特許 7592762 回転電機

(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】2024-11-22

(45)【発行日】2024-12-02

(54)【発明の名称】回転電機

(51)【国際特許分類】

   H02K 1/276 20220101AFI20241125BHJP

【ＦＩ】

H02K1/276

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023005604

(22)【出願日】2023-01-18

(65)【公開番号】P2024101607

(43)【公開日】2024-07-30

【審査請求日】2023-09-29

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100154380

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 隆一

(74)【代理人】

【識別番号】100081972

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 豊

(72)【発明者】

【氏名】厚田 大輝

(72)【発明者】

【氏名】横井 雅

(72)【発明者】

【氏名】竹原 聖翔

【審査官】谿花 正由輝

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１１０８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０６７３４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／０８７７４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－２３００４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０１９３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１８６２９２（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】

軸線を中心に回転するロータと、該ロータの外周面の周囲に配置され、前記ロータに対する回転磁界を生成するステータと、を備える回転電機であって、
前記ロータは、
周方向複数の磁石収容孔と、該磁石収容孔に隣接するフラックスバリアと、が設けられたロータコアと、
前記軸線に垂直な垂直断面において、直線状ないし円弧状に延在する幅と、幅に対して垂直な厚さ、とを有し、前記磁石収容孔に収容される永久磁石と、を備え、
前記永久磁石は、それぞれ幅方向に延在し、互いに対向する第１面および第２面と、それぞれ厚さ方向に延在し、互いに対向する第１端面および第２端面と、を有し、
前記磁石収容孔は、前記第１面に対向する第１対向面と、前記第２面に対向する第２対向面と、により形成され、
前記第１対向面は、前記第２対向面よりも前記ロータの前記外周面側に位置し、
前記第１対向面と前記第１面との間には、前記永久磁石の幅方向に沿って隙間が設けられ、
前記ロータコアは、前記第１対向面および前記第２対向面のうち前記第１対向面のみに突起部を有し、
前記突起部は、前記第１対向面から、前記永久磁石の前記第１面の角部と前記永久磁石の幅方向中心を通って厚さ方向に延在する中心線との間のうち、前記第１面の前記角部側である所定部位に向けて突設され、
前記突起部は、前記第１端面と前記中心線との間に位置し、前記永久磁石の厚さ方向と略平行に延在する一対の側面である、前記第１端面側の第１側面および前記中心線側の第２側面を有し、
前記第１側面は、前記第１端面よりも前記中心線側に位置し、前記第２端面は、前記中心線よりも前記第１端面側に位置することを特徴とする回転電機。

【請求項2】

請求項１に記載の回転電機において、
前記永久磁石は、前記垂直断面において幅方向に直線状に延在し、
前記永久磁石の幅方向の長さをＸと定義するとき、前記角部から前記突起部の幅方向中心位置までの距離Ｔが、
０＜Ｔ≦０．２・Ｘ
の関係を満たすように、前記突起部が設けられることを特徴とする回転電機。

【請求項3】

請求項１に記載の回転電機において、
前記永久磁石は、前記垂直断面において幅方向に円弧状に延在し、
前記永久磁石の前記第１面の幅方向一方の角部を通る前記第１面に垂直な第１仮想線と、幅方向他方の角部を通る前記第１面に垂直な第２仮想線とのなす角をθと定義するとき、前記角部から前記突起部の幅方向中心位置までの距離Ｔが、
０＜Ｔ≦０．１３・θ
の関係を満たすように、前記突起部が設けられることを特徴とする回転電機。

【請求項4】

請求項２または３に記載の回転電機において、
前記突起部の突出量は、前記第１対向面から前記第１面までの距離である前記隙間の長さよりも短いことを特徴とする回転電機。

【請求項5】

請求項２または３に記載の回転電機において、
前記突起部は、前記垂直断面において略矩形状を呈することを特徴とする回転電機。

【請求項6】

請求項１に記載の回転電機において、
前記突起部は、幅方向に延在し、前記一対の側面の先端部を接続する先端面をさらに有し、
前記永久磁石は、前記第１面と前記先端面との間に所定の隙間が設けられ、かつ、前記第２面が前記第２対向面に接した状態で、前記磁石収容孔に収容されることを特徴とする回転電機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、永久磁石が埋め込まれたロータを有する回転電機に関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、複数の永久磁石の保持力を調整することで、固定子巻線を流れる電流による磁場変動に対する熱減磁耐性を向上させるようにした回転電機が知られている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－３６５１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般に、回転電機のような磁気回路に永久磁石が組み込まれた場合、磁石の角部で減磁率が大きくなる。したがって、この点を考慮したうえで、減磁耐性の効率的な向上を図ることが好ましい。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一態様は、軸線を中心に回転するロータと、ロータの外周面の周囲に配置され、ロータに対する回転磁界を生成するステータと、を備える回転電機である。ロータは、周方向複数の磁石収容孔と、磁石収容孔に隣接するフラックスバリアと、が設けられたロータコアと、軸線に垂直な垂直断面において、直線状ないし円弧状に延在する幅と、幅に対して垂直な厚さ、とを有し、磁石収容孔に収容される永久磁石と、を備える。永久磁石は、それぞれ幅方向に延在し、互いに対向する第１面および第２面と、それぞれ厚さ方向に延在し、互いに対向する第１端面および第２端面と、を有し、磁石収容孔は、第１面に対向する第１対向面と、第２面に対向する第２対向面と、により形成され、第１対向面は、第２対向面よりもロータの外周面側に位置し、第１対向面と第１面との間には、永久磁石の幅方向に沿って隙間が設けられ、ロータコアは、第１対向面および第２対向面のうち第１対向面のみに第１対向面から第１面に向けて突設された突起部を有し、突起部は、第１対向面から、永久磁石の第１面の角部と永久磁石の幅方向中心を通って厚さ方向に延在する中心線との間のうち、第１面の角部側である所定部位に向けて突設され、突起部は、第１端面と中心線との間に位置し、永久磁石の厚さ方向と略平行に延在する一対の側面である、第１端面側の第１側面および中心線側の第２側面を有し、第１側面は、第１端面よりも中心線側に位置し、第２端面は、中心線よりも第１端面側に位置する。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、回転電機に含まれる永久磁石の減磁耐性を効率的に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の実施形態に係る回転電機の要部構成を示す、軸線に垂直な断面図。

【図2】単一の磁極部の構成を示す図１の要部拡大図。

【図3】図１の回転電機に対する磁界の作用を模式的に示す図。

【図4】図２の磁極部に含まれる永久磁石の周辺領域を拡大して示す図。

【図5A】図４のＡ部拡大図。

【図5B】図４のＢ部拡大図。

【図6】本発明の実施形態に係る回転電機による磁束の流れを模式的に示す図。

【図7】永久磁石の角部における減磁率の一例を示すコンタ図。

【図8A】本発明の実施形態に係る回転電機の所定部位における、突起部の位置と減磁率との関係を示す図。

【図8B】本発明の実施形態に係る回転電機の他の所定部位における、突起部の位置と減磁率との関係を示す図。

【図9】図２の変形例を示す図。

【図10】図９の要部拡大図。

【図11】本発明の実施形態に係る回転電機に含まれる突起部の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、図１～図１１を参照して本発明の実施形態について説明する。本発明の実施形態に係る回転電機は、ハイブリッド車両や電気自動車に搭載され、車両駆動用の電動機として用いることができ、発電機として用いることもできる。なお、回転電機は、車両以外に搭載し、種々の用途に用いることもできる。

【0009】

図１は、本発明の実施形態に係る回転電機の要部構成を示す、軸線ＣＬ０に垂直な断面図である。図１に示すように、回転電機１００は、軸線ＣＬ０を中心に回転するロータ１と、ロータ１の外周面１ａを包囲するように配置されたステータ２とを備える。

【0010】

ロータ１は、軸線ＣＬ０を中心とした略円環形状のロータコア１０と、ロータコア１０に形成された周方向複数の磁極部３０と、を有する。ロータコア１０の内周面１０ａには、例えば回転電機１００の出力軸を構成する不図示のロータシャフトが嵌合され、ロータ１はロータシャフトと一体に回転する。ロータ１の外周面１ａはロータコア１０の外周面に相当する。ロータコア１０は、磁性体である金属製の複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して形成される。

【0011】

磁極部３０は、周方向等間隔に複数設けられる。図１の例では、４５°毎に８個の磁極部３０が設けられる。各磁極部３０は、ロータコア１０に形成された複数（図では３個）の磁石収容孔３１と、磁石収容孔３１に収容された永久磁石３２とを有する。各磁石収容孔３１には、単一または複数の永久磁石３２を収容することができる。図１では、単一の磁石収容孔３１に２個の永久磁石３２が長手方向に並んで収容されるが、単一の磁石収容孔３１に収容される永久磁石３２の数は１個でもよく、３個以上でもよい。以下では、単一の磁石収容孔３１に複数の永久磁石３２が収容される場合であっても、全体で１つの永久磁石３２として扱う。

【0012】

なお、本実施形態では、磁極部３０の周方向中央を径方向に延びる軸をｄ軸と定義し、磁極部３０の周方向端部を径方向に延び、ｄ軸に対し電気角で９０°隔てた軸をｑ軸と定義する。

【0013】

ステータ２は、ロータ１の外周面１ａから径方向に所定の間隔を隔てて配置された、軸線ＣＬ０を中心とした略円環状のステータコア２０と、ステータコア２０に取り付けられたコイル２１と、を有する。ステータコア２０は、磁性体である金属製の複数枚の電磁鋼板を積層して構成される。ステータコア２０の内周面には、径方向内側に向けて周方向複数のティース２２が突設され、隣り合うティース２２の間にスロットが形成される。コイル２１は、ティース２２に巻回された巻線により構成される。

【0014】

コイル２１に電流を流すと、ステータ２に磁界が発生する。この磁界と、ロータ１の磁極部３０の永久磁石３２によって発生する磁界とが相互作用することにより、ロータ１が回転する。

【0015】

図２は、図１の要部拡大図であり、単一の磁極部３０の構成を示す図である。図２に示すように、磁極部３０における３つの磁石収容孔３１、すなわち第１磁石収容孔３１１、第２磁石収容孔３１２および第３磁石収容孔３１３は、ｄ軸に対称に設けられる。より詳しくは、第１磁石収容孔３１１は、ｄ軸と略直交するように周方向に延在するとともに、ｄ軸を中心にして対称に形成される。第２磁石収容孔３１２および第３磁石収容孔３１３は、その径方向内側端部が径方向外側端部よりもｄ軸に近づくように径方向斜めに延設され、ｄ軸を中心として略Ｖ字状となるように形成される。以下では、第１磁石収容孔３１１、第２磁石収容孔３１２および第３磁石収容孔３１３をまとめて、磁石収容孔３１１～３１３または単に磁石収容孔３１で表すことがある。

【0016】

３つの永久磁石３２は、第１磁石収容孔３１１に収容される第１永久磁石３２１、第２磁石収容孔３１２に収容される第２永久磁石３２２、および第３磁石収容孔３１３に収容される第３永久磁石３２３であり、磁極部３０は、いわゆる∇型の磁石配置を有する。以下では、第１永久磁石３２１、第２永久磁石３２２および第３永久磁石３２３をまとめて永久磁石３２１～３２３または単に永久磁石３２で表すことがある。永久磁石３２１～３２３は互いに同一形状であり、これらはそれぞれ、磁石収容孔３１１～３１３の形状に対応して、軸方向から見た断面が略長方形で、かつ、軸方向に延びる平板状に形成される。永久磁石３２１～３２３には、ネオジム磁石やフェライト磁石等、種々のものを用いることができる。

【0017】

軸線ＣＬ０に垂直な断面において、永久磁石３２１～３２３の長手方向を幅と呼び、短手方向を厚さと呼ぶ。永久磁石３２１～３２３は、幅方向（長手方向）に延在する一対の外側面３２ａおよび内側面３２ｂと、厚さ方向（短手方向）に延在する一対の端面３２ｃ，３２ｄとを有する。永久磁石３２１～３２３の外側面３２ａはいずれも、内側面３２ｂよりも径方向外側（ロータ１の外周面１ａ側）に位置する。永久磁石３２１～３２３は、その幅方向中央を通って厚さ方向に延在する中心線ＣＬ１に対し、全体が対称に構成される。なお、第１永久磁石３２１の中心線ＣＬ１は、ｄ軸に一致する。

【0018】

永久磁石３２１～３２３は、いずれも厚さ方向に磁化される。例えば、永久磁石３２１～３２３の外側面３２ａがそれぞれＮ極に磁化され、内側面３２ｂがそれぞれＳ極に磁化される。なお、周方向隣り合う磁極部３０では、磁化の方向が反対となる。

【0019】

ロータコア１０には、磁石収容孔３１に連なってフラックスバリア３３が形成される。フラックスバリア３３は、永久磁石３２の一対の端面３２ｃ、３２ｄに隣接し、永久磁石３２の幅方向外側に向けて（例えば径方向外側に向けて）延在する。フラックスバリア３３は空気層であり、ロータコア１０よりも磁気抵抗が大きい。フラックスバリア３３を設けることで、永久磁石３２によって発生する磁束がロータ側で磁気的に短絡することを抑制することができる。フラックスバリア３３にロータコア１０よりも透磁率が低い樹脂を充填し、フラックスバリア３３を樹脂層とすることもできる。

【0020】

このような回転電機１００においては、図３に模式的に示すように、永久磁石３２に対し、その磁化方向Ａ１とは反対方向に、コイル２１による逆磁界Ａ２が作用する。このとき、図示は省略するが、磁束密度Ｂと磁界の強度Ｈとの関係を示すＢ－Ｈ曲線（磁化曲線）において、パーミアンス係数Ｐｃによって表される動作点が、Ｂ－Ｈ曲線の屈曲点を越えなければ、可逆減磁であり、永久磁石３２の磁束密度は元の状態に戻ることができる。しかし、逆磁界が大きくなると、あるいは、永久磁石３２が高温になると、動作点が屈曲点を超えて、不可逆減磁となるおそれがある。

【0021】

特に、永久磁石３２の角部は、磁束が集中しやすく、パーミアンス係数Ｐｃが低いため、磁束の短絡を抑制するようにフラックスバリア３３を設けた場合であっても、不可逆減磁が生じやすい。そこで、このような不可逆減磁を抑えて、永久磁石３２の減磁耐性（熱減磁耐性）を効率的に向上するため、本実施形態は以下のように回転電機１００を構成する。

【0022】

図４は、永久磁石３２（第１永久磁石３２１、第２永久磁石３２２、第３永久磁石３２３）の周辺領域を拡大して示す図である。なお、図４では、フラックスバリア３３を簡易的に示す。図４に示すように、磁石収容孔３１は、永久磁石３２の外側面３２ａに対向する外側対向面３１ａと、永久磁石３２の内側面３２ｂに対向する内側対向面３１ｂとを有する。外側対向面３１ａは外側面３２ａと略平行に延在し、内側対向面３１ｂは内側面３２ｂと略平行に延在する。永久磁石３２は、内側面３２ｂが内側対向面３１ｂに接した状態で磁石収容孔３１に収容される。

【0023】

外側対向面３１ａから内側対向面３１ｂまでの長さは、永久磁石３２の厚さより長い。このため、外側対向面３１ａと外側面３２ａとの間には、永久磁石３２の幅方向に沿った隙間３４が延在する。このように隙間３４を設けた状態で、永久磁石３２は、接着剤などの固定手段を用いて磁石収容孔３１の所定位置に固定される。なお、固定手段として隙間３４に樹脂材を充填し、これにより永久磁石３２を固定するようにしてもよい。

【0024】

外側対向面３１ａからは、永久磁石３２の外側面３２ａに向けて、中心線ＣＬ１を対称に一対の突起部３５が突設される。以下では、一対の突起部３５を、便宜上、第１突起部３５１および第２突起部３５２と呼ぶことがある。図５Ａは、図４のＡ部拡大図であり、図５Ｂは、図４のＢ部拡大図である。

【0025】

図５Ａに示すように、第１突起部３５１は、永久磁石３２の端面３２ｃと中心線ＣＬ１との間に位置する。より詳しくは、第１突起部３５１は、外側面３２ａと端面３２ｃとが交差する角部の近傍であり、端面３２ｃよりも中心線ＣＬ１側に位置する。好ましくは、第１突起部３５１は、端面３２ｃと中心線ＣＬ１との間であり、中心線ＣＬ１よりも端面３２ｃ側に位置する。換言すると、永久磁石３２の幅方向全長をＸ（図４参照）、永久磁石３２の端面３２ｃから第１突起部３５１の幅方向中心位置までの距離をＴとすると、Ｔは０よりも大きく、かつ、０．５Ｘよりも小さくなるように、好ましくは０．２５Ｘよりも小さくなるように設定される。より好ましくは、次式(I)を満たすように第１突起部３５１が設けられる。
０＜Ｔ≦０．２・Ｘ ・・・(I)

【0026】

図５Ｂに示すように、第２突起部３５２も第１突起部３５１と同様に構成される。すなわち、永久磁石３２の端面３２ｄから突起部３５の幅方向中心位置までの距離をＴとすると、Ｔは０よりも大きく、かつ、０．５Ｘよりも小さくなるように、好ましくは０．２５Ｘよりも小さくなるように、より好ましくは上式(I)を満たすように第２突起部３５２が設けられる。

【0027】

図５Ａ，図５Ｂに示すように、突起部３５（第１突起部３５１、第２突起部３５２）は略矩形状を呈し、永久磁石３２の厚さ方向と略平行に延在する一対の側面３５ａ，３５ｂと、幅方向に略平行に延在する先端面３５ｃとを有する。側面３５ａは、永久磁石３２１の角部側（端面３２ｃ，３２ｄ側）であり、側面３５ｂは中心線ＣＬ１側である。第１突起部３５１の側面３５ａ，３５ｂは、永久磁石３２の端面３２ｃと中心線ＣＬ１との間、より詳しくは、側面３５ａは端面３２ｃよりも中心線ＣＬ１側に位置し、側面３５ｂは中心線ＣＬ１よりも端面３２ｃ側に位置する。第２突起部３５２の側面３５ａ，３５ｂは、永久磁石３２の端面３２ｄと中心線ＣＬ１との間、より詳しくは、側面３５ａは端面３２ｄよりも中心線ＣＬ１側に位置し、側面３５ｂは中心線ＣＬ１よりも端面３２ｄ側に位置する。

【0028】

突起部３５の先端面３５ｃと永久磁石３２の外側面３２ａとの間には、所定長さだけ隔てた隙間３５ｄが設けられる。これにより永久磁石３２が磁石収容孔３１に挿入されるとき、永久磁石３２が磁石収容孔３１の縁部に接触して永久磁石３２が損傷することを防止できる。なお、永久磁石３２を磁石収容孔３１の縁部に接触することなく挿入できるのであれば、隙間３５ｄは小さいほど好ましい。

【0029】

図６は、突起部３５を設けたことによる磁束の流れの変化を模式的に示す図であり、一例として、第２永久磁石３２２の端面３２ｄ側の角部の周辺領域を拡大して示す。図中の点線矢印は、突起部３５を設けない場合の磁束の流れであり、実線矢印は、突起部３５を設けた場合の磁束の流れである。図６に示すように、突起部３５がない場合には、磁束が永久磁石３２の角部に集中する（点線矢印）。一方、突起部３５がある場合には、磁束が角部を迂回し、突起部３５を通って永久磁石３２に流れ込む（実線矢印）。このため、磁束の流れが分散され、角部における磁束の集中が緩和される。

【0030】

図７は、永久磁石３２（第２永久磁石３２２）の角部の近傍における減磁率を示すコンタ図である。図中の点線は、突起部３５を設けない場合のコンタ図である。図７の点線に示すように、減磁率は永久磁石３２の角部に近づくほど大きくなり、領域ＡＲ１（ハッチング）で最大となる。図中の実線の領域ＡＲ２（ハッチング）は、突起部３５を設けた場合に減磁率が最大となる領域であり、領域ＡＲ１と減磁率の大きさは等しい。なお、突起部３５を設けた場合の減磁率の変化をコンタ図で示すと、図が煩雑となるため、図７では、領域ＡＲ１に対応する領域ＡＲ２のみを示す。

【0031】

突起部３５を設けた場合には、上述したように永久磁石３２の角部での磁束の集中が緩和される。このため、図７に示すように、領域ＡＲ２は領域ＡＲ１よりも小さくなる。すなわち、角部近傍における減磁率が所定値以上となる範囲は、突起部３５を設けたことにより小さくなる。これにより、永久磁石３２の角部における減磁の程度を抑制することができる。

【0032】

本実施形態では、上式(I)を満たすように突起部３５が設けられる。この場合、永久磁石３２の端面３２ｃ，３２ｄから突起部３５の中心までの距離Ｔ（図５Ａ，図５Ｂ）が仮に０であると、突起部３５を介して永久磁石３２の角部に磁束が流れるため、角部の減磁を抑制することができない。このため、０＜Ｔを満たすように突起部３５を設ける必要がある。また、角部からの距離Ｔが長すぎると、角部に向かう磁束を、突起部３５を介して迂回させることができず、角部の減磁抑制の効果が得られない。このため、Ｔ≦０．２Ｘを満たすように突起部３５を設けることが好ましい。

【0033】

突起部３５の位置を永久磁石３２の幅方向に変化させた場合の解析結果は以下のようになる。図８Ａは、第３永久磁石３２３の角部（径方向内側に位置する角部）近傍における解析結果の一例を示す図であり、図８Ｂは、第２永久磁石３２２の角部（径方向外側に位置する角部）近傍における解析結果の一例を示す図である。図８Ａ，図８Ｂでは、永久磁石３２を所定温度（例えば１８０℃）まで上昇させて逆磁界を印加した後の減磁率αにより減磁耐性が評価される。図中の横軸は、永久磁石３２の角部（端面３２ｃ）からの距離Ｔであり、縦軸は減磁率αである。減磁率αは全てマイナスの値としており、減磁率αが大きいほどマイナスの値が大きくなる。そして、減磁率αが小さいほど（図の上側にいくほど）、減磁耐性が大きくなる。

【0034】

図中の特性ｆ０は、突起部３５を設けない場合の特性であり、特性ｆ１～ｆ４は、突起部３５の高さ（突出量）をそれぞれ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍ、０．１５ｍｍおよび０．２ｍｍとした場合の特性である。図８Ａに示すように、特性ｆ１～ｆ４のいずれにおいても、距離Ｔが０から増加するに従い減磁率αは徐々に小さくなる。そして、減磁率αは、距離Ｔａ当たりで最小になった後、距離Ｔの増加に伴い徐々に大きくなり、距離Ｔ１で、特性ｆ０よりも大きくなる。また、距離Ｔが０からＴ１の範囲では、突起部３５の高さが高いほど、減磁率αが抑えられ、高さが０．２ｍｍのときに減磁抑制の効果が最大となる。

【0035】

図８Ｂも図８Ａと同様の傾向を示す。すなわち、図８Ｂに示すように、特性ｆ１～ｆ４のいずれにおいても、距離Ｔが０から増加するに従い減磁率αは徐々に小さくなる。そして、減磁率αは、距離Ｔｂ当たりで最小になった後、距離Ｔの増加に伴い徐々に大きくなり、距離Ｔ２で、特性ｆ０よりも大きくなる。また、距離Ｔが０からＴ２の範囲では、突起部３５の高さが高いほど、減磁率αが抑えられる。

【0036】

ここで、Ｔ１，Ｔ２は、いずれも０．２Ｘ以下であり、上式(I)を満たす。これにより、上式(I)を満たすように突起部３５を設ければ、永久磁石３２の減磁率を良好に抑えることができる。また、突起部３５の高さ（突出量）が大きいほど、減磁抑制の効果が高い。なお、減磁抑制の効果が得られる範囲は、永久磁石３２の配置に応じて異なり、例えば０＜Ｔ≦０．１Ｘの範囲で効果が得られる場合がある。このため、永久磁石３２の配置に応じて、上式(I)の範囲内で突起部３５の位置を変更してもよい。

【0037】

以上では、回転電機１００に矩形状断面の永久磁石３２を用いる場合について説明したが、円弧状断面の永久磁石３２０を用いることもできる。図９は、その一例を示す磁極部３００の要部断面図である。図９では、幅方向に円弧状に延在する３つの永久磁石３２０が、永久磁石３２に対応して円弧状に形成された３つの磁石収容孔３１０に収容される。３つの永久磁石３２０はいずれも外側面３２０ａ側に湾曲される。

【0038】

図１０は、図９の要部拡大図である。図１０に示すように、永久磁石３２０の外側面３２０ａと磁石収容孔３１０の外側対向面３１０ａとの間には、永久磁石３２０の幅方向に沿った略円弧状の隙間３４０が設けられる。外側対向面３１０ａには、図４と同様、外側面３２０ａに向けて一対の突起部３５０が突設される。一対の突起部３５０は、永久磁石３２０の端面３２０ｃと中心線ＣＬ１との間の領域および端面３２０ｄと中心線ＣＬ１との間の領域に位置する。

【0039】

より詳しくは、突起部３５０の幅方向中心位置は、フラックスバリア３３０に隣接した永久磁石３２０の端面３２０ｃ，３２０ｄからそれぞれ距離Ｔだけ離れた位置にある。円弧状の永久磁石３２０の中心角をθとすると、距離Ｔは、次式(II)を満たすように設定することが好ましい。
０＜Ｔ≦０．１３・θ ・・・(II)

【0040】

これによりステータ２からの磁束が、永久磁石３２０の角部を迂回して突起部３５０を通って永久磁石３２０に流れ込むようになる。このため、磁束の流れが分散され、永久磁石３２０の角部における磁束の集中が緩和されて、角部の減磁を抑制することができる。なお、上式(II)の角度θは、永久磁石３２０の一端面３２０ｃを通る仮想線Ｌ１と他端面３２０ｄを通る仮想線Ｌ２とのなす角、あるいは永久磁石３２０の外側面３２０ａの両端の角部を通り、外側面３２０ａに垂直な仮想線Ｌ１，Ｌ２のなす角、として表すこともできる。

【0041】

本実施形態によれば以下のような作用効果を奏することができる。
（１）回転電機１００は、軸線ＣＬ０を中心に回転するロータ１と、ロータ１の外周面１ａの周囲に配置され、ロータ１に対する回転磁界を生成するステータ２と、を備える（図１）。ロータ１は、周方向複数の磁石収容孔３１，３１０と、磁石収容孔３１，３１０に隣接するフラックスバリア３３，３３０と、が設けられたロータコア１０と、軸線ＣＬ０に垂直な垂直断面において、直線状ないし円弧状に延在する幅と、幅に対して垂直な厚さ、とを有し、磁石収容孔３１に収容される永久磁石３２，３２０と、を備える（図２，図９）。永久磁石３２，３２０は、それぞれ幅方向に延在し、互いに対向する外側面３２ａ，３２０ａ（第１面）および内側面３２ｂ，３２０ｂ（第２面）を有する（図２，図１０）。磁石収容孔３１，３１０は、外側面３２ａ，３２０ａに対向する外側対向面３１ａ，３１０ａ（第１対向面）と、内側面３２ｂ，３２０ｂに対向する内側対向面３１ｂ，３１０ｂ（第２対向面）と、により形成される（図２，図１０）。外側対向面３１ａ，３１０ａは、内側対向面３１ｂ，３１０ｂよりもロータ１の外周面１ａ側に位置する（図２，図９）。外側対向面３１ａ，３１０ａと外側面３２ａ，３２０ａとの間には、永久磁石３２，３２０の幅方向に沿って隙間３４，３４０が設けられる（図４，図１０）。ロータコア１０は、外側対向面３１ａ，３１０ａから外側面３２ａ，３２０ａに向けて突設された突起部３５，３５０を有する（図４，図１０）。突起部３５は、永久磁石３２０の外側面３２ａ，３２０ａの角部と幅方向中心部（中心線ＣＬ１）との間のうち、角部側である所定部位に向けて突設される。

【0042】

この構成により、ステータ２のコイル２１によって生じる磁束が、永久磁石３２，３２０の角部を迂回して突起部３５，３５０を通って永久磁石３２，３２０に流れ込むようになる。このため、磁束の流れが分散され、永久磁石３２，３２０の角部における磁束の集中を緩和することができ、永久磁石の減磁（例えば熱減磁）を抑制できる。角部への磁束の集中を抑えるためには角部に大きなフラックスバリアを追加することが考えられるが、本実施形態では突起部３５、３５０を設けるので、その必要がない。

【0043】

（２）永久磁石３２は、軸線ＣＬ０に垂直な垂直断面において幅方向に直線状に延在する（図２）。この永久磁石３２の幅方向の長さをＸと定義するとき、角部から突起部３５の幅方向中心位置までの距離Ｔが、０＜Ｔ≦０．２・Ｘの関係を満たすように、突起部３５が設けられる（図４，図５Ａ，図５Ｂ）。このように距離Ｔを０より大きく設定することで、突起部３５を通った磁束が永久磁石３２の角部に導かれることを抑制することができる。また、距離Ｔを０．２Ｘ以下に設定することで、突起部３５が角部から離れすぎないため、角部に向かう磁束が角部を迂回して突起部３５を流れるようになり、永久磁石３２の角部における磁束の集中を抑制できる。

【0044】

（３）永久磁石３２０は、軸線ＣＬ０に垂直な垂直断面において幅方向に円弧状に延在する（図９）。この場合、永久磁石３２０の外側面３２０ａの幅方向一方の角部を通り外側面３２０ａに垂直な仮想線（第１仮想線）Ｌ１と、幅方向他方の角部を通り外側面３２０ａに垂直な仮想線（第２仮想線）Ｌ２とのなす角をθと定義するとき、角部から突起部３５０の幅方向中心位置までの距離Ｔが、０＜Ｔ≦０．１３・θの関係を満たすように、突起部３５０が設けられる。このように永久磁石３２０が円弧状の場合には、円弧部の中心角θを用いて突起部３５０の位置が設定されるので、永久磁石３２０の角部への磁束の集中を良好に抑えることができる。

【0045】

（４）突起部３５，３５０の突出量は、外側対向面３１ａ，３１０ａから外側面３２ａ，３２０ａまでの距離である隙間３４，３４０の長さよりも短い（図５Ａ，図５Ｂ，図１０）。これにより磁石収容孔３１，３１０の縁部に接触することなく永久磁石３２，３２０を磁石収容孔３１，３１０に挿入することができ、永久磁石３２，３２０の損傷を防ぐことができる。

【0046】

（５）突起部３５，３５０は、軸線ＣＬ０に垂直な垂直断面において略矩形状を呈する（図５Ａ，図５Ｂ，図１０）。これにより、永久磁石３２，３２０の外側面３２ａ，３２０ａに近接する突起部３５，３５０の先端部の面積が大きくなり、突起部３５，３５０に良好に磁束を通過させることができる。

【0047】

（６）突起部３５，３５０は、その幅方向全域が永久磁石３２，３２０の角部と幅方向中心部（中心線ＣＬ１）との間の領域に向けて突設される（図５Ａ，図５Ｂ，図１０）。すなわち、永久磁石３２，３２０の角部側における突起部３５，３５０の一方の側面３５ａは、当該角部よりも中心線ＣＬ１側に位置し、永久磁石３２，３２０の中心線側の突起部３５，３５０ａの他方の側面３５ｂは、中心線ＣＬ１よりも角部側に位置する。これにより、永久磁石３２，３２０の角部に磁束が集中することを、効率的に抑制することができる。

【0048】

本実施形態は種々の形態に変形することができる。以下、いくつの変形例について説明する。上記実施形態（図５Ａ，図５Ｂ）では、軸線ＣＬ０に対する垂直断面において突起部３５を略矩形状に構成したが、突起部の形状はこれに限らない。例えば図１１に示すように、突起部３５の先端を略円弧状（例えば半円形状）に構成してもよい。これにより突起部３５を容易に形成することができる。但し、突起部３５を略矩形状に構成すると、突起部３５の先端の断面積が大きくなるため、突起部３５を介してより多くの磁束を永久磁石３２に導くことができる。この点を考慮すると、突起部３５は略矩形状であることが好ましい。

【0049】

上記実施形態（図４，図１０）では、永久磁石３２，３２０の外側面３２ａ，３２０ａの一対の角部に対応して、中心線ＣＬ１に対称に一対の突起部３５，３５０を設けるようにしたが、永久磁石の一対の角部に互いに同程度の磁束が集中するとは限らない。このため、一対の突起部を中心線ＣＬ１に対し非対称な位置に設けるようにしてもよく、あるいは中心線ＣＬ１に対し非対称な形状で設けるようにしてもよい。永久磁石の配置によっては、突起部を設けたことによる減磁抑制の効果が小さい場合がある。そこで、一対の突起部を設けるのではなく、単一の突起部を設けるようにしてもよい。複数の永久磁石のうち、突起部を設けたことによる減磁抑制の効果が小さい永久磁石がある場合、当該永久磁石に対し突起部を設けないようにしてもよい。例えば、突起部３５を設けたことによる第１永久磁石３２１（図２）に対する減磁抑制の効果が、第２永久磁石３２２および第３永久磁石３２３に対する効果よりも小さい場合には、第１磁石収容孔３１の突起部３５を省略してもよい。

【0050】

上記実施形態（図２，図９）では、磁極部３０，３００に３つの永久磁石３２，３２０を配置したが、磁極部における永久磁石の個数および配置は上述したものに限らない。例えば磁極部に単一の永久磁石を配置してもよく、２つの磁石を配置してもよい。すなわち、永久磁石の角部には、永久磁石の個数や配置に拘わらず磁束が集中しやすい。このため、永久磁石の角部に対応して突起部を設けることにより、永久磁石の個数や配置に拘わらず、角部に磁束が集中することを効率的に抑制することができる。

【0051】

以上の説明はあくまで一例であり、本発明の特徴を損なわない限り、上述した実施形態および変形例により本発明が限定されるものではない。上記実施形態と変形例の１つまたは複数を任意に組み合わせることも可能であり、変形例同士を組み合わせることも可能である。

【符号の説明】

【0052】

１ ロータ、１ａ 外周面、２ ステータ、１０ ロータコア、３０，３００ 磁極部、３１，３１０ 磁石収容孔、３１ａ，３１０ａ 外側対向面、３１ｂ，３１０ｂ 内側対向面、３２，３２０ 永久磁石、３２ａ，３２０ａ 外側面、３２ｂ，３２０ｂ 内側面、３３，３３０ フラックスバリア、３４，３４０ 隙間、３５，３５０ 突起部、１００ 回転電機、ＣＬ０ 軸線、ＣＬ１ 中心線、Ｌ１，Ｌ２ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】