(57)【要約】【課題】リラクタンストルクを向上させる。【解決手段】実施形態の回転電機のロータ３は、複数の磁石挿入孔２５を有するロータコア２１と、磁石挿入孔２５に埋め込まれた磁石２２と、を備え、ロータコア２１の軸方向から見て、複数の磁石挿入孔２５がロータコア２１の周方向に間隔をあけて形成され、かつ、磁石２２がロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されることにより、複数の磁石２２が放射状に設けられたスポーク型ＩＰＭであり、軸方向から見て、ロータコア２１は、磁石２２によって構成される磁極２７のｄ軸Ｌｄ上に位置し、かつ、ロータコア２１の外周面から径方向内側に凹む切欠き部２９を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の磁石挿入孔を有するロータコアと、
前記磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石と、を備え、
前記ロータコアの軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔が前記ロータコアの周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記永久磁石が前記ロータコアの内部において前記複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設されることにより、複数の前記永久磁石が放射状に設けられたスポーク型ＩＰＭであり、
前記軸方向から見て、前記ロータコアは、前記永久磁石によって構成される磁極のｄ軸上に位置し、かつ、前記ロータコアの外周面から径方向内側に凹む切欠き部を有することを特徴とする回転電機のロータ。
【請求項２】
前記軸方向から見て、前記切欠き部は、前記径方向内側に凸の湾曲形状を有することを特徴とする請求項１に記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記ロータコアは、前記周方向に隣り合う２つの前記磁石挿入孔の間において前記ロータコアの径方向内側に位置し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する孔部を有することを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
前記軸方向から見て、前記孔部は、前記ｄ軸上に位置し、
前記軸方向から見て、前記孔部と前記切欠き部との間の前記ｄ軸上の距離Ｗ１は、前記永久磁石の長辺が前記ロータコアと接している長さＷ２と略同じである（Ｗ１≒Ｗ２）ことを特徴とする請求項３に記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の径方向外端部から前記ｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する空隙部を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記軸方向から見て、前記孔部は、前記ｄ軸上に位置し、
前記軸方向から見て、前記空隙部の突出端から前記切欠き部の外端までの距離Ｗ３は、前記孔部と前記切欠き部との間の前記ｄ軸上の距離Ｗ１の半分以上かつ前記距離Ｗ１以下である（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）ことを特徴とする請求項５に記載の回転電機のロータ。
【請求項７】
前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の径方向内端部から前記ｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する第二空隙部を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
【請求項８】
環状のステータと、
前記ステータに対して径方向の内側に配置された請求項１から７のいずれか一項に記載のロータと、を備え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、回転電機のロータおよび回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハイブリッド自動車や電気自動車等に搭載される回転電機では、コイルに電流が供給されることでステータコアに磁界が形成され、ロータの磁石とステータコアとの間に磁気的な吸引力や反発力が生じる。これにより、ロータがステータに対して回転する。
【０００３】
回転電機に使用されるロータとしては、ロータコアの軸方向から見て、永久磁石がロータコアの内部において複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設されることにより、複数の永久磁石が放射状に設けられた、いわゆるスポーク型ＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）が知られている。例えば、特許文献１には、スポーク型ＩＰＭモータにおいて、マグネットトルクを維持しながらコギングトルクおよびトルクリップルを抑えるために、軸方向から見て、ロータコアのｄ軸上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１０７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ロータコアのｄ軸上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした場合、ｄ軸の磁気抵抗は小さく抑えることができるが、ｑ軸の磁気抵抗が大きくなり（ｑ軸のエアギャップが増え）、リラクタンストルクが取れなくなる可能性がある。
そのため、リラクタンストルクを向上させる上で改善の余地があった。
【０００６】
そこで本発明は、リラクタンストルクを向上させることができる回転電機のロータおよび回転電機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】
【０００７】
（１）本発明の一態様に係る回転電機（例えば、実施形態における回転電機１）のロータ（例えば、実施形態におけるロータ３）は、複数の磁石挿入孔（例えば、実施形態における磁石挿入孔２５）を有するロータコア（例えば、実施形態におけるロータコア２１）と、前記磁石挿入孔に埋め込まれた永久磁石（例えば、実施形態における磁石２２）と、を備え、前記ロータコアの軸方向から見て、前記複数の磁石挿入孔が前記ロータコアの周方向に間隔をあけて形成され、かつ、前記永久磁石が前記ロータコアの内部において前記複数の磁石挿入孔のそれぞれに埋設されることにより、複数の前記永久磁石が放射状に設けられたスポーク型ＩＰＭであり、前記軸方向から見て、前記ロータコアは、前記永久磁石によって構成される磁極（例えば、実施形態におけるロータ磁極部２７）のｄ軸（例えば、実施形態におけるｄ軸Ｌｄ）上に位置し、かつ、前記ロータコアの外周面から径方向内側に凹む切欠き部（例えば、実施形態における切欠き部２９）を有する。
（２）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記切欠き部は、前記径方向内側に凸の湾曲形状を有していてもよい。
（３）本発明の一態様において、前記ロータコアは、前記周方向に隣り合う２つの前記磁石挿入孔の間において前記ロータコアの径方向内側に位置し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する孔部（例えば、実施形態における孔部３０）を有していてもよい。
（４）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記孔部は、前記ｄ軸上に位置し、前記軸方向から見て、前記孔部と前記切欠き部との間の前記ｄ軸上の距離Ｗ１（例えば、実施形態におけるｄ軸上距離Ｗ１）は、前記永久磁石の長辺が前記ロータコアと接している長さＷ２（例えば、実施形態における長辺長さＷ２）と略同じであってもよい（Ｗ１≒Ｗ２）。
（５）本発明の一態様において、前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の径方向外端部から前記ｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する空隙部（例えば、実施形態における第一空隙部３１）を有していてもよい。
（６）本発明の一態様において、前記軸方向から見て、前記孔部は、前記ｄ軸上に位置し、前記軸方向から見て、前記空隙部の突出端から前記切欠き部の外端までの距離Ｗ３（例えば、実施形態における切欠き外端距離Ｗ３）は、前記孔部と前記切欠き部との間の前記ｄ軸上の距離Ｗ１の半分以上かつ前記距離Ｗ１以下であってもよい（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）。
（７）本発明の一態様において、前記ロータコアは、前記磁石挿入孔の径方向内端部から前記ｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、前記ロータコアを前記軸方向に貫通する第二空隙部（例えば、実施形態における第二空隙部３２）を有していてもよい。
（８）本発明の一態様に係る回転電機は、環状のステータ（例えば、実施形態におけるステータ２）と、前記ステータに対して径方向の内側に配置された上記のロータと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
上記（１）の態様によれば、軸方向から見て、ロータコアは、永久磁石によって構成される磁極のｄ軸上に位置し、かつ、ロータコアの外周面から径方向内側に凹む切欠き部を有することで、ロータコアのｄ軸上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした場合と比較して、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が大きくなる。したがって、リラクタンストルクを向上させることができる。加えて、ロータコアのｄ軸上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした場合と比較して、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなるため、磁石磁束が低下する。すなわち、マグネットトルクの低下分をリラクタンストルクで補いつつ、永久磁石による逆起電圧を抑制することができる。これにより、最大トルクを確保しつつ、インバータ素子の耐圧を下げることができる。さらに、磁石磁束が低下することから、低負荷の効率を向上させ、鉄損を低く抑えることができる。
上記（２）の態様によれば、軸方向から見て、切欠き部は、径方向内側に凸の湾曲形状を有することで、切欠き部が矩形の場合と比較して、磁石磁束の流れをスムーズにすることができる。
上記（３）の態様によれば、ロータコアは、周方向に隣り合う２つの磁石挿入孔の間においてロータコアの径方向内側に位置し、かつ、ロータコアを前記軸方向に貫通する孔部を有することで、ロータコアの径方向内側への磁石磁束（漏れ磁束）を減らし、かつ、ロータコアの外周側の剛性を高めることができる。
上記（４）の態様によれば、軸方向から見て、孔部と切欠き部との間のｄ軸上の距離Ｗ１は、永久磁石の長辺がロータコアと接している長さＷ２と略同じであることで（Ｗ１≒Ｗ２）、磁石磁束の通り道を十分に確保することができる。
上記（５）の態様によれば、ロータコアは、磁石挿入孔の径方向外端部からｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、ロータコアを軸方向に貫通する空隙部を有することで、空隙部をフラックスバリアとして機能させ、永久磁石の径方向外端部において漏れ磁束を抑制することができる。
上記（６）の態様によれば、軸方向から見て、空隙部の突出端から切欠き部の外端までの距離Ｗ３は、孔部と切欠き部との間のｄ軸上の距離Ｗ１の半分以上かつ距離Ｗ１以下であることで（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）、以下の効果を奏する。空隙部の突出端から切欠き部の外端までの距離Ｗ３が孔部と切欠き部との間のｄ軸上の距離Ｗ１の半分未満である場合と比較して、ロータコアの径方向外側への磁石磁束の通り道を確保しやすい。加えて、空隙部の突出端から切欠き部の外端までの距離Ｗ３が孔部と切欠き部との間のｄ軸上の距離Ｗ１を超える場合と比較して、ロータコアを小型化しやすい。
上記（７）の態様によれば、ロータコアは、磁石挿入孔の径方向内端部からｄ軸に向けて周方向に突出し、かつ、ロータコアを前記軸方向に貫通する第二空隙部を有することで、第二空隙部をフラックスバリアとして機能させ、永久磁石の径方向内端部において漏れ磁束を抑制することができる。
上記（８）の態様によれば、環状のステータと、ステータに対して径方向の内側に配置された上記のロータと、を備えることで、リラクタンストルクを向上させることができる回転電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る回転電機の概略構成図。
【図２】実施形態に係るロータの要部拡大図。
【図３】実施形態に係る磁石磁束の流れの説明図。
【図４】実施形態の変形例に係るロータの要部拡大図。
【図５】実施例に係るロータの要部拡大図。
【図６】比較例に係るロータの要部拡大図。
【図７】実施例に係るロータのトルクを説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態においては、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される回転電機（走行用モータ）を挙げて説明する。
【００１１】
＜回転電機＞
図１は、実施形態に係る回転電機１の全体構成を示す概略構成図である。図１は、軸線Ｃを含む仮想平面で切断した断面を含む図である。
図１に示すように、回転電機１は、ステータ２およびロータ３を備える。以下、回転電機の軸線Ｃに沿う方向を「軸方向」、軸線Ｃに直交する方向を「径方向」、軸線Ｃ周りの方向を「周方向」とする。
【００１２】
ステータ２は、ステータコア１１と、ステータコア１１に装着された複数層（例えば、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル１２と、を備える。
ステータコア１１は、軸線Ｃと同軸に配置された環状をなしている。例えば、ステータコア１１は、電磁鋼板（ケイ素鋼板）を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ステータコア１１は、金属磁性粉末（軟磁性粉）を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。
【００１３】
ステータコア１１には、コイル１２が挿入されたスロット１３が周方向に並んで設けられている。例えば、コイル１２は、ステータコア１１のスロット１３に挿通された挿通部と、ステータコア１１から軸方向に突出したコイルエンド部と、を備える。ステータコア１１は、コイル１２に電流が流れることで磁界を発生する。
【００１４】
＜ロータ＞
ロータ３は、ステータ２に対して径方向の内側に、間隔をあけて配置されている。ロータ３は、出力シャフト（不図示）に固定されている。ロータ３は、軸線Ｃ回りに出力シャフトと一体で回転可能に構成されている。ロータ３は、ロータコア２１および磁石２２を備える。実施形態において、磁石２２は永久磁石である。
【００１５】
ロータコア２１は、軸線Ｃと同軸に配置された環状をなしている。ロータコア２１の径方向内側には、出力シャフト（不図示）が圧入固定されている。ロータコア２１は、電磁鋼板（ケイ素鋼板）を軸方向に複数枚積層することにより形成されている。なお、ロータコア２１は、金属磁性粉末（軟磁性粉）を圧縮成形した、いわゆる圧粉コアであってもよい。
【００１６】
ロータコア２１には、ロータコア２１を軸方向に貫通する磁石挿入孔２５が設けられている。磁石挿入孔２５は、周方向に間隔をあけて複数配置されている。各磁石挿入孔２５の径方向内端部は、ロータコア２１の内周部によって閉塞されている。各磁石挿入孔２５の径方向外端部は、径方向外方に開放している。
【００１７】
各磁石挿入孔２５内には、磁石２２が埋め込まれている。軸方向から見て（正面視で）、磁石２２は、径方向に延在する矩形状をなしている。磁石２２は、ロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されている。軸方向から見て、複数の磁石２２は、放射状に設けられている。
【００１８】
実施形態のロータ３は、スポーク型ＩＰＭである。以下、ロータコア２１において一対の磁石２２に挟まれた部分２７を「ロータ磁極部２７」ともいう。各磁石２２は、周方向において対向する面が同一の極性（Ｎ極またはＳ極）となっている。各磁石２２は、磁石２２によってロータコア２１の外周面に形成される磁極（ロータ磁極部２７）の極性が周方向に交互に並ぶように磁化されている。
【００１９】
図１の例では、ロータコア２１の内部には、周方向に間隔をあけて８つの磁石挿入孔２５が配置されている。ロータコア２１の内部には、周方向に間隔をあけて８つの磁石２２が設けられている。複数の磁石２２は、ロータコア２１の内部において、周方向に４５°間隔毎に配置されている。ロータ３は、周方向に８つのロータ磁極部２７を有する。図１において、矢印Ｖ１は磁石２２によって構成される磁極（ロータ磁極部２７）のｄ軸方向、矢印Ｖｑはｑ軸方向をそれぞれ示す。
【００２０】
＜ロータコアの構造＞
図２は、実施形態に係るロータ３の要部拡大図である。図２において符号Ｌｄは、磁石２２によって構成される磁極（ロータ磁極部２７）のｄ軸を示す。軸方向から見て、ｄ軸Ｌｄは、軸線Ｃを通り、かつ、周方向に隣り合う２つの磁石２２の間を二等分する仮想直線に相当する。
図２に示すように、ロータコア２１は、切欠き部２９、孔部３０、第一空隙部３１（空隙部）および第二空隙部３２を有する。
【００２１】
軸方向から見て、切欠き部２９は、ｄ軸Ｌｄ上に位置する。切欠き部２９は、ロータコア２１の外周面から径方向内側に窪んでいる。軸方向から見て、切欠き部２９は、径方向内側に凸の湾曲形状を有する。
【００２２】
具体的に、切欠き部２９は、最も窪む凹部がｄ軸Ｌｄ上に位置するように湾曲し、かつ、ｄ軸Ｌｄを対称軸として線対称の円弧状を有する。切欠き部２９は、各ロータ磁極部２７に１つずつ設けられている。図中において、符号Ｐ１は円弧の中心、符号Ｒ１は円弧の半径をそれぞれ示す。
【００２３】
孔部３０は、周方向に隣り合う２つの磁石挿入孔２５の間においてロータコア２１の径方向内側に位置する。孔部３０は、ロータコア２１を軸方向に貫通している。軸方向から見て、孔部３０は、ｄ軸Ｌｄ上に位置する。孔部３０は、磁石挿入孔２５の径方向内端部と周方向に間隔をあけて配置されている。
【００２４】
軸方向から見て、孔部３０は、角丸を有する矩形状を有する。軸方向から見て、孔部３０は、径方向外側に凸の湾曲部３０ａを有する。具体的に、孔部３０の湾曲部３０ａは、最も突出する凸部がｄ軸Ｌｄ上に位置するように湾曲し、かつ、ｄ軸Ｌｄを対称軸として線対称の円弧状を有する。孔部３０は、各ロータ磁極部２７に１つずつ設けられている。
【００２５】
第一空隙部３１は、磁石挿入孔２５の径方向外端部からｄ軸Ｌｄに向けて周方向に突出している。軸方向から見て、第一空隙部３１は、磁石挿入孔２５の径方向外端からｄ軸Ｌｄに近づくに従って径方向内側に位置するように周方向に対して傾斜して延びている。第一空隙部３１は、ロータコア２１を軸方向に貫通している。
【００２６】
軸方向から見て、第一空隙部３１は、ｄ軸Ｌｄに向けて凸の湾曲部３１ａを有する。第一空隙部３１は、各ロータ磁極部２７に２つずつ設けられている。各ロータ磁極部２７において、２つの第一空隙部３１は、ｄ軸Ｌｄを対称軸として線対称に配置されている。図中符号３１ｂは、第一空隙部３１において、磁石２２の遠心力を受ける部位を示す。部位３１ｂは、応力集中しないように湾曲形状とされている。
【００２７】
第二空隙部３２は、磁石挿入孔２５の径方向内端部からｄ軸Ｌｄに向けて周方向に突出している。軸方向から見て、第二空隙部３２は、磁石挿入孔２５の径方向内端からｄ軸Ｌｄに近づくに従って径方向外側に位置するように周方向に対して傾斜して延びている。第二空隙部３２は、ロータコア２１を軸方向に貫通している。
【００２８】
軸方向から見て、第二空隙部３２は、第二空隙部３２の突出端を形成するようｄ軸Ｌｄ（径方向外側）に向けて凸をなす第一湾曲部３２ａと、第二空隙部３２の基端において磁石挿入孔２５の径方向内端から径方向内側に向けて凸をなす第二湾曲部３２ｂと、を有する。第二空隙部３２は、各ロータ磁極部２７に２つずつ設けられている。各ロータ磁極部２７において、２つの第二空隙部３２は、ｄ軸Ｌｄを対称軸として線対称に配置されている。
【００２９】
２つの第二空隙部３２は、孔部３０を挟むように配置されている。図中符号３３は、ロータコア２１において孔部３０と第二空隙部３２との間に位置するリブを示す。リブ３３は、各ロータ磁極部２７に２つずつ設けられている。リブ３３は、ロータ３の遠心力を受ける部分である。例えば、リブ３３の幅（周方向の長さ）をロータコア２１の剛性を確保可能に可及的に細くすることで、ロータコア２１の径方向内側への磁石磁束（漏れ磁束）を最大限減らすことができる。
【００３０】
＜切欠き部の配置＞
図２において、符号Ｗ１は孔部３０と切欠き部２９との間のｄ軸Ｌｄ上の距離（以下「ｄ軸上距離」ともいう。）、符号Ｗ２は磁石２２の長辺がロータコア２１と接している長さ（以下「長辺長さ」ともいう。）、符号Ｗ３は第一空隙部３１の突出端から切欠き部２９の外端までの距離（以下「切欠き外端距離」ともいう。）をそれぞれ示す。
【００３１】
ここで、ｄ軸上距離Ｗ１は、ｄ軸Ｌｄ上において孔部３０の径方向外側最大凸部（円弧頂点）と切欠き部２９の径方向内側最大凹部（円弧頂点Ｋ１）とを結ぶ最短距離を意味する。長辺長さＷ２は、磁石２２の長辺において第一空隙部３１および第二空隙部３２を避けた部分（ロータコア２１のみと接している部分）の長さを意味する。切欠き外端距離Ｗ３は、第一空隙部３１の突出端（ｄ軸Ｌｄに最も近い点）と切欠き部２９の外端（円弧の開始点Ｋ２）とを結ぶ最短距離を意味する。
【００３２】
軸方向から見て、ｄ軸上距離Ｗ１は、長辺長さＷ２と略同じである（Ｗ１≒Ｗ２）。ここで、「略同じ」とは、ロータコア２１の設計誤差（寸法誤差）の許容範囲内において、ｄ軸上距離Ｗ１が長辺長さＷ２と実質的に同じであることを意味する。なお、「略同じ」には、ｄ軸上距離Ｗ１が長辺長さＷ２と完全同一である場合が含まれる。
【００３３】
軸方向から見て、切欠き外端距離Ｗ３は、ｄ軸上距離Ｗ１の半分以上かつｄ軸上距離Ｗ１以下である（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）。実施形態において、切欠き外端距離Ｗ３は、ｄ軸上距離Ｗ１の略半分である（Ｗ３≒０．５Ｗ１）。ここで、「略半分」とは、ロータコア２１の設計誤差（寸法誤差）の許容範囲内において、切欠き外端距離Ｗ３がｄ軸上距離Ｗ１の実質的に半分であることを意味する。なお、「略半分」には、切欠き外端距離Ｗ３がｄ軸上距離Ｗ１の完全に半分である場合が含まれる。
【００３４】
＜磁石磁束の流れ＞
図３は、実施形態に係る磁石磁束の流れの説明図である。図３は、周方向に複数配置されたロータ磁極部２７のうち１つ分の磁石磁束の流れを示す。
図３に示すように、磁石磁束は、各磁石２２からｄ軸Ｌｄに向けて流れる（図中矢印Ｇ１）。その後、各磁石磁束は、切欠き部２９および第一空隙部３１を避けるように径方向外方に向けて流れる（図中矢印Ｇ２）。一方、各磁石磁束は、孔部３０および第二空隙部３２を避けるようにリブ３３を通って径方向内方に向けて流れる（図中矢印Ｇ３）。
【００３５】
本実施形態において、切欠き部２９は、最も窪む凹部がｄ軸Ｌｄ上に位置するように湾曲する円弧状を有している。切欠き部２９は、ｄ軸Ｌｄ上に円弧中心Ｋ１を有する。本実施形態においては、切欠き部２９の円弧中心Ｋ１と外端Ｋ２との２点を結ぶ円弧形状が、マグネットトルクの減少を最大限に抑えつつ、リラクタンストルクを向上させる磁気回路を形成している。
【００３６】
以上説明したように、上記実施形態の回転電機１のロータ３は、複数の磁石挿入孔２５を有するロータコア２１と、磁石挿入孔２５に埋め込まれた磁石２２と、を備え、ロータコア２１の軸方向から見て、複数の磁石挿入孔２５がロータコア２１の周方向に間隔をあけて形成され、かつ、磁石２２がロータコア２１の内部において複数の磁石挿入孔２５のそれぞれに埋設されることにより、複数の磁石２２が放射状に設けられたスポーク型ＩＰＭであり、軸方向から見て、ロータコア２１は、磁石２２によって構成される磁極２７のｄ軸Ｌｄ上に位置し、かつ、ロータコア２１の外周面から径方向内側に凹む切欠き部２９を有する。
この構成によれば、軸方向から見て、ロータコア２１は、磁石２２によって構成される磁極２７のｄ軸Ｌｄ上に位置し、かつ、ロータコア２１の外周面から径方向内側に凹む切欠き部２９を有することで、ロータコア２１のｄ軸Ｌｄ上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした場合と比較して、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が大きくなる。したがって、リラクタンストルクを向上させることができる。加えて、ロータコア２１のｄ軸Ｌｄ上の外周面を径方向外側に凸の山なりにした場合と比較して、ｄ軸Ｌｄの磁気抵抗が大きくなるため、磁石磁束が低下する。すなわち、マグネットトルクの低下分をリラクタンストルクで補いつつ、磁石２２による逆起電圧を抑制することができる。これにより、最大トルクを確保しつつ、インバータ素子の耐圧を下げることができる。さらに、磁石磁束が低下することから、低負荷の効率を向上させ、鉄損を低く抑えることができる。
【００３７】
上記実施形態では、軸方向から見て、切欠き部２９は、径方向内側に凸の湾曲形状を有することで、切欠き部２９が矩形の場合と比較して、磁石磁束の流れをスムーズにすることができる。
【００３８】
上記実施形態では、ロータコア２１は、周方向に隣り合う２つの磁石挿入孔２５の間においてロータコア２１の径方向内側に位置し、かつ、ロータコア２１を前記軸方向に貫通する孔部３０を有することで、ロータコア２１の径方向内側への磁石磁束（漏れ磁束）を減らし、かつ、ロータコア２１の外周側の剛性を高めることができる。
【００３９】
上記実施形態では、軸方向から見て、孔部３０と切欠き部２９との間のｄ軸Ｌｄ上の距離Ｗ１は、磁石２２の長辺がロータコア２１と接している長さＷ２と略同じであることで（Ｗ１≒Ｗ２）、磁石磁束の通り道を十分に確保することができる。
【００４０】
上記実施形態では、ロータコア２１は、磁石挿入孔２５の径方向外端部からｄ軸Ｌｄに向けて周方向に突出し、かつ、ロータコア２１を軸方向に貫通する第一空隙部３１を有することで、第一空隙部３１をフラックスバリアとして機能させ、磁石２２の径方向外端部において漏れ磁束を抑制することができる。
【００４１】
上記実施形態では、軸方向から見て、第一空隙部３１の突出端から切欠き部２９の外端までの距離Ｗ３は、孔部３０と切欠き部２９との間のｄ軸Ｌｄ上の距離Ｗ１の半分以上かつ距離Ｗ１以下であることで（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）、以下の効果を奏する。第一空隙部３１の突出端から切欠き部２９の外端までの距離Ｗ３が孔部３０と切欠き部２９との間のｄ軸Ｌｄ上の距離Ｗ１の半分未満である場合と比較して、ロータコア２１の径方向外側への磁石磁束の通り道を確保しやすい。加えて、第一空隙部３１の突出端から切欠き部２９の外端までの距離Ｗ３が孔部３０と切欠き部２９との間のｄ軸Ｌｄ上の距離Ｗ１を超える場合と比較して、ロータコア２１を小型化しやすい。
【００４２】
上記実施形態では、ロータコア２１は、磁石挿入孔２５の径方向内端部からｄ軸Ｌｄに向けて周方向に突出し、かつ、ロータコア２１を前記軸方向に貫通する第二空隙部３２を有することで、第二空隙部３２をフラックスバリアとして機能させ、磁石２２の径方向内端部において漏れ磁束を抑制することができる。
【００４３】
上記実施形態の回転電機１は、環状のステータ２と、ステータ２に対して径方向の内側に配置された上記のロータ３と、を備えることで、リラクタンストルクを向上させることができる回転電機１を提供することができる。
【００４４】
以下、実施形態の変形例について説明する。各変形例において、実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細説明を省略する。
【００４５】
上述した実施形態では、軸方向から見て、切欠き外端距離Ｗ３は、ｄ軸上距離Ｗ１の半分以上かつｄ軸上距離Ｗ１以下である（０．５Ｗ１≦Ｗ３≦Ｗ１）構成について説明したが、これに限らない。例えば、切欠き外端距離Ｗ３は、ｄ軸上距離Ｗ１の半分未満であってもよい。
【００４６】
図４は、実施形態の変形例に係るロータ１０３の要部拡大図である。
例えば、図４に示すように、切欠き部１２９の深さを実施形態の切欠き部２９（図２参照）よりも大きくしてもよい。図２の実施形態に対し、図４のように切欠き部１２９の深さを大きくすると、リラクタンストルクは大きくなるが、逆起電圧は低くなり、マグネットトルクも小さくなる。そのため、モータ仕様に応じて切欠き部１２９の深さを変更していく必要がある。例えば、インバータ素子の耐圧が低くても、出力を向上させる必要がある場合は、図２の実施形態に対し、図４のように切欠き部１２９の深さを大きくすることで、磁石２２による逆起電圧を低くしながら、ｄ軸インダクタンスを低くすることにより、出力を向上させることができる。一方、インバータ素子の耐圧が高い場合は、磁石２２による逆起電圧を大きくすることができるため、切欠き部１２９の深さを小さくしても問題はなく、マグネットトルクを増やすことができる。
【００４７】
上述した実施形態では、軸方向から見て、切欠き部２９は、径方向内側に凸の湾曲形状を有する構成について説明したが、これに限らない。例えば、軸方向から見て、切欠き部２９は、径方向内側に凸の矩形をなしていてもよい。すなわち、切欠き部２９は、軸方向から見て、ｄ軸Ｌｄ上に位置し、かつ、ロータコア２１の外周面から径方向内側に窪んでいればよい。
【００４８】
上述した実施形態では、軸方向から見て、孔部３０は、ｄ軸Ｌｄ上に位置する構成について説明したが、これに限らない。例えば、軸方向から見て、孔部３０は、ｄ軸Ｌｄを避けた位置に配置されていてもよい。すなわち、軸方向から見て、孔部３０は、周方向に隣り合う２つの磁石挿入孔２５の間においてロータコア２１の径方向内側に位置していればよい。
【００４９】
上述した実施形態では、回転電機１が、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される走行用モータである例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、回転電機１は、発電用モータやその他用途のモータ、車両用以外の回転電機（発電機を含む）であってもよい。
【００５０】
上述した実施形態では、ロータコア２１の内部には、周方向に間隔をあけて８つの磁石挿入孔２５が配置されている例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、磁石挿入孔２５の配置数は、７つ以下であってもよいし、９つ以上であってもよい。
【００５１】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能であり、上述した変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
［実施例］
図５は、実施例に係るロータ２０３の要部拡大図である。
ロータコア２１において、軸方向から見てｄ軸Ｌｄ上に位置し、かつ、ロータコア２１の外周面から径方向内側に凹む溝２２９（切欠き部）を形成した。軸方向から見て、溝２２９は、径方向内側に凸の矩形形状（角丸を有する矩形形状）とした。ロータコア２１の周方向に隣り合う２つの磁石挿入孔２５の間において、ロータコア２１の径方向内側に位置する孔部２３０を形成した。軸方向から見て、孔部２３０は、台形形状とした。軸方向から見て、孔部２３０は、ｄ軸Ｌｄを挟むように一対配置した。ロータコア２１において、磁石挿入孔２５の径方向外端部からｄ軸Ｌｄに向けて周方向に突出する第一空隙部２３１を形成した。ロータコア２１において、磁石挿入孔２５の径方向内端部からｄ軸Ｌｄに向けて突出する第二空隙部２３２を形成した。これにより、図５に示す形状の実施例のロータ２０３を得た。
【００５４】
［比較例］
図６は、比較例に係るロータ２０３Ｘの要部拡大図である。
ロータコア２１において溝を形成する以外は、実施例と同様にして、比較例のロータ２０３Ｘを作製した（図６参照）。図６に示すように、比較例のロータ２０３Ｘは、溝を有しない。
【００５５】
［実験例］
実施例、比較例のロータ２０３，２０３Ｘのそれぞれを解析し、トルクを確認した。
図７は、実施例に係るロータ２０３のトルクを説明するグラフである。図７において、横軸は時間（ｓ）、縦軸はトルク（Ｎｍ）、実線は実施例（溝あり）、破線は比較例（溝なし）をそれぞれ示す。
【００５６】
図７に示すように、比較例のロータ２０３Ｘ（破線）では、時間０．０００５ｓ近傍でトルクの落ち込みが顕著に生じた。
これに対し、実施例のロータ２０３（実線）では、トルクの落ち込みが顕著に生じることを抑制し、トルクのピークを維持できることを確認できた。
なお、実施例のロータ２０３では、リラクタンストルクが向上した分トルクが増えた。また、実施例のロータ２０３では、比較例に対し逆起電圧が１３％低減した。
【符号の説明】
【００５７】
１…回転電機
２…ステータ
３…ロータ
２１…ロータコア
２２…磁石（永久磁石）
２５…磁石挿入孔
２７…ロータ磁極部（磁極）
２９…切欠き部
３０…孔部
３１…第一空隙部（空隙部）
３２…第二空隙部
Ｌｄ…ｄ軸
Ｗ１…ｄ軸上距離（孔部と切欠き部との間のｄ軸上の距離）
Ｗ２…長辺長さ（永久磁石の長辺がロータコアと接している長さ）
Ｗ３…切欠き外端距離（空隙部の突出端から切欠き部の外端までの距離）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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