(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルが取り付けられたステータコアを含むステータと、前記ステータの内周面と対向し、永久磁石を有しないロータとを備えたスイッチトリラクタンスモータにおける前記ロータにおいて、
円筒状に形成された本体部と、
前記本体部の径方向であって前記ステータに向かう方向に前記本体部から各々突出し、前記本体部の周方向に間隔を空けて配列された複数の突起と、
前記複数の突起のうち前記周方向で隣接し且つ互いに組み合わせが異なる２つの突起間に各々形成された複数の溝部と、を備え、
前記複数の突起の各々は、
前記周方向における一対の端面の各々が凹曲面状に形成されており、前記周方向において先端の長さが前記複数の溝部の各々の先端の長さよりも長く且つ前記周方向において基端の長さが前記複数の溝部の各々の基端の長さよりも長く、
前記複数の溝部の各々は、
前記互いに組み合わせが異なる隣接する２つの突起と、前記本体部の径方向であって前記ステータに向かう方向に凸形状である前記本体部の外周面との間に形成される空間である
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記一対の端面の各々は、
前記周方向において、先端の部分が基端の部分よりも前記突起の中心線から遠い位置にある
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
前記複数の突起の各々には、先端における前記周方向の端部にフィレットが設けられる
ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つに記載のロータと、
前記ステータと、を備える
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】
本開示は、複数の突起を備えたロータおよび回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータに複数の突起を有するスイッチトリラクタンスモータなどの回転電機は、永久磁石がロータに設けられておらず、高速域において高出力が可能である。この種の回転電機は、ロータが回転すると、突起間に流れる空気の影響で、一般的な円筒型のロータよりも多くの風損が発生してロータの温度が上昇する。【０００３】
特許文献１には、コイルが巻き付けられたステータと、突起状のロータ極を有するロータコアとを備え、ロータ極に、ロータの回転方向に対して傾斜しつつロータ極を貫通する通気孔が設けられたスイッチトリラクタンスモータが開示されている。特許文献１に記載のスイッチトリラクタンスモータでは、ロータが回転すると、ロータ極に設けられた通気孔を流れる気流が形成され、この気流によってステータのコイルなどで発生した熱がロータから放散される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−３３８８６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に記載の技術では、ロータが回転する際に、ロータに設けられた通気孔を流れる気流によって風損が生じる。そのため、特許文献１に記載の技術では、気流によるロータの温度上昇の低減効果が気流による風損によって小さくなる。【０００６】
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、風損を低減して温度上昇を低減することができるロータを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るロータは、コイルが取り付けられたステータコアを含むステータと、ステータの内周面と対向し、永久磁石を有しないロータとを備えたスイッチトリラクタンスモータにおけるロータにおいて、本体部と、複数の突起と、複数の溝部と、を備える。本体部は、円筒状に形成される。複数の突起は、本体部の径方向であってステータに向かう方向に本体部から各々突出し、本体部の周方向に間隔を空けて配列される。複数の溝部は、複数の突起のうち周方向で隣接し且つ互いに組み合わせが異なる２つの突起間に各々形成される。複数の突起の各々は、周方向における一対の端面の各々が凹曲面状に形成されており、周方向において先端の長さが複数の溝部の各々の先端の長さよりも長く且つ周方向において基端の長さが複数の溝部の各々の基端の長さよりも長い。複数の溝部の各々は、互いに組み合わせが異なる隣接する２つの突起と、本体部の径方向であってステータに向かう方向に凸形状である本体部の外周面との間に形成される空間である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示に係るロータは、風損を低減して温度上昇を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係る回転電機の縦断面図
【図２】図１に示すII-II線に沿った断面図
【図３】実施の形態１に係るロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図
【図４】図３に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図
【図５】実施の形態１に係る突起の先端の周長とロータの温度との関係を示すグラフ
【図６】実施の形態１に係る回転電機においてロータを回転した際の相対速度ベクトルを示す図
【図７】実施の形態２に係る回転電機のロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図
【図８】図７に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図
【図９】実施の形態３に係る回転電機のロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図
【図１０】図９に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、実施の形態に係るロータおよび回転電機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態により本開示が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る回転電機の縦断面図である。図２は、図１に示すII-II線に沿った断面図である。図１に示すように、実施の形態１に係る回転電機１は、回転軸２と、回転軸２に固定されるロータ３と、内周面４ａがロータ３と空気層であるギャップ１２を介して対向する円筒状のステータ４とを備える。回転電機１は、例えば、スイッチトリラクタンスモータである。以下において、回転軸２の延在方向を回転軸方向と記載する場合がある。
【００１２】
また、回転電機１は、ステータ４が固定されるフレーム５と、回転軸方向におけるフレーム５の一端に取り付けられるフロントブラケット６と、回転軸方向におけるフレーム５の他端に取り付けられるリアブラケット７とを備える。また、回転電機１は、回転軸２とフロントブラケット６との間に設けられるベアリング８と、回転軸２とリアブラケット７との間に設けられるベアリング９と、回転電機１を制御する制御部１０と、制御部１０を覆うカバー１１とを備える。
【００１３】
回転電機１では、回転軸方向に沿って、フロントブラケット６から、ベアリング８、フレーム５、ベアリング９、リアブラケット７、制御部１０、およびカバー１１の順に配置される。また、回転電機１では、径方向において、フレーム５から、ステータ４、ロータ３、および回転軸２の順に配置される。
【００１４】
ロータ３は、回転軸２に固定されるため、回転電機１が作動すると回転軸２と共に回転する。ロータ３は、例えば、複数の磁性鋼板を積層して形成される。ロータ３は、図２に示すように、円筒状の本体部３０と、複数の突起３１と、複数の溝部３２とを備える。図２においては、複数の突起３１および複数の溝部３２と本体部３０との境界線が破線で示されている。
【００１５】
複数の突起３１は、本体部３０からステータ４に向けて本体部３０の径方向に各々突出し本体部３０の周方向に間隔を空けて配列される。本体部３０の径方向は、回転軸２の径方向およびロータ３の径方向と同じであり、以下、単に径方向と記載する場合がある。また、本体部３０の周方向は、回転軸２の周方向と同じ方向であり、以下、単に周方向と記載する場合がある。
【００１６】
複数の溝部３２は、複数の突起３１のうち本体部３０の周方向で隣接し且つ互いに組み合わせが異なる２つの突起３１間に各々形成される。複数の溝部３２の各々は、互いに組み合わせが異なる隣接する２つの突起３１と本体部３０の外周面との間に形成される空間である。径方向における溝部３２の長さは、径方向におけるギャップ１２の長さよりも長い。
【００１７】
ステータ４は、ステータコア４１と複数のコイル４２とを備える。かかるステータ４は、フレーム５に固定されており、回転電機１が作動した場合においても静止状態が維持される。ステータコア４１は、回転軸２に向けて突出する複数の突起を備える。かかる複数の突起は、回転軸２の周方向に間隔を空けて配置され、複数のコイル４２のうち対応するコイル４２が各々取り付けられる。
【００１８】
フレーム５は、円筒状に形成されており、内壁面がステータ４の外周面４ｂに固定され、外壁面が冷却源になる。フレーム５の外壁面は、例えば、空気などの気体、または、水または油などの液体などによって冷却される。空気による冷却には、ファンを用いない自然空冷、またはファンを必要とする強制空冷などがある。フレーム５の外壁面が水また油によって冷却される場合は、回転電機１には、フレーム５の外壁面に流路を作るためのジャケットが設けられる。かかるジャケットには、放熱効果を高めるために、フィンが設けられてもよい。
【００１９】
図１に示すフロントブラケット６およびリアブラケット７は、回転電機１の内部の部品を囲うケースの機能を有する。また、フロントブラケット６は、回転電機１を不図示の取り付け面に固定するためにも使用される。
【００２０】
制御部１０は、リアブラケット７とカバー１１とで形成される空間に配置される。制御部１０は、制御基板と駆動回路とを有しており、駆動回路は、制御基板の指令によって、回転電機１を作動させることができる。例えば、制御部１０の駆動回路は、制御基板から送られた指令通りの順番でステータ４の複数のコイル４２へ電流を流すことで、回転電機１を作動させる。
【００２１】
ベアリング８，９は、回転軸２およびロータ３を滑らかに回転させる部品である。ベアリング８の外周部がフロントブラケット６に取り付けられ、ベアリング９の外周部がリアブラケット７に取り付けられる。また、ベアリング８，９の内周部は回転軸２に取り付けられる。ベアリング８，９の外周部は、回転しないようにフロントブラケット６およびリアブラケット７は固定されており、回転電機１が作動すると、ベアリング８，９の内周部が回転軸２と共に回転する。
【００２２】
ここで、スイッチトリラクタンスモータについて説明する。ロータに突起を備えるスイッチトリラクタンスモータは、永久磁石がロータに設けられないことから、低コストで保守性に優れることが知られている。スイッチトリラクタンスモータは、ロータが鉄心を使用した簡易な構造であるため、遠心力による部品の破損などの影響が小さく、高速回転にも適用可能な回転電機である。
【００２３】
スイッチトリラクタンスモータは、入力される電力に対して、全ての電力を出力に変換することができず、一部の電力は磁気抵抗または電気抵抗などによって損失になる。かかる損失は熱となって各部が発熱する。主に発熱する部品としては、ステータ、コイル、およびロータである。また、その他、機械損失として、ベアリングからも発熱する。フレームが強制空冷、水、または油などによって積極的に冷やされる場合、損失によって発生した熱は、ほとんどがフレームから放散されるため、放熱源となるフレームから最も離れた位置にあるロータの温度が高い。
【００２４】
フレームとロータの間には、ステータに加え、熱伝導率が他の部品と比べて著しく低い空気層であるギャップおよび溝部が介在する。したがって、熱伝導率の小さいギャップおよび溝部で熱抵抗が大きくなるため、ロータの温度が上昇する。さらに、ロータが回転した際、ロータの表面周りの空気抵抗により空気の摩擦によって熱が発生する。空気の摩擦による熱の発生は風損と呼ばれる。
【００２５】
風損が発生する原因は、ロータの外周面と空気との間の摩擦、およびロータに設けられる突起の周方向における端面に空気が当たることにより発生する抗力である。なお、ロータの外周面は、ロータに形成される複数の突起のうちステータとギャップを介して対向する面である。
【００２６】
ロータが高速に回転するほど、ロータの周囲における空気の流速が相対的に速くなるため、風損が大きくなる傾向にある。風損の発生により、ステータコア、コイル、およびロータの温度が上昇する。特に、ロータは、放熱源となるフレームに対してギャップを介して設けられるため、温度が最も上昇しやすい傾向となる。
【００２７】
そこで、実施の形態１に係る回転電機１では、複数の突起３１の各々は、周方向における一対の端面の各々が凹曲面状に形成される。そして、複数の突起３１の各々は、周方向において先端の長さが複数の溝部３２の各々の先端の長さよりも長く、且つ周方向において基端の長さが複数の溝部３２の各々の基端の長さよりも長い。これにより、回転電機１は、風損を低減して温度上昇を低減することができる。以下、突起３１および溝部３２について具体的に説明する。なお、突起３１の基端は、突起３１の付け根と呼ぶこともできる。
【００２８】
図３は、実施の形態１に係るロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図であり、図２に示すロータ３の拡大図である。図３において、「Ｒｉ」は、回転軸２の中心からロータ３のうち突起３１の基端までの部分の半径であり、以下、内半径と記載する場合がある。内半径Ｒｉは、本体部３０の外半径と同じである。また、図３において、「Ｒｏ」は、回転軸２の中心からロータ３のうち突起３１の先端までの部分の半径であり、以下、外半径と記載する場合がある。外半径Ｒｏは、ロータ３の外半径とも呼ぶことができる。
【００２９】
図３において、「Ｌｏ＿ａ」は、周方向における突起３１の先端の長さであり、外半径Ｒｏにおける突起３１の周長と言うこともできる。以下、「Ｌｏ＿ａ」を突起３１の先端の周長と記載する。また、図３において、「Ｌｏ＿ｂ」は、周方向における溝部３２の先端の長さであり、外半径Ｒｏにおける溝部３２の周長と言うこともできる。以下、「Ｌｏ＿ｂ」を溝部３２の先端の周長と記載する。
【００３０】
図３において、「Ｌｉ＿ａ」は、周方向における突起３１の基端の長さであり、内半径Ｒｉにおける突起３１の周長と言うこともできる。以下、「Ｌｉ＿ａ」を突起３１の基端の周長と記載する。また、図３において、「Ｌｉ＿ｂ」は、周方向における溝部３２の基端の長さであり、内半径Ｒｉにおける溝部３２の周長と言うこともできる。以下、「Ｌｉ＿ｂ」を溝部３２の基端の周長と記載する。
【００３１】
各突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａは、各溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂよりも長く、各突起３１の基端の周長Ｌｉ＿ａは、各溝部３２の基端の周長Ｌｉ＿ｂよりも長い。このように、実施の形態１に係るロータ３は、突起３１と溝部３２との関係がＬｏ＿ａ＞Ｌｏ＿ｂおよびＬｉ＿ａ＞Ｌｉ＿ｂとなるように形成される。そして、複数の突起３１の各々は、周方向における一対の端面の各々が凹曲面状に形成される。これにより、実施の形態１に係る回転電機１は、風損を低減してロータ３の温度上昇を低減することができる。
【００３２】
ここで、各突起３１の周方向における一対の端面について説明する。図４は、図３に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図であり、１つの突起３１を含む領域を示す断面図である。図３に示す例では、突起３１の個数は、５つであるため、ロータ３の１周分を突起３１の個数で分割した角度は、７２度である。
【００３３】
図４に示すように、各突起３１の一対の端面３４の各々は、溝部３２から突起３１に向かって凸となる滑らかな窪みを持った形状に形成される。すなわち、各突起３１の一対の端面３４の各々は、凹曲面状に形成される。
【００３４】
図４に示す「Ａ」は、端面３４のうちロータ３の外半径Ｒｏにおける周方向の位置を示し、以下、Ａ点と記載する。また、図４に示す「Ｂ」は、端面３４のうちロータ３の内半径Ｒｉにおける周方向の位置を示し、以下、Ｂ点と記載する。また、図４に示す「Ｃ」は、端面３４のうちロータ３の外半径Ｒｏと内半径Ｒｉとの間の周方向の位置を示し、以下、Ｃ点と記載する。Ｃ点は、端面３４のうち突起３１の中心線Ｌ１に最も近い位置の点である。中心線Ｌ１は、径方向のうち突起３１の周方向の中心を通る方向に延伸する直線である。
【００３５】
ロータ３において、各端面３４は、周方向において基端が先端よりも突起３１の中心線Ｌ１から遠い位置にある。すなわち、各端面３４は、先端であるＡ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離が、基端であるＢ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離より短い。なお、各端面３４は、周方向において基端と先端とが突起３１の中心線Ｌ１から同じ距離の位置にあってもよい。
【００３６】
ロータの突起に周方向に対して傾斜しつつ突起を軸方向に貫通する通気孔が設けられる従来のスイッチトリラクタンスモータでは、ロータを回転させると、突起に設けられた通気孔を流れる気流が形成される。かかる気流によって風損が増加する。そのため、気流によるロータの温度上昇の低減効果が気流による風損によって小さくなる。
【００３７】
実施の形態１に係る回転電機１では、上述したように、突起３１と溝部３２との関係がＬｏ＿ａ＞Ｌｏ＿ｂおよびＬｉ＿ａ＞Ｌｉ＿ｂとなるようにロータ３が形成される。これにより、回転電機１では、溝部３２の周方向における長さが全体的に短くなるため、溝部３２に流れ込む風量が低減される。風量の低減により溝部３２における流速が小さくなるため、端面３４の抗力が小さくなる。これにより、回転電機１では、ロータ３で生じる風損が低減されるため、ロータ３の温度上昇を低減することができる。
【００３８】
また、突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａは、溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂよりも長いことから、突起３１の先端から放熱源となるフレーム５までの伝熱面積が広い。そのため、回転電機１では、ロータ３からフレーム５までの熱抵抗が小さくなりロータ３の温度を下げることができる。また、突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａは、溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂよりも長いことから、磁力線の通過面積を増やすことができ、磁気性能を向上させることができる。
【００３９】
図５は、実施の形態１に係る突起の先端の周長とロータの温度との関係を示すグラフである。図５に示すグラフにおいて、縦軸は、ロータ３の温度を示し、横軸は、１つの突起３１の先端における周方向に沿った弧状の面が成す中心角を示す。かかる弧状の面が成す中心角は、図４に示す「α」である。中心角αが小さいほど突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａが短くなり、中心角αが大きいほど突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａが長くなる。突起３１の個数は、５つであるため、中心角αの最大値は、３６０度／５＝７２度である。中心角αが７２度である場合、溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂはゼロである。
【００４０】
図５に示すグラフでは、中心角αが大きくなるほど、ロータ３の温度が下がる傾向を示している。したがって、突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａが長いほど、ロータ３の温度が下がっており、突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａは長いほど好ましい。図５に示す例では、中心角αは、３６度よりも大きい角度である。
【００４１】
また、突起３１の一対の端面３４の各々は、溝部３２から突起３１に向かって凸となる滑らかな窪みを持った形状に形成される。すなわち、各突起３１の一対の端面３４の各々は、凹曲面状に形成されており、図４に示すように、端面３４のうち突起３１の中心線Ｌ１に最も近い位置にあるＣ点は、径方向においてロータ３の外半径Ｒｏと内半径Ｒｉとの間に位置する。かかる端面３４の形状によって、回転電機１では、風損を低減することができる。以下、端面３４の形状による風損の低減について説明する。
【００４２】
図６は、実施の形態１に係る回転電機においてロータを回転した際の相対速度ベクトルを示す図である。相対速度ベクトルは、回転しているロータ３から見た場合の流体の流れ方向を示すベクトルである。
【００４３】
図６に示すように、溝部３２では、外流と独立した流体の渦が形成される。外流は、ギャップ１２で形成される空間を流れる流体である。ロータ３は、指定された回転速度で回転するため、溝部３２の空気は、ロータ３と一緒に回転する。ギャップ１２で形成される空間の外流は、ロータ３の回転に引きずられて回転するものの、溝部３２の流速よりは遅い傾向となる。一対の端面３４が凹曲面状に形成されるため、溝部３２では、ギャップ１２で形成される空間の外流と独立した流体の渦が形成される。
【００４４】
このように、回転電機１では、溝部３２にギャップ１２で形成される空間の外流と独立した流体の渦が形成されるため、一対の端面３４が平面状に形成される場合に比べ、外流の流速が低下し、ステータ４の内周面４ａとの摩擦損失によって発生する風損が低減される。
【００４５】
また、回転電機１では、溝部３２からギャップ１２へ空気が流入する際において、空気はギャップ１２と溝部３２との２方向へ分流する。突起３１の端面３４は凹曲面状に形成されているため、突起３１の端面３４に衝突する際の流速が低減される。そのため、回転電機１では、溝部３２に流れる流体に対する端面３４の抗力が小さくなり、風損が低減される効果がある。
【００４６】
また、突起３１の基端側は、ロータ３で発生した熱を空気が奪うため、突起３１の先端側よりも高温となる。回転電機１では、突起３１の端面３４が凹曲面状に形成されて溝部３２に流体の渦が形成されるため、空気の流れが停滞するよどみ部分が低減され、ロータ３の温度が低減される。
【００４７】
突起３１の端面３４が凹曲面状に形成されることによる上述した効果は、突起３１の先端の周長Ｌｏ＿ａが溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂよりも大きいほど大きい。これは、溝部３２の先端の周長Ｌｏ＿ｂが長くなると、溝部３２で発生する流体の渦が、外流に合流してしまい、外流の流速が上がってしまうためである。
【００４８】
以上のように、実施の形態１に係るロータ３は、ステータ４の内周面４ａと対向する。ロータ３は、本体部３０と、複数の突起３１と、複数の溝部３２と、を備える。本体部３０は、円筒状に形成される。複数の突起３１は、本体部３０の径方向であってステータ４に向かう方向に本体部３０から各々突出し、本体部３０の周方向に間隔を空けて配列される。複数の溝部３２は、複数の突起３１のうち本体部３０の周方向で隣接し且つ互いに組み合わせが異なる２つの突起３１間に各々形成される。各突起３１は、周方向における一対の端面３４の各々が凹曲面状に形成される。また、各突起３１は、周方向において先端の長さである周長Ｌｏ＿ａが複数の溝部３２の各々の先端の長さである周長Ｌｏ＿ｂよりも長く且つ周方向において基端の長さである周長Ｌｉ＿ａが複数の溝部３２の各々の基端の長さである周長Ｌｉ＿ｂよりも長い。これにより、ロータ３は、風損を低減して温度上昇を低減することができる。
【００４９】
また、実施の形態１に係る回転電機１は、ロータ３と、ステータ４とを備える。ステータ４は、周方向に間隔を空けて配列され、ロータ３に向けて各々突出する複数の突起を有するステータコア４１と、ステータコア４１の複数の突起のうち対応する突起に取り付けられた複数のコイル４２とを備える。これにより、回転電機１は、風損を低減して温度上昇を低減することができる。
【００５０】
実施の形態２．
実施の形態２に係る回転電機は、ロータにおける一対の端面の各々において、基端の部分よりも先端の部分が突起の中心線から遠い位置にある点で、実施の形態１に係る回転電機１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の回転電機１と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
図７は、実施の形態２に係る回転電機のロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図である。図７に示すように、実施の形態２に係る回転電機のロータ３Ａは、本体部３０と、複数の突起３１Ａと、複数の溝部３２Ａとを備える。ロータ３Ａは、突起３１Ａおよび溝部３２Ａの形状が突起３１および溝部３２の形状と異なる点で、ロータ３と異なる。ロータ３Ａは、実施の形態１に係る回転電機１のロータ３と同様に、突起３１Ａと溝部３２Ａとの関係がＬｏ＿ａ＞Ｌｏ＿ｂおよびＬｉ＿ａ＞Ｌｉ＿ｂとなるように形成される。
【００５２】
図８は、図７に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図であり、１つの突起３１Ａを含む領域を示す断面図である。図８において、ロータ３Ａの１周分を突起３１の個数で分割した角度は、７２度である。ロータ３Ａの各端面３４Ａは、周方向において、先端の部分が基端の部分よりも突起３１Ａの中心線Ｌ１から遠い位置にある。すなわち、各端面３４Ａは、先端の部分であるＡ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離が、基端の部分であるＢ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離よりも長い。換言すれば、ロータ３Ａは、Ｌｏ＿ａ＞Ｌｉ＿ａの関係を有する。
【００５３】
これにより、ロータ３Ａでは、ロータ３に比べて、突起３１Ａの先端の周長Ｌｏ＿ａが溝部３２Ａの先端の周長Ｌｏ＿ｂよりもより長くなることから、ギャップ１２を流れる空気が溝部３２Ａへ流入するための入口面積が小さくなる。したがって、実施の形態２に係る回転電機では、ギャップ１２から溝部３２Ａへ空気が流れ込みづらくなるため、溝部３２Ａの内部における流体の速度が小さくなる。溝部３２Ａに流れる流体の速度が小さくなると、風損が低減される。これにより、実施の形態２に係る回転電機では、回転電機１に比べて、ロータ３Ａの温度上昇をさらに低減することができる。
【００５４】
以上のように、実施の形態２に係る回転電機のロータ３Ａでは、一対の端面３４Ａの各々は、周方向において、先端の部分が基端の部分よりも突起３１Ａの中心線Ｌ１から遠い位置にある。これにより、ロータ３Ａは、溝部３２Ａに流れる流体の速度が小さくなり、風損を低減することができ、温度上昇を低減することができる。
【００５５】
実施の形態３．
実施の形態３に係る回転電機は、各突起の先端における周方向の端部にフィレットが設けられる点で、実施の形態１に係る回転電機１と異なる。以下においては、実施の形態１と同様の機能を有する構成要素については同一符号を付して説明を省略し、実施の形態１の回転電機１と異なる点を中心に説明する。
【００５６】
図９は、実施の形態３に係る回転電機のロータの回転軸方向に垂直な方向に沿った断面図である。図９に示すように、実施の形態３に係る回転電機のロータ３Ｂは、本体部３０と、複数の突起３１Ｂと、複数の溝部３２Ｂとを備える。ロータ３Ｂは、突起３１Ｂおよび溝部３２Ｂの形状が突起３１および溝部３２の形状と異なる点で、ロータ３と異なる。ロータ３Ｂは、実施の形態１に係る回転電機１のロータ３と同様に、突起３１Ｂと溝部３２Ｂとの関係がＬｏ＿ａ＞Ｌｏ＿ｂおよびＬｉ＿ａ＞Ｌｉ＿ｂとなるように形成される。
【００５７】
図１０は、図９に示すロータの１周分を突起の個数で分割した角度で切り取って得られる断面図であり、１つの突起３１Ｂを含む領域を示す断面図である。図１０において、ロータ３Ｂの１周分を突起３１の個数で分割した角度は、７２度である。
【００５８】
ロータの突起の先端が細くなると、熱抵抗が大きくなる傾向がある。特に、突起の先端における周方向の端部で熱抵抗が大きくなる傾向がある。そこで、実施の形態３に係る回転電機のロータ３Ｂでは、各突起３１Ｂの先端における周方向の端部にフィレット３５が設けられる。これにより、実施の形態３に係る回転電機では、突起３１Ｂの先端の局所的な温度上昇を低減することができる。
【００５９】
なお、各突起３１Ｂにおいてフィレット３５を大きくするほど、溝部３２Ｂの幅を広げることになり、風損が増大してしまう。したがって、実施の形態３に係る回転電機では、フィレット３５の大きさは、突起３１Ｂと溝部３２Ｂとの関係がＬｏ＿ａ＞Ｌｏ＿ｂとなる範囲内となる条件下で設定される。
【００６０】
図９および図１０に示すロータ３Ｂの各端面３４Ｂは、先端であるＡ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離が、基端であるＢ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離と同じか短いが、かかる例に限定されない。例えば、ロータ３Ｂの各端面３４Ｂは、ロータ３Ａの各端面３４Ａと同様に、先端の部分であるＡ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離が、基端の部分であるＢ点から中心線Ｌ１までの周方向の距離よりも長くてもよい。これにより、ロータ３Ｂは、溝部３２Ｂに流れる流体の速度を小さくして風損を低減することができ、ロータ３Ｂの温度上昇を低減することができる。
【００６１】
以上のように、実施の形態３に係る回転電機のロータ３Ｂでは、複数の突起３１Ｂの各々には先端における周方向の端部にフィレット３５が設けられる。これにより、実施の形態３に係る回転電機では、突起３１Ｂの先端の局所的な温度上昇を低減して、ロータ３の温度上昇を低減することができる。
【００６２】
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１  回転電機、２  回転軸、３，３Ａ，３Ｂ  ロータ、４  ステータ、４ａ  内周面、４ｂ  外周面、５  フレーム、６  フロントブラケット、７  リアブラケット、８，９  ベアリング、１０  制御部、１１  カバー、１２  ギャップ、３０  本体部、３１，３１Ａ，３１Ｂ  突起、３２，３２Ａ，３２Ｂ  溝部、３４，３４Ａ，３４Ｂ  端面、３５  フィレット、４１  ステータコア、４２  コイル、Ｌ１  中心線、Ｌｉ＿ａ，Ｌｉ＿ｂ，Ｌｏ＿ａ，Ｌｏ＿ｂ  周長、Ｒｉ  内半径、Ｒｏ  外半径、α  中心角。
【要約】
ロータ（３）は、コイル（４２）が取り付けられたステータコア（４１）を含むステータ（４）の内周面（４ａ）と対向する。ロータ（３）は、本体部（３０）と、複数の突起（３１）と、複数の溝部（３２）と、を備える。本体部（３０）は、円筒状に形成される。複数の突起（３１）は、本体部（３０）の径方向であってステータ（４）に向かう方向に本体部（３０）から各々突出し、本体部（３０）の周方向に間隔を空けて配列される。複数の溝部（３２）は、複数の突起（３１）のうち周方向で隣接し且つ互いに組み合わせが異なる２つの突起（３１）間に各々形成される。複数の突起（３１）の各々は、周方向における一対の端面の各々が凹曲面状に形成されており、周方向において先端の長さが複数の溝部（３２）の各々の先端の長さよりも長く且つ周方向において基端の長さが複数の溝部（３２）の各々の基端の長さよりも長い。【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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【図１０】
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