特開 2024-21924 埋込磁石型回転電動機および電動装置

(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】P2024021924

(43)【公開日】2024-02-16

(54)【発明の名称】埋込磁石型回転電動機および電動装置

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20240208BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022125129

(22)【出願日】2022-08-04

(71)【出願人】

【識別番号】502129933

【氏名又は名称】株式会社日立産機システム

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】石毛 光

(72)【発明者】

【氏名】辻 裕司

(72)【発明者】

【氏名】川島 琢也

(72)【発明者】

【氏名】藤澤 勧也

(72)【発明者】

【氏名】芝本 勇希

(72)【発明者】

【氏名】古橋 享大

【テーマコード（参考）】

5H622

【Ｆターム（参考）】

5H622AA03

5H622CA02

5H622CA07

5H622CA10

5H622PP10

(57)【要約】

【課題】トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる埋込磁石型回転電機を提供する。
【解決手段】ステータと、内部に複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアを有するとともに、ステータの内側で回転軸を中心に回転可能に保持されているロータと、を備える埋込磁石型回転電動機であって、複数の永久磁石は、ロータコアの外周部に、周方向に互いに間隔をあけて保持されているとともに、周方向の両端部に磁極を有し、ロータコアは、複数の永久磁石の回転軸側に、周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の肉抜き穴を有し、複数の肉抜き穴それぞれは、回転軸側で周方向に伸びる底壁面部と、外周側の外周壁面部と、底壁面部および外周壁面部との間をつなぐ側壁面部と、を有し、外周壁面部は、複数の永久磁石うちの１つの永久磁石の中央部から磁極側へ向かうにつれて回転軸に近づく傾斜壁面部を有する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ステータコイルを有するステータと、内部に複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアを有するとともに、前記ステータの内側で回転軸を中心に回転可能に保持されているロータと、を備える埋込磁石型回転電動機であって、
前記複数の永久磁石は、前記ロータコアの外周部に、周方向に互いに間隔をあけて保持されているとともに、前記周方向の両端部に磁極を有し、
前記ロータコアは、前記複数の永久磁石の前記回転軸側に、前記周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の肉抜き穴を有し、
前記複数の肉抜き穴それぞれは、前記回転軸側で前記周方向に伸びる底壁面部と、外周側の外周壁面部と、前記底壁面部および前記外周壁面部との間をつなぐ側壁面部と、を有し、
前記外周壁面部は、前記複数の永久磁石うちの１つの永久磁石の中央部から磁極側へ向かうにつれて前記回転軸に近づく傾斜壁面部を有する、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項2】

請求項１に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記肉抜き穴は、前記ロータの前記回転軸から径方向外側に伸びる中心線が、永久磁石のｄ軸またはｑ軸と重なる位置にある、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項3】

請求項２に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記肉抜き穴は、前記中心線が、前記ｑ軸と重なる位置にあり、
前記外周壁面部は、２つの前記傾斜壁面部を有し、
前記２つの前記傾斜壁面部は、前記ｑ軸上で連結している、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項4】

請求項３に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記肉抜き穴は、前記ｄ軸上を避けた位置に設けられている、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項5】

請求項１に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記傾斜壁面部は、前記永久磁石の両端それぞれの前記磁極を結ぶ磁極間軸線との角度α［ｄｅｇ］が、１８０度を前記永久磁石の数Ｎｍで割った角度θａ［ｄｅｇ］以上、かつ、３６０度を前記永久磁石の数Ｎｍで割った角度２θａ［ｄｅｇ］以下である、
埋込磁石型回転電機。

【請求項6】

請求項１に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記傾斜壁面部は、平面で形成された平面部を有する、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項7】

請求項１に記載の埋込磁石型回転電動機であって、
前記肉抜き穴は、角部が曲面で形成されている、
埋込磁石型回転電動機。

【請求項8】

請求項１に記載の埋込磁石型回転電動機を搭載する、電動装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、埋込磁石型回転電機およびそれを用いた電動装置に関し、特に、ステータコイルを有するステータと、内部に複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアを有するとともに、ステータの内側で回転軸中心に回転可能に保持されているロータと、を備える埋込磁石型回転電動機および当該埋込磁石型回転電機を搭載する電動装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ステータコイルを有するステータと、内部に複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアを有するとともに、ステータの内側で回転軸中心に回転可能に保持されているロータと、を備える埋込磁石型回転電機（ＩＰＭモータ）を改善するための様々な技術がある。例えば、特許文献１には、ロータのロータコアに埋め込まれた永久磁石の周方向の端部における外周側の部位に、ロータコアの材質よりも高い透磁率を有する薄板状の高透磁率部材を略径方向に複数枚積層して設ける技術が記載されている。特許文献１には、上記した構成により、永久磁石の端部で渦電流が発生するのを抑えて、構造的な信頼性が損なわれるのを回避できると記載されている。また、特許文献１には、ロータコアの軽量化を図るために、ロータコアに肉抜き凹部を形成することが記載されている。肉抜き凹部により、ロータコアの軽量化を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２３５６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１には、トルク変化の応答性を高める方法に関しては記載されていない。埋込磁石型回転電機のトルク変化の応答性が高ければ、埋込磁石型回転電機の回転力をより細かく制御できる。従って、特許文献１に記載されている技術を用いても、埋込磁石型回転電機のトルク変化の応答性を高めることは容易ではないという課題がある。

【0005】

本発明は、トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる埋込磁石型回転電機および当該埋込磁石型回転電機を搭載する電動装置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】

上記課題を解決するための、本発明の埋込磁石型回転電動機の一態様は、ステータコイルを有するステータと、内部に複数の永久磁石が埋め込まれたロータコアを有するとともに、前記ステータの内側で回転軸を中心に回転可能に保持されているロータと、を備える埋込磁石型回転電動機であって、前記複数の永久磁石は、前記ロータコアの外周部に、周方向に互いに間隔をあけて保持されているとともに、前記周方向の両端部に磁極を有し、前記ロータコアは、前記複数の永久磁石の前記回転軸側に、前記周方向に互いに間隔をあけて配置されている複数の肉抜き穴を有し、前記複数の肉抜き穴それぞれは、前記回転軸側で前記周方向に伸びる底壁面部と、外周側の外周壁面部と、前記底壁面部および前記外周壁面部との間をつなぐ側壁面部と、を有し、前記外周壁面部は、前記複数の永久磁石うちの１つの永久磁石の中央部から磁極側へ向かうにつれて前記回転軸に近づく傾斜壁面部を有する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、埋込磁石型回転電機において、トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。

【0008】

上記した以外の課題、構成および効果は、以下の発明を実施するための形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態の電動装置の１例の模式的な側面図である。

【図2】図２は、埋込磁石型回転電機の模式的な横断面図である。

【図3】図３は、埋込磁石型回転電機のロータ１００の模式的な横断面図である。

【図4】図４は、埋込磁石型回転電機のロータ１００の模式的な横断面図である。

【図5】角度α［ｄｅｇ］に対するロータの慣性モーメントの大きさの相対値を示すグラフの一例である。

【図6】図６は、角度α［ｄｅｇ］に対するトルクの大きさの相対値を示すグラフの一例である。

【図7】図７は、埋込磁石型回転電機のロータ１００の模式的な横断面図である。

【図8】図８は、埋込磁石型回転電機のロータ１００の模式的な横断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。なお、図２～図４、図７、図８では、図を見易くするために、断面表示用のハッチングを省略する。また、実施形態の図及び説明において同一部分には同一符号を付与しているが、本発明が実施形態に制限されることは無く、本発明の思想に合致するあらゆる応用例が本発明の技術的範囲に含まれる。また、図面等において示す各要素の位置、大きさ、形状、範囲、個数などは、発明の理解を容易にするため、一例を表したものであり、各要素の位置、大きさ、形状、範囲、個数は本明細書および図面に開示された内容に限定されるものではない。
＜＜全体的な構成＞＞
＜電動装置５００の構成＞
図１は、本実施形態の電動装置５００の１例の模式的な側面図である。図１に示す電動装置５００は、埋込磁石型回転電機１を搭載する電動装置の１つの例として、本体部５１０と、関節部５２０と、アーム部５３０と、給電部５４０とを備えているロボットアームである。本体部５１０とアーム部５３０との間の関節部５２０で電動装置５００は折れ曲がることができる。そして、関節部５２０の内部には、関節部５２０でのアーム部５３０の折れ曲がりを制御する埋込磁石型回転電機１が設けられている。給電部５４０は、埋込磁石型回転電機１に電気を供給する。

【0011】

図１に示す電動装置５００は、埋込磁石型回転電機１を搭載する電動の装置の一例である。電動装置５００は、埋込磁石型回転電機１を駆動源として用いる装置でありさえすればよい。電動装置５００は、例えば、ハイブリッド車や電気自動車や鉄道車両などの車両、産業用ロボット、ベンディングマシン、サーボプレスでもよい。

【0012】

＜埋込磁石型回転電機１の構成＞
図２は、埋込磁石型回転電機１の模式的な横断面図である。埋込磁石型回転電機１は、図２に示すように、ロータ１００と、シャフト２００と、ステータ３００とを備えている。なお、図２に示されているロータ１００は、ロータ１００の１つの例として、後述するロータ１００aを図２に示した。以下では、実施形態の例として、ロータ１００a～ロータ１００ｄについて説明する。「ロータ１００」は、ロータ１００a～ロータ１００ｄの総称である。

【0013】

ロータ１００は、ステータ３００の内側で、シャフト２００に保持されている。シャフト２００は、回転可能に埋込磁石型回転電機１に保持されている。従って、ロータ１００は、ステータ３００の内側で、シャフト２００の回転軸中心に回転可能に保持されている。詳細は後述するが、ロータ１００は、内部に１０個の永久磁石１３０が埋め込まれたロータコア１１０を有する。なお、永久磁石１３０の数は２以上であればよく、１０以外の数でもよい。また、ロータコア１１０は、貫通穴である肉抜き穴１２０が設けられている。

【0014】

ステータ３００は、円筒状のヨーク３１１と、ヨーク３１１から内側に突出し、ステータコイル３２０が巻かれたティース３１２と、を有している。ティース３１２およびステータコイル３２０それぞれは、永久磁石１３０の数と同じ数の１０個設けられている。

【0015】

ステータ３００のステータコイル３２０の磁力と、ロータ１００の永久磁石１４０の磁力により、ロータ１００は、ステータ３００に対して回転できる。なお、ティース３１２およびステータコイル３２０の数は２以上であればよく、１２以外の数でもよい。

【0016】

＜＜ロータ１００の構成＞＞
以下に説明する、ロータ１００a、ロータ１００ｂ、ロータ１００ｃ、ロータ１００ｄは、ロータ１００の例である。これらのロータ１００a～１００ｄの間では、肉抜き穴１２０の形状が異なっている。以下に説明するように、ロータ１００ａ（図３参照）は、肉抜き穴１２０ａを有する。ロータ１００ｂ（図４参照）は、肉抜き穴１２０aと配置が異なる肉抜き穴１２０ｂを有する。ロータ１００ｃ（図７参照）は、角部が局面で形成された肉抜き穴１２０ｃを有する。ロータ１００ｄ（図参照）は、肉抜き穴１２０aを２つに分割した肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２を有する。

【0017】

＜ロータ１００ａの構成＞
図３は、埋込磁石型回転電機１のロータ１００ａの模式的な横断面図である。図３に示すように、ロータ１００ａは、ロータコア１１０を有する。

【0018】

ロータコア１１０は、プレスで打ち抜いた薄い（例えば０．２５～０．３５ｍｍ）電磁鋼板の表面を薄い絶縁体でコートした薄板状電磁鋼板を、軸方向に積層したものである。ロータコア１１０は、円筒状に形成されている。ロータコア１１０は、中央部でシャフト２００に保持されている。上述したが、シャフト２００は、回転可能に埋込磁石型回転電機１に保持されている。このため、ロータ１００ａは、ステータ３００の内側で、シャフト２００の回転軸を中心に回転可能に保持されている。

【0019】

ロータコア１１０ａは、永久磁石１３０を保持する磁石収納穴１１１と、ロータコア１１０の上記の薄板状電磁鋼板を貫通する穴である肉抜き穴１２０ａと、周方向に隣り合う肉抜き穴１２０の間にブリッジ部１１２を有している。

【0020】

磁石収納穴１１１の数は、１０である。１０（複数）の磁石収納穴１１１は、ロータコア１１０の外周部に周方向に互いに間隔をあけて設けられている。その結果、１０（複数）の永久磁石１３０は、ロータコア１１０の外周部に、周方向に互いに間隔をあけて保持されている。

【0021】

永久磁石１３０は、断面矩形状に形成されている。永久磁石１３０は、断面の矩形の長辺がロータコア１１０の径方向外側を向くように磁石収納穴１１１に保持されている。永久磁石１３０は、ロータコア１１０の周方向の両端部それぞれに磁極１３１ａ、１３１ｂを有している。永久磁石１３０の材質は、強磁性体である。永久磁石１３０は、例えば、フェライト系、ネオジム系、サマリウムコバルト系など強磁性体の材料で形成してもよい。

【0022】

肉抜き穴１２０ａは、ロータコア１１０の上記の薄板状電磁鋼板を貫通する貫通穴である。１０個の肉抜き穴１２０ａは、永久磁石１３０の、ロータコア１１０の回転軸Ａｒ側に、周方向に互いに間隔をあけて配置されている。肉抜き穴１２０ａは、ｄ軸上を避けた位置に設けられている。換言すれば、肉抜き穴１２０ａは、隣り合う２つのｄ軸の間に設けられている。

【0023】

そして、肉抜き穴１２０ａを２つに分ける線のうちで、ロータ１００aの回転軸Ａｒから径方向外側に伸びる中心線Ａｃは、ｄ軸と重なる位置にある。ここで、ｄ軸とは、１つの永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂの中間の位置とロータ１００の回転軸Ａｒとを結ぶ線である。また、ｑ軸とは、周方向に隣り合う２つ永久磁石１３０の隣り合う磁極１３１ａ、磁極１３１ｂの中間の位置とロータ１００の回転軸Ａｒとを結ぶ線である。

【0024】

１０個の肉抜き穴１２０ａそれぞれは、ロータコア１１０の回転軸Ａｒ側で周方向に伸びる底壁面部１２１と、ロータコア１１０の外周側の外周壁面部１２２と、底壁面部１２１および外周壁面部１２２との間をつなぎ、ロータ１００の径方向に伸びる２つの側壁面部１２３とを有している。

【0025】

外周壁面部１２２は、２つの傾斜壁面部１２２ａを有する。２つの傾斜壁面部１２２ａは、ｑ軸上で連結している。また、２つの傾斜壁面部１２２ａそれぞれは、平面で形成された平面部を有する。

【0026】

傾斜壁面部１２２ａは、永久磁石１３０の両端それぞれの磁極１３１ａ、１３１ｂを結ぶ磁極間軸線Ａｐとの角度α［ｄｅｇ］が、１８０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度θａ［ｄｅｇ］以上、かつ、３６０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度２θａ［ｄｅｇ］以下である（θａ≦α≦２θａ）。ロータ１００ａでは、永久磁石の数Ｎｍは１０であり、θａ＝１８［ｄｅｇ］である（θａ＝１８≦α≦２θａ＝３６）。詳細は後述するが、角度αをこのようにする（θａ≦α≦２θａ）ことで、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂ周囲の磁力が肉抜き穴１２０ａによって低減することの抑制と、ロータ１００の慣性モーメントの低減とを両立できる。他のロータ１００aの効果は後述する。

【0027】

＜ロータ１００ｂの構成（図４）＞
図４は、埋込磁石型回転電機１のロータ１００ｂの模式的な横断面図である。以下のロータ１００ｂ～１００ｄの説明において、ロータ１００ａと同様の構成には同一符号を付し、その説明を省略する。図４に示すように、ロータ１００ｂでは、図３に示すロータ１００ａの肉抜き穴１２０ａと位置が異なる肉抜き穴１２０ｂを有する。図４に示すように、ロータ１００ｂの肉抜き穴１２０ｂは、図３の肉抜き穴１２０ａの位置をロータ１００aの回転軸Ａｃを中心に、１８０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度θａ［ｄｅｇ］（θａ＝１８０／Ｎｍ［ｄｅｇ］）回転させている。これにより、図４に示すロータ１００ｂの肉抜き穴１２０ｂは、ロータ１００aの回転軸Ａｃから径方向外側に伸びる中心線Ａｃが、ｄ軸と重なる位置にある。なお、図３に示すロータ１００aの肉抜き穴１２０aは、ロータ１００aの回転軸Ａｃから径方向外側に伸びる中心線Ａｃが、ｑ軸と重なる位置にある。

【0028】

＜ロータ１００ａ、１００ｂにおける発明の効果、図５，図６＞
埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０（１２０ａ、１２０ｂ）によって、ロータコア１１０を軽量化できるとともにロータコア１１０の慣性モーメントを低減できる。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によって埋込磁石型回転電機１のトルク変化の応答性を高めることができる。

【0029】

さらに、肉抜き穴１２０は、外周壁面部１２２に、永久磁石１３０の中央部から磁極１３１ａまたは磁極１３１ｂ側に向かうにつれて回転軸Ａｒに近づく傾斜壁面部１２２ａを有する。その結果、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂは、肉抜き穴１２０の永久磁石１３０側にある傾斜壁面部１２２ａから離間しているため、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂの磁力が、肉抜き穴１２０によって低減されることが抑制されている。そして、永久磁石１３０の磁力が、肉抜き穴１２０によって低減することを抑制したうえで、永久磁石１３０の磁力が、ロータコア１１０に伝わって、ステータ３００のステータコイル３２０の磁力と作用することができる。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によるトルクの低下を抑制できる。

【0030】

以上より、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。

【0031】

また、肉抜き穴１２０ａ、１２０ｂは、ロータ１００ａ、１００ｂの回転軸Ａｒから径方向外側に伸びる中心線Ａｃが、永久磁石１３０のｄ軸またはｑ軸と重なる位置にある。これにより、永久磁石１３０に対して、肉抜き穴１２０ａ、１２０ｂは対称性の高い位置に配置されている。その結果、ステータ３００のステータコイル３２０の磁力が、肉抜き穴１２０により、永久磁石１３０の磁力に対して偏って作用することが抑制されるため、ロータ１００ａ、１００ｂは、より確実に安定して回転できる。

【0032】

肉抜き穴１２０ａ（図３参照）において、外周壁面部１２２は、永久磁石１３０の中央部から磁極１３１ａまたは磁極１３１ｂ側に向かうにつれて回転軸Ａｒに近づく２つの傾斜壁面部１２２ａが、ｑ軸上で連結している。すなわち、外周壁面部１２２のうちでｑ軸上の部分は、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極１３１ｂから確実に離間している。これにより、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極１３１ｂは、肉抜き穴１２０aから確実に離間しており、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極９１３１ｂの磁力が、肉抜き穴１２０aによって低減されることが抑制されている。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０aによるトルクの低下を、より確実に抑制できる。

【0033】

また、肉抜き穴１２０ａ、１２０ｂにおいて、永久磁石１３０の中央部から磁極１３１ａまたは磁極１３１ｂ側に向かうにつれてロータコア１１０の回転軸Ａｒに近づく傾斜壁面部１２２ａは、平面で形成された平面部を有する。その結果、外周壁面部１２２のｑ軸上の周辺にある部分は、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極１３１ｂからより確実に離間する。これにより、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極１３１ｂは、肉抜き穴１２０から確実に離間しており、永久磁石１３０の磁極１３１ａおよび磁極１３１ｂの磁力が、肉抜き穴１２０によって低減されることがより確実に抑制されている。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によるトルクの低下を、より確実に抑制できる。

【0034】

次に、図５および図６を用いて、中心線Ａｃがｑ軸と重なる位置にある肉抜き穴１２０ａ（図３参照）と、中心線Ａｃがｄ軸と重なる位置にある肉抜き穴１２０ｂ（図４参照）との比較を説明する。

【0035】

図５は、角度α［ｄｅｇ］に対するロータの慣性モーメントの大きさの相対値を示すグラフの一例である。図５のグラフにおいて、ロータの慣性モーメントの大きさの相対値とは、肉抜き穴１２０を設けないロータ１００の慣性モーメントの大きさに対する、肉抜き穴１２０を設けたロータ１００の慣性モーメントの大きさを表す。換言すれば、ロータの慣性モーメントの大きさの相対値とは、肉抜き穴１２０を設けないロータ１００の慣性モーメントの大きさを１とした場合の、肉抜き穴１２０を設けたロータ１００の慣性モーメントの大きさを表す。

【0036】

図５のグラフに示すように、肉抜き穴１２０ａおよび肉抜き穴１２０ｂは、角度α［ｄｅｇ］が小さくなるほど、ロータ１００の慣性モーメントの大きさの相対値は小さくなる。ここで、肉抜き穴１２０ａと肉抜き穴１２０ｂとの差は、小さい。

【0037】

図６は、角度α［ｄｅｇ］に対するトルクの大きさの相対値を示すグラフの一例である。図６のグラフにおいて、トルクの大きさの相対値とは、肉抜き穴１２０を設けないロータ１００のトルクの大きさに対する、肉抜き穴１２０を設けたロータ１００のトルクの大きさを表す。換言すれば、トルクの大きさの相対値とは、肉抜き穴１２０を設けないロータ１００のトルクの大きさを１とした場合の、肉抜き穴１２０を設けたロータ１００のトルクの大きさを表す。

【0038】

慣性モーメントは、半径の２乗に比例する。従って、ロータ１００の慣性モーメントは、角度α［ｄｅｇ］が小さいほど、小さくなる。しかし、角度αが小さくなるほど、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂの周囲にロータコア１１０が存在しなくなるため、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂ周囲の磁力が肉抜き穴１２０によって低減する。その結果、角度α［ｄｅｇ］が小さいほど、ロータ１００のトルクの大きさの相対値は小さくなる。

【0039】

図６のグラフが示すように、ロータ１００のトルクの大きさの相対値は、角度α［ｄｅｇ］が２θａ［ｄｅｇ］からθａ［ｄｅｇ］（θａ＝１８０／（永久磁石１３０の数Ｎｍ）の間では、低下は少ない。一方、角度α［ｄｅｇ］がθａ［ｄｅｇ］から０の間では、ロータ１００のトルクの大きさの相対値の低下は、角度α［ｄｅｇ］が０に近づくにつれて大きくなる。以上より、角度α［ｄｅｇ］を２θａからθａ［ｄｅｇ］の間（θａ≦α≦２θａ）に設定することで、トルクの低下を抑制できることが示唆される。そこで、以上に基づいて、実施形態の肉抜き穴１２０ａ～肉抜き穴１２０ｄでは、角度α［ｄｅｇ］を、２θａからθａ［ｄｅｇ］の間（θａ≦α≦２θａ）に設定している。

【0040】

このように、傾斜壁面部１２２ａは、永久磁石１３０の両端それぞれの磁極１３１ａ、１３１ｂを結ぶ磁極間軸線Ａｐとの角度α［ｄｅｇ］は、１８０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度θａ［ｄｅｇ］以上、かつ、３６０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度２θａ［ｄｅｇ］以下である（θａ≦α≦２θａ）。これにより、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によるトルクの低下をより確実に抑制できる。その結果、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下をより確実に抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。

【0041】

また、図６のグラフが示すように、角度α［ｄｅｇ］が、θａ［ｄｅｇ］から０の間にある場合、ロータ１００のトルクの大きさの相対値は、中心線がｑ軸にある肉抜き穴１２０aの方が、中心線がｄ軸にある肉抜き穴１２０ｂよりも大きい。

【0042】

これは、中心線がｑ軸にある肉抜き穴１２０ａでは、ｄ軸上には、肉抜き穴１２０が存在せずブリッジ部１１２が存在する。周方向に隣り合う肉抜き穴１２０の間に形成されるブリッジ部１１２を、磁束が流れることで、磁力が、ロータ１００を回転させるためにより効果的に作用することができる。その結果、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下をより確実に抑制できる。

【0043】

また、電動装置５００は、埋込磁石型回転電機１を搭載している。そして、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によって軽量化されており、トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。従って、電動装置５００は、埋込磁石型回転電機１の軽量化によってより低いエネルギーで駆動でき、かつ埋込磁石型回転電機１のトルク変化の応答性の高さによってより効率的に駆動できる。そして、電動装置５００は、効率的に駆動することで、作動に必要となるエネルギーや作動で生成される二酸化炭素の排出量を減らして、地球温暖化を抑制できる。

【0044】

＜ロータ１００ｃの構成＞
図７は、埋込磁石型回転電機１のロータ１００ｃの模式的な横断面図である。図７に示すように、ロータ１００ｃは、図３に示すロータ１００ａの肉抜き穴１２０ａの角部を曲面１２０ｒに変更した肉抜き穴１２０ｃを有する。

【0045】

ここで、肉抜き穴１２０ｃにおいて、永久磁石１３０を保持する磁石収納穴１１１と最も近接するのは、傾斜壁面部１２２の角部である。外周壁面部１２２の角部と磁石収納穴１１１とが、接近するほど、この接近する部分での磁石収納穴１１１の強度が弱まる。

【0046】

一方、埋込磁石型回転電機１は、この外周壁面部１２２の角部が曲面１２０ｒで形成されていることで角部の先端部分が奥に引っ込むため、磁石収納穴１１１と、外周壁面部１２２の角部との間が離間する。このように、肉抜き穴１２０ｃが、磁石収納穴１１１から離れることで、磁石収納穴１１１の強度を確保できる。

【0047】

さらに、肉抜き穴１２０ｃは、角部が曲面１２０ｒで形成されていることにより、肉抜き穴１２０ｃの角部の一部に応力が集中して、肉抜き穴１２０ｃが損傷することを抑制できる。以上のように、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０ｃの角部が曲面１２０ｒで形成されていることにより、磁石収納穴１１１および肉抜き穴１２０ｃの強度を確保できる。

【0048】

＜ロータ１００ｄの構成＞
図８は、埋込磁石型回転電機１のロータ１００ｄの模式的な横断面図である。図８に示すように、ロータ１００ｄは、図３に示すロータ１００ａの肉抜き穴１２０ａをｑ軸で分割した、肉抜き穴１２０ｄ１、肉抜き穴１２０ｄ２を有する。

【0049】

埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２によって、ロータコア１１０を軽量化できるとともにロータコア１１０の慣性モーメントを低減できる。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２によって埋込磁石型回転電機１のトルク変化の応答性を高めることができる。

【0050】

さらに、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２は、外周壁面部１２２に、永久磁石１３０の中央部から磁極１３１ａまたは磁極１３１ｂ側に向かうにつれて回転軸Ａｒに近づく傾斜壁面部１２２ａを有する。その結果、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂは、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２の永久磁石１３０側にある傾斜壁面部１２２ａから離間しているため、永久磁石１３０の磁極１３１ａ、１３１ｂの磁力が、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２によって低減されることが抑制されている。そして、永久磁石１３０の磁力が、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２によって低減することを抑制したうえで、永久磁石１３０の磁力が、ロータコア１１０に伝わって、ステータ３００のステータコイル３２０の磁力と作用することができる。従って、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２によるトルクの低下を抑制できる。

【0051】

以上より、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下を抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。

【0052】

また、ｄ軸上には、肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２が存在しないため、周方向に隣り合う肉抜き穴１２０ｄ１、１２０ｄ２の間に形成されるブリッジ部１１２を、磁束が流れることで、磁力が、ロータ１００を回転させるためにより効果的に作用することができる。その結果、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下をより確実に抑制できる。

【0053】

また、傾斜壁面部１２２ａは、永久磁石１３０の両端それぞれの磁極１３１ａ、１３１ｂを結ぶ磁極間軸線Ａｐとの角度α［ｄｅｇ］は、１８０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度θａ［ｄｅｇ］以上、かつ、３６０度を永久磁石の数Ｎｍで割った角度２θａ［ｄｅｇ］以下である（θａ≦α≦２θａ）。これにより、埋込磁石型回転電機１は、肉抜き穴１２０によるトルクの低下をより確実に抑制できる。その結果、埋込磁石型回転電機１は、トルクの低下をより確実に抑制しつつ、トルク変化の応答性を高めることができる。

【0054】

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で様々な変形が可能である。

【符号の説明】

【0055】

１：埋込磁石型回転電機
１００、１００a～１００ｄ：ロータ
１１０：ロータコア
１１１：磁石収納穴
１１２：ブリッジ部
１２０、１２０ａ～１２０ｄ：肉抜き穴
１２１：底壁面部
１２２：外周壁面部
１２２ａ：傾斜壁面部
１２２ａ１：平面部
１２３：側壁面部
１２４：曲面
１３０：永久磁石
１３１ａ、１３１ｂ：磁極
２００：シャフト
３００：ステータ
３１０：ステータコア
３１１：ヨーク
３１２：ティース
３２０：ステータコイル
５００：電動装置
５１０：本体部
５２０：関節部
５３０：アーム部
５４０：給電部
Ａｒ：回転軸
Ａｃ：中心線
Ａｐ：磁極間軸線
ｄ：ｄ軸
ｑ：ｑ軸
Ｎｍ：永久磁石の数
θａ：角度
α：角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】