(57)【要約】【課題】突極比を低下させることなく、コギングトルク及びトルクリプルを抑制することができる回転電機を提供すること。【解決手段】電機子巻線１４が配置されるスロット１３が複数形成されたステータ１０と、複数の永久磁石２３Ａ，２３Ｂがロータコア２１に埋め込まれたロータ２０とを備えた回転電機１において、ロータ２０は、ステータ側に向かって広がるＶ字型に配置された永久磁石２３Ａ，２３Ｂによって形成された磁極部２４を有し、永久磁石２３Ａ，２３Ｂは、ロータ２０の周方向に隣り合う磁極部２４の極性が逆極性となるよう配置され、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａには、ｄ軸を挟んで周方向の両側に溝部３０が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電機子巻線が配置されるスロットが複数形成されたステータと、複数の永久磁石がロータコアに埋め込まれたロータとを備えた回転電機であって、
前記ロータは、前記ステータ側に向かって広がるＶ字型に配置された前記永久磁石によって形成された磁極部を有し、
前記永久磁石は、前記ロータの周方向に隣り合う前記磁極部の極性が逆極性となるよう配置され、
Ｎ磁極又はＳ磁極のいずれか一方の前記磁極部が形成された前記ロータの外周面には、ｄ軸を挟んで前記周方向の両側に溝部が形成されていることを特徴とする回転電機。
【請求項２】
一対の前記溝部は、前記ｄ軸に対して線対称の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。
【請求項３】
前記溝部は、前記周方向の溝幅が前記ロータの外周面から前記ロータの径方向の内方側に向かって狭くなるテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
【請求項４】
前記溝部は、前記周方向の両側に形成された傾斜面を有し、
前記傾斜面は、前記スロットの周方向の両側の側面を通り前記ロータの径方向の内方側に向かう仮想線と交差するよう配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、環状のヨークと巻線用溝となる周方向間隔をおいて放射状に複数のティースが形成され、ティース先端中央近傍の内径寸法に対してティース先端端部の内径寸法が大きい固定子と、固定子と僅かな空隙を介して対向し、回転自在に保持された回転子鉄心に埋設された永久磁石にて磁界を発生する回転子とを備えた電動機が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の電動機において、回転子鉄心の外形は、磁極中央部を最大径とした外径に凸形状で、その形状が磁極数分となり、回転子鉄心の磁極間部が回転軸を中心とした円弧形状であり、回転子外形の最小寸法となる形状を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９９４１８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、特許文献１に記載の電動機にあっては、励磁軸となるｑ軸上において回転子鉄心と固定子との間の空隙が広くなるため、ｑ軸磁路の磁気抵抗が増加する。これにより、特許文献１に記載の電動機では、突極比が低下するためリラクタンストルクを有効に活用することができず、出力トルク及び効率が低下してしまう。
【０００６】
本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、突極比を低下させることなく、コギングトルク及びトルクリプルを抑制することができる回転電機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するため、電機子巻線が配置されるスロットが複数形成されたステータと、複数の永久磁石がロータコアに埋め込まれたロータとを備えた回転電機であって、前記ロータは、前記ステータ側に向かって広がるＶ字型に配置された前記永久磁石によって形成された磁極部を有し、前記永久磁石は、前記ロータの周方向に隣り合う前記磁極部の極性が逆極性となるよう配置され、Ｎ磁極又はＳ磁極のいずれか一方の前記磁極部が形成された前記ロータの外周面には、ｄ軸を挟んで前記周方向の両側に溝部が形成されている構成を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、突極比を低下させることなく、コギングトルク及びトルクリプルを抑制す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】図１は、本発明の一実施例に係る回転電機を回転軸に直交する平面で切断した断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る回転電機の一部を拡大した断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る回転電機のロータに形成された溝部を示す拡大図である。
【図４】図４は、本発明の一実施例に係る回転電機における磁束ベクトル分布を示す図である。
【図５】図５は、本発明の一実施例に係る回転電機におけるコギングトルクを示すグラフであり、（ａ）は溝部が形成されたＮ磁極におけるコギングトルクを示し、（ｂ）は溝部が形成されていないＳ磁極におけるコギングトルクを示し、（ｃ）はＮ磁極におけるコギングトルクとＳ磁極におけるコギングトルクとを合計したコギングトルクを示す。
【図６】図６は、本発明の一実施例に係る回転電機におけるコギングトルクと、溝部が形成されていない比較例の回転電機におけるコギングトルクとを比較したグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施例に係る回転電機におけるコギングトルクの次数成分と、溝部が形成されていない比較例の回転電機におけるコギングトルクの次数成分とを比較したグラフである。
【図８】図８は、本発明の一実施例に係る回転電機におけるトルクと、溝部が形成されていない比較例の回転電機におけるトルクとを比較したグラフである。
【図９】図９は、本発明の一実施例に係る回転電機におけるトルクの次数成分と、溝部が形成されていない比較例の回転電機におけるトルクの次数成分とを比較したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の一実施の形態に係る回転電機は、電機子巻線が配置されるスロットが複数形成されたステータと、複数の永久磁石がロータコアに埋め込まれたロータとを備えた回転電機であって、ロータは、ステータ側に向かって広がるＶ字型に配置された永久磁石によって形成された磁極部を有し、永久磁石は、ロータの周方向に隣り合う磁極部の極性が逆極性となるよう配置され、Ｎ磁極又はＳ磁極のいずれか一方の磁極部が形成されたロータの外周面には、ｄ軸を挟んで周方向の両側に溝部が形成されていることを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る回転電機は、突極比を低下させることなく、コギングトルク及びトルクリプルを抑制することができる。
【実施例】
【００１１】
以下、本発明に係る回転電機の一実施例について、図面を用いて説明する。
【００１２】
図１に示すように、本実施例に係る回転電機１は、永久磁石をロータ内部に埋め込んだ埋込磁石同期回転電機(Interior Permanent Magnet Synchronous Motor：以下、ＩＰＭＳＭという)である。回転電機１は、例えばハイブリッド自動車や電気自動車に搭載するのに好適な性能を有している。
【００１３】
回転電機１は、環状に形成されたステータ１０と、ステータ１０内に回転自在に収容されたロータ２０とを備えている。ロータ２０は、軸心Ｏを中心に回転する回転軸２に固定されており、回転軸２と一体回転するようになっている。
【００１４】
ステータ１０は、図示しないモータケースに固定されている。ステータ１０は、高透磁率の磁性材料からなる環状のステータコア１１を備えている。ステータコア１１は、回転軸２の軸線に沿った軸方向に電磁鋼板を積層したものからなる。
【００１５】
ステータコア１１には、径方向の内方側に突出したステータティース１２が周方向に沿って複数設けられている。周方向に隣り合うステータティース１２の間には、溝状の空間であるスロット１３が形成されている。
【００１６】
径方向とは、上述の軸方向と直交する方向を示す。径方向の内方側とは、径方向において回転軸２に近い側を示し、径方向の外方側とは、径方向において回転軸２から遠い側を示す。周方向とは、回転軸２を中心とする円周方向を示す。
【００１７】
ステータコア１１の各スロット１３には、ステータコア１１の周方向に沿ってＷ相、Ｖ相、Ｕ相の三相の電機子巻線１４がそれぞれ配置されている。Ｗ相、Ｖ相、Ｕ相の各電機子巻線１４は、それぞれのステータティース１２に分布巻されている。
【００１８】
ステータ１０は、電機子巻線１４に三相交流が供給されることで、周方向に回転する回転磁界を発生させる。ステータ１０で発生した磁束は、ロータ２０に鎖交するようになっている。これにより、ステータ１０は、ロータ２０を回転させることができる。
【００１９】
ロータ２０は、環状のロータコア２１と、複数の永久磁石対２３と、磁極部２４とを含んで構成されている。
【００２０】
ロータコア２１は、回転軸２の軸線に沿った軸方向に、高透磁率の磁性材料である電磁鋼板を積層したものからなる。ロータコア２１には、ロータ２０の周方向に沿って複数のスリット対２２が形成されている。
【００２１】
スリット対２２は、一対のスリット２２Ａ，２２Ｂからなる。一対のスリット２２Ａ，２２Ｂは、径方向の内方側から径方向の外方側、すなわちステータ側に向かって広がるＶ字型になるよう設けられている。
【００２２】
一対のスリット２２Ａ，２２Ｂには、永久磁石２３Ａ，２３Ｂが嵌め込まれている。一対の永久磁石２３Ａ，２３Ｂは、径方向の内方側から径方向の外方側、すなわちステータ側に向かって広がるＶ字型に配置され、永久磁石対２３を構成する。
【００２３】
永久磁石２３Ａと永久磁石２３Ｂとは、同一の極性面が互いに対向するように配置されている。これにより、永久磁石２３Ａと永久磁石２３Ｂとの間には、対向する極性面と同一の極性を有する磁極部２４が形成される。このように、磁極部２４は、Ｖ字型に配置された永久磁石２３Ａ，２３Ｂの極性によってＮ磁極又はＳ磁極として形成される。
【００２４】
一対の永久磁石２３Ａ，２３Ｂは、周方向に隣り合う永久磁石対２３同士で極性面の向きが逆向きとなるよう配置されている。これにより、磁極部２４は、周方向に隣り合う磁極部２４同士で極性が逆、すなわち逆極性となる。したがって、ロータ２０においては、周方向にＮ磁極の磁極部２４（図１中、「Ｎ」と記載）とＳ磁極の磁極部２４（図１中、「Ｓ」と記載）とが交互に形成される。
【００２５】
このように、ロータ２０は、一対の永久磁石２３Ａ，２３ＢをＶ字型に配置した永久磁石対２３を複数有する逆突極構造である。
【００２６】
逆突極構造では、一対の永久磁石２３Ａ，２３Ｂの間を通るｄ軸方向のインダクタンス（ｄ軸インダクタンスＬｄ）が、周方向に隣り合う永久磁石対２３の間を通り、ｄ軸と電気的・磁気的に直交するｑ軸方向のインダクタンス（ｑ軸インダクタンスＬｑ）よりも小さい特性を有する。したがって、逆突極構造では、永久磁石対２３が発生するマグネットトルクに加えて、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとの差に応じたリラクタンストルクを発生することができる。これにより、回転電機１におけるトルク密度を向上させることができる。
【００２７】
また、ロータコア２１には、一対の永久磁石２３Ａ，２３Ｂに隣接するようにして、フラックスバリア２５ａ，２５ｂが形成されている。フラックスバリア２５ａ，２５ｂは、磁束の回り込みを制限するものである。
【００２８】
図１に示すように、ロータ２０の外周面２０ａには、径方向の内方側に窪んだ溝部３０が複数形成されている。溝部３０は、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａにのみ形成されている。溝部３０は、Ｓ磁極の磁極部２４にのみ形成されていてもよい。つまり、溝部３０は、Ｎ磁極の磁極部２４又はＳ磁極の磁極部２４のいずれか一方にのみ形成されていればよい。
【００２９】
図２に示すように、溝部３０は、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａにおいて、ｄ軸を挟んでロータ２０の周方向の両側に形成されている。一対の溝部３０は、ｄ軸に対して線対称の形状を有する。
【００３０】
溝部３０は、テーパ形状に形成されている。テーパ形状とは、ロータ２０の周方向の溝幅がロータ２０の外周面２０ａからロータ２０の径方向の内方側に向かって狭くなる形状である。テーパ形状としては、例えば台形形状、三角形状、半円形状又は弾頭形状等、ロータ２０の径方向の外方側から内方側に向かうにしたがい周方向の溝幅が小さくなる形状であれば種々の形状を採用することができる。
【００３１】
図３に示すように、溝部３０は、ロータ２０の周方向の両側に形成された一対の傾斜面３１と、一対の傾斜面３１を接続する底面３２とを有する。
【００３２】
一対の傾斜面３１は、溝部３０とステータ１０のスロット１３とが径方向に重なったとき、すなわち溝部３０の溝幅の中心とスロット１３の周方向の幅の中心とが一致したとき（図３に示す状態）のスロット１３に対して所定の条件下で配置されている。
【００３３】
具体的には、スロット１３の周方向の両側の側面１３ａを通りロータ２０の径方向の内方側に向かう線を仮想線Ｌｓとしたとき、一対の傾斜面３１は、それぞれ仮想線Ｌｓと交差するよう配置されている。好ましくは、仮想線Ｌｓが傾斜面３１の周方向の中心と交差するように、一対の傾斜面３１が配置されていることが望ましい。
【００３４】
このように、本実施例においては、溝部３０の溝幅がステータ１０のスロット１３の周方向の幅を考慮した寸法に設定されている。これにより、溝部３０によるロータ２０とステータ１０との間のギャップを確保し、かつ溝部３０を設けた場合であってもロータ２０とステータ１０との間で有効な磁路を確保することができる。
【００３５】
ここで、溝部３０の径方向の深さが大きすぎると、Ｎ磁極の磁極部２４において磁気飽和が生じるおそれがある。また、溝部３０の径方向の深さが小さすぎると、溝部３０によってロータ２０とステータ１０との間に十分なギャップを確保することができなくなる。したがって、本実施例においては、溝部３０の径方向の深さは、Ｎ磁極の磁極部２４において磁気飽和が生じず、ロータ２０とステータ１０との間に十分なギャップを確保することができる深さに設定されている。
【００３６】
また、溝部３０の角部、具体的にはロータ２０の外周面２０ａと傾斜面３１とを接続する角部３０ａ、及び傾斜面３１と底面３２とを接続する角部３０ｂは、所定の曲率半径Ｒの断面形状に形成されている。このため、溝部３０の各角部３０ａ、３０ｂは、断面形状が滑らかな曲線形状となるので、ロータ２０の回転時における空気抵抗を低減することができる。なお、溝部３０の各角部３０ａ、３０ｂは、頂点を有する断面形状であってもよい。
【００３７】
次に、図４から図９を参照して、本実施例に係る回転電機１の作用効果について説明する。
【００３８】
無通電状態の永久磁石型の回転電機では、永久磁石から発生する磁束によりステータとロータとの間で磁気吸引力が発生する。磁気吸引力は、磁束の流れる経路における磁気抵抗により変化する。磁気抵抗が低いほど磁束の流れが多くなることから、磁気抵抗が低いほど磁気吸引力が大きくなる。
【００３９】
ＩＰＭＳＭでは、ステータコアにおいて、高透磁率のステータティースと磁気抵抗の高い空気からなるスロットとが周方向に交互に配置されている。ステータティースの磁気抵抗は、空気からなるスロットにおける磁気抵抗よりも遥かに大きい。このため、ロータの回転位置に対して永久磁石の磁束の流れる量に脈動が発生する。
【００４０】
これにより、磁気吸引力にも脈動が発生する。このような磁気吸引力の脈動は、コギングトルクと称される。換言すれば、コギングトルクは、無通電状態においてロータの回転に伴う磁気吸引力の変化によって正負に生じるトルクといえる。
【００４１】
コギングトルクは、回転電機の駆動時の振動や騒音、及び制御上の外乱に関わるため、可能な限り小さいほうがよい。
【００４２】
また、ハイブリッド自動車では、燃費向上を目的として、低回転領域においては効率の悪いエンジンに代わって効率のよい回転電機を駆動源として用いる。このため、回転電機をハイブリッド自動車の駆動源として用いる場合には、発進のための大きなトルクを発生させることに加えて、安定性の観点からトルクリプルを低減することが求められている。
【００４３】
本実施例に係る回転電機１においては、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａにのみに一対の溝部３０が形成されていることにより、コギングトルク及びトルクリプルを低減することができる。
【００４４】
以下、本実施例に係る回転電機１においてコギングトルクを低減することができる原理について、溝部３０が形成されていない回転電機（以下、「比較例に係る回転電機」という）と比較しながら説明する。比較例に係る回転電機は、溝部３０が形成されていないだけで、他の構成は本実施例に係る回転電機１と同一であるものとする。
【００４５】
図２に示すように、本実施例に係る回転電機１は、電気角１周期分において１２本のステータティース１２を有している。したがって、回転電機１において、ステータティース間のスロット１３の数も「１２」となる。
【００４６】
このため、本実施例に係る回転電機１においては、電気角１周期に磁気吸引力の脈動が１２回発生する。したがって、本実施例に係る回転電機１及び比較例に係る回転電機におけるコギングトルクは、１２次の高調波（以下、「１２次高調波」という）成分が主となる。
【００４７】
比較例に係る回転電機では、溝部３０が形成されていないのでＮ磁極及びＳ磁極のいずれの磁極部においても磁気吸引力の脈動は一致している。すなわち、比較例に係る回転電機では、Ｎ磁極における１２次高調波の位相とＳ磁極における１２次高調波の位相とが一致している。
【００４８】
ここで、Ｎ磁極における１２次高調波の位相とＳ磁極における１２次高調波の位相とを逆転させることができれば、Ｎ磁極における１２次高調波とＳ磁極における１２次高調波とを相殺させることができる。これにより、Ｎ磁極とＳ磁極のコギングトルクが相殺され、回転電機で発生するコギングトルクが全体として低減される。
【００４９】
そこで、本実施例に係る回転電機１は、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａにのみに一対の溝部３０を形成することにより、Ｎ磁極における１２次高調波の位相とＳ磁極における１２次高調波の位相とを逆転させることができる。これにより、本実施例に係る回転電機１は、Ｎ磁極における１２次高調波とＳ磁極における１２次高調波とを相殺させることができる。
【００５０】
図４は、本実施例に係る回転電機１において、Ｎ磁極における１２次高調波の位相とＳ磁極における１２次高調波の位相とが逆転することにより、Ｎ磁極におけるコギングトルクとＳ磁極におけるコギングトルクとが相殺されている様子を示している。図４では、１２次高調波の１周期に相当する電気角０［ｄｅｇ］から電気角３０［ｄｅｇ］の間における磁束ベクトル分布を示している。本実施例では、電気角０［ｄｅｇ］、８［ｄｅｇ］、２２［ｄｅｇ］、３０［ｄｅｇ］のときの磁束ベクトル分布を示している。
【００５１】
図４に示すように、磁束は、永久磁石２３Ａ，２３Ｂとステータティース１２との間を最短経路で流れようとする特性がある。この磁束が流れる経路が変化することで、ロータ２０とステータ１０との間に磁気吸引力が発生する。
【００５２】
図４において、磁気吸引力は、＋及び−の矢印で示される。図４においては、反時計回り方向を＋方向とし、時計回り方向を−方向として定義する。したがって、＋の矢印で示す磁気吸引力（以下、「磁気吸引力（＋）」という）は、ロータ２０を反時計回り方向に回転させようとする力である。これに対して、−の矢印で示す磁気吸引力（以下、「磁気吸引力（−）」という）は、ロータ２０を時計回り方向に回転させようとする力である。
【００５３】
電気角０［ｄｅｇ］と電気角３０［ｄｅｇ］においては、ロータ２０のｄ軸がステータティース１２の周方向の中心に位置する。このため、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいても、永久磁石２３Ａの磁束と永久磁石２３Ｂの磁束とがステータ１０に対して対称的に流れる。これにより、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいても、磁気吸引力（＋）と磁気吸引力（−）とが釣り合う。この結果、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、電気角０［ｄｅｇ］と電気角３０［ｄｅｇ］においては、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいてもコギングトルクは略０［Ｎｍ］となる。
【００５４】
電気角１５［ｄｅｇ］においては、ロータ２０のｄ軸がスロット１３の周方向の中心に位置する。このため、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいても、永久磁石２３Ａの磁束と永久磁石２３Ｂの磁束とがステータ１０に対して対称的に流れる。これにより、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいても、磁気吸引力（＋）と磁気吸引力（−）とが釣り合う。この結果、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、電気角１５［ｄｅｇ］においては、Ｎ磁極及びＳ磁極のいずれにおいてもコギングトルクは略０［Ｎｍ］となる。
【００５５】
電気角８［ｄｅｇ］においては、Ｎ磁極に形成された一対の溝部３０が磁気抵抗となることによって磁気吸引力（−）が発生する。具体的には、溝部３０があることによって磁気吸引力（＋）に作用する磁束の一部が、溝部３０を迂回することで磁気吸引力（−）として作用する。これにより、Ｎ磁極においては、磁気吸引力（−）を発生させる磁束が大半を占めることとなり、結果として磁気吸引力（−）が発生することとなる。
【００５６】
電気角８［ｄｅｇ］におけるＳ磁極では、一対の溝部３０がないため、磁気吸引力（＋）を発生させる磁束が大半を占めることとなり、結果として磁気吸引力（＋）が発生することとなる。
【００５７】
したがって、電気角８［ｄｅｇ］においては、Ｎ磁極で発生する磁気吸引力（−）とＳ磁極で発生する磁気吸引力（＋）とが互いに逆向きの力となり相殺される。この結果、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、電気角８［ｄｅｇ］においては、Ｎ磁極のコギングトルクの位相とＳ磁極のコギングトルクの位相とが逆転する。
【００５８】
電気角２２［ｄｅｇ］においては、電気角８［ｄｅｇ］の場合と磁気吸引力の作用する方向が逆となる。したがって、電気角２２［ｄｅｇ］においても、Ｎ磁極で発生する磁気吸引力（＋）とＳ磁極で発生する磁気吸引力（−）とが互いに逆向きの力となり相殺される。この結果、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、電気角２２［ｄｅｇ］においても、Ｎ磁極のコギングトルクの位相とＳ磁極のコギングトルクの位相とが逆転する。
【００５９】
このように、Ｎ磁極のコギングトルクとＳ磁極のコギングトルクとが相殺され、図５（ｃ）に示すように、回転電機１で発生するコギングトルクが全体として低減される。図５（ｃ）に示すコギングトルクは、図５（ａ）に示したＮ磁極におけるコギングトルクと図５（ｂ）に示したＳ磁極におけるコギングトルクとを合計したものである。
【００６０】
本実施例に係る回転電機１においては、Ｎ磁極に一対の溝部３０が形成されているため、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、Ｓ磁極のコギングトルクの位相に対してＮ磁極のコギングトルクの位相が逆転する（本実施例では位相が電気角１５［ｄｅｇ］ずれる）。これにより、Ｎ磁極のコギングトルクがＳ磁極のコギングトルクを打ち消すように作用することで、Ｎ磁極のコギングトルクとＳ磁極のコギングトルクとが相殺される。この結果、図５（ｃ）に示すように、回転電機１で発生するコギングトルクが低減される。
【００６１】
図６に示すように、本実施例に係る回転電機１で発生するコギングトルクは、比較例に係る回転電機と比較しても十分に低減されている。また、本実施例に係る回転電機１で発生するコギングトルクの次数成分について、図７に示す。
【００６２】
図７に示すように、本実施例に係る回転電機１で発生する１２次成分のコギングトルクは、比較例に係る回転電機で発生する１２次成分のコギングトルクと比較して大幅に減少している。また、２４次成分のコギングトルクについても、比較例に係る回転電機に比べて減少している。
【００６３】
さらに、本実施例に係る回転電機１では、Ｎ磁極に一対の溝部３０を形成することにより、図８に示すように、通電状態で発生するトルクリプルについても比較例に係る回転電機で発生するトルクリプルと比べて低減される。また、本実施例に係る回転電機１で発生するトルクリプルの次数成分について、図９に示す。
【００６４】
図９に示すように、本実施例に係る回転電機１において通電状態で発生する１２次成分のトルクは、比較例に係る通電状態の回転電機で発生する１２次成分のトルクと比較して大幅に減少している。
【００６５】
以上のように、本実施例に係る回転電機１は、Ｎ磁極の磁極部２４が形成されたロータ２０の外周面２０ａにのみ一対の溝部３０が形成されている。また、一対の溝部３０は、Ｎ磁極の磁極部２４におけるｄ軸を挟んで周方向の両側に形成されている。
【００６６】
このため、本実施例に係る回転電機１は、Ｎ磁極における１２次高調波の位相とＳ磁極における１２次高調波の位相とが逆転することができ、Ｎ磁極におけるコギングトルクとＳ磁極におけるコギングトルクとを相殺することができる。この結果、本実施例に係る回転電機１は、コギングトルク及びトルクリプルを抑制することができる。
【００６７】
また、本実施例に係る回転電機１は、励磁軸となるｑ軸上においてロータ２０とステータ１０との間の空隙を広くしてｑ軸磁路の磁気抵抗を増加させることもないので、突極比が低下することを防止できる。したがって、回転電機１の出力トルク及び効率が低下することを防止できる。
【００６８】
また、本実施例に係る回転電機１は、一対の溝部３０がｄ軸を挟んで線対称の形状を有するので、Ｓ磁極で発生する１２次高調波の位相に対してＮ磁極で発生する１２次高調波の位相が逆転するような、磁束の流れを実現することができる。
【００６９】
また、本実施例に係る回転電機１は、一対の溝部３０がテーパ形状に形成されているので、空気抵抗による損失すなわち風損を低減することができる。
【００７０】
また、本実施例に係る回転電機１におけるコギングトルク及びトルクリプルを低減する構造は、軸方向に並ぶ複数の永久磁石を周方向にずらして配置する、いわゆる永久磁石のスキュー構造とは異なる。このため、本実施例に係る回転電機１は、永久磁石のスキュー構造と比べて、着磁率が下がったり、永久磁石の漏れ磁束が増えたりすることを防止できる。また、本実施例に係る回転電機１は、永久磁石のスキュー構造と比べてロータ２０の組立が容易である。
【００７１】
なお、本実施例に係る回転電機１においては、ロータ２０を軸方向に分割し、分割したロータを回転方向にずらして配置したスキューロータとしてもよい。この場合、コギングトルク及びトルクリプルをさらに抑制することができる。
【００７２】
また、回転電機１は、車載用に限定されるものではなく、例えば風力発電や工作機械などの駆動源としても好適に用いることができる。
【００７３】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正及び等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００７４】
１  回転電機
１０  ステータ
１１  ステータコア
１２  ステータティース
１３  スロット
１３ａ  側面
１４  電機子巻線
２０  ロータ
２０ａ  外周面
２１  ロータコア
２２  スリット対
２２Ａ，２２Ｂ  スリット
２３  永久磁石対
２３Ａ，２３Ｂ  永久磁石
２４  磁極部
３０  溝部
３０ａ，３０ｂ  角部
３１  傾斜面
３２  底面
Ｌｓ  仮想線
【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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【図８】
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【図９】
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