(57)【要約】【課題】小型化を図った回転電機のロータを提供する。【解決手段】回転電機のロータは、磁極の両端に位置する一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第１スロットと、前記一対の第１スロットの中心軸側の端部同士の間でｄ軸上に形成される中間スロットとを有するロータコアと、磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第１スロットの内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第１磁石とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁極の両端に位置する一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第１スロットと、前記一対の第１スロットの中心軸側の端部同士の間でｄ軸上に形成される中間スロットとを有するロータコアと、
磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第１スロットの内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第１磁石と
を含む、回転電機のロータ。
【請求項２】
前記ロータコアは、複数対の前記第１スロットと、複数の前記中間スロットとを有し、
前記第１磁石を複数対含む、請求項１記載の回転電機のロータ。
【請求項３】
前記複数対の第１磁石は、前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、互いに平行に配設される、請求項２記載の回転電機のロータ。
【請求項４】
前記複数対の第１スロットと前記複数の中間スロットとの間の複数対の支持部は、前記ｄ軸の一方側及び他方側において、それぞれ直線を含むように形成される、請求項２又は３記載の回転電機のロータ。
【請求項５】
前記ロータコアは、前記複数対の第１スロットのうち最も内側に位置する一対の第１スロットよりも周方向における内側において、前記ｄ軸の両側で外周面が径方向の内側に凹む一対の凹部を有し、
前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、前記複数の第１スロットの周方向におけるピッチと、前記最も内側に位置する第１スロットと前記凹部との周方向におけるピッチは等しい、請求項２乃至４のいずれか一項記載の回転電機のロータ。
【請求項６】
前記ロータコアは、前記第１スロットよりも前記ｄ軸側において、前記一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第２スロットをさらに有し、
磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第２スロットの内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第２磁石をさらに含む、請求項１乃至４のいずれか一項記載の回転電機のロータ。
【請求項７】
前記一対の第１磁石と、前記一対の第２磁石とは、前記ｄ軸の一方側及び他方側において、それぞれ平行に配設される、請求項６記載の回転電機のロータ。
【請求項８】
前記ロータコアは、周方向における前記一対の第２スロットよりも内側において、前記ｄ軸の両側で外周面が径方向の内側に凹む一対の凹部を有し、
前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、前記第２スロットと前記第１スロットとの周方向におけるピッチと、前記第２スロットと前記凹部との周方向におけるピッチは等しい、請求項６又は７記載の回転電機のロータ。
【請求項９】
磁化方向が前記ｄ軸に沿うように、前記中間スロットの内部に配設される直方体状の第３磁石をさらに含む、請求項１乃至８のいずれか一項記載の回転電機のロータ。
【請求項１０】
前記ロータコアは、
前記一対の第１スロットの前記中心軸側の端部、又は、前記中間スロットの前記ｄ軸の一方側及び他方側の端部に形成され、冷媒の流路になる一対の第１流路と、
前記ｄ軸上で冷媒の流路になる第２流路と
をさらに有する、請求項１乃至９のいずれか一項記載の回転電機のロータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転電機のロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ロータコアに永久磁石を各磁極毎に複数層埋設してなる永久磁石回転子において、前記ロータコアの最外周側の層を構成する前記永久磁石以外の永久磁石が埋設されるスリット部のそれぞれの一部に、前記ロータコアの外周側よりも内周側の方が大きくなる傾向で、前記永久磁石が埋設されない空スリット部を形成するとともに、回転電機に組み込まれた状態での各永久磁石層が発生する総磁束量を、前記ロータコアの外周側の層よりも内周側の層の方が大きくなるようにしたことを特徴とする永久磁石回転子がある（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】特開２００２−０７８２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の永久磁石回転子はボンド磁石を用いているため、ある程度大きな磁力を得るには永久磁石回転子が大型化するという課題がある。
【０００５】
そこで、小型化を図った回転電機のロータ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】
本発明の実施の形態の回転電機のロータ(100)は、磁極(101)の両端に位置する一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第１スロット(111A又は111B)と、前記一対の第１スロット(111A又は111B)の中心軸側の端部同士の間でｄ軸上に形成される中間スロット(112A又は112B)とを有するロータコア(110)と、磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第１スロット(111A又は111B)の内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第１磁石(120A又は120B)とを含む。
【発明の効果】
【０００７】
小型化を図った回転電機のロータを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態のロータ１００を含むモータ１を示す平面図である。
【図２】ロータ１００の一部を拡大して示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の回転電機のロータを適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のロータ１００を含むモータ１を示す平面図である。図２は、ロータ１００の一部を拡大して示す図である。図１に示すように、ロータ１００は８つ（８極）の磁極１０１を含み、図２には、そのうちの１つの磁極１０１と、両側に隣接する磁極１０１の一部とを拡大して示す。
【００１１】
モータ１は、ロータ１００とステータ２００を含む。モータ１は、永久磁石を用いたインナロータ型のモータ（IPM(Interior  Permanent  Magnet)モータ）であり、回転電機の一例である。モータ１は、例えば、ハイブリッド車又は電気自動車で使用される走行用モータであってもよい。
【００１２】
以下では、径方向、周方向、及び軸方向は、モータ１の中心軸Ｉ（図１参照）を基準とし、中心軸Ｉを中心として径方向の内側及び外側を定義する。径方向の内側とは、径方向における中心軸Ｉに向かう方向をいい、径方向の外側とは、径方向において中心軸Ｉとは反対に向かう方向をいう。モータ１の中心軸Ｉは、ロータ１００及びステータ２００の中心軸と等しい。また、以下では、平面視とは、軸方向から見ることをいい、平面図とは平面視における構成を示す図をいう。
【００１３】
ここでは、まず、ステータ２００について説明する。
【００１４】
ステータ２００は、図１に示すように、ヨーク部２１０、ティース部２２０、及びコイル２３０を含む。ヨーク部２１０は、平面視で円環状であり、径方向内側の面からティース部２２０が径方向内側に延在している。ティース部２２０は、ヨーク部２１０の周方向に等間隔で複数個形成される。
【００１５】
コイル２３０は、周方向で隣接するティース部２２０間にコイル２３０が設けられ、スロットが構築される。ヨーク部２１０は、各ティース部２２０及びその間のスロットを外径側から囲繞する態様で周方向に連続して延在する。なお、図１には、ティース部２２０が４８個あるステータ２００を示す。
【００１６】
次に、ロータ１００について説明する。
【００１７】
ロータ１００は、平面視で円環状のステータ２００の開口部２００Ａの内部に収容されており、中心軸Ｉを回転中心として回転可能にモータ１の筐体に軸受けを介して軸支されている。
【００１８】
ロータ１００は、ロータコア１１０と、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂとを有する。ここで、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂは、すべて直方体状の焼結ネオジ磁石である。図２で磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂに示す矢印は磁化方向を示し、矢印の起点側がＳ極、先端側がＮ極である。
【００１９】
ロータコア１１０は、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂ、流路１１３、及び、溝部１１４を有する。ロータコア１１０は、積層鋼板から形成される。ロータコア１１０は、パンチング等の処理によってスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂ、流路１１３、及び、一対の溝部１１４を形成した鋼板を軸方向に多数枚積層することによって形成される。なお、鋼板としては、例えば、珪素鋼板を用いることができる。
【００２０】
また、ロータ１００は、上述したように８つの磁極１０１を有する。８つの磁極１０１は、それぞれ平面視で扇形であり、径方向外側がＮ極になる磁極１０１とＳ極になる４つの磁極１０１とが中心軸Ｉを中心として交互に配列されている。なお、図２の中央に示す磁極１０１は径方向外側がＮ極になる磁極である。
【００２１】
８つの磁極１０１は、ｑ軸を境界としており、各磁極１０１の両端に位置する一対のｑ軸同士の中心線は、ｄ軸を構築する。図１では、ｄ軸を破線で示し、ｑ軸を一点鎖線で示す。
【００２２】
図２に示すｄ軸及びｑ軸は、ロータコア１１０の単体での設計上のｄ軸及びｑ軸であり、ここでは、ロータコア１１０に磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂを取り付けた状態における磁極１０１のｄ軸及びｑ軸と一致する。
【００２３】
８つの磁極１０１の構成はすべて同様であるため、以下では、図２の中央に示す磁極１０１について説明する。
【００２４】
スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃは、それぞれ、一対ずつ設けられている。スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの各対は、それぞれ、ｄ軸を対称軸として線対称に形成されている。
【００２５】
また、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの各対は、それぞれ、ｄ軸の左側と右側において、長手方向がｑ軸に平行になるように形成されている。スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの長手方向の長さは、スロット１１１Ａが最も長く、スロット１１１Ｃが最も短い。また、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの短手方向の長さは、スロット１１１Ｂが最も長く、スロット１１１Ａが最も短い。また、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの短手方向における間隔は、それぞれ略等しい。ここで、短手方向とは平面視で長手方向に垂直な向きである。
【００２６】
なお、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの長手方向の長さ、短手方向の長さ、及び短手方向における間隔は、それぞれ最適化されている。
【００２７】
一対のスロット１１１Ａの中心軸Ｉ側の端部同士の間には、スロット１１２Ａが設けられている。同様に、一対のスロット１１１Ｂの中心軸Ｉ側の端部同士の間には、スロット１１２Ｂが設けられている。
【００２８】
スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの中には、それぞれ、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃが配設される。スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃはそれぞれ対で設けられているため、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは一対ずつ配設される。
【００２９】
ここで、一対のスロット１１１Ａは、一対の第１スロットの一例であり、同様に、一対のスロット１１１Ｂは、一対の第１スロットの一例である。また、一対のスロット１１１Ｃは、一対の第２スロットの一例である。
【００３０】
スロット１１２Ａ、１１２Ｂは、ともにｄ軸上に形成される。スロット１１２Ａは、一対のスロット１１１Ａの中心軸Ｉ側の端部同士の間に形成されており、スロット１１２Ｂは、一対のスロット１１１Ｂの中心軸Ｉ側の端部同士の間に形成されている。
【００３１】
スロット１１２Ａ、１１２Ｂの長手方向は、ｄ軸に垂直な方向である。スロット１１２Ａ、１１２Ｂには、それぞれ、磁石１３０Ａ、１３０Ｂが配設される。スロット１１２Ａ、１１２Ｂは、ともに中間スロットの一例である。
【００３２】
ここで、スロット１１２Ａと一対のスロット１１１Ａとの間は、一対の支持部１１５Ａを構築する。一対の支持部１１５Ａは、それぞれ、スロット１１２Ａの両側に存在する。一対の支持部１１５Ａは、一対のスロット１１１Ａとスロット１１２Ａとをパンチング等で形成する際に、一対のスロット１１１Ａとスロット１１２Ａとの間でロータコア１１０の一部が除去されずに残された部分である。
【００３３】
また、スロット１１２Ｂと一対のスロット１１１Ｂとの間は、一対の支持部１１５Ｂを構築する。一対の支持部１１５Ｂは、それぞれ、スロット１１２Ｂの両側に存在する。一対の支持部１１５Ｂは、一対のスロット１１１Ｂとスロット１１２Ｂとをパンチング等で形成する際に、一対のスロット１１１Ｂとスロット１１２Ｂとの間でロータコア１１０の一部が除去されずに残された部分である。
【００３４】
このような一対の支持部１１５Ａと、一対の支持部１１５Ｂとは、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線を含む形状を有するように形成される。図２には、ｄ軸の左側及び右側に、２本の直線Ｌ１、Ｌ２を示す。直線Ｌ１は、ｄ軸の左側で支持部１１５Ａ及び１１５Ｂの内部を通り、ｄ軸に角度αで交わる。直線Ｌ２は、ｄ軸の右側で支持部１１５Ａ及び１１５Ｂの内部を通り、ｄ軸に角度αで交わる。
【００３５】
このように、一対の支持部１１５Ａと、一対の支持部１１５Ｂとが、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線Ｌ１、Ｌ２を含む形状を有するように形成するのは、一対の支持部１１５Ａと、一対の支持部１１５Ｂとの機械的な強度を確保するためである。
【００３６】
以上のようなスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂは、一対のスロット１１１Ａとスロット１１２Ａとで１つの層を形成し、一対のスロット１１１Ｂとスロット１１２Ｂとで別の１つの層を形成し、一対のスロット１１１Ｃがさらに別の１つの層を形成するように配列されている。すなわち、符号の添え字のアルファベットがＡ、Ｂ、Ｃの３つの層（Ａ層、Ｂ層、Ｃ層）が略Ｖ字状に折れ曲げられた状態で重なり合うように形成されている。
【００３７】
また、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂの両端側には、それぞれ、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂが配設された状態で隙間が形成されている。これらの隙間は、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂに掛かる応力を逃がすため、又は、磁力線の最適化を図るため等に形成されている。
【００３８】
実施の形態では、３層のスロットのうちの中央の層（Ｂ層）の一対のスロット１１１Ｂの中心軸Ｉ側に位置する隙間を冷媒の流路として用いる。このため、一対のスロット１１１Ｂの中心軸Ｉ側に位置する隙間に流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２を示す。流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２は、第１流路の一例である。
【００３９】
流路１１３は、一対のスロット１２０Ｃの間で、ｄ軸上に形成されている。流路１１３の位置は、一対のスロット１２０Ｃが形成するＶ字の内側に位置し、スロット１２０Ｃの長手方向における中央よりも径方向外側に位置する。流路１１３は、第２流路の一例である。
【００４０】
流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３は、図示しないリテーナを介して冷媒の流路に接続されており、ロータ１００の回転に伴う遠心力を利用して、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３の内部に冷媒を通流させる。
【００４１】
流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３から流れ出る冷媒は、遠心力で径方向外側に飛散され、例えば、ステータ２００のコイルエンドに到達するようにしてもよい。なお、冷媒としては、例えば、ＡＴＦ(Automatic  Transmission  Fluid)を用いればよい。なお、ＡＴＦは、図示しないオイルポンプから供給される。
【００４２】
溝部１１４は、ロータコア１１０の周方向における一対のスロット１１１Ｃよりも内側（ｄ軸側）において、ｄ軸の両側でロータコア１１０の外周面が径方向の内側に凹むように一対形成されている。
【００４３】
ｄ軸の左側及び右側のそれぞれにおいて、スロット１１１Ｃの周方向における中心と、スロット１１１Ｂの周方向における中心とのピッチ（間隔）と、スロット１１１Ｃの周方向における中心と溝部１１４の周方向における中心とのピッチ（間隔）は等しい。
【００４４】
このような一対の溝部１１４は、ロータコア１１０の外周面に形成される一対の凹部の一例である。一対の溝部１１４は、トルクリプルを軽減するために設けられている。なお、一対の溝部１１４によるトルクリプルの軽減については後述する。
【００４５】
磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれ、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂの内部に配設されている。ここで、磁石１２０Ａ、１２０Ｂは、それぞれ、第１磁石の一例である。また、磁石１２０Ｃは、第２磁石の一例である。また、磁石１３０Ａ、１３０Ｂは、第３磁石の一例である。
【００４６】
磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂは、すべて直方体状の焼結ネオジ磁石である。
【００４７】
焼結ネオジ磁石を用いるのは、マグネットシート、フェライト磁石、ネオジボンド磁石、サマリウムコバルト磁石等よりも磁力が強く、小型化が可能だからである。例えば、ネオジボンド磁石と比べると、焼結ネオジ磁石は約２倍の磁力を発生する。
【００４８】
また、焼結ネオジ磁石は、例えばネオジボンド磁石と比べると成形時の自由度が比較的低く、例えば湾曲した形状等のように複雑な形状を実現することは比較的困難である。このため、実施の形態では、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂとして直方体に成形した焼結ネオジ磁石を用いている。直方体状の焼結ネオジ磁石であれば、製造コストの点で有利になるからである。
【００４９】
磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂとして用いる直方体状の焼結ネオジ磁石の平面視における長手方向の長さはそれぞれ異なるが、磁化方向はすべて平面視における短手方向を向くように形成されている。なお、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂとして用いる直方体の焼結ネオジ磁石の軸方向の寸法はすべて等しい。
【００５０】
図２において、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂに示す矢印は磁化方向を示し、矢印の起点側がＳ極、先端側がＮ極である。各焼結ネオジ磁石は、直方体であるため、平面視では磁化方向に垂直な面が長手方向に沿った面である。
【００５１】
磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、それぞれ、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの内部で、磁化方向に垂直な面がｑ軸と平行になるように配設されている。磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、それぞれ、ｄ軸を挟んで一対ずつ設けられているため、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの各対同士の磁化方向は、それぞれ、ｄ軸を対称軸として線対称である。
【００５２】
図２に示す中央の磁極１０１では、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの各対の磁化方向は、磁極１０１の両端に位置する一対のｑ軸から、磁極１０１の中央に位置するｄ軸に向かう方向である。このような磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃが発生する磁束は、ロータコア１１０の磁路を経て合成され、中心軸Ｉからｄ軸に沿ってロータ１００の外側に向かう方向の磁束になる。
【００５３】
磁石１３０Ａ、１３０Ｂは、それぞれ、スロット１１２Ａ、１１２Ｂの内部で、磁化方向がｄ軸に平行になるように配設されている。
【００５４】
図２に示す中央の磁極１０１では、磁石１３０Ａ、１３０Ｂの磁化方向は、ともに中心軸Ｉからｄ軸に沿ってロータ１００の外側に向かう方向である。このような磁石１３０Ａ、１３０Ｂが発生する磁束は、ロータコア１１０の磁路を経て合成され、中心軸Ｉからｄ軸に沿ってロータ１００の外側に向かう方向の磁束になる。
【００５５】
このため、図２に示す中央の磁極１０１では、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂが発生する磁束を合成して得る磁束の方向は、中心軸Ｉからｄ軸に沿ってロータ１００の外側に向かう方向である。従って、図２に示す中央の磁極１０１は、径方向外側がＮ極となる。
【００５６】
また、図２に示す中央の磁極１０１に隣接する一対の磁極１０１では、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂの磁化方向は、図２に示す磁化方向とは逆方向になる。このため、図２に示す中央の磁極１０１に隣接する一対の磁極１０１は、ともにＳ極となる。
【００５７】
従って、図１及び図２に示すような構成で、径方向外側がＮ極になる４つの磁極１０１と、Ｓ極になる４つの磁極１０１とが交互に配列されるロータ１００が得られる。
【００５８】
以上、実施の形態によれば、磁化方向に垂直な面がｑ軸に平行な直方体状の磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを一対ずつ設けたので、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを平面的に高密度に実装でき、積層方向の厚さを減らすことができるため、ロータ１００の小型化を図ることができる。
【００５９】
例えば、各磁極１０１において、ｄ軸を対称軸としてｄ軸に対して約３０度の角度をなす一対の焼結ネオジ磁石をＶ字型に配置したロータと、同一のトルクを得る条件下で比べて、積層方向の厚さを２０％低減することができる。
【００６０】
また、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、焼結ネオジ磁石であるため、強力な磁力を保持しつつ、高密度化によってロータ１００の小型化を図ることができる。
【００６１】
また、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃは、直方体状であるため、製造が容易で製造コストを抑えることができる。
【００６２】
また、上述のようにｄ軸を対称軸としてｄ軸に対して約３０度の角度をなす一対の焼結ネオジ磁石をＶ字型に配置したロータでは、１層の磁路しか存在しないため、ｄ軸上における磁気抵抗を十分に大きくすることが困難である。
【００６３】
これに対して、実施の形態のロータ１００では、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂによる３つの層（Ａ層、Ｂ層、Ｃ層）で分けられた複数層の磁路がｄ軸上に存在するため、ｑ軸の磁気抵抗を大きくすることなくｄ軸の磁気抵抗を大きくすることが可能になる。
【００６４】
また、一般的に、ステータ２００においてコイル２３０のターン数を増大させるとトルクが増大する反面、インダクタンスの増大によって出力が減少するが、実施の形態のロータ１００では、ｑ軸の磁気抵抗を大きくすることなくｄ軸の磁気抵抗を大きくできるため、ステータ２００におけるコイル２３０のターン数を増加させてもｄ軸におけるインダクタンスの増加を抑制することができる。
【００６５】
また、磁石１２０Ａ及び１２０Ｂの各対の間に、それぞれ、磁化方向がｄ軸に平行な磁石１３０Ａ及び１３０Ｂを配設したので、磁束の高密度化によりさらに小型化を図ることができる。
【００６６】
また、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃを比較的狭い間隔で配列するとともに、スロット１１１Ａ、１１１Ｂの各対の間にそれぞれスロット１１２Ａ、１１２Ｂを設けることにより、ロータコア１１０の残存部分による磁路が細くなるようにしたので、漏洩磁束を少なくすることができる。
【００６７】
また、一対の支持部１１５Ａと一対の支持部１１５Ｂとは、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線Ｌ１、Ｌ２を含む形状を有するように形成されるため、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１３０Ａ、１３０Ｂを支持する部分の機械的な強度が向上し、遠心力に対する十分な強度を確保したロータ１００を得ることができる。
【００６８】
例えば、一対の支持部１１５Ａと一対の支持部１１５Ｂとが、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線Ｌ１、Ｌ２を含まないように位置がずれていると、ロータ１００が回転した際に、一対の磁石１２０Ａと磁石１３０Ａとの荷重を支持部１１５Ａと支持部１１５Ｂの間で十分に支えきれなくなるおそれがある。
【００６９】
従って、一対の支持部１１５Ａと一対の支持部１１５Ｂとが、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線Ｌ１、Ｌ２を含む形状を有することは、遠心力に対する十分な強度を確保する上で、非常に有意義である。
【００７０】
また、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２は、３つの層（Ａ層、Ｂ層、Ｃ層）をなすスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂの真ん中の層に位置しており、流路１１３はｄ軸上で一対のスロット１１１Ｃの間に位置している。すなわち、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３は、平面視で扇形の磁極１０１の中央部に位置している。
【００７１】
ここで、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２だけに冷媒を通流させたのでは、磁極１０１の径方向外側における冷却能力が不足する場合がある。また、流路１１３だけに冷媒を通流させたのでは、磁極１０１の径方向内側における冷却能力が不足する場合がある。
【００７２】
これは、図２に示すような３つの層をなすスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂと、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂとの配置では、磁極１０１の外周部と、ロータコア１１０のスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの間の部分とに発熱が集中することがシミュレーションで判明したからである。
【００７３】
従って、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３に冷媒を通流させることにより、各磁極１０１で効率的に磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂを冷却することができる。このように磁極１０１の中央部に位置する流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、及び１１３に冷媒を通流させることによって十分な冷却能力を確保し、これにより、焼結ネオジ磁石の熱減磁を抑制することができる。
【００７４】
なお、一対のスロット１１１Ｂの流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２を用いる代わりに、スロット１１２Ｂの両端の隙間を流路として用いてもよい。
【００７５】
また、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２だけ、又は、流路１１３だけに冷媒を通流させることで十分な冷却能力が得られる場合は、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２だけ、又は、流路１１３だけに冷媒を通流させてもよい。また、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、１１３のいずれにも冷媒を通流させなくても冷却の問題が生じない場合は、流路１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、１１３のいずれにも冷媒を通流させなくてもよい。
【００７６】
また、溝部１１４を形成することによってトルクリプルが軽減されるのは、次のような理由による。
【００７７】
スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃのロータコア１１０の外周側の端部は、ロータコア１１０の外周方向において略等ピッチで配置されている。また、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの磁化方向は、それぞれスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの短手方向に略等しい。
【００７８】
このため、ロータコア１１０の外周部において、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃが形成されている位置は、ステータ２００との間で磁束が流れにくい部位である。
【００７９】
これに対して、一対のスロット１１１Ａの間は、流路１１３が形成されているだけであるため、ステータ２００との間で比較的磁束が流れ易い。
【００８０】
このため、一対のスロット１１１Ａの間に溝部１１４を設けてステータ２００との間で磁束が流れにくい部分を形成することにより、トルクリプルを軽減することができる。ロータ１００とステータ２００との間隔が広い部分を溝部１１４によって形成することにより、ステータ２００との間で磁束が流れにくい部分が得られる。そして、このような溝部１１４によって磁束が流れにくい部分を、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃによって磁束が流れにくい部位と等ピッチで配置すれば、トルクリプルを軽減することができる。
【００８１】
ロータコア１１０の外周部におけるスロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの外周側の端部は等ピッチで配置されており、スロット１１１Ｃとスロット１１１Ｂとの周方向におけるピッチと、スロット１１１Ｃと溝部１１４との周方向におけるピッチとは等しい。また、さらに、一対の溝部１１４同士の周方向におけるピッチは、スロット１１１Ｃと溝部１１４との周方向におけるピッチと等しい。
【００８２】
従って、ロータ１００の回転に伴い、一対のｑ軸同士の間では、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの各対のロータコア１１０の外周側の端部と、一対の溝部１１４とによって磁束が流れにくい８箇所の部位が周期的に出現することになる。
【００８３】
実施の形態のロータ１００は、上述のような構成により、トルクリプルを軽減している。
【００８４】
なお、ここでは、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃの各対の内部に、それぞれ、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃが対をなして配設されるとともに、スロット１１２Ａ、１１２Ｂの内部にそれぞれ磁石１３０Ａ、１３０Ｂが配設される形態について説明した。
【００８５】
しかしながら、ロータ１００は、第２スロットの一例としてのスロット１１１Ｃと、第２磁石の一例としての磁石１２０Ｃとを含まなくてもよい。
【００８６】
また、スロットに関しては、少なくとも一対のスロット１１１Ａとスロット１１２Ａ、又は、一対のスロット１１１Ｂとスロット１１２Ｂのいずれかの層（Ａ層又はＢ層）が形成されていればよい。
【００８７】
そして、磁石に関しては、一対の磁石１２０Ａ又は一対の磁石１２０Ｂが一対のスロット１１１Ａ又は一対のスロット１１１Ｂに配設されていればよい。この場合は、スロット１１２Ａ又はスロット１１２Ｂには磁石１３０Ａ又は１３０Ｂが配設されていなくてもよい。
【００８８】
すなわち、最も簡易な構成では、ロータ１００は、一対のスロット１１１Ａとスロット１１２Ａが形成されたロータコア１１０と、一対のスロット１１１Ａの内部に配設される一対の磁石１２０Ａとを含めばよい。あるいは、ロータ１００は、一対のスロット１１１Ｂとスロット１１２Ｂが形成されたロータコア１１０と、一対のスロット１１１Ｂの内部に配設される一対の磁石１２０Ｂとを含めばよい。
【００８９】
また、一対のスロット１１１Ｃの間に、ｄ軸上に位置する中間スロットが形成されていてもよい。この場合は、一対のスロット１１１Ｃは、第２スロットの一例ではなく第１スロットの一例となる。一対のスロット１１１Ｃの間に位置する中間スロットの内部には、磁化方向がｄ軸に平行な磁石（焼結ネオジ磁石）が配設されていてもよい。
【００９０】
また、以上では、スロット１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂのように符号の添え字のアルファベットがＡ、Ｂ、Ｃの３つの層がＶ字状に折れ曲げられた状態で重なり合うように形成される形態について説明したが、４層以上の層が形成されていてもよい。
【００９１】
また、以上では、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの各対の磁化方向に垂直な面がそれぞれｑ軸に平行である形態について説明した。しかしながら、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの各対の磁化方向に垂直な面は、それぞれ、ｑ軸に平行である形態に限られず、ｑ軸に沿っていればよい。
【００９２】
ここで、ｑ軸に沿うとは、ｑ軸に平行である場合に加えて、ｑ軸に平行ではないが、ｑ軸に平行な場合と比べて、磁極１０１のｄ軸上に得られる磁束の方向に影響が生じず、モータ１の出力トルクに影響が生じない程度の角度を磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃがｑ軸に対してなしている場合を含む。
【００９３】
また、以上では、磁石１３０Ａ、１３０Ｂの磁化方向がｄ軸に平行である形態について説明したが、磁石１３０Ａ、１３０Ｂの磁化方向は、ｄ軸に沿っていればよい。
【００９４】
ここで、ｄ軸に沿うとは、磁化方向がｄ軸に平行である場合に加えて、磁化方向がｄ軸に平行ではないが、ｄ軸に平行な場合と比べて、磁極１０１のｄ軸上に得られる磁束の方向に影響が生じず、モータ１の出力トルクに影響が生じない程度の角度を磁石１３０Ａ、１３０Ｂの磁化方向がｄ軸に対してなしている場合を含む。
【００９５】
また、磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃの磁化方向に垂直な面の角度は互いに異なっていてもよい。例えば、ｄ軸に近い磁石１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃほど、ｄ軸に対してなす角度が大きくなるように配設されていてもよい。
【００９６】
また、以上では、溝部１１４が一対の第２スロットの一例としての一対のスロット１１１Ｃの間に配設される形態について説明した。しかしながら、一対のスロット１１１Ｃが形成されない場合には、一対のスロット１１１Ｂの間に、溝部１１４が形成されてもよい。この場合に、溝部１１４は、等ピッチで複数対形成されてもよい。
【００９７】
また、一対の支持部１１５Ａと、一対の支持部１１５Ｂとは、それぞれ、ｄ軸の左側及び右側において、直線Ｌ１、Ｌ２を含む形状を有するように形成される形態について説明した。しかしながら、一対のスロット１１１Ｃの間の支持部が、一対の支持部１１５Ａ及び一対の支持部１１５Ｂと直線を含む形状を有するように形成されてもよい。
【００９８】
すなわち、図２に示す一対のスロット１１１Ｃの間の部分（支持部）が直線Ｌ１及びＬ２上を含む形状を有するように形成されてもよい。また、一対のスロット１１１Ｃの間に中間スロットが形成される場合には、一対のスロット１１１Ｃと中間スロットとの間の一対の支持部が直線Ｌ１及びＬ２上を含む形状を有するように形成されてもよい。
【００９９】
また、以上では、ロータコア１１０が積層鋼板から形成される形態について説明したが、ロータコア１１０は、積層鋼板ではなく金属の塊で形成されてもよいし、圧粉で形成されてもよい。
【０１００】
以上、本発明の例示的な実施の形態の回転電機のロータについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
以上の実施の形態に関し、さらに以下を開示する。
【０１０１】
（１）磁極(101)の両端に位置する一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第１スロット(111A又は111B)と、前記一対の第１スロット(111A又は111B)の中心軸側の端部同士の間でｄ軸上に形成される中間スロット(112A又は112B)とを有するロータコア(110)と、
磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第１スロット(111A又は111B)の内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第１磁石(120A又は120B)と
を含む、回転電機のロータ(100)。
【０１０２】
（１）に記載の構成によれば、前記一対の第１スロット(111A又は111B)、前記中間スロット(112A又は112B)、及び前記一対の第１磁石(120A又は120B)を平面的に高密度に実装でき、積層方向の厚さを減らすことができるため、小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１０３】
（２）前記ロータコア(110)は、複数対の前記第１スロット(111A,111B)と、複数の前記中間スロット(112A,112B)とを有し、
前記第１磁石(120A又は120B)を複数対含む、（１）記載の回転電機のロータ(100)。
【０１０４】
（２）に記載の構成によれば、平面的により一層高密度化を図ることにより、より一層の小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１０５】
（３）前記複数対の第１磁石(120A,120B)は、前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、互いに平行に配設される、（２）記載の回転電機のロータ(100)。
【０１０６】
（３）に記載の構成によれば、前記複数対の第１磁石(120A,120B)を前記ｄ軸に平行に配置することにより、平面的にさらなる高密度化を図ることにより、より一層の小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１０７】
（４）前記複数対の第１スロット(111A,111B)と前記複数の中間スロット(112A,112B)との間の複数対の支持部(115A,115B)は、前記ｄ軸の一方側及び他方側において、それぞれ直線を含むように形成される、（２）又は（３）記載の回転電機のロータ(100)。
【０１０８】
（４）に記載の構成によれば、複数対の支持部(115A,115B)が直線を含むことにより、前記複数対の第１磁石(120A,120B)を支持する部分が強固なものとなり、遠心力に対する十分な強度を確保することができる。
【０１０９】
（５）前記ロータコア(110)は、前記複数対の第１スロット(111A,111B)のうち最も内側に位置する一対の第１スロット(111B)よりも周方向における内側において、前記ｄ軸の両側で外周面が径方向の内側に凹む一対の凹部(114)を有し、
前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、前記複数の第１スロット(111A,111B)の周方向におけるピッチと、前記最も内側に位置する第１スロット(111B)と前記凹部(114)との周方向におけるピッチとは等しい、（２）乃至（４）のいずれか一項記載の回転電機のロータ(100)。
【０１１０】
（５）に記載の構成によれば、前記複数対の第１スロット(111A,111B)のうち最も内側に位置する一対の第１スロット(111B)の間に、磁束が通りにくい凹部(114)を等ピッチで形成することにより、トルクリプルを低減することができる。
【０１１１】
（６）前記ロータコア(110)は、前記第１スロット(111A又は111B)よりも前記ｄ軸側において、前記一対のｑ軸に沿ってそれぞれ形成される一対の第２スロット(111C)をさらに有し、
磁化方向に垂直な面が前記ｑ軸に沿うように、前記一対の第２スロット(111C)の内部にそれぞれ配設される直方体状の一対の第２磁石(120C)をさらに含む、（１）乃至（４）のいずれか一項記載の回転電機のロータ(100)。
【０１１２】
（６）に記載の構成によれば、前記第１スロット(111A又は111B)よりも前記ｄ軸側に前記一対の第２スロット(111C)を設けることで、平面的に高密度に実装でき、積層方向の厚さを減らすことができるため、小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１１３】
（７）前記一対の第１磁石(120A又は120B)と、前記一対の第２磁石(120C)とは、前記ｄ軸の一方側及び他方側において、それぞれ平行に配設される、（６）記載の回転電機のロータ(100)。
【０１１４】
（７）に記載の構成によれば、前記一対の第１磁石(120A又は120B)と前記一対の第２磁石(120C)とが平行に配設されることで、平面的にさらに高密度に実装でき、積層方向の厚さを減らすことができるため、小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１１５】
（８）前記ロータコア(110)は、周方向における前記一対の第２スロット(111C)よりも内側において、前記ｄ軸の両側で外周面が径方向の内側に凹む一対の凹部(114)を有し、
前記ｄ軸の一方側及び他方側のそれぞれにおいて、前記第２スロット(111C)と前記第１スロット(111A又は111B)との周方向におけるピッチと、前記第２スロット(111C)と前記凹部(114)との周方向におけるピッチとは等しい、（６）又は（７）記載の回転電機のロータ(100)。
【０１１６】
（８）に記載の構成によれば、前記一対の第２スロット(111C)の間に、磁束が通りにくい凹部(114)を等ピッチで形成することにより、トルクリプルを低減することができる。
【０１１７】
（９）磁化方向が前記ｄ軸に沿うように、前記中間スロット(112A又は112B)の内部に配設される直方体状の第３磁石(130A又は130B)をさらに含む、（１）乃至（８）のいずれか一項記載の回転電機のロータ(100)。
【０１１８】
（９）に記載の構成によれば、前記第３磁石(130A又は130B)を含むことにより、平面的に磁石をさらに高密度に実装でき、積層方向の厚さを減らすことができるため、小型化を図ったロータ(100)を提供することができる。
【０１１９】
（１０）前記ロータコア(110)は、
前記一対の第１スロット(111A又は111B)の前記中心軸側の端部、又は、前記中間スロット(112A又は112B)の前記ｄ軸の一方側及び他方側の端部に形成され、冷媒の流路になる一対の第１流路(111B1,111B2)と、
前記ｄ軸上で冷媒の流路になる第２流路(113)と
をさらに有する、（１）乃至（９）のいずれか一項記載の回転電機のロータ(100)。
【０１２０】
（１０）に記載の構成によれば、効率的に磁極(101)を冷却できるロータ(100)を提供することができる。
【符号の説明】
【０１２１】
１００  ロータ
１１０  ロータコア
１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃ、１３０Ａ、１３０Ｂ  磁石
１１１Ａ、１１１Ｂ、１１１Ｃ、１１２Ａ、１１２Ｂ  スロット
１１１Ｂ１、１１１Ｂ２、１１３  流路
１１４  溝部
【図１】
2015186383.tif 000003
【図２】
2015186383.tif 000004