JP7379196B2 - 回転電機のロータ - Google Patents

Description

本発明は、電動車両などに搭載される回転電機のロータに関する。

従来から、ハイブリッド車、バッテリ駆動車、燃料電池車等の電動車両には電動機、発電機等の回転電機が搭載されている。これら電動車両の普及に伴い、電動車両に搭載される回転電機には、出力性能の向上がより一層求められている。

そこで、例えば特許文献１には、永久磁石を径方向に複数層配置し、外径側磁石と、ｄ軸に対して対称に配置された一対の内径側磁石と、を有する回転電機のロータが開示されている。これにより、ロータの各磁極部におけるマグネットトルクを増大させることができるので、回転電機の出力性能を向上できる。

さらに、特許文献１のロータは、ｄ軸と交差するように空隙部が形成されているため、ｄ軸インダクタンスが低減されるので、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差が大きくなり、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となる。また、特許文献１のロータは、ｄ軸に対して対称に一対のリブが形成されているので、一対の内径側磁石から受ける遠心荷重を、二つのリブで分散して受けることができ、一対のリブに生じる応力を低減することができる。

特開２０１８－１５７６６９号公報

しかしながら、特許文献１のロータでは、一対の内径側磁石それぞれのｄ軸側端面近傍に、リブを通って短絡する磁石の回り込み磁束が生じる。この磁石の回り込み磁束は、回転電機の出力性能の向上の妨げとなっていた。

本発明は、磁石の回り込み磁束を低減することができる回転電機のロータを提供する。

本発明は、
略円環形状のロータコアと、
前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部と、を備え、
各磁極部は、
径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一つの外径側円弧磁石から構成される外径側磁石部と、
前記外径側磁石部よりも前記径方向において内側に位置し、前記径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一対の内径側円弧磁石から構成される内径側磁石部と、を有し、
前記ロータコアは、
前記外径側磁石部を構成する前記外径側円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔と、
前記内径側磁石部を構成する前記内径側円弧磁石が挿入される一対の内径側磁石挿入孔と、を有する回転電機のロータであって、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
前記内径側磁石部は、前記ｄ軸に対して対称に形成されており、
前記ロータコアの前記一対の内径側磁石挿入孔は、
前記ｄ軸に対し前記周方向において一方側に形成された第１内径側磁石挿入孔と、
前記ｄ軸に対し前記周方向において他方側に形成された第２内径側磁石挿入孔と、を有し、
前記一対の内径側円弧磁石は、
前記第１内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記一方側に位置する第１内径側円弧磁石と、
前記第２内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記他方側に位置する第２内径側円弧磁石と、を有し、
前記ロータコアには、前記周方向において、
前記ｄ軸と交差するように形成された空隙部と、
前記第１内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第１リブと、
前記第２内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第２リブと、が設けられており、
前記第１リブは、前記第１内径側円弧磁石の外周面に沿った第１仮想円と交差するように配置されており、
前記第２リブは、前記第２内径側円弧磁石の外周面に沿った第２仮想円と交差するように配置されており、
前記第１リブ及び前記第２リブは、前記径方向の内側に向かって互いの前記周方向の距離が長くなるように設けられている。

本発明によれば、第１リブ及び第２リブの長さを長くすることができるので、第１リブ及び第２リブにおける磁気抵抗を大きくすることができる。これにより、第１内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍で生じる回り込み磁束、及び第２内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍で生じる回り込み磁束を低減することができる。

本発明の一実施形態の回転電機のロータを軸方向から見た正面図である。 図１の回転電機のロータの磁極部周辺の拡大図である。 図２の回転電機のロータの孔部周辺の拡大図である。

以下、本発明の回転電機のロータの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

（ロータ）
図１に示すように、本発明の第１実施形態の回転電機のロータ１０は、ロータシャフト（不図示）の外周部に取り付けられ、円環中心ＣＬを中心とする略円環形状のロータコア２０と、ロータコア２０の周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部３０（本実施形態では１２個）と、を備える。ロータ１０は、ステータ（不図示）の内周側に配置される。

なお、本明細書等では、断りなく軸方向、径方向、周方向というときは、ロータ１０の円環中心ＣＬを基準にした方向をいう。

ロータコア２０は、同一形状の略円環形状の電磁鋼板２００が軸方向に複数積層されて形成されている。ロータコア２０は、円環中心ＣＬと同中心のロータシャフト孔２１を有する。さらに、円環中心ＣＬと各磁極部３０の中心とを結ぶ、各磁極部３０の中心軸をｄ軸（図中ｄ－ａｘｉｓ）、ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸（図中ｑ－ａｘｉｓ）とした場合、ロータコア２０の各磁極部３０は、ｄ軸と交差するように形成され、ｄ軸に対して対称な形状を有する外径側磁石挿入孔４１０を備える。ロータコア２０の各磁極部３０は、外径側磁石挿入孔４１０よりも径方向において内側に位置し、ｄ軸を挟んで対称に形成された一対の内径側磁石挿入孔４２０を備える。外径側磁石挿入孔４１０及び一対の内径側磁石挿入孔４２０は、いずれも径方向の内側に凸となる円弧形状を有する。

ロータコア２０の各磁極部３０には、周方向において、一対の内径側磁石挿入孔４２０の間に、ｄ軸と交差するように形成された空隙部６０が設けられている。ロータコア２０には、一対の内径側磁石挿入孔４２０と空隙部６０との間を径方向に延びる一対のリブ５０が設けられている。

ロータコア２０は、各磁極部３０の空隙部６０よりも径方向の内側でｄ軸と交差する位置に形成された第１肉抜孔７１と、隣接する磁極部３０間でｑ軸と交差する位置に形成された第２肉抜孔７２と、を有する。第１肉抜孔７１は、ｄ軸に対して対称な形状となっている。第２肉抜孔７２は、ｑ軸に対して対称な形状となっている。

各磁極部３０は、外径側磁石部３１０と、外径側磁石部３１０よりも径方向において内側に位置する内径側磁石部３２０と、を有する。外径側磁石部３１０は、径方向の内側に凸となるように配置された外径側円弧磁石８１０から構成される。内径側磁石部３２０は、径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一対の内径側円弧磁石８２０から構成される。外径側磁石部３１０及び内径側磁石部３２０は、ｄ軸に対して対称に形成されている。

外径側磁石部３１０を構成する外径側円弧磁石８１０は、ロータコア２０の外径側磁石挿入孔４１０に挿入されている。内径側磁石部３２０を構成する一対の内径側円弧磁石８２０は、ロータコア２０の一対の内径側磁石挿入孔４２０に挿入されている。

外径側円弧磁石８１０及び一対の内径側円弧磁石８２０は、径方向に磁化されている。また、外径側円弧磁石８１０及び一対の内径側円弧磁石８２０は、隣り合う磁極部３０と磁化方向が異なり、磁極部３０が周方向で交互に磁化方向が異なるように配置されている。

（磁極部）
図２に示すように、一対の内径側磁石挿入孔４２０は、ｄ軸に対し周方向において一方側（図２中左側）に形成された第１内径側磁石挿入孔４２１と、ｄ軸に対し周方向において他方側（図２中右側）に形成された第２内径側磁石挿入孔４２２と、を有する。

第１内径側磁石挿入孔４２１と第２内径側磁石挿入孔４２２とは、径方向の外側に向かって、互いの周方向の距離が長くなるように広がる略ハの字状に設けられている。

一対の内径側円弧磁石８２０は、第１内径側磁石挿入孔４２１に挿入され、ｄ軸に対し周方向において一方側（図２の向かって左側）に位置する第１内径側円弧磁石８２１と、第２内径側磁石挿入孔４２２に挿入され、ｄ軸に対し周方向において他方側（図２の向かって右側）に位置する第２内径側円弧磁石８２２と、を有する。

ロータコア２０の各磁極部３０は、外径側磁石挿入孔４１０の径方向の外側に形成された周方向に延びる第１ロータヨーク部２２１と、外径側磁石挿入孔４１０と第１内径側磁石挿入孔４２１及び第２内径側磁石挿入孔４２２との間に形成され、径方向の内側に凸となるように湾曲して周方向に延びる第２ロータヨーク部２２２と、第１内径側磁石挿入孔４２１及び第２内径側磁石挿入孔４２２の径方向の内側に形成され、径方向の内側に凸となるように湾曲して周方向に延びる第３ロータヨーク部２２３と、を有する。

以降、本明細書等では説明を簡単かつ明確にするために、ロータ１０を軸方向から見て、円環中心ＣＬを下方、ｄ軸方向外径側を上方としたときに、周方向における一方側（図２の向かって左側）を左側、周方向における他方側（図２の向かって右側）を右側、と便宜上定義する。

外径側円弧磁石８１０は、同じ円弧中心Ｃ１０を有する内周面８１０Ｎ及び外周面８１０Ｆと、周方向において一方側に位置する左側端部８１０Ｌと、周方向において他方側に位置する右側端部８１０Ｒと、を有する。外径側円弧磁石８１０の円弧中心Ｃ１０は、ｄ軸上に位置している。外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎは、円弧中心Ｃ１０を中心とする内周半径ｒ１０Ｎの略円弧形状である。外径側円弧磁石８１０の外周面８１０Ｆは、円弧中心Ｃ１０を中心とする外周半径ｒ１０Ｆの略円弧形状である。外径側円弧磁石８１０の肉厚ｔ１０は、（外周半径ｒ１０Ｆ）－（内周半径ｒ１０Ｎ）の値と略同一となっている。

第１内径側円弧磁石８２１は、同じ円弧中心Ｃ２１を有する内周面８２１Ｎ及び外周面８２１Ｆと、ｑ軸側端部８２１Ｑと、ｄ軸側端部８２１Ｄと、を有する。第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１は、ｄ軸に対して第１内径側円弧磁石８２１と反対側の右側に位置している。第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎは、円弧中心Ｃ２１を中心とする内周半径ｒ２１Ｎの略円弧形状である。第１内径側円弧磁石８２１の外周面８２１Ｆは、円弧中心Ｃ２１を中心とする外周半径ｒ２１Ｆの略円弧形状である。第１内径側円弧磁石８２１の肉厚ｔ２１は、（外周半径ｒ２１Ｆ）－（内周半径ｒ２１Ｎ）の値と略同一となっている。

第２内径側円弧磁石８２２は、同じ円弧中心Ｃ２２を有する内周面８２２Ｎ及び外周面８２２Ｆと、ｑ軸側端部８２２Ｑと、ｄ軸側端部８２２Ｄと、を有する。第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２は、ｄ軸に対して第２内径側円弧磁石８２２と反対側の左側に位置している。第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎは、円弧中心Ｃ２２を中心とする内周半径ｒ２２Ｎの略円弧形状である。第２内径側円弧磁石８２２の外周面８２２Ｆは、円弧中心Ｃ２２を中心とする外周半径ｒ２２Ｆの略円弧形状である。第２内径側円弧磁石８２２の肉厚ｔ２２は、（外周半径ｒ２２Ｆ）－（内周半径ｒ２２Ｎ）の値と略同一となっている。

第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１は、ｄ軸に対して第１内径側円弧磁石８２１と反対側の右側に位置しており、第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２は、ｄ軸に対して第２内径側円弧磁石８２２と反対側の左側に位置しているので、第１内径側円弧磁石８２１と外径側円弧磁石８１０との距離Ｌ１１及び第２内径側円弧磁石８２２と外径側円弧磁石８１０との距離Ｌ１２は、いずれも、ｑ軸からｄ軸に近づくに従って長くなっている。

これにより、磁極部３０の周方向長さが大きくなることを抑制できるので、ロータ１０が大型化するのを抑制できる。また、ロータ１０におけるｑ軸に沿った磁路（以下、ｑ軸磁路とも呼ぶ）を広くとることができ、回転電機のリラクタンストルクを大きくできるので、回転電機の出力性能を向上できる。さらに、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２と、外径側円弧磁石８１０とによるマグネット磁束がｄ軸に集約されやすくなり、回転電機のマグネットトルクを効率的に利用でき、回転電機の出力性能を向上できる。

また、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２は、それぞれ径方向の内側に凸となるように配置された円弧磁石であるので、外径側磁石挿入孔４１０と第１内径側磁石挿入孔４２１との間に形成されるｑ軸磁路、及び外径側磁石挿入孔４１０と第２内径側磁石挿入孔４２２との間に形成されるｑ軸磁路を、磁気抵抗の少ない形状とすることができる。

外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２は、例えば、熱間押出し成形等の熱間加工プロセスを用いた成形により形成されたリング磁石を径方向に切断した円弧磁石を用いることができる。

本実施形態では、外径側円弧磁石８１０の肉厚ｔ１０と、第１内径側円弧磁石８２１の肉厚ｔ２１と、第２内径側円弧磁石８２２の肉厚ｔ２２とは、同一の厚さとなっている。外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎの内周半径ｒ１０Ｎと、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎの内周半径ｒ２１Ｎと、第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎの内周半径ｒ２２Ｎとは、同一の長さとなっている。外径側円弧磁石８１０の外周面８１０Ｆの外周半径ｒ１０Ｆと、第１内径側円弧磁石８２１の外周面８２１Ｆの外周半径ｒ２１Ｆと、第２内径側円弧磁石８２２の外周面８２２Ｆの外周半径ｒ２２Ｆとは、同一の長さとなっている。

したがって、外径側円弧磁石８１０と、第１内径側円弧磁石８２１と、第２内径側円弧磁石８２２とは、軸方向から見た形状が略同一となっている。

これにより、同一の成形機で略円環状に成形されたリング磁石から、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２を製造することができる。これにより、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２の製造コストを低減できる。

さらに、本実施形態では、軸方向から見て、外径側円弧磁石８１０の円弧中心Ｃ１０を中心とする、外径側円弧磁石８１０の左側端部８１０Ｌと右側端部８１０Ｒとの成す角θ１０、第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１を中心とする、ｑ軸側端部８２１Ｑとｄ軸側端部８２１Ｄとの成す角θ２１、及び、第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２を中心とする、ｑ軸側端部８２２Ｑとｄ軸側端部８２２Ｄとの成す角θ２２、は、それぞれ整数倍すると３６０度となる角度であることが望ましい。これにより、リング磁石を周方向において成す角θ１０の間隔で径方向に切断することによって、外径側円弧磁石８１０を製造でき、リング磁石を周方向において成す角θ２１の間隔で径方向に切断することによって、第１内径側円弧磁石８２１を製造でき、リング磁石を周方向において成す角θ２２の間隔で径方向に切断することによって、第２内径側円弧磁石８２２を製造することができる。したがって、リング磁石から、余りを生じさせずに、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２を製造することができるので、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２の製造コストをより低減できる。

本実施形態では、成す角θ１０、成す角θ２１、及び成す角θ２２は、略同一となっている。すなわち、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２は、軸方向から見た形状が略同一となっている。これにより、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２に同一の円弧磁石を用いることができるので、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２の製造コストをさらに低減できる。

外径側磁石挿入孔４１０は、外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎ及び外周面８１０Ｆにそれぞれ対向する内周壁面４１０Ｎ及び外周壁面４１０Ｆと、左側壁面４１０Ｌと、右側壁面４１０Ｒと、を有する。第１内径側磁石挿入孔４２１は、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎ及び外周面８２１Ｆにそれぞれ対向する内周壁面４２１Ｎ及び外周壁面４２１Ｆと、ｑ軸側壁面４２１Ｑと、ｄ軸側壁面４２１Ｄと、を有する。第２内径側磁石挿入孔４２２は、第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎ及び外周面８２２Ｆにそれぞれ対向する内周壁面４２２Ｎ及び外周壁面４２２Ｆと、ｑ軸側壁面４２２Ｑと、ｄ軸側壁面４２２Ｄと、を有する。

（空隙部）
空隙部６０は、周方向において、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側壁面４２１Ｄと、第２内径側磁石挿入孔４２２のｄ軸側壁面４２２Ｄとの間に、ｄ軸と交差するように形成されている。

これにより、内径側磁石部３２０において、ｄ軸上が空隙となるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。よって、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることができるので、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となり、回転電機の出力性能を向上できる。

（リブ）
一対のリブ５０は、一対の内径側円弧磁石８２０と空隙部６０との間を径方向に延びるように設けられている。

一対のリブ５０は、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端部８２１Ｄとｄ軸との間を径方向に延びる第１リブ５１と、第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端部８２２Ｄとｄ軸との間を径方向に延びる第２リブ５２と、を有する。

第１リブ５１は、第１内径側磁石挿入孔４２１のｄ軸側壁面４２１Ｄと、空隙部６０の左側壁面６１によって構成されている。第１リブ５１は、径方向において内側に位置する径方向内側端部５１１と、径方向において外側に位置する径方向外側端部５１２と、を有する。

第２リブ５２は、第２内径側磁石挿入孔４２２のｄ軸側壁面４２２Ｄと、空隙部６０の右側壁面６２によって構成されている。第２リブ５２は、径方向において内側に位置する径方向内側端部５２１と、径方向において外側に位置する径方向外側端部５２２と、を有する。

したがって、第１内径側円弧磁石８２１による遠心荷重は第１リブ５１が受け、第２内径側円弧磁石８２２による遠心荷重は、第２リブ５２が受けることとなる。すなわち、第１リブ５１と第２リブ５２は、第１内径側円弧磁石８２１による遠心荷重と第２内径側円弧磁石８２２による遠心荷重とを、それぞれ別個に受けることとなる。これにより、第１内径側円弧磁石８２１と第２内径側円弧磁石８２２の重量バラツキに起因してロータコア２０に発生する曲げ応力を低減することができる。

さらに、第１リブ５１と第２リブ５２は、径方向の内側に向かって互いの周方向の距離Ｌ５が長くなるように、略ハの字状に設けられている。これにより、第１リブ５１の径方向内側端部５１１及び径方向外側端部５１２と、第２リブ５２の径方向内側端部５２１及び径方向外側端部５２２と、のいずれも、角Ｒを大きくすることができるので、第１リブ５１の径方向内側端部５１１及び径方向外側端部５１２、ならびに第２リブ５２の径方向内側端部５２１及び径方向外側端部５２２、すなわち、第１リブ５１及び第２リブ５２の径方向両端部への応力集中を緩和することができる。

第１リブ５１は、第１内径側円弧磁石８２１の外周面８２１Ｆに沿った第１仮想円ＶＣ１と交差するように配置されている。第１仮想円ＶＣ１は、すなわち、第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１を中心とする半径ｒ２１Ｆの仮想円である。

第２リブ５２は、第２内径側円弧磁石８２２の外周面８２２Ｆに沿った第２仮想円ＶＣ２と交差するように配置されている。第２仮想円ＶＣ２は、すなわち、第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２を中心とする半径ｒ２２Ｆの仮想円である。

これにより、第１リブ５１の長さＬ５１及び第２リブ５２の長さＬ５２を長くすることができる。第１リブ５１の長さＬ５１及び第２リブ５２の長さＬ５２を長くすると、第１リブ５１及び第２リブ５２における磁気抵抗が大きくなるので、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端部８２１Ｄ近傍で生じる回り込み磁束、及び第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端部８２２Ｄ近傍で生じる回り込み磁束を低減することができる。

さらに、ｄ軸上における空隙部６０の径方向の長さを長くすることができる。これにより、ｄ軸インダクタンスをより低減することができる。

第１リブ５１の径方向内側端部５１１は、周方向における第１内径側円弧磁石８２１の外周面８２１Ｆの中央部８２１Ｆｃから延びる接線である第１接線ＴＬ１よりも径方向において外側に位置している。

第２リブ５２の径方向内側端部５２１は、周方向における第２内径側円弧磁石８２２の外周面８２２Ｆの中央部８２２Ｆｃから延びる接線である第２接線ＴＬ２よりも径方向において外側に位置している。

これにより、第１リブ５１及び第２リブ５２は、ロータコア２０において、第１内径側磁石挿入孔４２１とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔４２２とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとならない。したがって、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなく、第１リブ５１及び第２リブ５２を設けることができる。

ここで、第１内径側磁石挿入孔４２１とｑ軸との最短距離をＡ１、第２内径側磁石挿入孔４２２とｑ軸との最短距離をＡ２、第１内径側磁石挿入孔４２１と、磁極部３０における周方向左側の第２肉抜孔７２との最短距離をＢ１、第２内径側磁石挿入孔４２２と、磁極部３０における周方向右側の第２肉抜孔７２との最短距離をＢ２、空隙部６０と、第１肉抜孔７１との最短距離をＣ、とすると、Ｂ１及びＣはＡ１以上であり、Ｂ２及びＣはＡ２以上となっている。

これにより、第１内径側磁石挿入孔４２１とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔４２２とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、第１リブ５１、第２リブ５２、空隙部６０、第１肉抜孔７１及び第２肉抜孔７２を設けることができる。

また、Ｂ１はＣ以上であり、Ｂ２はＣ以上であることが、好ましい。これにより、第１内径側磁石挿入孔４２１とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔４２２とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、空隙部６０及び第１肉抜孔７１を大きくすることができるので、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなくロータを軽量化できる。

さらに、Ａ１とＢ１とＣとは等しく、Ａ２とＢ２とＣとは等しいことが、より好ましい。これにより、第１内径側磁石挿入孔４２１とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔４２２とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、空隙部６０、第１肉抜孔７１及び第２肉抜孔７２をより大きくすることができるので、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなくロータ１０をより軽量化できる。

（孔部）
図３に示すように、第１リブ５１の径方向外側端部５１２が第２ロータヨーク部２２２に接続する第１リブ径方向外側接続領域２３２１には、第１孔部２６１が設けられている。第２リブ５２の径方向外側端部５２２が第２ロータヨーク部２２２に接続する第２リブ径方向外側接続領域２３２２には、第２孔部２６２が設けられている。

したがって、第１リブ径方向外側接続領域２３２１及び第２リブ径方向外側接続領域２３２２は、第１孔部及２６１及び第２孔部２６２によって、磁路が狭くなり、磁気抵抗が大きくなる。これにより、第１リブ径方向外側接続領域２３２１及び第１リブ５１を通る磁路の磁気抵抗が大きくなるので、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端部８２１Ｄ近傍の回り込み磁束を低減することができる。同様に、第２リブ径方向外側接続領域２３２２及び第２リブ５２を通る磁路の磁気抵抗が大きくなるので、第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端部８２２Ｄ近傍の回り込み磁束を低減することができる。

さらに、第１孔部２６１及び第２孔部２６２は、軸方向から見て、同径の円形状となっている。すなわち、軸方向から見て、第１孔部２６１の直径Ｄ２６１及び第２孔部２６２の直径Ｄ２６２は、同径となっている。

これにより、第１孔部及２６１及び第２孔部２６２は、軸方向から見て、同径の円形状となっているので、ロータ１０の遠心荷重やロータシャフトの圧入荷重等に起因してロータコア２０に生じる応力が、第１孔部２６１及び第２孔部２６２周辺に集中することを抑制できる。

第１孔部２６１の直径Ｄ２６１は、第１リブ５１の周方向における最短幅ａ１よりも小さくなっている。第２孔部２６２の直径Ｄ２６２は、第２リブ５２の周方向における最短幅ａ２よりも小さくなっている。

これにより、外径側磁石挿入孔４１０と第１内径側磁石挿入孔４２１との間に形成されるｑ軸磁路、及び外径側磁石挿入孔４１０と第２内径側磁石挿入孔４２２との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることを抑制しつつ、第１孔部２６１及び第２孔部２６２を設けることができる。

さらに、第１孔部２６１と空隙部６０との最短距離ｂ１１、及び第１孔部２６１と第１内径側磁石挿入孔４２１との最短距離ｃ１１は、第１リブ５１の周方向における最短幅ａ１の略２分の１となっている。また、第２孔部２６２と空隙部６０との最短距離ｂ２１、及び第２孔部２６２と第２内径側磁石挿入孔４２２との最短距離ｃ２１は、第２リブ５２の周方向における最短幅ａ２の略２分の１となっている。

これにより、ロータ１０の遠心荷重やロータシャフトの圧入荷重等に起因してロータコア２０に応力が生じても、ロータコア２０の第１孔部２６１と空隙部６０との間、第１孔部２６１と第１内径側磁石挿入孔４２１との間、第２孔部２６２と空隙部６０との間、及び第２孔部２６２と第２内径側磁石挿入孔４２２との間が変形することを防止しつつ、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端部８２１Ｄ近傍の回り込み磁束、及び第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端部８２２Ｄ近傍の回り込み磁束を、より低減することができる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 略円環形状のロータコア（ロータコア２０）と、
前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部（磁極部３０）と、を備え、
各磁極部は、
径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一つの外径側円弧磁石（外径側円弧磁石８１０）から構成される外径側磁石部（外径側磁石部３１０）と、
前記外径側磁石部よりも前記径方向において内側に位置し、前記径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一対の内径側円弧磁石（内径側円弧磁石８２０）から構成される内径側磁石部（内径側磁石部３２０）と、を有し、
前記ロータコアは、
前記外径側磁石部を構成する前記外径側円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔（外径側磁石挿入孔４１０）と、
前記内径側磁石部を構成する前記内径側円弧磁石が挿入される一対の内径側磁石挿入孔（内径側磁石挿入孔４２０）と、を有する回転電機のロータ（ロータ１０）であって、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
前記内径側磁石部は、前記ｄ軸に対して対称に形成されており、
前記ロータコアの前記一対の内径側磁石挿入孔は、
前記ｄ軸に対し前記周方向において一方側（左側）に形成された第１内径側磁石挿入孔（第１内径側磁石挿入孔４２１）と、
前記ｄ軸に対し前記周方向において他方側（右側）に形成された第２内径側磁石挿入孔（第２内径側磁石挿入孔４２２）と、を有し、
前記一対の内径側円弧磁石は、
前記第１内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記一方側に位置する第１内径側円弧磁石（第１内径側円弧磁石８２１）と、
前記第２内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記他方側に位置する第２内径側円弧磁石（第２内径側円弧磁石８２２）と、を有し、
前記ロータコアには、前記周方向において、
前記ｄ軸と交差するように形成された空隙部（空隙部６０）と、
前記第１内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第１リブ（第１リブ５１）と、
前記第２内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第２リブ（第２リブ５２）と、が設けられており、
前記第１リブは、前記第１内径側円弧磁石の外周面（外周面８２１Ｆ）に沿った第１仮想円（第１仮想円ＶＣ１）と交差するように配置されており、
前記第２リブは、前記第２内径側円弧磁石の外周面（外周面８２２Ｆ）に沿った第２仮想円（第２仮想円ＶＣ２）と交差するように配置されている、回転電機のロータ。

（１）によれば、周方向において、第１内径側磁石挿入孔と空隙部との間で径方向に延びる第１リブと、第２内径側磁石挿入孔と空隙部との間で径方向に延びる第２リブと、が設けられているので、第１リブが第１内径側磁石による遠心荷重を受け、第２リブが第２内径側磁石による遠心荷重を受けることになる。これにより、第１内径側磁石及び第２内径側磁石の磁石量を増やした場合でも、第１内径側磁石と第２内径側磁石との重量バラつきに起因して生じる曲げ応力を第１リブ及び第２リブに分散することができ、第１リブ及び第２リブに生じる応力を低減することができる。
さらに、ｄ軸と交差するように空隙部が形成されているので、内径側磁石部においてｄ軸上が空隙となるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。これにより、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることができるので、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となる。
また、第１リブは、第１内径側円弧磁石の外周面に沿った第１仮想円と交差するように配置されており、第２リブは、第２内径側円弧磁石の外周面に沿った第２仮想円と交差するように配置されているので、第１リブ及び第２リブの長さを長くすることができる。これにより、第１リブ及び第２リブにおける磁気抵抗を大きくすることができるので、第１内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍で生じる回り込み磁束、及び第２内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍で生じる回り込み磁束を低減することができる。
さらに、ｄ軸上における空隙部６０の径方向の長さを長くすることができるので、ｄ軸インダクタンスをより低減することができる。

（２） （１）に記載の回転電機のロータであって、
前記第１リブの前記径方向において内側に位置する径方向内側端部（径方向内側端部５１１）は、前記周方向における前記第１内径側円弧磁石の前記外周面の中央部（中央部８２１Ｆｃ）から延びる接線である第１接線（第１接線ＴＬ１）よりも前記径方向において外側に位置し、
前記第２リブの前記径方向において内側に位置する径方向内側端部（径方向内側端部５２１）は、前記周方向における前記第２内径側円弧磁石の前記外周面の中央部（中央部８２２Ｆｃ）から延びる接線である第２接線（第２接線ＴＬ２）よりも前記径方向において外側に位置する、回転電機のロータ。

（２）によれば、第１リブの径方向内側端部は、第１接線よりも径方向において外側に位置し、第２リブの径方向内側端部は、第２接線よりも径方向において外側に位置するので、第１リブ及び第２リブは、第１内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとならない。これにより、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなく、第１リブ及び第２リブを設けることができる。

（３） （１）または（２）に記載の回転電機のロータであって、
前記第１リブ及び前記第２リブは、前記径方向の内側に向かって互いの前記周方向の距離（距離Ｌ５）が長くなるように設けられている、回転電機のロータ。

（３）によれば、第１リブ及び第２リブは、径方向の内側に向かって互いの周方向の距離が長くなるように設けられているので、第１リブ及び第２リブの径方向両端部における角Ｒを大きくすることができる。これにより、第１リブ及び第２リブの径方向両端部への応力集中を緩和することができる。

（４） （１）～（３）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
前記ロータコアは、
前記空隙部よりも前記径方向の内側で前記ｄ軸と交差する位置に形成された第１肉抜孔（第１肉抜孔７１）と、
前記ｑ軸と交差する位置に形成された第２肉抜孔（第２肉抜孔７２）と、を有し、
前記第１内径側磁石挿入孔と前記ｑ軸との最短距離をＡ１、
前記第２内径側磁石挿入孔と前記ｑ軸との最短距離をＡ２、
前記第１内径側磁石挿入孔と前記第２肉抜孔との最短距離をＢ１、
前記第２内径側磁石挿入孔と前記第２肉抜孔との最短距離をＢ２、
前記空隙部と、前記第１肉抜孔との最短距離をＣ、とすると、
Ｂ１及びＣはＡ１以上であり、Ｂ２及びＣはＡ２以上である、回転電機のロータ。

（４）によれば、Ｂ１及びＣはＡ１以上であり、Ｂ２及びＣはＡ２以上であるので、第１内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、第１リブ、第２リブ、空隙部、第１肉抜孔及び第２肉抜孔を設けることができる。

（５） （４）に記載の回転電機のロータであって、
前記Ｂ１は前記Ｃ以上であり、前記Ｂ２は前記Ｃ以上である、回転電機のロータ。

（５）によれば、Ｂ１はＣ以上であり、Ｂ２はＣ以上であるので、第１内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、空隙部及び第１肉抜孔を大きくすることができる。これにより、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなくロータを軽量化できる。

（６） （５）に記載の回転電機のロータであって、
前記Ａ１と前記Ｂ１と前記Ｃとは等しく、前記Ａ２と前記Ｂ２と前記Ｃとは等しい、回転電機のロータ。

（６）によれば、Ａ１とＢ１とＣとは等しく、Ａ２とＢ２とＣとは等しいので、第１内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路、及び第２内径側磁石挿入孔とｑ軸との間に形成されるｑ軸磁路の妨げとなることなく、空隙部、第１肉抜孔及び第２肉抜孔をより大きくすることができる。これにより、回転電機のｑ軸インダクタンスを低下させることなくロータをより軽量化できる。

（７） （１）～（６）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
前記外径側円弧磁石の肉厚（肉厚ｔ１０）と、前記第１内径側円弧磁石の肉厚（肉厚ｔ２１）と、前記第２内径側円弧磁石の肉厚（肉厚ｔ２２）とは、同一の厚さであり、
前記外径側円弧磁石の内周面（内周面８１０Ｎ）の内周半径（内周半径ｒ１０Ｎ）と、前記第１内径側円弧磁石の内周面（内周面８２１Ｎ）の内周半径（内周半径ｒ２１Ｎ）と、前記第２内径側円弧磁石の内周面（内周面８２２Ｎ）の内周半径（内周半径ｒ２２Ｎ）とは、同一の長さであり、
前記外径側円弧磁石の外周面（外周面８１０Ｆ）の外周半径（外周半径ｒ１０Ｆ）と、前記第１内径側円弧磁石の前記外周面の外周半径（外周半径ｒ２１Ｆ）と、前記第２内径側円弧磁石の前記外周面の外周半径（外周半径ｒ２２Ｆ）とは、同一の長さである、回転電機のロータ。

（７）によれば、外径側円弧磁石の肉厚と、第１内径側円弧磁石の肉厚と、第２内径側円弧磁石の肉厚とは、同一の厚さであり、外径側円弧磁石の内周面の内周半径と、第１内径側円弧磁石の内周面の内周半径と、第２内径側円弧磁石の内周面の内周半径とは、同一の長さであり、外径側円弧磁石の外周面の外周半径と、第１内径側円弧磁石の外周面の外周半径と、第２内径側円弧磁石の外周面の外周半径とは、同一の長さであるので、同一の成形機で略円環状に成形されたリング磁石から、外径側円弧磁石、第１内径側円弧磁石及び第２内径側円弧磁石を得ることができる。これにより、外径側円弧磁石、第１内径側円弧磁石及び第２内径側円弧磁石の製造コストを低減できる。

１０ ロータ
２０ ロータコア
３０ 磁極部
３１０ 外径側磁石部
３２０ 内径側磁石部
４１０ 外径側磁石挿入孔
４２０ 内径側磁石挿入孔
４２１ 第１内径側磁石挿入孔
４２２ 第２内径側磁石挿入孔
５１ 第１リブ
５２ 第２リブ
５１１ 径方向内側端部
５２１ 径方向内側端部
６０ 空隙部
７１ 第１肉抜孔
７２ 第２肉抜孔
８１０ 外径側円弧磁石
８１０Ｆ 外周面
８１０Ｎ 内周面
８２０ 内径側円弧磁石
８２１ 第１内径側円弧磁石
８２１Ｆ 外周面
８２１Ｆｃ 中央部
８２１Ｎ 内周面
８２２ 第２内径側円弧磁石
８２２Ｆ 外周面
８２２Ｆｃ 中央部
８２２Ｎ 内周面
Ｌ５ 距離
ＴＬ１ 第１接線
ＴＬ２ 第２接線
ＶＣ１ 第１仮想円
ＶＣ２ 第２仮想円
ｔ１０ 肉厚
ｔ２１ 肉厚
ｔ２２ 肉厚
ｒ１０Ｎ、ｒ２１Ｎ、ｒ２２Ｎ 内周半径
ｒ１０Ｆ、ｒ２１Ｆ、ｒ２２Ｆ 外周半径

Claims (6)

1. 略円環形状のロータコアと、
   前記ロータコアの周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部と、を備え、
   各磁極部は、
   径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一つの外径側円弧磁石から構成される外径側磁石部と、
   前記外径側磁石部よりも前記径方向において内側に位置し、前記径方向の内側に凸となるように配置された少なくとも一対の内径側円弧磁石から構成される内径側磁石部と、を有し、
   前記ロータコアは、
   前記外径側磁石部を構成する前記外径側円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔と、
   前記内径側磁石部を構成する前記内径側円弧磁石が挿入される一対の内径側磁石挿入孔と、を有する回転電機のロータであって、
   各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
   前記内径側磁石部は、前記ｄ軸に対して対称に形成されており、
   前記ロータコアの前記一対の内径側磁石挿入孔は、
   前記ｄ軸に対し前記周方向において一方側に形成された第１内径側磁石挿入孔と、
   前記ｄ軸に対し前記周方向において他方側に形成された第２内径側磁石挿入孔と、を有し、
   前記一対の内径側円弧磁石は、
   前記第１内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記一方側に位置する第１内径側円弧磁石と、
   前記第２内径側磁石挿入孔に挿入され、前記ｄ軸に対し前記周方向において前記他方側に位置する第２内径側円弧磁石と、を有し、
   前記ロータコアには、前記周方向において、
   前記ｄ軸と交差するように形成された空隙部と、
   前記第１内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第１リブと、
   前記第２内径側円弧磁石と前記空隙部との間を前記径方向に延びる第２リブと、が設けられており、
   前記第１リブは、前記第１内径側円弧磁石の外周面に沿った第１仮想円と交差するように配置されており、
   前記第２リブは、前記第２内径側円弧磁石の外周面に沿った第２仮想円と交差するように配置されており、
   前記第１リブ及び前記第２リブは、前記径方向の内側に向かって互いの前記周方向の距離が長くなるように設けられている、回転電機のロータ。
2. 請求項１に記載の回転電機のロータであって、
   前記第１リブの前記径方向において内側に位置する径方向内側端部は、前記周方向における前記第１内径側円弧磁石の前記外周面の中央部から延びる接線である第１接線よりも前記径方向において外側に位置し、
   前記第２リブの前記径方向において内側に位置する径方向内側端部は、前記周方向における前記第２内径側円弧磁石の前記外周面の中央部から延びる接線である第２接線よりも前記径方向において外側に位置する、回転電機のロータ。
3. 請求項１または２に記載の回転電機のロータであって、
   前記ロータコアは、
   前記空隙部よりも前記径方向の内側で前記ｄ軸と交差する位置に形成された第１肉抜孔と、
   前記ｑ軸と交差する位置に形成された第２肉抜孔と、を有し、
   前記第１内径側磁石挿入孔と前記ｑ軸との最短距離をＡ１、
   前記第２内径側磁石挿入孔と前記ｑ軸との最短距離をＡ２、
   前記第１内径側磁石挿入孔と前記第２肉抜孔との最短距離をＢ１、
   前記第２内径側磁石挿入孔と前記第２肉抜孔との最短距離をＢ２、
   前記空隙部と、前記第１肉抜孔との最短距離をＣ、とすると、
   Ｂ１及びＣはＡ１以上であり、Ｂ２及びＣはＡ２以上である、回転電機のロータ。
4. 請求項３に記載の回転電機のロータであって、
   前記Ｂ１は前記Ｃ以上であり、前記Ｂ２は前記Ｃ以上である、回転電機のロータ。
5. 請求項４に記載の回転電機のロータであって、
   前記Ａ１と前記Ｂ１と前記Ｃとは等しく、前記Ａ２と前記Ｂ２と前記Ｃとは等しい、回転電機のロータ。
6. 請求項１～５のいずれか一項に記載の回転電機のロータであって、
   前記外径側円弧磁石の肉厚と、前記第１内径側円弧磁石の肉厚と、前記第２内径側円弧磁石の肉厚とは、同一の厚さであり、
   前記外径側円弧磁石の内周面の内周半径と、前記第１内径側円弧磁石の内周面の内周半径と、前記第２内径側円弧磁石の内周面の内周半径とは、同一の長さであり、
   前記外径側円弧磁石の外周面の外周半径と、前記第１内径側円弧磁石の前記外周面の外周半径と、前記第２内径側円弧磁石の前記外周面の外周半径とは、同一の長さである、回転電機のロータ。

Images