特開 2023-147770 ロータおよび回転電機

(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】P2023147770

(43)【公開日】2023-10-13

(54)【発明の名称】ロータおよび回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20231005BHJP

   H02K 1/278 20220101ALI20231005BHJP

   H02K 21/14 20060101ALI20231005BHJP

   H02K 1/22 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

H02K1/278

H02K21/14 M

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022055474

(22)【出願日】2022-03-30

(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】山田 晋衣

【テーマコード（参考）】

5H601

5H621

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H601AA23

5H601CC05

5H601CC15

5H601DD01

5H601DD09

5H601DD11

5H601DD18

5H601EE18

5H601EE27

5H601EE39

5H601FF02

5H601FF17

5H601GA02

5H601GA24

5H601GA25

5H601GA32

5H601GA34

5H621AA02

5H621BB07

5H621GB10

5H621HH01

5H621JK03

5H622AA02

5H622CA02

5H622CA07

5H622CA10

5H622CB01

5H622CB05

5H622PP10

5H622PP11

(57)【要約】      （修正有）

【課題】駆動トルクを向上させるロータおよび回転電機を提供する。
【解決手段】複数のマグネットは、径方向内側から外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びる一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの径方向内端部よりも径方向外側において径方向と直交する方向に延びる第２マグネット４２と、を含む。ロータコア２０は、周方向一方側の第１マグネット４１ａの径方向外側に配置された第１フラックスバリア部５１ｂと、周方向他方側の第１マグネット４１ｂの径方向外側に配置された第２フラックスバリア部５１ｄと、第２マグネット４２の周方向他方側に配置された第３フラックスバリア部５２ｂと、を有する。第１フラックスバリア部５１ｂの外縁を構成する少なくとも１辺は、周方向一方側の第１マグネット４１ａにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりもｄ軸側に位置する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中心軸を中心として軸方向に延びる複数のマグネット挿入孔が設けられるロータコアと、
複数の前記マグネット挿入孔の内部にそれぞれ収容された複数のマグネットと、
を有し、
複数の前記マグネットは、
周方向に互いに間隔を空けて配置され、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びる一対の第１マグネットと、
一対の前記第１マグネットの径方向内端部よりも径方向外側において一対の前記第１マグネット同士の間の周方向位置に配置され、軸方向に見て径方向と直交する方向に延びる第２マグネットと、
を含み、
前記ロータコアは、
軸方向に見て、一対の前記第１マグネットのうち、周方向一方側に位置する前記第１マグネットの径方向外側に配置された第１フラックスバリア部と、
一対の前記第１マグネットのうち、周方向他方側に位置する前記第１マグネットの径方向外側に配置された第２フラックスバリア部と、
前記第２マグネットの周方向他方側に配置された第３フラックスバリア部と、
を有し、
軸方向に見て、前記第１フラックスバリア部の外縁を構成する少なくとも１辺は、周方向一方側の前記第１マグネットにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりもｄ軸側に位置する、ロータ。

【請求項2】

軸方向に見て、前記第２フラックスバリア部の外縁は、周方向他方側の前記第１マグネットにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりも、前記ｄ軸から遠い位置に配置されている、
請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

前記第１フラックスバリア部および前記第２フラックスバリア部の外縁は、それぞれ曲線部を含む、
請求項１または２に記載のロータ。

【請求項4】

軸方向に見て、第３フラックスバリア部の周方向の最大寸法は、径方向の最大寸法よりも長い、
請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。

【請求項5】

軸方向に見て、一対の前記第１マグネットのうち、周方向一方側に位置する前記第１マグネットの径方向内側に配置された第４フラックスバリア部と、
一対の前記第１マグネットのうち、周方向他方側に位置する前記第１マグネットの径方向内側に配置された第５フラックスバリア部と、を有し、
前記第４フラックスバリア部の径方向の最大寸法は、前記第５フラックスバリア部の径方向の最大寸法よりも長く、
前記第５フラックスバリア部の周方向の最大寸法は、前記第４フラックスバリア部の周方向の最大寸法よりも長い、
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】

請求項１から５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。

【請求項7】

前記ロータは、周方向一方側に回転可能である、
請求項６に記載の回転電機。

【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】

ロータコアとロータコアに設けられた穴に配置された永久磁石とを備える回転電機が知られている。例えば、特許文献１にはトルクリプルを低減させるために、マグネットの両側に配置されたフラックスバリア部を磁極中心に対して周方向に非対称とすることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６－２０８８０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

フラックスバリア部が直線の組み合わせで構成されているため、磁束は直線が交差する角部を迂回して通ることになる。そのため、磁路長さが大きくなることで、磁気抵抗が大きくなりリラクタンストルクが低下するという問題が生じる。

【0005】

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、駆動トルクを向上させるロータおよび回転電機を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のロータの一つの態様は、中心軸を中心として軸方向に延びる複数のマグネット挿入孔が設けられるロータコアと、複数の前記マグネット挿入孔の内部にそれぞれ収容された複数のマグネットと、を有し、複数の前記マグネットは、周方向に互いに間隔を空けて配置され、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びる一対の第１マグネットと、一対の前記第１マグネットの径方向内端部よりも径方向外側において一対の前記第１マグネット同士の間の周方向位置に配置され、軸方向に見て径方向と直交する方向に延びる第２マグネットと、を含み、前記ロータコアは、軸方向に見て、一対の前記第１マグネットのうち、周方向一方側に位置する前記第１マグネットの径方向外側に配置された第１フラックスバリア部と、一対の前記第１マグネットのうち、周方向他方側に位置する前記第１マグネットの径方向外側に配置された第２フラックスバリア部と、前記第２マグネットの周方向他方側に配置された第３フラックスバリア部と、を有し、軸方向に見て、前記第１フラックスバリア部の外縁を構成する少なくとも１辺は、周方向一方側の前記第１マグネットにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりもｄ軸側に位置する。

【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、ロータおよび回転電機において駆動トルクを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、本実施形態の回転電機を示す断面図である。

【図2】図２は、本実施形態の回転電機の一部を示す部分断面図であって、図１におけるII－II断面図である。

【図3】図３は、実施形態のロータの磁極部を示す断面図である。

【図4】図４は、実施形態の磁束の流れを含むロータの磁極部を示す断面図である。

【図5】図５は、フラックスバリア部が対称構造の場合と非対称構造の場合のトルクを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るロータおよび回転電機について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

【0011】

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Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。各図に適宜示す矢印θは、周方向を示している。矢印θは、上側から見て中心軸Ｊを中心として反時計回りの向きを向いている。以下の説明では、或る対象を基準として周方向のうち矢印θが向かう側、すなわち上側から見て反時計回りに進む側を「周方向一方側」と呼び、或る対象を基準として周方向のうち矢印θが向かう側と逆側、すなわち上側から見て時計回りに進む側を「周方向他方側」と呼ぶ。

【0012】

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。

【0013】

図１に示すように、回転電機１は、インナーロータ型の回転電機である。
本実施形態において回転電機１は、三相交流式の回転電機である。回転電機１は、例えば、三相交流の電源が供給されることで駆動される三相モータである。回転電機１は、ハウジング２と、ロータ１０と、ステータ６０と、ベアリングホルダ４と、ベアリング５ａ，５ｂと、を備える。

【0014】

ハウジング２は、ロータ１０、ステータ６０、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。

【0015】

ステータ６０は、ロータ１０の径方向外側に位置する。ステータ６０は、ステータコア６１と、インシュレータ６４と、複数のコイル６５と、を有する。ステータコア６１は、コアバック６２と、複数のティース６３と、を有する。コアバック６２は、後述するロータコア２０の径方向外側に位置する。なお、以下の図２においては、インシュレータ６４の図示を省略している。

【0016】

図２に示すように、コアバック６２は、ロータコア２０を囲む環状である。コアバック６２は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円環状である。

【0017】

複数のティース６３は、コアバック６２から径方向内側に延びている。複数のティース６３は、周方向に間隔を空けて並んで配置されている。複数のティース６３は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。ティース６３は、例えば、４８個設けられている。つまり、回転電機１のスロット６７の数は、例えば、４８である。

【0018】

複数のコイル６５は、ステータコア６１に取り付けられている。図１に示すように、複数のコイル６５は、例えば、インシュレータ６４を介してティース６３に取り付けられている。本実施形態においてコイル６５は、分布巻きされている。つまり、各コイル６５は、複数のティース６３に跨って巻き回されている。本実施形態においてコイル６５は、全節巻きされている。つまり、コイル６５が差し込まれるステータ６０のスロット同士の周方向ピッチが、ステータ６０に三相交流電源が供給された際に生じる磁極の周方向ピッチと等しい。回転電機１の極数は、例えば、８である。つまり、回転電機１は、例えば、８極４８スロットの回転電機である。このように、本実施形態の回転電機１においては、極数をＮとしたとき、スロット数がＮ×６となる。

【0019】

ロータ１０は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。図２に示すように、ロータ１０は、シャフト１１と、ロータコア２０と、複数のマグネット４０と、を有する。シャフト１１は、中心軸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Ｊ回りに回転可能に支持されている。

【0020】

ロータコア２０は、磁性体である。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２１を有する。図２に示すように、貫通孔２１は、軸方向に見て、中心軸Ｊを中心とする円形状である。貫通孔２１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２１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。

【0021】

ロータコア２０は、複数のマグネット挿入孔３０を有する。複数のマグネット挿入孔３０は、例えば、ロータコア２０を軸方向に貫通している。複数のマグネット挿入孔３０の内部には、複数のマグネット４０がそれぞれ収容されている。マグネット挿入孔３０内におけるマグネット４０の固定方法は、特に限定されない。複数のマグネット挿入孔３０は、一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂと、第２マグネット挿入孔３２と、を含む。

【0022】

複数のマグネット４０の種類は、特に限定されない。マグネット４０は、例えば、ネオジム磁石であってもよいし、フェライト磁石であってもよい。複数のマグネット４０は、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと、第２マグネット４２と、を含む。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと、第２マグネット４２とは極を構成する。

【0023】

本実施形態において一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット挿入孔３２と第２マグネット４２とは、周方向に間隔を空けて複数ずつ設けられている。一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット挿入孔３２と第２マグネット４２とは、例えば、８つずつ設けられている。

【0024】

ロータ１０は、一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット挿入孔３２と第２マグネット４２とを１つずつ含む磁極部７０を複数有する。磁極部７０は、例えば、８つ設けられている。複数の磁極部７０は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。複数の磁極部７０は、ロータコア２０の外周面における磁極がＮ極の磁極部７０Ｎと、ロータコア２０の外周面における磁極がＳ極の磁極部７０Ｓと、を複数ずつ含む。磁極部７０Ｎと磁極部７０Ｓとは、例えば、４つずつ設けられている。４つの磁極部７０Ｎと４つの磁極部７０Ｓとは、周方向に沿って交互に配置されている。各磁極部７０の構成は、ロータコア２０の外周面の磁極が異なる点および周方向位置が異なる点を除いて、同様の構成である。

【0025】

第１マグネット挿入孔３１ａと第１マグネット挿入孔３１ｂとは、例えば、軸方向に見て、ｄ軸を構成する図３に示す磁極中心線ＩＬ１を周方向に挟んで配置されている。磁極中心線ＩＬ１は、磁極部７０の周方向中心と中心軸Ｊとを通り、径方向に延びる仮想線である。第１マグネット挿入孔３１ａと第１マグネット挿入孔３１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称に配置されている。以下、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称である点を除いて第１マグネット挿入孔３１ａと同様の構成については、第１マグネット挿入孔３１ｂについての説明を省略する場合がある。

【0026】

第１マグネット挿入孔３１ａは、第１直線部３１ｃと、内端部３１ｄと、外端部３１ｅと、を有する。第１直線部３１ｃは、軸方向に見て、第１マグネット挿入孔３１ａが延びる方向に直線状に延びている。第１直線部３１ｃは、例えば、軸方向に見て長方形状である。内端部３１ｄは、第１直線部３１ｃの径方向内側の端部に繋がっている。内端部３１ｄは、第１マグネット挿入孔３１ａの径方向内側の端部である。外端部３１ｅは、第１直線部３１ｃの径方向外側の端部に繋がっている。外端部３１ｅは、第１マグネット挿入孔３１ａの径方向外側の端部である。外端部３１ｅは、第１直線部３１ｃの径方向外側の端部から径方向外側に磁極中心線ＩＬ１に沿って延びている（詳細は後述）。第１マグネット挿入孔３１ｂは、第１直線部３１ｆと、内端部３１ｇと、外端部３１ｈと、を有する。

【0027】

第２マグネット挿入孔３２は、一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂの径方向外側の端部同士の周方向の間に位置する。つまり、本実施形態において第２マグネット挿入孔３２は、外端部３１ｅと外端部３１ｈとの周方向の間に位置する。第２マグネット挿入孔３２は、例えば、軸方向に見て、径方向と直交する方向に略直線状に延びている。第２マグネット挿入孔３２は、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１と直交する方向に延びている。一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂと第２マグネット挿入孔３２とは、例えば、軸方向に見て、∇形状に沿って配置されている。

【0028】

軸方向に見て、第２マグネット挿入孔３２の周方向の中心には、例えば、磁極中心線ＩＬ１が通っている。つまり、第２マグネット挿入孔３２の周方向中心の周方向位置は、例えば、磁極部７０の周方向中心の周方向位置と一致している。第２マグネット挿入孔３２の軸方向に見た形状は、例えば、磁極中心線ＩＬ１を中心とする線対称な形状である。第２マグネット挿入孔３２は、ロータコア２０の径方向外周縁部に位置する。

【0029】

第２マグネット挿入孔３２は、第２直線部３２ａと、一端部３２ｃと、を有する。第２直線部３２ａは、軸方向に見て、第２マグネット挿入孔３２が延びる方向に直線状に延びている。第２直線部３２ａは、例えば、軸方向に見て長方形状である。一端部３２ｃは、第２直線部３２ａの周方向他方側（－θ側）の端部に繋がっている。一端部３２ｃは、第２マグネット挿入孔３２の周方向他方側の端部である。一端部３２ｃは、第１マグネット挿入孔３１ｂにおける外端部３１ｈの周方向一方側に間隔を空けて配置されている。他端部３２ｃは、周方向他方側に円弧状に湾曲して延びている。

【0030】

一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、一対の第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂの内部にそれぞれ収容されている。第１マグネット４１ａは、第１マグネット挿入孔３１ａの内部に収容されている。第１マグネット４１ｂは、第１マグネット挿入孔３１ｂの内部に収容されている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、軸方向に見て長方形状である。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂが延びる方向の長さは同じである。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂが延びる方向と直交する方向の第１マグネット４１ａ，４１ｂの長さは同じである。

【0031】

図示は省略するが、第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、直方体状である。図示は省略するが、第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、第１マグネット挿入孔３１ａ，３１ｂ内の軸方向の全体に亘って設けられている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。第１マグネット４１ａは、例えば、第１マグネット４１ｂの周方向一方側（＋θ側）に位置する。

【0032】

第１マグネット４１ａは、軸方向に見て第１マグネット挿入孔３１ａに沿って延びている。第１マグネット４１ｂは、軸方向に見て第１マグネット挿入孔３１ｂに沿って延びている。第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、軸方向に見て、径方向に対して斜めに傾いた方向に略直線状に延びている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びている。つまり、第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとの間の周方向の距離は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って大きくなっている。

【0033】

第１マグネット４１ａは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向一方側（＋θ側）に位置する。第１マグネット４１ｂは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向他方側（－θ側）に位置する。第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１を周方向に挟んで配置されている。第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称に配置されている。以下、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称である点を除いて第１マグネット４１ａと同様の構成については、第１マグネット４１ｂについての説明を省略する場合がある。

【0034】

第１マグネット４１ａは、第１マグネット挿入孔３１ａ内に嵌め合わされている。より詳細には、第１マグネット４１ａは、第１直線部３１ｃ内に嵌め合わされている。第１マグネット４１ａの側面のうち、第１直線部３１ｃが延びる方向と直交する方向における両側面のうち、少なくとも径方向内側の側面は、例えば、第１直線部３１ｃの内側面との間に隙間を有している。

【0035】

軸方向に見て、第１マグネット４１ａの延伸方向の両端部は、第１マグネット挿入孔３１ａの延伸方向の両端部からそれぞれ離れて配置されている。軸方向に見て、第１マグネット４１ａが延びる方向において第１マグネット４１ａの両側には、内端部３１ｄと外端部３１ｅとがそれぞれ隣接して配置されている。ここで、本実施形態において内端部３１ｄは、フラックスバリア部５１ａを構成している。外端部３１ｅは、フラックスバリア部５１ｂを構成している。つまり、ロータコア２０は、軸方向に見て、第１マグネット４１ａが延びる方向において第１マグネット４１ａを挟んで配置された一対のフラックスバリア部５１ａ，５１ｂを有する。ロータコア２０は、軸方向に見て、第１マグネット４１ｂが延びる方向において第１マグネット４１ｂを挟んで配置された一対のフラックスバリア部５１ｃ，５１ｄを有する。

【0036】

このように、ロータコア２０は、軸方向に見て、各第１マグネット４１ａ，４１ｂが延びる方向において各第１マグネット４１ａ，４１ｂのそれぞれを挟んで一対ずつ配置されたフラックスバリア部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを有する。フラックスバリア部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、後述するフラックスバリア部５２ｂは、磁束の流れを抑制できる部分である。すなわち、各フラックスバリア部には、磁束が通りにくい。各フラックスバリア部は、磁束の流れを抑制できるならば、特に限定されず、空隙部を含んでもよいし、樹脂部等の非磁性部を含んでもよい。

【0037】

以下の説明では、一対のフラックスバリア部５１ａ，５１ｂのうち、径方向外側に位置するフラックスバリア部５１ｂを第１フラックスバリア部５１ｂとし、径方向内側に位置するフラックスバリア部５１ａを第４フラックスバリア部５１ａとする。また、一対のフラックスバリア部５１ｃ，５１ｄのうち、径方向外側に位置するフラックスバリア部５１ｄを第２フラックスバリア部５１ｄとし、径方向内側に位置するフラックスバリア部５１ｃを第５フラックスバリア部５１ｃとする。

【0038】

軸方向に見て、第１フラックスバリア部５１ｂは、第１マグネット４１ａの径方向端部から磁極中心線ＩＬ１に沿って径方向外側に延びている。第１フラックスバリア部５１ｂの外縁を構成する辺は、第１辺５６ａと、第２辺５６ｂと、第３辺５６ｃと、含む。第１辺５６ａは、磁極中心線ＩＬ１と平行に延びる。第１辺５６ａにおける径方向内側の端部は、第１マグネット４１ａの径方向外側の端面と接触する。第１フラックスバリア部５１ｂの外縁を構成する少なくとも１辺は、第１マグネット４１ａにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりも磁極中心線ＩＬ１側に位置する。第１辺５６ａは、第１マグネット４１ａにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりもｄ軸側である磁極中心線ＩＬ１側に位置する。第１辺５６ａが、第１マグネット４１ａにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりも磁極中心線ＩＬ１側に位置することで、第１マグネット４１ａにおけるエッジ部からの磁束漏れを抑制できる。その結果、駆動トルクを向上できる。

【0039】

第２辺５６ｂは、第１辺５６ａの径方向外側の端部から周方向一方側に延びる。第２辺５６ｂは、中心軸Ｊを中心とする円弧状の曲線部である。第１辺５６ａと第２辺５６ｂの交差部は、Ｒ面取りの曲線部でフィレットされている。第３辺５６ｃは、ｑ軸ＩＬ２に沿って径方向外側に延びる直線である。第３辺５６ｃと第２辺５６ｂの交差部は、Ｒ面取りの曲線部でフィレットされている。

【0040】

軸方向に見て、第１フラックスバリア部５１ｂが曲線部を含むことで、第１フラックスバリア部５１ｂの外縁を構成する辺が角部の一部となる直線で構成された場合に、図４に示すように、第１フラックスバリア部５１ｂの周方向一方側から第１フラックスバリア部５１ｂを迂回して磁極中心線ＩＬ１側に流れる磁束Ｂ１が、角部を迂回する場合と比較して磁路長さを短くできる。この結果、磁気抵抗が小さくなりリラクタンストルクを大きくできる。従って、実施形態では駆動トルクを向上できる。

【0041】

軸方向に見て、第２フラックスバリア部５１ｄは、第１マグネット４１ｂの径方向端部から磁極中心線ＩＬ１に沿って径方向外側に延びている。第２フラックスバリア部５１ｄの外縁は、第１マグネット４１ｂにおける最も径方向外側に位置するエッジ部よりも、磁極中心線ＩＬ１から遠い位置に配置されている。従って、第１フラックスバリア部５１ｂと第１マグネット４１ｂは、磁極中心線ＩＬ１に対して非対称である。

【0042】

第２フラックスバリア部５１ｄの外縁を構成する辺は、第４辺５７ａと、第５辺５７ｂと、第６辺５７ｃと、含む。第４辺５７ａは、ｑ軸ＩＬ２に沿って延びる。第５辺５７ｂは、第４辺５７ａの径方向外側の端部から周方向他方側に延びる。第５辺５７ｂは、中心軸Ｊを中心とする円弧状の曲線部である。第４辺５７ａと第５辺５７ｂの交差部は、Ｒ面取りの曲線部でフィレットされている。第６辺５７ｃは、径方向内側に向かうに従って磁極中心線ＩＬ１側に向かう方向に延びる直線である。第５辺５７ｂと第６辺５７ｃの交差部は、Ｒ面取りの曲線部でフィレットされている。

【0043】

第２フラックスバリア部５１ｄが曲線部を含むことで、第２フラックスバリア部５１ｄの外縁を構成する辺が角部の一部となる直線で構成された場合に、図４に示すように、第２フラックスバリア部５１ｄの周方向他方側から第２フラックスバリア部５１ｄを迂回して磁極中心線ＩＬ１側に流れる磁束Ｂ２が、角部を迂回する場合と比較して磁路長さを短くできる。この結果、磁気抵抗が小さくなりリラクタンストルクを大きくできる。従って、実施形態では駆動トルクを向上できる。

【0044】

第４フラックスバリア部５１ａの径方向の最大寸法は、第５フラックスバリア部５１ｃの径方向の最大寸法よりも長く、第５フラックスバリア部５１ｃの周方向の最大寸法は、第４フラックスバリア部５１ａの周方向の最大寸法よりも長い。
第４フラックスバリア部５１ａの径方向の最大寸法が、第５フラックスバリア部５１ｃの径方向の最大寸法よりも長く、第５フラックスバリア部５１ｃの周方向の最大寸法が、第４フラックスバリア部５１ａの周方向の最大寸法よりも長いことで、第１マグネット４１ｂを通る磁束に関し、磁極中心線ＩＬ１線上の外径側から内径側の漏れ磁束を抑制することができる。

【0045】

第２マグネット４２は、第２マグネット挿入孔３２の内部に収容されている。第２マグネット４２は、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの径方向内端部よりも径方向外側において一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂ同士の間の周方向位置に配置されている。第２マグネット４２は、軸方向に見て第２マグネット挿入孔３２に沿って延びている。第２マグネット４２は、軸方向に見て径方向と直交する方向に延びている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット４２とは、例えば、軸方向に見て、∇形状に沿って配置されている。

【0046】

なお、本明細書において「第２マグネットが一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に配置されている」とは、第２マグネットの周方向位置が一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に含まれていればよく、第１マグネットに対する第２マグネットの径方向位置は特に限定されない。

【0047】

第２マグネット４２の軸方向に見た形状は、例えば、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称な形状である。第２マグネット４２は、例えば、軸方向に見て長方形状である。図示は省略するが、第２マグネット４２は、例えば、直方体状である。図示は省略するが、第２マグネット４２は、例えば、第２マグネット挿入孔３２内の軸方向の全体に亘って設けられている。第２マグネット４２の径方向内側部分は、例えば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの径方向外端部同士の周方向の間に位置する。第２マグネット４２の径方向外側部分は、例えば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂよりも径方向外側に位置する。

【0048】

第２マグネット４２は、第２マグネット挿入孔３２内に嵌め合わされている。より詳細には、第２マグネット４２は、第２直線部３２ａ内に嵌め合わされている。第２マグネット４２の側面のうち、第２直線部３２ａが延びる方向と直交する径方向における両側面は、例えば、第２直線部３２ａの内側面とそれぞれ接触している。軸方向に見て第２直線部３２ａが延びる方向において、第２マグネット４２の長さは、例えば、第２直線部３２ａの長さと同じである。

【0049】

第１マグネット４１ａの磁極は、軸方向に見て第１マグネット４１ａが延びる方向と直交する方向に沿って配置されている。第１マグネット４１ｂの磁極は、軸方向に見て第１マグネット４１ｂが延びる方向と直交する方向に沿って配置されている。第２マグネット４２の磁極は、径方向に沿って配置されている。

【0050】

第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、互いに同じである。第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、互いに同じである。

【0051】

磁極部７０Ｎにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、例えば、Ｎ極である。磁極部７０Ｎにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、例えば、Ｓ極である。

【0052】

図示は省略するが、磁極部７０Ｓにおいては、磁極部７０Ｎに対して、各マグネット４０の磁極が反転して配置されている。つまり、磁極部７０Ｓにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、例えば、Ｓ極である。磁極部７０Ｓにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、例えば、Ｎ極である。

【0053】

軸方向に見て、第２マグネット４２における周方向他方側の端部は、第２マグネット挿入孔３２における周方向他方側の端部から離れて配置されている。軸方向に見て、第２マグネット４２が延びる方向において第２マグネット４２の周方向他方側には、一端部３２ｃが隣接して配置されている。ここで、本実施形態において一端部３２ｃは、フラックスバリア部５２ｂを構成している。第２マグネット４２における周方向一方側の端部は、第２マグネット挿入孔３２における周方向一方側の端部である。つまり、第２マグネット４２における周方向一方側の端部は、ロータコア２０と接する。

【0054】

つまり、ロータコア２０は、軸方向に見て、第２マグネット４２が延びる方向において第２マグネット４２の周方向一方側にフラックスバリア部を有さず、周方向他方側にフラックスバリア部５２ｂを有する。フラックスバリア部５２ｂおよび第２マグネット４２は、第１マグネット４１ａを挟む一対のフラックスバリア部５１ａ，５１ｂのうち径方向外側に位置する第１フラックスバリア部５１ｂと、第１マグネット４１ｂを挟む一対のフラックスバリア部５１ｃ，５１ｄのうち径方向外側に位置する第２フラックスバリア部５１ｄとの周方向の間に位置する。

【0055】

第３フラックスバリア部５２ｂは、第２マグネット４２の周方向他方側の端部から周方向他方側に延びる。第３フラックスバリア部５２ｂの周方向の最大寸法は、径方向の最大寸法よりも長い。第３フラックスバリア部５２ｂにおける周方向他方側の外縁は、辺部５８ａを含む。辺部５８ａは、半円状の曲線部である。

【0056】

辺部５８ａが、曲線部であることで、第３フラックスバリア部５２ｂの周方向他方側から第３フラックスバリア部５２ｂを迂回して磁極中心線ＩＬ１側に流れる磁束Ｂ２は、辺部５８ａが角部の一部となる直線で構成された場合に、図４に示すように、第２フラックスバリア部５１ｄの周方向他方側から第３フラックスバリア部５２ｂを迂回して磁極中心線ＩＬ１側に流れる磁束Ｂ２が、角部を迂回する場合と比較して磁路長さを短くできる。この結果、磁気抵抗が小さくなりリラクタンストルクを大きくできる。従って、実施形態では駆動トルクを向上できる。

【0057】

第３フラックスバリア部５２ｂの周方向の最大寸法が径方向の最大寸法よりも長いことで、第３フラックスバリア部５２ｂを迂回して磁極中心線ＩＬ１側に流れる磁束Ｂ２は、周方向一方側への成分を多く含む方向でステータ６０に向かう。この結果、力行時に周方向一方側に回転するロータ１０からの磁束Ｂ２がティース６３に向かいやすくなり、駆動トルクを大きくできる。

【0058】

第２マグネット４２の周方向一方側にフラックスバリア部が設けられないことで、
第１フラックスバリア部５１ｂと第２マグネット４２との間における磁路を大きくでき磁気抵抗を小さくできる。このため、リラクタンストルクを発生させる磁束Ｂ１が流れを阻害されることなく通りやすくなる。そのため、実施形態では、磁束密度が増加して駆動トルクを大きくできる。

【0059】

図５に示すように、第１フラックスバリア部５１ｂと第２フラックスバリア部５１ｄが上述した非対称構造を採る場合は、対称構造を採る場合と比較して、駆動トルクを約１．３％向上させることができる。

【0060】

以上説明したように、本実施形態のロータ１０および回転電機１では、周方向一方側に回転する際に、力行方向に特化して最大トルクを向上させることができる。

【0061】

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

【0062】

本発明が適用される回転電機は、モータに限られず、発電機であってもよい。この場合、回転電機は、三相交流式の発電機であってもよい。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。回転電機の極数およびスロット数は、特に限定されない。回転電機においてコイルはどのような巻き方で構成されていてもよい。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】

【0063】

１…回転電機、 １０…ロータ、 ２０…ロータコア、 ３０…マグネット挿入孔、 ４０…マグネット、 ５１ａ…第４フラックスバリア部、 ５１ｂ…第１フラックスバリア部、 ５１ｃ…第５フラックスバリア部、 ５１ｄ…第２フラックスバリア部、 ５２ｂ…第３フラックスバリア部、 ５８ａ…辺部、 ６０…ステータ、 ７０、７０Ｎ、７０Ｓ…磁極部、 ＩＬ１…磁極中心線（ｄ軸）、 ＩＬ２…ｑ軸、 Ｊ…中心軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】