(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線を中心に回転するロータコアと、回転軸線を中心とする周方向に沿って並ぶ態様で前記ロータコアに保持される複数の磁極と、複数の前記磁極のそれぞれの磁石におけるｑ軸側の面に隣接し且つ前記ロータコアを軸方向に貫通する複数の隣接空隙と、前記周方向においてｑ軸上に位置し、且つ前記ロータコアの外周よりも径方向の内側で前記ロータコアを軸方向に貫通する複数のｑ軸上空隙とを備えるロータであって、
前記ロータコアが、前記ｑ軸上空隙に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部を備える、
ことを特徴とするロータ。
【請求項２】
前記磁束透過誘導部が、径方向の内側から外側、又は径方向の外側から内側に向けて、前記ｑ軸上空隙内に突出する凸部である、
ことを特徴とする請求項１に記載のロータ。
【請求項３】
互いに周方向に隣り合う前記磁極の間において、前記ｑ軸上空隙が前記隣接空隙よりも径方向の外側に位置し、前記ｑ軸上空隙の周方向における両端部のそれぞれが、径方向において前記ロータコアの一部からなる壁を介して前記隣接空隙と重なる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のロータ。
【請求項４】
前記ロータの横断面において、前記壁における前記ｑ軸上空隙側の辺と、前記隣接空隙側の辺とが互いに平行である、
ことを特徴とする請求項３に記載のロータ。
【請求項５】
複数の前記磁極のそれぞれが、径方向に並ぶ複数の磁石を備え、
径方向に並ぶ複数の磁石のうち、最もｑ軸側に配置される磁石の近傍に、前記ｑ軸上空隙が配置される、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のロータ。
【請求項６】
回転軸線を中心にして回転するロータと、前記ロータの中心を貫通するシャフトと、回転軸線を中心にした周方向に前記ロータを囲むステータとを備える回転機であって、
前記ロータが、請求項１乃至５の何れか１項に記載のロータである、回転機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータ及び回転機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ロータコアと、複数の磁極と、ロータコアを軸方向に貫通する複数の隣接空隙と、ロータコアを軸方向に貫通する複数のｑ軸上空隙とを備えるロータが知られている。複数の磁極は、回転軸線を中心とする周方向に沿って並ぶ態様でロータコアに保持される。また、複数の隣接空隙は、複数の磁極のそれぞれの磁石におけるｑ軸側の面に隣接する。また、複数のｑ軸上空隙は、周方向においてｑ軸上に位置し、且つロータコアの外周よりも径方向の内側でロータコアを軸方向に貫通する。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のロータとしての回転子は、ロータコアたる回転子コアと、周方向に並ぶ態様で回転子コアに保持される複数の磁極と、隣接空隙たる複数の側面開口部と、ｑ軸上空隙たる複数の磁束障壁とを備える。複数の磁極のそれぞれは、回転子コアの横断面において、径方向の外側に向けて広がるＶ字状の態様で配置される２つの磁石を備える。複数の側面開口部のそれぞれは、磁極を構成する２つの磁石のうち、ｑ軸側の磁石におけるｑ軸側の側面に隣接する。複数の磁束障壁のそれぞれは、障壁という名称が付されているものの、実際には空隙であり、ｑ軸上に位置する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１７−５２８１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１においては、回転子コアに設けられる複数の側面開口部及び磁束障壁の技術的意義についての記載がないが、本発明者は、鋭意研究によって次のような現象を見出した。即ち、高速低負荷運転時では、ｑ軸上空隙（側面開口部）よりも径方向の外側、及び径方向の内側のそれぞれにおいて、一方の磁極から他方の磁極へ向かう漏れ磁束短絡経路に沿って延びる磁束が生じる。これにより、ロータは、磁極からステータへと渡る磁束を低減して、鉄損を低減することができる。また、低速高負荷運転時では、ロータは、漏れ磁束短絡経路に沿って延びる磁束を低減する可変磁束特性により、高トルクを発生させることができる。
【０００６】
しかしながら、ｑ軸上空隙を備えるロータは、ｑ軸上空隙を備えない場合に比べて、ｑ軸インダクタンスの低下によってリラクタンストルクを減少させることから、銅損を低減することが困難であった。
【０００７】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高速低負荷運転時の鉄損を低減し、低速高負荷運転時に高トルクを発生させ、且つ、銅損を低減することができるロータ及び回転機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転軸線を中心に回転するロータコアと、回転軸線を中心とする周方向に沿って並ぶ態様で前記ロータコアに保持される複数の磁極と、複数の前記磁極のそれぞれの磁石におけるｑ軸側の面に隣接し且つ前記ロータコアを軸方向に貫通する複数の隣接空隙と、前記周方向においてｑ軸上に位置し、且つ前記ロータコアの外周よりも径方向の内側で前記ロータコアを軸方向に貫通する複数のｑ軸上空隙とを備えるロータであって、前記ロータコアが、前記ｑ軸上空隙に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部を備える、ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、高速低負荷運転時の鉄損を低減し、低速高負荷運転時に高トルクを発生させ、且つ、銅損を低減することができるロータ及び回転機を提供することである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係るモータを示す分解斜視図である。
【図２】同モータにおけるロータ及びステータを軸方向のフロント側から示す正面図である。
【図３】同ロータ及び同ステータの横断面の一部を示す断面図である。
【図４】高速低負荷運転時における同ロータ及び同ステータの一部を示す正面図である。
【図５】同ロータ及び同ステータの横断面の一部を図３よりも拡大して示す断面図である。
【図６】低速高負荷運転時の同ロータ及び同ステータの一部を示す正面図である。
【図７】比較例に係るモータの低速高負荷運転時におけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図８】比較例に係るモータ、及び実施形態に係るモータについて、低速高負荷運転時における鉄損及び銅損を示すグラフである。
【図９】比較例に係るモータ、及び実施形態に係るモータについて、高速低負荷運転時における鉄損及び銅損を示すグラフである。
【図１０】第１変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図１１】第２変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図１２】第３変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図１３】第４変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図１４】第５変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの一部を示す正面図である。
【図１５】第６変形例に係るモータにおけるロータ及びステータの横断面の一部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、各図を用いて、本発明を適用した回転機としてのモータの一実施形態について説明する。
実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、各図において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、各図に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。
【００１２】
図１は、実施形態に係るモータ１００を示す分解斜視図である。モータ１００は、インナーロータ型モータであり、円筒状のハウジング５２、フロントカバー５３、リアカバー５４、シャフト５５、ロータ（回転子）２、及びステータ（固定子）３を備える。ロータ２は、埋込磁石形回転子である。モータ１００は、車両用モータなどといった高出力密度を要求される埋込磁石型同期型モーター（ＩＰＭＳＭ：ｉｎｔｅｒｉｏｒ  ｐｅｒｍａｎｅｎｔ  ｍａｇｎｅｔ  ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ  ｍｏｔｏｒ）である。
【００１３】
軸状のシャフト５５は、円柱状のロータ２をロータ２の回転軸線Ａに沿って貫通し、回転軸線Ａ上に位置する。シャフト５５は、ロータ２とともに回転軸線Ａを中心にして回転駆動する。円筒状のハウジング５２は、ヨークの役割を果たし、内周面で円筒状のステータ３を保持する。ハウジング５２は、回転軸線Ａ方向の両端に開口を有する。ロータ２は、ハウジング５２の内周面に保持されているステータ３の中空内に収容される。有底円筒状のフロントカバー５３は、底部を軸方向（回転軸線Ａと平行な方向）のフロント側に向けた状態で、ハウジング５２のフロント側に接続される。この接続により、フロントカバー５３は、底部に設けられたシャフト穴５３ｃにシャフト５５のフロント側を貫通させ、且つハウジング５２のフロント側の開口を塞ぐ。
【００１４】
リアカバー５４は、ハウジング５２のリア側の開口を塞ぐように、ハウジング５２のリア側端部に固定される。
【００１５】
図２は、実施形態に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３を軸方向のフロント側から示す正面図である。
【００１６】
ロータ２の外周側には、エアギャップを隔ててステータ３が配置される。モータ１００は、コイルの電流制御によってステータ３の磁界を順番に切り替えることで、ロータ２の磁界との吸引力または反発力を生じせしめて、回転軸線Ａを中心としてロータ２を回転駆動させる。
【００１７】
ステータ３は、回転軸線Ａを中心とする中央の中空にロータ２を収容する。円筒状のステータ３の内周側には、それぞれ回転軸線Ａを中心とする径方向（以下、単に径方向と言う）の内側に向けて突出するティース３ａが回転軸線Ａを中心とする周方向（以下、単に周方向と言う）に等間隔をおいて複数並んで設けられている。互いに隣り合うティース３ａの間の空間は、それぞれスロット３ｂを形成する。スロット３ｂには、図示しないステータコイルが装着される。
【００１８】
ロータ２は、ロータコア４と、磁石たる永久磁石とを有する。ロータ２のロータコア４は、例えば、打ち抜き加工された珪素鋼板を軸方向に積層して形成される円筒状の部材である。ロータコア４を構成する個々の珪素鋼板の間には絶縁性接着剤が介在しており、個々の珪素鋼板は互いに絶縁状態にある。そして、ロータコア４の軸心部に形成される中空には、回転軸線Ａに沿ってシャフト（図１の５５）が嵌入される。モータ１００において、シャフト５５は不図示の軸受によって回転自在に支持される。
【００１９】
実施形態に係るロータ２は８極ロータであり、ロータ２のロータコア４には、周方向に沿って等間隔に８つの磁極１３が構成されるように、所定の配列で複数の永久磁石が配置される。なお、ロータ２において、互いに周方向に隣り合う磁極１３は、それぞれ逆の極性となるように永久磁石が配置される。８つの磁極１３は、周方向に所定のピッチで並ぶように配設される。
【００２０】
磁極１３は、径方向の外側に向かうにつれて互いの距離を大きくするＶ字状の姿勢で配置される一対の第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂを備える。第１永久磁石１３ａは、後述のｄ軸Ａｄと、ｄ軸Ａｄに対して周方向の一方側で隣り合うｑ軸Ａｑとの間に配置される永久磁石である。また、第２永久磁石１３ｂは、ｄ軸Ａｄと、ｄ軸Ａｄに対して周方向の他方側で隣り合うｑ軸Ａｑとの間に配置される永久磁石である。
【００２１】
ロータコア４において、回転軸線Ａと、マグネットトルクを生成する任意の磁極１３の中心（例えば、磁極１３における第１永久磁石１３ａと第２永久磁石との間の中央位置）とを結ぶ軸が、ｄ−ｑ軸座標のｄ軸Ａｄとなる。また、ｄ軸Ａｄと電気角で直交する軸が、ｄ−ｑ軸座標のｑ軸Ａｑとなる。ロータコア４のうち、互いに隣り合う一対のｑ軸Ａｑとｑ軸Ａｑとの間の部分は、リアクタンストルクを生成する補助磁極部となる。
【００２２】
図３は、ロータ２及びステータ３の横断面の一部を示す断面図である。磁極１３の第１永久磁石１３ａは、ロータコア４を軸方向に貫通する磁石挿入孔内に挿入されて、ロータコア４に保持される。また、磁極１３の第２永久磁石１３ｂは、ロータコア４を軸方向に貫通する磁石挿入孔内に挿入されて、ロータコア４に保持される。同図に示される第１永久磁石１３ａは、同図の時計回り方向において第２永久磁石１３ｂよりも下流側に位置する。
【００２３】
周方向において互いに隣り合う磁極１３の間には、ロータコア４を軸方向に貫通する隣接空隙としてのフラックスバリア１４が２つ配置される。前述の２つのフラックスバリア１４のうち、一方は、第１永久磁石１３ａにおけるｑ軸Ａｑ側の面に隣接し、第１永久磁石１３ａの径方向の外側の面から内側の面への磁束の回り込みを抑制する。また、他方は、第２永久磁石１３ｂにおけるｑ軸Ａｑ側の面に隣接し、第２永久磁石１３ｂの径方向の外側の面から内側の面への磁束の回り込みを抑制する。
【００２４】
周方向において互いに隣り合う磁極１３の間には、ｑ軸Ａｑ上に位置し、且つロータコア４の外周よりも径方向の内側でロータコア４を軸方向に貫通するｑ軸上空隙１５が配置される。
【００２５】
一般に電動車両用モータは、低負荷運転の状態が長時間持続することから、低負荷運転時におけるエネルギー損失を低減することで、省電力性能を向上させることが可能である。特に、ＡＷＤ車両リア用等のアシスト用に使用されるモータでは、０Ｎ・ｍ制御や低負荷運転を多用するため、低負荷運転時のエネルギー損失を低減することが重要となる。
【００２６】
図４は、高速低負荷運転時におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。高速低負荷運転時では、ｑ軸上空隙１５よりも径方向の外側において、互いに周方向に隣り合う磁極１３の一方（同図では左側の磁極１３）から他方（同図では右側の磁極１３）に向かる漏れ磁束短絡経路に沿って延びる第１磁束Ｆ１が生じる。また、ｑ軸上空隙１５よりも径方向の内側において、互いに周方向に隣り合う磁極１３の一方から他方に向かう漏れ磁束短絡経路に沿って延びる第２磁束Ｆ２が生じる。ロータ２は、第１磁束Ｆ１及び第２磁束Ｆ２を発生させることで、磁極１３からステータ３のティース３ａへと渡る磁束を低減して、鉄損を低減することができる。更には、高速回転時において弱め界磁電流を低減して、省エネルギー化を図ることができる。
【００２７】
なお、本稿において、鉄損は、コアにおけるエネルギー損失を意味し、ロータコア４及びステータコアの材質を鉄に限定するものではない。
【００２８】
一方、低速高負荷運転時において、ロータ２は、漏れ磁束短絡経路に沿って延びる第１磁束Ｆ１及び第２磁束を低減する可変磁束特性により、高トルクを発生させることができる。
【００２９】
しかしながら、ｑ軸上空隙１５を備えるロータ２は、ｑ軸上空隙１５を備えない場合に比べて、ｑ軸インダクタンスの低下によってリラクタンストルクを減少させることから、銅損を低減することが困難である。
【００３０】
そこで、実施形態に係るモータ１００のロータコア４は、ｑ軸上空隙１５に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部を備える。
図５は、ロータ２及びステータ３の横断面の一部を図３よりも拡大して示す断面図である。ロータコア４は、径方向の内側から外側に向けてｑ軸上空隙１５内に突出する凸部４ｃを備える。凸部４ｃは、ｑ軸上空隙１５の周方向における中央部の位置で径方向の外側に向けて突出し、ｑ軸Ａｑ上に位置する。この凸部４ｃにより、ｑ軸上空隙１５の周方向の中央部における径方向ギャップが、ｑ軸上空隙１５の周方向の両端部における径方向ギャップよりも小さくなっている。
【００３１】
図６は、低速高負荷運転時のロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。低速高負荷運転時においては、漏れ磁束短絡経路において漏れ磁束が磁気飽和となって減少する一方で、図中太矢印で示されるように、ステータ３の磁束がｑ軸上空隙１５内を径方向に透過する。この透過は、ロータコア４の凸部４ｃによって誘導される。凸部４ｃが、ｑ軸上空隙１５の径方向のギャップをより小さくすることで、ｑ軸上空隙１５に対する磁束の径方向の透過を誘導（促進）するのである。よって、凸部４ｃは、磁束透過誘導部として機能する。ｑ軸上空隙１５を径方向の外側から内側に向けて透過した磁束は、永久磁石の径方向の内側に回り込む。このように、ロータ２は、ステータ３の磁束をｑ軸上空隙１５に透過させて永久磁石に回り込ませることで、ｑ軸インダクタンスの低下によるリラクタンストルクの減少を抑えて、銅損を低減することができる。
【００３２】
なお、ｑ軸上空隙１５の周方向の両端部のそれぞれと、フラックスバリア１４との間には、ロータコア４の一部によって構成される壁４ａ、壁４ｂが存在する。壁４ａ、壁４ｂの長手方向の角度は、永久磁石の遠心力によってロータコア４に作用する応力が最も小さくなる値に設定される。また、本稿において、銅損は、コイルにおけるエネルギー損失を意味し、コイルの材質を銅に限定するものではない。
【００３３】
図７は、比較例に係るモータの低速高負荷運転時におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。比較例に係るロータ２においては、ｑ軸上空隙１５に向けて突出する凸部をロータコア４に備えておらず、ｑ軸上空隙１５の横断面は、逆三角形状の形状になっている。かかる構成では、高負荷運転時において、ステータ３からロータ２に延びる磁束が、ｑ軸上空隙１５を径方向に透過することができない。
【００３４】
本発明者は、実施形態に係るモータ１００と同様の構成のモータ試作品と、比較例に係るモータと同様の構成のモータ試作品とを製造し、それぞれのモータ試作品における高速低負荷運転時のエネルギー損失と、低速高負荷運転時のエネルギー損失とを測定する実験を行った。低速高負荷運転の条件としては、３０００〔ｍｉｎ−１〕＿１６０〔Ｎ・ｍ〕、最大トルク制御による電流制御を採用した。また、高速低負荷運転の条件としては、１００００〔ｍｉｎ−１〕＿〔１０Ｎ・ｍ〕、弱め界磁制御及び最大効率制御による電流制御を採用した。
【００３５】
図８は、比較例に係るモータ、及び実施形態に係るモータ１００について、低速高負荷運転時における鉄損及び銅損を示すグラフである。このグラフでは、比較例における鉄損及び銅損の合計を１００〔％〕として、実施形態における鉄損及び銅損を正規化している。低速高負荷運転時において、実施形態に係るモータ１００は、比較例に係るモータに比べて、銅損を低減することがわかる。実施形態に係るモータ１００では、低速高負荷運転時においても、ステータ３から延びてｑ軸上空隙１５と凸部４ｃとを経て永久磁石の径方向の内側の面に至る磁束が発生することで、リラクタンストルクの増加による銅損の低下が発生するからである。
【００３６】
図９は、比較例に係るモータ、及び実施形態に係るモータ１００について、高速低負荷運転時における鉄損及び銅損を示すグラフである。このグラフにおいても、比較例における鉄損及び銅損の合計を１００〔％〕として、実施形態における鉄損及び銅損を正規化している。高速低負荷運転時においては、実施形態に係るモータ１００の銅損の低減率が低負荷運転時に比べて高くなっている。高速低負荷運転時には、低速高負荷運転時に比べてリラクタンストルクの割合が大きく、リラクタンストルクの増加による銅損低減効果が大きいためである。
【００３７】
図６に示されるように、ｑ軸上空隙１５は、フラックスバリア１４よりも径方向の外側に位置する。ｑ軸上空隙１５の周方向における両端部のそれぞれは、径方向においてロータコア４の一部からなる壁（４ａ、４ｂ）を介してフラックスバリア１４と重なる。かかる構成では、低負荷運転時において、壁（４ａ、４ｂ）の長手方向に沿った漏れ磁束短絡経路を形成することができる。
【００３８】
ロータ２の横断面において、壁（４ａ、４ｂ）におけるｑ軸上空隙１５側の辺と、フラックスバリア１４側の辺とは、互いに平行である。かかる構成では、壁（４ａ、４ｂ）の長手方向において、壁（４ａ、４ｂ）の厚みの均一化を図ることができる。
【００３９】
なお、ｑ軸上空隙１５内は、必ずしも空間である必要はない。ロータ２におけるロータコア４を除く構成要素が除外された場合に、ｑ軸上空隙１５内が空間になる構成であればよい。但し、ｑ軸上空隙１５内が何らかの材料で満たされる場合、その材料は非磁性材料でなければならない。
【００４０】
図１０は、第１変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。実施形態に係るモータ１００においては、ロータコア４の凸部４ｃとして、径方向の内側から外側に向けて突出するものを設けていたが、同図に示されるように、径方向の外側から内側に向けて突出する凸部４ｃを設けてもよい。
【００４１】
これまで、磁極１３として、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂを備える例について説明したが、磁極１３における永久磁石の数は、２つに限られない。磁極１３における永久磁石の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
【００４２】
図１１は、第２変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。第２変形例に係るモータ１００のロータ２の磁極１３は、第１永久磁石１３ａ、第２永久磁石１３ｂ、及び第３永久磁石１３ｃを備える。第１永久磁石１３ａと第２永久磁石１３ｂとは、ｄ軸Ａｄを基準にした線対称となるＶ字状の形状で配置される。第１永久磁石１３ａは、ｄ軸Ａｄよりも図中時計回り方向の下流側に配置され、第２永久磁石１３ｂは、ｄ軸Ａｄよりも図中時計回り方向の上流側に配置される。第３永久磁石１３ｃは、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対よりも径方向の外側に配置され、前述の磁石対と第３永久磁石１３ｃとは径方向に並ぶ。第３永久磁石１３ｃの長手方向における中心に、ｄ軸Ａｄが通る。
【００４３】
磁石対における第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂは、第３永久磁石１３ｃよりもｑ軸Ａｑ側に配置される。ｑ軸上空隙１５は、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対の近傍に配置される。かかる構成では、ｑ軸上空隙１５を第３永久磁石１３ｃの近傍に配置する場合に比べて、ステータ３からｑ軸上空隙１５と凸部４ｃとを経て永久磁石の径方向の内側に至る磁束を増加させて、リラクタンストルクを増加させることができる。
【００４４】
図１２は、第３変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。第３変形例に係るロータ２の磁極１３は、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対と、第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１３ｄからなる磁石対とを備える。これらの磁石対は、径方向に並ぶ態様で配置される。また、何れの磁石対も、２つの永久磁石がＶ字状に配置される。
【００４５】
第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対は、第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１３ｄからなる磁石対よりも径方向の内側に配置される。２つの磁石対のうち、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対が、対をなす２つの永久磁石（１３ａ、１３ｂ）のそれぞれをｑ軸Ａｑに最も近づける。
【００４６】
ｑ軸上空隙１５は、２つの磁石対のうち、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対の近傍に配置される。かかる構成では、第２永久磁石１３ｃ及び第３永久磁石１４ｄからなるの近傍にｑ軸上空隙１５を配置する構成に比べて、ステータ３からｑ軸上空隙１５と凸部４ｃとを経て永久磁石の径方向の内側に至る磁束を増加させて、リラクタンストルクを増加させることができる。
【００４７】
図１３は、第４変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。第４変形例に係るロータ２の磁極１３は、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対と、第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１３ｄからなる磁石対と、第５永久磁石１３ｅとを備える。２つの磁石対及び第５永久磁石１３ｅは、径方向に並ぶ態様で配置される。また、２つの磁石対のそれぞれにおいては、２つの永久磁石がＶ字状に配置される。
【００４８】
第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１３ｄからなる磁石対は、第５永久磁石１３ｅよりも径方向の内側に配置される。また、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対は、第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１３ｄよりも径方向の内側に配置される。２つの磁石対のうち、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対が、対をなす２つの永久磁石（１３ａ、１３ｂ）のそれぞれをｑ軸Ａｑに最も近づける。
【００４９】
ｑ軸上空隙１５は、２つの磁石対のうち、第１永久磁石１３ａ及び第２永久磁石１３ｂからなる磁石対の近傍に配置される。かかる構成では、第３永久磁石１３ｃ及び第４永久磁石１４ｄからなる磁石対、又は第５永久磁石１４ｅの近傍にｑ軸上空隙１５を配置する構成に比べて、ステータ３からｑ軸上空隙１５と凸部４ｃとを経て永久磁石の径方向の内側に至る磁束を増加させて、リラクタンストルクを増加させることができる。
【００５０】
図１４は、第５変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の一部を示す正面図である。第５変形例に係るロータ２においては、磁極１３が１つの永久磁石１３ｇだけからなる。
【００５１】
図１５は、第６変形例に係るモータ１００におけるロータ２及びステータ３の横断面の一部を示す断面図である。第６変形例に係るモータ１００において、ロータコア４は、ｑ軸上空隙１５に向けて径方向に突出する凸部を備えていない。その代わりに、ロータコア４は、コア本体から独立してｑ軸上空隙１５内に位置する独立部４ｄを備える。ｑ軸上空隙１５内において、独立部４ｄを除く領域には、非磁性樹脂１７が封入されている。ロータコア４の独立部４ｄは、ｑ軸上空隙１５に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部として機能する。
【００５２】
回転機としてのモータ１００に本発明を適用した例について説明したが、回転機としての発電機（ダイナモ）に本発明を適用してもよい。
【００５３】
本発明は上述の実施形態に限られず、本発明の構成を適用し得る範囲内で、実施形態とは異なる構成を採用することもできる。本発明は、以下に説明する態様毎に特有の作用効果を奏する。
【００５４】
〔第１態様〕
第１態様は、回転軸線（例えば回転軸線Ａ）を中心に回転するロータコア（例えばロータコア４）と、回転軸線を中心とする周方向に沿って並ぶ態様で前記ロータコアに保持される複数の磁極（例えば磁極１３）と、複数の前記磁極のそれぞれの磁石におけるｑ軸（例えばｑ軸Ａｑ）側の面に隣接し且つ前記ロータコアを軸方向に貫通する複数の隣接空隙（例えばフラックスバリア１４）と、前記周方向においてｑ軸上に位置し、且つ前記ロータコアの外周よりも径方向の内側で前記ロータコアを軸方向に貫通する複数のｑ軸上空隙（例えばｑ軸上空隙１５）とを備えるロータ（例えばロータ２）であって、前記ロータコアが、前記ｑ軸上空隙に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部（例えば凸部４ｃ又は独立部４ｄ）を備える、ことを特徴とするものである。
【００５５】
第１態様では、低負荷運転時に、ｑ軸上空隙よりも径方向の外側、及び径方向の内側のそれぞれにおいて、一方の磁極から他方の磁極へ向かう漏れ磁束短絡経路に沿って延びる磁束を生じる。これにより、ロータは、磁極からステータへと渡る磁束を低減して、鉄損を低減することができる。
また、第１態様では、高負荷運転時に、漏れ磁束短絡経路に沿って延びる磁束を低減する可変磁束特性により、高トルクを発生させることができる。
また、第１態様では、ロータコアの磁束透過誘導部が、ステータから延び、ロータのｑ軸上空隙を透過して磁石の径方向の内側に回り込む磁束を増加させる。これにより、第１態様によれば、ｑ軸インダクタンスの低下によるリラクタンストルクの減少を抑えることで、銅損を低減することができる。
【００５６】
〔第２態様〕
第２態様は、第１態様の構成を備え、且つ、前記磁束透過誘導部が、径方向の内側から外側、又は径方向の外側から内側に向けて、前記ｑ軸上空隙内に突出する凸部（例えば凸部４ｃ）である、ことを特徴とするものである。
【００５７】
第２態様においては、ロータコアの凸部が、ステータから延び、ロータのｑ軸上空隙を透過して磁石の径方向の内側に回り込む磁束を増加させる。これにより、第２態様によれば、ｑ軸インダクタンスの低下によるリラクタンストルクの減少を抑えることで、銅損を低減することができる。
【００５８】
〔第３態様〕
第３態様は、第１態様又は第２態様の構成を備え、且つ、互いに周方向に隣り合う前記磁極の間において、前記ｑ軸上空隙が前記隣接空隙よりも径方向の外側に位置し、前記ｑ軸上空隙の周方向における両端部のそれぞれが、径方向において前記ロータコアの一部からなる壁（例えば壁４ａ、壁４ｂ）を介して前記隣接空隙と重なる、ことを特徴とするものである。
【００５９】
第３態様によれば、低負荷運転時において、壁の長手方向に沿った漏れ磁束短絡経路を形成することができる。
【００６０】
〔第４態様〕
第４態様は、第３態様の構成を備え、且つ、前記ロータの横断面において、前記壁における前記ｑ軸上空隙側の辺と、前記隣接空隙側の辺とが互いに平行である、ことを特徴とするものである。
【００６１】
第４態様によれば、壁の長手方向において、壁の厚みの均一化を図ることができる。
【００６２】
〔第５態様〕
第５態様は、第１態様〜第４態様の何れかの構成を備え、且つ、複数の前記磁極のそれぞれが、径方向に並ぶ複数の磁石を備え、径方向に並ぶ複数の磁石のうち、最もｑ軸側に配置される磁石の近傍に、前記ｑ軸上空隙が配置される、ことを特徴とするものである。
【００６３】
第５態様によれば、径方向に並ぶ複数の磁石において、最もｑ軸側に配置される磁石と、他の磁石とのうち、他の磁石の近傍にｑ軸上空隙１５を配置する場合に比べて、ステータからロータコアのｑ軸上空隙と磁束透過誘導部とを経て磁石の径方向の内側に回り込む磁束を増加させて、リラクタンストルクを増加させることができる。
【００６４】
〔第６態様〕
第６態様は、回転軸線を中心にして回転するロータと、前記ロータの中心を貫通するシャフト（例えばシャフト５５）と、回転軸線を中心にした周方向に前記ロータを囲むステータ（例えばステータ３）とを備える回転機（例えばモータ１００）であって、前記ロータが、第１態様〜第５態様の何れかのロータである、ことを特徴とするものである。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、モータ、ダイナモなどの回転機に適用が可能である。
【符号の説明】
【００６６】
２：ロータ、    ３：ステータ、    ４：ロータコア、    ４ａ：壁、    ４ｂ：壁、    ４ｃ：凸部、    １３：磁極、    １３ａ：第１永久磁石、    １３ｂ：第２永久磁石、    １３ｃ：第３永久磁石、    １３ｄ：第４永久磁石、    １３ｅ：第５永久磁石、    １３ｆ：第６永久磁石、    １３ｇ：永久磁石、    １４：フラックスバリア（隣接空隙）、    １５：ｑ軸上空隙、    ５５：シャフト、    Ａ：回転軸線、    Ａｄ：ｄ軸、    Ａｑ：ｑ軸
【要約】      （修正有）【課題】低負荷運転時の鉄損を低減し、高負荷運転時に高トルクを発生させ、且つ、銅損を低減することができるロータを提供する。【解決手段】ロータ２は、回転軸線を中心に回転するロータコア４と、周方向に沿って並ぶ態様でロータコア４に保持される複数の磁極１３と、複数の磁極１３のそれぞれの永久磁石（１３ａ、１３ｂ）におけるｑ軸（Ａｑ）側の面に隣接し且つロータコア４を軸方向に貫通する複数のフラックスバリア１４と、周方向においてｑ軸上に位置し、且つロータコア４の外周よりも径方向の内側でロータコア４を軸方向に貫通する複数のｑ軸上空隙１５とを備える。ロータコア４は、ｑ軸上空隙１５に対する磁束の径方向の透過を誘導する磁束透過誘導部たる凸部４ｃを備える。【選択図】図６【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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