(57)【要約】【課題】回転電機の性能向上を実現できる回転電機の永久磁石埋設型回転子を提供する。【解決手段】ロータコア２には、永久磁石１０に対して径方向の外側に位置するｄ軸コア部２Ｄと、ｄ軸コア部２Ｄに対して周方向に並ぶｑ軸コア部２Ｑと、フラックスバリア２１、２２と連続して周方向における永久磁石１０とは反対側に向かって延び、径方向の幅Ｗ３１、Ｗ３２がフラックスバリア２１、２２よりも小さい連続スリット３１、３２と、連続スリット３１、３２に対して径方向の外側に離間する位置で周方向に延び、径方向で連続スリット３１、３２と対向する独立スリット４１、４２と、連続スリット３１、３２とロータコア２の外周縁２Ｅとの間で、独立スリット４１、４２に対して径方向の内側及び外側に並んで配置されるとともに、ｄ軸コア部２Ｄとｑ軸コア部２Ｑとを連結支持する複数のブリッジ５１、５２とが形成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の収容孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、前記各収容孔内に収容されて保持された永久磁石とを備え、
前記永久磁石によってｄ軸とｑ軸とが設定される回転電機の永久磁石埋設型回転子において、
前記収容孔は、前記永久磁石の前記ｑ軸側の端面との間の空隙により形成されるとともに、前記永久磁石の磁束が短絡することを抑制するフラックスバリアを有し、
前記ロータコアには、
前記永久磁石に対して径方向の外側に位置するｄ軸コア部と、
前記ｄ軸コア部に対して前記周方向に並ぶｑ軸コア部と、
前記フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延び、前記径方向の幅が前記フラックスバリアよりも小さい連続スリットと、
前記連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記連続スリットと対向する独立スリットと、
前記連続スリットと前記ロータコアの外周縁との間で、前記独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置されるとともに、前記ｄ軸コア部と前記ｑ軸コア部とを連結支持する複数のブリッジとが形成されていることを特徴とする回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項２】
前記フラックスバリアは、前記永久磁石における一方の前記ｑ軸側に位置する第１フラックスバリアと、前記永久磁石における他方の前記ｑ軸側に位置する第２フラックスバリアとからなり、
前記連続スリットは、前記第１フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延びる第１連続スリットと、前記第２フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延びる第２連続スリットとからなり、
前記独立スリットは、前記第１連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記第１連続スリットと対向する第１独立スリットと、前記第２連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記第２連続スリットと対向する第２独立スリットとからなり、
前記ブリッジは、前記第１連続スリットと前記外周縁との間で、前記第１独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置される第１ブリッジと、前記第２連続スリットと前記外周縁との間で、前記第２独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置される第２ブリッジとからなる請求項１記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項３】
前記連続スリットにおける前記周方向の端部と、少なくとも１本の前記独立スリットにおける前記周方向の端部とは、丸められている請求項１又は２記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項４】
前記独立スリットは、複数本形成され、
前記各独立スリットは、前記周方向の長さが略等しく、
前記連続スリット及び前記各独立スリットは、前記周方向においてずれている請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項５】
前記連続スリット及び前記独立スリットは、前記周方向の長さが異なる請求項１乃至３のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項６】
前記連続スリット及び前記独立スリットは、前記径方向の外側のものほど前記周方向の長さが長い請求項５記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項７】
前記連続スリット及び前記独立スリットは、前記径方向の幅が異なる請求項１乃至６のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項８】
前記各ブリッジは、前記径方向の幅が異なる請求項１乃至７のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項９】
前記各ブリッジは、前記周方向で屈曲している請求項１乃至８のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項１０】
前記各ブリッジは、前記周方向において前記永久磁石から離間するにつれて、前記径方向の外側に向かうように延びている請求項１乃至９のいずれか１項記載の回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【請求項１１】
前記各ブリッジは、前記周方向の長さが略等しく、かつ前記径方向の幅が略等しい請求項１乃至３のいずれか１項記載の永久磁石埋設型回転子。
【請求項１２】
複数の収容孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、前記各収容孔内に収容されて保持された永久磁石とを備え、
前記永久磁石によってｄ軸とｑ軸とが設定される回転電機の永久磁石埋設型回転子において、
前記収容孔は、前記永久磁石の前記ｑ軸側の端面との間の空隙により形成されるとともに、前記永久磁石の磁束が短絡することを抑制するフラックスバリアを有し、
前記ロータコアには、
前記永久磁石に対して径方向の外側に位置するｄ軸コア部と、
前記ｄ軸コア部に対して前記周方向に並ぶｑ軸コア部と、
前記フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延び、前記フラックスバリアよりも径方向の外側にはみ出さない連続スリットと、
前記連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記連続スリットと対向する独立スリットと、
前記連続スリットと前記ロータコアの外周縁との間で、前記独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置されるとともに、前記ｄ軸コア部と前記ｑ軸コア部とを連結支持する複数のブリッジとが形成されていることを特徴とする回転電機の永久磁石埋設型回転子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は回転電機の永久磁石埋設型回転子に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の回転電機の永久磁石埋設型回転子（以下、「回転子」という。）が開示されている。この回転子は、ロータコアと複数の永久磁石とを備えている。ロータコアには、複数の収容孔が周方向に並んで形成されている。永久磁石は、各収容孔内に収容されて保持されている。
【０００３】
より具体的には、ロータコアには、周方向において２分割された収容孔が複数組形成されている。各組の収容孔には、同磁極の永久磁石がそれぞれ保持されている。
【０００４】
この回転子には、永久磁石によってｄ軸とｑ軸とが設定されている。ｄ軸は磁極がつくる磁束の方向であり、特許文献１では、同磁極の永久磁石間の中心軸である。ｑ軸はｄ軸と電気的、かつ磁気的に直交する軸であり、特許文献１では、異磁極の永久磁石間の中心軸である。
【０００５】
収容孔は、フラックスバリアを有している。フラックスバリアは、永久磁石のｑ軸側の端面との間の空隙により形成されるとともに、永久磁石の磁束が短絡することを抑制する。
【０００６】
この回転子では、回転電機の作動時、遠心力がロータコアに作用し、ロータコアに応力が発生する。ここで、ロータコアにおける周方向で２分割された収容孔同士に挟まれた領域は、それらの収容孔よりも径方向の内側に位置する領域と、それらの収容孔よりも径方向の外側に位置する領域とを連結する連結部を構成する。この回転子では、このような連結部によって、ロータコアにおける各収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する最大応力を低減するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００８−２１１９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、回転電機の性能向上のためには、回転子が備える永久磁石の質量を増加させて、マグネットトルクを増加させることが考えられる。この場合、永久磁石の質量の増加によって、回転電機の作動時、ロータコアに作用する遠心力が増加し、ロータコアにおける収容孔及びフラックスバリアの周辺に応力集中が発生し易くなる。このため、回転子の最高回転数は、ロータコアに発生する最大応力が許容範囲を超えないように設定される。つまり、マグネットトルクの増加と、最高回転数の増加とを両立することが難しい。
【０００９】
この点、上記従来の回転子では、永久磁石の質量の増加に応じて、連結部の幅を太くすることが考えられる。しかしながら、この場合、連結部を通る漏れ磁束が増加し、マグネットトルクを効率的に発生できなくなるという問題がある。また、この場合、ｄ軸インダクタンスＬｄが増加し、ｄ軸とｑ軸とのインダクタンスの差が小さくなって、リラクタンストルクが減少するという問題もある。
【００１０】
これらの結果、上記従来の回転子では、回転電機の性能向上を実現することが難しい。
【００１１】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、回転電機の性能向上を実現できる回転電機の永久磁石埋設型回転子を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の回転電機の永久磁石埋設型回転子は、複数の収容孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、前記各収容孔内に収容されて保持された永久磁石とを備え、
前記永久磁石によってｄ軸とｑ軸とが設定される回転電機の永久磁石埋設型回転子において、
前記収容孔は、前記永久磁石の前記ｑ軸側の端面との間の空隙により形成されるとともに、前記永久磁石の磁束が短絡することを抑制するフラックスバリアを有し、
前記ロータコアには、
前記永久磁石に対して径方向の外側に位置するｄ軸コア部と、
前記ｄ軸コア部に対して前記周方向に並ぶｑ軸コア部と、
前記フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延び、前記径方向の幅が前記フラックスバリアよりも小さい連続スリットと、
前記連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記連続スリットと対向する独立スリットと、
前記連続スリットと前記ロータコアの外周縁との間で、前記独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置されるとともに、前記ｄ軸コア部と前記ｑ軸コア部とを連結支持する複数のブリッジとが形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の回転子では、ロータコアにおける収容孔及びフラックスバリアの周辺に発生する応力は、径方向の幅がフラックスバリアよりも小さい連続スリットと、独立スリットと、複数のブリッジとによって、永久磁石の近傍から分散される。つまり、この回転子では、フラックスバリアの周辺に幅の狭い梁状のブリッジが複数並列に配置され、各ブリッジがｄ軸コア部とｑ軸コア部とを連結支持する。このため、各ブリッジが同じように変形することで、収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する応力を各ブリッジに分散できる。その結果、この回転子では、ロータコアにおける収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する最大応力を確実に低減できる。これにより、この回転子では、永久磁石の質量を増加させてマグネットトルクを増加させ、かつ回転子の最高回転数を高く設定しても、ロータコアに発生する最大応力が許容範囲を超え難くなる。このため、マグネットトルクの増加と、最高回転数の増加とを両立し易くなる。
【００１４】
それに伴って、この回転子では、上述した従来の回転子のように連結部を構成する場合に、その連結部の幅を細くすることにより、連結部を通る漏れ磁束の増加や、ｄ軸インダクタンスＬｄの増加を抑制することもできる。他方、上述した連結部を無くすことにより、連結部を通る漏れ磁束を無くし、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減することもできる。また、この回転子では、連続スリット、独立スリット及び各ブリッジによって、永久磁石の磁極間のコア幅に絞りが設けられ、その絞り幅を保ったままで絞り長さを大きくできることから、各ブリッジを通る漏れ磁束も低減できる。それらの結果、この回転子では、マグネットトルクを効率的に発生できるとともに、リラクタンストルクの減少を抑制できる。
【００１５】
したがって、本発明の回転電機の永久磁石埋設型回転子では、回転電機の性能向上を実現できる。また、この回転子では、連続スリットの径方向の幅がフラックスバリアよりも小さいことにより、永久磁石の磁束が短絡することを抑制するフラックスバリアの作用に、連続スリットが影響を及ぼし難い。
【００１６】
フラックスバリアは、永久磁石における一方のｑ軸側に位置する第１フラックスバリアと、永久磁石における他方のｑ軸側に位置する第２フラックスバリアとからなることが望ましい。連続スリットは、第１フラックスバリアと連続して周方向における永久磁石とは反対側に向かって延びる第１連続スリットと、第２フラックスバリアと連続して周方向における永久磁石とは反対側に向かって延びる第２連続スリットとからなることが望ましい。独立スリットは、第１連続スリットに対して径方向の外側に離間する位置で周方向に延び、径方向で第１連続スリットと対向する第１独立スリットと、第２連続スリットに対して径方向の外側に離間する位置で周方向に延び、径方向で第２連続スリットと対向する第２独立スリットとからなることが望ましい。そして、ブリッジは、第１連続スリットと外周縁との間で、第１独立スリットに対して径方向の内側及び外側に並んで配置される第１ブリッジと、第２連続スリットと外周縁との間で、第２独立スリットに対して径方向の内側及び外側に並んで配置される第２ブリッジとからなることが望ましい。
【００１７】
この場合、この回転子では、上述した連結部が無くなり、２分割されていない収容孔が第１、２フラックスバリアを有する構成となるので、連結部を通る漏れ磁束が無くなり、ｄ軸インダクタンスＬｄが低減される。そして、この回転子では、第１、２フラックスバリアの周辺に幅の狭い梁状の第１、２ブリッジが複数並列に配置され、各第１ブリッジがｄ軸コア部と一方のｑ軸コア部とを連結支持し、各第２ブリッジがｄ軸コア部と他方のｑ軸コア部とを連結支持する。このため、各第１、２ブリッジが同じように変形することで、収容孔及び第１、２フラックスバリアの周辺に作用する応力を各第１、２ブリッジに分散できる。その結果、この回転子では、ロータコアにおける収容孔及び第１、２フラックスバリアの周辺に作用する最大応力を確実に低減できるので、回転電機の性能向上を確実に実現できる。
【００１８】
連続スリットにおける周方向の端部と、少なくとも１本の独立スリットにおける周方向の端部とは、丸められていることが望ましい。この構成によれば、各ブリッジの端部での応力集中を緩和できる。
【００１９】
独立スリットは、複数本形成され、各独立スリットは、周方向の長さが略等しく、連続スリット及び各独立スリットは、周方向においてずれていることが望ましい。連続スリット及び独立スリットは、周方向の長さが異なることが望ましい。連続スリット及び独立スリットは、径方向の外側のものほど周方向の長さが長いことが望ましい。連続スリット及び独立スリットは、径方向の幅が異なることが望ましい。各ブリッジは、径方向の幅が異なることが望ましい。
【００２０】
これらの構成によれば、上述した絞りを形成する連続スリット、独立スリット及び各ブリッジの配置を回転子の仕様や要求性能等に応じて適宜最適化できるので、絞り幅や絞り長さを好適に設定でき、各ブリッジを通る漏れ磁束を効果的に低減できる。
【００２１】
各ブリッジは、周方向で屈曲していることが望ましい。この構成によれば、遠心力がロータコアに作用する場合に、各ブリッジの屈曲する部分が引き伸ばされるように変形することにより、各ブリッジに作用する引っ張り応力を緩和できる。
【００２２】
上記の場合において、各ブリッジは、周方向において永久磁石から離間するにつれて、径方向の外側に向かうように延びていることが望ましい。この構成によれば、遠心力がロータコアに作用する場合に、各ブリッジの伸び量が小さくなるので、各ブリッジに作用する引っ張り応力を一層緩和できる。特に、各ブリッジが略Ｓ字状に湾曲しながら延びる場合には、各ブリッジに作用する引っ張り応力をより一層緩和できる。
【００２３】
各ブリッジは、周方向の長さが略等しく、かつ径方向の幅が略等しいことが望ましい。この構成によれば、収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する応力を各ブリッジに均等に分散できる。
【００２４】
本発明の別の回転電機の永久磁石埋設型回転子は、複数の収容孔が周方向に並んで形成されたロータコアと、前記各収容孔内に収容されて保持された永久磁石とを備え、
前記永久磁石によってｄ軸とｑ軸とが設定される回転電機の永久磁石埋設型回転子において、
前記収容孔は、前記永久磁石の前記ｑ軸側の端面との間の空隙により形成されるとともに、前記永久磁石の磁束が短絡することを抑制するフラックスバリアを有し、
前記ロータコアには、
前記永久磁石に対して径方向の外側に位置するｄ軸コア部と、
前記ｄ軸コア部に対して前記周方向に並ぶｑ軸コア部と、
前記フラックスバリアと連続して前記周方向における前記永久磁石とは反対側に向かって延び、前記フラックスバリアよりも径方向の外側にはみ出さない連続スリットと、
前記連続スリットに対して前記径方向の外側に離間する位置で前記周方向に延び、前記径方向で前記連続スリットと対向する独立スリットと、
前記連続スリットと前記ロータコアの外周縁との間で、前記独立スリットに対して前記径方向の内側及び外側に並んで配置されるとともに、前記ｄ軸コア部と前記ｑ軸コア部とを連結支持する複数のブリッジとが形成されていることを特徴とする。
【００２５】
本発明の別の回転子では、ロータコアにおける収容孔及びフラックスバリアの周辺に発生する応力は、フラックスバリアよりも径方向の外側にはみ出さない連続スリットと、独立スリットと、複数のブリッジとによって、永久磁石の近傍から分散される。つまり、この回転子では、フラックスバリアの周辺に幅の狭い梁状のブリッジが複数並列に配置され、各ブリッジがｄ軸コア部とｑ軸コア部とを連結支持する。このため、各ブリッジが同じように変形することで、収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する応力を各ブリッジに分散できる。その結果、この回転子では、ロータコアにおける収容孔及びフラックスバリアの周辺に作用する最大応力を確実に低減できる。これにより、この回転子では、永久磁石の質量を増加させてマグネットトルクを増加させ、かつ回転子の最高回転数を高く設定しても、ロータコアに発生する最大応力が許容範囲を超え難くなる。このため、マグネットトルクの増加と、最高回転数の増加とを両立し易くなる。
【００２６】
それに伴って、この回転子では、上述した従来の回転子のように連結部を構成する場合に、その連結部の幅を細くすることにより、連結部を通る漏れ磁束の増加や、ｄ軸インダクタンスＬｄの増加を抑制することもできる。他方、上述した連結部を無くすことにより、連結部を通る漏れ磁束を無くし、ｄ軸インダクタンスＬｄを低減することもできる。また、この回転子では、連続スリット、独立スリット及び各ブリッジによって、永久磁石の磁極間のコア幅に絞りが設けられ、その絞り幅を保ったままで絞り長さを大きくできることから、各ブリッジを通る漏れ磁束も低減できる。それらの結果、この回転子では、マグネットトルクを効率的に発生できるとともに、リラクタンストルクの減少を抑制できる。
【００２７】
したがって、本発明の別の回転電機の永久磁石埋設型回転子でも、回転電機の性能向上を実現できる。また、この回転子では、連続スリットがフラックスバリアよりも径方向の外側にはみ出さないことにより、連続スリットとロータコアの外周縁との径方向の間隔を広げることなく、その間に、独立スリットを配置することができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の回転電機の永久磁石埋設型回転子は、回転電機の性能向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施例１の回転電機の永久磁石埋設型回転子と、固定子との関係を示す模式図である。
【図２】図２は、実施例１の回転子の部分拡大図である。
【図３】図３は、実施例１の回転子の部分拡大図である。
【図４】図４は、実施例２の回転子の部分拡大図である。
【図５】図５は、実施例３の回転子の部分拡大図である。
【図６】図６は、実施例４の回転子の部分拡大図である。
【図７】図７は、実施例５の回転子の部分拡大図である。
【図８】図８は、実施例６の回転子の部分拡大図である。
【図９】図９は、実施例６の回転子の部分拡大図である。
【図１０】図１０は、実施例７の回転子の部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明を具体化した実施例１〜７を図面を参照しつつ説明する。
【００３１】
（実施例１）
図１に示すように、実施例１の回転電機の永久磁石埋設型回転子１（以下、「回転子１」という。）は、固定子９と組み合わされて、回転電機を構成している。
【００３２】
固定子９は円筒状とされ、その内周面に複数のティース８が回転軸心Ｘ１周りで等間隔に設けられている。各ティース８には、コイル７が巻かれている。
【００３３】
回転子１は、固定子９の内側に配置されている。回転子１は、ロータコア２と、複数の永久磁石１０とを備えている。なお、以下の説明において、「周方向」とはロータコア２の周方向のことであり、「径方向」とはロータコア２の径方向のことである。
【００３４】
ロータコア２は、回転軸心Ｘ１を中心とする円板状の電磁鋼板が複数枚（例えば数十枚）積層されてなる。ロータコア２の中心には、回転軸３が嵌入されている。回転子１は、ロータコア２の外周縁２Ｅとティース８との間に所定の間隔が確保された状態で、図示しないハウジングの軸受に回転軸３を介して回転可能に支持されている。
【００３５】
ロータコア２には、複数の収容孔２０が周方向に並んで形成されている。各収容孔２０は、回転軸心Ｘ１周りで等間隔に配置されている。各収容孔２０は、周方向に長く延びている。
【００３６】
永久磁石１０は、断面矩形の平板状に形成されている。永久磁石１０は、ロータコア２の径方向と略直交する状態で各収容孔２０内に収容されて保持されている。本実施例では、永久磁石１０は８個であり、収容孔２０も８個である。
【００３７】
永久磁石１０は、着磁方向が厚さ方向となるように着磁されている。隣り合う永久磁石１０同士は、ロータコア２の外周縁２Ｅ側に配置される極が互いに異なるように各収容孔２０内に保持されている。例えば、ある永久磁石１０のＳ極がロータコア２の外周縁２Ｅ側に配置され、かつＮ極が回転軸心Ｘ１側に配置されると、その永久磁石１０と隣り合う永久磁石１０のＮ極がロータコア２の外周縁２Ｅ側が配置され、かつＳ極が回転軸心Ｘ１側に配置される。
【００３８】
永久磁石１０によってｄ軸Ｘｄとｑ軸Ｘｑとが設定されている。ｄ軸Ｘｄは、永久磁石１０の磁極がつくる磁束の方向であり、永久磁石１０の中心軸である。ｑ軸Ｘｑは、ｄ軸Ｘｄと電気的、かつ磁気的に直交する軸であり、隣り合う異磁極の永久磁石１０間の中心軸である。１つの永久磁石１０を見た場合、ｑ軸Ｘｑは、その永久磁石１０における周方向の一方と他方とにそれぞれ設定されている。
【００３９】
以下では、図１に示すロータコア２における時計の１２時方向の領域に位置する永久磁石１０及び収容孔２０の周辺の構成について、図２及び図３に拡大して示して、詳しく説明する。その領域に位置する永久磁石１０における周方向の一方に位置するｑ軸ＸｑをＸｑ１とし、周方向の他方に位置するｑ軸ＸｑをＸｑ２とする。その領域と他の領域とは、回転軸心Ｘ１方向から平面視した場合、回転軸心Ｘ１を対称の中心とする点対称の関係にあるので、他の領域の説明は省略する。
【００４０】
図２に示すように、収容孔２０は、第１フラックスバリア２１と、第２フラックスバリア２２とを有している。第１フラックスバリア２１及び第２フラックスバリア２２は、本発明の「フラックスバリア」の一例である。
【００４１】
第１フラックスバリア２１は、永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ１）側に位置している。第１フラックスバリア２１は、収容孔２０における周方向の一端面が永久磁石１０のｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ１）側の端面１１から離間するように膨らんでなる。第１フラックスバリア２１は、永久磁石１０の端面１１との間の空隙により形成されるとともに、永久磁石１０の磁束が短絡することを抑制する。
【００４２】
第２フラックスバリア２２は、永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ２）側に位置している。第２フラックスバリア２２は、収容孔２０における周方向の他端面が永久磁石１０のｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ２）側の端面１２から離間するように膨らんでなる。第２フラックスバリア２２は、永久磁石１０の端面１２との間の空隙により形成されるとともに、永久磁石１０の磁束が短絡することを抑制する。
【００４３】
ロータコア２には、ｄ軸コア部２Ｄと、ｑ軸コア部２Ｑとが形成されている。ｄ軸コア部２Ｄは、ロータコア２における永久磁石１０に対して径方向の外側に位置する部位、換言すると、ロータコア２の外周縁２Ｅと、収容孔２０における径方向の外側で周方向に延びる端縁とに挟まれた部位である。ｑ軸コア部２Ｑは、ロータコア２におけるｄ軸コア部２Ｄに対して周方向に並ぶ部位である。永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ１）側に位置するｑ軸コア部２Ｑを２Ｑ１とし、永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ２）側に位置するｑ軸コア部２Ｑを２Ｑ２とする。
【００４４】
また、ロータコア２には、永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ１）側に、１本の第１連続スリット３１と、５本の第１独立スリット４１とが形成されているとともに、６本の第１ブリッジ５１が形成されている。
【００４５】
また、ロータコア２には、永久磁石１０におけるｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ２）側に、１本の第２連続スリット３２と、５本の第２独立スリット４２とが形成されているとともに、６本の第２ブリッジ５２が形成されている。
【００４６】
第１連続スリット３１、各第１独立スリット４１及び各第１ブリッジ５１と、第２連続スリット３２、各第２独立スリット４２及び各第２ブリッジ５２とは、ｄ軸Ｘｄを対象軸とする線対称の関係にある。
【００４７】
第１連続スリット３１及び第２連続スリット３２は、本発明の「連続スリット」の一例である。各第１独立スリット４１及び各第２独立スリット４２は、本発明の「独立スリット」の一例である。各第１ブリッジ５１及び各第２ブリッジ５２は、本発明の「ブリッジ」の一例である。
【００４８】
第１連続スリット３１は、第１フラックスバリア２１における径方向の外側に位置する部分と連続して、周方向における永久磁石１０とは反対側に向かって延びている。第１連続スリット３１は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる溝である。第１連続スリット３１は、第１フラックスバリア２１よりも径方向の外側にはみ出さない。第１連続スリット３１の径方向の幅Ｗ３１は、第１フラックスバリア２１の径方向の幅Ｗ２１よりも小さくされている。
【００４９】
第２連続スリット３２は、第２フラックスバリア２２における径方向の外側に位置する部分と連続して、周方向における永久磁石１０とは反対側に向かって延びている。第２連続スリット３２は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる溝である。第２連続スリット３２は、第２フラックスバリア２２よりも径方向の外側にはみ出さない。第２連続スリット３２の径方向の幅Ｗ３２は、第２フラックスバリア２２の径方向の幅Ｗ２２よりも小さくされている。
【００５０】
各第１独立スリット４１は、第１連続スリット３１に対して径方向の外側に離間する位置でそれぞれ周方向に延びている。各第１独立スリット４１は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる溝である。各第１独立スリット４１は、周方向の長さＬ４１が略等しくされている。また、各第１独立スリット４１の周方向の長さＬ４１は、第１連続スリット３１の周方向の長さＬ３１とも略等しくされている。さらに、第１連続スリット３１の径方向の幅Ｗ３１と、各第１独立スリット４１の径方向の幅Ｗ４１とは、略等しくされている。各第１独立スリット４１は、径方向で第１連続スリット３１と対向している。第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、周方向においてずれていない。
【００５１】
第１連続スリット３１と径方向の最も内側に位置する第１独立スリット４１との径方向の間隔Ｗ１Ａと、径方向の最も外側に位置する第１独立スリット４１とロータコア２の外周縁２Ｅとの径方向の間隔Ｗ１Ｂと、第１独立スリット４１同士の間隔Ｗ１Ｃとは略等しくされている。
【００５２】
各第２独立スリット４２は、第２連続スリット３２に対して径方向の外側に離間する位置でそれぞれ周方向に延びている。各第２独立スリット４２は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる溝である。各第２独立スリット４２は、周方向の長さＬ４２が略等しくされている。また、各第２独立スリット４２の周方向の長さＬ４２は、第２連続スリット３２の周方向の長さＬ３２とも略等しくされている。さらに、第２連続スリット３２の径方向の幅Ｗ３２と、各第２独立スリット４２の径方向の幅Ｗ４２とは、略等しくされている。各第２独立スリット４２は、径方向で第２連続スリット３２と対向している。第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２は、周方向においてずれていない。
【００５３】
第２連続スリット３２と径方向の最も内側に位置する第２独立スリット４２との径方向の間隔Ｗ２Ａと、径方向の最も外側に位置する第２独立スリット４２とロータコア２の外周縁２Ｅとの径方向の間隔Ｗ２Ｂと、第２独立スリット４２同士の間隔Ｗ２Ｃとは略等しくされている。
【００５４】
各第１ブリッジ５１は、第１連続スリット３１と径方向の最も内側に位置する第１独立スリット４１との間と、径方向の最も外側に位置する第１独立スリット４１とロータコア２の外周縁２Ｅとの間と、第１独立スリット４１同士の間とに形成されている。各第１ブリッジ５１は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる梁である。各第１ブリッジ５１は、ｄ軸コア部２Ｄとｑ軸コア部２Ｑ（２Ｑ１）とを連結支持している。
【００５５】
第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１のサイズや相対位置関係が上述したように設定されていることにより、各第１ブリッジ５１は、周方向の長さが略等しく、かつ径方向の幅が略等しくなっている。
【００５６】
各第２ブリッジ５２は、第２連続スリット３２と径方向の最も内側に位置する第２独立スリット４２との間と、径方向の最も外側に位置する第２独立スリット４２とロータコア２の外周縁２Ｅとの間と、第２独立スリット４２同士の間とに形成されている。各第２ブリッジ５２は、回転軸心Ｘ１を中心として略円弧状に延びる梁である。各第２ブリッジ５２は、ｄ軸コア部２Ｄとｑ軸コア部２Ｑ（２Ｑ２）とを連結支持している。
【００５７】
第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２のサイズや相対位置関係が上述したように設定されていることにより、各第２ブリッジ５２は、周方向の長さが略等しく、かつ径方向の幅が略等しくなっている。
【００５８】
第１連続スリット３１における周方向の端部３１Ｐと、第２連続スリット３２における周方向の端部３２Ｐと、各第１独立スリット４１における周方向の端部４１Ｐ、４１Ｑと、各第２独立スリット４２における周方向の端部４２Ｐ、４２Ｑとは、丸められている。すなわち、第２連続スリット３２における周方向の端部３２Ｐの内周面と、第２連続スリット３２における周方向の端部３２Ｐの内周面とは、Ｒ形状、又は円弧形状となっている。また、各第１独立スリット４１における周方向の端部４１Ｐ、４１Ｑの内周面と、各第２独立スリット４２における周方向の端部４２Ｐ、４２Ｑの内周面とは、Ｒ形状、又は円弧形状となっている。
【００５９】
上記のように構成された回転電機では、作動時、固定子９のコイル７に電流が供給されて固定子９に回転磁界が発生し、回転子１に回転磁界が作用する。そして、回転磁界と永久磁石１０との間の磁気的な吸引力及び反発力により回転子１が回転磁界と同期して回転する。
【００６０】
＜作用効果＞
実施例１の回転子１では、回転電機の作動時、遠心力がロータコア２に作用し、ロータコア２に応力が発生する。この応力は、ロータコア２を拡径し、外周縁２Ｅを引き伸ばすように作用する。このため、ロータコア２は、図２に示す状態（図３に二点鎖線で示す状態）から、図３に実線で示す状態に変形する。なお、図３に実線で示す状態は、強調して図示されており、実際の変形量は僅かである。また、その変形量は、回転子の回転数の変化に応じて増減する。
【００６１】
この回転子１では、ロータコア２における収容孔２０及び第１フラックスバリア２１の周辺に発生する応力は、径方向の幅Ｗ３１が第１フラックスバリア２１の径方向の幅Ｗ２１よりも小さい１本の第１連続スリット３１と、５本の第１独立スリット４１と、６本の第１ブリッジ５１とによって、永久磁石１０の近傍から分散される。つまり、この回転子１では、第１フラックスバリア２１の周辺に幅の狭い梁状の第１ブリッジ５１が６本並列に配置され、各第１ブリッジ５１がｄ軸コア部２Ｄとｑ軸コア部２Ｑ（２Ｑ１）とを連結支持している。特に、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１のサイズや相対位置関係が上述したように設定されていることにより、各第１ブリッジ５１は、周方向の長さ及び径方向の幅が均等に揃えられている。このため、各第１ブリッジ５１が図３に実線で示すように同じように変形することで、収容孔２０及び第１フラックスバリア２１の周辺に作用する応力を各第１ブリッジ５１に分散できる。
【００６２】
また、この回転子１では、ロータコア２における収容孔２０及び第２フラックスバリア２２の周辺に発生する応力は、径方向の幅Ｗ３２が第２フラックスバリア２２の径方向の幅Ｗ２２よりも小さい１本の第２連続スリット３２と、５本の第２独立スリット４２と、６本の第２ブリッジ５２とによって、永久磁石１０の近傍から分散される。つまり、この回転子１では、第２フラックスバリア２２の周辺に幅の狭い梁状の第２ブリッジ５２が６本並列に配置され、各第２ブリッジ５２がｄ軸コア部２Ｄとｑ軸コア部２Ｑ（２Ｑ２）とを連結支持している。特に、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２のサイズや相対位置関係が上述したように設定されていることにより、各第２ブリッジ５２は、周方向の長さ及び径方向の幅が均等に揃えられている。このため、各第２ブリッジ５２が図３に実線で示すように同じように変形することで、収容孔２０及び第２フラックスバリア２２の周辺に作用する応力を各第２ブリッジ５２に分散できる。
【００６３】
これらの結果、この回転子１では、ロータコア２における収容孔２０及び第１、２フラックスバリア２１、２２の周辺に作用する最大応力を確実に低減できる。これにより、この回転子１では、永久磁石１０の質量を増加させてマグネットトルクを増加させ、かつ回転子１の最高回転数を高く設定しても、ロータコア２に発生する最大応力が許容範囲を超え難くなる。このため、マグネットトルクの増加と、最高回転数の増加とを両立し易くなる。
【００６４】
そして、この回転子１では、上述した従来の回転子に係る連結部が無いので、そのような連結部を通る漏れ磁束が無く、また、ｄ軸インダクタンスＬｄが低減される。また、この回転子１では、第１、２連続スリット３１、３２、第１、２独立スリット４１、４２及び各第１、２ブリッジ５１、５２によって、永久磁石１０の磁極間のコア幅に絞りが設けられ、その絞り幅を保ったままで絞り長さを大きくできることから、各第１、２ブリッジ５１、５２を通る漏れ磁束も低減できる。それらの結果、この回転子１では、マグネットトルクを効率的に発生できるとともに、リラクタンストルクの減少を抑制できる。
【００６５】
したがって、実施例１の回転子１では、回転電機の性能向上を実現できる。
【００６６】
また、この回転子１では、図２に示すように、第１、２連続スリット３１、３２の径方向の幅Ｗ３１、Ｗ３２が第１、２フラックスバリア２１、２２の径方向の幅Ｗ２１、Ｗ２２よりも小さい。これにより、第１、２連続スリット３１、３２は、永久磁石の磁束が短絡することを抑制する第１、２フラックスバリア２１、２２の作用に影響を及ぼし難くなっている。
【００６７】
さらに、この回転子１では、第１、２連続スリット３１、３２は、第１、２フラックスバリア２１、２２よりも径方向の外側にはみ出さない。これにより、第１、２連続スリット３１、３２とロータコア２の外周縁２Ｅとの径方向の間隔を広げることなく、その間に、複数本の第１、２独立スリット４１、４２を配置することが可能となっている。
【００６８】
さらに、この回転子１では、第１、２連続スリット３１、３２における周方向の端部３１Ｐ、３２Ｐと、各第１、２独立スリット４１、４２における周方向の端部４１Ｐ、４１Ｑ、４２Ｐ、４２Ｑとが丸められているので、各第１、２ブリッジ５１、５２の端部での応力集中を緩和できる。
【００６９】
第１、２連続スリット３１、３２、各第１、２独立スリット４１、４２及び各第１、２ブリッジ５１、５２の本数、形状、サイズ又は相対位置関係等は、例えば、以下に示す実施例２〜７のように変更できる。また、実施例１〜７のうちの複数の構成を適宜組み合わせることもできる。
【００７０】
（実施例２）
図４に示すように、実施例２の回転子では、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、周方向においてずれている。より詳しくは、各第１独立スリット４１は、実施例１と比較して、第１連続スリット３１に対してｄ軸Ｘｄ側にずれている。また、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２も、周方向においてずれている。より詳しくは、各第２独立スリット４２は、実施例１と比較して、第２連続スリット３２に対してｄ軸Ｘｄ側にずれている。なお、実施例２では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００７１】
（実施例３）
図５に示すように、実施例３の回転子では、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、周方向の長さＬ４１が異なっている。より詳しくは、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、径方向の外側のものほど長くなっている。また、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２も、周方向の長さＬ４２が異なっている。より詳しくは、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２も、径方向の外側のものほど長くなっている。なお、実施例３では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００７２】
（実施例４）
図６に示すように、実施例４の回転子では、第１、２独立スリット４１、４２の本数がそれぞれ３本に減らされ、第１、２ブリッジ５１、５２の本数がそれぞれ４本に減らされている。そして、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、径方向の幅Ｗ３１、Ｗ４１が異なっている。より詳しくは、第１連続スリット３１及び各第１独立スリット４１は、径方向の外側のものほど広幅になっている。また、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２も、径方向の幅Ｗ３２、Ｗ４２が異なっている。より詳しくは、第２連続スリット３２及び各第２独立スリット４２も、径方向の外側のものほど広幅になっている。なお、実施例４では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００７３】
（実施例５）
図７に示すように、実施例５の回転子では、第１、２独立スリット４１、４２の本数がそれぞれ３本に減らされ、第１、２ブリッジ５１、５２の本数がそれぞれ４本に減らされている。そして、各第１ブリッジ５１は、径方向の幅Ｗ１Ａ、Ｗ１Ｂ、Ｗ１Ｃが異なっている。より詳しくは、各第１ブリッジ５１は、径方向の外側のものほど広幅になっている。また、各第２ブリッジ５２も、径方向の幅Ｗ２Ａ、Ｗ２Ｂ、Ｗ２Ｃが異なっている。より詳しくは、各第２ブリッジ５２も、径方向の外側のものほど広幅になっている。なお、実施例５では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００７４】
＜実施例２〜５の作用効果＞
このような構成である実施例２〜５の回転子では、上述した絞りを形成する第１、２連続スリット３１、３２、各第１、２独立スリット４１、４２及び各第１、２ブリッジ５１、５２の本数、形状、サイズ又は相対位置関係等を回転子の仕様や要求性能等に応じて適宜最適化できる。その結果、絞り幅や絞り長さを好適に設定でき、各第１、２ブリッジ５１、５２を通る漏れ磁束を効果的に低減できる。
【００７５】
（実施例６）
図８に示すように、実施例６の回転子では、第１、２独立スリット４１、４２の本数がそれぞれ２本に減らされ、第１、２ブリッジ５１、５２の本数がそれぞれ３本に減らされている。そして、各第１、２ブリッジ５１、５２は、周方向で屈曲している。より詳しくは、各第１ブリッジ５１は、ｄ軸Ｘｄ側が径方向の内側に向けて膨らみ、ｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ１）側が径方向の外側に向けて膨らむように、略Ｓ字状に湾曲している。また、各第２ブリッジ５２は、ｄ軸Ｘｄ側が径方向の内側に向けて膨らみ、ｑ軸Ｘｑ（Ｘｑ２）側が径方向の外側に向けて膨らむように、略Ｓ字状に湾曲している。各第１、２ブリッジ５１、５２は、周方向において永久磁石１０から離間するにつれて、径方向の外側に向かうように延びている。なお、実施例６では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００７６】
＜実施例６の作用効果＞
実施例６の回転子では、回転電機の作動時、遠心力がロータコア２に作用し、ロータコア２に応力が発生する。この応力は、ロータコア２を拡径し、外周縁２Ｅを引き伸ばすように作用する。このため、ロータコア２は、図８に示す状態（図９に二点鎖線で示す状態）から、図９に実線で示す状態に変形する。なお、図９に実線で示す状態は、強調して図示されており、実際の変形量は僅かである。また、その変形量は、回転子の回転数の変化に応じて増減する。
【００７７】
この回転子では、遠心力がロータコア２に作用する場合に、各第１、２ブリッジ５１、５２の略Ｓ字状に湾曲する部分が図９に実線で示すように、引き伸ばされるように変形することにより、各第１、２ブリッジ５１、５２に作用する引っ張り応力を緩和できる。
【００７８】
また、各第１、２ブリッジ５１、５２が周方向において永久磁石１０から離間するにつれて、径方向の外側に向かうように延びていることにより、遠心力がロータコア２に作用する場合に、各第１、２ブリッジ５１、５２の伸び量が小さくなるので、各第１、２ブリッジ５１、５２に作用する引っ張り応力を一層緩和できる。
【００７９】
（実施例７）
図１０に示すように、実施例７の回転子では、第１、２連続スリット３１、３２は、第１、２フラックスバリア２１、２２よりも径方向の外側にはみ出さない状態で、径方向の幅Ｗ３１、Ｗ３２が第１、２フラックスバリア２１、２２の径方向の幅Ｗ２１、Ｗ２２と略等しくされている。なお、実施例７では、上述した変更点以外の構成は実施例１と同様である。
【００８０】
＜実施例７の作用効果＞
実施例７の回転子でも、実施例１の回転子１と同様に、回転電機の性能向上を実現できる。  また、この回転子では、第１、２連続スリット３１、３２は、第１、２フラックスバリア２１、２２よりも径方向の外側にはみ出さない。これにより、第１、２連続スリット３１、３２とロータコア２の外周縁２Ｅとの径方向の間隔を広げることなく、その間に、複数本の第１、２独立スリット４１、４２を配置することが可能となっている。
【００８１】
以上において、本発明を実施例１〜７に即して説明したが、本発明は上記実施例１〜７に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は回転電機に利用可能である。
【符号の説明】
【００８３】
１…永久磁石埋設型回転子
２０…収容孔
２…ロータコア
１０…永久磁石
Ｘｄ…ｄ軸
Ｘｑ…ｑ軸
１１、１２…永久磁石のｑ軸側の端面
２１、２２…フラックスバリア（２１…第１フラックスバリア、２２…第２フラックスバリア）
２Ｄ…ｄ軸コア部
２Ｑ…ｑ軸コア部
３１、３２…連続スリット（３１…第１連続スリット、３２…第２連続スリット）
４１、４２…独立スリット（４１…第１独立スリット、４２…第２独立スリット）
Ｗ３１、Ｗ３２…連続スリットの径方向の幅（Ｗ３１…第１連続スリットの径方向の幅、Ｗ３２…第２連続スリットの径方向の幅）
Ｗ２１、Ｗ２２…フラックスバリアの径方向の幅（Ｗ２１…第１フラックスバリアの径方向の幅、Ｗ２２…第２フラックスバリアの径方向の幅）
２Ｅ…ロータコアの外周縁
５１、５２…ブリッジ（５１…第１ブリッジ、５２…第２ブリッジ）
３１Ｐ、３２Ｐ…連続スリットにおける周方向の端部（３１Ｐ…第１連続スリットにおける周方向の端部、３２Ｐ…第２連続スリットにおける周方向の端部）
４１Ｐ、４１Ｑ、４２Ｐ、４２Ｑ…独立スリットにおける周方向の端部（４１Ｐ、４１Ｑ…第１独立スリットにおける周方向の端部、４２Ｐ、４２Ｑ…第２独立スリットにおける周方向の端部）
Ｌ４１、Ｌ４２…独立スリットの周方向の長さ（Ｌ４１…第１独立スリットの周方向の長さ、Ｌ４２…第２独立スリットの周方向の長さ）
Ｌ３１、Ｌ３２…連続スリットの周方向の長さ（Ｌ３１…第１連続スリットの周方向の長さ、Ｌ３２…第２連続スリットの周方向の長さ）
Ｗ４１、Ｗ４２…独立スリットの径方向の幅（Ｗ４１…第１独立スリットの径方向の幅、Ｗ４２…第２独立スリットの径方向の幅）
【図１】
2016226218.tif 000003
【図２】
2016226218.tif 000004
【図３】
2016226218.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016226218.tif 000009
【図８】
2016226218.tif 000010
【図９】
2016226218.tif 000011
【図１０】
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