特許 7318138 回転子および回転電機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-21

(45)【発行日】2023-07-31

(54)【発明の名称】回転子および回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20230724BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022559306

(86)(22)【出願日】2022-01-13

(86)【国際出願番号】 JP2022000822

【審査請求日】2022-09-28

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】598076591

【氏名又は名称】東芝インフラシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】内田 秀範

(72)【発明者】

【氏名】鹿野 将

【審査官】池田 貴俊

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１５６１９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０３８９５８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１２－２２７９９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２１／２１４８２５（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｋ １／２７６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転中心を有する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心に設けられ、前記回転中心の周りに複数の磁極を形成する複数の永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記回転子鉄心の外周面に近い位置で前記回転子鉄心の周方向に互いに離れて配置される一端部をそれぞれ有し、かつ前記回転子鉄心の外周面から前記回転子鉄心の径方向に離れた位置で互いに接近して配置される他端部をそれぞれ有し、前記各永久磁石を収容する第１及び第２磁石収容領域と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２磁石収容領域のそれぞれ一端部に接するとともに、前記回転子鉄心の外周面を通してその回転子鉄心の外に開放された第１及び第２外周側磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２磁石収容領域のそれぞれ他端部に接する第１及び第２内周側磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２内周側磁気空隙の相互間において前記回転子鉄心の径方向における外周側と内周側に分かれて位置する外周側センタ磁気空隙及び内周側センタ磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記第１内周側磁気空隙と前記外周側センタ磁気空隙との間および前記第２内周側磁気空隙と前記外周側センタ磁気空隙との間にそれぞれ位置して互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置され、前記回転子鉄心における前記第１及び第２磁石収容領域，前記第１及び第２外周側磁気空隙，前記第１及び第２内周側磁気空隙，前記外周側センタ磁気空隙より外周側の領域に繋がる第１及び第２外周側ブリッジ部と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記第１内周側磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間および前記第２内周側磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間にそれぞれ位置して互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置され、前記第１及び第２外周側ブリッジ部にそれぞれ連結されるとともに、前記回転子鉄心における前記第１及び第２磁石収容領域，前記第１及び第２外周側磁気空隙，前記第１及び第２内周側磁気空隙，前記内周側センタ磁気空隙より内周側の領域に繋がる第１及び第２内周側ブリッジ部と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記外周側センタ磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間に位置し、前記第１外周側ブリッジ部および前記第１内周側ブリッジ部の連結部と前記第２外周側ブリッジ部および前記第２内周側ブリッジ部の連結部との間に掛け渡されたセンタブリッジ部と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１外周側ブリッジ部および前記第１内周側ブリッジ部の連結部から前記第１内周側磁気空隙内に突出して前記第１磁石収容領域に対向する永久磁石保持用の第１突出部と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第２外周側ブリッジ部および前記第２内周側ブリッジ部の連結部から前記第２内周側磁気空隙内に突出して前記第２磁石収容領域に対向する永久磁石保持用の第２突出部と、
を備え、
前記第１外周側ブリッジ部は、前記外周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含み、
前記第１内周側ブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含み、
前記第２外周側ブリッジ部は、前記外周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含み、
前記第２内周側ブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含み、
前記センタブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、前記第１外周側ブリッジ部，前記第１内周側ブリッジ部，前記第２外周側ブリッジ部，前記第２内周側ブリッジ部のそれぞれ前記直線状部位を含む仮想直線と直交する方向に延びる直線状部位を含み、
前記第１外周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点が、前記第１内周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点より、前記第１磁石収容領域から遠い位置に存し、
前記第２外周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点が、前記第２内周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点より、前記第２磁石収容領域から遠い位置に存している、
回転子。

【請求項2】

前記回転子鉄心の周方向における前記第１内周側ブリッジ部の幅寸法の最小値が、前記回転子鉄心の周方向における前記第１外周側ブリッジ部の幅寸法の最小値と同じまたはそれより大きく、
前記回転子鉄心の周方向における前記第２内周側ブリッジ部の幅寸法の最小値が、前記回転子鉄心の周方向における前記第２外周側ブリッジ部の幅寸法の最小値と同じまたはそれより大きい、
請求項１に記載の回転子。

【請求項3】

請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転子と、
前記回転子を回転自在に支持する固定子と、
を備える回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明の実施形態は、永久磁石を有する回転電機の回転子およびその回転子を備えた回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、永久磁石の目覚しい研究開発により、高磁気エネルギー積の永久磁石が開発され、その永久磁石を用いた永久磁石型の回転電機が電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されつつある。この回転電機は、円筒形状の固定子、およびこの固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子を備える。回転子は、回転子鉄心およびこの回転子鉄心に埋設される複数の永久磁石を備える。これら永久磁石により、回転子鉄心の円柱方向に複数の磁極が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－１４３２２号公報

【文献】特開２０１４－６０８３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような永久磁石型の回転電機では、遠心力に対して回転子鉄心の十分な強度を保つことが重要な課題となっている。

【0005】

本発明の実施形態の目的は、回転子鉄心における十分な強度を維持することができ、しかも永久磁石の不可逆減磁を回避できる回転子および回転電機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態の回転子は、回転中心を有する回転子鉄心と；この回転子鉄心に設けられ、前記回転中心の周りに複数の磁極を形成する複数の永久磁石と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記回転子鉄心の外周面に近い位置で前記回転子鉄心の周方向に互いに離れて配置される一端部をそれぞれ有し、かつ前記回転子鉄心の外周面から前記回転子鉄心の径方向に離れた位置で互いに接近して配置される他端部をそれぞれ有し、前記各永久磁石を収容する第１及び第２磁石収容領域と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２磁石収容領域のそれぞれ一端部に接するとともに、前記回転子鉄心の外周面を通してその回転子鉄心の外に開放された第１及び第２外周側磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２磁石収容領域のそれぞれ他端部に接する第１及び第２内周側磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１および第２内周側磁気空隙の相互間において前記回転子鉄心の径方向における外周側と内周側に分かれて位置する外周側センタ磁気空隙及び内周側センタ磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記第１内周側磁気空隙と前記外周側センタ磁気空隙との間および前記第２内周側磁気空隙と前記外周側センタ磁気空隙との間にそれぞれ位置して互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置され、前記回転子鉄心における前記第１及び第２磁石収容領域，前記第１及び第２外周側磁気空隙，前記第１及び第２内周側磁気空隙，前記外周側センタ磁気空隙より外周側の領域に繋がる第１及び第２外周側ブリッジ部と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記第１内周側磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間および前記第２内周側磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間にそれぞれ位置して互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置され、前記第１及び第２外周側ブリッジ部にそれぞれ連結されるとともに、前記回転子鉄心における前記第１及び第２磁石収容領域，前記第１及び第２外周側磁気空隙，前記第１及び第２内周側磁気空隙，前記内周側センタ磁気空隙より内周側の領域に繋がる第１及び第２内周側ブリッジ部と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記外周側センタ磁気空隙と前記内周側センタ磁気空隙との間に位置し、前記第１外周側ブリッジ部および前記第１内周側ブリッジ部の連結部と前記第２外周側ブリッジ部および前記第２内周側ブリッジ部の連結部との間に掛け渡されたセンタブリッジ部と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１外周側ブリッジ部および前記第１内周側ブリッジ部の連結部から前記第１内周側磁気空隙内に突出して前記第１磁石収容領域に対向する永久磁石保持用の第１突出部と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第２外周側ブリッジ部および前記第２内周側ブリッジ部の連結部から前記第２内周側磁気空隙内に突出して前記第２磁石収容領域に対向する永久磁石保持用の第２突出部と；を備える。前記第１外周側ブリッジ部は、前記外周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含む。前記第１内周側ブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含む。前記第２外周側ブリッジ部は、前記外周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含む。前記第２内周側ブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、直線状に延びる直線状部位を含む。前記センタブリッジ部は、前記内周側センタ磁気空隙との境界となる部分が、前記第１外周側ブリッジ部，前記第１内周側ブリッジ部，前記第２外周側ブリッジ部，前記第２内周側ブリッジ部のそれぞれ前記直線状部位を含む仮想直線と直交する方向に延びる直線状部位を含む。前記第１外周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点が、前記第１内周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点より、前記第１磁石収容領域から遠い位置に存している。前記第２外周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点が、前記第２内周側ブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線と前記センタブリッジ部の前記直線状部位を含む仮想直線との交点より、前記第２磁石収容領域から遠い位置に存している。

【0007】

実施形態の回転電機は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の回転子と、この回転子を回転自在に支持する固定子と、を備える。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図。

【図2】図２は、一実施形態における回転子鉄心の一部を示す横断面図。

【図3】図３は、図２の一部を拡大して示す図。

【図4】図４は、図３におけるブリッジ部の幅寸法が異なる例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

【0010】

図１は一実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図、図２は一実施形態における回転子鉄心の１磁極部分を拡大して示す断面図である。

【0011】

図１に示すように、回転電機１は、例えばインナーロータ型の回転電機として構成され、図示しない固定枠に支持された環状あるいは円筒形状の固定子１０、およびこの固定子１０の内側に中心軸線（回転中心）Ｃを有して回転自在にかつ固定子１０と同軸的に支持された回転子２０を含む。回転電機１は、例えばハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）において、駆動モータあるいは発電機に好適に適用される。

【0012】

固定子１０は、円筒形状の固定子鉄心１１およびこの固定子鉄心１１に巻き付けられた電機子巻線（コイル）１２を備える。固定子鉄心１１は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層して構成されている。固定子鉄心１１の内周部には、複数のスロット１３が形成されている。

【0013】

各スロット１３は、固定子鉄心１１の円周方向に等間隔を置いて並んでいる。各スロット１３は、固定子鉄心１１の内周面に開口し、この内周面から放射方向に延出している。各スロット１３は、固定子鉄心１１の軸方向の全長に亘って延在している。これらスロット１３の形成に伴い、固定子鉄心１１の内周部に、回転子２０に面する複数（例えば48個）の固定子ティース１４が形成されている。電機子巻線１２は、各スロット１３に挿通され、かつ各固定子ティース１４に巻き付けられている。電機子巻線１２に電流が流れることにより、固定子１０（固定子ティース１４）に所定の鎖交磁束が形成される。

【0014】

回転子２０は、両端が図示しない軸受により回転自在に支持された円柱形状の回転軸（シャフト）２１、この回転軸２１の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒形状の回転子鉄心２２、この回転子鉄心２２に埋め込まれた複数の永久磁石Ｍ１および複数の永久磁石Ｍ２を有している。回転子２０は、固定子１０の内側に、その固定子１０の内周面と僅かな隙間（エアギャップ）を置いて同軸的に配置されている。回転子２０の外周面は、僅かな隙間をおいて、固定子１０の内周面に対向している。回転子鉄心２２は、中心軸線Ｃと同軸的に形成された内孔２３を有している。回転軸２１は、内孔２３に挿通および嵌合され、回転子鉄心２２と同軸的に延在している。

【0015】

回転子鉄心２４は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層した積層体として構成されている。回転子鉄心２２は、鉄心片の積層方向に延びる上記中心軸線Ｃ、および固定子１０の内周面に僅かな隙間（エアギャップ）を置いて対向する外周面２２ｘを有している。

【0016】

回転子鉄心２２は、複数の磁極、例えば８つの磁極を有している。回転子鉄心２２において、中心軸線Ｃおよび円周方向に隣合う磁極間の境界を通って回転子鉄心２２の径方向に延びる軸をｑ軸、およびこれらｑ軸に対して円周方向に電気的に90°離間した軸、つまり中心軸線Ｃから各磁極の円周方向における中央を通って径方向に延びる線をそれぞれｄ軸と称する。固定子１０によって形成される鎖交磁束の流れ易い方向がｑ軸となる。これらｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心２２の円周方向に交互にかつ所定の位相で設けられている。回転子鉄心２２の１磁極分とは、円周方向に隣合う２本のｑ軸間の領域（1/8周の周角度領域）をいう。１つの磁極における円周方向の中央がｄ軸となる。

【0017】

図１および図２に示すように、回転子鉄心２２の各磁極に、永久磁石Ｍ１を収容する磁石収容領域（第１磁石収容領域）３１、および永久磁石Ｍ２を収容する磁石収容領域（第２磁石収容領域）４１が、ｄ軸を間に挟む対照的な位置に配置されている。

【0018】

磁石収容領域３１，４１は、回転子鉄心２２の外周面２２ｘに近い位置で回転子鉄心２２の円周方向に互いに所定距離Ｌ１離れて配置される一端部３１ａ，４１ａを有し、かつ回転子鉄心２２の外周面２２ｘから回転子鉄心２２の径方向に所定距離Ｌ１離れた位置で互いに接近して配置される他端部３１ｂ，４１ｂを有し、内周側端から外周側端に向かうに従ってｄ軸からの距離が徐々に広がるようにほぼＶ字状に配置されている。ｄ軸に対する磁石収容領域３１，４１の傾斜の角度θは、90度より小さい。

【0019】

磁石収容領域３１は、永久磁石Ｍ１の断面形状に対応する矩形形状を有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。磁石収容領域３１は、一端部３１ａと他端部３１ｂとの間に、回転子鉄心２２の外周側に位置する周縁３１ｃおよび回転子鉄心２２の内周側に位置する周縁３１ｄを有している。この磁石収容領域３１に永久磁石Ｍ１が収容される。この収容に伴い、永久磁石Ｍ１の長手方向両端部の非磁極面Ｍ１ａ，Ｍ１ｂが磁石収容領域３１の一端部３１ａと他端部３１ｂにそれぞれ対応し、永久磁石Ｍ１の長手方向に沿う磁極面Ｍ１ｃ，Ｍ１ｄが磁石収容領域３１の周縁３１ｃ，３１ｄにそれぞれ当接する。永久磁石Ｍ１は、例えば接着剤等により回転子鉄心２２に固定される。

【0020】

磁石収容領域４１は、永久磁石Ｍ２の断面形状に対応する矩形形状を有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。磁石収容領域４１は、一端部４１ａと他端部４１ｂとの間に、回転子鉄心２２の外周側に位置する周縁４１ｃおよび回転子鉄心２２の内周側に位置する周縁４１ｄを有している。この磁石収容領域４１に永久磁石Ｍ２が収容される。この収容に伴い、永久磁石Ｍ２の長手方向両端部の非磁極面Ｍ２ａ，Ｍ２ｂが磁石収容領域４１の一端部４１ａと他端部４１ｂにそれぞれ対応し、永久磁石Ｍ２の長手方向に沿う磁極面Ｍ２ｃ，Ｍ２ｄが磁石収容領域４１の周縁４１ｃ，４１ｄにそれぞれ当接する。永久磁石Ｍ２は、例えば接着剤等により回転子鉄心２２に固定される。

【0021】

永久磁石Ｍ１，Ｍ２は、横断面が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心２２の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。永久磁石Ｍ１，Ｍ２は、軸方向に複数に分割された磁石を組み合わせて構成されてもよく、この場合、複数の磁石の合計の長さが回転子鉄心２２の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成される。

【0022】

回転子鉄心２２の各磁極に、磁石収容領域３１の一端部３１ａに連通状態で接する外周側磁気空隙（第１外周側磁気空隙）３２、および磁石収容領域４１の一端部４１ａに連通状態で接する外周側磁気空隙（第２外周側磁気空隙）４２が配置されている。

【0023】

外周側磁気空隙３２は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、回転子鉄心２２の外周面２２ｘに形成された切込み孔３４を通して回転子鉄心２２の外に開放されている。外周側磁気空隙４２は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、回転子鉄心２２の外周面２２ｘに形成された切込み孔４４を通して回転子鉄心２２の外に開放されている。これら外周側磁気空隙３２，４２は、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。

【0024】

回転子鉄心２２の各磁極に、磁石収容領域３１の他端部３１ｂに連通状態で接する内周側磁気空隙（第１内周側磁気空隙）３３、磁石収容領域４１の他端部４１ｂに連通状態で接する内周側磁気空隙（第２内周側磁気空隙）４３が配置されている。

【0025】

内周側磁気空隙３３は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、磁石収容領域３１の周縁３１ｃからｄ軸に向け延びる周縁３３ａ、この周縁３３ａから内周側に屈曲してｄ軸との間隔が徐々に狭まるようにｄ軸に対し傾斜しながら内孔２３に向け延びて後述の突出部６３に連なる周縁３３ｂ、その突出部６３からｄ軸との間隔が徐々に狭まるようにｄ軸に対し傾斜しながら内孔２３に向け延びる周縁３３ｃ、この周縁３３ｃから磁石収容領域３１側に戻るように屈曲しながら内孔２３に対向する周縁３３ｄ、この周縁３３ｄから磁石収容領域３１に向け延びる周縁３３ｅ、この周縁３３ｅから磁石収容領域３１の周縁３１ｄに連なる周縁３３ｆを有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。

【0026】

内周側磁気空隙４３は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、磁石収容領域４１の周縁４１ｃからｄ軸に向け延びる周縁４３ａ、この周縁４３ａから内周側に屈曲してｄ軸との間隔が徐々に狭まるようにｄ軸に対し傾斜しながら内孔２３に向け延びて後述の突出部７３に連なる周縁４３ｂ、その突出部７３からｄ軸との間隔が徐々に狭まるようにｄ軸に対し傾斜しながら内孔２３に向け延びる周縁４３ｃ、この周縁４３ｃから磁石収容領域４１側に戻るように屈曲しながら内孔２３に対向する周縁４３ｄ、この周縁４３ｄから磁石収容領域４１に向け延びる周縁４３ｅ、この周縁４３ｅから磁石収容領域４１の周縁４１ｄに連なる周縁４３ｆを有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。

【0027】

図２および図３では、内周側磁気空隙３３，４３の周縁部の形状が、後述の外周側ブリッジ部６１，７１と隣接する部分において、互いに少し異なる非対称の例を示している。この内周側磁気空隙３３，４３の周縁部の形状については、このような非対称に限らず、互いに同じでもよい。

【0028】

回転子鉄心２２の各磁極において、磁石収容領域３１の一端部３１ａ側の周縁３１ｄと外周側磁気空隙３２との間に、永久磁石Ｍ１を保持するための磁石保持突起３５が配置されている。回転子鉄心２２の各磁極において、磁石収容領域４１の一端部４１ａ側の周縁４１ｄと外周側磁気空隙４２との間に、永久磁石Ｍ２を保持するための磁石保持突起４５が配置されている。

【0029】

外周側磁気空隙３２および内周側磁気空隙３３は、磁石収容領域３１内の永久磁石Ｍ１の両端部における磁束（磁石磁束という）の短絡を防ぐフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心２２の軽量化にも寄与する。外周側磁気空隙４２および内周側磁気空隙４３は、磁石収容領域４１内の永久磁石Ｍ２の両端部における磁束（磁石磁束）の短絡を防ぐフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心２２の軽量化にも寄与する。

【0030】

切込み孔３４，４４を通して回転子鉄心２２の外に開放されている外周側磁気空隙３２，４２は、回転子鉄心２２内での磁石磁束の短絡を抑制する。これにより、回転電機１の性能が向上し、ひいては回転電機１の小型化および軽量化が図れる。

【0031】

回転子鉄心２２の各磁極において、内周側磁気空隙３３，４３の相互間に、外周側センタ磁気空隙５１および内周側センタ磁気空隙５２が回転子鉄心２２の径方向における外周側と内周側に分かれて配置されている。

【0032】

外周側センタ磁気空隙５１は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、外周面２２ｘに対向しかつｄ軸と直交する周縁５１ａ、内周側磁気空隙３３の周縁３３ｂに対向しかつｄ軸との間隔が外周側から内周側にかけて狭まる状態にｄ軸に対し傾斜した周縁５１ｂ、内周側センタ磁気空隙５２に対向しかつｄ軸と直交する周縁５１ｃ、内周側磁気空隙４３の周縁４３ｂに対向しかつｄ軸との間隔が外周側から内周側にかけて狭まる状態にｄ軸に対し傾斜した周縁５１ｄから成る台形形状を有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。

【0033】

内周側センタ磁気空隙５２は、非磁性体たとえば空気を含む磁気的な空隙であり、内周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｃに対向しかつｄ軸と直交する周縁５２ａ、内周側磁気空隙３３の周縁３３ｃに対向しかつｄ軸との間隔が外周側から内周側にかけて狭まる状態にｄ軸に対し傾斜した周縁５２ｂ、内孔２３に対向しかつｄ軸と直交する周縁５２ｃ、内周側磁気空隙４３の周縁４３ｃに対向しかつｄ軸との間隔が外周側から内周側にかけて狭まる状態にｄ軸に対し傾斜した周縁５２ｄから成る台形形状を有し、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。

【0034】

回転子鉄心２２の各磁極において、内周側磁気空隙３３の周縁３３ｂと外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｂとの間に柱状の外周側ブリッジ部（第１外周側ブリッジ部）６１が形成され、内周側磁気空隙４３の周縁４３ｂと外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｄとの間に柱状の外周側ブリッジ部（第２外周側ブリッジ部）７１が形成されている。これら外周側ブリッジ部６１，７１は、外周側センタ磁気空隙５１の台形形状に沿うように、互いの間隔が回転子鉄心２２の外周側から内周側に向けて狭まるようにｄ軸に対し傾斜して配置され、回転子鉄心２２における磁石収容領域３１，４１、外周側磁気空隙３２，４２、内周側磁気空隙３３，４３、外周側センタ磁気空隙５１より外周側の扇形の領域２２ａに繋がっている。領域２２ａのことを外周側鉄心部２２ａという。

【0035】

磁石収容領域３１，４１、外周側磁気空隙３２，４２、内周側磁気空隙３３，４３、外周側センタ磁気空隙５１により、１層分のフラックスバリアが形成される。

【0036】

回転子鉄心２２の各磁極において、内周側磁気空隙３３の周縁３３ｃと内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｂとの間に柱状の内周側ブリッジ部（第１内周側ブリッジ部）６２が形成され、内周側磁気空隙４３の周縁４３ｃと内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｄとの間に柱状の内周側ブリッジ部（第２内周側ブリッジ部）７２が形成されている。これら内周側ブリッジ部６２，７２は、内周側センタ磁気空隙５２の台形形状に沿うように、互いの間隔が回転子鉄心２２の外周側から内周側に向けて狭まるようにｄ軸に対し傾斜して配置され、外周側ブリッジ部６１，７１にそれぞれ連結されるとともに、回転子鉄心２２における磁石収容領域３１，４１、外周側磁気空隙３２，４２、内周側磁気空隙３３，４３、内周側センタ磁気空隙５２より内周側の領域２２ｂに繋がっている。内周側の領域２２ｂのことを内周側鉄心部２２ｂという。

【0037】

切込み孔３４，４４や磁石収容領域３１，４１によって内周側鉄心部２２ｂから離れた状態の扇形の外周側鉄心部２２ａを外周側ブリッジ部６１，７１とそれに連結した内周側ブリッジ部６２，７２によって内周側鉄心部２２ｂに繋いでいるので、大きな遠心力が外周側鉄心部２２ａに加わっても、外周側鉄心部２２ａを内周側鉄心部２２ｂ側から安定して支持することができる。

【0038】

回転子鉄心２２の各磁極において、外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｃと内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ａとの間に、柱状のセンタブリッジ部８０が形成されている。このセンタブリッジ部８０は、外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２の連結部６０と外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２の連結部７０との間に掛け渡されて、その連結部６０，７０を結合している。

【0039】

外周側ブリッジ部６１，７１を互いの間隔が外周側から内周側に向かって徐々に狭くなるように台形状に配置し、かつ内周側ブリッジ部６２，７２を互いの間隔が外周側から内周側に向かって徐々に狭くなるように台形状に配置し、さらに外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２の連結部６０と外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２の連結部７０とをセンタブリッジ部８０で結合していることにより、外周側ブリッジ部６１，７１および内周側ブリッジ部６２，７２に強い曲げ応力が加わっても、それによる各ブリッジ部の変形を十分な強度をもって抑えることができる。

【0040】

外周側ブリッジ部６１は、外周側センタ磁気空隙５１との境界部分（外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｂ）に、当該外周側ブリッジ部６１のｄ軸に対する傾斜と同じ傾きをもって直線状に延びる直線状部位６１ｘを含む。内周側ブリッジ部６２は、内周側センタ磁気空隙５２との境界部分（内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｂ）に、当該内周側ブリッジ部６２のｄ軸に対する傾斜と同じ傾きをもって直線状に延びる直線状部位６２ｘを含む。

【0041】

外周側ブリッジ部７１は、外周側センタ磁気空隙５１との境界部分（外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｄ）に、当該外周側ブリッジ部７１のｄ軸に対する傾斜と同じ傾きをもって直線状に延びる直線状部位７１ｘを含む。内周側ブリッジ部７２は、内周側センタ磁気空隙５２との境界部分（内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｄ）に、当該内周側ブリッジ部７２のｄ軸に対する傾斜と同じ傾きをもって直線状に延びる直線状部位７２ｘを含む。

【0042】

センタブリッジ部８０は、内周側センタ磁気空隙５２との境界部分（内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ａ）８０ｘに、外周側ブリッジ部６１，内周側ブリッジ部６２，外周側ブリッジ部７１，内周側ブリッジ部７２のそれぞれ直線状部位６１ｘ，６２ｘ，７１ｘ，７２ｘを含む仮想直線Ａ１，Ｂ１，Ａ２，Ｂ２と直交する方向に延びる直線状部位８０ｘを含む。

【0043】

外周側ブリッジ部６１の直線状部位６１ｘを含む仮想直線Ａ１とセンタブリッジ部８０の直線状部位８０ｘを含む仮想直線Ｄとの交点Ａ１ｘが、内周側ブリッジ部６２の直線状部位６２ｘを含む仮想直線Ｂ１とセンタブリッジ部８０の直線状部位８０ｘを含む仮想直線Ｄとの交点Ｂ１ｘより、磁石収容領域３１から遠い位置に存している。外周側ブリッジ部７１の直線状部位７１ｘを含む仮想直線Ａ２とセンタブリッジ部８０の直線状部位８０ｘを含む仮想直線Ｄとの交点Ａ２ｘが、内周側ブリッジ部７２の直線状部位７２ｘを含む仮想直線Ｂ２とセンタブリッジ部８０の直線状部位８０ｘを含む仮想直線Ｄとの交点Ｂ２ｘより、磁石収容領域４１から遠い位置に存している。

【0044】

つまり、回転子鉄心２２の円周方向において、外周側ブリッジ部６１が内周側ブリッジ部６２よりもｄ軸側に寄った状態となり、その結果、磁石収容領域３１の他端部３１ｂと外周側ブリッジ部６１との間の距離Ｇ１が拡がる。磁石収容領域３１の他端部３１ｂと外周側ブリッジ部６１との間の距離Ｇ１が拡がるので、永久磁石Ｍ１を磁石収容領域３１に装填する作業に際し、外周側ブリッジ部６１の存在に邪魔されることなく、永久磁石Ｍ１を磁石収容領域３１に容易に装填することができる。これにより、回転子２０を製造する際の作業性が向上する。

【0045】

回転子鉄心２２の円周方向において、外周側ブリッジ部７１が内周側ブリッジ部７２よりもｄ軸側に寄った状態となり、その結果、磁石収容領域４１の他端部４１ｂと外周側ブリッジ部７１との間の距離Ｇ２が拡がる。距離Ｇ２が拡がるので、永久磁石Ｍ２を磁石収容領域４１に装填する作業に際し、外周側ブリッジ部７１の存在に邪魔されることなく、永久磁石Ｍ２を磁石収容領域４１に容易に装填することができる。この点でも、回転子２０を製造する際の作業性が向上する。

【0046】

外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２の連結部６０と外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２の連結部７０とをセンタブリッジ部８０で連結しているので、連結部６０，７０に強い曲げ応力が加わっても、それによる各ブリッジ部の変形を十分な強度をもって抑えることができる。

【0047】

回転子鉄心２２の円周方向における外周側ブリッジ部６１の幅寸法Ｅ１は、外周側ブリッジ部６１において内周側磁気空隙３３との境界となる部分（内周側磁気空隙３３の周縁３３ｂ）および外周側センタ磁気空隙５１との境界となる部分（外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｂ）の相互間の幅寸法として規定される。回転子鉄心２２の円周方向における内周側ブリッジ部６２の幅寸法Ｆ１は、内周側ブリッジ部６２において内周側磁気空隙３３との境界となる部分（内周側磁気空隙３３の周縁３３ｃ）および内周側センタ磁気空隙５２との境界となる部分（内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｂ）の相互間の幅寸法として規定される。

【0048】

回転子鉄心２２の円周方向における外周側ブリッジ部７１の幅寸法Ｅ２は、外周側ブリッジ部７１において内周側磁気空隙４３との境界となる部分（内周側磁気空隙４３の周縁４３ｂ）および外周側センタ磁気空隙５１との境界となる部分（外周側センタ磁気空隙５１の周縁５１ｄ）との境界となる部分の相互間の幅寸法として規定される。回転子鉄心２２の円周方向における内周側ブリッジ部７２の幅寸法Ｆ２は、内周側ブリッジ部７２において内周側磁気空隙４３との境界となる部分（内周側磁気空隙４３の周縁４３ｃ）および内周側センタ磁気空隙５２との境界となる部分（内周側センタ磁気空隙５２の周縁５２ｄ）の相互間の幅寸法として規定される。

【0049】

各ブリッジ部の幅寸法Ｅ１，Ｆ１，Ｅ２，Ｆ２については、磁石磁束の漏れが少なくなるよう、できるだけ細く設定される。そして、各ブリッジ部の幅寸法Ｅ１，Ｆ１，Ｅ２，Ｆ２をできるだけ細く設定しても、各ブリッジ部に加わる強い曲げ応力に対して各ブリッジ部の十分な強度を保てるよう、外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２のうち曲げ応力が大きく加わる側の内周側ブリッジ部６２の幅寸法Ｆ１の最小値が外周側ブリッジ部６１の幅寸法Ｅ１の最小値と同じまたはそれより大きく設定され、外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２のうち曲げ応力が大きく加わる側の内周側ブリッジ部７２の幅寸法Ｆ２の最小値が外周側ブリッジ部７１の幅寸法Ｅ２の最小値と同じまたはそれより大きく設定される。

【0050】

回転子鉄心２２の径方向におけるセンタブリッジ部８０の幅寸法は、内周側ブリッジ部６２，７２の幅寸法Ｆ１，Ｆ２とほぼ同じ値に設定される。

【0051】

図２および図３の例では、内周側ブリッジ部６２の幅寸法Ｆ１の最小値が外周側ブリッジ部６１の幅寸法Ｅ１の最小値とほぼ同じに設定され、内周側ブリッジ部７２の幅寸法Ｆ２の最小値が外周側ブリッジ部７１の幅寸法Ｅ２の最小値とほぼ同じに設定された状態を示している。図４に示すように、内周側ブリッジ部６２の幅寸法Ｆ１の最小値が外周側ブリッジ部６１の幅寸法Ｅ１の最小値より大きく設定され、内周側ブリッジ部７２の幅寸法Ｆ２の最小値が外周側ブリッジ部７１の幅寸法Ｅ２の最小値より大きく設定される構成でもよい。

【0052】

［永久磁石保持用の突出部６３，７３について］
回転子鉄心２２の各磁極に、外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２の連結部６０から内周側磁気空隙３３の周縁３３ｂ，３３ｃ内に突出する永久磁石保持用の突出部（第１突出部）６３が設けられ、外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２の連結部７０から内周側磁気空隙４３の周縁４３ｂ，４３ｃ内に突出する永久磁石保持用の突出部（第２突出部）７３が設けられている。

【0053】

突出部６３は、磁石収容領域３１内の永久磁石Ｍ１の動きを規制するためのもので、ｄ軸に対する磁石収容領域３１の傾斜とほぼ同じ角度でｄ軸に対し傾斜しながら磁石収容領域３１の他端部３１ｂに向けて柱状に延び、先端６３ａが磁石収容領域３１内の永久磁石Ｍ１の非磁極面Ｍ１ｂに対向している。突出部７３は、磁石収容領域４１内の永久磁石Ｍ２の動きを規制するためのもので、ｄ軸に対する磁石収容領域４１の傾斜とほぼ同じ角度でｄ軸に対し傾斜しながら磁石収容領域４１の他端部４１ｂに向けて柱状に延び、先端７３ａが磁石収容領域４１内の永久磁石Ｍ２の非磁極面Ｍ２ｂに対向している。この吐出部７３により、磁石収容領域４１内の永久磁石Ｍ２の動きが規制される。

【0054】

図２および図３では、突出部６３，６４の突出方向の長さや突出方向と直交する方向の幅など、突出部６３，６４の形状については、互いに同じでもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0055】

回転電機１の高負荷運転等により回転子鉄心２２および各永久磁石Ｍ１、Ｍ２が高温になった場合、弱め界磁制御等による反磁界が固定子１０から回転子鉄心２２に加わることがある。

【0056】

この場合、永久磁石Ｍ１を通った反磁界の磁束が永久磁石保持用の突出部６３の先端６３ａに向かうことも考えられるが、突出部６３を支持している外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２はその外周側端部および内周側端部において磁石磁束が飽和して目詰まりの状態つまり高磁気抵抗の状態となるので、永久磁石Ｍ１を通った反磁界の磁束が外周側ブリッジ部６１および内周側ブリッジ部６２を通って突出部６３に流入する事態を回避することができる。ひいては、反磁界の磁束が突出部６３を通って永久磁石Ｍ１を掠め通る不具合は発生せず、よって永久磁石Ｍ１における不可逆減磁を回避することができる。すなわち、永久磁石Ｍ１における耐減磁性能が向上する。

【0057】

同様に、永久磁石Ｍ２を通った反磁界の磁束が永久磁石保持用の突出部７３の先端７３ａに向かうことも考えられるが、突出部７３を支持している外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２はその外周側端部および内周側端部が磁石磁束の飽和によって目詰まりの状態つまり高磁気抵抗の状態となるので、永久磁石Ｍ２を通った反磁界の磁束が外周側ブリッジ部７１および内周側ブリッジ部７２を通って突出部７３に流入する事態も回避することができる。ひいては、反磁界の磁束が突出部７３を通って永久磁石Ｍ２を掠め通る不具合は発生せず、よって永久磁石Ｍ２における不可逆減磁を回避することができる。すなわち、永久磁石Ｍ２における耐減磁性能が向上する。

【0058】

不可逆減磁の対策として、保磁力の高い永久磁石Ｍ１，Ｍ２を採用したり、永久磁石Ｍ１，Ｍ２の厚み（磁極面Ｍａ，Ｍｂの相互間の厚み）を大きくするといった処置があるが、これらの処置はコストの上昇や回転電機１の大型化を招いてしまう。本実施形態ではそのような処置を講じることなく不可逆減磁を回避できるので、コストの上昇や回転電機１の大型化といった不具合は生じない。

【0059】

［空隙孔９１，９２について］
回転子鉄心２２は、磁極ごとに、外周面に近い位置にかつｄ軸上の位置に、空隙孔（空洞）９１を有している。回転子鉄心２２は、内孔２３に近い位置にかつｑ軸上の位置に、２つの磁極に跨る空隙孔（空洞）９２を有している。

【0060】

各空隙孔９１は、３つの周縁９１ａ，９１ｂ，９１ｃからなるほぼ二等辺三角形の断面形状を有し、回転子鉄心２４の軸方向の全長に亘って形成されている。各空隙孔２６を形成する３つの周縁９１ａ，９１ｂ，９１ｃのうち、二等辺三角形の底辺に相当する周縁９１ａがｄ軸と直交する状態で外周面２２ｘに近接し、残りの２つの周縁９１ｂ，９１ｃが外周面から徐々に離れながらｄ軸に向かうようにｄ軸に対し傾斜している。

【0061】

各空隙孔９２は、７つの周縁９２ａ～９１ｇからなる多角形の断面形状を有し、回転子鉄心２２の軸方向の全長に亘って形成されている。各空隙孔９２を形成する周縁９２ａ～９１ｇのうち、最も大きい周縁９２ａがｑ軸と直交する状態で内孔２３と対向し、この周縁９２ａの両側から外周側に向け立ち上がる２つの周縁９２ｂ，９２ｇがｄ軸を挟んで対向し、この周縁９２ｂ，９２ｇに続く２つの周縁９２ｃ，９２ｆがそれぞれｑ軸に向かって延び、この周縁９２ｃ，９２ｆに続く残りの２つの周縁９２ｄ，９２ｅが外周面２２ｘに徐々に近づきながらｑ軸に向かうようにｄ軸に対し傾斜している。各空隙孔９２は、各空隙孔９１より大きい。これら空隙孔９１，９２は、冷媒（冷却油）の通路となり、回転子鉄心２２の軽量化にも寄与する。

【0062】

なお、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0063】

例えば、回転子の磁極数、寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。回転子の各磁極における永久磁石の設置数は、２つに限らず、必要に応じて、増加可能である。ブリッジを構成する第１センタブリッジは、２本に限らず、３本以上としてもよい。

【要約】

回転子は、回転子鉄心の磁極ごとに、第１及び第２磁石収容領域、第１及び第２外周側磁気空隙、第１及び第２内周側磁気空隙、外周側センタ磁気空隙及び内周側センタ磁気空隙、第１及び第２外周側ブリッジ部、第１及び第２内周側ブリッジ部、センタブリッジ部、永久磁石保持用の第１突出部及び第２突出部、を備える。前記第１及び第２外周側ブリッジ部は、互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置されている。第１及び第２内周側ブリッジ部は、互いの間隔が前記回転子鉄心の外周側から内周側に向けて狭まるように配置され、かつ前記第１及び第２外周側ブリッジ部にそれぞれ連結されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】