特開 2024-113995 回転電機用ロータ

(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】P2024113995

(43)【公開日】2024-08-23

(54)【発明の名称】回転電機用ロータ

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20240816BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023019327

(22)【出願日】2023-02-10

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110002871

【氏名又は名称】弁理士法人坂本国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】木村 洋一郎

(72)【発明者】

【氏名】井手上 薫樹

(72)【発明者】

【氏名】飯島 亜美

(72)【発明者】

【氏名】木戸 勇志

(72)【発明者】

【氏名】津田 哲平

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622AA00

5H622CA02

5H622CA07

5H622CA10

5H622CB03

5H622CB05

(57)【要約】

【課題】逆起電圧を有意に増加させることなく又は逆起電圧を低減しつつリラクタンストルクの向上を図る。
【解決手段】ロータコアと、第１層の磁石孔内に配置される第１層の永久磁石と、第２層の磁石孔内に配置される第２層の永久磁石と、を含み、一の磁石片に係る磁石角度を、軸方向に視て一の磁石片における主磁束方向の側面の延在方向とｄ軸との交点から、ｄ軸に対して垂直な方向に伸ばした基準線と、側面の延在方向とのなす角度とし、かつ、軸方向に視て基準線よりも径方向内側を磁石角度の正側としたとき、第１層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第１磁石片に係る第１磁石角度は、第２層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第２磁石片に係る第２磁石角度よりも小さい、回転電機用ロータが開示される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１層の磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるとともに、前記第１層の磁石孔よりも径方向内側に第２層の磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるロータコアと、
前記第１層の磁石孔内に配置される第１層の永久磁石と、
前記第２層の磁石孔内に配置される第２層の永久磁石と、を含み、
前記ロータコアは、前記第１層の磁石孔よりも径方向外側に位置しかつ前記ロータコアの外周面を形成する第１部位と、前記第１層の磁石孔と前記第２層の磁石孔との間を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第２部位と、前記第２層の磁石孔よりも径方向内側を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第３部位とを含み、
一の磁石片に係る磁石角度を、軸方向に視て前記一の磁石片における主磁束方向の側面の延在方向とｄ軸との交点から、ｄ軸に対して垂直な方向に伸ばした基準線と、前記側面の延在方向とのなす角度とし、かつ、軸方向に視て前記基準線よりも径方向内側を磁石角度の正側としたとき、
前記第１層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第１磁石片に係る第１磁石角度は、前記第２層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第２磁石片に係る第２磁石角度よりも小さい、回転電機用ロータ。

【請求項2】

前記第２磁石角度は、正であり、前記第１磁石角度は、負である、請求項１に記載の回転電機用ロータ。

【請求項3】

前記第２磁石角度は、前記第１磁石角度よりも１度以上大きい、請求項１に記載の回転電機用ロータ。

【請求項4】

前記第１磁石角度は、９度より小さく、かつ、前記第２磁石角度は、９度より大きい、請求項１に記載の回転電機用ロータ。

【請求項5】

前記第２層の永久磁石を形成するｑ軸に最も近い第３磁石片に係るｄ軸側かつ径方向外側の角部と前記ロータコアの中心とを結んだ線分と、ｄ軸とのなす鋭角側の角度は、１２度以上かつ２０度以下の範囲内である、請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の回転電機用ロータ。

【請求項6】

前記第２部位に係る距離のうちの、
軸方向に視て、前記第１磁石片の径方向内側の辺に沿った直線のｄ軸上の交点と、前記第２磁石片の径方向外側の辺に沿った直線のｄ軸上の交点との間の距離を、第１距離とし、かつ、
軸方向に視て、前記第１磁石片と前記第３磁石片との間の最短距離、又は、前記第１磁石片が配置される前記第１層の磁石孔と前記第３磁石片が配置される前記第２層の磁石孔との間の最短距離であって前記角部よりも径方向内側における最短距離を、第２距離としたとき、
前記第２距離が前記第１距離よりも大きい、請求項５に記載の回転電機用ロータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、回転電機用ロータに関する。

【背景技術】

【0002】

ロータコアに複数の永久磁石が径方向内側と径方向外側の２層で配置される２層配置構造が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２２－１０７３７０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、かかる２層配置構造（３層以上の多層配置構造も同様）の場合、回転電機の高回転化に伴う遠心力の増加に対応すべく、径方向外側の層に係る磁石孔（ここでは、「１層目の磁石孔」と称する）や径方向内側の層に係る磁石孔（ここでは、「２層目の磁石孔」と称する）を、軸方向に視てｄ軸を中心として径方向外側への凸状に形成することがある。

【0005】

しかしながら、かかる構成では、１層目の磁石孔に係る径方向外側への凸状の形態の角度、２層目の磁石孔に係る径方向外側への凸状の形態の角度、及び、これらの２つの角度間の関係に依存して、逆起電圧の有意な増加やリラクタンストルクの低下等が生じる場合があることが解析上わかった。

【0006】

そこで、１つの側面では、本開示は、逆起電圧を有意に増加させることなく又は逆起電圧を低減しつつリラクタンストルクの向上を図ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

１つの側面では、第１層の磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるとともに、前記第１層の磁石孔よりも径方向内側に第２層の磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるロータコアと、
前記第１層の磁石孔内に配置される第１層の永久磁石と、
前記第２層の磁石孔内に配置される第２層の永久磁石と、を含み、
前記ロータコアは、前記第１層の磁石孔よりも径方向外側に位置しかつ前記ロータコアの外周面を形成する第１部位と、前記第１層の磁石孔と前記第２層の磁石孔との間を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第２部位と、前記第２層の磁石孔よりも径方向内側を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第３部位とを含み、
一の磁石片に係る磁石角度を、軸方向に視て前記一の磁石片における主磁束方向の側面の延在方向とｄ軸との交点から、ｄ軸に対して垂直な方向に伸ばした基準線と、前記側面の延在方向とのなす角度とし、かつ、軸方向に視て前記基準線よりも径方向内側を磁石角度の正側としたとき、
前記第１層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第１磁石片に係る第１磁石角度は、前記第２層の永久磁石を形成するｄ軸上又はｄ軸に最も近い第２磁石片に係る第２磁石角度よりも小さい、回転電機用ロータが提供される。

【発明の効果】

【0008】

１つの側面では、本開示によれば、逆起電圧を有意に増加させることなく又は逆起電圧を低減しつつリラクタンストルクの向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。

【図2】ロータの断面図である。

【図3】図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図（その１）である。

【図4】図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図（その２）である。

【図5】解析結果に基づく本実施例の効果の説明図（その１）である。

【図6】解析結果に基づく本実施例の効果の説明図（その２）である。

【図7】解析結果に基づく本実施例の効果の説明図（その３）である。

【図8】解析結果に基づく本実施例の効果の説明図（その４）である。

【図9】解析結果に基づく本実施例の効果の説明図（その５）である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。また、図面では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。

【0011】

図１は、一実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。図２は、ロータ３０の断面図（軸方向に垂直な平面による断面図）である。

【0012】

図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。

【0013】

モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

【0014】

モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、モータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるステータコア２１１を備え、ステータコア２１１の径方向内側には、コイル２２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。

【0015】

ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。

【0016】

ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４と、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂと、磁石片６１、６２とを備える。

【0017】

ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側の表面に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータコア３２は、軸孔３２０（図２参照）を有し、軸孔３２０にロータシャフト３４が嵌合される。ロータコア３２は、ロータシャフト３４に焼き嵌め、圧入、又はその類により固定されてよい。例えば、ロータコア３２は、ロータシャフト３４にキー結合やスプライン結合により結合されてもよい。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。

【0018】

ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板により形成される。ロータコア３２の内部には、磁石片６１、６２（図２参照）が埋め込まれる。すなわち、ロータコア３２は、軸方向に貫通する磁石孔３２１、３２２（図２参照）を有し、磁石孔３２１、３２２内に磁石片６１、６２が挿入され固定される。なお、変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。

【0019】

ロータコア３２は、第１半径ｒ１の円形状で設計される。なお、変形例では、ロータコア３２の円形状は、真円である必要はなく、例えば一部に切り欠きを有する円形状であってもよい。

【0020】

ロータコア３２は、図２に示すように、軸方向に視て、回転軸１２を中心とした回転対称の形態を有する。図２に示す例では、ロータコア３２は、回転軸１２を中心として４５度回転するごとに、各組の磁石片６１、６２が重なる形態である。

【0021】

複数の磁石片６１、６２は、焼結磁石の形態であり、ネオジウム等により形成されてよい。本実施例では、一例として、図２に示すように、複数の磁石片６１、６２は、軸方向に視て、磁石片６１、６２がそれぞれ対をなして配置されている。この場合、対の磁石片６１の間及び対の磁石片６２の間に、共通の磁極が形成される。なお、複数の磁石片６１、６２は、周方向でＳ極とＮ極とが交互に現れる態様で配置される。なお、本実施例では、磁極数が８つであるが、磁極数は任意である。また、本実施例では、磁石片６１、６２は、軸方向に視て直線状の同一形態であるが、異なる形態であってもよい。また、磁石片６１、６２の少なくともいずれか一方が、軸方向に視て円弧状の形態であってもよい。

【0022】

なお、図１には、特定の構造を有するモータ１が示されるが、モータ１の構造は、かかる特定の構造に限定されない。例えば、図１では、ロータシャフト３４は、中空であるが、中実であってもよい。

【0023】

次に、図３以降を参照して、ロータコア３２及び磁石片６１、６２を更に詳細に説明する。以下では、ある一の磁極に係る構成について説明するが、他の磁極に係る構成についても同様であってよい。

【0024】

図３は、図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図である。一の磁極に係る構成は、基本的に、主磁束方向（界磁極の方向）に対応するｄ軸（図３では「ｄ－ａｘｉｓ」と英語表記）に関して対称である。なお、ｄ軸の方向は、ロータ３０に配置される磁石片６１、６２が発生する磁界の方向に対応する。以下では、周方向外側とは、ｄ軸から離れる側を指し、周方向内側とは、ｄ軸に近づく側を指す。

【0025】

ロータコア３２には、磁石孔３２１（以下、「第１層の磁石孔３２１」と称する）と、磁石孔３２２（以下、「第２層の磁石孔３２２」と称する）とが、形成される。

【0026】

第１層の磁石孔３２１は、２つが対となって略Ｖ字状（径方向外側又は径方向内側が開く態様の略Ｖ字状）に形成される。ただし、変形例では、第１層の磁石孔３２１は、２つが対となって直線状に形成されてもよいし、直線状（ｄ軸に垂直な直線状）の１つの孔により実現されてもよい。第１層の磁石孔３２１のそれぞれには、磁石片６１が設けられる。なお、第１層の磁石孔３２１と磁石片６１との間には、磁石片６１の長手方向両端部において隙間が設けられてもよい。なお、この隙間は、空洞であってもよいし、樹脂等が充填されてもよい。

【0027】

第２層の磁石孔３２２は、第１層の磁石孔３２１よりも径方向内側に設けられる。なお、第１層の磁石孔３２１及び第２層の磁石孔３２２の位置関係に関して径方向外側又は径方向内側とは、軸方向に視て、回転軸１２を通る共通の線分が交わる点同士で比較される位置関係である。これは、後述する第１部位３２１１と第１層の磁石孔３２１との位置関係等に関しても同様である。

【0028】

第２層の磁石孔３２２は、第１層の磁石孔３２１と同様、ｄ軸に関して対称な対をなす態様で形成される。なお、周方向でｄ軸の両側の第２層の磁石孔３２２は、周方向でｄ軸の両側の第１層の磁石孔３２１よりも周方向の延在範囲が広い。第２層の磁石孔３２２のそれぞれには、磁石片６２が設けられる。なお、第２層の磁石孔３２２と磁石片６２との間には、磁石片６２の長手方向両端部において隙間が設けられてよい。なお、この隙間は、空洞であってもよいし、樹脂等が充填されてもよい。

【0029】

本実施例では、第２層の磁石孔３２２は、周方向でｄ軸の一方側に２つ形成され、かつ、周方向でｄ軸の他方側に２つ形成される。すなわち、一の磁極に対して合計４つの第２層の磁石孔３２２が形成される。

【0030】

ロータコア３２は、このような第１層の磁石孔３２１及び第２層の磁石孔３２２を有することで、径方向にブリッジ部を介してのみ接続される３つの部位３２１１、３２１２、３２１３（以下、第１部位３２１１、第２部位３２１２、第３部位３２１３とも称する）を有する。

【0031】

具体的には、第１部位３２１１は、第１層の磁石孔３２１よりも径方向外側に延在する。第１部位３２１１は、ロータコア３２の外周面３２８の一部３２８Ａ（図３参照）を形成する。第１部位３２１１は、ｑ軸（図４では「ｑ－ａｘｉｓ」と英語表記）磁束の磁路を形成する。具体的には、第１部位３２１１に係るｑ軸磁束は、第１部位３２１１の周方向一端から周方向他端に向けて第１部位３２１１（第１層の磁石孔３２１２よりも径方向外側の領域）を通って流れる。

【0032】

第２部位３２１２は、第２層の磁石孔３２２と第１層の磁石孔３２１との間を通って周方向両側がロータコア３２の外周面３２８まで延在する。第２部位３２１２は、第１部位３２１１の周方向両側において、ロータコア３２の外周面３２８の一部３２８Ｂ（以下、「第２部位３２１２の外周面部３２８Ｂ」とも称する）（図３参照）を形成する。第２部位３２１２は、ｑ軸磁束の磁路を形成する。具体的には、第２部位３２１２に係るｑ軸磁束は、第２部位３２１２の一端（一方側の外周面部３２８Ｂ）から他端（他方側の外周面部３２８Ｂ）に向けて第２層の磁石孔３２２と第１層の磁石孔３２１との間を通って流れる。

【0033】

第３部位３２１３は、第２層の磁石孔３２２よりも径方向内側を通って周方向両側がロータコア３２の外周面３２８まで延在する。第３部位３２１３は、第２部位３２１２の周方向両側において、ロータコア３２の外周面３２８の一部３２８Ｃ（図３参照）を形成する。

【0034】

なお、本実施例では、第３部位３２１３の質量は、第２部位３２１２の質量よりも有意に大きく、第２部位３２１２の質量は、第１部位３２１１の質量よりも有意に大きくてよい。

【0035】

また、ロータコア３２は、このような３つの部位３２１１、３２１２、３２１３を有することで、３つの部位３２１１、３２１２、３２１３を繋ぐ複数のブリッジ部４１、４２、４３、４４、４５を有する。

【0036】

ブリッジ部４１（以下、「第１ブリッジ部４１」と称する）は、第２部位３２１２に対して第１部位３２１１を径方向外側で支持する。すなわち、第１ブリッジ部４１は、第２部位３２１２と第１部位３２１１とを連結しかつ周方向に延在する。第１ブリッジ部４１は、第１部位３２１１の周方向両側（周方向外側）に対で設けられる。

【0037】

ブリッジ部４２（以下、「第２ブリッジ部４２」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２を径方向外側で支持する。すなわち、第２ブリッジ部４２は、第３部位３２１３と第２部位３２１２とを連結しかつ周方向に延在する。第２ブリッジ部４２は、第２部位３２１２の周方向両側（周方向外側）に対で設けられる。

【0038】

ブリッジ部４３（以下、「第１センタブリッジ部４３」と称する）は、第２部位３２１２に対して第１部位３２１１をｄ軸上で支持する。

【0039】

ブリッジ部４４（以下、「第２センタブリッジ部４４」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２をｄ軸上で支持する。

【0040】

ブリッジ部４５（以下、「第２中間ブリッジ部４５」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２を、２つの第２層の磁石孔３２２間で支持する。

【0041】

図３に示す例では、各第１層の磁石孔３２１に挿入される各磁石片６１は、径方向外側からの１層目の永久磁石（第１層の永久磁石の一例）を形成し、各第２層の磁石孔３２２に挿入される各磁石片６２は、径方向外側からの２層目の永久磁石（第２層の永久磁石の一例）を形成する。なお、本実施例では、一の磁石孔（第１層の磁石孔３２１又は第２層の磁石孔３２２）に一の磁石片（磁石片６１又は磁石片６２）が挿入されるが、変形例では、一の磁石孔に２つ以上の磁石片が挿入されてもよい。

【0042】

また、図３に示す例では、第１層の磁石孔３２１及び第２層の磁石孔３２２は、ともにｄ軸上に延在せずに、ｄ軸上に第１センタブリッジ部４３及び第２センタブリッジ部４４を有する。ただし、変形例では、第１層の磁石孔３２１及び第２層の磁石孔３２２は、いずれか一方又は双方がｄ軸上に延在してもよい。

【0043】

また、図３に示す例では、磁石片６１、６２は、第１層の磁石孔３２１及び第２層の磁石孔３２２と同様に、ともにｄ軸上に延在しないが、いずれか一方だけがｄ軸上に延在してもよい。

【0044】

次に、図４以降を参照して、本実施例の特徴的な構成を説明する。図４は、図３の一部の更なる拡大図であり、形状特徴の説明用の線を図示した図である。以下では、区別のために、周方向外側と周方向内側の第２層の磁石孔３２２のうちの、周方向内側の第２層の磁石孔３２２に挿入される磁石片６２を、周方向内側の磁石片６２（図３等では磁石片６２－１と表記）とも称し、周方向外側の第２層の磁石孔３２２に挿入される磁石片６２を、周方向外側の磁石片６２（図３等では磁石片６２－２と表記）とも称する場合がある。

【0045】

本実施例では、図４に示すように、角部（図４のＰ３参照）とロータコア３２の中心（図２の回転軸１２参照）とを結んだ線分Ｌ２０と、ｄ軸とのなす鋭角側の角度γは、好ましくは、１２°以上かつ２０°以下の範囲内である。角度γに係る角部は、２つの磁石片６２のうちの、周方向外側の磁石片６２－２の角部であって、磁石片６２－２の４つの角部のうちの、ｄ軸側かつ径方向外側の角部を指す。

【0046】

本実施例では、図４に示すように、周方向内側の磁石片６１に係る磁石角度（以下、「第１磁石角度α」とも称する）を、軸方向に視て、基準線Ｌ１と、磁石片６１の延在方向Ｌ１１とのなす角度と定義する。磁石片６１の延在方向Ｌ１１は、軸方向に視て、磁石片６１における径方向外側向きの側面（主磁束方向の側面）６１９の延在方向に対応する。また、基準線Ｌ１は、軸方向に視て、磁石片６１の延在方向とｄ軸との交点Ｐ１から、ｄ軸に対して垂直な方向に伸ばした線分に対応する。そして、第１磁石角度αは、軸方向に視て、基準線Ｌ１よりも径方向内側を正側とする。

【0047】

また、本実施例では、周方向内側の磁石片６２－１に係る磁石角度（以下、「第２磁石角度β」とも称する）を、軸方向に視て、基準線Ｌ２と、周方向内側の磁石片６２－１の延在方向Ｌ１２とのなす角度と定義する。磁石片６２の延在方向Ｌ１２は、軸方向に視て、磁石片６２における径方向外側向きの側面（主磁束方向の側面）６２９の延在方向に対応する。また、基準線Ｌ２は、軸方向に視て、磁石片６２の延在方向とｄ軸との交点Ｐ２から、ｄ軸に対して垂直な方向に伸ばした線分に対応する。そして、第２磁石角度βは、軸方向に視て、基準線Ｌ２よりも径方向内側を正側とする。

【0048】

本実施例では、第１磁石角度α及び第２磁石角度βは、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係を有する。

【0049】

ところで、比較例として、第１磁石角度α＝第２磁石角度βであり、かつ、第２磁石角度β＞０である場合、「発明が解決しようとする課題」で上述したように、第１部位３２１１におけるｑ軸磁路がｄ軸付近の領域（図４のＱ５部参照）で狭くなり、リラクタンストルクを効果的に利用できないという問題がある。このような不都合は、第２磁石角度βが比較的大きくなると顕著となりやすい。

【0050】

これに対して、本実施例によれば、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係を有することで、リラクタンストルクを効果的に利用できる。また、以下で図５以降を参照して説明するように、逆起電圧を有意に増加させることなく又は逆起電圧を低減しつつリラクタンストルクの向上を図ることができる。

【0051】

また、本実施例では、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係を有するので、例えば第２部位３２１２のｄ軸付近の領域（図４のＱ６部参照）においてｑ軸磁路幅が狭くなりやすいものの、これによる弊害を実質的に無くすことができる。換言すると、Ｑ４部で磁気飽和が生じる範囲内（すなわちＱ６部で磁気飽和が生じない範囲）でＬＱ６を小さくすれば、ＬＱ６を小さくした分だけＬＱ５を大きくしやすくなる。従って、第２部位３２１２におけるリラクタンストルクを低減することなく、第１部位３２１１におけるリラクタンストルクの向上を図ることができる。ここで、ＬＱ４（第２距離の一例）は、軸方向に視て、磁石片６１と、周方向外側の磁石片６２－２との間の最短距離であり、図示の例では、磁石片６１の径方向内側かつｑ軸側の角部と、磁石片６２－２との間の最短距離である。また、ＬＱ６（第１距離の一例）は、軸方向に視て、磁石片６１の径方向内側の辺に沿った直線Ｌ４４のｄ軸上の交点Ｐ４と、上述した交点Ｐ２との間の距離である。このとき、好ましくはＬＱ６＜ＬＱ４である。なお、ＬＱ５は、軸方向に視て、交点Ｐ１とロータコア３２の外周面との間の最短距離である。なお、図示の例では、ＬＱ５＜ＬＱ６である。

【0052】

また、他の実施例では、図４に示すＱ４部に代えて、図４に示すＱ４部よりも径方向内側（ｄ軸に近い側）のＱ４Ａ部で磁気飽和が生じる構成が利用されてもよい。この場合、例えば、磁石孔３２１と、磁石片６２－２が配置される磁石孔３２２との間の距離であって磁石片６２－２の角部（図４のＰ３参照）よりも径方向内側における距離が最小となる部分が、第２部位３２１２における磁気飽和が生じる部分に対応してよい。従って、この場合、上述したＬＱ４は、磁石孔３２１と、磁石片６２－２が配置される磁石孔３２２との間の最小距離であって磁石片６２－２の角部（図４のＰ３参照）よりも径方向内側における最小距離であってよい。なお、このような構成においては、磁石片６２－２が配置される磁石孔３２２は、ｄ軸に近い側の端部（すなわち第２中間ブリッジ部４５側の端部）において、径方向外側へのオーバーハング部（図示せず）を有してよく、当該オーバーハング部が、ＬＱ４に係る最小距離を形成してよい。この場合も、好ましくはＬＱ６＜ＬＱ４である。

【0053】

図５から図９は、解析結果に基づく本実施例の効果の説明図である。

【0054】

図５は、横軸に、第１磁石角度αと第２磁石角度βの差（＝α－β）を取り、縦軸に、ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄの差（＝Ｌｑ－Ｌｄ）を取ったときの、各プロットの分布を示す。なお、縦軸に沿っては、上に行くほど数値が大きくなる。図５において、β＝１０が対応付けられた形状のプロット点は、第２磁石角度β＝１０°であるときのプロット点であり、β＝５が対応付けられた形状のプロット点は、第２磁石角度β＝５°であるときのプロット点であり、β＝０が対応付けられた形状のプロット点は、第２磁石角度β＝０°であるときのプロット点である。

【0055】

ｑ軸インダクタンスＬｑとｄ軸インダクタンスＬｄの差（＝Ｌｑ－Ｌｄ）が大きいほど、リラクタンストルクが向上する。従って、図５からは、α－βが小さくなるほど、リラクタンストルクが向上することがわかる。

【0056】

この点、本実施例では、上述したように、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係を有するので、α－βが０よりも小さくなる。従って、本実施例によれば、同一の第２磁石角度βの下、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係を有さない場合に比べて、リラクタンストルクが向上することがわかる。

【0057】

また、第１磁石角度α＜第２磁石角度βの関係において、その差（＝α－β）は、好ましくは、－１°以下であり、より好ましくは－２°以下であり、更に好ましくは、－５°以下である。この場合、図５からわかるように、リラクタンストルクを効果的に高めることができる。

【0058】

ここで、第２磁石角度βが０°以下であると、ｄ軸上での第２部位３２１２の幅が広くなり、第２部位３２１２の質量が大きくなる傾向がある。第２部位３２１２の質量が大きくなると、遠心力の関係で、モータ１の高回転化が阻害される傾向となる。従って、本実施例においては、好ましくは、第２磁石角度βが０°よりも大きい。これにより、モータ１の高回転化を図りつつ、リラクタンストルクを高めることができる。

【0059】

なお、第２磁石角度βが０°よりも大きい場合、第２層の磁石孔３２２（及びそれに伴い第２層の磁石孔３２２内の磁石片６２）は、ｄ軸を中心としたＷ字状の形態をなす。具体的には、第２層の磁石孔３２２は、ｄ軸に近い側の部分（周方向内側の磁石片６２－１が挿入される部分）が、ｄ軸を中心として径方向外側への凸状の形態をなし、かつ、ｄ軸から遠い側の部分（周方向外側の磁石片６２－２が挿入される部分）が、ｄ軸に近い側の部分との組み合わせで、径方向内側への凸状の形態をなす。

【0060】

図６は、横軸に、第１磁石角度αを取り、縦軸に、逆起電圧を取ったときの、各プロットの分布を示す。なお、縦軸に沿っては、上に行くほど数値が大きくなる。図６に示す各プロット点は、第２磁石角度β＝１０°の下で、第１磁石角度αを変化させたときの解析結果を示す。図６から、第１磁石角度αが９°以下である場合でも、逆起電圧が有意に増加しないことがわかる。

【0061】

図７は、横軸に、第１磁石角度αを取り、縦軸に、モータ１の最大トルクを取ったときの、各プロットの分布を示す。なお、縦軸に沿っては、上に行くほど数値が大きくなる。図７に示す各プロット点は、第２磁石角度β＝１０°の下で、第１磁石角度αを変化させたときの解析結果を示す。図７から、第１磁石角度αが９°よりも小さくなるほど、最大トルクが顕著に増加していくことがわかる。

【0062】

図８は、横軸に、第２磁石角度βを取り、縦軸に、逆起電圧を取ったときの、各プロットの分布を示す。なお、縦軸に沿っては、上に行くほど数値が大きくなる。図８に示す各プロット点は、第１磁石角度α＝８°の下で、第２磁石角度βを変化させたときの解析結果を示す。図８から、第２磁石角度βが０°から遠ざかるほど逆起電圧が低下していくことがわかる。また、第２磁石角度βが９°を超える領域では、逆起電圧が顕著に低下していくこともわかる。

【0063】

図９は、横軸に、第２磁石角度βを取り、縦軸に、モータ１の最大トルクを取ったときの、各プロットの分布を示す。なお、縦軸に沿っては、上に行くほど数値が大きくなる。図９に示す各プロット点は、第１磁石角度α＝８°の下で、第２磁石角度βを変化させたときの解析結果を示す。図９から、第２磁石角度β＝１０°付近で最大トルクがピーク値付近で飽和する傾向があることがわかる。

【0064】

ここで、図６において、第１磁石角度α＜９°の範囲内（ハッチングにより強調）では、同範囲外よりも、逆起電圧が有意に増加していない。また、図８において、第２磁石角度β＞９°の範囲内（ハッチングにより強調）では、同範囲外よりも、逆起電圧が顕著に減少する。従って、第１磁石角度α＜９°、かつ、９°＜第２磁石角度βとすることで、逆起電圧の低下を図ることができる。

【0065】

また、図７において、第１磁石角度α＜９°の範囲内（ハッチングにより強調）では、同範囲外よりも、最大トルクが増加する。また、図９において、第２磁石角度β＞９°の範囲内（ハッチングにより強調）では、最大トルクがピーク値付近で飽和する。従って、第１磁石角度α＜９°、かつ、第２磁石角度β＞９°とすることで、最大トルクの増加を図ることができる。

【0066】

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

【0067】

例えば、上述した実施例では、磁石片６１、６２は、軸方向に視て、直線状の辺の略矩形の外形を有するが、磁石片６１又は６２は、湾曲形状を有してもよい。この場合、第１磁石角度α又は第２磁石角度βは、湾曲形状を直線近似して算出されてよい。また、この場合、軸方向に視て湾曲形状を有する磁石片６１、６２は、ボンド磁石の形態であってもよい。

【符号の説明】

【0068】

３０・・・ロータ（回転電機用ロータ）、３２・・・ロータコア、３２１１・・・第１部位、３２１２・・・第２部位、３２１３・・・第３部位、３２１・・・第１層の磁石孔、３２２・・・第２層の磁石孔、６１・・・磁石片（第１層の永久磁石、第１磁石片）、６２・・・磁石片（第２層の永久磁石）、６２－１・・・磁石片（第２磁石片）、６２－２・・・磁石片（第３磁石片）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】