特許 7520998 回転子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-12

(45)【発行日】2024-07-23

(54)【発明の名称】回転子

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20240716BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022559305

(86)(22)【出願日】2022-01-05

(86)【国際出願番号】 JP2022000102

(87)【国際公開番号】W WO2023132011

(87)【国際公開日】2023-07-13

【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】久田 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】鹿野 将

(72)【発明者】

【氏名】内田 秀範

【審査官】安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１６１２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０１４８３６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－１４０８４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特許第６８４８１３５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開２０１６－０３２４２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－１５８８３８（ＪＰ，Ａ）

(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】

回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の周方向に沿って所定間隔でかつ前記回転子鉄心の径方向と直交する状態に設けられた複数の第１磁石収容領域と、
前記各第１磁石収容領域に収容され、前記回転子鉄心の周方向に複数の磁極を形成する複数の第１永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１磁石収容領域の両端部に接する一対の第１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、前記各第１内周側磁気空隙に近傍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外に開放される一対の第１外周側磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第１内周側磁気空隙と前記各第１外周側磁気空隙との間に設けられ、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拡がる一対の第１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磁石収容領域を間に挟む状態に設けられ、一端部が前記回転子鉄心の外周側に位置し他端部が前記回転子鉄心の内周側に位置する一対の第２磁石収容領域と、
前記各第２磁石収容領域に収容され、前記各第１永久磁石とともに前記各磁極を形成する複数の第２永久磁石と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２磁石収容領域の前記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外に開放される一対の第２外周側磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２磁石収容領域の前記他端部に接する一対の第２内周側磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２内周側磁気空隙の相互間に設けられた第３磁気空隙と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２内周側磁気空隙と前記第３磁気空隙との間に設けられた一対の第２ブリッジ部と、
を備え、
前記各第１外周側磁気空隙は、前記各第１内周側磁気空隙と対向する第１側縁、この第１側縁から屈曲して前記回転子鉄心の外周面に対向しつつ一部が外周面を通して回転子鉄心の外周に開放する第２側縁、およびこの第２側縁から前記第１側縁に連なる第３側縁を含み、これら第１，第２，第３側縁で囲まれる略三角形状である、
回転子。

【請求項2】

前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第１外周側磁気空隙の前記第２側縁の前記一部を通して前記各第１外周側磁気空隙に連通しかつ前記回転子鉄心の外周面に開口し、前記各第１外周側磁気空隙を前記回転子鉄心外に開放させる複数の第１切込孔と、
前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２外周側磁気空隙に連通しかつ前記回転子鉄心の外周面に開口し、前記各第２外周側磁気空隙を前記回転子鉄心外に開放させる複数の第２切込孔と、
前記回転子鉄心の外周面において、前記磁極ごとの前記各第１切込孔の相互間にかつその各第１切込孔と近い位置に設けられた少なくとも２つの第１溝部と、
前記回転子鉄心の外周面において、前記磁極ごとの前記各第１切込孔と前記各第２切込孔との間に少なくとも２つずつ設けられた第２溝部と、
をさらに備える請求項１に記載の回転子。

【請求項3】

前記各第１溝部の前記周方向の幅寸法Ｅ１および前記径方向の深さ寸法Ｆ１は、前記各第２溝部の前記周方向の幅寸法Ｅ２および前記径方向の深さ寸法Ｆ２より大きい、
請求項２に記載の回転子。

【請求項4】

前記各第１切込孔の前記周方向の幅寸法Ａ１は、前記各第１外周側磁気空隙の前記周方向の幅寸法Ｂ１より小さく、
前記各第２切込孔の前記周方向の幅寸法Ａ２は、前記各第２外周側磁気空隙の前記周方向の幅寸法Ｂ２より小さい、
請求項２に記載の回転子。

【請求項5】

前記各第１切込孔の前記径方向の深さ寸法Ｄ１と、前記各第１切込孔が前記周方向において前記第１外周側磁気空隙より狭まる部分（チップ部）の前記周方向の幅寸法Ｃ１[＝（Ｂ１－Ａ１）／２]との比（＝Ｄ１／Ｃ１）が、0.7～1.1であり、
前記各第２切込孔の前記径方向の深さ寸法Ｄ２と、前記各第２切込孔が前記周方向において前記第２外周側磁気空隙より狭まる部分（チップ部）の前記周方向の幅寸法Ｃ２[＝（Ｂ２－Ａ２）／２]との比（＝Ｄ２／Ｃ２）が、0.7～1.1である、
請求項４に記載の回転子。

【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、回転子鉄心の円周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２０１１－３０４２７号公報

【文献】特開２０１１－１４７２８９号公報

【文献】特開２０１２－１６１２４３号公報

【文献】特開２０１３－１７６２９２号公報

【文献】特開２０１２－１５２０８２号公報

【文献】特開２０１３－２１７６１号公報

【文献】特開２０１４－１０８０２５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、遠心力や電磁吸引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。

【課題を解決するための手段】

【0005】

実施形態の回転子は、回転子鉄心と；前記回転子鉄心の周方向に沿って所定間隔でかつ前記回転子鉄心の径方向と直交する状態に設けられた複数の第１磁石収容領域と；前記各第１磁石収容領域に収容され、前記回転子鉄心の周方向に複数の磁極を形成する複数の第１永久磁石と；前記回転子鉄心の前記各磁極に設けられ、前記第１磁石収容領域の両端部に接する一対の第１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、前記各第１内周側磁気空隙に近傍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外に開放される一対の第１外周側磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第１内周側磁気空隙と前記各第１外周側磁気空隙との間に設けられ、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拡がる一対の第１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磁石収容領域を間に挟む状態に設けられ、一端部が前記回転子鉄心の外周側に位置し他端部が前記回転子鉄心の内周側に位置する一対の第２磁石収容領域と；前記各第２磁石収容領域に収容され、前記各第１永久磁石とともに前記各磁極を形成する複数の第２永久磁石と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２磁石収容領域の前記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外に開放される一対の第２外周側磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２磁石収容領域の前記他端部に接する一対の第２内周側磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２内周側磁気空隙の相互間に設けられた第３磁気空隙と；前記回転子鉄心の前記各磁極において、前記各第２内周側磁気空隙と前記第３磁気空隙との間に設けられた一対の第２ブリッジ部と；を備える。前記各第１外周側磁気空隙は、前記各第１内周側磁気空隙と対向する第１側縁、この第１側縁から屈曲して前記回転子鉄心の外周面に対向しつつ一部が外周面を通して回転子鉄心の外周に開放する第２側縁、およびこの第２側縁から前記第１側縁に連なる第３側縁を含み、これら第１，第２，第３側縁で囲まれる略三角形状である。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、一実施形態に係る永久磁石型回転電機の横断面図。

【図2】図２は、一実施形態における磁極の構成を示す横断図。

【図3】図３は、図２における回転子鉄心に加わる力の一例を示す図。

【図4】図４は、一実施形態の参考としてブリッジ部が変形する例を示す図。

【図5】図５は、図２の要部を拡大して示す横断図。

【図6】図６は、図２の他の要部を拡大して示す横断図。参考として示す図。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、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。

【0008】

図１は、一実施形態に係る永久磁石型回転電機の横断面図、図２は、回転子鉄心における１つの磁極を拡大して示す横断面図である。
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）Ｇ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円柱形状の回転子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。

【0009】

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。

【0010】

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、そ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。

【0011】

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Ｇ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。

【0012】

回転子鉄心２２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Ｇ、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。

【0013】

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Ｇ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の径方向に延びる線を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Ｇから各磁極の円周方向における中心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。

【0014】

図２に示すように、回転子鉄心２２は、当該回転子鉄心２２の円周方向に沿って所定間隔でかつ当該回転子鉄心２２のｄ軸（径方向）と直交する状態に設けられた矩形状の複数の第１磁石収容領域３１を有している。

【0015】

永久磁石Ｍ１は、各第１磁石収容領域３１に収められ、例えば接着剤等により回転子鉄心２２に固定される。これら第１磁石収容領域３１に永久磁石Ｍ１が１つずつ収容され、その各永久磁石Ｍ１によって上記8つの磁極が形成される。永久磁石Ｍ１は、長辺に垂直な方向に磁化されている。また、永久磁石Ｍ１は、例えば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は回転子鉄心２２のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石Ｍ１は、軸方向（長手方向）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。

【0016】

各第１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状に、かつ回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。各第１磁石収容領域３１は、長手方向においてそれぞれ開放状態となる一端部３１ａおよび他端部３１ｂを有するとともに、回転子鉄心２２の外周面２２ｘと対向する側の外側縁（外周側長辺）３１ｃ、および中心軸線Ｇと対向する側の内側縁（内周側長辺）３１ｄを有している。回転子鉄心２２において、各第１磁石収容領域３１の内側縁３１ｄから一端部３１ａに至る領域および内側縁３１ｄから他端部３１ｂに至る領域に、永久磁石Ｍ１の動きを規制するための磁石保持突起３１ｅ，３１ｆがそれぞれ形成されている。

【0017】

回転子鉄心２２の各磁極に、第１磁石収容領域３１の一端部３１ａおよび他端部３１ｂに接する一対の第１内周側磁気空隙３２，３２が設けられている。第１内周側磁気空隙３２，３２は、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。第１内周側磁気空隙３２，３２は、非磁性体の例えば空気を含む磁気的な空隙であり、各第１磁石収容領域３１の外側縁３１ｃに連なる側縁３２ａ、この側縁３２ａから後述の第１ブリッジ部３４に沿って傾斜状に延びる側縁３２ｂ、この側縁３２ｂから上記磁石保持突起３１ｅ，３１ｆにそれぞれ連なる側縁３２ｃを有し、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。

【0018】

回転子鉄心２２の各磁極に、第１内周側磁気空隙３２，３２に近接するとともに回転子鉄心２２の外周面２２Ｘを通してその回転子鉄心２２外に開放される一対の第１外周側磁気空隙３３，３３が設けられている。第１外周側磁気空隙３３，３３は、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。第１外周側磁気空隙３３，３３は、磁気的な空隙であって、第１内周側磁気空隙３２と対向する側縁３３ａ、この側縁３３ａから屈曲して外周面２２ｘに対向しつつ一部が外周面２２ｘを通して回転子鉄心２２の外周に開放する側縁３３ｂ、この側縁３３ｂから側縁３３ａに連なる側縁３３ｃを含み、側縁３３ｂが回転子鉄心２２外に開放していることにより、回転子鉄心２２内での磁石磁束の短絡を抑制するとともに、回転子鉄心２２の軽量化に寄与する。

【0019】

回転子鉄心２２の各磁極において、各第１内周側磁気空隙３２と各第１外周側磁気空隙３３との間に、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徐々に拡がる一対の第１ブリッジ部３４，３４が設けられている。

【0020】

第１磁石収容領域３１、永久磁石Ｍ１、各第１内周側磁気空隙３２，各第１外周側磁気空隙３３、および各第１ブリッジ部３４により、１層目のフラックスバリアが形成される。この１層目のフラックスバリアより外周側の領域が、第１鉄心部２２ａとなる。

【0021】

回転子鉄心２２の各磁極において、第１磁石収容領域２１を間に挟む状態に、一端部４１ａが回転子鉄心２２の外周側に位置し他端部４１ｂが回転子鉄心２２の内周側に位置する一対の第２磁石収容領域４１，４１が設けられている。回転子鉄心２２の中心軸線Ｇと直交する横断面で視た場合、第２磁石収容領域４１，４１はｄ軸に対して線対称の例えばほぼＶ字状に並んで配置されている。第２磁石収容領域４１，４１は、ｄ軸に対して、９０度よりも小さい角度θで傾斜して延在している。すなわち、第２磁石収容領域４１，４１は、回転子鉄心２２の内周側から外周側に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように傾斜して設けられている。角度θは、図示の例に限定されることなく、任意に変更可能である。

【0022】

永久磁石Ｍ２は、各第２磁石収容領域４１に収められ、例えば接着剤等により回転子鉄心２２に固定される。永久磁石Ｍ２は、各永久磁石Ｍ１とともに上記各磁極を形成する。永久磁石Ｍ２は、長辺に垂直な方向に磁化されている。また、永久磁石Ｍ２は、例えば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Ｍ２は回転子鉄心２２のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石Ｍ２は、軸方向（長手方向）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。

【0023】

各第２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状に、かつ回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。各第２磁石収容領域４１は、長手方向において一端部４１ａおよび他端部４１ｂを有するとともに、ｄ軸と対向する側の一側縁４１ｃ、およびｑ軸と対向する側の他側縁４１ｄを有している。回転子鉄心２２において、各第２磁石収容領域４１の他側縁４１ｄから一端部４１ａに至る領域および他側縁４１ｄから他端部４１ｂに至る領域に、永久磁石Ｍ２の動きを規制するための磁石保持突起４１ｅ，４１ｆがそれぞれ形成されている。

【0024】

回転子鉄心２２の各磁極に、各第２磁石収容領域４１の一端部４１ａに接するとともに回転子鉄心２２の外周面２２ｘを通してその回転子鉄心２２外に開放される一対の第２外周側磁気空隙４２，４２が設けられている。第２外周側磁気空隙４２，４２は、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。第２外周側磁気空隙４２，４２は、磁気的な空隙であって、各第２磁石収容領域４１の一側縁４１ｃからその側縁４１ｃと同一面状に延びる側縁４２ａ、この側縁４２ａから屈曲して外周面２２ｘに対向しつつ一部が外周面２２ｘを通して回転子鉄心２２の外周に開放する側縁４２ｂ、この側縁４２ｂから磁石保持突起４１ｅに連なる側縁４２ｃを含み、永久磁石Ｍ２の一端部における磁束（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の軽量化に寄与し、とくに側縁４２ｂが回転子鉄心２２の外周に開放していることで回転子鉄心２２内での磁石磁束の短絡を抑制する。

【0025】

回転子鉄心２２の各磁極に、各第２磁石収容領域４１の他端部４１ｂに接する一対の第２内周側磁気空隙４３，４３が設けられている。第２内周側磁気空隙４３，４３は、回転子鉄心２２を軸方向に貫通して形成されている。第２内周側磁気空隙４３，４３は、磁気的な空隙であって、各第２磁石収容領域４１の一側縁４１ｃと接する位置からｄ軸に向かって延びる側縁４３ａ、この側縁４３ａから内孔２３に向かって延びる側縁４３ｂ、この側縁４３ｂからｑ軸側に湾曲した側縁４３ｃ、この側縁４３ｃから各第２磁石収容領域４１の側縁４１ｄに向かって立ち上がる側縁４３ｄ、この側縁４３ｄから上記磁石保持突起４１ｆに連なる側縁４３ｅを含み、永久磁石Ｍ２の他端部における磁束（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。

【0026】

回転子鉄心２２の各磁極において、各第２内周側磁気空隙４３の相互間に、１つの第３磁気空隙４４が設けられている。第３磁気空隙４４は、磁気的な空隙であって、４つの側縁４４ａ～４４ｄからなる矩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。第３磁気空隙４４を形成する４つの側縁４４ａ～４４ｄのうち、外周側に位置する側縁４４ａがｄ軸と直交する状態で第１磁石収容領域３１と対向し、内周側に位置する側縁４４ｃが側縁４４ａと平行な状態で内孔２３と対向し、これら側縁４４ａ，４４ｃの相互間に位置する側縁４４ｂ，４４ｄが互いに平行な状態で後述の第２ブリッジ部４５，４５と隣接している。外周側の側縁４４ａは、第２内周側磁気空隙４３，４３のそれぞれ外周側の側縁４３ａを相互に結ぶ線と同一線上に位置している。内周側の側縁４４ａは、第２内周側磁気空隙４３，４３のそれぞれ内周側の側縁４２ｃを相互に結ぶ線と同一線上に位置している。第２内周側磁気空隙４３，４３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。

【0027】

回転子鉄心２２の各磁極において、各第２内周側磁気空隙４３と第３磁気空隙４４との間に、一対の第２ブリッジ部４５，４５が設けられている。

【0028】

各第２磁石収容領域４１、各永久磁石Ｍ２、各第２外周側磁気空隙４２、各第２内周側磁気空隙４３、第３磁気空隙４４、および各第２ブリッジ部４５，４５により、２層目のフラックスバリアが形成される。この２層目のフラックスバリアと上記１層目のフラックスバリアとで囲まれる領域が第２鉄心部２２ｂとなり、２層目のフラックスバリアより内周側の領域が第３鉄心部２２ｃとなる。

【0029】

回転子鉄心２２の各磁極における一対の第１ブリッジ部３４，３４は、第１鉄心部２２ａと第２鉄心部２２ｂとを結合する結合要素であり、互いの間隔が回転子鉄心２２の内周側から外周側に向け徐々に拡がるように傾斜して延びる柱状に形成されている。第１ブリッジ部３４，３４の幅は、互いに同じであり、磁石磁束の漏れが少なくなるようできるだけ細く、しかしながら当該第１ブリッジ部３４，３４のそれぞれに加わる強い曲げ応力に対して十分な強度を有する必要最小限の状態に、設定されている。大きな回転トルクが発生する状況下で、回転子鉄心２２の第１鉄心部２２ａに円周方向の電磁力が加わった場合でも、第１ブリッジ部３４，３４により第１鉄心部２２ａを第２鉄心部２２ｂ側から安定して支持することができる。

【0030】

回転子鉄心２２の各磁極における一対の第２ブリッジ部４５，４５は、第２鉄心部２２ｂと第３鉄心部２２ｃとを結合する結合要素であり、ｄ軸とほぼ平行に延びる柱状に形成されている。第２ブリッジ部４５，４５の幅は、互いに同じであり、磁石磁束の漏れが少なくなるようできるだけ細く、しかしながら当該第２ブリッジ部４５，４５のそれぞれに生じる遠心応力に適応する必要最小限の状態に、設定されている。大きな回転トルクが発生する状況下で、回転子鉄心２２の第１鉄心部２２ａおよび第２鉄心部２２ｂに円周方向の電磁力が加わった場合でも、第２ブリッジ４５，４５により第１鉄心部２２ａおよび第２鉄心部２２ｂを第３鉄心部２２ｃ側から安定して支持することができる。

【0031】

とくに、第１ブリッジ部３４，３４については、互いの間隔が回転子鉄心２２の内周側から外周側に向け徐々に拡がるように傾斜しているので、第１ブリッジ部３４，３４に加わる曲げ応力を緩和できる。すなわち、図３に示すように、回転子鉄心２２が図示時計回り方向に回転トルクを発生している状態で遠心力や電磁吸引力など矢印方向の力Ｐが回転子トルク２２の外周面２２ｘに加わっても、第１ブリッジ部３４，３４の根本部分に加わる曲げ応力を緩和でき、これにより第１ブリッジ部３４，３４の変形およびそれに伴う回転子鉄心２２の外周側部位の変位を小さく抑えることができる。

【0032】

仮に、図４に示すように、第１ブリッジ部３４，３４の互いに平行に延びている構成を考えると、上記同様の力Ｐが回転子トルク２２の外周面２２ｘに加わった場合、第１ブリッジ部３４，３４の根本部分に大きな曲げ応力が加わり、第１ブリッジ部３４，３４が倒れ込むように変形する可能性がある。本実施形態ではこのような不具合は生じない。

【0033】

また、回転子鉄心２２の各磁極には、図５に拡大して示すように、外周面２２ｘと第１外周側磁気空隙３３，３３とを連通しその第１外周側磁気空隙３３，３３を外周面２２ｘの外に開放させる一対の第１切込孔５１，５１が設けられている。回転子鉄心２２の各磁極には、図６に拡大して示すように、外周面２２ｘと第２外周側磁気空隙４２，４２とを連通しその第２外周側磁気空隙４２，４２を外周面２２ｘの外に開放させる一対の第２切込孔５２，５２が設けられている。第１切込孔５１，５１および第２切込孔５２，５２は、回転子鉄心２２の軸方向に亘って延在している。

【0034】

そして、回転子鉄心２２の外周面２２ｘにおいて、磁極ごとの第１外周側磁気空隙３３，３３の相互間に、少なくとも２つの湾曲状の第１溝部（凹部やフェイスカット部ともいう）６１，６１が設けられている。回転子鉄心２２の外周面２２ｘにおいて、磁極ごとの第１外周側磁気空隙３３，３３と第２外周側磁気空隙４２，４２との相互間に、少なくとも２つの湾曲状の第２溝部（凹部やフェイスカット部ともいう）６２，６２が設けられている。
回転子鉄心２２の外周面２２ｘにおいて、磁極ごとの第２外周側磁気空隙４２，４２とｑ軸との相互間に、それぞれ湾曲状の第３溝部（凹部やフェイスカット部ともいう）６３，６３が設けられている。これら溝部６１～６３は、回転子鉄心２２の軸方向に亘って延在している。

【0035】

本実施形態のように、１層目のフラックスバリアが第１切込孔５１，５１を通して回転子鉄心２２の外に開放し、かつ２層目のフラックスバリアが第２切込孔５２，５２を通して回転子鉄心２２の外に開放する構成の場合、回転子鉄心２２の外周部の磁気抵抗が急峻に変化するため、騒音、振動、トルク脈動などが生じ易い。

【0036】

この点を考慮し、本実施形態では、回転子鉄心２２の外周面２２ｘにおいて、各磁極における第１切込孔５１，５１の相互間に第１溝部６１，６１を備え、各磁極における第１切込孔５１，５１と第２切込孔５２，５２との間に第２溝部６２，６２を備え、各磁極における第２切込孔５２，５２とｑ軸との間に第３溝部６３，６３を備えている。少なくとも第１溝部６１，６１および第２溝部６２，６２が存在することで、回転子鉄心２２の外周部の磁気抵抗の変化を実用レベルに抑えることができる。

【0037】

その上で、第１溝部６１，６１の円周方向の幅寸法Ｅ１および径方向の深さ寸法Ｆ１が第２溝部６２，６３の円周方向の幅寸法Ｅ２および径方向の深さ寸法Ｆ２より大きいことにより、回転子鉄心２２および固定子１０における鎖交磁束分布がより適切となる。これにより、騒音、振動、トルク脈動をより効果的に低減することができる。

【0038】

しかも、各第１切込孔５１の円周方向の幅寸法Ａ１は、各第１外周側磁気空隙３３の円周方向の幅寸法Ｂ１より小さい。各第１切込孔５１が円周方向において各第１外周側磁気空隙３３より狭まる部分がチップ部５１ａとなる。各第２切込孔５２の円周方向の幅寸法Ａ２は、各第２外周側磁気空隙４２の円周方向の幅寸法Ｂ２より小さい。各第１切込孔５２が円周方向において各第２外周側磁気空隙４２より狭まる部分がチップ部５２ａとなる。

【0039】

回転子鉄心２２の外周部の磁気抵抗の変化をより円滑化するためには、第１溝部６１，６１および第２溝部６２，６２が存在することに加えてチップ部５１ａ，５２ａが存在することが重要な要素となる。

【0040】

とくに、各第１切込孔５１の径方向の深さ寸法Ｄ１と、チップ部５１ａの円周方向の幅寸法Ｃ１[＝（Ｂ１－Ａ１）／２]との比（＝Ｄ１／Ｃ１）が、0.7～1.1の範囲に設定される。各第２切込孔５２の径方向の深さ寸法Ｄ２と、チップ部５２ａの円周方向の幅寸法Ｃ２[＝（Ｂ２－Ａ２）／２]との比（＝Ｄ２／Ｃ２）が、0.7～1.1の範囲に設定される。これらの範囲は、回転子鉄心２２の外周部の磁気抵抗の変化をより円滑化するために好適である。

【0041】

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。
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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】