(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が回転子外周から見たときＶ字状に形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子とを備えた永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が異なる曲率を持つ３つの円弧で形成され、３つの内の一つの円弧を回転子外径と平行にし、かつ、前記磁石挿入孔の回転子内径側端部壁を円弧形状にすることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項２】
固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が回転子外周から見たときＶ字状に形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子と備えた永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が異なる曲率半径を持つ３つの円弧で形成され、その円弧を磁極中心側から極間部側に向かってＲ１，ＲＣ，Ｒ２とした時、ＲＣを回転子外径と平行にし、Ｒ１とＲ２の曲率半径をＲ１よりＲ２を大きくし、かつ、前記磁石挿入孔の回転子内径側端部壁を円弧形状にすることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項３】
固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が回転子外周から見たときＶ字状に形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子とを備えた永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が異なる曲率を持つ３つの円弧で形成され、３つの内の一つの円弧を回転子外径と平行にし、前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁と極間部までの距離が最も短くなる部分の距離をＬとし、かつ、前記磁石挿入孔の回転子内径側端部壁は円弧形状であり、前記磁石挿入孔の内径側端部壁と磁極中心までの距離が最も短くなる部分の距離をＭとしたとき、前記ＭよりＬを大きくすることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項４】
固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が回転子外周から見たときＶ字状に形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子とを備えた永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が異なる曲率を持つ３つの円弧で形成され、３つの内の一つの円弧を回転子外径と平行にし、前記磁石挿入孔の内径側端部壁が円弧形状であり、かつ、前記磁石挿入孔の幅をＷとし、磁石挿入孔と前記回転子と回転軸が連結する径との距離が最も短くなる距離をＴとしたとき、前記ＷよりＴを大きくすることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心中に、回転子外周から見たときＶ字状に形成された前記磁石挿入孔は、１極に配置された２つの磁石挿入孔の周方向距離が、回転子外周に向かうに従い大きくなるようなＶ字状に形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の極間部側端部壁に段差を設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項７】
請求項６に記載の永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の内径側端部壁を異なる曲率を持つ２つの円弧を組み合わせた形状としたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項８】
請求項６又は７に記載の永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の極間部側端部壁に設けた段差の角部を抉ったことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、軸方向に分割されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１０】
請求項１乃至８の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記永久磁石は、幅方向に分割されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記磁石挿入孔の内径側の回転子鉄心に、軸方向に冷却風が通る通風冷却用アキシャルダクトを設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
薄鋼板が積層されて形成される前記回転子鉄心同士の間、及び薄鋼板が積層されて形成される前記固定子鉄心同士の間にダクトピースを配置することで形成される径方向空間を、通風冷却用ラジアルダクトとしたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１３】
請求項１乃至１０の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子の極間部に、該回転子の外周径から内周に向かい、かつ軸方向に伸延する冷却用通風路を設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１４】
請求項１乃至１０の何れかに記載の永久磁石式回転電機において、
前記回転子鉄心と回転軸との間に、周方向に所定間隔を持って複数のシャフトアームを設けたことを特徴とする永久磁石式回転電機。
【請求項１５】
エンジンと、該エンジンと接続された回転電機と、該回転電機と電力系統との間に配置された電力変換器と、該電力変換器と電力系統の間にバッテリチョッパを介して接続されたバッテリとを備え、
前記回転電機は、請求項１乃至１４の何れかに記載の永久磁石式回転電機であることを特徴とするハイブリット駆動車両システム。
【請求項１６】
風車と、該風車と接続され、ナセル内に設置された回転電機と、該回転電機と電力系統との間に配置された電力変換器とを備え、
前記回転電機は、請求項１乃至１４の何れかに記載の永久磁石式回転電機であることを特徴とする風力発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は永久磁石式回転電機に係り、特に風力用発電機や車両に搭載される発電機のような、中大容量の回転機に好適な永久磁石回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、回転電機の小型高効率化に伴い、永久磁石式回転電機が様々な分野で用いられている。しかし、永久磁石を適応する際の問題点として、電気特性の他に強度特性への制約が挙げられる。
【０００３】
特に、鉄道車両に搭載される発電機や風力用発電機のように、出力が数ＭＷ級となる回転電機では、永久磁石の使用量も増大するため強度特性に対する制約が顕在化する。さらに、鉄道用発電機では、発電機をエンジンに直結させるため、エンジンまたは走行による振動，衝撃が発電機に加わるので、高い強度特性が要求される。また、風力用発電機では、使用年数が約２０年間となるため、長期健全性が要求される。
【０００４】
このような中，軽量，高効率化及び高信頼性を確保する永久磁石式回転電機の従来技術として、特許文献１乃至３が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−８６９５５号公報
【特許文献２】特開２００６−３１１７３０号公報
【特許文献３】特開２００９−１５３３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１は、磁極中心付近に比べ、極間部付近の回転子，固定子間の空隙を増加させることで磁束の集中を防ぎ、起電力波形に含まれる高調波成分を低減させることで効率を向上させる構造としている。
【０００７】
しかし、極間部付近の回転子，固定子間間隙を増加させると回転機の突極性が低下し、リラクタンストルクも低下することが考えられる。また、１極に設けられた２つの磁石挿入孔の間の鉄心部（内径側ブリッジ部）は、遠心力による応力が高くなるため、特許文献１の第２実施例に記載のように、磁石挿入孔間にブリッジ部を設け磁石挿入孔を分割しているだけでは、ブリッジ部の応力が大きくなり、ピーク応力低減効果は少ないことが予想される。
【０００８】
また、特許文献２は、回転子鉄心内に埋め込まれた磁石の角部が局所的に回転子コアに接触することを防ぐことで、ピーク応力を低減する構造としている。
【０００９】
しかし、磁石挿入孔の回転子外周側端部と回転子外周との間の距離が一定でないため、その距離が最も小さくなる部分に応力が集中し、ピーク応力が増大すると考えられる。また、磁石の角部を避けるように磁石挿入孔を形成しているため、磁石挿入孔の回転子外周側端部と回転子外周との間の鉄心部（外周側ブリッジ部）の断面積が増加するため、外周側ブリッジ部を介して磁石磁束が短絡する漏れ磁束が増加し、電気特性の悪化が懸念される。
【００１０】
更に、特許文献３は、磁石の磁化方向を規定することで磁石の漏れ磁束を低減する構造としている。
【００１１】
しかし、特許文献３のように磁石の磁化方向を規定すると、平板磁石のように一様に磁化されないことから、一様に磁化するために専用の金型が必要となり、コスト増となる。また、回転子鉄心に設けられた磁石挿入孔に磁石を挿入することも困難になることが考えられる。また、磁石挿入孔の回転子内径側端部を磁極中心と平行としているが、この形状では、磁石挿入孔の回転子内径側の角部に応力が集中するため、ピーク応力が増大する可能性がある。
【００１２】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、磁石の漏れ磁束の低下やピーク応力の低減が可能となり、電気的特性が良好で、かつ、応力低減が図れる永久磁石式回転電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の永久磁石式回転電機は、固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子とを備え、前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が回転子外径と平行に形成され、かつ、前記磁石挿入孔の回転子内径側端部壁を円弧形状にしたことを特徴とする。
【００１４】
より具体的には、固定子鉄心に形成された複数個のスロット内に電機子巻線が施された固定子と、回転子鉄心中に１極につき２つの磁石挿入孔が回転子外周から見たときＶ字状に形成され、該磁石挿入孔に永久磁石が１極ごとに極性を変え埋没された回転子とを備え、前記磁石挿入孔の回転子外径側端部壁が異なる曲率を持つ３つの円弧で形成され、３つの内の一つの円弧を回転子外径と平行にし、かつ、前記磁石挿入孔の回転子内径側端部壁を円弧形状にしたことを特徴とする。
【００１５】
上記のように構成することにより、外周側ブリッジ部の鉄心断面積を低減できるため、磁石の漏れ磁束を低減でき、更に、外周側ブリッジ部の幅が一定となるため、応力が分散されるので応力の集中を防ぐことができ、ピーク応力を低減できる。また、内径側ブリッジ部はブリッジ部全体に応力が広く分布するため、磁石挿入孔の内径側端部を円弧形状とすることで、この応力の集中を防ぐことができ、ピーク応力を低減できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、磁石の漏れ磁束やピーク応力を低減することが可能となり、電気的特性が良好で、かつ、応力低減が図れる永久磁石式回転電機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の永久磁石式回転電機の第１の実施例を示す軸方向断面図である（実施例１）。
【図２】図１のＡ−Ａ′に沿う断面図である（実施例１）。
【図３】図２に示した永久磁石式回転子における磁石挿入孔の拡大断面図である（実施例１）。
【図４】本発明の永久磁石式回転子における磁石挿入孔の形状と他の磁石挿入孔とを比較するための回転子形状を示す図である（実施例１）。
【図５】本発明における効果を説明するための１／２極分の回転子鉄心を示す図である（実施例１）。
【図６】本発明における磁石挿入孔の外径側端部壁の磁極中心側と極間部側との曲率の大小とピーク応力との関係を示す特性図である（実施例１）。
【図７】本発明における磁石挿入孔の幅と磁石挿入孔と回転子内周とが最も近くなる距離との大小とピーク応力との関係を示す特性図である（実施例１）。
【図８】本発明における磁石挿入孔と磁極中心とが最も近くなる距離と磁石挿入孔と補助軸中心とが最も近くなる距離の大小とピーク応力及び電流との関係を示す特性図である（実施例１）。
【図９】本発明における磁石挿入孔の幅の長さを変化させた場合の外径側ブリッジ部と内径側ブリッジ部のピーク応力を示す特性図である（実施例１）。
【図１０】本発明における磁石挿入孔と回転子内周とが最も近くなる距離の長さを変化させた場合の外径側ブリッジ部と内径側ブリッジ部のピーク応力を示す特性図である（実施例１）。
【図１１】本発明の永久磁石式回転電機の第２の実施例を示し、図２に相当する図である（実施例２）。
【図１２】本発明の第２の実施例における磁石挿入孔を示す拡大断面図である（実施例２）。
【図１３】図１２に示した磁石挿入孔の変形例を示す拡大断面図である（実施例２）。
【図１４】本発明の永久磁石式回転電機の第３の実施例を示し、図２に相当する図である（実施例３）。
【図１５】本発明の永久磁石式回転電機の第４の実施例を示し、図２に相当する図である（実施例４）。
【図１６】本発明の各実施例の永久磁石式回転電機の軸方向断面図である。
【図１７】本発明の各実施例の片持ち構造の永久磁石式回転電機の軸方向断面図である。
【図１８】本発明の永久磁石式回転電機の第５の実施例を示し、図２に相当する図である（実施例５）。
【図１９】本発明の永久磁石式回転電機の第６の実施例を示し、図２に相当する図である（実施例６）。
【図２０】本発明の永久磁石式回転電機をハイブリッド駆動車両システムに採用した構成図である（実施例７）。
【図２１】本発明の永久磁石式回転電機を風力発電システムに採用した構成図である（実施例８）。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を用いながら本発明の一実施例を詳細に説明する。各図において、同一部分は同じ番号を付与している。
【実施例１】
【００１９】
図１は、鉄道用発電機として電車に搭載予定で、出力１〜３ＭＷ、回転数５００min-1から２０００min-1で運転する永久磁石式回転電機の概略構成を示すものである。
【００２０】
該図の如く、永久磁石が配置された回転子１はシャフト３に取付けられ、前記回転子１と所定の間隙をもって固定子２が対向配置され、この固定子２には、コイル４がはめ込まれている。
【００２１】
図２に示す如く、回転子１は回転子鉄心５から成り、回転子鉄心５には回転子１の外周側から見て略Ｖ字状に同極の磁石挿入孔６が形成されている。この磁石挿入孔６は、１極に配置された２つの磁石挿入孔６の周方向距離が、回転子１の外周に向かうに従い大きくなるように略Ｖ字状に形成され、この磁石挿入孔６に永久磁石である平板磁石７が埋没されている。
【００２２】
上記磁石挿入孔６の拡大図を図３に示す。
【００２３】
図３に示すように、平板磁石７が埋没された磁石挿入孔６の両端部８は、空隙となっている。そして、本実施例では、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を異なる曲率を持つ３つの円弧Ｒ１，ＲＣ，Ｒ２で構成し、その中央の円弧ＲＣを回転子外周１０と平行にすると共に、磁石挿入孔６の内径側端部壁１１を半円形状の円弧形状にしている。
【００２４】
実施例１における効果を図４，表１，表２を用いて説明する。
【００２５】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、それぞれ比較する回転子形状を示し、図４（ａ）は、磁石挿入孔６の外径側端部壁９及び内径側端部壁１１を半円とした形状、図４（ｂ）は、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を半円、磁石挿入孔６の内径側端部壁１１を円弧及び一部を磁極中心と平行とした形状、図４（ｃ）は、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を異なる曲率を持つ３つの円弧で構成し、その中央の円弧を回転子外周１０と平行、磁石挿入孔６の内径側端部壁１１を半円とした形状（本実施例）、図４（ｄ）は、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を異なる曲率を持つ３つの円弧で構成し、その中央の円弧を回転子外周１０と平行、磁石挿入孔６の内径側端部壁１１を円弧及び一部を磁極中心と平行とした形状としたものである。
【００２６】
表１は、上記図４（ａ）から図４（ｄ）のそれぞれの回転子形状でのピーク応力を比較したものである。なお、表１は図４（ａ）でのピーク応力を１.０としたｐ.ｕ.表記で示している。表１から明らかなように、本実施例である図４（ｃ）の組み合わせが、最もピーク応力を低減できることが分かる。これは、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を異なる曲率を持つ３つの円弧Ｒ１，ＲＣ，Ｒ２で構成し、その中央の円弧ＲＣを回転子外周１０と平行にしているので、外周側ブリッジ部の幅が一定となるため、応力が分散されることになり応力集中を防ぐことができ、ピーク応力を低減できる。また、内径側ブリッジ部はブリッジ部全体に応力が広く分布するため、磁石挿入孔６の内径側端部を半円形状の円弧形状とすることで、この応力の集中を防ぐことができ、ピーク応力を低減できる。
【００２７】
【表１】
0005331761.tif 000002
【００２８】
また、表２は図４（ａ）と図４（ｃ）の無負荷誘起電圧（漏れ磁束が小さいと無負荷誘起電圧は大きくなる）の比較である。なお、表２は（ａ）での無負荷誘起電圧を１.０としたｐ.ｕ.表記で示している。表２から明らかなように、本実施例のように、磁石挿入孔６の外径側端部壁９を異なる曲率を持つ３つの円弧Ｒ１，ＲＣ，Ｒ２で構成し、その中央の円弧ＲＣを回転子外周１０と平行、磁石挿入孔６の内径側端部壁１１を半円形状の円弧形状とすることで、無負荷誘起電圧が増加していることから、漏れ磁束が低減していることが分かる。
【００２９】
【表２】
0005331761.tif 000003
【００３０】
以上のことから、本実施例の構成では、上述した図４（ａ）に比べ、漏れ磁束の低減，ピーク応力の低減が可能になり、また、上述した図４（ｂ）及び図４（ｄ）に比べ、ピーク応力の低減が可能になる。
【００３１】
更に、本実施例をより効果的に活用するための条件を以下に説明する。
【００３２】
図５には、１／２極分の回転子鉄心１２を示す。図５に示すように、磁石挿入孔６の外径側端部壁９の磁極中心側の曲率をＲ１、極間部側の曲率をＲ２、磁石挿入孔６の幅をＷ、磁石挿入孔６と回転子内周１３とが最も近くなる距離をＴ、磁石挿入孔６と磁極中心とが最も近くなる距離をＭ、磁石挿入孔６と補助軸中心とが最も近くなる距離をＬとする。なお、以下のグラフではそれぞれの大きさが等しい時のピーク応力を１.０としたｐ.ｕ.表記で示している。
【００３３】
先ず、Ｒ１とＲ２の大きさの比較に対するピーク応力を図６に示す。図６からＲ２がＲ１より小さい場合、Ｒ１＝Ｒ２に比べピーク応力が増加していることが分かる。よって、Ｒ２≧Ｒ１とすることが望ましい。
【００３４】
次に、ＷとＴの大きさの比較に対するピーク応力を図７に示す。図７からＴがＷより小さい場合、Ｔ＝Ｗに比べピーク応力が増加していることが分かる。これは、Ｔが小さいと外形側ブリッジ部に大きな応力が発生するため、ＷよりＴが小さいケースは、先ず応力が成り立たない。よって、Ｗ≦Ｔとすることが望ましい。
【００３５】
次に、ＭとＬ大きさに対するピーク応力と電流を図８に示す。なお、ここで、電流とは同一出力条件での電流値を示しており、電流値は少ない方が銅損が低減でき、効率，力率が向上でするため、電気特性が優れていると言える。図８から、Ｌ＞ＭとするとＬ＝Ｍに比べ応力は増大するが、電流を低減できることがわかる。これは、Ｍを小さくすることで電気特性が向上するため、電気特性を良くするためには、ＭよりＬが小さいことは少ない。よって、電気特性向上の観点から、Ｌ≧Ｍが望ましい。
【００３６】
以上のことから、本実施例を効果的に活用するための条件は、Ｒ２≧Ｒ１，Ｗ≦Ｔ，Ｌ≧Ｍである。
【００３７】
また、図５のＷとＴの適切な長さを以下に説明する。
【００３８】
図９にＷの長さを変化させた場合の外径側ブリッジ部１４と内径側ブリッジ部１５の応力を示す。なお、図９は、外径側ブリッジ部１４のピーク応力と内径側ブリッジ部１５のピーク応力が等しくなった場合の応力を１.０としたｐ.ｕ.表記で示している。
【００３９】
図９からＷを大きくすることで、外径側ブリッジ部１４の応力が低減し、内径側ブリッジ部１５の応力が増加することがわかる。これは、Ｗが大きいほど外径側ブリッジ部の応力を分散できるため、ピーク応力低減が可能となるが、磁石も大きくなるため遠心力が増加し、内径側ブリッジ部の応力が増加する。本実施例では、Ｗ／一極分回転子外周長さが、１１％程度が最も回転子全体のピーク応力を低減できる。よって、Ｗ／一極分回転子外周長さは、１１％近傍とすることが良い。
【００４０】
次に、図１０にＴの長さを変化させた場合の外径側ブリッジ部１４と内径側ブリッジ部１５の応力を示す。なお、図１０は、外径側ブリッジ部１４のピーク応力と内径側ブリッジ部１５のピーク応力が等しくなった場合の応力を１.０としたｐ.ｕ.表記で示している。
【００４１】
図１０からＷを大きくすることで、外径側ブリッジ部１４の応力が低減し、内径側ブリッジ部１５の応力が増加することがわかる。そして、Ｔ／回転子半径が１７％付近で応力が等しくなり、それ以上となると変化が少ないことがわかる。これは、Ｔが小さいと遠心力により変形しやすくなるため、外径側ブリッジ部の応力が増加する。逆に、Ｔが大きくなると変形しにくくなるが、変形しにくくなる分内径側ブリッジ部に応力が集中し易くなるため、内径側ブリッジ部の応力が増加する。よって、本実施例では、Ｔ／回転子半径が１７％近傍でピーク応力が小さくなる。
【００４２】
なお、本図では、６極を示しているが、その他の極数でも同様に実現できることは言うまでもない。また、本実施例では、前記固定子にはめ込まれたコイルを分布巻としているが、集中巻でも同様の効果が得られる。
【実施例２】
【００４３】
図１１は、本発明の第２実施例となる６極永久磁石式回転電機の回転子を示す。該図に示す如く、永久磁石回転子は回転子鉄心１６から成り、一極当り２つ磁石挿入孔１７が回転子外周から見てＶ字状に配置され、前記磁石挿入孔１７に平板磁石７が埋没されている。
【００４４】
磁石挿入孔１７の拡大図を図１２に示す。本実施例は、磁石挿入孔１７の端部８の幅Ｗと磁石挿入部の幅Ｗｇの関係をＷ＜Ｗｇとし、段差を形成していることに特徴がある。
【００４５】
本実施例では、段差により平板磁石７が幅方向に動く範囲が狭まるため、回転子が回転した場合に、平板磁石７が磁石挿入孔１７内で動くことを抑制でき、振動，衝撃による磁石の破損を防ぐことができる。また、回転子鉄心１６に平板磁石７を挿入する際に、平板磁石７が磁石挿入孔１７内で動くことを抑制できるため、回転子の生産性が向上する。
【００４６】
しかしながら、Ｗ＜Ｗｇとすることで、平板磁石７の角部に対応して磁石挿入孔１７に角部Ｃ１が形成され、このＣ１部の応力が増大する。そこで、磁石挿入孔１７の内径側端部壁１８を異なる２つの曲率Ｒｉ１，Ｒｉ２を持つ２つの円弧を組み合わせた形状としてもよい。
【００４７】
これにより、Ｃ１に加わる応力をＲｉ２部に分散できるため、Ｃ１部の応力が低減でき、回転子全体のピーク応力の低減が可能となる。ここで、応力を効果的に分散するためにＲｉ１＞Ｒｉ２とすることが望ましい。
【００４８】
更に、図１３のように、回転子鉄心の平板磁石７の角部が接触する部分１９を抉り、ここの曲率を、磁石角部の曲率より大きくした磁石挿入孔２０を用いてもよい。
【００４９】
磁石角部より磁石挿入孔２０の角部を大きくしているため、磁石角部が局所的に回転子鉄心に接触することがなくなり、ピーク応力の低減が可能となる。
【００５０】
ここで、磁石挿入孔１７，２０と回転子鉄心１６の位置関係，大きさは実施例１と同様である。なお、本図では、６極を示しているが、その他の極数でも同様に実現できることは言うまでもない。
【実施例３】
【００５１】
本実施例は、第１及び第２実施例の構成に加え、図１４に示すように、回転子鉄心２１に配置される永久磁石として、幅方向に分割された永久磁石２２を用いたものである。これにより、永久磁石２２内に発生する渦電流を低減でき、効率の向上や、機内温度の低減が可能となる。また、永久磁石２２を軸方向に分割しても同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００５２】
本実施例は、第１乃至第３実施例の構成に加え、図１５に示すように、回転子鉄心２４の軸方向に冷却風が通る通風冷却用アキシャルダクト２３を、磁石挿入孔６の内径側に設けたものである。
【００５３】
このように構成することにより、第１乃至から第３実施例の永久磁石式回転電機の軸方向断面を示す図１６のように、薄鋼板が積層されて形成される回転子鉄心２５同士の間、及び薄鋼板が積層されて形成される固定子鉄心同士の間に配置されたダクトピース２６によって作られたダクトスペース２７により、ファン２８によって送られてくる冷却風が、通風冷却用アキシャルダクト２３から固定子のダクトスペース２９に抜けるため、効果的に冷却できる。
【００５４】
このように、通風冷却用アキシャルダクト２３やダクトスペース２７，２９を有していても、第１乃至第３実施例で説明した効果が期待できる。
【００５５】
なお、本実施例では、永久磁石式回転子及び固定子の軸方向の前記ダクトピース２６を２本としているが、他の本数としてもよい。また、回転子１と固定子２の両方にダクトピース２６を設置しているが、ダクトピース２６は固定子２のみに配置してもよい。
【００５６】
また、図１７のように、シャフト３を支えるベアリング３０を１箇所のみとした片持ち構造の永久磁石式回転電機３１でもよい。
【００５７】
これは、片持ち構造の永久磁石式回転電機３１を、エンジン３２にカップリング３３を介して接続することにより、ベアリング３０を片側のみとしても前記回転子１が前記固定子２に接触すること防げ、さらに、ベアリング数を減らせるため、コスト低減，質量低減が可能となる。
【実施例５】
【００５８】
本実施例は、第１乃至第４実施例の構成に加え、図１８に示すように、回転子１の極間部に、回転子１の外周径から内周に向かい、かつ軸方向に伸延する冷却用通風路３４を設けたものである。
【００５９】
このように通風用冷却路３４を設けることで、回転子１の冷却面積が増加し、回転子１の温度を低減できる。また、ファンアクションにより、回転子１から固定子２に冷却風を効果的に流すことが可能となり、機内温度の平準化も可能となる。さらに、極間部から回転子１に侵入する磁束の高調波成分を低減できるため、磁石に発生する渦電流を低減でき、高効率化や機内温度の低減が可能になる。
【実施例６】
【００６０】
本実施例は、第１乃至第５実施例の構成に加え、図１９に示すように、回転子鉄心５とシャフト３との間に、周方向に所定間隔を持って複数（４本）のシャフトアーム３５を設けたものである。
【００６１】
このようにシャフトアーム３５を設けることで、シャフトアーム３５を用いない場合と同等の強度を確保できる上、シャフト３の外径を縮小できるため、回転電機全体重量を低減できる。なお、本実施例では、シャフトアーム３５を４本としているが、他の本数でもよい。
【実施例７】
【００６２】
図２０は、本発明の永久磁石式回転電機をハイブリット駆動車両システムに適応した例を示す。
【００６３】
第１実施例から第６実施例で示した永久磁石式回転電機３６は、エンジン３７に直接接続され、車両のパワーカー内に設置される。さらに永久磁石式回転電機３６は、電力系統３８と電力変換器３９を介して接続され、発電運転を行うことができる。また、電力系統３８と電力変換器３９との間には、バッテリチョッパ４０を介してバッテリ４１が接続されている。
【００６４】
本発明の永久磁石式回転電機３６は、電気特性を向上できるため、従来の回転電機に比べ軽量，高効率化が可能となり、車両システム全体の燃費向上が可能となる。なお、バッテリチョッパ４０及びバッテリ４１を搭載せず、エンジン３７によって永久磁石式回転電機３６を運転し、その発電した電力を電力系統３８に供給し運転することも可能である。
【実施例８】
【００６５】
図２１は、本発明の永久磁石式回転電機を風力発電システムに適応した例を示す。
【００６６】
第１実施例から第６実施例で示した永久磁石式回転電機４２は、風車４３と増速ギア４４を介して接続され、風車ナセル４５内に設置される。さらに永久磁石式回転電機４２は、電力系統４６と電力変換器４７を介して接続され、発電運転を行うことができる。また、風車４３と永久磁石式回転電機４２は直結することも可能である。
【００６７】
本発明の永久磁石式回転電機４２は、電気特性を向上できるため、従来の回転電機に比べ高効率化が可能となり、発電システムの高効率化が可能となる。また、本発明では風力を動力源としているが例えば、水車，エンジン，タービンなどでも十分適応が可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１  回転子
２  固定子
３  シャフト
４  コイル
５，１２，１６，２１，２４，２５  回転子鉄心
６，１７，２０  磁石挿入孔
７  平板磁石
８  端部
９  外径側端部壁
１０  回転子外周
１１，１８  内径側端部壁
１３  回転子内周
１４  外径側ブリッジ部
１５  内径側ブリッジ部
２２  永久磁石
２３  通風冷却用アキシャルダクト
２６  ダクトピース
２７，２９  ダクトスペース
２８  ファン
３０  ベアリング
３１，３６，４２  永久磁石式回転電機
３２，３７  エンジン
３３  カップリング
３４  冷却用通風路
３５  シャフトアーム
３８，４６  電力系統
３９，４７  電力変換器
４０  バッテリチョッパ
４１  バッテリ
４３  風車
４４  増速ギア
４５  ナセル
【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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