(57)【要約】  本発明は、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化が可能な回転電機の回転子を提供することを目的とする。  回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に永久磁石が挿入された構成を備えた回転電機の回転子であって、永久磁石は磁化方向に対向する第１の端面と、第２の端面を有し、永久磁石の第１の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第１の磁気的空隙と、永久磁石の第２の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第２の磁気的空隙とが形成されていることを特徴とする。また、第１の磁気的空隙の幅（w1）と深さ（d1）、第２の磁気的空隙の幅（w2）と深さ（d2）が、w1≧w2、かつ、d1≦d2、または、w1≦w2、かつ、d1≧d2の関係を満たすことを特徴とする。
2019087747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に永久磁石が挿入された構成を備えた回転電機の回転子であって、
前記永久磁石は磁化方向に対向する第１の端面と、第２の端面を有し、
前記永久磁石の第１の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第１の磁気的空隙と、
前記永久磁石の第２の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第２の磁気的空隙と、が形成されていることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の磁気的空隙の幅（w1）と深さ（d1）、前記第２の磁気的空隙の幅（w2）と深さ（d2）が、w1≧w2、かつ、d1≦d2、または、w1≦w2、かつ、d1≧d2の関係を満たすことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の磁気的空隙の幅（w1）と深さ（d1）、前記第２の磁気的空隙の幅（w2）と深さ（d2）が、w1≧w2、かつ、d1＜d2、または、w1≦w2、かつ、d1＞d2の関係を満たすことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転子と、固定子鉄心と固定子巻線を有する固定子とを備え、前記固定子鉄心に空隙を介して回転可能に前記回転子が配置された回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータや発電機等の回転電機の回転子構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動用として用いられる回転電機においては、通常の回転電機に比べ、決められた範囲内の中で高トルク化が要求されている。決められた範囲で高トルク化が可能な永久磁石式回転電機において、例えば、特許文献１には高トルク化が可能な永久磁石式回転電機の構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2011-101504号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
車両駆動用として用いられる回転電機においては、周辺機器の耐圧との関係から無負荷時の誘起電圧が制限される。一般的に、トルク、誘起電圧および磁石磁束の特性は比例関係にある。トルクと共に誘起電圧も上昇することから、トルクを所定値以上にすると誘起電圧が制限値を超えてしまう場合が生じる。そのため、回転電機の高トルク化には、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化を実現することが求められる。【０００５】
特許文献１に記載の技術では、このようなトルクと誘起電圧の関係については十分な検討がなされていない。【０００６】
本発明は、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化が可能な回転電機の回転子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】
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。【０００８】
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、複回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に永久磁石が挿入された回転子を備えた回転電機であって、前記永久磁石は磁化方向に対向する第１の端面と、第２の端面を有し、前記永久磁石の第１の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面に、前記永久磁石側に突出する凸部によって形成される第１の磁気的空隙と、前記永久磁石の第２の端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面に、前記永久磁石側に突出する凸部によって形成される第２の磁気的空隙と、が形成されており、前記第１の磁気的空隙の幅（w1）と深さ（d1）、前記第２の磁気的空隙の幅（w2）と深さ（d2）が、w1≧w2、かつ、d1≦d2、または、w1≦w2、かつ、d1≧d2の関係を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化が可能な回転電機の回転子を提供することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態の回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成図。
【図２】電力変換装置６００の回路図。
【図３】本実施形態の回転電機の断面図。
【図４】本実施形態の固定子２３０および回転子２５０のｒ−θ断面図。
【図５】本実施形態の固定子２３０および回転子２５０の１磁極分の拡大図。
【図６】図５のB部の拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態の回転電機を搭載したハイブリッド型電気自動車の概略構成を示す図である。車両１００には、エンジン１２０と第１の回転電機２００と第２の回転電機２０２とバッテリ１８０とが搭載されている。バッテリ１８０は、回転電機２００，２０２による駆動力が必要な場合には電力変換装置６００を介して回転電機２００，２０２に直流電力を供給し、回生走行時には回転電機２００，２０２から直流電力を受ける。バッテリ１８０と回転電機２００，２０２との間の直流電力の授受は、電力変換装置６００を介して行われる。また、図示していないが、車両には低電圧電力（例えば、１４ボルト系電力）を供給するバッテリが搭載されており、以下に説明する制御回路に直流電力を供給する。
【００１３】
エンジン１２０および回転電機２００，２０２による回転トルクは、変速機１３０とデファレンシャルギア１６０を介して前輪１１０に伝達される。変速機１３０は変速機制御装置１３４により制御され、エンジン１２０はエンジン制御装置１２４により制御される。バッテリ１８０は、バッテリ制御装置１８４により制御される。変速機制御装置１３４、エンジン制御装置１２４、バッテリ制御装置１８４、電力変換装置６００および統合制御装置１７０は、通信回線１７４によって接続されている。
【００１４】
統合制御装置１７０は、変速機制御装置１３４，エンジン制御装置１２４，電力変換装置６００およびバッテリ制御装置１８４よりも上位の制御装置であり、変速機制御装置１３４，エンジン制御装置１２４，電力変換装置６００およびバッテリ制御装置１８４の各状態を表す情報を、通信回線１７４を介してそれらからそれぞれ受け取る。統合制御装置１７０は、取得したそれらの情報に基づき各制御装置の制御指令を演算する。演算された制御指令は通信回線１７４を介してそれぞれの制御装置へ送信される。
【００１５】
高電圧のバッテリ１８０はリチウムイオン電池あるいはニッケル水素電池などの２次電池で構成され、２５０ボルトから６００ボルト、あるいはそれ以上の高電圧の直流電力を出力する。バッテリ制御装置１８４は、バッテリ１８０の充放電状況やバッテリ１８０を構成する各単位セル電池の状態を、通信回線１７４を介して統合制御装置１７０に出力する。
【００１６】
統合制御装置１７０は、バッテリ制御装置１８４からの情報に基づいてバッテリ１８０の充電が必要と判断すると、電力変換装置６００に発電運転の指示を出す。また、統合制御装置１７０は、主に、エンジン１２０および回転電機２００，２０２の出力トルクの管理、エンジン１２０の出力トルクと回転電機２００，２０２の出力トルクとの総合トルクやトルク分配比の演算処理を行い、その演算処理結果に基づく制御指令を、変速機制御装置１３４，エンジン制御装置１２４および電力変換装置６００へ送信する。電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からのトルク指令に基づき、指令通りのトルク出力あるいは発電電力が発生するように回転電機２００，２０２を制御する。
【００１７】
電力変換装置６００には、回転電機２００，２０２を運転するためのインバータを構成するパワー半導体が設けられている。電力変換装置６００は、統合制御装置１７０からの指令に基づきパワー半導体のスイッチング動作を制御する。このパワー半導体のスイッチング動作により、回転電機２００，２０２は電動機としてあるいは発電機として運転される。
【００１８】
回転電機２００，２０２を電動機として運転する場合は、高電圧のバッテリ１８０からの直流電力が電力変換装置６００のインバータの直流端子に供給される。電力変換装置６００は、パワー半導体のスイッチング動作を制御して供給された直流電力を３相交流電力に変換し、回転電機２００，２０２に供給する。一方、回転電機２００，２０２を発電機として運転する場合には、回転電機２００，２０２の回転子が外部から加えられる回転トルクで回転駆動され、回転電機２００，２０２の固定子巻線に３相交流電力が発生する。発生した３相交流電力は電力変換装置６００で直流電力に変換され、その直流電力が高電圧のバッテリ１８０に供給されることにより、バッテリ１８０が充電される。
図２は、図１の電力変換装置６００の回路図を示す。電力変換装置６００には、回転電機２００のための第１のインバータ装置と、回転電機２０２のための第２のインバータ装置とが設けられている。第１のインバータ装置は、パワーモジュール６１０と、パワーモジュール６１０の各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第１の駆動回路６５２と、回転電機２００の電流を検知する電流センサ６６０とを備えている。駆動回路６５２は駆動回路基板６５０に設けられている。
【００１９】
一方、第２のインバータ装置は、パワーモジュール６２０と、パワーモジュール６２０における各パワー半導体２１のスイッチング動作を制御する第２の駆動回路６５６と、回転電機２０２の電流を検知する電流センサ６６２とを備えている。駆動回路６５６は駆動回路基板６５４に設けられている。制御回路基板６４６に設けられた制御回路６４８、コンデンサモジュール６３０およびコネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、第１のインバータ装置と第２のインバータ装置とで共通に使用される。
【００２０】
パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれ対応する駆動回路６５２，６５６から出力された駆動信号によって動作する。パワーモジュール６１０，６２０は、それぞれバッテリ１８０から供給された直流電力を三相交流電力に変換し、その電力を対応する回転電機２００，２０２の電機子巻線である固定子巻線に供給する。また、パワーモジュール６１０，６２０は、回転電機２００，２０２の固定子巻線に誘起された交流電力を直流に変換し、高電圧バッテリ１８０に供給する。
【００２１】
パワーモジュール６１０，６２０は図２に記載のごとく３相ブリッジ回路を備えており、３相に対応した直列回路が、それぞれバッテリ１８０の正極側と負極側との間に電気的に並列に接続されている。各直列回路は上アームを構成するパワー半導体２１と下アームを構成するパワー半導体２１とを備え、それらのパワー半導体２１は直列に接続されている。パワーモジュール６１０とパワーモジュール６２０とは、図２に示す如く回路構成がほぼ同じであり、ここではパワーモジュール６１０で代表して説明する。
【００２２】
本実施形態では、スイッチング用パワー半導体素子としてＩＧＢＴ（絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）２１を用いている。ＩＧＢＴ２１は、コレクタ電極，エミッタ電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とエミッタ電極との間にはダイオード３８が電気的に接続されている。ダイオード３８は、カソード電極及びアノード電極の２つの電極を備えており、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極からコレクタ電極に向かう方向が順方向となるように、カソード電極がＩＧＢＴ２１のコレクタ電極に、アノード電極がＩＧＢＴ２１のエミッタ電極にそれぞれ電気的に接続されている。
【００２３】
なお、スイッチング用パワー半導体素子として、ＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体型電界効果トランジスタ）を用いてもよい。ＭＯＳＦＥＴは、ドレイン電極，ソース電極及びゲート電極の３つの電極を備えている。ＭＯＳＦＥＴの場合には、ソース電極とドレイン電極との間に、ドレイン電極からソース電極に向かう方向が順方向となる寄生ダイオードを備えているので、図２のダイオード３８を設ける必要がない。
【００２４】
各相のアームは、ＩＧＢＴ２１のエミッタ電極とＩＧＢＴ２１のコレクタ電極とが電気的に直列に接続されて構成されている。なお、本実施形態では、各相の各上下アームのＩＧＢＴを１つしか図示していないが、制御する電流容量が大きいので、実際には複数のＩＧＢＴが電気的に並列に接続されて構成されている。以下では、説明を簡単にするため、１個のパワー半導体として説明する。
【００２５】
図２に示す例では、各相の各上下アームはそれぞれ３個のＩＧＢＴによって構成されている。各相の各上アームのＩＧＢＴ２１のコレクタ電極はバッテリ１８０の正極側に、各相の各下アームのＩＧＢＴ２１のソース電極はバッテリ１８０の負極側にそれぞれ電気的に接続されている。各相の各アームの中点（上アーム側ＩＧＢＴのエミッタ電極と下アーム側のＩＧＢＴのコレクタ電極との接続部分）は、対応する回転電機２００，２０２の対応する相の電機子巻線（固定子巻線）に電気的に接続されている。
【００２６】
駆動回路６５２，６５６は、対応するインバータ装置６１０，６２０を制御するための駆動部を構成しており、制御回路６４８から出力された制御信号に基づいて、ＩＧＢＴ２１を駆動させるための駆動信号を発生する。それぞれの駆動回路６５２，６５６で発生した駆動信号は、対応するパワーモジュール６１０，６２０の各パワー半導体素子のゲートにそれぞれ出力される。駆動回路６５２，６５６には、各相の各上下アームのゲートに供給する駆動信号を発生する集積回路がそれぞれ６個設けられており、６個の集積回路を１ブロックとして構成されている。
【００２７】
制御回路６４８は各インバータ装置６１０，６２０の制御部を構成しており、複数のスイッチング用パワー半導体素子を動作（オン・オフ）させるための制御信号（制御値）を演算するマイクロコンピュータによって構成されている。制御回路６４８には、上位制御装置からのトルク指令信号（トルク指令値）、電流センサ６６０，６６２のセンサ出力、回転電機２００，２０２に搭載された回転センサのセンサ出力が入力される。制御回路６４８はそれらの入力信号に基づいて制御値を演算し、駆動回路６５２，６５６にスイッチングタイミングを制御するための制御信号を出力する。
【００２８】
コネクタ基板６４２に実装された送受信回路６４４は、電力変換装置６００と外部の制御装置との間を電気的に接続するためのもので、図１の通信回線１７４を介して他の装置と情報の送受信を行う。コンデンサモジュール６３０は、ＩＧＢＴ２１のスイッチング動作によって生じる直流電圧の変動を抑制するための平滑回路を構成するもので、第１のパワーモジュール６１０や第２のパワーモジュール６２０における直流側の端子に電気的に並列に接続されている。
【００２９】
図３は、図１の回転電機２００のｒ−Ｚ断面図を示す。なお、回転電機２００と回転電機２０２とはほぼ同じ構造を有しており、以下では回転電機２００の構造を代表例として説明する。ただし、以下に示す構造は回転電機２００，２０２の双方に採用されている必要はなく、一方だけに採用されていても良い。
【００３０】
ハウジング２１２の内部には固定子２３０が保持されており、固定子２３０は固定子コア２３２と固定子巻線２３８とを備えている。固定子コア２３２の内周側には、回転子２８０が空隙２２２を介して回転可能に保持されている。回転子２８０は、シャフト２１８に固定された回転子コア２８２と、永久磁石２８４と、非磁性体のあて板２２６とを備えている。ハウジング２１２は軸受２１６が設けられた一対のエンドブラケット２１４を有しており、シャフト２１８はこれらの軸受２１６により回転自在に保持されている。
【００３１】
シャフト２１８には、回転子２８０の極の位置や回転速度を検出するレゾルバ２２４が設けられている。このレゾルバ２２４からの出力は、図２に示した制御回路６４８に取り込まれる。制御回路６４８は、取り込まれた出力に基づいて制御信号を駆動回路６５２に出力する。駆動回路６５２は、その制御信号に基づく駆動信号をパワーモジュール６１０に出力する。パワーモジュール６１０は、制御信号に基づきスイッチング動作を行い、バッテリ１８０から供給される直流電力を３相交流電力に変換する。この３相交流電力は図３に示した固定子巻線２３８に供給され、回転磁界が固定子２３０に発生する。３相交流電流の周波数はレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御され、３相交流電流の回転子２８０に対する位相も同じくレゾルバ２２４の出力値に基づいて制御される。
【００３２】
図４は固定子２３０および回転子２５０のｒ−θ断面を示す図であり、図３のＡ−Ａ断面図を示したものである。なお、図４ではハウジング２１２、シャフト２１８および固定子巻線２３８の記載を省略した。固定子コア２３２の内周側には、多数のスロット２３７とティース２３６とが全周に渡って均等に配置されている。図４では、スロットおよびティースの全てに符号を付すことはせず、代表して一部のティースとスロットにのみに符号を付した。スロット２３７内にはスロット絶縁材（図示省略）が設けられ、図３の固定子巻線２３８を構成するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の複数の相巻線が装着されている。本実施形態では、毎極毎相スロット数が２であるため、スロット２３７は等間隔に４８個形成されている。この毎極毎相スロット数とは、各スロット２３７のＵ相、Ｖ相、Ｗ相がθ方向にＵ相、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相、Ｗ相、Ｗ相、・・・と２つずつ並ぶように相を配置することを意味し、１極のＵ相、Ｖ相、Ｗ相で６つのスロット２３７を使うことになる。本実施形態では、後述する永久磁石２５４がθ方向に８組並ぶ８極であるため、固定子コア２３２のスロット２３７の数は６×８の４８個となっている。
【００３３】
回転子コア２５２の外周近傍には、磁石を挿入するための複数の磁石挿入孔２５３がθ方向に沿って等間隔に８組配設されている。各磁石挿入孔２５３はｚ方向に沿って形成されており、その磁石挿入孔２５３には永久磁石２５４がそれぞれ埋め込まれ、接着剤や樹脂等の充填剤で固定されている。磁石挿入孔２５３のθ方向の幅は、永久磁石２５４（２５４ａ，２５４ｂ）のθ方向の幅よりも大きく設定されており、永久磁石２５４の両側の穴空間２５７は磁気的空隙として機能する。この穴空間２５７は接着剤を埋め込んでも良いし，成型用樹脂で永久磁石２５４と一体に固めても良い。永久磁石２５４は回転子２５０の界磁極として作用し、本実施形態では８極構成となっている。
【００３４】
本実施形態における永久磁石２５４の磁化方向は永久磁石２５４の長辺に対して直角方向を向いており、界磁極毎に磁化方向の向きが反転している。すなわち、永久磁石２５４ａの固定子側面がＮ極、軸側の面がＳ極であったとすれば、隣の永久磁石２５４ｂの固定子側面はＳ極、軸側の面はＮ極となっている。そして、これらの永久磁石２５４ａ，２５４ｂがθ方向に交互に配置されている。
【００３５】
永久磁石２５４は、磁化した後に磁石挿入孔２５３に挿入しても良いし、回転子コア２５２の磁石挿入孔２５３に挿入した後に強力な磁界を与えて磁化するようにしても良い。ただし、磁化後の永久磁石２５４は強力な磁石なので、回転子２５０に永久磁石２５４を固定する前に磁石を着磁すると、永久磁石２５４の固定時に回転子コア２５２との間に強力な吸引力が生じて組み付け作業の妨げとなる。また、永久磁石２５４の強力な吸引力により、永久磁石２５４に鉄粉などのごみが付着するおそれがある。そのため、回転電機の生産性を考慮した場合、永久磁石２５４を回転子コア２５２に挿入した後に磁化するのが好ましい。
【００３６】
なお、永久磁石２５４には、ネオジウム系，サマリウム系の焼結磁石やフェライト磁石，ネオジウム系のボンド磁石などを用いることができる。永久磁石２５４の残留磁束密度は０.４〜１.４５Ｔ程度である。
【００３７】
３相交流電流を固定子巻線２３８に流すことにより回転磁界が固定子２３０に発生すると、この回転磁界が回転子２５０の永久磁石２５４ａ，２５４ｂに作用してトルクが生じる。このトルクは、永久磁石２５４から出される磁束のうち各相巻線に鎖交する成分と、各相巻線に流れる交流電流の鎖交磁束に直交する成分の積で表される。ここで、交流電流は正弦波状になるように制御されているので、鎖交磁束の基本波成分と交流電流の基本波成分の積がトルクの時間平均成分となり、鎖交磁束の高調波成分と交流電流の基本波成分の積がトルクの高調波成分であるトルクリプルとなる。つまり、トルクリプルを低減するには、鎖交磁束の高調波成分を低減すればよい。
【００３８】
永久磁石をロータコアに埋め込んだ回転電機のトルクは、永久磁石の磁束と通電される電流との積で表わされるマグネットトルクと、回転子のｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差異で生じるリラクタンストルクとの和で表される。回転電機のトルク向上には、一般的にマグネットトルクとリラクタンストルクの両者を向上させる手法がとられる。
【００３９】
リラクタンストルクについて説明する。一般的に、磁束が磁石中心を通る軸をｄ軸、磁束が磁石の極間から極間へ流れる軸をｑ軸と呼ぶ。このとき、磁石の極間中心にある鉄心部分を補助突極部と呼ぶ。回転子２５０に設けられた永久磁石２５４の透磁率は空気とほぼ同じであるため、固定子側から見た場合、ｄ軸部は磁気的に凹んでおり、ｑ軸部は磁気的に凸になっている。そのため、ｑ軸部の鉄心部分は突極と呼ばれる。リラクタンストルクは、このｄ軸とｑ軸の磁束の通り易さの差、すなわち、突極比によって生じる。
【００４０】
本実施形態の回転電機では、磁石挿入孔２５３の形状によってリラクタンストルクを増加させ、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化を実現している。
【００４１】
図５は図４に示した断面図の１磁極分を拡大して示したものである。永久磁石２５４の磁化方向は永久磁石２５４の長辺に対して直角方向を向いている。この磁化方向と直交する永久磁石２５４の両端には磁気的空隙となる穴空間２５７が設けられている。さらに、本実施例では磁化方向の両端に回転子外周側磁気的空隙２５８と回転子内周側磁気的空隙２５９が設けられている。
【００４２】
図６は、図５のＢで囲った箇所の拡大図となる。永久磁石２５４aの外周側端面２６２と対向する領域の磁石挿入孔２５３の内壁に設けられた外周側磁気的空隙２５８は、２つの凸部２６０によって形成された凹部である。また、永久磁石２５４aの内周側端面２６３と対向する領域の磁石挿入孔２５３の内壁に設けられた内周側磁気的空隙２５９は、２つの凸部２６１によって形成された凹部である。ここで、外周側磁気的空隙２５８または内周側磁気的空隙２５９を形成する凹部とは、永久磁石の端面と磁石挿入孔とが対向する領域内において、永久磁石の端面と磁石挿入孔が最も近接する凸部の頂点から回転子コア側に窪んだ領域となる。
【００４３】
このように、永久磁石２５４の磁化方向の上下に磁気的空隙２５８，２５９を形成することにより、磁気抵抗の大きい空隙の領域が増え、その結果、ｄ軸を通る磁束の磁気抵抗が大きくなることで、より磁気的に凹み、磁束の通り易さの差ができるため、リラクタンストルクを大きくできる。
【００４４】
一方、無負荷時の誘起電圧は磁石磁束と比例関係にあり、磁石磁束が大きいほど無負荷時の誘起電圧が高くなる。本実施形態の回転電機では、磁気的空隙２５８、２５９を設けたことによって、疑似的にエアギャップが広がり、マグネットトルク及び無負荷時の誘起電圧が低下する。換言すると、磁気的空隙２５８，２５９により永久磁石の磁束が弱められるため、磁束の影響を受ける無負荷時の誘起電圧の上昇を抑制できる。回転電機のトルクとしては、マグネットトルクが低下するが、リラクタンストルクが増加することで全体としてトルクの低下を抑えられる。このように無負荷時の誘起電圧に影響しないリラクタンストルクを相対的に向上させることで、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ高トルク化が実現できる。
【００４５】
次に、外周側磁気的空隙２５８と内周側磁気的空隙２５９の形状について説明する。図６に示したように、外周側磁気的空隙２５８の磁化方向に対して垂直方向の幅をw1、磁化方向と平行方向の深さをd1、内周側磁気的空隙２５９の磁化方向に対して垂直方向の幅をw2、磁化方向と平行方向の深さをd2として説明する。固定子側に位置する外周側磁気的空隙２５８の形状としては、形状に起因する磁束密度の変化がトリクプルの発生に影響を及ぼしやすい。これは、永久磁石２５４aの磁束が出る外周側端面２６２の磁束の粗密によって高調波が大きくなり、トルクリプルが悪化しやすくなるためである。そのことから、外周側磁気的空隙２５８の幅w1はなるべく広くし、深さd1は浅めに設定し、トリクプル発生を抑制しやすい形状とすることが望ましい。そして、リラクタンストルク向上に必要な磁気的空隙を内周側磁気的空隙２５９の深さd2として設定する。また、内周側磁気的空隙２５９の幅w2としては、外周側磁気的空隙２５８の幅w1と同様になるべく広く設定することが好ましいが、永久磁石２５４の位置決め部（例えば、内周側端面２６３の両端の位置を規定するための凸部）等による制限がある場合には狭く設定してもよい。幅w2を幅１よりも狭くした場合には、深さd2を深さd1よりも深く設定することが好ましい。以上より、それぞれの深さ、幅の関係としては、w1≧w2、かつ、d1≦d2とすることが好ましい。また、トリクプル低減の観点からは、w1≧w2、かつ、d1＜d2とすることがより望ましい。このように、外周側磁気的空隙２５８、内周側磁気的空隙２５９を設けることで、無負荷時の誘起電圧を抑制しつつ、高トルク、低トルクリプル化が可能となる。
【００４６】
また、無負荷時の誘起電圧の上昇を抑制しつつ高トルク化を図るという観点からは、それぞれの深さ、幅の関係として、上述とは逆のw1≦w2、かつ、d1≧d2、さらには、w1≦w2、かつ、d1＞d2とすることも可能である。
【００４７】
本実施例では、外周側磁気的空隙２５８と内周側磁気的空隙２５９は、それぞれ二つの凸部（２６０または２６１）により形成されているが、凸部は２つ以上の複数あっても同様の効果を得ることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
【符号の説明】
【００４９】
２００・・・回転電機
２３０・・・固定子
２３２・・・固定子コア
２３８・・・固定子巻線
２５０、２８０・・・回転子
２５２・・・回転子コア
２５３・・・磁石挿入孔
２５４・・・永久磁石
２５７・・・孔空間
２５８・・・外周側磁気的空隙
２５９・・・内周側磁気的空隙
２６０、２６１・・・凸部
【図１】
2019087747.tif 000003
【図２】
2019087747.tif 000004
【図３】
2019087747.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019087747.tif 000007
【図６】
2019087747.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月12日(2019.2.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に永久磁石が挿入された構成を備えた回転電機の回転子であって、
前記永久磁石は、磁化方向に対向する外周側端面と、内周側端面と、を有し、
前記外周側端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第１の磁気的空隙と、
前記内周側端面と対向する領域における磁石挿入孔の内壁面の凹部によって形成される第２の磁気的空隙と、が形成され、
前記第２の磁気的空隙は、磁石挿入孔の内壁面に設けられ、内周側端面に向かって突出する複数の凸部間に形成された凹部であることを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項２】
請求項１において、
前記第１の磁気的空隙の幅（ｗ１）と深さ（ｄ１）、前記第２の磁気的空隙の幅（ｗ２）と深さ（ｄ２）が、ｗ１≧ｗ２、かつ、ｄ１≦ｄ２、または、ｗ１≦ｗ２、かつ、ｄ１≧ｄ２の関係を満たすことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項３】
請求項１において、
前記第１の磁気的空隙の幅（ｗ１）と深さ（ｄ１）、前記第２の磁気的空隙の幅（ｗ２）と深さ（ｄ２）が、ｗ１≧ｗ２、かつ、ｄ１＜ｄ２、または、ｗ１≦ｗ２、かつ、ｄ１＞ｄ２の関係を満たすことを特徴とする回転電機の回転子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の回転子と、固定子鉄心と固定子巻線を有する固定子とを備え、前記固定子鉄心に空隙を介して回転可能に前記回転子が配置された回転電機。
【国際調査報告】
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