特開 2023-180426 ロータ

(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】P2023180426

(43)【公開日】2023-12-21

(54)【発明の名称】ロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/22 20060101AFI20231214BHJP

【ＦＩ】

H02K1/22 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093735

(22)【出願日】2022-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】城崎 健

(72)【発明者】

【氏名】大河内 利典

【テーマコード（参考）】

5H601

【Ｆターム（参考）】

5H601AA22

5H601AA29

5H601GA02

5H601GA24

5H601GC02

5H601GC12

5H601GC20

5H601GC22

(57)【要約】

【課題】電磁鋼板を積層して形成されたロータコアを有するロータにおいてトルクリプルを低減することを課題とする。
【解決手段】ロータは、圧延方向に沿う第１の方向と、当該第１の方向に対して９０°回転した第２の方向に沿う方向とで磁気特性が異なる異方性を有する電磁鋼板を積層して形成され、周方向に沿って４ｎ（ｎは自然数）個の磁極部が形成されたロータコアと、前記磁極部毎に前記ロータコアに装着された磁石と、を有し、前記４ｎ個の磁極部には、前記第１の方向を含む領域に形成された第１の磁極部と、前記第２の方向を含む領域に形成された第２の磁極部とが含まれ、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量は、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量よりも多い。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧延方向に沿う第１の方向と、当該第１の方向に対して９０°回転した第２の方向に沿う方向とで磁気特性が異なる異方性を有する電磁鋼板を積層して形成され、周方向に沿って４ｎ（ｎは自然数）個の磁極部が形成されたロータコアと、
前記磁極部毎に前記ロータコアに装着された磁石と、を有し、
前記４ｎ個の磁極部には、前記第１の方向を含む領域に形成された第１の磁極部と、前記第２の方向を含む領域に形成された第２の磁極部とが含まれ、
前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量は、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量よりも多い、
ロータ。

【請求項2】

前記電磁鋼板の積層方向に直交する断面において、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の総断面積は、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の総断面積よりも大きい、
請求項１に記載のロータ。

【請求項3】

前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の数と、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の数は同数であり、
前記磁石は、いずれも直方体であって、
前記磁石は、前記電磁鋼板の積層方向に直交する断面において、それぞれ磁極面に沿う方向に延びる第１辺と磁化容易方向に沿う方向に延びる第２辺とを有し、
前記第２の磁極部における前記第１辺は、前記第１の磁極部における前記第１辺よりも長い、
請求項１又は２に記載のロータ。

【請求項4】

前記第１の磁極部は径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う磁石装填孔間に形成された第１のセンターブリッジを有し、
前記第２の磁極部は径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う磁石装填孔間に形成された第２のセンターブリッジを有し、
前記第１のセンターブリッジの周方向の幅は、前記第２のセンターブリッジの周方向の幅よりも広い、
請求項１に記載のロータ。

【請求項5】

前記第２の磁極部に装着された前記磁石の磁束密度は、前記第１の磁極部に装着された磁石の磁束密度よりも高い、
請求項１に記載のロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロータに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、複数枚の電磁鋼板を積層して形成されたロータコアを有する回転電機用のロータが知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１５－０３３１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ロータコアに用いられる電磁鋼板は、その製造過程において圧延されており、圧延方向に対する方向によって磁気特性が異なる異方性を有していることがある。このような異方性の影響は、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアにも現れる。ロータコアには、周方向に沿って複数の磁極部が形成されるが、各磁極部は、電磁鋼板が有する異方性の影響を受けて異なる磁気特性を有する。つまり、電磁鋼板を用いたロータコアでは、異なる磁気特性を有する磁極部が回転方向に沿って並ぶ。このため、ロータコアが回転するときのトルク変動量を示すトルクリプルが増大することがある。

【0005】

そこで、本明細書開示の発明は、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアを有するロータにおいてトルクリプルを低減することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題は、圧延方向に沿う第１の方向と、当該第１の方向に対して９０°回転した第２の方向に沿う方向とで磁気特性が異なる異方性を有する電磁鋼板を積層して形成され、周方向に沿って４ｎ（ｎは自然数）個の磁極部が形成されたロータコアと、前記磁極部毎に前記ロータコアに装着された磁石と、を有し、前記４ｎ個の磁極部には、前記第１の方向を含む領域に形成された第１の磁極部と、前記第２の方向を含む領域に形成された第２の磁極部とが含まれ、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量は、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の総磁束量よりも多い、ロータによって達成することができる。

【0007】

上記構成のロータは、前記電磁鋼板の積層方向に直交する断面において、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の総断面積は、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の総断面積よりも大きい態様を採用することができる。

【0008】

また、上記構成のロータは、前記第１の磁極部の一極当たりの前記磁石の数と、前記第２の磁極部の一極当たりの前記磁石の数は同数であり、前記磁石は、いずれも直方体であって、前記磁石は、前記電磁鋼板の積層方向に直交する断面において、それぞれ磁極面に沿う方向に延びる第１辺と磁化容易方向に沿う方向に延びる第２辺とを有し、前記第２の磁極部における前記第１辺は、前記第１の磁極部における前記第１辺よりも長い態様を採用することができる。

【0009】

さらに、上記構成のロータは、前記第１の磁極部は径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う磁石装填孔間に形成された第１のセンターブリッジを有し、前記第２の磁極部は径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う磁石装填孔間に形成された第２のセンターブリッジを有し、前記第１のセンターブリッジの周方向の幅は、前記第２のセンターブリッジの周方向の幅よりも広い態様を採用することができる。

【0010】

また、上記構成のロータは、前記第２の磁極部に装着された前記磁石の磁束密度は、前記第１の磁極部に装着された磁石の磁束密度よりも高い態様としてもよい。

【発明の効果】

【0011】

本明細書開示の発明は、電磁鋼板を積層して形成されたロータコアを有するロータにおいてトルクリプルを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１（Ａ）は第１実施形態のロータを電磁鋼板の積層方向に直交する方向で断面とした断面図であり、図１（Ｂ）は第１実施形態におけるロータコアの側面図である。

【図2】図２（Ａ）は第１実施形態のロータコアを形成する打ち抜き電磁鋼板が打ち抜かれる電磁鋼板素板の平面図であり、図２（Ｂ）は電磁鋼板素板から打ち抜き電磁鋼板を打ち抜く様子を模式的に示す斜視図である。

【図3】図３は第１実施形態におけるロータコアを形成する打ち抜き電磁鋼板を１枚ずつ１８０°回転させて積層する転積の様子を模式的に示す説明図である。

【図4】図４は第1実施形態のロータの一部を拡大して示す断面図である。

【図5】図５（Ａ）は第１実施形態のロータが備える第１永久磁石の斜視図であり、図５（Ｂ）は第１実施形態のロータが備える第２永久磁石の斜視図である。

【図6】図６は第1永久磁石の第1辺の長さと第２永久磁石の第１辺の長さを比較して示す説明図である。

【図7】図７は第２実施形態のロータを電磁鋼板の積層方向に直交する方向で断面とした断面図である。

【図8】図８は第２実施形態のロータの一部を拡大して示す段面図である。

【図9】図９は第３実施形態のロータの一部を拡大して示す段面図である。

【図10】図１０は第４実施形態のロータを電磁鋼板の積層方向に直交する方向で断面とした断面図である。

【図11】図１１（Ａ）は第４実施形態のロータが備える第６永久磁石の斜視図であり、図１１（Ｂ）は第４実施形態のロータが備える第７永久磁石の斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。ただし、図面中、各部の寸法、比率等は、実際のものと完全に一致するようには図示されていない場合がある。また、図面によっては細部が省略されて描かれている場合もある。

【0014】

（第１実施形態）
[ロータの構成]
まず、図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を参照して、第１実施形態のロータ５の概略について説明する。ロータ５は、ロータコア２０と、このロータコア２０に装着された第１永久磁石２２、同じくロータコア２０に装着された第２永久磁石２３を備えている。ロータコア２０は、概ね円筒形を有するステータ１０の内側に同心配置され、ステータ１０に対して回転可能に設けられる。ロータ５は、ステータ１０とともに、ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）型の回転電機を形成している。回転電機は、例えば、電動モータ、又は発電機、さらには、電動モータ及び発電機の両方の機能を有するモータジェネレータとして使用される。なお、本実施形態におけるステータ１０は、Ｕ相、Ｖ相及びＷ相の３相からなり、ステータコイルを備えるが、図１（Ａ）において、ステータコイルは省略されている。回転電機は、ＩＰＭ型だけでなく、ＳＰＭ(Surface Permanent Magnet)型であってもよい。

【0015】

以下の説明において、「軸方向」、「径方向」、「周方向」は、それぞれ、ロータコア軸方向、ロータコア径方向、ロータコア周方向を意味するものとする。

【0016】

ロータコア２０は、図１（Ａ）に示すように中心部に回転軸取付孔２１を備えている。回転軸取付孔２１には、図１（Ｂ）に示すように回転軸部材１１が取り付けられる。回転軸取付孔２１には、内側に向かって突出したキー突起２１ａが設けられている。キー突起２１ａは、１８０°隔てた２箇所に設けられている。キー突起２１ａは、図３に示す回転軸部材１１が備えるキー溝１１ａと係合させた状態とされる。

【0017】

ロータコア２０は、周方向に沿って４個の磁極部を備えている。具体的に、ロータコア２０は、周方向に沿って２個の第１の磁極部５ａと、２個の第２の磁極部５ｂの磁極部とを備えている。２個の第１の磁極部５ａは１８０°隔てた位置に設けられている。また、２個の第２の磁極部５ｂは１８０°隔てた位置に設けられている。第１の磁極部５ａと第２の磁極部５ｂは、周方向に交互に配置されている。隣接する第１の磁極部５ａと第２の磁極部５ｂは、それぞれ９０°ずつ回転した位置関係とされている。第１の磁極部５ａと第２の磁極部５ｂの極性は、周方向に交互に反転している。例えば、２個の第１の磁極部５ａの極性がいずれもＳ極である場合、２個の第２の磁極部５ｂの極性はいずれもＮ極となる。

【0018】

各磁極部は、両側端にｑ軸が配された扇形状を有している。各磁極部では、ｄ軸が扇形状の中心部を径方向に沿って貫いている。第１の磁極部５ａにおいてｄ軸が延びる方向を第１の方向とし、第２の磁極部５ｂにおいてｄ軸が延びる方向を第２の方向とすると、第２の方向は第１の方向に対して９０°回転した方向となる。第１の方向と第２の方向は、ロータコア２０を形成している電磁鋼板の圧延方向と関連している。電磁鋼板の圧延方向は、後に説明する。このため、第１の方向と第２の方向についても、後に電磁鋼板の圧延方向と併せて詳細に説明する。

【0019】

なお、本実施形態では、４個の磁極部が形成されているが、磁極部の数は、４ｎ個（ｎは自然数）とすることができる。例えば、磁極部の数は、８個であってもよいし、１２個であってもよく、さらに多くの磁極部を備えた態様としてもよい。

【0020】

[圧延方向、Ｌ方向及びＣ方向]
ロータコア２０は、図２に示す電磁鋼板素板ＥＳから打ち抜かれた複数枚の電磁鋼板（以下、「打ち抜き電磁鋼板」という）２００１を積層することで形成されている。このとき、図１（Ｂ）に示すように、軸線ＡＸが延びる軸方向が打ち抜き電磁鋼板２００１の積層方向である。なお、図１（Ｂ）は、打ち抜き電磁鋼板２００１が積層された様子を模式的に描いたものである。従って、図１（Ｂ）は実際の積層枚数が描かれているものではない。打ち抜き電磁鋼板２００１の積層枚数は、ロータコア２０の仕様によって、適宜設定される。

【0021】

打ち抜き電磁鋼板２００１は、図２（Ｂ）に示すように、電磁鋼板素板ＥＳから１枚ずつ打ち抜かれて形成される。ここで、電磁鋼板素板ＥＳは、その製造工程において、圧延工程を経ている。その際の圧延方向は、図２（Ａ）において矢示１ａで示すように、電磁鋼板素板ＥＳの長手方向（図２（Ａ）における左右方向）と一致している。打ち抜き電磁鋼板２００１は、このような電磁鋼板素板ＥＳに対しパンチ２を矢示１ｂのように降下させることで打ち抜かれる。ここで、打ち抜き電磁鋼板２００１において圧延方向と一致し、図２（Ａ）において矢示１ｃで表される方向をＬ方向と称することとする。また、このＬ方向から９０°回転し矢示１ｄで表される方向をＣ方向と称することとする。

【0022】

本実施形態では、このＬ方向が第１の方向とされている。また、Ｃ方向が第２の方向とされている。このため、図１（Ａ）に示すように、第１の磁極部５ａにおいてｄ軸が延びる方向がＬ方向とされている。また、第２の磁極部５ｂにおいてｄ軸が延びる方向がＣ方向とされている。これにより、第１の磁極部５ａは、Ｌ方向、つまり、第１の方向を含む領域に形成された状態となっている。また、第２の磁極部５ｂは、Ｃ方向、つまり、第２の方向を含む領域に形成された状態となっている。

【0023】

[電磁鋼板の異方性]
ここで、電磁鋼板の異方性について説明する。電磁鋼板は、その素材や圧延工程によって種々の異方性を示すことが知られている。本実施形態に用いられる電磁鋼板素板ＥＳは、磁気特性と機械的な強度特性とに異方性を示す。磁気特性は、材料における磁路を流れる磁束の流れ易さであり、磁気飽和特性や磁束密度特性と称されることもある。また、機械的な強度特性は、引張強さ、圧縮強さ、せん断強さなど、材料力学や材料強度学の分野において評価される特性である。

【0024】

本実施形態の電磁鋼板素板ＥＳの磁気特性は、Ｃ方向の磁気特性＜Ｌ方向の磁気特性、の序列を示す。つまり、Ｃ方向の磁気特性はＬ方向の磁気特性より低く、Ｃ方向はＬ方向と比較して磁束が流れにくい。

【0025】

一方、本実施形態の電磁鋼板素板ＥＳの機械的な強度特性は、Ｃ方向の強度＞Ｌ方向の強度、の序列を示す。つまり、Ｃ方向の強度はＬ方向の強度よりも高い。

【0026】

[転積構造]
図２（Ｂ）に示す要領で電磁鋼板素板ＥＳから打ち抜かれた打ち抜き電磁鋼板２００１は、図３に示すように、１枚ずつ１８０°回転させながら積層される。これにより、打ち抜き電磁鋼板２００１が積層されたロータコア２０においてＬ方向が一致した箇所が１８０°隔てた２箇所に形成される。この２箇所に形成された磁極部がそれぞれ第１の磁極部５ａである。また、打ち抜き電磁鋼板２００１を、１枚ずつ１８０°回転させながら積層することで、ロータコア２０においてＣ方向が一致した箇所が１８０°隔てた２箇所に形成される。この２箇所に形成された磁極部がそれぞれ第２の磁極部５ｂである。

【0027】

転積自体は、従来のロータコアにおいても行われている。転積は、それぞれの打ち抜き電磁鋼板２００１が備える形状上の特徴を打ち消し、安定した状態で打ち抜き電磁鋼板２００１を積み上げることができる。打ち抜き電磁鋼板２００１は、図２（Ｂ）で示すように、打ち抜かれて形成される。その際、周縁部が僅かに丸められたり、僅かに反りが生じたりするなど、打ち抜き電磁鋼板２００１には、加工の影響が残る。積層される打ち抜き電磁鋼板２００１は、いずれも加工の影響を受ける。このため、打ち抜き電磁鋼板２００１を同じ方向で積層すると、例えば、特定の方向に傾斜するなど、安定した積層ができなくなる可能性がある。そこで、安定した状態で打ち抜き電磁鋼板２００１を積層するべく、転積を行う。

【0028】

ここで、１８０°回転させることに対しては、製造上の理由が挙げられる。本実施形態では、１８０°隔てた位置に設けられたキー突起２１ａ（図１（Ａ）参照）に回転軸部材１１が備えるキー溝１１ａを嵌合させて、回転軸部材１１がロータコア２０に取り付けられる。このため、本実施形態は、例えば、９０°やその他の角度で回転させた状態で打ち抜き電磁鋼板２００１を積層する態様を採用することができず、１８０°回転させた転積を採用している。ここで、キー突起の数を増やすことで回転させる角度を変更することも考えられる。しかしながら、その場合、回転軸部材に形成されるキー溝の数が増す。この結果、回転軸部材に対する加工の工数が増え、製造コストも上がることになる。これらを考慮すると、キー突起の増設は採用し難い。

【0029】

なお、例えば、打ち抜きの工作精度が高い場合や、積層枚数が少ないなど、安定した積層が確保できる場合には、打ち抜き電磁鋼板２００１を回転させずに積層することも考えられる。この場合にも、１８０°転積した場合と同様のロータコア２０が得られる。

【0030】

［永久磁石］
第１の磁極部５ａには、２個の第１磁石装填孔２２ａが設けられている。２個の第１磁石装填孔２２ａは、ｄ軸に対して線対称に設けられている。２個の第１磁石装填孔２２ａには、それぞれ第１永久磁石２２が装填されている。第２の磁極部５ｂには、２個の第２磁石装填孔２３ａが設けられている。２個の第２磁石装填孔２３ａは、ｄ軸に対して線対称に設けられている。２個の第２磁石装填孔２３ａには、それぞれ第２永久磁石２３が装填されている。本実施形態における第１永久磁石２２と第２永久磁石２３は、同一種類の素材から形成されている。

【0031】

ここで、第１の磁極部５ａの一極当たりの総磁束量Φ１と、第２の磁極部５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２とを比較する。第２の磁極部５ｂの一極当たりの磁石の総磁束量Φ２は、第１の磁極部５ａの一極当たりの磁石の総磁束量Φ１よりも多い。総磁束量は、それぞれの磁極に設けられた永久磁石の全体に流れるすべての磁束のことである。磁石は、総磁束量が多いほど、磁力が強くなる。本実施形態では、第１の磁極部５ａには、一極当たり２個の第１永久磁石２２が設けられている。このため、２個の第１永久磁石２２に流れる磁束の合計が第１の磁極部５ａの一極当たりの総磁束量Φ１となる。同様に、本実施形態では、第２の磁極部５ｂには、一極当たり２個の第２永久磁石２３が設けられている。このため、２個の第２永久磁石２３に流れる磁束の合計が第２の磁極部５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２となる。

【0032】

本実施形態において、第１の磁極部５ａの一極当たりの総磁束量Φ１と、第２の磁極部５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２とをこのような関係に設定しているのは、以下の理由による。本実施形態のロータコア２０は、上述のように異方性を有する打ち抜き電磁鋼板２００１を積層して形成されている。このため、第１永久磁石２２や第２永久磁石２３が装着されていない状態のロータコア２０において、第２の磁極部５ｂは第１の磁極部５ａと比較して磁束が流れにくい。

【0033】

そこで、本実施形態では、打ち抜き電磁鋼板２００１が有する磁気特性に関する異方性の影響を打ち消すべく、第２の磁極部５ｂの一極当たりの磁石の総磁束量Φ２が第１の磁極部５ａの一極当たりの磁石の総磁束量Φ１よりも多くされている。

【0034】

本実施形態では、ロータコア２０における打ち抜き電磁鋼板２００１の積層方向に直交する断面における磁極部の一極当たりの磁石の総断面積の関係によって総磁束量Φ１と総磁束量Φ２との関係が規定されている。具体的に、図４に示す第２の磁極部５ｂにおいてハッチングを付して示した第２永久磁石２３の断面積の合計が、第１の磁極部５ａにおいてハッチングを付して示した第１永久磁石２２の断面積の合計よりも大きくされている。

【0035】

これにより、各磁極部に永久磁石が装着された状態において、各磁極部の磁気特性が近くなり、磁気特性が平準化される。この結果、トルクリプルが低減され、ロータ５の滑らかな回転が実現される。

【0036】

本実施形態では、本実施形態における第１永久磁石２２と第２永久磁石２３は、同数であり、同一種類の素材から形成されている。また、第１永久磁石２２と第２永久磁石２３は、いずれも直方体である。しかしながら、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、両者の寸法は異なっている。このため、第１永久磁石２２と第２永久磁石２３を比較すると、その断面積が異なっているだけでなく、その体積や、重量も異なっている。このため、第１の磁極部５ａに装着された磁石と、第２の磁極部５ｂに装着された磁石とが同一種類の素材から形成されている場合には、総磁束量の評価をその体積や、重量によって行うようにしてもよい。例えば、第２の磁極部５ｂに装着された永久磁石の重量を第１の磁極部５ａに装着された永久磁石の重量よりも大きくすることで、総磁束量Φ２と総磁束量Φ１との関係を所望の関係としてもよい。

【0037】

磁石の磁束量は、磁石が有する種々の要素の影響を受ける。例えば、永久磁石における磁極面に沿う方向の辺の長さは、磁石の磁束量に影響を与える。図６を参照すると、第１永久磁石２２と第２永久磁石２３は、打ち抜き電磁鋼板２００１の積層方向に直交する断面としたときに、いずれも長方形であり、第１辺と第２辺を備える。第１辺は磁極面に沿う方向に延びる長辺であり、第２辺は磁化容易方向に沿う方向に延びる短辺である。各永久磁石には、短辺方向に沿ってＮ極とＳ極が形成されている。各永久磁石内においてＮ極とＳ極の間に磁束が流れる方向が磁化容易方向である。また、この磁化容易方向と直交する方向が磁極面に沿う方向である。永久磁石では、この第１辺が長くなると磁束量が多くなる。そこで、本実施形態では、第２永久磁石２３の第１辺が、第１永久磁石２２の第１辺よりも長くされている。これにより、総磁束量Φ２と総磁束量Φ１との関係が所望の関係となるようにされている。

【0038】

本実施形態では、第１の磁極部５ａに装着された第１永久磁石２２の数と、第２の磁極部５ｂに装着された第２永久磁石２３の数が同数である。このため、両者の寸法を異ならせることで総磁束量に差を設けている。これに対し、第１の磁極部５ａと第２の磁極部５ｂとで、永久磁石の数を異ならせることで総磁束量に差を設けるようにしてもよい。この場合、第１の磁極部５ａ及び第２の磁極部５ｂに装着する磁石として、素材、寸法、形状が同一の永久磁石を採用する。

【0039】

要は、第２の磁極部５ｂの一極当たりの磁石の総磁束量Φ２が第１の磁極部５ａの一極当たりの磁石の総磁束量Φ１よりも多くなっていればよい。

【0040】

[センターブリッジ]
図４を参照すると、ロータ５における第１の磁極部５ａは径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う第１磁石装填孔２２ａを備える。隣り合う第１磁石装填孔２２ａ間には、第１のセンターブリッジ２４が形成されている。また、ロータ５における第２の磁極部５ｂは径方向に沿って延びるｄ軸を挟んで隣り合う第２磁石装填孔２３ａを備える。隣り合う第２磁石装填孔２３ａ間には、第２のセンターブリッジ２５が形成されている。第１のセンターブリッジ２４の周方向の幅Ｗ１は、第２のセンターブリッジ２５の周方向の幅Ｗ２よりも広い。ここで、第１のセンターブリッジ２４の周方向の幅Ｗ１は、ｄ軸を挟んで隣り合う第１磁石装填孔２２ａ間の最短距離である。また、第２のセンターブリッジ２５の周方向の幅Ｗ２は、ｄ軸を挟んで隣り合う第２磁石装填孔２３ａ間の最短距離である。

【0041】

第１のセンターブリッジ２４の径方向はＬ方向と一致し、第２のセンターブリッジ２５の径方向はＣ方向と一致している。本実施形態のロータコア２０において、Ｃ方向の機械的な強度特性は、Ｌ方向の機械的な強度特性よりも高い。このため、機械的な強度特性が低いＬ方向に沿って延びている第１のセンターブリッジ２４の周方向の幅Ｗ１は機械的な強度特性が高いＣ方向に沿って延びている第２のセンターブリッジ２５の周方向の幅Ｗ２よりも広く設定されている。これにより、第１のセンターブリッジ２４の強度を確保することができる。

【0042】

なお、第１永久磁石２２をロータ５の平面視、つまり、軸線ＡＸに沿う方向からみたときに、第１磁石装填孔２２ａの第１永久磁石２２の長手方向両側にはそれぞれ空隙が設けられている。同様に、第２磁石装填孔２３ａの第２永久磁石２３の長手方向両側にはそれぞれ空隙が設けられている。これらの空隙は、それぞれフラックスバリアである。ロータ５は、フラックスバリアを備えない態様とすることもできる。

【0043】

本実施形態のロータ５では、第２の磁極部５ｂの一極当たりの磁石の総磁束量Φ２が、第１の磁極部５ａの一極当たりの磁石の総磁束量Φ１よりも多い。これにより、磁極部間の磁気特性が平準化されてトルクリプルが低減され、ロータ５の滑らかな回転が実現される。

【0044】

（第２実施形態）
次に、図７及び図８を参照して、第２実施形態のロータ１０５について説明する。第２実施形態は、第１実施形態における第１の磁極部５ａ及び第２の磁極部５ｂに代えて、第１の磁極部１０５ａ及び第２の磁極部１０５ｂを備えている。

【0045】

第１の磁極部１０５ａは、第３磁石装填孔１２２ａと、この第３磁石装填孔１２２ａよりも径方向内側に設けられた第４磁石装填孔１２２ｂを備える。第３磁石装填孔１２２ａと第４磁石装填孔１２２ｂは、Ｌ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。

【0046】

第３磁石装填孔１２２ａには、１個の第３永久磁石１２２が装填されている。第４磁石装填孔１２２ｂには、２個の第３永久磁石１２２が装填されている。従って、第１の磁極部１０５ａの一極当たりの第３永久磁石１２２の数は６個である。

【0047】

第２の磁極部１０５ｂは、２個の第５磁石装填孔１２３ａと、これらの第５磁石装填孔１２３ａよりも径方向内側に設けられた２個の第６磁石装填孔１２３ｂを備える。２個の第５磁石装填孔１２３ａは、Ｃ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。同様に、２個の第６磁石装填孔１２３ｂは、Ｃ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。

【0048】

第５磁石装填孔１２３ａには、１個の第４永久磁石１２３が装填されている。第６磁石装填孔１２３ｂには、２個の第４永久磁石１２３が装填されている。従って、第２の磁極部１０５ｂの一極当たりの第４永久磁石１２３の数は６個である。

【0049】

本実施形態における第３永久磁石１２２と第４永久磁石１２３は、同一種類の素材から形成されている。ただし、打ち抜き電磁鋼板の積層方向に直交するロータ１０５の断面において、第３永久磁石１２２と第４永久磁石１２３は相似形とされており、その断面積は異なっている。

【0050】

第２実施形態におけるロータコア１２０は、第１実施形態のロータコア２０と同様の異方性を有している。つまり、Ｃ方向の磁気特性はＬ方向の磁気特性より低く、Ｃ方向はＬ方向と比較して磁束が流れにくい。

【0051】

そこで、第２実施形態では、図８に示す第２の磁極部１０５ｂにおいてハッチングを付して示した第４永久磁石１２３の断面積の合計が、第１の磁極部１０５ａにおいてハッチングを付して示した第３永久磁石１２２の断面積の合計よりも大きく設定されている。これにより、第２の磁極部１０５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２が第１の磁極部１０５ａの一極当たりの総磁束量Φ１よりも多い。

【0052】

このように、各磁極部に設けられた永久磁石の数が増しても、その断面積の大小によって磁石の総磁束量を調節することができる。

【0053】

これにより、各磁極部に永久磁石が装着された状態において、各磁極部の磁気特性が近くなり、磁気特性が平準化される。この結果、トルクリプルが低減され、ロータ１０５の滑らかな回転が実現される。

【0054】

なお、第２実施形態においても、第１実施形態と同様に、第１の磁極部１０５ａに形成される第１のセンターブリッジの周方向の幅は、第２の磁極部１０５ｂに形成される第２のセンターブリッジの周方向の幅よりも広く設定されている。

【0055】

（第３実施形態）
次に、図９を参照して、第３実施形態のロータ２０５について説明する。第３実施形態は、第２実施形態における第１の磁極部１０５ａ及び第２の磁極部１０５ｂに代えて、第１の磁極部２０５ａ及び第２の磁極部２０５ｂを備えている。

【0056】

第１の磁極部２０５ａは、２個の第７磁石装填孔２２２ａを備える。２個の第７磁石装填孔２２２ａは、Ｌ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。

【0057】

第７磁石装填孔２２２ａには、それぞれ２個の第５永久磁石２２２が装填されている。従って、第１の磁極部２０５ａの一極当たりの第５永久磁石の数は４個である。

【0058】

第２の磁極部２０５ｂは、２個の第８磁石装填孔２２３ａと、これらの第８磁石装填孔２２３ａよりも径方向内側に設けられた２個の第９磁石装填孔２２３ｂを備える。２個の第８磁石装填孔２２３ａは、Ｃ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。同様に、２個の第９磁石装填孔２２３ｂは、Ｃ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。

【0059】

第８磁石装填孔２２３ａには、１個の第５永久磁石２２２が装填されている。第９磁石装填孔２２３ｂには、２個の第５永久磁石２２２が装填されている。従って、第２の磁極部２０５ｂの一極当たりの第５永久磁石２２２の数は６個である。

【0060】

本実施形態では、各磁極部に装着されている磁石は、いずれも第５永久磁石である。つまり、全ての永久磁石は、同一種類の素材から形成されている。また、打ち抜き電磁鋼板の積層方向に直交するロータ２０５の断面において、その断面積は一致している。

【0061】

第３実施形態におけるロータコア２２０は、第１実施形態のロータコア２０や第２実施形態のロータコア２２０と同様の異方性を有している。つまり、Ｃ方向の磁気特性はＬ方向の磁気特性より低く、Ｃ方向はＬ方向と比較して磁束が流れにくい。

【0062】

そこで、第３実施形態では、図９に示す第２の磁極部２０５ｂにおいてハッチングを付して示した第５永久磁石２２２の断面積の合計は、第１の磁極部２０５ａにおいてハッチングを付して示した第５永久磁石２２２の断面積の合計よりも大きく設定されている。これにより、第２の磁極部２０５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２が第１の磁極部２０５ａの一極当たりの総磁束量Φ１よりも多くされている。

【0063】

これにより、各磁極部に永久磁石が装着された状態において、各磁極部の磁気特性が近くなり、磁気特性が平準化される。この結果、トルクリプルが低減され、ロータ２０５の滑らかな回転が実現される。

【0064】

ここで、第３実施形態を第１実施形態や第２実施形態と比較すると、以下の相違点がある。第１、第２実施形態では、磁極部一極当たりの永久磁石の数が同数である。しかしながら、第１の磁極部に設けられた永久磁石の個々の断面積と第２の磁極部に設けられた永久磁石の個々の断面積は、異なっている。これに対し、第３実施形態では、磁極部一極当たりの永久磁石の数が異なっている。これにより、第２の磁極部２０５ｂの一極当たりの総断面積が、第１の磁極部２０５ａの一極当たりの総断面積よりも大きく設定されている。

【0065】

磁極部一極当たりの総面積は、個々の永久磁石の断面積や、永久磁石の数の組み合わせによって種々設定することができる。このため、永久磁石の個々の断面積や永久磁石の数は、第２の磁極部の一極当たりの総断面積が第１の磁極部の一極当たりの総断面積よりも大きくなるように、適宜組み合わせることができる。

【0066】

（第４実施形態）
次に、図１０及び図１１を参照して、第４実施形態もロータ３０５について説明する。第４実施形態は、第１実施形態における第１の磁極部５ａ及び第２の磁極部５ｂに代えて、第１の磁極部３０５ａ及び第２の磁極部３０５ｂを備えている。

【0067】

第１の磁極部３０５ａは、第１０磁石装填孔３２２ａを備える。第１０磁石装填孔３２２ａは、Ｌ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。第１０磁石装填孔３２２ａには、１個の第６永久磁石３２２が装填されている。

【0068】

第２の磁極部３０５ｂは、第１１磁石装填孔３２３ａを備える。第１１磁石装填孔３２３ａは、Ｃ方向に沿って延びるｄ軸に対して線対称に設けられている。第１１磁石装填孔３２３ａには、１個の第７永久磁石３２３が装填されている。

【0069】

本実施形態における第６永久磁石３２２と第７永久磁石３２３は、同一寸法である。従って、打ち抜き電磁鋼板の積層方向に直交するロータ３０５の断面において、第６永久磁石３２２の断面積と第７永久磁石３２３の断面積は同じである。

【0070】

第４実施形態におけるロータコア３２０は、第１実施形態のロータコア２０と同様の異方性を有している。つまり、Ｃ方向の磁気特性はＬ方向の磁気特性より低く、Ｃ方向はＬ方向と比較して磁束が流れにくい。

【0071】

そこで、第４実施形態では、図１１（Ｂ）に示す第７永久磁石３２３の磁束密度Ｂ２を、図１１（Ａ）に示す第６永久磁石３２２の磁束密度Ｂ１よりも高くしている。これにより、第２の磁極部３０５ｂの一極当たりの総磁束量Φ２は第１の磁極部３０５ａの一極当たりの総磁束量Φ１よりも多い。なお、磁束密度は、磁力の強さを示すものであり、単位面積当たりに流れる磁束の量である。本実施形態では、第６永久磁石３２２と第７永久磁石３２３は、同一寸法である。このため、磁束密度が高い第７永久磁石３２３の方が、第６永久磁石３２２よりも磁力が強い。

【0072】

これにより、各磁極部に永久磁石が装着された状態において、各磁極部の磁気特性が近くなり、磁気特性が平準化される。この結果、トルクリプルが低減され、ロータ３０５の滑らかな回転が実現される。

【0073】

このように、各磁極部に設けられた永久磁石の数、寸法が同じであっても、磁束密度が異なる永久磁石を選定することで磁極部一極当たりの総磁束量を調節することができる。

【0074】

本実施形態は、同一寸法である第６永久磁石３２２と第７永久磁石３２３を備える。第６永久磁石３２２の数と第７永久磁石３２３の数は同数である。ここで、永久磁石の寸法や数は、必ずしも同一でなくてもよい。異なる磁束密度を有する永久磁石が選定された場合、永久磁石の寸法や数は、その磁束密度に応じて適宜設定するようにしてもよい。

【0075】

上記実施形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。

【符号の説明】

【0076】

５、１０５、２０５ ロータ ５ａ、１０５ａ 第１の磁極部
５ｂ、１０５ｂ 第２の磁極部 １０ ステータ
２０ ロータコア ２２ａ 第１磁石装填孔
２２ 第１永久磁石 ２３ａ 第２磁石装填孔
２３ 第２永久磁石 ２４ 第１のセンターブリッジ
２５ 第２のセンターブリッジ １２２ 第３永久磁石
１２２ａ 第３磁石装填孔 １２２ｂ 第４磁石装填孔
１２３ 第４永久磁石 １２３ａ 第５磁石装填孔
１２３ｂ 第６磁石装填孔 ２２２ 第５永久磁石
２２２ａ 第７磁石装填孔 ２２３ａ 第８磁石装填孔
２２３ｂ 第９磁石装填孔 ３２２ 第６永久磁石
３２２ａ 第１０磁石装填孔 ３２３ 第７永久磁石
３２３ａ 第１１磁石装填孔 ２００１ 打ち抜き電磁鋼板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】