(57)【要約】      （修正有）【課題】トルクリプルを低減可能な回転電機の回転子を提供する。【解決手段】回転子鉄心２４の磁極毎に形成された一対の第１磁石埋め込み孔３４Ａおよび一対の第２磁石埋め込み孔３４Ｂと、一対の第１永久磁石Ｍ１と、一対の第２永久磁石Ｍ２と、回転子鉄心の外周面にそれぞれ形成され中心軸線と平行に延在する一対の第１溝Ｇ１、一対の第２溝Ｇ２、および一対の第３溝Ｇ３と、を備えている。第１溝、第２溝、第３溝は、それぞれｄ軸に対し線対称に設けられ、第１溝は、ｄ軸に隣接して位置し、第２溝は、第１溝と第２ブリッジ部Ｂ２との間に設けられ、第３溝は、第２ブリッジ部Ｂ２と第３ブリッジ部Ｂ３との間に設けられている。第１溝の幅方向の中心とｄ軸との間の電気角が３〜６度、第２溝の幅方向中心と第２ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角が６〜１１度、第３溝の幅方向中心と第４ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角θ３が９．５〜１２．５度である。【選択図】図２
2020182358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸線の回りで回転するシャフトと、
前記シャフトに固定され、周方向に並んだ複数の磁極を有する回転子鉄心と、
前記回転子鉄心の磁極毎に形成された一対の第１磁石埋め込み孔および一対の第２磁石埋め込み孔と、
前記一対の第１磁石埋め込み孔に装填および配置された一対の第１永久磁石と、
前記一対の第２磁石埋め込み孔に装填および配置された一対の第２永久磁石と、
１磁極において、前記回転子鉄心の外周面にそれぞれ形成され前記中心軸線と平行に延在する一対の第１溝、一対の第２溝、および一対の第３溝と、を備え、
前記中心軸線と直交する前記回転子鉄心の横断面において、
前記隣合う磁極間の境界および前記中心軸線を通り放射方向に延びる軸をｑ軸、前記ｑ軸に対して電気的に９０度離間した軸をｄ軸とした場合、
前記第１磁石埋め込み孔は、前記第１永久磁石が装填された第１磁石装填領域と、前記第１磁石装填領域から前記ｄ軸側に張出した第１内周側空隙と、前記第１磁石装填領域から前記外周面の近傍まで張出した第１外周側空隙と、を有し、前記回転子鉄心は、２つの前記第１内周側空隙の間に形成された第１ブリッジ部と、前記各第１外周側空隙と外周面との間に形成された第２ブリッジ部と、を有し、
前記第２磁石埋め込み孔は、前記第１磁石装填領域よりも内周側に位置し前記第２永久磁石が装填された第２磁石装填領域と、前記第２磁石装填領域から前記ｄ軸側に張出し、かつ、前記第１内周側空隙に対して前記中心軸線側に位置する第２内周側空隙と、前記第２磁石装填領域から前記外周面の近傍まで張出し前記第１外周側空隙と前記ｑ軸との間に位置する第２外周側空隙と、を有し、前記回転子鉄心は、前記２つの第２内周側空隙の間に形成された第３ブリッジ部と、前記各第２外周側空隙と外周面との間に形成された第４ブリッジ部と、を有し、
前記一対の第１溝、一対の第２溝、一対の第３溝は、それぞれ前記ｄ軸に対し線対称に設けられ、前記第１溝は、前記ｄ軸に隣接して位置し、前記第２溝は、前記第１溝と前記第２ブリッジ部との間に設けられ、前記第３溝は、前記第２ブリッジ部と第３ブリッジ部との間に設けられ、
前記第１溝の幅方向の中心と前記ｄ軸との間の電気角が３〜６度、前記第２溝の幅方向中心と前記第２ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角が６〜１１度、前記第３溝の幅方向中心と前記第４ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角θ３が９．５〜１２．５度である
回転電機の回転子。
【請求項２】
前記第１溝の周方向の幅をＷ１、前記第２溝の周方向の幅をＷ２、前記第３溝の周方向の幅をＷ３とした場合、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３である請求項１に記載の回転電機の回転子。
【請求項３】
前記第１溝の深さをｄ１、前記第２溝の深さをｄ２、前記第３溝の深さをｄ３とした場合、ｄ１≦ｄ２≦ｄ３である請求項１又は２に記載の回転電機の回転子。
【請求項４】
前記回転子鉄心の外周面において、前記一対の第１溝の間、前記第１溝と第２溝との間、前記第２溝と第３溝との間、および前記第３溝と前記ｑ軸との間には他の溝が設けられていない請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【請求項５】
前記一対の第１永久磁石は、互いに対向する一対の長辺および互いに対向する一対の短辺を有する長方形状に形成され、前記ｄ軸に隣接する内周側端および前記外周面に隣接する外周側端を有し、前記ｄ軸に対して線対称に配置され、前記内周側端から外周側端に向かうに従って前記ｄ軸からの距離が徐々に広がるように前記長辺が前記ｄ軸に対し傾斜して配置され、
前記一対の第２永久磁石は、互いに対向する一対の長辺および互いに対向する一対の短辺を有する長方形状に形成され、前記第１永久磁石の内周側端よりも前記中心軸線側に位置し前記ｄ軸に隣接する内周側端および前記第１永久磁石の外周側端よりも前記ｑ軸側に位置し前記外周面に隣接する外周側端を有し、前記ｄ軸に対して線対称に配置され、前記内周側端から外周側端に向かうに従って前記ｄ軸からの距離が徐々に広がるように前記長辺が前記ｄ軸に対し傾斜して配置されている請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機の回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明の実施形態は、回転子に永久磁石が設けられた回転電機の回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、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。永久磁石型の回転電機は、電機子巻線が巻装された固定子と、回転子鉄心と回転子鉄心に埋め込まれた複数の永久磁石とを有し、固定子に対し回転自在に設けられた回転子と、を備えている。  
この種の回転電機では、逆起電圧低減や損失低減を図るため、回転子鉄心の１磁極に、２層の永久磁石、すなわち、外周側の一対の永久磁石および内周側の１対の永久磁石を設けた構成が提案されている。  
しかしながら、１磁極に２層の永久磁石を設けた場合、回転子鉄心の表面磁束密度を高めることができる反面、回転子鉄心の外周面におけるトルクリプルが大きくなる可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７４７９８号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１３０３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この発明の実施形態の課題は、トルクリプルを低減することが可能な永久磁石型の回転電機の回転子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態によれば、回転電機は、中心軸線の回りで回転するシャフトと、前記シャフトに固定され、周方向に並んだ複数の磁極を有する回転子鉄心と、前記回転子鉄心の磁極毎に形成された一対の第１磁石埋め込み孔および一対の第２磁石埋め込み孔と、前記一対の第１磁石埋め込み孔に装填および配置された一対の第１永久磁石と、前記一対の第２磁石埋め込み孔に装填および配置された一対の第２永久磁石と、１磁極において、前記回転子鉄心の外周面にそれぞれ形成され前記中心軸線と平行に延在する一対の第１溝、一対の第２溝、および一対の第３溝と、を備えている。前記中心軸線と直交する前記回転子鉄心の横断面において、前記隣合う磁極間の境界および前記中心軸線を通り放射方向に延びる軸をｑ軸、前記ｑ軸に対して電気的に９０度離間した軸をｄ軸とした場合、前記第１磁石埋め込み孔は、前記第１永久磁石が装填された第１磁石装填領域と、前記第１磁石装填領域から前記ｄ軸側に張出した第１内周側空隙と、前記第１磁石装填領域から前記外周面の近傍まで張出した第１外周側空隙と、を有し、前記回転子鉄心は、前記２つの第１内周側空隙の間に形成された第１ブリッジ部と、前記各第１外周側空隙と外周面との間に形成された第２ブリッジ部と、を有している。前記第２磁石埋め込み孔は、前記第１磁石装填領域よりも内周側に位置し前記第２永久磁石が装填された第２磁石装填領域と、前記第２磁石装填領域から前記ｄ軸側に張出し、かつ、前記第１内周側空隙に対して前記中心軸線側に位置する第２内周側空隙と、前記第２磁石装填領域から前記外周面の近傍まで張出し前記第１外周側空隙と前記ｑ軸との間に位置する第２外周側空隙と、を有し、前記回転子鉄心は、前記２つの第２内周側空隙の間に形成された第３ブリッジ部と、前記各第２外周側空隙と外周面との間に形成された第４ブリッジ部と、を有している。前記一対の第１溝、一対の第２溝、一対の第３溝は、それぞれ前記ｄ軸に対し線対称に設けられ、前記第１溝は、前記ｄ軸に隣接して位置し、前記第２溝は、前記第１溝と前記第２ブリッジ部との間に設けられ、前記第３溝は、前記第２ブリッジ部と第３ブリッジ部との間に設けられ、前記第１溝の幅方向の中心と前記ｄ軸との間の電気角が３〜６度、前記第２溝の幅方向中心と前記第２ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角が６〜１１度、前記第３溝の幅方向中心と前記第４ブリッジ部のｄ軸側端との間の電気角θ３が９．５〜１２．５度である。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施形態に係る永久磁石型の回転電機を示す断面図。
【図２】図２は、前記回転電機の回転子の１磁極部分を拡大して示す断面図。
【図３】図３は、前記回転子の第１溝の位置とトルクリプルとの関係を示す図。
【図４】図４は、前記回転子の第２溝の位置とトルクリプルとの関係を示す図。
【図５】図５は、前記回転子の第３溝の位置とトルクリプルとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下に、図面を参照しながら、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、実施形態に係る永久磁石型の回転電機の一部を示す断面図、図２は、回転子の１磁極部分を拡大して示す断面図である。  
図１に示すように、回転電機１０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状の固定子１２と、固定子の内側に中心軸線Ｃの回りで回転自在に、かつ固定子１２と同軸的に支持された回転子１４と、を備えている。回転電機１０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１２は、円筒状の固定子鉄心１６と固定子鉄心１６に巻き付けられた電機子巻線１８とを備えている。固定子鉄心１６は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板を多数枚、同芯状に積層して構成されている。固定子鉄心１６の内周部には、複数のスロット２０が形成されている。複数のスロット２０は、円周方向に等間隔を置いて並んでいる。各スロット２０は、固定子鉄心１６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。また、各スロット２０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。複数のスロット２０を形成することにより、固定子鉄心１６の内周部は、回転子１４に面する複数（例えば、本実施形態では４８個）の固定子ティース２１を構成している。複数のスロット２０に電機子巻線１８が埋め込まれ、各固定子ティース２１に巻き付けられている。電機子巻線１８に電流を流すことにより、固定子１２（固定子ティース２１）に所定の鎖交磁束が形成される。
【００１０】
図１および図３に示すように、回転子１４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シャフト（回転軸）２２と、シャフト２２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２４と、回転子鉄心２４内に埋め込まれた複数の永久磁石２６と、を有している。回転子１４は、固定子１２の内側に僅かな隙間（エアギャップ）Ｇを置いて同軸的に配置されている。すなわち、回転子１４の外周面は、僅かな隙間をおいて、固定子１２の内周面に対向している。一例では、隙間Ｇのギャップ長δは、０．６ｍｍとしている。回転子鉄心２４は中心軸線Ｃと同軸的に形成された内孔２５を有している。シャフト２２は内孔２５に挿通および嵌合され、回転子鉄心２４と同軸的に延在している。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２４ａ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。シャフト２２および回転子鉄心２４は、中心軸線Ｃの回りで回転自在に支持されている。
【００１１】
本実施形態において、回転子１４は、複数磁極、例えば、８磁極を有している。中心軸線Ｃと直交する回転子１４の横断面において、周方向に隣合う磁極間の境界および中心軸線Ｃを通って径方向あるいは放射方向に延びる軸をｑ軸、およびｑ軸に対して電気的、磁気的に９０°離間した軸をｄ軸（磁極中心軸）と称する。ここでは、固定子１２によって形成される鎖交磁束の流れ易い方向をｑ軸と称する。ｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心２４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２４の１磁極分とは、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磁極のうちの周方向中央がｄ軸となる。
【００１２】
回転子鉄心２４には、１磁極ごとに、一対の第１永久磁石Ｍ１および一対の第２永久磁石Ｍ２が埋設されている。回転子鉄心２４の円周方向において、各ｄ軸の両側に、２つの第１永久磁石Ｍ１を収容する一対の第１磁石埋め込み孔（第１空隙層又は第１フラックスバリア）（以下、第１埋め込み孔と称する）３４Ａが形成されている。２つの第２永久磁石Ｍ２を収容する一対の第２磁石埋め込み孔（第２空隙層又は第２フラックスバリア）（以下、第２埋め込み孔と称する）３４Ｂがｄ軸の両側に形成されている。第２埋め込み孔３４Ｂは、第１埋め込み孔３４Ａに対して、回転子鉄心２４の内周側に間隔を介して設けられている。
【００１３】
各磁極において、第１埋め込み孔３４Ａは、ｄ軸とｑ軸との間に設けられｄ軸の近傍から回転子鉄心２４の外周面の近傍まで延在している。第２埋め込み孔３４Ｂは、ｄ軸とｑ軸との間で第１埋め込み孔３４Ａに対して回転子鉄心２４の内周側に間隔を置いて設けられ、ｄ軸の近傍から外周面の近傍まで延在している。本実施形態では、２つの第１埋め込み孔３４Ａは、ｄ軸に対して線対称に形成され、２つの第２埋め込み孔３４Ｂは、ｄ軸に対して線対称に形成されている。  
２つの第１永久磁石Ｍ１は、それぞれ第１埋め込み孔３４Ａ内に挿入および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。２つの第２永久磁石Ｍ２は、それぞれ第２埋め込み孔３４Ｂ内に挿入および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。
【００１４】
図２に示すように、第１埋め込み孔３４Ａおよび第２埋め込み孔３４Ｂは、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して延びている。第１埋め込み孔３４Ａは、ほぼ矩形の断面形状を有し、それぞれｄ軸に対して傾斜している。中心軸線Ｃと直交する回転子鉄心２４の横断面でみた場合、２つの第１埋め込み孔３４Ａは、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの第１埋め込み孔３４Ａの内周側の端（内周側端）はそれぞれｄ軸に隣接し、僅かな隙間をおいて互いに対向している。回転子鉄心２４において、２つの第１埋め込み孔３４Ａの内周側端の間に、幅の狭い磁路狭隘部（第１ブリッジ部）Ｂ１が形成されている。２つの第１埋め込み孔３４Ａの外周側の端（外周側端）は、回転子鉄心２４の円周方向に沿ってｄ軸から離間し、回転子鉄心２４の外周面の近傍に位置している。回転子鉄心２４において、各第１埋め込み孔３４Ａの外周側端と回転子鉄心２４の外周縁との間に幅の狭い磁路狭隘部（第２ブリッジ部）Ｂ２が形成されている。このように、２つの第１埋め込み孔３４Ａは、外周側端が内周側端よりも回転子鉄心２４の外周面側に位置し、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配置されている。
【００１５】
第１永久磁石Ｍ１は、例えば、矩形状の横断面を有する平板状に形成され、回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。第１永久磁石Ｍ１は、第１磁石埋め込み孔３４Ａに挿入され、回転子鉄心２４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。各第１永久磁石Ｍ１の横断面は、互いに平行に対向する１対の長辺、および互いに対向する一対の短辺を有している。第１永久磁石Ｍ１は、長辺に垂直な方向に磁化されている。  
【００１６】
各第１埋め込み孔３４Ａは、第１永久磁石Ｍ１の断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域３５ａと、磁石装填領域３５ａの長手方向（永久磁石Ｍ１の磁化方向に垂直な方向）の両端から張出した２つの空隙（内周側空隙３５ｂおよび外周側空隙３５ｃ）と、更に、磁石装填領域３５ａの長手方向両端において第１埋め込み孔３４Ａ内に突出した一対の係止凸部３５ｄと、を有している。一対の係止凸部３５ｄは、磁石装填領域３５ａの対角位置に設けられている。
内周側空隙３５ｂは、磁石装填領域３５ａからｄ軸に向かって張出している。２つの第１埋め込み孔３４Ａの内周側空隙３５ｂは、ｄ軸および第１ブリッジ部Ｂ１を挟んで互いに対向して配置されている。外周側空隙３５ｃは、磁石装填領域３５ａから回転子鉄心２４の外周面に向かって張出している。外周側空隙３５ｃと回転子鉄心２４の外周縁との間に第２ブリッジ部Ｂ２が形成されている。
内周側空隙３５ｂおよび外周側空隙３５ｃは、第１永久磁石Ｍ１の長手方向両端部から回転子鉄心２４への磁束漏れを抑制するフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。  
【００１７】
第１永久磁石Ｍ１は、磁石装填領域３５ａに装填され、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。第１永久磁石Ｍ１は、一対の角部が係止凸部３５ｄにそれぞれ当接している。これにより、第１永久磁石Ｍ１は、磁石装填領域３５ａ内に位置決めされている。ｄ軸の両側に位置する２つの第１永久磁石Ｍ１は、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの第１永久磁石Ｍ１は、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配置されている。各ｄ軸の両側に位置する２つの第１永久磁石Ｍ１は、磁化方向が同一となるように配置されている。また、各ｑ軸の両側に位置する２つの第１永久磁石Ｍ１は、磁化方向が逆向きとなるように配置されている。
【００１８】
一方、一対の第２埋め込み孔（第２フラックスバリア）３４Ｂは、第１埋め込み孔３４Ａに対して、回転子鉄心２４の内周側に設けられている。第２埋め込み孔３４Ｂは、ほぼ矩形の断面形状を有し、それぞれｄ軸に対して傾斜している。回転子鉄心２４の中心軸線Ｃと直交する横断面でみた場合、２つの第２埋め込み孔３４Ｂは、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの第２埋め込み孔３４Ｂの内周側端（ｄ軸側の端）はそれぞれｄ軸に隣接し、僅かな隙間を介して互いに対向している。第２埋め込み孔３４Ｂの内周側端は、第１埋め込み孔３４Ａの内周側端と中心軸線Ｃとの間に位置している。回転子鉄心２４において、２つの第２埋め込み孔３４Ｂの内周側端の間に、幅の狭い磁路狭隘部（第３ブリッジ部）Ｂ３が形成されている。第２埋め込み孔３４Ｂの外周側端（外周面側の端）は、回転子鉄心２４の円周方向に沿ってｄ軸から離間し、回転子鉄心２４の外周面の近傍およびｑ軸の近傍に位置している。第２埋め込み孔３４Ｂの外周側端は、第１埋め込み孔３４Ａの外周側端とｑ軸との間に位置している。回転子鉄心２４において、各第２埋め込み孔３４Ｂの外周側端と回転子鉄心２４の外周縁との間に幅の狭い磁路狭隘部（第４ブリッジ部）Ｂ４が形成されている。このように、２つの第２埋め込み孔３４Ｂは、外周側端が内周側端よりも回転子鉄心２４の外周面側に位置し、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配置されている。
【００１９】
第２永久磁石Ｍ２は、例えば、矩形状の横断面を有する平板状に形成され、回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。第２永久磁石Ｍ２は、第２磁石埋め込み孔３４Ｂに挿入され、回転子鉄心２４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。各第２永久磁石Ｍ２の横断面は、互いに平行に対向する１対の長辺、および互いに対向する一対の短辺を有している。第２永久磁石Ｍ２は、長辺に垂直な方向に磁化されている。本実施形態において、第２永久磁石Ｍ２は、第１永久磁石Ｍ１よりも大きな幅（断面の長手方向寸法）を有している。  
【００２０】
各第２埋め込み孔３４Ｂは、第２永久磁石Ｍ２の断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域３７ａと、磁石装填領域３７ａの長手方向（永久磁石Ｍ１の磁化方向に垂直な方向）の両端から張出した内周側空隙３７ｂおよび外周側空隙３７ｃと、更に、磁石装填領域３７ａの長手方向両端において第２埋め込み孔３４Ｂ内に突出した一対の係止凸部３７ｄと、を有している。一対の係止凸部３７ｄは、磁石装填領域３７ａの一方の長辺の両端に設けられている。
内周側空隙３７ｂは、磁石装填領域３７ａからｄ軸に向かって張出している。２つの第２埋め込み孔３４Ｂの内周側空隙３７ｂは、ｄ軸および第３ブリッジ部Ｂ３を挟んで互いに対向して配置されている。外周側空隙３７ｃは、磁石装填領域３７ａから回転子鉄心２４の外周面に向かって張出している。外周側空隙３７ｃと回転子鉄心２４の外周縁との間に第４ブリッジ部Ｂ４が形成されている。
内周側空隙３７ｂおよび外周側空隙３７ｃは、第２永久磁石Ｍ２の長手方向両端部から回転子鉄心２４への磁束漏れを抑制するフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。  
【００２１】
第２永久磁石Ｍ２は、磁石装填領域３７ａに装填され、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。第２永久磁石Ｍ２は、一対の角部が係止凸部３７ｄにそれぞれ当接している。これにより、第２永久磁石Ｍ２は、磁石装填領域３７ａ内に位置決めされている。ｄ軸の両側に位置する２つの第２永久磁石Ｍ２は、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの第２永久磁石Ｍ２は、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配置されている。各ｄ軸の両側に位置する２つの第２永久磁石Ｍ２は、磁化方向が同一となるように配置されている。また、各ｑ軸の両側に位置する２つの第２永久磁石Ｍ２は、磁化方向が逆向きとなるように配置されている。
【００２２】
第１永久磁石Ｍ１および第２永久磁石Ｍ２を上記のように配置することにより、回転電機１０は、隣接する１磁極毎に第１、第２永久磁石Ｍ１、Ｍ２のＮ極とＳ極の表裏を交互に配置した、８極（４極対）、４８スロットで、単層分布巻で巻線した永久磁石型の回転電機１０が構成される。
【００２３】
回転子鉄心２４に複数の空隙孔（空洞部）４０が形成されている。空隙孔４０は、それぞれ回転子鉄心２４を軸方向に貫通して延びている。空隙孔４０は、それぞれｑ軸上で、回転子鉄心２４の径方向ほぼ中央に位置し、隣合う磁極の２つ第２埋め込み孔３４Ｂの間に設けられている。空隙孔４０は、多角形、例えば、三角形の断面形状を有している。各空隙孔４０は、磁束を通り難くするフラックスバリアとして機能し、固定子１２の鎖交磁束の流れや永久磁石Ｍ１、Ｍ２の磁束の流れを規制する。また、空隙孔４０を形成することにより、回転子鉄心２４の軽量化を図ることができる。
【００２４】
図２に示すように、回転子鉄心２４は、外周面に設けられた複数の溝を更に備えている。１磁極あたり、６つの溝が外周面に設けられている。すなわち、回転子鉄心２４は、１磁極において、外周面に設けられた一対の第１溝Ｇ１、一対の第２溝Ｇ２、および一対の第３溝Ｇ３を備えている。各溝Ｇ１〜Ｇ３は、回転子鉄心２４の軸方向の全長に亘って、中心軸線Ｃと平行に延在している。一対の第１溝Ｇ１、一対の第２溝Ｇ２、および一対の第３溝Ｇ３は、ｄ軸に対して、それぞれ線対称に形成および配置されている。
【００２５】
第１溝Ｇ１は、ｄ軸に最も隣接して設けられている。第１溝Ｇ１は、外周面から中心軸線Ｃ側に突出している。実施形態において、第１溝Ｇ１は、円弧状の底面を有する溝に形成されている。第１溝Ｇ１は周方向の幅Ｗ１を有し、第１溝Ｇ１の底面は、幅方向の中央に頂点を有する円弧面であり、頂点の位置が最深部となる溝としている。第１溝Ｇ１の幅Ｗ１は電気角で２．９〜４．３度、程度、深さｄ１は、０．５×δ（ギャップ長）〜０．９×δｍｍ程度としている。第１溝Ｇ１は、第１溝Ｇ１の頂点とｄ軸との間の角度（電気角）θ１が３〜６度となる位置に設けられている。
【００２６】
第２溝Ｇ２は、外周面において、第１溝Ｇ１と第２ブリッジ部Ｂ２との間に設けられている。第２溝Ｇ２は、外周面から中心軸線Ｃ側に突出している。実施形態において、第２溝Ｇ２は、円弧状の底面を有する溝に形成されている。第２溝Ｇ２は周方向の幅Ｗ２を有し、第２溝Ｇ２の底面は、幅方向の中央に頂点を有する円弧面であり、頂点の位置が最深部となる溝としている。第２溝Ｇ２の幅Ｗ２は電気角で３．５〜５．３度、程度、深さｄ２は、０．１×δ〜０．５×δｍｍ程度としている。第２溝Ｇ２は、第２溝Ｇ２の頂点と第２ブリッジ部Ｂ２のｄ軸側端との間の角度（電気角）θ２が９．５〜１２．５度となる位置に設けられている。
【００２７】
第３溝Ｇ３は、外周面において、第２ブリッジ部Ｂ２と第４ブリッジ部Ｂ４との間で第４ブリッジ部Ｂ４の近傍に設けられている。第３溝Ｇ３は、外周面から中心軸線Ｃ側に突出している。実施形態において、第３溝Ｇ３は、円弧状の底面を有する溝に形成されている。第３溝Ｇ３は周方向の幅Ｗ３を有し、第３溝Ｇ３の底面は、幅方向の中央に頂点を有する円弧面であり、頂点の位置が最深部となる溝としている。第３溝Ｇ３の幅Ｗ３は電気角で９．７〜１４．５度、程度、深さｄ３は、０．３×δ〜０．７×δｍｍ程度としている。第３溝Ｇ３は、第３溝Ｇ２の頂点と第４ブリッジ部Ｂ４のｄ軸側端との間の角度（電気角）θ３が６〜１１度となる位置に設けられている。
【００２８】
第１溝Ｇ１、第２溝Ｇ２、第３溝Ｇ３は、Ｗ１＜Ｗ２＜Ｗ３、およびｄ１≦ｄ２≦ｄ３の関係に形成されている。また、回転子鉄心２４の外周面には、第１、第２、第３溝Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３のみが形成され、他の溝は設けられていない。すなわち、一対の第１溝Ｇ１の間に連続した円弧状の外周面Ｒ１が存在し、各第１溝Ｇ１と第２溝Ｇ２との間に連続した円弧状の外周面Ｒ２が存在し、第２溝Ｇ２と第３溝Ｇ３との間に連続した円弧状の外周面Ｒ３が存在し、各第３溝Ｇ３とｑ軸との間に連続した円弧状の外周面Ｒ４が存在している。  
なお、第１溝Ｇ１、第２溝Ｇ２、第３溝Ｇ３の各々は、円弧状の底面を有する溝に限らず、例えば、Ｖ字状の底面、あるいは、不連続点の無い底面を有する溝としてもよい。また、溝は、最深部が溝の幅方向中央位置にある溝に限らず、最深部が幅方向の一方にずれている溝としてもよい。
【００２９】
上記のように、回転子鉄心２４の外周面に第１、第２、第３溝Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を設けることにより、２層の永久磁石Ｍ１、Ｍ２が設けられている場合でも、回転子の周方向の磁束密度分布を均一化し、トルクリプルの低減を実現することができる。
図３は、第１溝Ｇ１の形成位置（角度θ１）とトルクリプル低減との関係を示す図、図４は、第２溝Ｇ２の形成位置（角度θ２）とトルクリプル低減との関係を示す図、図５は、第３溝Ｇ１の形成位置（角度θ３）とトルクリプル低減との関係を示す図である。
図３から、第１溝Ｇ１の形成位置は、角度θ１が３〜６度程度の範囲で、トルクリプルが２６〜３３％程度に減少することが分かる。図４から、第２溝Ｇ２の形成位置は、角度θ２が９．５〜１２．５度程度の範囲で、トルクリプルが２７〜３０％程度に減少することが分かる。図５から、第３溝Ｇ３の形成位置は、角度θ３が６〜１１度程度の範囲で、トルクリプルが２８〜５５％程度に度減少することが分かる。
【００３０】
以上により、本実施形態によれば、２層の永久磁石Ｍ１、Ｍ２が設けられている場合でも、回転子の周方向の磁束密度分布を均一化し、トルクリプルの低減をはかることが可能な回転電機の回転子を得ることができる。トルクリプルを低減することにより、振動、騒音の低減した回転電機を実現することができる。
【００３１】
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。内周側空隙、外周側空隙、および空隙孔の断面形状は、実施形態の形状に限定されることなく、種々の形状を選択可能である。
【符号の説明】
【００３２】
１０…回転電機、１２…固定子、１４…回転子、１６…固定子鉄心、
１８…電機子巻線、２０…スロット、２２…回転軸、２４…回転子鉄心、
３４Ａ…第１磁石埋め込み孔（第１フラックスバリア）、  
３４Ｂ…第２磁石埋め込み孔（第２フラックスバリア）、  
３５ａ、３７ａ…磁石装填領域、３５ｂ、３７ｂ…内周側空隙、  
３５ｃ、３７ｃ…外周側空隙、Ｍ１…第１永久磁石、Ｍ２…第２永久磁石、  
Ｂ１…第１ブリッジ部、Ｂ２…第２ブリッジ部、Ｂ３…第３ブリッジ部、  
Ｂ４…第４ブリッジ部、Ｇ１…第１溝、Ｇ２…第２溝、Ｇ３…第３溝、Ｇ４…第４溝
【図１】
2020182358.tif 000003
【図２】
2020182358.tif 000004
【図３】
2020182358.tif 000005
【図４】
2020182358.tif 000006
【図５】
2020182358.tif 000007