(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ティースが環状のコアバックから径方向に突出して周方向に複数配列されているステータコアおよびステータコイルを有するステータと、
上記ステータコアとの間にギャップを確保して上記ステータコアと同軸に配置されるロータコア、および上記ロータコアに埋め込まれて周方向に配置された複数の永久磁石を有するロータと、を備え、
上記ロータコアは、上記ギャップに面するギャップ面と、上記複数の永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、上記複数の磁石挿入穴のうちの１磁極を構成する永久磁石が挿入される磁石挿入穴と上記ギャップ面との間のコア領域に形成され、上記コア領域を周方向に複数の分割コア領域に分離するスリットと、上記複数の分割コア領域のうちの、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する分割コア領域のギャップ面を窪ませて形成された切り欠きと、を有し、
上記ロータコアの軸方向と直交する平面において、上記ロータコアの軸心を中心とする真円であって、上記ギャップに面する上記ティースの先端面に接するステータコア仮想ギャップ面と上記切り欠きの底点との間の最短距離が、上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点と上記ステータコア仮想ギャップ面との間の最短距離より長く、
上記ステータコアからリラクタンス磁束が流れこむ上記ロータコアの領域の上記切り欠きと上記磁石挿入穴との間の最小距離が、上記磁石挿入穴と上記ギャップ面との間の最小距離よりも長くなっており、
上記１磁極を構成する永久磁石が挿入される上記磁石挿入穴のうちの、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する磁石挿入穴の上記ギャップ面に最も近い点を点Ａとし、
上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点のうちの上記点Ａに近い交点を点Ｎとし、
上記切り欠きを周方向に上記スリットに接するまで仮想的に移動させて得られる仮想切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点のうちの上記点Ａに近い交点を点Ｂとし、
上記ロータコアの回転中心を点Ｏとし、
上記点Ａと点Ｏとを結ぶ直線ＯＡと点Ｎと点Ｏとを結ぶ直線ＯＮとのなす角度をθとし、
上記点Ａと点Ｏとを結ぶ直線ＯＡと点Ｂと点Ｏとを結ぶ直線ＯＢとのなす角度をΦとした時に、
θ／Φは、０＜θ／Φ＜０．４７を満足している回転電機。
【請求項２】
ティースが環状のコアバックから径方向に突出して周方向に複数配列されているステータコアおよびステータコイルを有するステータと、
上記ステータコアとの間にギャップを確保して上記ステータコアと同軸に配置されるロータコア、および上記ロータコアに埋め込まれて周方向に配置された複数の永久磁石を有するロータと、を備え、
上記ロータコアは、上記ギャップに面するギャップ面と、上記複数の永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、上記複数の磁石挿入穴のうちの１磁極を構成する永久磁石が挿入される磁石挿入穴と上記ギャップ面との間のコア領域に形成され、上記コア領域を周方向に複数の分割コア領域に分離するスリットと、上記複数の分割コア領域のうちの、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する分割コア領域のギャップ面を窪ませて形成された切り欠きと、を有し、
上記ロータコアの軸方向と直交する平面において、上記ロータコアの軸心を中心とする真円であって、上記ギャップに面する上記ティースの先端面に接するステータコア仮想ギャップ面と上記切り欠きの底点との間の最短距離が、上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点と上記ステータコア仮想ギャップ面との間の最短距離より長くなっており、
上記ステータコアからリラクタンス磁束が流れこむ上記ロータコアの領域における上記１磁極を構成する永久磁石が挿入される上記磁石挿入穴に対する上記切り欠きの最短位置は、上記切り欠きの上記ギャップ面との交点であり、
上記切り欠きの底点は、上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点のうち、上記磁石挿入穴に対する上記切り欠きの最短位置の上記切り欠きの上記ギャップ面との交点とは異なる交点であって、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向に位置する交点に近い回転電機。
【請求項３】
上記１磁極を構成する永久磁石が挿入される上記磁石挿入穴のうちの、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する磁石挿入穴の上記ギャップ面に最も近い点を点Ａとし、
上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点のうちの上記点Ａに近い交点を点Ｎとし、
上記切り欠きを周方向に上記スリットに接するまで仮想的に移動させて得られる仮想切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点のうちの上記点Ａに近い交点を点Ｂとし、
上記ロータコアの回転中心を点Ｏとし、
上記点Ａと点Ｏとを結ぶ直線ＯＡと点Ｎと点Ｏとを結ぶ直線ＯＮとのなす角度をθとし、
上記点Ａと点Ｏとを結ぶ直線ＯＡと点Ｂと点Ｏとを結ぶ直線ＯＢとのなす角度をΦとした時に、
θ／Φは、０＜θ／Φ＜０．４７を満足している請求項２記載の回転電機。
【請求項４】
上記切り欠きは空気で満たされている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項５】
上記スリットは空気で満たされている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項６】
上記スリットは、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向に傾斜している請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項７】
上記１磁極は、２つの永久磁石により構成されている請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項８】
上記２つの永久磁石は、周方向間隔が上記ギャップ面に向かって漸次広くなるＶ字状に配置されている請求項７記載の回転電機。
【請求項９】
上記ステータコイルは、集中巻コイルにより構成されている請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。
【請求項１０】
上記ロータの極数と上記ステータのスロット数との比は、２：３である請求項１から請求項９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】
この発明は、回転電機に関し、特に永久磁石を有するロータを備える回転電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
産業用回転電機および電気自動車、ハイブリッド自動車用回転電機には、小型化・高出力化に有利な永久磁石式回転電機が多く採用されている。この永久磁石式回転電機のうち、永久磁石がロータコアの中に埋め込まれる構造である場合には、永久磁石からの磁石磁束によって発生する磁石トルクと、ロータコアの磁気抵抗に起因するリラクタンス磁束によって発生するリラクタンストルクとの２種類のトルクを得ることができる。そして、最終的な回転電機のトルクは、その２種類のトルクの合成トルクとなる。【０００３】
しかし、このように構成された永久磁石式回転電機においては、上記２種類のトルクがピーク値をとる電流位相角がそれぞれ異なるという特徴がある。そのため、２種類のトルクの合成トルクのピーク値をとる電流位相角が、２種類のトルクのそれぞれのピーク値をとる電流位相角から外れる。その結果、２種類のトルクの合成トルクのピーク値が、２種類のトルクのピーク値の合計より小さくなる。【０００４】
このような状況を鑑み、永久磁石からステータに向かう磁束をロータの回転方向に偏らせるためのスリットをロータコアに設けた構造が提案されていた（例えば、特許文献１）。【０００５】
この特許文献１では、永久磁石からステータに向かう磁束が、スリットにより、ロータの回転方向に偏らされ、磁石トルクがピーク値をとる電流位相角が変化する。これにより、磁石トルクがピーク値をとる電流位相角とリラクタンストルクがピーク値をとる電流位相角との差が小さくなり、両者の合成トルクのピーク値が大きくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２０６０４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、永久磁石からステータに向かう磁束をロータの回転方向に偏らせるためのスリットが、ロータコアの永久磁石の外径側のコア領域に形成されていた。しかし、スリットを設けることにより、上記とは反対の回転方向においてトルクが低下するとともに、トルクリプルが増加するという課題があった。【０００８】
この発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ステータコイルに通電したときにロータに作用する周方向の力の方向における磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピーク値を大きくしつつ、反対方向におけるトルクリプルを低減できる回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明による回転電機は、ティースが環状のコアバックから径方向に突出して周方向に複数配列されているステータコアおよびステータコイルを有するステータと、上記ステータコアとの間にギャップを確保して上記ステータコアと同軸に配置されるロータコア、および上記ロータコアに埋め込まれて周方向に配置された複数の永久磁石を有するロータと、を備える。上記ロータコアは、上記ギャップに面するギャップ面と、上記複数の永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、上記複数の磁石挿入穴のうちの１磁極を構成する永久磁石が挿入される磁石挿入穴と上記ギャップ面との間のコア領域に形成され、上記コア領域を周方向に複数の分割コア領域に分離するスリットと、上記複数の分割コア領域のうちの、上記ステータコイルに通電したときに上記ロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する分割コア領域のギャップ面を窪ませて形成された切り欠きと、を有し、上記ロータコアの軸方向と直交する平面において、上記ロータコアの軸心を中心とする真円であって、上記ギャップに面する上記ティースの先端面に接するステータコア仮想ギャップ面と上記切り欠きの底点との間の最短距離が、上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点と上記ステータコア仮想ギャップ面との間の最短距離より長く、上記切り欠きと上記磁石挿入穴との間の最小距離が、上記磁石挿入穴と上記ギャップ面との間の最小距離よりも長くなっている。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、上記の構成をとるので、ステータコイルに通電したときにロータに作用する周方向の力の方向における磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピーク値を大きくしながら、反対の方向におけるトルクリプルを低減できる回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるロータの１磁極周りを示す要部横断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る回転電機の無通電状態における電気角１周期分の磁石磁束によるギャップ磁束密度分布を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における、電流値一定の条件下での電流位相角に対するトルクの変化を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における１磁極周りを示す要部横断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における反回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図である。
【図９】切り欠きが設けられていない回転電機の回転方向の力行トルク最小時における磁界解析による磁束密度コンターとフラックスラインを示す図である。
【図１０】切り欠きが設けられていない回転電機の回転方向の力行トルク最大時における磁界解析による磁束密度コンターとフラックスラインを示す図である。
【図１１】切り欠きが設けられていない回転電機の反回転方向の力行トルク最小時における磁界解析による磁束密度コンターとフラックスラインを示す図である。
【図１２】切り欠きが設けられていない回転電機の反回転方向の力行トルク最大時における磁界解析による磁束密度コンターとフラックスラインを示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１に係る回転電機における反回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１に係る回転電機における電流値一定の条件下での電流位相角に対するトルクの変化を示す図である。
【図１５】この発明の実施の形態１に係る回転電機における応力解析のミーゼス応力分布図である。
【図１６】この発明の実施の形態１に係る回転電機における応力解析のミーゼス応力分布図である。
【図１７】この発明の実施の形態１に係る回転電機における第１変更例を示す要部横断面図である。
【図１８】この発明の実施の形態１に係る回転電機における第２変更例を示す要部横断面図である。
【図１９】この発明の実施の形態１に係る回転電機における第３変更例を示す要部横断面図である。
【図２０】この発明の実施の形態１に係る回転電機における第４変更例を示す要部横断面図である。
【図２１】この発明の実施の形態１に係る回転電機における第５変更例を示す横断面図である。
【図２２】この発明の実施の形態２に係る回転電機を示す横断面図である。
【図２３】この発明の実施の形態２に係る回転電機におけるロータの１磁極周りを示す要部横断面図である。
【図２４】この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機を示す縦断面図、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。なお、縦断面図とは、回転軸の軸心を含む断面を示す断面図である。図２では、フレームが省略されている。また、本明細書においては、便宜上、回転軸の軸心と平行な方向を軸方向、回転軸の軸心を中心として、回転軸の軸心と直交する方向を径方向、回転軸を中心として回転する方向を周方向とする。図中、Ｒは回転軸の回転方向である。また、回転方向Ｒとは反対の方向を反回転方向とする。
【００１３】
図１および図２において、回転電機１００は、円筒状のフレーム１３と、フレーム１３の軸方向の両端に装着されて、フレーム１３の軸方向両側の開口を塞ぐ一対の端板１５と、一対の端板１５に装着された軸受１４に支持されて、フレーム１３内に回転可能に設けられた回転軸１６と、を備える。回転電機１００は、回転軸１６に固着されてフレーム１３内に回転可能に設けられたロータ２０と、フレーム１３内に挿入、保持されて、ロータ２０の外径側に同軸に設けられたステータ１０と、をさらに備える。ロータ２０とステータ１０との間には、ギャップＧが形成されている。
【００１４】
ステータ１０は、円環状のステータコア１１と、ステータコア１１に装着されたステータコイル１２と、を備える。ステータコア１１は、円環状のコアバック１９と、コアバック１９の内周面から径方向内方に突出して周方向に複数配列されたティース１８と、を備える。ステータコア１１は、例えば、電磁鋼板の薄板を軸方向に積層、一体化して構成される。ティース１８は、周方向に等角ピッチで１８本配列されており、隣り合うティース１８間の領域がスロット１７となる。１８本のティース１８のギャップＧに面する先端面は、ステータ１０の軸心を中心軸とする円筒面に接する円弧面に形成されている。ステータコイル１２は、ティース１８のそれぞれに導体線を巻き回して形成された集中巻コイルにより構成される。スロット１７のそれぞれには、隣り合う集中巻コイルが収納される。
【００１５】
ロータ２０は、回転軸１６と、軸心位置にシャフト挿入孔が形成された円筒状のロータコア２１と、ロータコア２１の外径側に埋め込まれた２４個の永久磁石２２と、を備える。ロータコア２１は、シャフト挿入孔に挿入された回転軸１６に固着される。ロータ２０は、回転軸１６の軸方向両端を軸受１４に支持されて、フレーム１３内に回転可能に設けられる。ロータコア２１は、例えば、電磁鋼板の薄板を軸方向に積層、一体化して構成される。
【００１６】
ここで、ロータ２０の磁極周りの構造について図３を参照しつつ説明する。図３は、この発明の実施の形態１に係る回転電機におけるロータの１磁極周りを示す要部横断面図である。なお、横断面図とは、回転軸の軸心と直交する断面を示す断面図である。
【００１７】
ロータコア２１の外径側には、ロータコア２１を軸方向に貫通する磁石挿入穴２３の対が、等角ピッチで周方向に１２対形成されている。磁石挿入穴２３の対は、周方向の間隔が外径側に向かって漸次広くなるＶ字状に配置されている。磁石挿入穴２３は、断面長方形の穴形状に形成されている。なお、対をなす磁石挿入穴２３の内径側の端部同士は、周方向に離れている。
【００１８】
永久磁石２２は、磁石挿入穴２３と同等の断面長方形の角柱体に構成されている。永久磁石２２は、断面長方形の長辺で構成される面に直交するように着磁されている。これにより、永久磁石２２の断面長方形の長辺で構成される第１の面がＮ極となり、第１の面と反対側の第２の面がＳ極となる。永久磁石２２は、磁石挿入穴２３の各対に同じ極性が外径側を向くように、かつ隣り合う磁石挿入穴２３の対に異なる極性が外径側を向くように挿入、保持される。すなわち、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対が、１磁極を構成する。そして、１磁極を構成する永久磁石２２の対が、ロータコア２１の外径側に埋め込まれて、周方向に等角ピッチで１２対配列されている。これにより、ロータ２０には、１２極の磁極が形成される。
【００１９】
フラックスバリア２４が、磁石挿入穴２３の断面長方形の短辺で構成される外径側の面を磁石挿入穴２３の断面長方形の長辺の長さ方向に張り出させて形成されている。同様に、フラックスバリア２４が、磁石挿入穴２３の断面長方形の短辺で構成される内径側の面を磁石挿入穴２３の断面長方形の長辺の長さ方向に張り出させて形成されている。フラックスバリア２４のそれぞれは、ロータコア２１を軸方向に貫通するように形成されている。なお、フラックスバリア２４は、磁石挿入穴２３の一部である。
【００２０】
スリット２９が、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対のギャップＧ側、すなわち外径側に位置するロータコア２１のコア領域に形成されている。スリット２９は、回転方向Ｒに対して前方に傾斜している。スリット２９は、ロータコア２１のギャップ面２６近傍に至るように直線状に延びている。なお、スリット２９は、ロータコア２１を軸方向に貫通するように形成されてもよく、軸方向に貫通しないように形成されてもよい。
【００２１】
スリット２９は、空気で満たされている。空気は、ロータコア２１より透磁率が低い。そこで、スリット２９は、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域のなかで、低透磁率領域となる。なお、スリット２９内に、ロータコア２１より透磁率の低い樹脂、放熱材などを充填してもよい。これにより、ロータコア２１の強度が高められる。また、ロータコア２１および永久磁石２２の冷却効果が高められる。
【００２２】
切り欠き２５は、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域のなかで、スリット２９に対して回転方向Ｒの後方のコア領域に形成されている。切り欠き２５は、ロータコア２１の外周面であるギャップ面２６を窪ませて、軸方向の一端から他端に至るように形成されている。このように、切り欠き２５は、空気で満たされている。空気は、ロータコア２１より透磁率が低い。そこで、切り欠き２５は、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域のなかで、低透磁率領域となる。
【００２３】
このように構成された回転電機１００では、ステータ１０のスロット１７の数が１８、ロータ２０の極数が１２である。すなわち、回転電機１００は、極−スロット数が２対３系のインナーロータ型の回転電機である。回転電機１００は、力行運転に用いられることを想定している。力行運転とは、ステータコイル１２に通電した電気エレルギーをロータ２０が回転する運動エレルギーに変換する運転を指す。このとき、回転電機１００は、電動機として動作する。ステータコイル１２に通電することによってロータ２０に作用する周方向の力の方向は、ロータ２０の回転方向Ｒと同じである。なお、力行運転は、本発明の本旨ではないので、その詳細な説明は省略する。
【００２４】
スリット２９は、回転方向Ｒの前方、すなわち回転方向Ｒの進み側に傾斜している。これにより、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域が、スリット２９により、回転方向Ｒの進み側の分割コア領域３０Ａと回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂとに周方向に分離される。切り欠き２５は、１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域のうちの、回転方向Ｒと逆の方向における先頭に位置する分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に形成されている。なお、１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域は、１磁極を構成する永久磁石２２が挿入される磁石挿入穴２３とギャップ面２６との間のコア領域である。
【００２５】
つぎに、トルクの発生源となる磁束の状態について説明する。
回転方向Ｒの進み側に位置する永久磁石２２の磁束発生面から発生する磁石磁束３１は、ロータコア２１からギャップＧに流れる。このとき、低透磁率領域であるスリット２９によって磁石磁束３１の流れる方向が制限され、磁石磁束３１が回転方向Ｒの進み側に偏らされる。これにより、磁石磁束３１は、図３中矢印で示されるように、分割コア領域３０Ａに偏在化する。その結果、磁石トルクが正のピーク値となる電流位相角を、スリット２９が設けられていない場合の電流位相角よりも大きくすることができる。
【００２６】
ステータコア１１からギャップＧを介してロータコア２１に流れるリラクタンス磁束３２の経路は、低透磁率領域であるスリット２９によって制限される。これにより、リラクタンス磁束３２は、図３中に矢印で示されるように、分割コア領域３０Ａには流れず、分割コア領域３０Ｂのみに流れる。その結果、リラクタンストルクが正のピーク値となる電流位相角を、スリット２９が設けられていない場合の電流位相角よりも小さくすることができる。
【００２７】
これにより、磁石トルクとリラクタンストルクのそれぞれが正のピーク値となる電流位相角の間隔が狭まる。そこで、力行運転時における磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルク、すなわち総合的なトルクを向上させることができる。
【００２８】
つぎに、無通電状態における電気角１周期分の磁石磁束３１によるギャップ磁束密度分布を有限要素法により解析した結果を図４に示す。なお、電気角１周期分とは、磁極２極分である。図４は、この発明の実施の形態１に係る回転電機の無通電状態における電気角１周期分の磁石磁束によるギャップ磁束密度分布を示す図である。図４中、横軸は周方向位置を示し、縦軸はギャップ磁束密度を示す。また、点線はスリット２９を設けない場合のギャップ磁束密度を示し、実線はスリット２９を設けた場合のギャップ磁束密度を示す。
【００２９】
図４から、スリット２９を設けた場合、スリット２９を設けない場合と比較して、力行運転時における１磁極内のギャップ磁束密度が、ロータ２０の回転方向Ｒの進み側に偏ることが分かった。
【００３０】
つぎに、電流値一定の条件下での電流位相角βに対するトルクの変化を有限要素法により解析した結果を図５に示す。図５は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における、電流値一定の条件下での電流位相角に対するトルクの変化を示す図である。なお、図５中、横軸は電流位相角βを示し、縦軸はトルクを示す。また、点線はスリット２９を設けない場合のトルクを示し、実線はスリット２９を設けた場合のトルクを示す。トルクは、磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクである。
【００３１】
図５から、スリット２９を設けた場合の合成トルクの正のピーク値をとる電流位相角βが、スリット２９を設けない場合の合成トルクの正のピーク値をとる電流位相角βより小さくなることが分かった。また、図５から、スリット２９を設けた場合の合成トルクの正のピーク値が、スリット２９を設けない場合の合成トルクの正のピーク値より大きくなることがわかった。
【００３２】
スリット２９を設けない場合は、磁石トルクは、電流位相角βが０°のときに正のピーク値をとり、リラクタンストルクは、電流位相角βが４５°のときに正のピーク値をとる。図５の結果から、スリット２９を設けたことにより、磁石トルクとリラクタンストルクのそれぞれが正のピーク値をとる電流位相角βが接近して、合成トルクが向上したと推考される。
【００３３】
このように、実施の形態１では、低透磁率領域であるスリット２９を、１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域に、回転方向Ｒの進み側に傾くように設けている。これにより、磁石トルクとリラクタンストルクのそれぞれが正のピーク値をとる電流位相角βが互いに接近する。その結果、力行運転時、磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクが向上される。
【００３４】
ここで、切り欠き２５の具体的な形状について説明する。図６は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における１磁極周りを示す要部横断面図である。
【００３５】
１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域は、スリット２９により、回転方向Ｒの進み側の分割コア領域３０Ａと、回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂと、の２つの領域に分離される。ステータコイル１２に通電することによってロータ２０に作用する周方向の力は、分割コア領域３０Ａに発生する。切り欠き２５は、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０に作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６の一部に設けられている。ロータコア２１の軸心と直交する平面において、切り欠き２５のギャップ面２６との２交点をＭ，Ｎとする。交点Ｍは、スリット２９に近い側の交点である。交点Ｎは、スリット２９から遠い側の交点である。また、ロータコア２１の回転中心Ｏを中心とし、ステータコア１１のロータコア２１に最も近い点と回転中心Ｏとの間の距離を半径とする真円をステータコア仮想ギャップ面２００とする。ロータコア２１の軸心と直交する平面において、ステータコア仮想ギャップ面２００は、ロータコア２１の回転中心Ｏを中心とし、ステータコア１１のティース１８の先端面に接する真円である。ステータコア仮想ギャップ面２００から最も離れている切り欠き２５の底点をＸとする。このとき、底点Ｘとステータコア仮想ギャップ面２００との間の最短距離は、交点Ｍとステータコア仮想ギャップ面２００との間の最短距離、および交点Ｎとステータコア仮想ギャップ面２００との間の最短距離より長い。
【００３６】
ここで、１磁極を構成する永久磁石２２が挿入される磁石挿入穴２３のうち、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０に作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する磁石挿入穴２３のギャップ面２６に最も近い点をＡとする。形状を変えずに切り欠き２５を周方向にスリット２９と接するまで仮想的に移動させて得られる切り欠き２５を仮想切り欠き２５ａとする。仮想切り欠き２５ａのギャップ面２６との交点のうち、点Ａに最も近い交点をＢとする。点Ａと回転中心Ｏとを結ぶ直線ＯＡと、点Ｎと回転中心Ｏとを結ぶ直線ＯＮとの間の角度をθとする。直線ＯＡと、点Ｂと回転中心Ｏとを結ぶ直線ＯＢとの間の角度をΦとする。回転電機１００では、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５が分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に形成されている。
【００３７】
つぎに、切り欠き２５を設けることによる効果について説明する。図７は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図、図８は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における反回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図である。図９から図１２は、ぞれぞれ、切り欠きが設けられていない回転電機における磁界解析による磁束密度コンターとフラックスラインを示す図である。図９は、回転方向の力行トルクが最小の状態を示し、図１０は、回転方向の力行トルクが最大の状態を示し、図１１は、反回転方向の力行トルクが最小の状態を示し、図１２は、反回転方向の力行トルクが最大の状態を示している。図１３は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における反回転方向の力行トルクの磁界解析結果を示す図である。図１３において、横軸はθ／Φであり、縦軸は反回転方向の力行トルクリップルである。
【００３８】
図７から、回転方向Ｒの力行トルクは、切り欠き２５の有無による差異が小さいことが分かる。図８から、反回転方向の力行トルクにおいては、切り欠き２５を設けることにより、トルクリプルであるトルクの電気角１周期あたり６山となる６ｆ成分の振幅が低減していることが分かる。
【００３９】
図９から図１２から、回転方向および反回転方向における力行トルクが最小となるロータ２０の回転角度および力行トルクが最大となるロータ２０の回転角度は、互いに異なることが分かる。そして、各ロータ２０の回転角度において、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域におけるトルク発生部が異なることが分かる。
【００４０】
このことから、反回転方向の力行トルクが最大となるロータ２０の回転角度におけるトルク発生部に切り欠き２５を設け、トルク発生部の磁気抵抗を大きくすることで、発生するトルクを低下させることができる。その結果、力行運転時に、反回転方向の力行トルクリプルを低下させることができる。つまり、力行運転時に、ステータコイル１２に通電したときにロータコア２１に作用する周方向の力の方向と反対方向の力行トルクリプルを小さくすることができる。
【００４１】
図１３から、θ／Φが０より大きく、０．４７より小さい場合に、反回転方向の力行トルクリプルは、切り欠き２５が設けられていない場合よりも小さくなることが分かった。つまり、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５を分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に設けることで、反回転方向の力行トルクリプルを小さくできる。
【００４２】
つぎに、ロータ２０から永久磁石２２を取り外し、ステータコイル１２を集中巻コイル又は分布巻コイルにより構成して、電流値一定の条件下での電流位相角βに対するトルクの変化を有限要素法により解析した結果を図１４に示す。図１４は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における電流値一定の条件下での電流位相角に対するトルクの変化を示す図である。なお、図１４中、横軸は電流位相角βを示し、縦軸はトルクを示す。また、点線はスリット２９がない場合のトルクを示し、実線はスリット２９がある場合のトルクを示す。トルクは、リラクタンストルクである。
【００４３】
図１４に示されるように、集中巻構造のステータコイルを用いた場合では、スリット２９がある場合は、スリット２９がない場合に比較して、リラクタンストルクの正のピーク値が大きくなった。一方、分布巻構造のステータコイルを用いた場合では、スリット２９がある場合は、スリット２９がない場合に比較して、リラクタンストルクの正のピーク値が小さくなった。このように、従来、リラクタンストルクが十分に発揮できなかった集中巻構造でも、スリット２９があることにより、リラクタンス磁束の経路が変化し、リラクタンストルクが向上できることが確認された。
【００４４】
また、図１４に示されるように、ステータコイルの巻線構造に拘わらず、スリット２９があることにより、リラクタンストルクの正のピーク値をとる電流位相角βが小さくなった。したがって、ステータコイルの巻線構造に拘わらず、スリット２９を設けることにより、磁石トルクとリラクタンストルクのそれぞれが正のピーク値をとる電流位相角βが互いに接近する。その結果、力行運転時、磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクが向上される。
【００４５】
ここで、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との位置関係について説明する。図１５および図１６は、それぞれ、この発明の実施の形態１に係る回転電機における応力解析のミーゼス応力分布図である。図１５は、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含む場合を示し、図１６は、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含まない場合を示している。
【００４６】
図１５から、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含む場合、切り欠き２５の周辺部に発生する応力は、９６．０ＭＰａであった。図１６から、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含まない場合、切り欠き２５の周辺部に発生する応力は、１１８．３ＭＰａであった。このように、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含む場合の応力が、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含まない場合の応力より、小さいことが分かった。切り欠き２５を設けることで、切り欠き２５の周辺部に応力が集中する。そのため、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との間の距離が短くなると、切り欠き２５の周辺部に発生する応力が大きくなる。切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含む場合は、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含まない場合より、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との間の距離が長くなり、応力が小さくなる。したがって、切り欠き２５と磁石挿入穴２３との最小距離が点Ｎを含むように、切り欠き２５を設けることが望ましい。この場合、１磁極を構成する永久磁石２２が挿入される磁石挿入穴２３に対する切り欠き２５の最短位置は、切り欠き２５のギャップ面２６との交点Ｎとなる。
【００４７】
つぎに、回転電機の変更例について説明する。図１７は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における第１変更例を示す要部横断面図、図１８は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における第２変更例を示す要部横断面図、図１９は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における第３変更例を示す要部横断面図、図２０は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における第４変更例を示す要部横断面図、図２１は、この発明の実施の形態１に係る回転電機における第５変更例を示す横断面図である。
【００４８】
第１変更例の回転電機１０１では、図１７に示されるように、ステータ１０とロータ２０Ａとを備える。ステータ１０では、ティース１８の先端面がその周方向の中心位置で径方向と直交する平坦面に形成されている。これにより、ギャップＧの径方向距離が、ティース１８の周方向の中心位置で最小となり、周方向位置で変わるようになっている。ロータ２０Ａでは、１磁極あたり１つの磁石挿入穴２３が、断面長方形の長辺方向を径方向と直交するようにロータコア２１Ａに形成されている。磁石挿入穴２３に挿入された１つの永久磁石２２により１磁極を構成している。また、フラックスバリア２４が磁石挿入穴２３の断面長方形の長辺の長さ方向の両端からギャップ面２６の近傍まで延びるように形成されている。これにより、１磁極を構成する永久磁石２２の外径側のコア領域が画定されている。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。この第１変更例の回転電機１０１においても、上記実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
【００４９】
第２変更例の回転電機１０２では、図１８に示されるように、ステータ１０とロータ２０Ｂとを備える。ステータ１０では、凹部５０が、ティース１８の先端面の周方向の中心位置に形成されている。これにより、ギャップＧの径方向距離が、ティース１８の周方向位置で変わるようになっている。ロータ２０Ｂでは、１磁極あたり２対の磁石挿入穴２３が、それぞれＶ字状に並んだ状態で、径方向に２層に並んで、ロータコア２１Ｂに形成されている。４つの磁石挿入穴２３に挿入された４つの永久磁石２２により１磁極を構成している。スリット２９は、径方向外側にＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域に形成されている。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。この第２変更例の回転電機１０２においても、上記実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
【００５０】
第３変更例の回転電機１０３では、図１９に示されるように、ステータ１０とロータ２０Ｃとを備える。ロータ２０Ｃのロータコア２１Ｃでは、ギャップ面２６Ａが、１２個の同一曲率半径の円弧面を周方向に連結して構成されている。各円弧面は、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域の外径面を構成している。これにより、ギャップＧの径方向距離が、ティース１８の周方向位置で変わるようになっている。スリット２９が、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域にギャップＧに開口するように形成されている。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。この第３変更例の回転電機１０３においても、上記実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
【００５１】
第４変更例の回転電機１０４では、図２０に示されるように、ステータ１０とロータ２０Ｄとを備える。ロータ２０Ｄのロータコア２１Ｄでは、２つのスリット２９が、回転方向Ｒの前方に傾斜して、かつ周方向に離れて、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域に形成されている。これにより、１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域が、周方向に３つの分割コア領域に分離される。すなわち、１磁極を構成する永久磁石２２の対の外径側のコア領域が、回転方向Ｒの前方に位置する２つの分割コア領域３０Ａと、回転方向Ｒの後方に位置する１つの分割コア領域３０Ｂとに分離される。切り欠き２５は、回転方向Ｒと逆の方向における先頭に位置する分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に形成されている。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。この第４変更例の回転電機１０４においても、上記実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
【００５２】
第５変更例の回転電機１１０では、図２１に示されるように、ステータ１０Ａとロータ２０とを備える。ステータ１０Ａでは、ステータコイル１２Ａが分布巻きのコイルで構成されている。なお、他の構成は、上記実施の形態１と同様に構成されている。この第５変更例の回転電機１１０においても、上記実施の形態１の回転電機１００と同様の効果が得られる。
【００５３】
このように、第１変更例から第５変更例で説明したように、切り欠き２５が、１磁極を構成する永久磁石２２の外径側のコア領域のなかの、ステータコイル１２に通電することによりロータ２０に作用する周方向の力の方向と反対側の分割コア領域３０Ｂに位置していれば、スリット２９の形状、本数および配置、永久磁石２２の個数、ステータコイル１２の巻線形態を適宜変更しても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
また、スリット２９および切り欠き２５は、ロータコア２１よりも透磁率が低ければよい。そこで、スリット２９、切り欠き２５に変えて、残留応力により磁気特性を劣化させた透磁率低下領域を用いてもよい。
【００５４】
実施の形態２．
図２２は、この発明の実施の形態２に係る回転電機を示す横断面図、図２３は、この発明の実施の形態２に係る回転電機におけるロータの１磁極周りを示す要部横断面図である。
【００５５】
上記実施の形態１における回転電機１００は、力行運転に用いられることを想定しているが、実施の形態２における回転電機１２０は、回生運転に用いられることを想定している。回生運転とは、ロータ２０Ｅに与えられた運動エネルギーを電気エネルギーに変換して、ステータコイル１２の端子から電気エネルギーを取り出す運転を指す。このとき、回転電機１２０は、発電機として動作する。なお、回生運転は、本発明の本旨ではないので、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
図２２および図２３において、回転電機１２０は、ステータ１０と、ステータ１０の内径側に、ステータ１０との間にギャップＧを確保して、同軸に配置されたロータ２０Ｅと、を備える。ロータ２０Ｅは、ロータコア２１Ｅを備える。なお、図示されていないが、ステータ１０およびロータ２０Ｅは、フレーム１３および一対の端板１５からなるハウジング内に収納されている。
【００５７】
ロータコア２１Ｅは、スリット２９および切り欠き２５の配置が異なる点を除いて、ロータコア２１と同様に構成されている。具体的には、スリット２９は、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域に、ロータコア２１Ｅのギャップ面２６近傍に至るように、直線帯状に延びている。スリット２９は、回転方向Ｒに対して後方、すなわち遅れ側に傾斜している。
【００５８】
１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域が、スリット２９により、回転方向Ｒの進み側の分割コア領域３０Ａと、回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂとに分離される。
【００５９】
回生運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｅに作用する周方向の力は、分割コア領域３０Ｂに発生する。切り欠き２５は、分割コア領域３０Ａ，３０Ｂのうち、ステータコイル１２に通電したときにロータ２０Ｅに作用する周方向の力の方向と反対側の分割コア領域３０Ａのギャップ面２６の一部に設けられている。そして、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５が分割コア領域３０Ａのギャップ面２６に形成されている。
【００６０】
ロータ２０Ｅは、外部から運動エネルギーを受け取って回転する。回生運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｅに作用する周方向の力の方向は、ロータ２０Ｅの回転方向Ｒと逆となる。すなわち、回生運転時には、回転電機１２０自体が発揮するトルクは、外部からのトルクを相殺するように作用する。
【００６１】
つぎに、トルクの発生源となる磁束の状態について説明する。回生運転時に、回転方向Ｒの遅れ側に位置する永久磁石２２から発生する磁石磁束３１は、ロータコア２１ＥからギャップＧに流れようとする。このとき、低透磁率領域であるスリット２９によって磁石磁束３１の流れる方向が制限され、磁石磁束３１が回転方向Ｒの遅れ側に偏らされる。これにより、磁石磁束３１は、図２３中矢印で示されるように、磁石磁束３１は、回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂに偏在化する。その結果、磁石トルクが負のピーク値となる電流位相角βを、スリット２９がない場合の電流位相角βよりも小さくすることができる。そこで、リラクタンストルクが負のピーク値となる電流位相角βを、スリット２９がない場合の電流位相角βよりも大きくすることができる。
【００６２】
さらに、ステータコア１１からギャップＧを介してロータコア２１Ｅに流れようとするリラクタンス磁束３２は、低透磁率領域であるスリット２９により経路が制限される。これにより、リラクタンス磁束３２は、図２３中矢印で示されるように、回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂを避けて、回転方向Ｒの進み側の分割コア領域３０Ａを通る。これにより、リラクタンストルクが負のピーク値となる電流位相角βを、スリット２９がない場合の電流位相角βよりも大きくすることができる。
【００６３】
実施の形態２では、スリット２９を設けることにより、磁石トルクの負のピーク値となる電流位相角とリラクタンストルクの負のピーク値となる電流位相角とを近づけることができる。したがって、回生運転時における回転電機１２０の磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクを向上させることができる。
【００６４】
また、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｅに作用する周方向の力の方向と反対側の分割コア領域３０Ａのギャップ面２６の一部に、切り欠き２５が形成されている。そして、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５が分割コア領域３０Ａのギャップ面２６に形成されている。したがって、回生運転時に、回転方向Ｒのトルクリプルを小さくできる。すなわち、回生運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｅに作用する周方向の力の方向と反対方向のトルクリプルを小さくすることができる。
【００６５】
なお、実施の形態２においても、上記実施の形態１と同様に、切り欠き２５は、１磁極を構成する永久磁石２２の外径側のコア領域がスリット２９により分離されたコア領域のなかの、ステータコイル１２に通電したときにロータ２０Ｅに作用する周方向の力の方向と反対側のコア領域に位置していれば、スリット２９の形状、本数および配置、および永久磁石２２の個数は適宜変更できる。
【００６６】
実施の形態３．
図２４は、この発明の実施の形態３に係る回転電機を示す横断面図である。
【００６７】
図２４において、回転電機１３０は、ステータ１０Ｂと、ステータ１０Ｂの外径側に、ステータ１０Ｂとの間にギャップＧを確保して、同軸に配置されたロータ２０Ｆと、を備える。
【００６８】
ステータ１０Ｂは、円環状のステータコア１１Ａと、ステータコア１１Ａに装着されたステータコイル１２と、を備える。ステータコア１１Ａは、円環状のコアバック１９Ａと、コアバック１９Ａの外周面から径方向外方に突出する複数のティース１８Ａと、を備える。ティース１８Ａは、周方向に等角ピッチで１８本配列されており、隣り合うティース１８Ａ間の領域がスロット１７Ａとなる。ステータコイル１２は、ティース１８Ａのそれぞれに導体線を巻き回して形成された集中巻コイルにより構成される。
【００６９】
ロータ２０Ｆは、ロータコア２１Ｆと、ロータコア２１Ｆの内径側に埋め込まれた２４個の永久磁石２２と、を備える。ロータコア２１Ｆの内径側には、ロータコア２１Ｆを軸方向に貫通する磁石挿入穴２３が、等角ピッチで１２対形成されている。磁石挿入穴２３の対は、周方向の間隔が内径側に向かって漸次広くなるＶ字状に配置されている。磁石挿入穴２３は、断面長方形の穴形状に形成されている。なお、対をなす磁石挿入穴２３の外径側の端部同士は、周方向に離れている。
【００７０】
永久磁石２２は、磁石挿入穴２３と同等の断面長方形の角柱体に構成されている。永久磁石２２は、断面長方形の長辺で構成される面に直交するように着磁されている。これにより、永久磁石２２の断面長方形の長辺で構成される第１の面がＮ極となり、第１の面と反対側の第２の面がＳ極となる。永久磁石２２は、磁石挿入穴２３の各対に同じ極性が内径側を向くように、かつ隣り合う磁石挿入穴２３の対に異なる極性が内径側を向くように挿入、保持される。すなわち、周方向間隔がギャップＧ側に漸次広くなるＶ字状に配置された永久磁石２２の対が、１磁極を構成する。そして、１磁極を構成する永久磁石２２の対が、ロータコア２１の外径側に埋め込まれて、周方向に等角ピッチで１２対配列されている。これにより、ロータ２０Ｆには、１２極の磁極が形成される。
【００７１】
フラックスバリア２４が、磁石挿入穴２３の断面長方形の短辺で構成される内径側の面を磁石挿入穴２３の断面長方形の長辺の長さ方向に張り出させて形成されている。フラックスバリア２４が、磁石挿入穴２３の断面長方形の短辺で構成される外径側の面を磁石挿入穴２３の断面長方形の長辺の長さ方向に張り出させて形成されている。フラックスバリア２４は、それぞれ、ロータコア２１Ｆを軸方向に貫通するように形成されている。
【００７２】
スリット２９が、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の内径側、すなわちギャップＧ側に位置するロータコア２１Ｆのコア領域に形成されている。スリット２９は、ロータコア２１Ｆの内周面であるギャップ面２６の近傍に至るように、直線帯状に延びている。スリット２９は、回転方向Ｒに対して前方に傾斜している。
【００７３】
１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側のコア領域は、スリット２９により、回転方向Ｒの進み側の分割コア領域３０Ａと、回転方向Ｒの遅れ側の分割コア領域３０Ｂと、の２つの領域に分離される。力行運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｆに作用する周方向の力は、分割コア領域３０Ａに発生する。力行運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｆに作用する周方向の力の方向は、ロータ２０Ｆの回転方向Ｒに一致する。
【００７４】
切り欠き２５は、１磁極を構成するＶ字状に配置された永久磁石２２の対の外径側の分割コア領域３０Ａ，３０Ｂのなかで、スリット２９に対して回転方向Ｒの後方の分割コア領域３０Ｂに形成されている。さらに、そして、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５が分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に形成されている。
【００７５】
このように構成された回転電機１３０では、ステータ１０Ｂのスロット１７Ａの数が１８、ロータ２０Ｆの極数が１２である。すなわち、回転電機１３０は、極−スロット数が２対３系のアウターロータ型の回転電機である。回転電機１３０は、力行運転に用いられることを想定している。
【００７６】
実施の形態３では、スリット２９が、Ｖ字状に配置された永久磁石２２の対の内径側のコア領域に、回転方向Ｒの進み側に傾くように設けられている。したがって、力行運転時における回転電機１３０の磁石トルクとリラクタンストルクとの合成トルクを向上させることができる。
【００７７】
また、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｆに作用する周方向の力の方向と反対側の分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６の一部に、切り欠き２５が形成されている。そして、０＜θ／Φ＜０．４７を満足するように、切り欠き２５が分割コア領域３０Ｂのギャップ面２６に形成されている。したがって、力行運転時に、ステータコイル１２に通電することによってロータ２０Ｆに作用する周方向の力の方向と反対方向の力行トルクリプルを小さくすることができる。
【００７８】
なお、実施の形態３では、スリットが回転方向の進み側に傾斜する、力行運転に用いられる回転電機に適用したが、スリットが回転方向の遅れ側に傾斜する、回生運転に用いられる回転電機に適用してもよい。
【００７９】
なお、上記各実施の形態では、ステータコアおよびロータコアが電磁鋼板を積層した積層鉄心で構成されているが、ステータコアおよびロータコアは、磁性体の塊状体で作製された塊状鉄心で構成されてもよい。
【００８０】
また、上記各実施の形態では、１２極１８スロット、すなわち２対３系列の回転電機について説明しているが、回転電機の極・スロット数は、２対３系列に限定されず、８対９系列、１０対１２系列などでもよい。８対９系列および１０対１２系列は、２対３系列に比べ、巻線係数を増加させる効果があり、トルクの向上およびトルク脈動の抑制が可能となる。
【符号の説明】
【００８１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ  ステータ、１１，１１Ａ  ステータコア、１２，１２Ａ  ステータコイル、１８，１８Ａ  ティース、１９，１９Ａ  コアバック、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ，２０Ｅ，２０Ｆ  ロータ、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｅ，２１Ｆ  ロータコア、２２  永久磁石、２３  磁石挿入穴、２４  フラックスバリア、２５  切り欠き、２５ａ  仮想切り欠き、２６，２６Ａ  ギャップ面、２９  スリット、３０Ａ，３０Ｂ  分割コア領域、２００  ステータコア仮想ギャップ面、Ｇ  ギャップ。
【要約】
この発明による回転電機では、ロータコアは、ギャップ面と、複数の永久磁石が挿入される複数の磁石挿入穴と、上記複数の磁石挿入穴のうちの１磁極を構成する永久磁石が挿入される磁石挿入穴と上記ギャップ面との間のコア領域に形成され、上記コア領域を周方向に複数の分割コア領域に分離するスリットと、上記複数の分割コア領域のうちの、ステータコイルに通電したときにロータに作用する周方向の力の方向と逆の方向における先頭に位置する分割コア領域のギャップ面を窪ませて形成された切り欠きと、を有し、上記ロータコアの軸方向と直交する平面において、上記ロータコアの軸心を中心とする真円であって、ティースの先端面に接するステータコア仮想ギャップ面と上記切り欠きの底点との間の最短距離が、上記切り欠きの上記ギャップ面との２つの交点と上記ステータコア仮想ギャップ面との間の最短距離より長くなっている。【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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