(57)【要約】【課題】回転電機の発生すべき周方向トルクの低下抑制と、回転電機に発生する径方向の電磁加振力低減と、の両立を図ることができる。【解決手段】永久磁石１ｂを設けたロータ１と、ロータ１の外周面とはエアギャップ３を介して配置されるステータ２と、を有し、ステータ２にステータコイル２ｃを巻き付けたステータティース２ｂを円周上に複数配置し、ステータティース２ｂは、ステータ２の内径側に突出したティース部２ｄと、ティース部２ｄの内周両側からステータ２の周方向に突出した鍔部２ｆと、を有するモータ/ジェネレータＭＧにおいて、ティース部２ｄのうちエアギャップ３付近に、少なくとも１つ設けた軸方向連通穴２ｅは、ティース部２ｄの側端１０を延長した側端延長線ＥＬと、ティース部２ｄの両側端１０、１０の中心点Ｏを径方向に結ぶティース中心線ＣＬと、の間に配置し、かつ、側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置しない。【選択図】図２
2015096022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石を設けたロータと、前記ロータの外周面とはエアギャップを介して配置されるステータと、を有し、
前記ステータにコイルを巻き付けたステータティースを円周上に複数配置し、
前記ステータティースは、前記ステータの内径側に突出したティース部と、前記ティース部の内周両側から前記ステータの周方向に突出した鍔部と、を有する回転電機において、
前記ティース部のうち前記エアギャップ付近に、磁気抵抗の高い高磁気抵抗層を少なくとも１つ設け、
前記高磁気抵抗層は、前記ティース部の側端を延長した側端延長線と、前記ティース部の両側端の中心点を径方向に結ぶティース中心線と、の間に配置し、かつ、前記側端延長線に対して鍔部側に配置しない
ことを特徴とする回転電機。
【請求項２】
請求項１に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層の径方向の長さＲを、前記ティース部の側端と前記鍔部の外周端とが交差する交差位置と、前記ステータティースの内周端と、を結ぶ前記鍔部の径方向の長さＴＲよりも短く設定した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層の周方向の長さＬを、低減する径方向の電磁加振力の空間次数をＮとし、前記ティース部の両側端を結ぶティース幅をＷとし、前記モータの相数をＰとしたとき、Ｌ≒Ｗ/｛(Ｎ/Ｐ)×２｝に設定した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項４】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層を、少なくとも前記ロータの回転方向の上流側及び下流側の双方に１つずつ設け、
これらの高磁気抵抗層ごとの外周側の側端を、前記側端延長線と接する位置に配置した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項５】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層を、少なくとも前記ロータの回転方向の上流側に１つ設け、
この上流側高磁気抵抗層の外周側の側端を、前記側端延長線と接する位置に配置した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項６】
請求項１から請求項３までの何れか１項に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層を、少なくとも前記ロータの回転方向の下流側に１つ設け、
この下流側高磁気抵抗層の外周側の側端を、前記側端延長線と接する位置に配置した
ことを特徴とする回転電機。
【請求項７】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層は、前記エアギャップから距離を介して前記ステータティースの内周側に開穴した軸方向連通穴である
ことを特徴とする回転電機。
【請求項８】
請求項１から請求項６までの何れか１項に記載された回転電機において、
前記高磁気抵抗層は、前記エアギャップに面する前記ステータティースの内周面から外径方向に凹んで形成した軸方向連通溝である
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、永久磁石を設けたロータと、ロータの外周面とはエアギャップを介して配置されるステータと、を有する回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
回転電機としては、周方向に配置した永久磁石を有する回転子（ロータ）と、永久磁石と対向し周方向に配置された複数の突極（ステータティース）を有する固定子（ステータ）と、を備えている。そして、従来、永久磁石と対向する突極の面に複数の補助溝を設け、この補助溝の周方向の幅が、巻線用スロットの開口部の幅と同じ幅に設定されると共に、複数の補助溝の周方向の間隔が、巻線用スロットの開口部に合わせて、等間隔に設定される。この補助溝の構成により、回転電機のコギングトルクやトルク脈動等の周方向のトルク振動（トルクリプル）を低減するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許4718580号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の回転電機にあっては、巻線用スロットの開口部の幅と同等の補助溝を、突極の表面に、その開口部の幅に合わせて、等間隔に複数配置する構成になっているため、回転電機の発生すべき周方向トルクが低下する、という問題があった。
加えて、回転電機のコギングトルクやトルク脈動等の周方向のトルク振動（トルクリプル）を低減する構成となっているため、回転電機に発生する径方向の電磁加振力の低減に至らない、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記問題に着目してなされたもので、回転電機の発生すべき周方向トルクの低下抑制と、回転電機に発生する径方向の電磁加振力低減と、の両立を図ることができる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】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の回転電機は、永久磁石を設けたロータと、前記ロータの外周面とはエアギャップを介して配置されるステータと、を有し、前記ステータにコイルを巻き付けたステータティースを円周上に複数配置し、前記ステータティースは、前記ステータの内径側に突出したティース部と、前記ティース部の内周両側から前記ステータの周方向に突出した鍔部と、を有する。
この回転電機において、前記ティース部のうち前記エアギャップ付近に、磁気抵抗の高い高磁気抵抗層を少なくとも１つ設け、前記高磁気抵抗層は、前記ティース部の側端を延長した側端延長線と、前記ティース部の両側端の中心点を径方向に結ぶティース中心線と、の間に配置し、かつ、前記側端延長線に対して鍔部側に配置しない。
【発明の効果】
【０００７】
よって、エアギャップ付近に設けられた高磁気抵抗層を、側端延長線とティース中心線との間に配置し、かつ、側端延長線に対して鍔部側に配置しない回転電機が構成されている。
すなわち、回転電機において、ステータティースに高磁気抵抗層等を設けない場合の周方向トルクの磁束密度分布から、周方向トルクの発生が集中する部分が、ステータティースの鍔部であることが知見された。このため、本発明の回転電機にあっては、高磁気抵抗層を側端延長線に対して鍔部側に配置しない構成としている。これにより、周方向トルクの発生が集中する部分は高磁気抵抗層により阻害されないので、回転電機の発生すべき周方向トルクの低下を抑制することができる。
また、回転電機において、ステータティースに高磁気抵抗層等を設けない場合の径方向の電磁加振力分布から、この径方向の電磁加振力は分布に規則性があるものの、ティース部に一様に分布しているわけではないことが知見された。つまり、その径方向の電磁加振力は、特定箇所に発生することが知見された。このため、本発明の回転電機にあっては、エアギャップ付近に設けられた高磁気抵抗層を、側端延長線とティース中心線との間に配置する構成としている。これにより、径方向の電磁加振力が発生する特定箇所に高磁気抵抗層を配置しているので、回転電機に発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
この結果、回転電機の発生すべき周方向トルクの低下抑制と、回転電機に発生する径方向の電磁加振力低減と、の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施例１のモータ/ジェネレータを示す断面図である。
【図２】実施例１のステータティースを拡大して示す拡大図である。
【図３】実施例１の軸方向連通穴の径方向の長さＲ及び周方向の長さＬを示す拡大図である。
【図４】周方向トルクの磁束密度分布図である。
【図５】力行時の径方向の電磁加振力分布図である。
【図６】回生時の径方向の電磁加振力分布図である。
【図７】実施例２のステータティースを拡大して示す拡大図である。
【図８】実施例３のステータティースを拡大して示す拡大図である。
【図９】実施例４のステータティースを拡大して示す拡大図である。
【図１０】軸方向連通穴の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機を実現する最良の形態を、図面に示す実施例１〜実施例４に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１０】
まず、構成を説明する。
図１は、実施例１のモータ/ジェネレータを示す断面図であって、以下、図１に基づき全体構成を説明する。
【００１１】
実施例１のモータ/ジェネレータＭＧ（回転電機）は、ロータ１とステータ２とから構成され、回転電機の発生すべき周方向トルクの低下抑制と、回転電機に発生する径方向の電磁加振力低減と、の両立を図るものである。
ここで、回転電機に発生する径方向の電磁加振力は、回転子（ロータ）と固定子（ステータ）の相対移動時に、回転子の磁極から発生する界磁磁束の磁路が、固定子に設けられたスロットの開口部を回転子の磁極が横切る毎に周期的に変化し、ギャップでの磁束分布に変化が生じることにより発生する。径方向の電磁加振力の回転次数・空間次数・振幅は、回転子の有効磁極開角の極数と固定子に設けられたスロット数に依存する。
【００１２】
前記モータ/ジェネレータＭＧは、図１に示すように、ロータ１に永久磁石１ｂを埋設しステータ２にステータコイル２ｃが巻き付けられた同期型モータ/ジェネレータである。
例えば、モータ/ジェネレータＭＧは、モータコントローラ等からの制御指令に基づいて、インバータにより作り出された三相交流を印加することにより制御される。また、このモータ/ジェネレータＭＧが電気自動車等の車両の走行駆動源として適用された場合、モータ/ジェネレータＭＧは、バッテリからの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作することもできるし（力行）、ロータ１がエンジンや駆動輪から回転エネルギーを受ける場合には、ステータコイル２ｃの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリを充電することもできる（回生）。
【００１３】
前記ロータ１は、図１に示すように、円筒状のロータコア１ａと、ロータコア１ａに埋め込む永久磁石１ｂと、ロータコア１ａに嵌合するロータシャフト１ｃと、を有している。
【００１４】
前記ロータコア１ａは、電磁鋼板からなるプレートをロータ軸方向Ａｘに複数積層して円筒状に形成されて、永久磁石１ｂが埋設されている。
【００１５】
前記永久磁石１ｂは、図１に示すように、２つ一組で、ロータコア１ａの円周状に複数配置されている。一組の永久磁石１ｂのうちそれぞれの永久磁石１ｂは、ロータコア１ａの径方向内側から径方向外側へ、別々の方向（２方向）に延びている。すなわち、ロータコア１ａの径方向内側では、２つの永久磁石１ｂが近づき、ロータコア１ａの径方向外側では、２つの永久磁石１ｂがロータコア１ａの周方向に離れている。いわゆる、２つの永久磁石１ｂは、略Ｖ字形状を成すように配置されている。
【００１６】
前記ロータシャフト１ｃは、ロータコア１ａに対して圧入等されることにより、ロータコア１ａに嵌合される。
【００１７】
前記ステータ２は、図１に示すように、ロータ１の外周面１ｄとはエアギャップ３を介して配置されている。このステータ２は、電磁鋼板からなるプレートをロータ軸方向Ａｘに複数積層して円筒状に形成されている。また、ステータ２に、ステータコイル２ｃを巻き付けたステータティース２ｂを円周上に複数配置している。
【００１８】
前記ステータティース２ｂは、図１及び図２に示すように、ステータ２の外周側を構成している円弧状のバックヨーク２ａから、ステータ２の内径側に突出している。このステータティース２ｂは、ティース部２ｄと、鍔部２ｆと、を有している。
【００１９】
前記ティース部２ｄは、図１に示すように、ステータ２の内径側に突出している。このティース部２ｄには、電磁線であるステータコイル２ｃが、複数層に渡って巻き付けられている。また、図２及び図３に示すように、ティース部２ｄのうちエアギャップ３付近に、磁気抵抗の高い高磁気抵抗層である軸方向連通穴２ｅが設けられている。
【００２０】
前記軸方向連通穴２ｅは、図２及び図３に示すように、ティース部２ｄの側端１０を延長した側端延長線ＥＬ（破線）と、ティース部２ｄの両側端１０、１０の中心点Ｏを径方向に結ぶティース中心線ＣＬと、の間に配置し、かつ、その側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置していない。この軸方向連通穴２ｅは、図２及び図３に示すように、エアギャップ３から距離を介してステータティース２ｂの内周側に開穴され、ロータ軸方向Ａｘに連通している。軸方向連通穴２ｅの形状は、矩形形状に形成され、例えば、軸方向連通穴２ｅは、何も挿入されていない空気層である。
【００２１】
また、軸方向連通穴２ｅは、図１及び図２に示すように、少なくともロータの回転方向（図１の矢印Ａ）の上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に１つずつ設けられ、これらの軸方向連通穴２ｅごとの外周側の側端１１は、側端延長線ＥＬと接する位置に配置されている。
【００２２】
続いて、軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲと周方向の長さＬとについて説明する。
軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲは、ティース部２ｄの側端１０と鍔部２ｆの外周端１２とが交差する交差位置Ｃと、ステータティース２ｂの内周端１３と、を結ぶ鍔部２ｆの径方向の長さＴＲよりも短く設定されている。
【００２３】
軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬは、低減する径方向の電磁加振力の空間次数をＮとし、ティース部２ｄの両側端１０、１０を結ぶティース幅をＷとし、モータ/ジェネレータＭＧの相数をＰとしたとき、下記の式（１）にて算出される値に設定されている。
Ｌ≒Ｗ/｛(Ｎ/Ｐ)×２｝        …（１）
【００２４】
軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬを、具体的な数値を用いて算出する。例えば、低減する径方向の電磁加振力の空間次数Ｎを、３つのステータティース２ｂ、すなわち角度６０°に６波長分（６周期分）の径方向の電磁加振力が発生する場合、空間次数Ｎは６次（この加振力によって発生する振動（電気角６次成分））とする。また、ティース幅Ｗを、１とし、モータの相数Ｐを、３相とする。
このとき、式（１）の軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬを算出すると、Ｌ≒４分の１、となる。
【００２５】
前記鍔部２ｆは、図１及び図２に示すように、ティース部２ｄの内周両側からステータ２の周方向に突出している。
【００２６】
次に、作用を説明する。
まず、「比較例の課題」の説明を行い、続いて、実施例１の回転電機における作用を、「回転電機の特徴的作用」、「回転電機の発生すべき周方向トルクに対する作用」、「回転電機に発生する径方向の電磁加振力に対する作用」に分けて説明する。
【００２７】
［比較例の課題］
比較例は、回転電機において、周方向に配置した永久磁石を有するロータと、永久磁石と対向し周方向に配置された複数のステータティースを有するステータと、を備え、永久磁石と対向するステータティースの面に複数の補助溝を設け、この補助溝の周方向の幅が、巻線用スロットの開口部の幅と同等に設定されると共に、複数の補助溝の周方向の間隔が、巻線用スロットの開口部に合わせて、周方向に等間隔に設定される回転電機を比較例とする。この比較例の回転電機によれば、このような補助溝の構成により、回転電機のコギングトルクやトルク脈動等の周方向のトルク振動（トルクリプル）を低減するようにしている。
【００２８】
しかし、巻線用スロットの開口部の幅と同等の補助溝を、ステータティースの表面に、その開口部の幅に合わせて、等間隔に配置する構成になっているため、回転電機の発生すべき周方向トルクが低下する。
加えて、回転電機のコギングトルクやトルク脈動等の周方向のトルク振動（トルクリプル）を低減する補助溝の構成となっているため、回転電機に発生する径方向の電磁加振力の低減に至らない。
【００２９】
このように、回転電機の発生すべき周方向トルクが低下するばかりか、回転電機に発生する径方向の電磁加振力の低減に至らないという課題があった。
【００３０】
［回転電機の特徴的作用］
上記のように、実施例１では、エアギャップ３付近に設けられた軸方向連通穴２ｅを、側端延長線ＥＬとティース中心線ＣＬとの間に配置し、かつ、側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置しない構成を採用した。
【００３１】
すなわち、モータ/ジェネレータＭＧにおいて、ステータティース２ｂに軸方向連通穴２ｅ等を設けない場合の図４の周方向トルクの磁束密度分布から、周方向トルクの発生が集中する部分が、ステータティース２ｂの鍔部２ｆであることが知見された。このため、実施例１では、軸方向連通穴２ｅを側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置しない構成とした。これにより、周方向トルクの発生が集中する部分は軸方向連通穴２ｅにより阻害されないので、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下を抑制することができる。
【００３２】
また、モータ/ジェネレータＭＧにおいて、ステータティース２ｂに軸方向連通穴２ｅ等を設けない場合の図５及び図６の径方向の電磁加振力分布から、この径方向の電磁加振力は分布に規則性があるものの、ティース部２ｄに一様に分布しているわけではないことが知見された。つまり、その径方向の電磁加振力は、特定箇所に発生することが知見された。このため、実施例１では、エアギャップ３付近に設けられた軸方向連通穴２ｅを、側端延長線ＥＬとティース中心線ＣＬとの間に配置する構成とした。これにより、径方向の電磁加振力が発生する特定箇所に軸方向連通穴２ｅを配置しているので、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
【００３３】
この結果、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下抑制と、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力と、の両立を図ることができる。
【００３４】
また、実施例１では、高磁気抵抗層を、エアギャップ３から距離を介してステータティース２ｂの内周側に開穴した軸方向連通穴２ｅとしている。
【００３５】
この結果、ステータ２を樹脂モールドする際、エアギャップ３に対向するステータティース２ｂの内周面１２ａに、ステータ２の使用時にステータティース２ｂから脱落するような細い樹脂が形成されるのを、防止することができる。
【００３６】
［回転電機の発生すべき周方向トルクに対する作用］
以下、「回転電機の発生すべき周方向トルクに対する作用」について、図４に基づいて詳しく説明する。
【００３７】
図４は、本発明者が行った解析により知見した周方向トルクの磁束密度分布図であり、１つのステータティース２ｂを示している。また、図４は、モータ/ジェネレータＭＧにおいて、ステータティース２ｂに軸方向連通穴２ｅ等の高磁気抵抗層を設けない場合の分布であり、ステータコイル２ｃの図示を省略している。なお、この分布図は、径方向の電磁加振力によって発生する振動を電気角６次成分とし、モータの相数を３相とした場合を示している。図４では、ドット密度が高い部分は磁束密度が高く、ドット密度が低い部分は磁束密度が低くなっている。すなわち、ドットの細かい部分に、周方向トルクの発生が集中している。
【００３８】
図４の分布から、周方向トルクの発生が集中する部分が、ステータティースの鍔部となっている。
【００３９】
このため、実施例１では、軸方向連通穴２ｅを側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置しない構成としている。
【００４０】
この結果、周方向トルクの発生が集中する部分は高磁気抵抗層である軸方向連通穴２ｅにより阻害されないので、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下を抑制することができる。
【００４１】
しかも、実施例１の軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲが、鍔部２ｆの径方向の長さＴＲよりも短く設定されている。このため、軸方向連通穴２ｅは、鍔部２ｆに集中して発生する周方向トルクに寄与する鍔部２ｆを通過する磁束線（矢印Ｂ）の妨げにならない。
この結果、軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲを設定しない場合よりも、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下を抑制することができる。
【００４２】
なお、この磁束線Ｂは、交差位置Ｃと軸方向連通穴２ｅとの間を通過する磁束線の方が、軸方向連通穴２ｅとステータティース２ｂの内周端１３との間を通過する磁束線よりも、周方向トルクに寄与している。このため、ステータティース１ｂの強度等を考慮しつつ、交差位置Ｃと軸方向連通穴２ｅとの間の幅を、軸方向連通穴２ｅとステータティース２ｂの内周端１３との間の幅よりも広く設定してもよい。これにより、さらに周方向トルクの低下を抑制することができる。
【００４３】
［回転電機に発生する径方向の電磁加振力に対する作用］
以下、「回転電機に発生する径方向の電磁加振力に対する作用」について、図５及び図６に基づいて詳しく説明する。
【００４４】
図５は、本発明者が行った解析により知見した力行時の径方向の電磁加振力分布図であり、図６は、本発明者が行った解析により知見した回生時の径方向の電磁加振力分布図であり、いずれの図も、ステータ３の角度６０°分を示している。
【００４５】
図５は、モータ/ジェネレータＭＧが、バッテリからの電力の供給を受けて回転駆動する電動機として動作するとき（力行）の分布図である。図６は、ロータ１が外部から回転エネルギーを受ける場合、ステータコイル２ｃの両端に起電力を生じさせる発電機として機能し、バッテリを充電するとき（回生）の分布図である。
【００４６】
また、図５及び図６は、モータ/ジェネレータＭＧにおいて、ステータティース２ｂに軸方向連通穴２ｅ等の高磁気抵抗層を設けない場合の分布であり、永久磁石２ｂ及びステータコイル２ｃの図示を省略している。なお、これらの分布図は、径方向の電磁加振力によって発生する振動を電気角６次成分とし、モータの相数を３相とした場合を示している。図５及び図６では、径方向の電磁加振力の変位を波形で表していて、振幅が大きいほど径方向の電磁加振力が大きくなっている。
【００４７】
図５及び図６の波形の分布から、径方向の電磁加振力は分布に規則性があるものの、ティース部２ｄに一様に分布しているわけではないことが知見された。つまり、図５の力行時では、その径方向の電磁加振力は、特定箇所であるロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕに集中して発生することが知見された。図６の回生時では、その径方向の電磁加振力は、特定箇所であるロータ１の回転方向Ａの下流側Ｄに集中して発生することが知見された。
【００４８】
このため、実施例１では、エアギャップ３付近に設けられた軸方向連通穴２ｅを、側端延長線ＥＬとティース中心線ＣＬとの間に配置し、かつ、その上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に少なくとも１つずつ設けると共に、これらの軸方向連通穴２ｅごとの外周側の側端１１を、側端延長線ＥＬと接する位置に配置する構成としている。
【００４９】
この結果、力行時及び回生時のそれぞれにおいて、径方向の電磁加振力が発生する特定箇所に軸方向連通穴２ｅを配置しているので、モータ/ジェネレータＭＧが電動機として動作するとき、及び、モータ/ジェネレータＭＧが発電機として動作するときのいずれのときも、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
【００５０】
しかも、実施例１の軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬは、Ｌ≒Ｗ/｛(Ｎ/Ｐ)×２｝により設定されている。このため、この長さＬは、上式により径方向の電磁加振力の空間分布の半波長分の幅に相当する。
この結果、軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬを設定しない場合よりも、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を効果的に低減することができる。
【００５１】
次に、効果を説明する。
実施例１の回転電機にあっては、下記に列挙する効果を得ることができる。
【００５２】
(1) 永久磁石１ｂを設けたロータ１と、前記ロータ１の外周面とはエアギャップ３を介して配置されるステータ２と、を有し、前記ステータ２にコイル（ステータコイル２ｃ）を巻き付けたステータティース２ｂを円周上に複数配置し、前記ステータティース２ｂは、前記ステータ２の内径側に突出したティース部２ｄと、前記ティース部２ｄの内周両側から前記ステータ２の周方向に突出した鍔部２ｆと、を有する回転電機（モータ/ジェネレータＭＧ）において、前記ティース部２ｄのうち前記エアギャップ３付近に、磁気抵抗の高い高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）を少なくとも１つ設け、前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）は、前記ティース部２ｄの側端１０を延長した側端延長線ＥＬと、前記ティース部２ｄの両側端１０、１０の中心点Ｏを径方向に結ぶティース中心線ＣＬと、の間に配置し、かつ、前記側端延長線ＥＬに対して鍔部２ｆ側に配置しない。
このため、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下抑制と、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力と、の両立を図ることができる。
【００５３】
(2) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）の径方向の長さＲを、前記ティース部２ｄの側端と前記鍔部２ｆの外周端１２とが交差する交差位置Ｃと、前記ステータティース２ｂの内周端１３と、を結ぶ前記鍔部２ｆの径方向の長さＴＲよりも短く設定した。
このため、(1)の効果に加え、軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲを設定しない場合よりも、モータ/ジェネレータＭＧの発生すべき周方向トルクの低下を抑制することができる。
【００５４】
(3) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）の周方向の長さＬを、低減する径方向の電磁加振力の空間次数をＮとし、前記ティース部２ｄの両側端を結ぶティース幅をＷとし、前記モータの相数をＰとしたとき、Ｌ≒Ｗ/｛(Ｎ/Ｐ)×２｝に設定した。
このため、(1)〜(2)の効果に加え、軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬを設定しない場合よりも、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を効果的に低減することができる。
【００５５】
(4) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）を、少なくとも前記ロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に１つずつ設け、これらの高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）ごとの外周側の側端１１を、前記側端延長線ＥＬと接する位置に配置した。
このため、(1)〜(3)の効果に加え、モータ/ジェネレータＭＧが電動機として動作するとき、及び、モータ/ジェネレータＭＧが発電機として動作するときのいずれのときも、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
【００５６】
(5) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）は、前記エアギャップ３から距離を介して前記ステータティース２ｂの内周側に開穴した軸方向連通穴２ｅである。
このため、(1)〜(4)の効果に加え、ステータ２を樹脂モールドする際、エアギャップ３に対向するステータティース２ｂの内周面１２ａに、ステータ２の使用時にステータティース２ｂから脱落するような細い樹脂が形成されるのを、防止することができる。
【実施例２】
【００５７】
実施例２は、軸方向連通穴２ｅの変形例である。
図７に基づき実施例２の要部構成を以下に説明する。
【００５８】
軸方向連通穴２ｅは、図７に示すように、少なくともロータの回転方向（矢印Ａ）の上流側Ｕに１つ設けられ、この上流側軸方向連通穴２ｅＵの外周側の側端１１Ｕを、側端延長線ＥＬと接する位置に配置されている。その他の軸方向連通穴２ｅの構成、軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲ、及び、軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬ等は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
また、実施例２では、回転電機であるモータ/ジェネレータＭＧが、電動機（モータ）であってもよい。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００５９】
次に、実施例２の回転電機における「上流側軸方向連通穴の作用」について説明する。
実施例１にて説明したように、図５の力行時では、その径方向の電磁加振力は、特定箇所であるロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕに集中して発生することが知見された。
【００６０】
このため、実施例２では、エアギャップ３付近に設けられた軸方向連通穴２ｅを、側端延長線ＥＬとティース中心線ＣＬとの間に配置し、かつ、その上流側Ｕに少なくとも１つ設けると共に、上流側軸方向連通穴２ｅＵの外周側の側端１１Ｕを、側端延長線ＥＬと接する位置に配置する構成としている。
【００６１】
この結果、力行時において、径方向の電磁加振力が発生する特定箇所に上流側軸方向連通穴２ｅＵを配置しているので、モータ/ジェネレータＭＧが力行中心の電動機として動作するとき、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
なお、実施例１及び実施例２の軸方向連通穴の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】
次に、効果を説明する。
実施例２の回転電機にあっては、実施例１の(1)〜(3)及び(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６３】
(6) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）を、少なくとも前記ロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕに１つ設け、この上流側高磁気抵抗層（上流側軸方向連通穴２ｅＵ）の外周側の側端１１Ｕを、前記側端延長線ＥＬと接する位置に配置した。
このため、モータ/ジェネレータＭＧが力行中心の電動機として動作するとき、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
【実施例３】
【００６４】
実施例３は、軸方向連通穴２ｅの変形例である。
図８に基づき実施例３の要部構成を以下に説明する。
【００６５】
軸方向連通穴２ｅは、図８に示すように、少なくともロータの回転方向（矢印Ａ）の下流側Ｄに１つ設けられ、この下流側軸方向連通穴２ｅＤの外周側の側端１１Ｄを、側端延長線ＥＬと接する位置に配置されている。その他の軸方向連通穴２ｅの構成、軸方向連通穴２ｅの径方向の長さＲ、及び、軸方向連通穴２ｅの周方向の長さＬ等は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
また、実施例２では、回転電機であるモータ/ジェネレータＭＧが、発電機（ジェネレータ）であってもよい。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００６６】
次に、実施例３の回転電機における「下流側軸方向連通穴の作用」について説明する。
実施例１にて説明したように、図６の回生時では、その径方向の電磁加振力は、特定箇所であるロータ１の回転方向Ａの下流側Ｄに集中して発生することが知見された。
【００６７】
このため、実施例３では、エアギャップ３付近に設けられた軸方向連通穴２ｅを、側端延長線ＥＬとティース中心線ＣＬとの間に配置し、かつ、その下流側Ｄに少なくとも１つ設けると共に、下流側軸方向連通穴２ｅＤの外周側の側端１１Ｄを、側端延長線ＥＬと接する位置に配置する構成としている。
【００６８】
この結果、回生時において、径方向の電磁加振力が発生する特定箇所に下流側軸方向連通穴２ｅＤを配置しているので、モータ/ジェネレータＭＧが回生中心の発電機として動作するとき、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
なお、実施例１及び実施例３の軸方向連通穴の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
実施例３の回転電機にあっては、実施例１の(1)〜(3)及び(5)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
(7) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通穴２ｅ）を、少なくとも前記ロータ１の回転方向Ａの下流側Ｄに１つ設け、この上流側高磁気抵抗層（下流側軸方向連通穴２ｅＤ）の外周側の側端１１Ｄを、前記側端延長線ＥＬと接する位置に配置した。
このため、モータ/ジェネレータＭＧが回生中心の発電機として動作するとき、モータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力を低減することができる。
【実施例４】
【００７１】
実施例４は、高磁気抵抗層の変形例である。
図９に基づき実施例４の要部構成を以下に説明する。
【００７２】
図９に示すように、ティース部２ｄのうちエアギャップ３付近に、磁気抵抗の高い高磁気抵抗層である軸方向連通溝２ｇが設けられている。
【００７３】
前記軸方向連通溝２ｇは、図９に示すように、エアギャップ３に面するステータティース２ｂの内周面１２ａから外径方向に凹んで形成され、ロータ軸方向Ａｘに連通している。軸方向連通溝２ｇの形状は、実線にて示したように平面の形状に形成されている。
【００７４】
また、軸方向連通溝２ｇは、図９に示すように、少なくともロータの回転方向（矢印Ａ）の上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に１つずつ設けられ、これらの軸方向連通溝２ｇごとの外周側の側端１４は、側端延長線ＥＬと接する位置に配置されている。
【００７５】
その他の軸方向連通溝２ｇの構成、軸方向連通溝２ｇの径方向の長さＲ、及び、軸方向連通溝２ｇの周方向の長さＬ等は、実施例１の軸方向連通穴２ｅと同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。なお、他の構成は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
【００７６】
次に、実施例４の回転電機における「軸方向連通溝の作用」について説明する。
実施例４では、高磁気抵抗層を、エアギャップ３に面するステータティース２ｂの内周面１２ａから外径方向に凹んで形成した軸方向連通溝２ｇとしている。
【００７７】
この結果、ステータ２の成型時、従来の電磁鋼板の打ち抜き型にて容易に軸方向連通溝２ｇを作成することができる。
なお、実施例１の軸方向連通穴及び実施例４の軸方向連通溝の作用が異なるのみで、他の作用は、実施例１と同様であるので、説明を省略する。
【００７８】
次に、効果を説明する。
実施例４の回転電機にあっては、実施例１の(1)〜(4)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７９】
(8) 前記高磁気抵抗層（軸方向連通溝２ｇ）は、前記エアギャップ３に面する前記ステータティース２ｂの内周面１２ａから外径方向に凹んで形成した軸方向連通溝２ｇである。
このため、ステータ２の成型時、従来の電磁鋼板の打ち抜き型にて容易に軸方向連通溝２ｇを作成することができる。
【００８０】
以上、本発明の回転電機を実施例１〜実施例４に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８１】
実施例１〜実施例４では、モータとして発電をも行うことができるモータ/ジェネレータＭＧとした。しかしながら、実施例１〜実施例４に示した構成に限られるものではない。例えば、電動機（モータ）と発電機（ジェネレータ）とを別々に搭載してもよい。
【００８２】
実施例１〜実施例４では、ロータコア１ａに埋め込む永久磁石１ｂとした。しかしながら、実施例１〜実施例４に示した構成に限られるものではない。例えば、ロータコア１ａの表面に永久磁石１ｂを張り付けた構成でもよい。
【００８３】
実施例１〜実施例４では、１つの永久磁石１ｂの形状を矩形形状とした。しかしながら、実施例１〜実施例４に示した永久磁石１ｂの形状に限られるものではない。すなわち、磁気回路の設計に合わせて変更してよく、例えば、円弧状、円形形状、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよい。ただし、ロータコア１ａに永久磁石１ｂを埋め込む場合、永久磁石１ｂを挿入する磁石穴の形状も、永久磁石１ｂの形状に合わせて変更する。
【００８４】
実施例１〜実施例４では、２つ一組の略Ｖ字形状を成すように配置した。しかしながら、実施例１〜実施例４に示した配置に限られるものではない。すなわち、磁気回路の設計に合わせて変更してよく、例えば、実施例１〜実施例４の略Ｖ字形状を成す２つの永久磁石１ｂの間に、もう一つ永久磁石１ｂを設け、３つの永久磁石１ｂが略三角形状を成すように配置してもよい。実施例１〜実施例４の略Ｖ字形状を成す２つの永久磁石１ｂとせず、周方向に広がった矩形形状の１つの永久磁石１ｂを配置してもよい。ただし、いずれの場合も永久磁石１ｂを挿入する磁石穴も、永久磁石１ｂの配置に合わせて変更する。
【００８５】
実施例１〜３では、軸方向連通穴２ｅを、矩形形状とした。しかしながら、実施例１〜実施例３に示した軸方向連通穴２ｅの形状に限られるものではない。すなわち、磁気回路の設計に合わせて変更してよく、例えば、円弧状、円形形状、楕円形状、ひし形形状又は台形形状等でもよい。
【００８６】
実施例１〜３では、軸方向連通穴２ｅを、何も挿入されていない空気層とした。しかしながら、実施例１〜実施例３に示した構成に限られるものではない。例えば、合成樹脂などでもよい。
【００８７】
実施例１では、図４〜図６に至る前提条件として、回転電機に発生する径方向の電磁加振力によって発生する振動を電気角６次成分とし、モータの相数を３相とした場合等であった。しかしながら、この前提条件に限られるものではない。すなわち、様々な前提条件から本発明者が行った解析により知見した結果に基づき、高磁気抵抗層の構成を決定すればよい。
【００８８】
実施例１では、軸方向連通穴２ｅを少なくともロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に１つずつ設けた。しかしながら、実施例１に示した構成に限られるものではない。例えば、図１０に示すように、ティース部１ｄのうちエアギャップ３付近に、軸方向連通穴２０をさらに１つ設け、この高磁気抵抗層の周方向の中心位置を、ティース中心線ＣＬに一致させて配置してもよい。なお、実施例４においても、同様に、軸方向連通溝２ｇを、さらに１つ形成してもよい。その他の軸方向連通穴２０または軸方向連通溝２ｇの構成等は、実施例１と同様であるので、対応する構成に同一符号を付して説明を省略する。
この結果、モータ/ジェネレータＭＧの構成の変化によるモータ/ジェネレータＭＧに発生する径方向の電磁加振力の変化に対して、対応することができる。
【００８９】
実施例４では、軸方向連通溝２ｇを少なくともロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕ及び下流側Ｄの双方に１つずつ設けた。しかしながら、実施例４に示した構成に限られるものではない。すなわち、実施例２または実施例３のように、ロータ１の回転方向Ａの上流側Ｕまたは下流側Ｄに設けてもよい。これにより、実施例４の(8)の効果に加え、実施例２の(6)または実施例３の(7)の効果を奏することができる。
【００９０】
実施例４では、軸方向連通溝２ｇの形状を平面の形状に形成した。しかしながら、実施例４に示した軸方向連通溝２ｇの形状に限られるものではない。すなわち、磁気回路の設計に合わせて変更してよく、例えば、曲面及び平面を併せた形状等に形成してもよいし、曲面の形状に形成してもよい。
【符号の説明】
【００９１】
１  ロータ
１ｂ  永久磁石
１ｄ  ロータの外周面
２  ステータ
２ｂ  ステータティース
２ｃ  ステータコイル（コイル、電磁線）
２ｄ  ティース部
２ｅ  軸方向連通穴（高磁気抵抗層）
２ｅＵ  上流側軸方向連通穴（上流側高磁気抵抗層）
２ｅＤ  下流側軸方向連通穴（下流側高磁気抵抗層）
２ｆ  鍔部
２ｇ  軸方向連通溝（高磁気抵抗層）
３  エアギャップ
１０  ティース部の側端
１１  軸方向連通穴の外周側の側端
１１Ｕ  上流側軸方向連通穴の外周側の側端
１１Ｄ  下流側軸方向連通穴の外周側の側端
１２  鍔部の外周端
１３  ステータティースの内周端
１３ａ  ステータティースの内周面
ＭＧ  モータ/ジェネレータ（回転電機）
ＥＬ  側端延長線
Ｏ  ティース部の両側端の中心点
ＣＬ  ティース中心線
Ｃ  交差位置
Ａ  ロータの回転方向
Ｕ  ロータの回転方向の上流側
Ｄ  ロータの回転方向の下流側
【図１】
2015096022.tif 000003
【図２】
2015096022.tif 000004
【図３】
2015096022.tif 000005
【図４】
2015096022.tif 000006
【図５】
2015096022.tif 000007
【図６】
2015096022.tif 000008
【図７】
2015096022.tif 000009
【図８】
2015096022.tif 000010
【図９】
2015096022.tif 000011
【図１０】
2015096022.tif 000012