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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023144485
(43)【公開日】2023-10-11
(54)【発明の名称】ロータおよび回転電機
(51)【国際特許分類】
H02K 1/22 20060101AFI20231003BHJP
H02K 1/276 20220101ALI20231003BHJP
H02K 21/14 20060101ALI20231003BHJP
【ＦＩ】
H02K1/22 A
H02K1/276
H02K21/14 M
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022051475
(22)【出願日】2022-03-28
(71)【出願人】
【識別番号】000232302
【氏名又は名称】ニデック株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100141139
【弁理士】
【氏名又は名称】及川 周
(74)【代理人】
【識別番号】100188673
【弁理士】
【氏名又は名称】成田 友紀
(74)【代理人】
【識別番号】100179833
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 将尚
(74)【代理人】
【識別番号】100189348
【弁理士】
【氏名又は名称】古都 智
(72)【発明者】
【氏名】楊 ▲寛▼
(72)【発明者】
【氏名】羅 大殷
(72)【発明者】
【氏名】施 佩均
(72)【発明者】
【氏名】顔 國智
(72)【発明者】
【氏名】顔 聖展
(72)【発明者】
【氏名】劉 承宗
【テーマコード（参考）】
5H601
5H621
5H622
【Ｆターム（参考）】
5H601CC01
5H601CC15
5H601DD01
5H601DD11
5H601GA24
5H601GA28
5H601GA29
5H601GA34
5H621HH10
5H622CB06
(57)【要約】 （修正有）
【課題】回転電機において通常回転時の効率およびトルクを向上できる構造を有するロータおよび回転電機を提供する。
【解決手段】ロータは、ロータコア２０とロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部とを備える。ロータコア２０には、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群１３０が設けられる。各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、環状導電部と電気的に接続された導電体４０が配置される。軸方向から見て、ロータコア２０の外径の半分をＲｏｒ、環状導電部の外径の半分をＲｏｅｒ、中心軸線から、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部３０までの最短距離をＲｏｃｂとする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
【選択図】図３
【解決手段】ロータは、ロータコア２０とロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部とを備える。ロータコア２０には、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群１３０が設けられる。各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、環状導電部と電気的に接続された導電体４０が配置される。軸方向から見て、ロータコア２０の外径の半分をＲｏｒ、環状導電部の外径の半分をＲｏｅｒ、中心軸線から、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部３０までの最短距離をＲｏｃｂとする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸線回りに回転可能なロータであって、
ロータコアと、
前記ロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部と、
を備え、
前記ロータコアには、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群が設けられ、
前記複数のフラックスバリア部群は、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア部をそれぞれ有し、
前記複数のフラックスバリア部は、軸方向から見て径方向内側に凸となる形状であり、
各前記フラックスバリア部群の前記複数のフラックスバリア部のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部の内部には、前記環状導電部と電気的に接続された導電体が配置され、
軸方向から見て、
前記ロータコアの外径の半分をＲｏｒ、
前記環状導電部の外径の半分をＲｏｅｒ、
前記中心軸線から、内部に前記導電体が配置された前記フラックスバリア部のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、
Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす、ロータ。
ロータコアと、
前記ロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部と、
を備え、
前記ロータコアには、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群が設けられ、
前記複数のフラックスバリア部群は、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア部をそれぞれ有し、
前記複数のフラックスバリア部は、軸方向から見て径方向内側に凸となる形状であり、
各前記フラックスバリア部群の前記複数のフラックスバリア部のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部の内部には、前記環状導電部と電気的に接続された導電体が配置され、
軸方向から見て、
前記ロータコアの外径の半分をＲｏｒ、
前記環状導電部の外径の半分をＲｏｅｒ、
前記中心軸線から、内部に前記導電体が配置された前記フラックスバリア部のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、
Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす、ロータ。
【請求項2】
前記ロータコアは、前記ロータコアを軸方向に貫通する貫通孔を有し、
前記貫通孔には、前記中心軸線が通り、
軸方向から見て、
前記環状導電部の内径の半分をＲｉｅｒとし、
前記貫通孔の内径の半分をＲｓとする時、
Ｒｓ≦Ｒｉｅｒ＜Ｒｏｃｂを満たす、請求項１に記載のロータ。
前記貫通孔には、前記中心軸線が通り、
軸方向から見て、
前記環状導電部の内径の半分をＲｉｅｒとし、
前記貫通孔の内径の半分をＲｓとする時、
Ｒｓ≦Ｒｉｅｒ＜Ｒｏｃｂを満たす、請求項１に記載のロータ。
【請求項3】
前記フラックスバリア部内に位置するマグネットを備え、
軸方向から見て、前記マグネットは前記環状導電部と異なる位置に配置されている、請求項１または２に記載のロータ。
軸方向から見て、前記マグネットは前記環状導電部と異なる位置に配置されている、請求項１または２に記載のロータ。
【請求項4】
軸方向から見て、前記マグネットは前記環状導電部よりも径方向外側に配置されている、請求項３に記載のロータ。
【請求項5】
前記フラックスバリア部群において、最も径方向外側に位置する前記フラックスバリア部を除く前記フラックスバリア部の少なくとも１つには、前記フラックスバリア部の径方向内側の第１縁部と径方向外側の第２縁部とを繋ぐブリッジ部が設けられている、請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項6】
内部に前記導電体が配置された前記フラックスバリア部は、前記フラックスバリア部群において、最も径方向外側に位置する前記フラックスバリア部よりも径方向内側に配置された前記フラックスバリア部である、請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項7】
軸方向から見て、前記導電体は、前記導電体が配置された前記フラックスバリア部の延伸方向の両端部から離れて配置されている、請求項１から６のいずれか一項に記載のロータ。
【請求項8】
請求項１から７のいずれか一項に記載のロータと、
前記ロータの径方向外側に位置するステータと、
を備える、回転電機。
前記ロータの径方向外側に位置するステータと、
を備える、回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ロータおよび回転電機に関する。
【背景技術】
【0002】
複数の孔を有するロータコアと、ロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置されたエンドリングと、を備えるロータを有する回転電機が知られている。例えば、特許文献１のロータは、ロータコアの軸方向に貫通する複数の孔を有し、孔内には、導電体およびマグネットが配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】中国実用新案第２０２１３４９７８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
軸方向に見て、特許文献１のエンドリングの外径はロータコアの外径と同等であり、エンドリングの径方向内側には矩形形状の開口が設けられている。このような構成では、エンドリングにより電気的に接続された導電体同士を短絡させる際の抵抗が大きくなり、回転電機の通常回転時の効率が十分に向上できない場合があった。
【0005】
本発明は、上記事情に鑑みて、回転電機において通常回転時の効率およびトルクを向上できる構造を有するロータおよび回転電機を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明のロータコアの一つの態様は、中心軸線回りに回転可能なロータであって、ロータコアと、前記ロータコアの軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部と、を備える。前記ロータコアには、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群が設けられ、前記複数のフラックスバリア部群は、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア部をそれぞれ有し、前記複数のフラックスバリア部は、軸方向から見て径方向内側に凸となる形状である。各前記フラックスバリア部群の前記複数のフラックスバリア部のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部の内部には、前記環状導電部と電気的に接続された導電体が配置される。軸方向から見て、前記ロータコアの外径の半分をＲｏｒ、前記環状導電部の外径の半分をＲｏｅｒ、前記中心軸線から、内部に前記導電体が配置された前記フラックスバリア部のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
【0007】
本発明の回転電機の一つの態様は、上記のロータと、前記ロータの径方向外側に位置するステータと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一つの態様によれば、回転電機において通常回転時の効率およびトルクを向上できる構造を有するロータおよび回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
（第１実施形態）
各図に適宜示すＺ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸線Ｊは、Ｚ軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸線Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。軸方向の上側から見て、周方向で時計回りに進む方向を＋θ側と呼び、反時計回りに進む方向を－θ側と呼ぶ。
各図に適宜示すＺ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸線Ｊは、Ｚ軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸線Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸線Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。軸方向の上側から見て、周方向で時計回りに進む方向を＋θ側と呼び、反時計回りに進む方向を－θ側と呼ぶ。
【0011】
なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。
【0012】
図１に示す本実施形態の回転電機１は、インナーロータ型のモータである。図１に示すように、本実施形態の回転電機１は、ハウジング２と、ロータ１０と、ステータ３と、ベアリングホルダ４と、ベアリング５ａ，５ｂと、を備える。ハウジング２は、ロータ１０、ステータ３、ベアリングホルダ４、およびベアリング５ａ，５ｂを内部に収容している。ハウジング２の底部は、ベアリング５ｂを保持している。ベアリングホルダ４は、ベアリング５ａを保持している。ベアリング５ａ，５ｂは、例えば、ボールベアリングである。
【0013】
ステータ３は、ロータ１０の径方向外側に位置する。図１に示すように、ステータ３は、ステータコア３ａと、インシュレータ３ｄと、複数のコイル３ｅと、を有する。ステータコア３ａは、コアバック３ｂと、複数のティース３ｃと、を有する。コアバック３ｂは、中心軸線Ｊを中心とする円環状である。複数のティース３ｃは、コアバック３ｂから径方向内側に延びている。複数のティース３ｃは、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。複数のコイル３ｅは、インシュレータ３ｄを介してステータコア３ａに装着されている。
【0014】
ロータ１０は、中心軸線Ｊを中心として回転可能である。図１、図２および図３に示すように、ロータ１０は、シャフト１１と、ロータコア２０と、導電体４０と、環状導電部５０と、マグネット６０と、を備える。シャフト１１は、中心軸線Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。図１に示すように、シャフト１１は、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸線Ｊ回りに回転可能に支持されている。
【0015】
ロータコア２０は、磁性体である。ロータコア２０の材質は、例えば、鉄と炭素との合金よりも透磁率の高く電気伝導率の低いケイ素鋼である。ロータコア２０は、シャフト１１の外周面に固定されている。ロータコア２０は、ロータコア２０を軸方向に貫通する貫通孔２０ａを有する。図２に示すように、貫通孔２０ａは、軸方向に見て、中心軸線Ｊを中心とする円形状である。貫通孔２０ａには、シャフト１１が通されている。シャフト１１は、例えば圧入等により、貫通孔２０ａ内に固定されている。図示は省略するが、ロータコア２０は、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。
【0016】
図１に示すように、環状導電部５０は、ロータコア２０の軸方向両端にそれぞれ配置されている。環状導電部５０は中心軸線Ｊを中心とする円環状である。環状導電部５０を構成する材料は、電気伝導率の高い材料である。環状導電部５０を構成する材料としては、例えばアルミニウム、銅、およびアルミニウムと銅との合金等が挙げられる。
【0017】
図２および図３に示すように、ロータコア２０は、複数のフラックスバリア部３０を有する。本実施形態において各フラックスバリア部３０はロータコア２０に設けられた孔によって構成されている。フラックスバリア部３０は、例えば、ロータコア２０を軸方向に貫通している。図３に示すように、各フラックスバリア部３０は、軸方向と直交する平面に沿って延びており、軸方向に見て径方向内側に凸となる形状となっている。ロータコア２０には、２つ以上のフラックスバリア部３０を含む組が複数組設けられている。１組のフラックスバリア部３０をフラックスバリア部群１３０とも呼ぶ。各フラックスバリア部群１３０は、複数のフラックスバリア部３０を含む。
【0018】
本実施形態では、４組のフラックスバリア部群１３０が設けられている。４組のフラックスバリア部群１３０について、以降それぞれを第１フラックスバリア部群１３０Ａ、第２フラックスバリア部群１３０Ｂ、第３フラックスバリア部群１３０Ｃ、および第４フラックスバリア部群１３０Ｄとも呼ぶ。軸方向に見て、第１フラックスバリア部群１３０Ａ、第２フラックスバリア部群１３０Ｂ、第３フラックスバリア部群１３０Ｃ、および第４フラックスバリア部群１３０Ｄはこの順で＋θ方向に向かって配置されている。
【0019】
このようにフラックスバリア部３０が設けられたロータコア２０は、磁気突極構造を有するシンクロナスリラクタンスモータのロータコアとなる。より詳しくは、フラックスバリア部３０は磁束を通しにくく、軸方向から見て、隣り合う２組のフラックスバリア部群１３０同士の間は磁束が通りやすい突極方向となり、１組のフラックスバリア部群１３０の周方向における中央部には磁束が通りにくい方向が設けられる。なお、以下の説明では、上記の磁束が通りやすい突極方向を「ｄ軸方向」と呼び、上記の磁束が通りにくい方向を「ｑ軸方向」と呼ぶ。ロータコア２０はｑ軸方向およびｄ軸方向において磁気的な異方性を有するため、ステータ３により磁界が発生した際にリラクタンストルクが発生し、ロータ１０を回転させることが可能となる。
【0020】
また、ｄ軸方向はロータコア２０の磁極部Ｐの周方向の中心を通る径方向であり、ｑ軸方向は周方向で隣り合う磁極部Ｐ同士の間における周方向中心を通る径方向である。周方向で隣り合う磁極部Ｐ同士の間に位置する部分を、以降、磁極中間部Ｍと呼ぶ。ｑ軸は磁極中間部Ｍを通る。
このように、ロータ１０には、周方向に沿って設けられた複数の磁極部Ｐと、周方向に隣り合う磁極部Ｐ同士の間にそれぞれ位置する複数の磁極中間部Ｍと、が設けられる。磁極中間部Ｍは、フラックスバリア部群１３０をそれぞれ有する。
このように、ロータ１０には、周方向に沿って設けられた複数の磁極部Ｐと、周方向に隣り合う磁極部Ｐ同士の間にそれぞれ位置する複数の磁極中間部Ｍと、が設けられる。磁極中間部Ｍは、フラックスバリア部群１３０をそれぞれ有する。
【0021】
本実施形態では、フラックスバリア部３０内には導電体４０およびマグネット６０が配置されている。
各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、導電体４０が配置されている。導電体４０を構成する材料は、電気伝導率の高い材料である。導電体４０を構成する材料は、環状導電部５０を構成する材料と同じであり、例えばアルミニウム、銅、およびアルミニウムと銅との合金等が挙げられる。導電体４０を構成する材料は、フラックスバリア部３０により構成された磁気突極構造に影響を与えないよう、強磁性体でない金属である。
各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、導電体４０が配置されている。導電体４０を構成する材料は、電気伝導率の高い材料である。導電体４０を構成する材料は、環状導電部５０を構成する材料と同じであり、例えばアルミニウム、銅、およびアルミニウムと銅との合金等が挙げられる。導電体４０を構成する材料は、フラックスバリア部３０により構成された磁気突極構造に影響を与えないよう、強磁性体でない金属である。
【0022】
各フラックスバリア部３０内に配置された導電体４０は、それぞれ、環状導電部５０と電気的に接続されている。このため、各フラックスバリア部３０内の導電体４０同士は環状導電部５０を介して電気的に接続されており、環状導電部５０は各フラックスバリア部３０内の導電体４０同士を電気短絡させている。
フラックスバリア部３０内の導電体４０は、導電体４０となる金属を加熱してフラックスバリア部３０内に流し込むことで作られている。
フラックスバリア部３０内の導電体４０は、導電体４０となる金属を加熱してフラックスバリア部３０内に流し込むことで作られている。
【0023】
本実施形態において、導電体４０および環状導電部５０は、同一の単一部材の一部である。例えば、ロータコア２０の軸方向両側にそれぞれ環状導電部５０の金型を配置し、導電体４０および環状導電部５０となる金属を加熱してフラックスバリア部３０および金型内に流し込むことで導電体４０および環状導電部５０は作られている。この際、導電体４０を配置しないフラックスバリア部３０の空隙部に加熱した金属が流れ込まないようにするため、加熱した金属の進入を防止する部材をフラックスバリア部３０内の一部に配置した状態で金属を流し込む。
なお、導電体４０および環状導電部５０は、別部材であってもよいし、異なる構成材料であってもよい。
なお、導電体４０および環状導電部５０は、別部材であってもよいし、異なる構成材料であってもよい。
【0024】
各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、マグネット６０が配置されている。マグネット６０は、軸方向に見て矩形状である。図示は省略するが、マグネット６０は、例えば、直方体状である。
本実施形態では、軸方向に見て、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０の延伸方向の両端部３０ｆにマグネット６０が配置されている。マグネット６０は、フェライト磁石である。マグネットの種類は、特に限定されず、マグネットは、ネオジム磁石であってもよい。
本実施形態では、軸方向に見て、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０の延伸方向の両端部３０ｆにマグネット６０が配置されている。マグネット６０は、フェライト磁石である。マグネットの種類は、特に限定されず、マグネットは、ネオジム磁石であってもよい。
【0025】
シンクロナスリラクタンスモータのフラックスバリア部３０内に導電体４０が配置された場合、回転する磁界の中に導体が配置されることになる。このため、ステータ３により発生した磁界が回転した際に、電磁誘導により導電体４０に誘導電流が流れ、誘導電流のローレンツ力によりロータ１０に回転力を発生させることが可能となる。特に、静止したロータ１０の回転を開始する時にローレンツ力によるトルクを得ることができるため、起動時の性能を高めることができる。このように、起動時の特性を向上させたシンクロナスリラクタンスモータは、特にＤＯＬ ＳｙｎＲＭ（Direct-On-Line Synchronous Reluctance Motor）とも呼ばれる。
さらに、フラックスバリア部３０内に配置されたマグネットの磁力により、回転電機１の出力を向上できる。このため、フラックスバリア部３０にマグネットがさらに配置されたＤＯＬ ＳｙｎＲＭは、ＤＯＬ－ＰＭａ ＳｙｎＲＭ（Direct-On-Line Permanent Magnet assisted Synchronous Reluctance Motor）とも呼ばれる。
さらに、フラックスバリア部３０内に配置されたマグネットの磁力により、回転電機１の出力を向上できる。このため、フラックスバリア部３０にマグネットがさらに配置されたＤＯＬ ＳｙｎＲＭは、ＤＯＬ－ＰＭａ ＳｙｎＲＭ（Direct-On-Line Permanent Magnet assisted Synchronous Reluctance Motor）とも呼ばれる。
【0026】
以下、図２、図３、図４Ａおよび図４Ｂを用い、本実施形態のフラックスバリア部３０の構成についてより詳細に説明する。さらに、フラックスバリア部３０内に配置された導電体４０およびマグネット６０と、環状導電部５０と、の配置関係についても説明する。
【0027】
（フラックスバリア部３０）
本実施形態のロータ１０は、第１フラックスバリア部３１と、第２フラックスバリア部３２と、第３フラックスバリア部３３と、第４フラックスバリア部３４とを含む４つのフラックスバリア部３０をそれぞれ備える４組のフラックスバリア部群１３０を有する。第１フラックスバリア部３１と、第２フラックスバリア部３２と、第３フラックスバリア部３３と、第４フラックスバリア部３４と、は径方向外側から径方向内側に向かって、この順に配置されている。本実施形態のフラックスバリア部群１３０では、複数のフラックスバリア部３０のうち、最も径方向外側に位置するフラックスバリア部は第１フラックスバリア部３１であり、最も径方向内側に位置するフラックスバリア部は第４フラックスバリア部３４である。
本実施形態のロータ１０は、第１フラックスバリア部３１と、第２フラックスバリア部３２と、第３フラックスバリア部３３と、第４フラックスバリア部３４とを含む４つのフラックスバリア部３０をそれぞれ備える４組のフラックスバリア部群１３０を有する。第１フラックスバリア部３１と、第２フラックスバリア部３２と、第３フラックスバリア部３３と、第４フラックスバリア部３４と、は径方向外側から径方向内側に向かって、この順に配置されている。本実施形態のフラックスバリア部群１３０では、複数のフラックスバリア部３０のうち、最も径方向外側に位置するフラックスバリア部は第１フラックスバリア部３１であり、最も径方向内側に位置するフラックスバリア部は第４フラックスバリア部３４である。
【0028】
本実施形態では４つのフラックスバリア部３０が、１組のフラックスバリア部群１３０に配置されている。１組のフラックスバリア部群１３０におけるフラックスバリア部３０の数は４つに限られず、２つ以上のフラックスバリア部３０が配置されていればよい。フラックスバリア部３０の数は、ロータコア２０の大きさにより適宜変更されてもよい。
以降、第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４のいずれかを指す場合は、単にフラックスバリア部３０とも呼ぶ。
以降、第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４のいずれかを指す場合は、単にフラックスバリア部３０とも呼ぶ。
【0029】
４組のフラックスバリア部群１３０はロータ１０の周方向に沿って等間隔に並べられている。
フラックスバリア部群１３０の各組は、それぞれ周方向に９０°回転した姿勢で配置されている点を除いて、同様の構成である。以下の各フラックスバリア部３０の説明においては、４組のフラックスバリア部群１３０のうち代表して１つの組に含まれるフラックスバリア部３０について説明する。
フラックスバリア部群１３０の各組は、それぞれ周方向に９０°回転した姿勢で配置されている点を除いて、同様の構成である。以下の各フラックスバリア部３０の説明においては、４組のフラックスバリア部群１３０のうち代表して１つの組に含まれるフラックスバリア部３０について説明する。
【0030】
フラックスバリア部群１３０に含まれる、第１フラックスバリア部３１と、第２フラックスバリア部３２と、第３フラックスバリア部３３と、第４フラックスバリア部３４と、はそれぞれ接触しておらず、径方向において離れて位置している。ロータコア２０のうち、第１フラックスバリア部３１の径方向外側の領域と、径方向に隣り合う２つのフラックスバリア部３０同士の間の領域と、フラックスバリア部群１３０の径方向内側の領域と、は、ステータ３により生じる磁束の流れる磁路ＭＰとなる。
【0031】
各フラックスバリア部３０は、軸方向に見て複数の線分からなる折れ線状のスリットであり、径方向内側に凸となっている。本実施形態では、各フラックスバリア部３０は３つの直線からなる折れ線で構成されているが、３未満または３よりも多い直線からなる折れ線で構成されていてもよい。
本実施形態においてフラックスバリア部３０は、それぞれ、軸方向に見て、磁極中間部Ｍの周方向中心を対称軸とする線対称な形状である。本実施形態では、磁極中間部Ｍの周方向中心はｑ軸と重なる位置に設けられる。
本実施形態においてフラックスバリア部３０は、それぞれ、軸方向に見て、磁極中間部Ｍの周方向中心を対称軸とする線対称な形状である。本実施形態では、磁極中間部Ｍの周方向中心はｑ軸と重なる位置に設けられる。
【0032】
図３に示すように、軸方向から見て、各フラックスバリア部３０は、ｑ軸に直交する直線部３０ａと、直線部３０ａの－θ側の端部から径方向外側に屈曲して延びる第１屈曲部３０ｂと、直線部３０ａの＋θ側の端部から径方向外側に屈曲して延びる第２屈曲部３０ｃと、を有する。
【0033】
第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４の直線部を、それぞれ、直線部３１ａ、直線部３２ａ、直線部３３ａ、および直線部３４ａと符号を付して呼ぶ。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの直線部を指す場合は、単に直線部３０ａとも呼ぶ。
直線部３１ａ、直線部３２ａ、直線部３３ａ、および直線部３４ａは、軸方向に見て、ｑ軸と直交する方向に延びている。すなわち、軸方向に見て、直線部３０ａは互いに平行に延びている。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの直線部を指す場合は、単に直線部３０ａとも呼ぶ。
直線部３１ａ、直線部３２ａ、直線部３３ａ、および直線部３４ａは、軸方向に見て、ｑ軸と直交する方向に延びている。すなわち、軸方向に見て、直線部３０ａは互いに平行に延びている。
【0034】
第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４の－θ側の第１屈曲部を、それぞれ、第１屈曲部３１ｂ、第１屈曲部３２ｂ、第１屈曲部３３ｂ、および第１屈曲部３４ｂと符号を付して呼ぶ。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの第１屈曲部を指す場合は、単に第１屈曲部３０ｂとも呼ぶ。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの第１屈曲部を指す場合は、単に第１屈曲部３０ｂとも呼ぶ。
【0035】
第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４の+θ側の第２屈曲部を、それぞれ、第２屈曲部３１ｃ、第２屈曲部３２ｃ、第２屈曲部３３ｃ、および第２屈曲部３４ｃと符号を付して呼ぶ。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの第２屈曲部を指す場合は、単に第２屈曲部３０ｃとも呼ぶ。
以降、フラックスバリア部３０のいずれかの第２屈曲部を指す場合は、単に第２屈曲部３０ｃとも呼ぶ。
【0036】
直線部３０ａ、第１屈曲部３０ｂ、および第２屈曲部３０ｃは、軸方向に見て、例えば、それぞれ、矩形状である。
軸方向に見て、ｑ軸と直交する方向に延びる直線部３０ａの両端部のそれぞれに、ロータ１０の外周面に向かって延びる第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃが折れ線状に配置されることで、フラックスバリア部３０は構成される。第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃを含む一対の屈曲部は、軸方向に見て、径方向外側に向かうに従って互いに離れる向きに直線状に延びている。
軸方向に見て、ｑ軸と直交する方向に延びる直線部３０ａの両端部のそれぞれに、ロータ１０の外周面に向かって延びる第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃが折れ線状に配置されることで、フラックスバリア部３０は構成される。第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃを含む一対の屈曲部は、軸方向に見て、径方向外側に向かうに従って互いに離れる向きに直線状に延びている。
【0037】
＜フラックスバリア部３０の屈曲角度＞
各フラックスバリア部３０において、直線部３０ａと第１屈曲部３０ｂとがなす角度は、直線部３０ａと第２屈曲部３０ｃとがなす角度と同等である。以降、直線部３０ａと第１屈曲部３０ｂとがなす角度、および直線部３０ａと第２屈曲部３０ｃとがなす角度を「屈曲角度」と呼ぶ。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４における屈曲角度は、それぞれ同等である。このため、第１屈曲部３２ｂ、第１屈曲部３３ｂ、および第１屈曲部３４ｂは、軸方向に見て、互いに平行に延びている。第２屈曲部３２ｃ、第２屈曲部３３ｃ、および第２屈曲部３４ｃは、軸方向に見て、互いに平行に延びている。
フラックスバリア部群１３０において、第１フラックスバリア部３１の屈曲角度は、その他のフラックスバリア部３０よりも大きい。
なお、屈曲角度はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、屈曲角度が大きくなっていてもよいし、小さくなっていてもよい。
各フラックスバリア部３０において、直線部３０ａと第１屈曲部３０ｂとがなす角度は、直線部３０ａと第２屈曲部３０ｃとがなす角度と同等である。以降、直線部３０ａと第１屈曲部３０ｂとがなす角度、および直線部３０ａと第２屈曲部３０ｃとがなす角度を「屈曲角度」と呼ぶ。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４における屈曲角度は、それぞれ同等である。このため、第１屈曲部３２ｂ、第１屈曲部３３ｂ、および第１屈曲部３４ｂは、軸方向に見て、互いに平行に延びている。第２屈曲部３２ｃ、第２屈曲部３３ｃ、および第２屈曲部３４ｃは、軸方向に見て、互いに平行に延びている。
フラックスバリア部群１３０において、第１フラックスバリア部３１の屈曲角度は、その他のフラックスバリア部３０よりも大きい。
なお、屈曲角度はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、屈曲角度が大きくなっていてもよいし、小さくなっていてもよい。
【0038】
＜フラックスバリア部３０の延伸方向の長さ＞
以下の説明においては、軸方向に見てフラックスバリア部３０が折れ線状に延びる方向を「延伸方向」と呼ぶ。軸方向に見て第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４が折れ線状に延びる方向をそれぞれ「第１延伸方向」、「第２延伸方向」、「第３延伸方向」、および「第４延伸方向」と呼ぶ。
以下の説明においては、軸方向に見てフラックスバリア部３０が折れ線状に延びる方向を「延伸方向」と呼ぶ。軸方向に見て第１フラックスバリア部３１、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４が折れ線状に延びる方向をそれぞれ「第１延伸方向」、「第２延伸方向」、「第３延伸方向」、および「第４延伸方向」と呼ぶ。
【0039】
軸方向に見て、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、フラックスバリア部３０の延伸方向の寸法が短い。すなわち、第１フラックスバリア部３１の第１延伸方向の寸法は第２フラックスバリア部３２の第２延伸方向の寸法よりも短い。第２フラックスバリア部３２の第２延伸方向の寸法は第３フラックスバリア部３３の第３延伸方向の寸法よりも短い。第３フラックスバリア部３３の第３延伸方向の寸法は第４フラックスバリア部３４の第４延伸方向の寸法よりも短い。
【0040】
軸方向に見て、フラックスバリア部３０の周方向中心は、直線部３０ａの周方向中心となる。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４における直線部３０ａの延伸方向の寸法は、それぞれ同等である。すなわち、直線部３２ａ、直線部３３ａ、および直線部３４ａの延伸方向の寸法はそれぞれ同等である。フラックスバリア部群１３０において、第１フラックスバリア部３１の直線部３１ａの延伸方向の寸法は、第１フラックスバリア部３１を除くフラックスバリア部３０の直線部３０ａの延伸方向の寸法よりも短い。
なお、直線部３０ａの延伸方向の寸法はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。また、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、直線部３０ａの延伸方向の寸法が短くなっていてもよい。径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、直線部３０ａの延伸方向の寸法が長くなっていてもよい。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３、および第４フラックスバリア部３４における直線部３０ａの延伸方向の寸法は、それぞれ同等である。すなわち、直線部３２ａ、直線部３３ａ、および直線部３４ａの延伸方向の寸法はそれぞれ同等である。フラックスバリア部群１３０において、第１フラックスバリア部３１の直線部３１ａの延伸方向の寸法は、第１フラックスバリア部３１を除くフラックスバリア部３０の直線部３０ａの延伸方向の寸法よりも短い。
なお、直線部３０ａの延伸方向の寸法はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。また、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、直線部３０ａの延伸方向の寸法が短くなっていてもよい。径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、直線部３０ａの延伸方向の寸法が長くなっていてもよい。
【0041】
軸方向に見て、径方向外側に位置する第１屈曲部３０ｂほど、第１屈曲部３０ｂの延伸方向の寸法が短い。
軸方向に見て、径方向外側に位置する第２屈曲部３０ｃほど、第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法が短い。
なお、第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。また、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法が、長くなっていてもよい。
軸方向に見て、径方向外側に位置する第２屈曲部３０ｃほど、第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法が短い。
なお、第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法はすべてのフラックスバリア部３０において同等になっていてもよい。また、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、第１屈曲部３０ｂおよび第２屈曲部３０ｃの延伸方向の寸法が、長くなっていてもよい。
【0042】
＜フラックスバリア部３０の幅＞
以下の説明においては、軸方向に見てフラックスバリア部３０の延伸方向と直交する方向をフラックスバリア部３０の「幅方向」と呼ぶ。フラックスバリア部３０の幅方向の寸法を単に幅と呼ぶ。直線部３０ａでは、フラックスバリア部３０の幅はｑ軸方向の寸法である。
フラックスバリア部３０の幅は、それぞれ、延伸方向において均一になっている。これにより、径方向で隣り合う２つのフラックスバリア部３０同士の間の磁路ＭＰが、それぞれ、狭くなりすぎることを抑制できる。
以下の説明においては、軸方向に見てフラックスバリア部３０の延伸方向と直交する方向をフラックスバリア部３０の「幅方向」と呼ぶ。フラックスバリア部３０の幅方向の寸法を単に幅と呼ぶ。直線部３０ａでは、フラックスバリア部３０の幅はｑ軸方向の寸法である。
フラックスバリア部３０の幅は、それぞれ、延伸方向において均一になっている。これにより、径方向で隣り合う２つのフラックスバリア部３０同士の間の磁路ＭＰが、それぞれ、狭くなりすぎることを抑制できる。
【0043】
＜フラックスバリア部３０の延伸方向の端部３０ｆ＞
フラックスバリア部３０はそれぞれ、延伸方向外側の端部３０ｆを有する。端部３０ｆは、－θ側の端部である第１端部３０ｆ１と、＋θ側の端部である第２端部３０ｆ２と、を含む。フラックスバリア部３０の第１端部３０ｆ１、および第２端部３０ｆ２はロータコア２０の径方向外周縁部に位置する。第１端部３０ｆ１、および第２端部３０ｆ２の径方向の位置は、それぞれ同等の位置となっている。
フラックスバリア部３０はそれぞれ、延伸方向外側の端部３０ｆを有する。端部３０ｆは、－θ側の端部である第１端部３０ｆ１と、＋θ側の端部である第２端部３０ｆ２と、を含む。フラックスバリア部３０の第１端部３０ｆ１、および第２端部３０ｆ２はロータコア２０の径方向外周縁部に位置する。第１端部３０ｆ１、および第２端部３０ｆ２の径方向の位置は、それぞれ同等の位置となっている。
【0044】
＜フラックスバリア部３０のブリッジ部３０ｇ＞
フラックスバリア部群１３０において、最も径方向外側に位置する第１フラックスバリア部３１を除くフラックスバリア部３０の少なくとも１つには、フラックスバリア部３０の径方向内側の第１縁部３０ｅ１と径方向外側の第２縁部３０ｅ２とを繋ぐブリッジ部３０ｇが設けられている。
本実施形態では、図３に示すように、延伸方向の寸法が最も短い第１フラックスバリア部３１にはブリッジ部３０ｇが設けられておらず、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４において、ｑ軸と重なる位置にブリッジ部３０ｇがそれぞれ配置されている。これより、ロータ１０の機械的な強度を好適に保つことができる。
フラックスバリア部群１３０において、最も径方向外側に位置する第１フラックスバリア部３１を除くフラックスバリア部３０の少なくとも１つには、フラックスバリア部３０の径方向内側の第１縁部３０ｅ１と径方向外側の第２縁部３０ｅ２とを繋ぐブリッジ部３０ｇが設けられている。
本実施形態では、図３に示すように、延伸方向の寸法が最も短い第１フラックスバリア部３１にはブリッジ部３０ｇが設けられておらず、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４において、ｑ軸と重なる位置にブリッジ部３０ｇがそれぞれ配置されている。これより、ロータ１０の機械的な強度を好適に保つことができる。
【0045】
なお、本明細書において「或るパラメータ同士が互いに同じである」とは、或るパラメータ同士が厳密に互いに同じである場合に加えて、或るパラメータ同士が互いに略同じである場合も含む。「或るパラメータ同士が互いに略同じである」とは、例えば、公差の範囲内で、或るパラメータ同士が僅かにずれていることを含む。
【0046】
（導電体４０）
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の内側の一部に導電体４０が配置されている。第１フラックスバリア部３１には導電体４０が配置されていない。
このように、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０は、フラックスバリア部群１３０において、最も径方向外側に位置する第１フラックスバリア部３１よりも径方向内側に配置された第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４である。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の内側の一部に導電体４０が配置されている。第１フラックスバリア部３１には導電体４０が配置されていない。
このように、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０は、フラックスバリア部群１３０において、最も径方向外側に位置する第１フラックスバリア部３１よりも径方向内側に配置された第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４である。
【0047】
軸方向から見て、導電体４０は、導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０の延伸方向の両端部３０ｆから離れて配置されている。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第１端部３０ｆ１および第２端部３０ｆ２には、導電体４０の配置されていない領域Ｒがそれぞれ設けられている。領域Ｒは、第１端部３０ｆ１側に配置された第１領域Ｒ１と、第２端部３０ｆ２側に配置された第２領域Ｒ２と、を含む。第１領域Ｒ１は第１屈曲部３０ｂに設けられ、第２領域Ｒ２は第２屈曲部３０ｃに設けられる。
第１領域Ｒ１は、延伸方向においてフラックスバリア部３０の第１端部３０ｆ１の端面から第１屈曲部３０ｂに沿って延びている。第２領域Ｒ２は、延伸方向においてフラックスバリア部３０の第２端部３０ｆ２の端面から第２屈曲部３０ｃに沿って延びている。
本実施形態では、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第１端部３０ｆ１および第２端部３０ｆ２には、導電体４０の配置されていない領域Ｒがそれぞれ設けられている。領域Ｒは、第１端部３０ｆ１側に配置された第１領域Ｒ１と、第２端部３０ｆ２側に配置された第２領域Ｒ２と、を含む。第１領域Ｒ１は第１屈曲部３０ｂに設けられ、第２領域Ｒ２は第２屈曲部３０ｃに設けられる。
第１領域Ｒ１は、延伸方向においてフラックスバリア部３０の第１端部３０ｆ１の端面から第１屈曲部３０ｂに沿って延びている。第２領域Ｒ２は、延伸方向においてフラックスバリア部３０の第２端部３０ｆ２の端面から第２屈曲部３０ｃに沿って延びている。
【0048】
各フラックスバリア部３０において、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の延伸方向の寸法は互いに同等である。第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４において、領域Ｒの延伸方向の寸法は同等である。
なお、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の延伸方向の寸法が互いに異なっていてもよい。また、各フラックスバリア部３０の径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の延伸方向の寸法が短くなっていてもよいし、長くなっていてもよい。
なお、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の延伸方向の寸法が互いに異なっていてもよい。また、各フラックスバリア部３０の径方向外側に位置するフラックスバリア部３０ほど、第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の延伸方向の寸法が短くなっていてもよいし、長くなっていてもよい。
【0049】
（環状導電部５０）
軸方向に見て、環状導電部５０は、フラックスバリア部３０内の各導電体４０と少なくとも一部において重なっている。
より詳しくは、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、軸方向から見て、ロータコア２０の外径の半分をＲｏｒ、環状導電部５０の外径の半分をＲｏｅｒ、中心軸線Ｊから、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置された第２フラックスバリア部３２までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒを満たすため、環状導電部５０によりフラックスバリア部３０内に配置された導電体４０の全てが電気的に接続される。すなわち、導電体４０同士を電気的に短絡させることができる。
ここで、導電体４０同士を電気的に短絡させる際の環状導電部５０における銅損が小さいほどロータ１０を回転させたときの回転電機１の効率が向上する。例えば、図１１に示す従来のロータ１００では、ロータコア２００と環状導電部５００の外径が同等になっている。図１１に示すロータ１００と比較し、本実施形態ではＲｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たすため、環状導電部５０の外周の長さを短くすることができる。このため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、銅損を低減することができる。
軸方向に見て、環状導電部５０は、フラックスバリア部３０内の各導電体４０と少なくとも一部において重なっている。
より詳しくは、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、軸方向から見て、ロータコア２０の外径の半分をＲｏｒ、環状導電部５０の外径の半分をＲｏｅｒ、中心軸線Ｊから、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置された第２フラックスバリア部３２までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒを満たすため、環状導電部５０によりフラックスバリア部３０内に配置された導電体４０の全てが電気的に接続される。すなわち、導電体４０同士を電気的に短絡させることができる。
ここで、導電体４０同士を電気的に短絡させる際の環状導電部５０における銅損が小さいほどロータ１０を回転させたときの回転電機１の効率が向上する。例えば、図１１に示す従来のロータ１００では、ロータコア２００と環状導電部５００の外径が同等になっている。図１１に示すロータ１００と比較し、本実施形態ではＲｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たすため、環状導電部５０の外周の長さを短くすることができる。このため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、銅損を低減することができる。
【0050】
また、本実施形態では、第１フラックスバリア部３１内に導電体４０が配置されていない。このため、中心軸線Ｊから、フラックスバリア部３０のうち径方向において最も内側に配置された内部に導電体４０が配置されていない第１フラックスバリア部３１までの最短距離をＲｅとする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ≦Ｒｅを満たす。
これにより、環状導電部５０の外周の長さを短くすることができるため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、銅損を低減することができる。
これにより、環状導電部５０の外周の長さを短くすることができるため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、銅損を低減することができる。
【0051】
環状導電部５０には、中心軸線Ｊを中心として環状導電部５０を軸方向に貫通する内孔５１が設けられている。内孔は軸方向から見て円形形状である。内孔５１の直径が環状導電部５０の内径となる。
軸方向から見て、環状導電部５０の内径の半分をＲｉｅｒとし、貫通孔２０ａの内径の半分をＲｓとする時、Ｒｓ≦Ｒｉｅｒ＜Ｒｏｃｂを満たす。
これにより、環状導電部５０の径方向の幅Ｗを確保することができるため、環状導電部５０の銅損を低減できる。また、環状導電部５０の内孔５１は、軸方向から見て円形形状であるため、周方向において径方向の幅Ｗが均一となる。例えば図１１に示すロータ１００では、軸方向から見てフラックスバリア部３０の直線部３０ａに配置されたマグネット６０が環状導電部５００の開口５０１から露出している。このため、周方向において、マグネット６０が配置された箇所では環状導電部５００の径方向の幅が細くなり、当該範囲では電気抵抗が高くなる。これに対して、本実施形態では、周方向において環状導電部５０の径方向の幅Ｗは均一であり、導電体４０同士を接続する際の電気抵抗を抑えることができる。
軸方向から見て、環状導電部５０の内径の半分をＲｉｅｒとし、貫通孔２０ａの内径の半分をＲｓとする時、Ｒｓ≦Ｒｉｅｒ＜Ｒｏｃｂを満たす。
これにより、環状導電部５０の径方向の幅Ｗを確保することができるため、環状導電部５０の銅損を低減できる。また、環状導電部５０の内孔５１は、軸方向から見て円形形状であるため、周方向において径方向の幅Ｗが均一となる。例えば図１１に示すロータ１００では、軸方向から見てフラックスバリア部３０の直線部３０ａに配置されたマグネット６０が環状導電部５００の開口５０１から露出している。このため、周方向において、マグネット６０が配置された箇所では環状導電部５００の径方向の幅が細くなり、当該範囲では電気抵抗が高くなる。これに対して、本実施形態では、周方向において環状導電部５０の径方向の幅Ｗは均一であり、導電体４０同士を接続する際の電気抵抗を抑えることができる。
【0052】
また、本実施形態では、軸方向から見て、中心軸線Ｊから、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０の径方向において最も内側に配置された第４フラックスバリア部３４までの最短距離をＲｉｃｂとする時、Ｒｉｅｒ≦Ｒｉｃｂ≦Ｒｏｃｂを満たす。
これにより、環状導電部５０の径方向の幅Ｗを確保することができるため、環状導電部５０の銅損を低減できる。
これにより、環状導電部５０の径方向の幅Ｗを確保することができるため、環状導電部５０の銅損を低減できる。
【0053】
図２、および図３に示すように、軸方向から見て、環状導電部５０は領域Ｒと異なる位置に配置されている。軸方向から見て、環状導電部５０は領域Ｒよりも径方向内側に配置されている。
このため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、ロータ１０の銅損を低減することができる。
このため、環状導電部５０により各導電体４０同士を接続する周方向の距離が短くなり、ロータ１０の銅損を低減することができる。
【0054】
中心軸線Ｊから、領域Ｒのうち径方向において最も内側に配置された領域Ｒまでの最短距離をＲｉｒとする。本実施形態では、Ｒｉｒは、中心軸線Ｊから、第４フラックスバリア部３４の領域Ｒまでの最短距離となる。本実施形態では、環状導電部５０の外径の半分であるＲｏｅｒが、最短距離Ｒｉｒの同等以上となっている。すなわち、Ｒｏｅｒ≦Ｒｉｒを満たす。これにより、軸方向から見て、領域Ｒと環状導電部５０とが重ならず、かつ、各導電体４０を環状導電部５０に電気的に接続することができる。
【0055】
中心軸線Ｊから、領域Ｒまでの最も遠い距離をＲｏｆｒとする。本実施形態では、領域Ｒの径方向の外側の端部の径方向の位置は、それぞれ同等の位置となっているため、中心軸線Ｊから、フラックスバリア部３０の延伸方向の端部３０ｆまでの最も遠い距離とも言える。環状導電部５０の外径の半分であるＲｏｅｒは、距離Ｒｏｆｒよりも小さい。すなわち、Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｆｒを満たす。これにより、領域Ｒの少なくとも一部が環状導電部５０と重ならないようにしつつ、かつ、各導電体４０を環状導電部５０に電気的に接続することができる。
【0056】
なお、図５に示すような環状導電部５０を採用してもよい。図５に示す環状導電部５０は、軸方向に見て、内孔５１は、フラックスバリア部３０に交差する位置に設けられている。すなわち、軸方向から見て、フラックスバリア部３０の一部が内孔５１よりも径方向内側に設けられており、Ｒｉｃｂ≦Ｒｉｅｒを満たす。この場合においても、周方向において環状導電部５０の径方向の幅Ｗを均一にすることができるため、導電体４０同士を接続する際の電気抵抗を抑えることができる。
【0057】
（マグネット６０）
図３に示すように、マグネット６０は、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第１端部３０ｆ１および第２端部３０ｆ２に配置される。より詳しくは、マグネット６０は導電体４０が配置されていない第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に配置される。第１フラックスバリア部３１にはマグネット６０は配置されない。
図３に示すように、マグネット６０は、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第１端部３０ｆ１および第２端部３０ｆ２に配置される。より詳しくは、マグネット６０は導電体４０が配置されていない第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に配置される。第１フラックスバリア部３１にはマグネット６０は配置されない。
【0058】
軸方向に見て、マグネット６０は領域Ｒの延伸方向に沿って延びる矩形形状である。領域Ｒは延伸方向に向かって直線状に延びているため、矩形形状のマグネット６０を容易に配置することができる。
マグネット６０の延伸方向の寸法は、領域Ｒの延伸方向の寸法と同等以下あり、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４に配置されたマグネット６０は、それぞれ延伸方向の寸法が同じである。なお、マグネット６０の延伸方向の寸法は、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０に配置されるマグネット６０ほど、短くなっていてもよいし、長くなっていてもよい。
マグネット６０の幅方向の両側面は、フラックスバリア部３０の第１縁部３０ｅ１および第２縁部３０ｅ２とそれぞれ接触している。
マグネット６０の延伸方向の寸法は、領域Ｒの延伸方向の寸法と同等以下あり、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４に配置されたマグネット６０は、それぞれ延伸方向の寸法が同じである。なお、マグネット６０の延伸方向の寸法は、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０に配置されるマグネット６０ほど、短くなっていてもよいし、長くなっていてもよい。
マグネット６０の幅方向の両側面は、フラックスバリア部３０の第１縁部３０ｅ１および第２縁部３０ｅ２とそれぞれ接触している。
【0059】
マグネット６０のｑ軸に近い側の延伸方向端部は、導電体４０に接触している。
マグネット６０のｑ軸から遠い側の延伸方向端部の一部は、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面に接触しているか、または、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面から離れて設けられている。すなわち、延伸方向において、マグネット６０のｑ軸から遠い側の延伸方向端部と、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面との間には空隙部が設けられる。
より詳しくは、軸方向に見て、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面はロータ１０の外周面に沿って延びており、フラックスバリア部３０の延伸方向と直交していない。このため、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面と、矩形形状のマグネット６０との一部が接触している場合には、軸方向に見て三角形状の空隙部が設けられる。また、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面と、矩形形状のマグネット６０とが離れて設けられている場合は、軸方向に見て台形形状の空隙部が設けられる。
マグネット６０のｑ軸から遠い側の延伸方向端部の一部は、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面に接触しているか、または、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面から離れて設けられている。すなわち、延伸方向において、マグネット６０のｑ軸から遠い側の延伸方向端部と、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面との間には空隙部が設けられる。
より詳しくは、軸方向に見て、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面はロータ１０の外周面に沿って延びており、フラックスバリア部３０の延伸方向と直交していない。このため、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面と、矩形形状のマグネット６０との一部が接触している場合には、軸方向に見て三角形状の空隙部が設けられる。また、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面と、矩形形状のマグネット６０とが離れて設けられている場合は、軸方向に見て台形形状の空隙部が設けられる。
【0060】
なお、軸方向から見て、マグネット６０の形状が領域Ｒと同様の形状となっていてもよい。または、フラックスバリア部３０の延伸方向の端面がフラックスバリア部３０の延伸方向に直交してもよい。この場合、軸方向から見てマグネット６０が領域Ｒの内周面の全周にわたって接触する。
【0061】
軸方向から見て、マグネット６０は環状導電部５０と異なる位置に配置されている。これにより、環状導電部５０の外径を小さくできるので、ロータ１０における銅損を低減しつつ効率よく導電体４０同士を短絡させることができる。また、軸方向から見て、マグネット６０が環状導電部５０で覆われていないので、例えば、マグネット６０は導電体４０および環状導電部５０が作られた後に領域Ｒに挿入できる。この場合、加熱された導電体４０となる金属の熱によるマグネット６０の減磁を防止することができる。
【0062】
＜マグネット６０の磁極の方向＞
マグネット６０の磁極は、周方向に沿って配置されている。
第１フラックスバリア部群１３０Ａ、第３フラックスバリア部群１３０Ｃにおいて、第１領域Ｒ１に設けられたマグネット６０を第１マグネット６１ｂとし、第２領域Ｒ２に設けられたマグネット６０を第２マグネット６１ｃと呼ぶ。
径方向に隣り合う磁極中間部Ｍと磁極部Ｐとの間に配置された第１マグネット６１ｂおよび第２マグネット６１ｃでは、それぞれ、周方向において、磁極部Ｐ側はＮ極になっており、磁極中間部Ｍ側はＳ極になっている。図３では、フラックスバリア部群１３０Ａ、１３０Ｃにおいて、周方向に間隔を空けて配置された３つの第１マグネット６１ｂ、および３つの第２マグネット６１ｃの磁極の向きをそれぞれ矢印Ｂ１１、および矢印Ｂ１２にて示す。
マグネット６０の磁極は、周方向に沿って配置されている。
第１フラックスバリア部群１３０Ａ、第３フラックスバリア部群１３０Ｃにおいて、第１領域Ｒ１に設けられたマグネット６０を第１マグネット６１ｂとし、第２領域Ｒ２に設けられたマグネット６０を第２マグネット６１ｃと呼ぶ。
径方向に隣り合う磁極中間部Ｍと磁極部Ｐとの間に配置された第１マグネット６１ｂおよび第２マグネット６１ｃでは、それぞれ、周方向において、磁極部Ｐ側はＮ極になっており、磁極中間部Ｍ側はＳ極になっている。図３では、フラックスバリア部群１３０Ａ、１３０Ｃにおいて、周方向に間隔を空けて配置された３つの第１マグネット６１ｂ、および３つの第２マグネット６１ｃの磁極の向きをそれぞれ矢印Ｂ１１、および矢印Ｂ１２にて示す。
【0063】
第２フラックスバリア部群１３０Ｂ、第４フラックスバリア部群１３０Ｄにおいて、第１領域Ｒ１に設けられたマグネット６０を第１マグネット６２ｂとし、第２領域Ｒ２に設けられたマグネット６０を第２マグネット６２ｃと呼ぶ。
径方向に隣り合う磁極部Ｐと磁極中間部Ｍとの間に配置された第１マグネット６２ｂおよび第２マグネット６２ｃでは、それぞれ、周方向において、磁極部Ｐ側はＳ極になっており、磁極中間部Ｍ側はＮ極になっている。図３では、フラックスバリア部群１３０Ｂ、１３０Ｄにおいて、周方向に間隔を空けて配置された３つの第１マグネット６２ｂ、および３つの第２マグネット６２ｃの磁極の向きをそれぞれ矢印Ｂ２１、および矢印Ｂ２２にて示している。
径方向に隣り合う磁極部Ｐと磁極中間部Ｍとの間に配置された第１マグネット６２ｂおよび第２マグネット６２ｃでは、それぞれ、周方向において、磁極部Ｐ側はＳ極になっており、磁極中間部Ｍ側はＮ極になっている。図３では、フラックスバリア部群１３０Ｂ、１３０Ｄにおいて、周方向に間隔を空けて配置された３つの第１マグネット６２ｂ、および３つの第２マグネット６２ｃの磁極の向きをそれぞれ矢印Ｂ２１、および矢印Ｂ２２にて示している。
【0064】
このように、周方向で隣り合うフラックスバリア部群１３０では、マグネット６０の磁極の向きが互いに逆になっている。
【0065】
図３に示すように、第４フラックスバリア部群１３０Ｄと第１フラックスバリア部群１３０Ａとの間の磁極部Ｐを挟んで、－θ側には３つの第２マグネット６２ｃが配置され、＋θ側には３つの第１マグネット６１ｂが配置される。当該６つのマグネット６２ｃ、６１ｂは、ロータ１０の外周縁部に周方向に間隔を空けて配置される。６つのマグネット６０のうち、第２マグネット６２ｃの磁極の向きＢ２２と、第１マグネット６１ｂの磁極の向きＢ１１とが互いに同じになっている。
第２フラックスバリア部群１３０Ｂと第３フラックスバリア部群１３０Ｃとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６２ｃ、６１ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ２２、Ｂ１１が互いに同じになっている。
第２フラックスバリア部群１３０Ｂと第３フラックスバリア部群１３０Ｃとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６２ｃ、６１ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ２２、Ｂ１１が互いに同じになっている。
【0066】
また、第１フラックスバリア部群１３０Ａと第２フラックスバリア部群１３０Ｂとの間の磁極部Ｐを挟んで、－θ側には３つの第２マグネット６１ｃが配置され、＋θ側には３つの第１マグネット６２ｂが配置される。当該６つのマグネット６１ｃ、６２ｂは、ロータ１０の外周縁部に周方向に間隔を空けて配置される。６つのマグネット６０のうち、第２マグネット６１ｃの磁極の向きＢ１２と、第１マグネット６２ｂの磁極の向きＢ２１とが互いに同じになっている。
第３フラックスバリア部群１３０Ｃと第４フラックスバリア部群１３０Ｄとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６１ｃ、６２ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ１２、Ｂ２１が互いに同じになっている。
第３フラックスバリア部群１３０Ｃと第４フラックスバリア部群１３０Ｄとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６１ｃ、６２ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ１２、Ｂ２１が互いに同じになっている。
【0067】
このように、周方向において隣り合う第１フラックスバリア部３１の間に配置された６つのマグネット６０の磁極の向きは同じになっている。かつ、周方向で隣り合う当該６つのマグネット６０同士の磁極の向きは周方向に反転している。
【0068】
＜マグネットトルクによる回転電機１のトルクの向上＞
本実施形態では、リラクタンストルクを生じさせるフラックスバリア部３０内にマグネット６０が上述のように配置される。これにより、ロータ１０の磁気的な異方性により生じるリラクタンストルクと、マグネット６０の磁力によってロータ１０に生じるマグネットトルクと、の両方を好適に利用できるため、回転電機１のトルクを向上できる。
例えば図１１に示す従来のロータ１００では、フラックスバリア部３０の直線部３０ａ内にマグネット６０が配置されている。また、図１１に矢印Ｃ１で示すように、マグネット６０により生じた磁束は直線部３０ａの延伸方向を直交する方向に流れている。この場合、シンクロナスリラクタンスモータの磁束が通りやすいｄ軸と異なる方向に、マグネット６０の磁束が通る矢印Ｃ１が延びることになる。また、図１１に示すロータ１００の構成では、回転電機の負荷角と、リラクタンストルクおよびマグネットトルクと、の関係において、リラクタンストルクが最小となる負荷角とマグネットトルクが最小となる負荷角とが異なる角度となる。このため、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクが十分に向上できない場合があった。
本実施形態では、リラクタンストルクを生じさせるフラックスバリア部３０内にマグネット６０が上述のように配置される。これにより、ロータ１０の磁気的な異方性により生じるリラクタンストルクと、マグネット６０の磁力によってロータ１０に生じるマグネットトルクと、の両方を好適に利用できるため、回転電機１のトルクを向上できる。
例えば図１１に示す従来のロータ１００では、フラックスバリア部３０の直線部３０ａ内にマグネット６０が配置されている。また、図１１に矢印Ｃ１で示すように、マグネット６０により生じた磁束は直線部３０ａの延伸方向を直交する方向に流れている。この場合、シンクロナスリラクタンスモータの磁束が通りやすいｄ軸と異なる方向に、マグネット６０の磁束が通る矢印Ｃ１が延びることになる。また、図１１に示すロータ１００の構成では、回転電機の負荷角と、リラクタンストルクおよびマグネットトルクと、の関係において、リラクタンストルクが最小となる負荷角とマグネットトルクが最小となる負荷角とが異なる角度となる。このため、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクが十分に向上できない場合があった。
【0069】
これに対して、本実施形態のロータ１０では、シンクロナスリラクタンスモータの磁束が通りやすいｄ軸を挟んで、周方向に並んで配置された複数のマグネット６０が配置されている。また、複数のマグネット６０の磁極は、周方向に沿って配置されている。この構成により、回転電機１の負荷角と、リラクタンストルクおよびマグネットトルクと、の関係において、リラクタンストルクが最小となる負荷角とマグネットトルクが最小となる負荷角とを一致させることができる。また、リラクタンストルクが最大となる負荷角とマグネットトルクが最大となる負荷角とを一致させることもできる。
このように、本実施形態のロータ１０では、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクを好適に向上させることができるため、回転電機１のトルクを好適に向上できる。
このように、本実施形態のロータ１０では、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクを好適に向上させることができるため、回転電機１のトルクを好適に向上できる。
【0070】
また、軸方向から見て、マグネット６０は環状導電部５０よりも径方向外側に配置されている。これにより、マグネット６０をロータコア２０の周方向外周縁部に配置できるため、上述のようにリラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクを好適に向上させることができるとともに、環状導電部５０の外径を小さくすることで銅損を減らすことができる。
また、複数のマグネット６０は周方向に間隔を空けて配置されているため、マグネット６０同士の間にロータコア２０の磁路ＭＰを確保することができる。
また、複数のマグネット６０は周方向に間隔を空けて配置されているため、マグネット６０同士の間にロータコア２０の磁路ＭＰを確保することができる。
【0071】
以上説明したように、本実施形態のロータ１０は、中心軸線Ｊ回りに回転可能なロータ１０であって、ロータコア２０と、ロータコア２０の軸方向両側にそれぞれ配置された環状導電部５０と、を備え、ロータコア２０には、周方向に間隔を空けて配置された複数のフラックスバリア部群１３０が設けられ、複数のフラックスバリア部群１３０は、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア部３０をそれぞれ有し、複数のフラックスバリア部３０は、軸方向から見て径方向内側に凸となる形状であり、各フラックスバリア部群１３０の複数のフラックスバリア部３０のうち、少なくとも一つのフラックスバリア部３０の内部には、環状導電部５０と電気的に接続された導電体４０が配置され、軸方向から見て、ロータコア２０の外径の半分をＲｏｒ、環状導電部５０の外径の半分をＲｏｅｒ、中心軸線Ｊから、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部３０までの最短距離をＲｏｃｂ、とする時、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす。
【0072】
これにより、環状導電部５０の外径をロータコア２０の外径よりも小さくすることができ、ロータ１０の銅損を低減できる。そのため、ロータ１０が定格速度で回転する通常回転時において効率およびトルクの向上が可能となる。
また、環状導電部５０の軸方向の厚さを大きくすることなく、ロータ１０の銅損を低減できるため、回転電機１の軸方向の寸法をコンパクトにすることができる。
また、図１１に示すような環状導電部５００を有する従来のロータ１００と同様の製造プロセスで本実施形態のロータ１０を製造することが可能であるため、製造コストを抑えつつ、上述のような格別な効果を有するロータ１０を得ることが可能となる。
また、環状導電部５０の軸方向の厚さを大きくすることなく、ロータ１０の銅損を低減できるため、回転電機１の軸方向の寸法をコンパクトにすることができる。
また、図１１に示すような環状導電部５００を有する従来のロータ１００と同様の製造プロセスで本実施形態のロータ１０を製造することが可能であるため、製造コストを抑えつつ、上述のような格別な効果を有するロータ１０を得ることが可能となる。
【0073】
また、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０は、フラックスバリア部群１３０において、最も径方向外側に位置する第１フラックスバリア部３１よりも径方向内側に配置されたフラックスバリア部３０である。これにより、環状導電部５０の外径を小さくできるため、環状導電部５０における銅損をより低減させることができる。
【0074】
また、軸方向から見て、導電体４０は、導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０の延伸方向の両端部３０ｆから離れて配置されている。これにより、例えば、導電体４０の配置されていない領域Ｒに、マグネット６０を配置することができる。また、領域Ｒにはマグネット６０を配置せず空隙部としてもよいし、マグネット以外のその他の構成を配置することも可能となる。このように、導電体４０が端部３０ｆから離れて配置されることで、種々のデザインに対応可能なロータ１０を得ることができる。
【0075】
また、本実施形態の回転電機１は、上述のロータ１０と、ロータ１０の径方向外側に位置するステータ３と、を備える。
これにより、ロータ１０が定格速度で回転する通常回転時において、効率およびトルクの向上が可能な回転電機１を得ることが可能となる。
これにより、ロータ１０が定格速度で回転する通常回転時において、効率およびトルクの向上が可能な回転電機１を得ることが可能となる。
【0076】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図６に示すように、第１実施形態と比較し、本実施形態のロータ１０は、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第２端部３０ｆ２に導電体４０が配置されており、第２領域Ｒ２が設けられていない。また、第２端部３０ｆ２にマグネット６０が設けられていない。
本実施形態のロータ１０では、第１領域Ｒ１の延伸方向の寸法が第１実施形態よりも長くなっており、第１領域Ｒ１内に配置されたマグネット６０の延伸方向の寸法も第１実施形態よりも長くなっている。
次に、本発明に係る第２実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図６に示すように、第１実施形態と比較し、本実施形態のロータ１０は、第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４の第２端部３０ｆ２に導電体４０が配置されており、第２領域Ｒ２が設けられていない。また、第２端部３０ｆ２にマグネット６０が設けられていない。
本実施形態のロータ１０では、第１領域Ｒ１の延伸方向の寸法が第１実施形態よりも長くなっており、第１領域Ｒ１内に配置されたマグネット６０の延伸方向の寸法も第１実施形態よりも長くなっている。
【0077】
本実施形態では、フラックスバリア部群１３０において、ｑ軸よりも－θ側でマグネットトルクを好適に利用できる。そのため、－θ方向にロータ１０を回転させた際の効率およびトルクを向上することができる。また、定格速度でロータ１０が－θ方向に回転する通常運転時のステータ３の電流を低くすることができる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
【0078】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図７に示すように、第１実施形態と比較し、本実施形態のロータ１０では、４つのフラックスバリア部群１３０の第１マグネット６１ｂ、６２ｂの磁極の向きが周方向において反転している。
すなわち、第４フラックスバリア部群１３０Ｄと第１フラックスバリア部群１３０Ａとの間の磁極部Ｐを挟んで配置される６つのマグネット６０のうち、第２マグネット６２ｃの磁極の向きＢ２２と、第１マグネット６１ｂの磁極の向きＢ１１とが周方向に互いに対向する方向を向いている。
第２フラックスバリア部群１３０Ｂと第３フラックスバリア部群１３０Ｃとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６２ｃ、６１ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ２２、Ｂ１１が周方向に互いに対向する方向を向いている。
次に、本発明に係る第３実施形態について説明するが、第１実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図７に示すように、第１実施形態と比較し、本実施形態のロータ１０では、４つのフラックスバリア部群１３０の第１マグネット６１ｂ、６２ｂの磁極の向きが周方向において反転している。
すなわち、第４フラックスバリア部群１３０Ｄと第１フラックスバリア部群１３０Ａとの間の磁極部Ｐを挟んで配置される６つのマグネット６０のうち、第２マグネット６２ｃの磁極の向きＢ２２と、第１マグネット６１ｂの磁極の向きＢ１１とが周方向に互いに対向する方向を向いている。
第２フラックスバリア部群１３０Ｂと第３フラックスバリア部群１３０Ｃとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６２ｃ、６１ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ２２、Ｂ１１が周方向に互いに対向する方向を向いている。
【0079】
また、第１フラックスバリア部群１３０Ａと第２フラックスバリア部群１３０Ｂとの間の磁極部Ｐを挟んで配置される６つのマグネット６０のうち、第２マグネット６１ｃの磁極の向きＢ１２と、第１マグネット６２ｂの磁極の向きＢ２１とが周方向に互いに対向する方向を向いている。
第３フラックスバリア部群１３０Ｃと第４フラックスバリア部群１３０Ｄとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６１ｃ、６２ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ１２、Ｂ２１が周方向に互いに対向する方向を向いている。
第３フラックスバリア部群１３０Ｃと第４フラックスバリア部群１３０Ｄとの間の磁極部Ｐを挟んで配置されている６つのマグネット６１ｃ、６２ｂの磁極の向きについてもそれぞれ同様に磁極の向きＢ１２、Ｂ２１が周方向に互いに対向する方向を向いている。
【0080】
これにより、ロータ１０を回転させた際の効率およびトルクを向上することができる。また、定格速度でロータ１０が回転する通常運転時のステータ３の電流を低くすることができる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
【0081】
（第４実施形態）
次に、本発明に係る第４実施形態について説明するが、第１実施形態および第２実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図８に示すように、第２実施形態と比較し、ロータコア２０において、第１フラックスバリア部３１よりも径方向外側の磁路ＭＰ設けられていない。すなわち、第１フラックスバリア部３１はロータコア２０の外周面に開口している。
これにより、ロータ１０を回転させた際の効率およびトルクを向上させることができる。また、定格速度でロータ１０が回転する通常運転時のステータ３の電流を低くすることができる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
次に、本発明に係る第４実施形態について説明するが、第１実施形態および第２実施形態と基本的な構成は同様である。このため、同様の構成には同一の符号を付してその説明は省略し、異なる点についてのみ説明する。
図８に示すように、第２実施形態と比較し、ロータコア２０において、第１フラックスバリア部３１よりも径方向外側の磁路ＭＰ設けられていない。すなわち、第１フラックスバリア部３１はロータコア２０の外周面に開口している。
これにより、ロータ１０を回転させた際の効率およびトルクを向上させることができる。また、定格速度でロータ１０が回転する通常運転時のステータ３の電流を低くすることができる。
また、第１実施形態と比較し、ステータ３により生じる磁束の向きとマグネット６０の磁束の向きとの関係により、ロータ１０内に配置されたマグネット６０の減磁が起こりにくくなる。
【実施例0082】
以下、具体的な実施例を用いて、上記実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されない。
【0083】
マグネット６０の配置、およびフラックスバリア部３０の形状を異ならせたロータを有する回転電機において、ロータにおける銅損、ロータの通常回転時におけるステータの動作電流、ロータの同期回転可能な最大トルク、およびロータの起動時のトルクを比較した。
以下の説明において、実施例１のロータは図５に示す第１実施形態のロータ１０であり、実施例２のロータは図６に示す第２実施形態のロータ１０であり、実施例３のロータは図７に示す第３実施形態のロータ１０であり、実施例４のロータは図８に示す第４実施形態のロータ１０であり、比較例１のロータは図１１に示されるロータ１００である。なお、実施例１～４の環状導電部５０のＲｏｅｒおよびＲｉｅｒは互いに同等である。
以下の説明において、実施例１のロータは図５に示す第１実施形態のロータ１０であり、実施例２のロータは図６に示す第２実施形態のロータ１０であり、実施例３のロータは図７に示す第３実施形態のロータ１０であり、実施例４のロータは図８に示す第４実施形態のロータ１０であり、比較例１のロータは図１１に示されるロータ１００である。なお、実施例１～４の環状導電部５０のＲｏｅｒおよびＲｉｅｒは互いに同等である。
【0084】
＜ロータの銅損＞
比較例１と比較し、実施例１～４のロータ１０の銅損は低くなっていた。これは、比較例１の環状導電部５００よりも、実施例１～４の環状導電部５０の外径が小さくなったためである。例えば、実施例１のロータの銅損は比較例１の約半分となった。
実施例１～４のうち、実施例２では、実施例１、３および４と比較しロータ１０の銅損が大きかった。実施例２の銅損が実施例１および４よりも大きい理由は、実施例２では第２端部３０ｆ２に導電体４０が配置されているためと考えられる。実施例２では、ロータ１０の外周縁部まで導電体４０が配置されており、ステータ３により生じた磁束が導電体４０に効果的に流れた。このため、実施例２では、ロータ１０の外周縁部に配置された導電体４０における電磁誘導により、実施例１、および３よりも大きな誘導電流が生じ、銅損が大きくなっていた。
比較例１と比較し、実施例１～４のロータ１０の銅損は低くなっていた。これは、比較例１の環状導電部５００よりも、実施例１～４の環状導電部５０の外径が小さくなったためである。例えば、実施例１のロータの銅損は比較例１の約半分となった。
実施例１～４のうち、実施例２では、実施例１、３および４と比較しロータ１０の銅損が大きかった。実施例２の銅損が実施例１および４よりも大きい理由は、実施例２では第２端部３０ｆ２に導電体４０が配置されているためと考えられる。実施例２では、ロータ１０の外周縁部まで導電体４０が配置されており、ステータ３により生じた磁束が導電体４０に効果的に流れた。このため、実施例２では、ロータ１０の外周縁部に配置された導電体４０における電磁誘導により、実施例１、および３よりも大きな誘導電流が生じ、銅損が大きくなっていた。
【0085】
実施例４では、実施例２と同様に、ロータ１０の外周縁部に導電体４０が配置されているが、実施例４のロータ１０の銅損は、実施例１、２および３よりも小さかった。これは、実施例４では第１フラックスバリア部３１が開口しており、リラクタンスの異方性がより高まり、電磁誘導により生じる誘導電流が少なくなったためと考えられる。
なお、実施例２のロータの銅損は、実施例１、３、および４よりも大きくなっているが、比較例１よりも低かった。これは、比較例２の環状導電部５０の外径が比較例１よりも小さいことによる効果であると考えられる。
なお、実施例２のロータの銅損は、実施例１、３、および４よりも大きくなっているが、比較例１よりも低かった。これは、比較例２の環状導電部５０の外径が比較例１よりも小さいことによる効果であると考えられる。
【0086】
＜定格動作電流＞
実施例１～４では、比較例１と比較し、ロータの通常回転時におけるステータの動作電流である定格動作電流は同等以下となった。特に、実施例２、３および４では、比較例１と比較し、好適にロータ１０の通常回転時におけるステータの動作電流が低減された。
これは、マグネット６０をロータコア２０の外周縁部に配置させることにより、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクを好適に向上させることができたためである。これにより、実施例１～４では回転電機１の効率を向上できることがわかる。
実施例１～４では、比較例１と比較し、ロータの通常回転時におけるステータの動作電流である定格動作電流は同等以下となった。特に、実施例２、３および４では、比較例１と比較し、好適にロータ１０の通常回転時におけるステータの動作電流が低減された。
これは、マグネット６０をロータコア２０の外周縁部に配置させることにより、リラクタンストルクとマグネットトルクとの合成トルクを好適に向上させることができたためである。これにより、実施例１～４では回転電機１の効率を向上できることがわかる。
【0087】
＜ロータの最大同期トルク＞
実施例１～４では、比較例１と比較し、ロータの同期回転可能な最大トルクが同等以上となった。特に、実施例２、３および４では最大動機トルクの大きな向上があった。これは、上述のように、実施例１～４で合成トルクを好適に向上できたためであると考えられる。
実施例１～４では、比較例１と比較し、ロータの同期回転可能な最大トルクが同等以上となった。特に、実施例２、３および４では最大動機トルクの大きな向上があった。これは、上述のように、実施例１～４で合成トルクを好適に向上できたためであると考えられる。
【0088】
＜ロータの起動時の性能＞
実施例１～４では起動時の性能が比較例１よりも劣る場合があった。これは、実施例１～４では、ロータ１０の外周縁部に配置された導電体４０の量が比較例１よりも少ないため、起動時に生じるローレンツ力が小さくなるためであると考えられる。
ここで、ロータの起動時の性能は、公知の起動時のロータの回転を制御する構成を用いることで高めることができる。起動時のロータの回転を制御する構成としては、ＶＦドライブ（Variable-Frequency drive）等が挙げられる。例えば、実施例１～４では、ＶＦドライブを用いることで、ロータ１０の起動時の性能を高めつつ、定格速度となる通常回転時には、比較例１と比較し格別に効率を高めることもできる。
実施例１～４では起動時の性能が比較例１よりも劣る場合があった。これは、実施例１～４では、ロータ１０の外周縁部に配置された導電体４０の量が比較例１よりも少ないため、起動時に生じるローレンツ力が小さくなるためであると考えられる。
ここで、ロータの起動時の性能は、公知の起動時のロータの回転を制御する構成を用いることで高めることができる。起動時のロータの回転を制御する構成としては、ＶＦドライブ（Variable-Frequency drive）等が挙げられる。例えば、実施例１～４では、ＶＦドライブを用いることで、ロータ１０の起動時の性能を高めつつ、定格速度となる通常回転時には、比較例１と比較し格別に効率を高めることもできる。
【0089】
本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の技術的思想の範囲内において、他の構成を採用することもできる。
【0090】
例えば、図６に示すロータ１０では、第１端部３０ｆ１に配置された第１領域Ｒ１のみにマグネット６０が配置されていたが、この例に限られない。
例えば、第２端部３０ｆ２に配置された第２領域Ｒ２のみにマグネット６０が配置され、第１端部３０ｆ１にマグネット６０が配置されていなくてもよい。これにより、＋θ側へ回転する際の効率を高めることができる。
例えば、第２端部３０ｆ２に配置された第２領域Ｒ２のみにマグネット６０が配置され、第１端部３０ｆ１にマグネット６０が配置されていなくてもよい。これにより、＋θ側へ回転する際の効率を高めることができる。
【0091】
また、各フラックスバリア部群１３０が有するフラックスバリア部３０の数は、４つに限られず、２つのフラックスバリア部３０を有していればよい。例えば、各フラックスバリア部群１３０が有するフラックスバリア部３０の数は、２つ、３つ、または４つ以上であってもよい。
例えば、図９に示すロータコア２０では、各フラックスバリア部群１３０の有するフラックスバリア部３０の数は、３つである。
例えば、図９に示すロータコア２０では、各フラックスバリア部群１３０の有するフラックスバリア部３０の数は、３つである。
【0092】
また、図３に示すロータ１０では、フラックスバリア部群１３０のうち、導電体４０が配置されていないフラックスバリア部３０の数は１つのみであったが、２つ以上であってもよい。また、導電体４０が配置されていないフラックスバリア部３０が設けられていなくてもよい。
例えば、図９に示すように、径方向で最も外側の第１フラックスバリア部３１に導電体４０が配置されていてもよい。図９に示すロータ１０では、すべてのフラックスバリア部３０内の少なくとも一部に導電体４０が配置され、導電体４０同士は、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす寸法の環状導電部５０により電気的に接続される。なお、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部は第１フラックスバリア部３１となるため、最短距離Ｒｏｃｂは中心軸線Ｊから第１フラックスバリア部３１までの最短距離となる。
これにより、フラックスバリア部３０に配置される導電体４０の量が多くなるため、より大きなローレンツ力を得ることができ、起動時の性能を向上させることができる。
例えば、図９に示すように、径方向で最も外側の第１フラックスバリア部３１に導電体４０が配置されていてもよい。図９に示すロータ１０では、すべてのフラックスバリア部３０内の少なくとも一部に導電体４０が配置され、導電体４０同士は、Ｒｏｃｂ＜Ｒｏｅｒ＜Ｒｏｒを満たす寸法の環状導電部５０により電気的に接続される。なお、内部に導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０のうち径方向において最も外側に配置されたフラックスバリア部は第１フラックスバリア部３１となるため、最短距離Ｒｏｃｂは中心軸線Ｊから第１フラックスバリア部３１までの最短距離となる。
これにより、フラックスバリア部３０に配置される導電体４０の量が多くなるため、より大きなローレンツ力を得ることができ、起動時の性能を向上させることができる。
【0093】
さらに、図９に示すロータ１０のように、導電体４０が配置された第１フラックスバリア部３１の両端部３０ｆに領域Ｒが設けられ、マグネット６０が配置されていてもよい。
なお、図９に示すロータ１０において、第１フラックスバリア部３１に領域Ｒおよびマグネット６０は配置されず、第１フラックスバリア部３１内は空隙なく導電体４０が充填されていてもよい。
なお、図９に示すロータ１０において、第１フラックスバリア部３１に領域Ｒおよびマグネット６０は配置されず、第１フラックスバリア部３１内は空隙なく導電体４０が充填されていてもよい。
【0094】
また、ロータコア２０の磁極部Ｐの数は４極に限られず、４極よりも少なくてもよいし、４極より多くてもよい。ロータ１０の磁極部Ｐの数は、例えば、２極、６極、または８極であってもよい。
図９に、６極構造のロータ１０を示す。６組のフラックスバリア部群１３０はロータ１０の周方向に沿って等間隔に並べられている。周方向で隣り合うフラックスバリア部群１３０同士の間に、磁極部Ｐが設けられるため、図５に示すロータ１０では６極の磁極部Ｐが設けられている。
図９に、６極構造のロータ１０を示す。６組のフラックスバリア部群１３０はロータ１０の周方向に沿って等間隔に並べられている。周方向で隣り合うフラックスバリア部群１３０同士の間に、磁極部Ｐが設けられるため、図５に示すロータ１０では６極の磁極部Ｐが設けられている。
【0095】
また、図３に示すロータ１０では、フラックスバリア部群１３０において、第１フラックスバリア部３１にブリッジ部３０ｇが設けられておらず、その他のフラックスバリア部３０にそれぞれ１つのブリッジ部３０ｇが設けられているが、この例に限られない。
例えば、第１フラックスバリア部３１にブリッジ部３０ｇが設けられていてもよい。第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４のうち、いずれか１つのみにブリッジ部３０ｇが設けられていてもよい。各フラックスバリア部３０に設けられるブリッジ部３０ｇの数は１つに限られず２つ以上であってもよい。また、ｑ軸上以外の位置にブリッジ部３０ｇが配置されていてもよい。
なお、各フラックスバリア部３０において、ブリッジ部３０ｇにより分断された導電体４０同士は環状導電部５０にそれぞれ電気的に接続されるよう環状導電部５０の寸法を調整することが好ましい。
例えば、第１フラックスバリア部３１にブリッジ部３０ｇが設けられていてもよい。第２フラックスバリア部３２、第３フラックスバリア部３３および第４フラックスバリア部３４のうち、いずれか１つのみにブリッジ部３０ｇが設けられていてもよい。各フラックスバリア部３０に設けられるブリッジ部３０ｇの数は１つに限られず２つ以上であってもよい。また、ｑ軸上以外の位置にブリッジ部３０ｇが配置されていてもよい。
なお、各フラックスバリア部３０において、ブリッジ部３０ｇにより分断された導電体４０同士は環状導電部５０にそれぞれ電気的に接続されるよう環状導電部５０の寸法を調整することが好ましい。
【0096】
また、図９に示すように、フラックスバリア部３０にブリッジ部３０ｇが設けられていなくてもよい。
例えば、導電体４０がブリッジ部３０ｇにより電気的に分断された場合、ロータ１０に発生するローレンツ力が好適に得られない場合がある。ブリッジ部３０ｇを設けないことで、ローレンツ力を好適に得ることが可能になる。特に、フラックスバリア部群１３０において、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０にブリッジ部３０ｇを設けないことで、より好適にローレンツ力を得ることが可能になる。
例えば、導電体４０がブリッジ部３０ｇにより電気的に分断された場合、ロータ１０に発生するローレンツ力が好適に得られない場合がある。ブリッジ部３０ｇを設けないことで、ローレンツ力を好適に得ることが可能になる。特に、フラックスバリア部群１３０において、径方向外側に位置するフラックスバリア部３０にブリッジ部３０ｇを設けないことで、より好適にローレンツ力を得ることが可能になる。
【0097】
また、図３に示されるロータ１０では、複数のフラックスバリア部３０の形状は、軸方向に見て径方向内側に凸となる折れ線状となっているが、この例に限られず、軸方向に見て円径方向内側に凸となる円弧状となっていてもよい。また、１組のフラックスバリア部群１３０において、円弧状のフラックスバリア部３０と折れ線状のフラックスバリア部３０との両方が含まれていてもよい。また、少なくともマグネット６０を配置する部分のみ、フラックスバリア部３０が延伸方向に向かって直線状に延びていてもよい。
【0098】
また、ロータ１０は、フラックスバリア部３０内に位置するマグネット６０を備えていなくてもよい。例えば、領域Ｒにはマグネット６０が配置されず、空隙部となっていてもよい。
【0099】
また、マグネット６０の配置される位置は、フラックスバリア部３０の端部３０ｆに限られない。例えば図１０に示すように、第１フラックスバリア部３１以外のフラックスバリア部３０の直線部３０ａ内に、マグネット６０が設けられていてもよい。図１０に示すロータ１０では、ｑ軸と重なる位置に設けられたブリッジ部３０ｇを挟んで２つのマグネット６０が配置されている。マグネット６０の磁極の向きは径方向または延伸方向を向いている。
この場合においても、マグネットの磁力により、ロータ１０のトルクを向上させつつ、環状導電部５０の外径が小さくなることで、ロータ１０の銅損を低減することができる。
この場合においても、マグネットの磁力により、ロータ１０のトルクを向上させつつ、環状導電部５０の外径が小さくなることで、ロータ１０の銅損を低減することができる。
【0100】
図３に示すロータ１０では、軸方向に見て、マグネット６０の幅方向の両側面は、フラックスバリア部３０の第１縁部３０ｅ１および第２縁部３０ｅ２とそれぞれ接触しているが、この例に限られない。マグネット６０の幅方向の側面とフラックスバリア部３０の縁部３０ｅ１、３０ｅ２との間に導電体４０が配置されていてもよい。
例えば、フラックスバリア部３０内にマグネット６０を配置した後に溶融した導電体４０がフラックスバリア部３０内に充填されることでマグネット６０の位置が固定されてもよい。
例えば、フラックスバリア部３０内にマグネット６０を配置した後に溶融した導電体４０がフラックスバリア部３０内に充填されることでマグネット６０の位置が固定されてもよい。
【0101】
また、フラックスバリア部３０は、ロータコア２０を軸方向に貫通しなくてもよい。フラックスバリア部３０は、ロータコア２０の軸方向の端面に開口していてもよい。
【0102】
フラックスバリア部３０は、磁束の流れを抑制できるならば、特に限定されない。上述した実施形態においてフラックスバリア部３０内の領域Ｒ以外の位置に導電体４０を配置した構成としたが、導電体４０が配置されたフラックスバリア部３０内の一部を空隙部としてもよい。また、空隙部に樹脂等の非磁性体が埋め込まれることで、フラックスバリア部３０が構成されてもよい。
【0103】
本発明が適用される回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、例えば、車両に搭載されてもよいし、車両以外の機器に搭載されてもよい。以上、本明細書において説明した構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。
【符号の説明】
【0104】
１…回転電機、３…ステータ、１０…ロータ、２０…ロータコア、２０ａ…貫通孔、３０…フラックスバリア部、３０ｅ１…第１縁部、３０ｅ２…第２縁部、３０ｆ…フラックスバリア部の延伸方向の端部、３０ｇ…ブリッジ部、４０…導電体、５０…環状導電部、６０…マグネット、１３０…フラックスバリア部群、Ｊ…中心軸線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4A】
【図4B】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】