロータ４を軸方向から見た、図１のＩＩ矢視図である。図２においては、シャフト５および端面板２３などの図示を省略している。
軸方向から見て、複数の磁石挿通孔２５は、Ｖ字状に配置されている。具体的に、軸方向から見て、周方向に隣り合う２つの磁石挿通孔２５は、径方向外方に開放するＶ字状をなしている。軸方向から見て、周方向に隣り合う２つの磁石２２は、径方向外方に開放するＶ字状をなしている。

図中において、符号５１はロータコア２１の内周部に配置された複数の第一孔を有する第一孔部群、符号５２は第一孔部群５１と磁石挿通孔２５との間に配置された複数の第二孔を有する第二孔部群をそれぞれ示す。これにより、ロータコア２１の軽量化に寄与する。

磁石２２は、軸方向に直交する断面形状が矩形状をなす直方体状を有している。磁石２２は、磁束が通る磁束通過面２２ａと、磁束通過面２２ａに隣接する隣接面２２ｂと、を有する。磁石２２は、ロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されている。ロータコア２１は、磁石２２を位置決め固定するための凸部４０を備える。凸部４０は、ロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに臨むように配置されている。図中において、符号４５は凸部４０を挟んで対向する一対の突起部、符号４６は応力集中を緩和するために一対の突起部４５と凸部４０との間に形成された一対の貫通孔をそれぞれ示す。

本実施形態のロータ４は、磁石２２がロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されたＩＰＭである。本実施形態では、軸方向から見てＶ字状に配置された一対の磁石挿入孔２５が周方向に実質的に等間隔に複数対（図２の例では８対）配列されている。すなわち、複数対の磁石挿入孔２５は、ロータコア２１の外周部において周方向に実質的に４５°間隔毎に配置されている。

本実施形態では、軸方向から見てＶ字状に配置された一対の磁石２２が周方向に実質的に等間隔に複数対（図２の例では８対）配列されている。すなわち、複数対の磁石２２は、ロータコア２１の外周部において周方向に実質的に４５°間隔毎に配置されている。各対の磁石２２は、周方向において互いに対向する面が同一の極性（Ｎ極またはＳ極）となっている。各対の磁石２２は、磁石２２によってロータコア２１の外周面に形成される磁極（ロータコア２１において一対の磁石２２に挟まれた部分）の極性が周方向に交互に並ぶように磁化されている。図２において、矢印Ｖｄは磁石２２によって構成される磁極のｄ軸方向、矢印Ｖｑはｑ軸方向をそれぞれ示す。

＜ロータコアの構造＞
図３は、実施形態に係るロータ４を軸方向から見た、図２の要部拡大図である。図３において、符号Ｌｄは磁石２２によって構成される磁極のｄ軸、符号Ｌｑはｑ軸をそれぞれ示す。軸方向から見て、ｄ軸Ｌｄは、軸線Ｃを通り、かつ、Ｖ字状をなす一対の磁石２２の間を二等分する仮想直線（磁極中心を通る仮想直線）に相当する。軸方向から見て、ｑ軸Ｌｑは、軸線Ｃを通り、かつ、周方向に隣り合う二対の磁石２２の間を二等分する仮想直線（磁極間中心を通る仮想直線）に相当する。

図３に示すように、磁石挿入孔２５は、磁石２２が挿入される磁石挿入部２６と、磁石挿入部２６に隣接する空隙部３０と、を有する。
磁石挿入部２６は、磁石挿入孔２５において磁石２２の外形と同一の外形を有する空隙である。軸方向から見て、磁石挿入部２６は、磁石挿入孔２５において磁石２２と重なる部分である。
空隙部３０は、磁石挿入部２６への磁石２２の挿入状態で樹脂が注入される部分である。軸方向から見て、空隙部３０は、磁石挿入孔２５において磁石２２と重ならない部分（磁石２２を避けた部分）である。

軸方向から見て、空隙部３０は、磁石２２の隣接面２２ｂを覆うように形成された第一空隙３１と、第一空隙３１に連通し、磁石２２の磁束通過面２２ａを覆うように形成された第二空隙３２と、を有する。

第一空隙３１は、磁石２２において磁束通過面２２ａに隣接する一対の隣接面２２ｂのそれぞれを覆うように形成されている。第二空隙３２は、磁石２２よりもロータコア２１の外周側に配置されている。空隙部３０は、第一空隙３１と第二空隙３２とが連通することにより、磁石２２において磁束通過面２２ａと隣接面２２ｂとがなす角部Ｅ１，Ｅ２の周囲を覆うように形成されている。空隙部３０は、４つの角部のうちロータコア２１の外周側に位置する２つの角部Ｅ１，Ｅ２の周囲を覆っている。

軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束通過面２２ａにおいて磁束が最も強い部分Ｍｐ（以下「磁束最大部Ｍｐ」ともいう。）から磁石２２の端部に向かって漸次大きくなっている。ここで、磁束最大部Ｍｐは、軸方向から見て矩形状をなす磁石２２の長手方向中央部を意味する。磁石２２の端部は、軸方向から見て矩形状をなす磁石の長手方向端部を意味する。

軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから両端部（実施形態ではロータコア２１の外周側に位置する２つの角部Ｅ１，Ｅ２）に向かって漸次大きくなっている。軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束通過面２２ａにおいて磁束が最も強い方向に沿う仮想直線Ｋ１を対称軸として線対称形状を有する（図４参照）。

第二空隙３２は、磁石２２を介して凸部４０と対向して配置されている。軸方向から見て、凸部４０は、仮想直線Ｋ１を対称軸として線対称形状を有する。凸部４０は、磁石２２において第二空隙３２とは反対側の面に当接する当接面４０ａを有する。

ロータコア２１は、第一空隙３１を形成する第一壁４１と、第二空隙３２を形成する第二壁４２と、を有する。軸方向から見て、第二壁４２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐと対向する部分から第一壁４１に向かって湾曲しながら連続している。

図４に示すように、第二壁４２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐと対向する部分において磁石２２に向けて凸をなす湾曲形状を有する。軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束通過面２２ａと第二壁４２との間において、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから両端部（実施形態ではロータコア２１の外周側に位置する２つの角部Ｅ１，Ｅ２）に向かって漸次大きくなる隙間を有する。第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐにおいて最小隙間Ｓ１を有する。第二空隙３２は、磁石２２の端部において最大隙間Ｓ２を有する。

＜作用効果＞
次に、本実施形態のロータ４の作用効果について説明する。
まず、比較例のロータ４Ｘについて説明する。図５は、比較例に係るロータ４Ｘを軸方向から見た、図３に相当する要部拡大図である。図５において、符号２２Ｘは磁石、符号２５Ｘは磁石２２Ｘを挿入するための磁石スロット、符号３１Ｘは漏れ磁束を抑制するためのフラックスバリアをそれぞれ示す。

図５に示すように、磁石スロット２５Ｘは、磁石２２Ｘの厚みに対して僅かに大きく形成されている。一般に、磁石スロット２５Ｘにおいて磁石２２Ｘの厚み方向の隙間ＳＸを小さくすることで、磁石２２Ｘの磁力を最大限に使っている。一方、隙間ＳＸを小さくし過ぎると、以下の問題が発生する。
（１）磁石の磁束が大きくなることで、逆起電圧が大きくなる。
（２）磁石の磁束が大きくなることで、鉄損が増加する。
（３）磁石の端部の減磁が生じやすくなる。
（４）磁石を固定するために磁石スロットに充填する樹脂が磁石スロットに注入しにくくなる。
逆起電圧を小さくし、鉄損を低減するためには、フラックスバリア３１Ｘを大きくすることが考えられる。しかし、フラックスバリア３１Ｘを大きくし過ぎると、ｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンスがそれぞれ下がってしまい、リラクタンストルクが減少する可能性が高い。

これに対し、本実施形態のロータ４は、磁石挿入孔２５において磁石２２の磁束最大部Ｍｐの隙間が最小であり、磁石２２の両端部に向かって隙間が漸次大きくなる構造を持つ（図３参照）。この構成によれば、比較例よりもｄ軸の磁気抵抗が大きくなるため、リラクタンストルクは減少せず、磁石２２の磁束が小さくなる。これにより、逆起電圧を小さくし、鉄損を低減することができる。本実施形態では、比較例に対し磁石２２の磁束が１３％低下することで、無負荷条件での逆起電圧もそれに応じて低下する。本実施形態では、比較例に対し、無負荷条件での鉄損が２３％低下する見込みがある。
加えて、本実施形態では、磁石挿入孔２５において隙間が最大の部分で磁石２２の端部が覆われるため、磁石２２の端部の減磁を抑えることができる。
さらに、本実施形態では、樹脂注入時において樹脂が磁石２２の両端部（最大隙間Ｓ２）から中央部（最小隙間Ｓ１）に向かって流れるため、比較例よりも樹脂を注入しやすい。

以上説明したように、上記実施形態の回転電機１のロータ４は、複数の磁石挿入孔２５を有するロータコア２１と、磁石挿入孔２５に埋め込まれた磁石２２と、を備え、ロータコア２１の軸方向から見て、複数の磁石挿入孔２５がロータコア２１の周方向に間隔をあけて形成され、かつ、磁石２２がロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されたＩＰＭであり、磁石挿入孔２５は、磁石２２が挿入される磁石挿入部２６と、磁石挿入部２６に隣接し、磁石挿入部２６への磁石２２の挿入状態で樹脂が注入される空隙部３０と、を有し、軸方向から見て、空隙部３０は、磁石２２において磁束が通る磁束通過面２２ａに隣接する隣接面２２ｂを覆うように形成された第一空隙３１と、第一空隙３１に連通し、磁石２２の磁束通過面２２ａを覆うように形成された第二空隙３２と、を有し、軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の端部に向かって漸次大きくなっている。
この構成によれば、軸方向から見て、空隙部３０は、磁石２２において磁束が通る磁束通過面２２ａに隣接する隣接面２２ｂを覆うように形成された第一空隙３１と、第一空隙３１に連通し、磁石２２の磁束通過面２２ａを覆うように形成された第二空隙３２と、を有することで、磁石２２において減磁が生じやすい角部が空隙部３０で覆われることにより、磁石２２の減磁を抑えることができる。加えて、軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の端部に向かって漸次大きくなっていることで、磁石挿入孔２５に挿入された磁石２２の角部の周囲のみを覆うようにロータコア２１に空隙を形成した場合と比較して、磁石２２において磁束が通る部分が可及的に小さくなるため、逆起電圧を低減することができる。したがって、磁石２２の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる。

上記実施形態では、ロータコア２１は、磁石２２を位置決め固定するための凸部４０を備え、第二空隙３２は、磁石２２を介して凸部４０と対向して配置されていることで、空隙部３０への樹脂注入時、樹脂によって磁石２２が凸部４０に押圧されるため、磁石２２を位置決めすることができる。

上記実施形態では、第二空隙３２は、磁石２２よりもロータコア２１の外周側に配置されていることで、磁石２２においてステータ３に最も近接する角部（ステータ３からの逆磁界等によって磁石２２において減磁が生じやすい角部）が空隙部３０で覆われるため、磁石２２の減磁をより一層抑えることができる。

上記実施形態では、ロータコア２１は、第一空隙３１を形成する第一壁４１と、第二空隙３２を形成する第二壁４２と、を有し、軸方向から見て、第二壁４２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐと対向する部分から第一壁４１に向かって湾曲しながら連続していることで、第二壁４２への応力集中を抑制することができる。

上記実施形態では、軸方向から見て、複数の磁石挿入孔２５は、Ｖ字状に配置されていることで、磁石２２がＶ字型に配置された構成において、磁石２２の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる。

上記実施形態では、軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の両端部に向かって漸次大きくなっていることで、以下の効果を奏する。第二空隙３２が、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の一端部のみに向かって漸次大きくなっている場合と比較して、磁石２２において磁束が通る部分が小さくなるため、逆起電圧をより一層低減することができる。

上記実施形態では、軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束通過面２２ａにおいて磁束が最も強い方向に沿う仮想直線Ｋ１を対称軸として線対称形状を有することで、磁石２２の一端側と他端側とで磁束量のバランスを保持することができる。

上記実施形態の回転電機１は、環状のステータ３と、ステータ３に対して径方向の内側に配置された上記のロータ４と、を備えることで、磁石２２の減磁を抑えつつ逆起電圧を低減することができる回転電機１を提供することができる。

以下、実施形態の変形例について説明する。各変形例において、実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。

上述した実施形態では、第二空隙３２は、磁石２２よりもロータコア２１の外周側に配置されている構成について説明したが、これに限らない。例えば、第二空隙３２は、磁石２２よりもロータコア２１の内周側に配置されていてもよい。

上述した実施形態では、軸方向から見て、第二壁４２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐと対向する部分から第一壁４１に向かって湾曲しながら連続している構成について説明したが、これに限らない。例えば、軸方向から見て、第二壁４２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐと対向する部分から第一壁４１に向かって直線状に連続していてもよい。

上述した実施形態では、軸方向から見て、複数の磁石挿入孔２５は、Ｖ字状に配置されている構成について説明したが、これに限らない。例えば、複数の磁石挿入孔２５は、放射状に配置されていてもよい。

上述した実施形態では、軸方向から見て、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の両端部に向かって漸次大きくなっている構成について説明したが、これに限らない。例えば、第二空隙３２は、磁石２２の磁束最大部Ｍｐから磁石２２の一端部のみに向かって漸次大きくなっていてもよい。

上述した実施形態では、ロータコア２１の内部には、軸方向から見てＶ字状に配置された一対の磁石挿入孔２５が周方向に８対配列されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、一対の磁石挿入孔２５の配置数は、７対以下であってもよいし、９対以上であってもよい。

上述した実施形態では、回転電機１が、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、回転電機１は、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機（発電機を含む）であってもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した変形例を適宜組み合わせることも可能である。

以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例］
実施例は、本実施形態に係る第二空隙３２を有するロータ４を用いた（図３参照）。実施例では、第二空隙３２の最大隙間Ｓ２（磁石２２の角部における隙間の大きさ）は１．３６ｍｍとした。

［比較例１］
比較例１は、磁石２２Ｘの厚みに対して僅かに大きい磁石スロット２５Ｘを有するロータ４Ｘを用いた（図５参照）。

［比較例２］
比較例２は、磁石の中心から端部方向にオフセットした位置から徐々に隙間が大きくなるロータ４Ｙを用いた（図８参照）。比較例２では、磁石の角部における隙間（最大隙間）の大きさは０．６５ｍｍとした。

［実験例］
実施例、比較例１～２のそれぞれにおいて、無負荷条件での磁石の磁束量を測定した。また、実施例および比較例１のそれぞれにおいて、同じ電流条件での磁石の減磁特性を測定した。

図６は、実施例に係る磁石の磁束量の説明図である。図７は、比較例１に係る磁石の磁束量の説明図である。図８は、比較例２に係る磁石の磁束量の説明図である。図６～図８においては、磁束密度の分布をドットハッチで示し、ロータコアにおいて磁束密度が大きい部分ほどドットハッチを濃くしている。
図６に示すように、実施例では、磁束線の本数は１８本であった。
図７に示すように、比較例１では、磁束線の本数は２１本であった。
図８に示すように、比較例２では、磁束線の本数は２０本であった。
実施例では、比較例１および比較例２のそれぞれよりも磁石の磁束量が低減したことを確認できた。

図９は、実施例に係る磁石の減磁特性を示すコンター図である。図１０は、比較例１に係る磁石の減磁特性を示すコンター図である。図９～図１０においては、減磁率の分布をドットハッチで示し、磁石において減磁率が大きい部分ほどドットハッチを濃くしている。
図９に示すように、実施例では、比較例１（図１０参照）よりも磁石の端部の減磁率が低下したことを確認できた。

１…回転電機
３…ステータ
４…ロータ
２１…ロータコア
２２…磁石
２２ａ…磁束通過面
２２ｂ…隣接面
２５…磁石挿入孔
２６…磁石挿入部
３０…空隙部
３１…第一空隙
３２…第二空隙
４０…凸部
４１…第一壁
４２…第二壁
Ｃ…軸線
Ｅ１，Ｅ２…磁石の角部（磁石の端部）
Ｋ１…仮想直線
Ｍｐ…磁束最大部（磁束が最も強い部分）

Claims (8)

1. 複数の磁石挿入孔を有するロータコアと、
   前記磁石挿入孔に埋め込まれた磁石と、を備え、
   前記ロータコアの軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔が前記ロータコアの周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記磁石が前記ロータコアの内部において前記複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設されたＩＰＭであり、
   前記磁石挿入孔は、
   前記磁石が挿入される磁石挿入部と、
   前記磁石挿入部に隣接し、前記磁石挿入部への前記磁石の挿入状態で樹脂が注入される空隙部と、を有し、
   前記軸方向から見て、前記空隙部は、
   前記磁石において磁束が通る磁束通過面に隣接する隣接面を覆うように形成された第一空隙と、
   前記第一空隙に連通し、前記磁石の前記磁束通過面を覆うように形成された第二空隙と、を有し、
   前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分から前記磁石の端部に向かって漸次大きくなっており、
   前記磁束が最も強い部分は、前記軸方向から見て矩形状をなす前記磁石の長手方向中央部であることを特徴とする回転電機のロータ。
2. 前記ロータコアは、前記磁石を位置決め固定するための凸部を備え、
   前記第二空隙は、前記磁石を介して前記凸部と対向して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 前記第二空隙は、前記磁石よりも前記ロータコアの外周側に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のロータ。
4. 前記ロータコアは、
   前記第一空隙を形成する第一壁と、
   前記第二空隙を形成する第二壁と、を有し、
   前記軸方向から見て、前記第二壁は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分と対向する部分から前記第一壁に向かって湾曲しながら連続していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
5. 前記軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔は、Ｖ字状に配置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
6. 前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い部分から前記磁石の両端部に向かって漸次大きくなっていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
7. 前記軸方向から見て、前記第二空隙は、前記磁石の前記磁束通過面において磁束が最も強い方向に沿う仮想直線を対称軸として線対称形状を有することを特徴とする請求項６に記載の回転電機のロータ。
8. 環状のステータと、
   前記ステータに対して径方向の内側に配置された請求項１から７のいずれか一項に記載のロータと、を備えることを特徴とする回転電機。

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