JP2008312316A

JP2008312316A - 回転電機

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Publication number: JP2008312316A
Application number: JP2007156350A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Miura; 徹也三浦; Yoshiyuki Hisamatsu; 義幸久松
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2007-06-13
Filing date: 2007-06-13
Publication date: 2008-12-25
Anticipated expiration: 2027-06-13
Also published as: US20100181864A1; DE112008001567T5; US7960886B2; JP4900069B2; WO2008153171A1; CN101682220A; CN101682220B

Abstract

【課題】ノイズの低減が図られた回転電機を提供する。
【解決手段】回転電機は、分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子１００と、複数の磁極を有し、固定子１００に向い合う外周を有する回転子１０と、回転子１０の外周１３に形成された第１溝部５１Ａと、磁極のうち、第１溝部５１Ａに対して、第１溝部５１Ａに最も近接する基準磁極３０Ａと反対側に位置する部分に形成された第２溝部５１Ｂと、第１溝部５１Ａと前記第２溝部５１Ｂとの間に位置し、前記第１および前記第２溝部５１Ａ，５１Ｂによって規定された突起部５２とを備え、第１溝部５１Ａおよび第２溝部５１Ｂの回転子１０の周方向の幅に対する、回転子１０の周方向における突起部の幅の半分の幅の比は、０．３７以上６以下とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、回転電機に関し、特にノイズの低減が図られた回転電機に関する。

一般に、車両に搭載される回転電機では、トルクリプル、コギングトルクを低減させることが求められている。トルクリプルは、出力トルクの変動分を平均トルクに対する百分率で示すものであり、一般的に、このトルクリプルが大きいほど回転電機に振動および騒音が大きくなることが知られている。

そして、コギングトルクの低減が図られた回転電機として、たとえば、特開２００５−３５４７９８号公報に記載された回転電機等がある。
特開２００５−３５４７９８号公報特開２００５−１２３２８１号公報特開２００５−２１０８２６号公報

しかし、上記従来の回転電機においては、特定の次数のトルクリプルに着目して、その低減を図る手法については、何等記載されていない。

特に、上記従来技術においては、回転電機に生じるノイズの高周波成分と、特定次数のトルクリプル成分および特定次数のラジアル力成分との相関関係に着目して、特定の次数のノイズ低減を図るものは、いずれにも提案されていない。

すなわち、上記従来の回転電機においては、回転電機に生じるモータノイズは、フーリエ変換することで、特定の次数のモータノイズ成分が大きくなっていることに着目されていない。このため、結果として、上記従来の回転電機においては、十分にモータノイズの低減を図ることができないものとなっている。

本発明は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、ノイズの低減が図られた回転電機を提供することである。

本発明に係る回転電機は、１つの局面では、分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、複数の磁極を有し、固定子に向い合う外周を有する回転子と、回転子の外周に形成された第１溝部と、磁極のうち、第１溝部に対して、第１溝部に最も近接する基準磁極と反対側に位置する部分に形成された第２溝部とを備える。

そして、上記第１溝部と第２溝部との間に位置し、第１および第２溝部によって規定された突起部とを備え、第１溝部および第２溝部の回転子の周方向の幅に対する、回転子の周方向における突起部の幅の半分の幅の比は、０．３７以上６以下とされる。

好ましくは、上記回転子の周方向の第１溝部の幅は、電気角度で、０．４６度以上３．４５度以下とされ、突起部の回転子の周方向の幅は、５．１度以上１１．０８度以下とされる。

好ましくは、上記回転子の周方向の第１溝部の幅は、電気角度で、２．０度以上３．４５度以下とされ、突起部の幅は、電気角度で、５．１度以上８．０度以下とされる。

好ましくは、上記回転子の周方向における突起部の幅の半分の幅の電気角度と、回転子の周方向における第１溝部の幅の電気角度との合計は、一定とされる。

好ましくは、上記溝部は、回転子の外周上の基準位置から、溝部に最も近接する基準磁極の中心線から離れるように延び、基準位置は、該基準位置と回転子の中心点とが通る仮想直線と、基準磁極の中心線とのなす電気角度が８４度となる位置とされる。

本発明に係る回転電機は、他の局面では、分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、複数の磁極を有し、固定子に向き合う外周を有する回転子と、回転子に埋設され、磁極を規定する永久磁石と、磁石に対して、回転子の径方向側に位置し、回転子に外周に、回転子の周方向に間隔を隔てて形成された複数の突極部とを備える。

そして、この回転電機は、上記突極部に対して、隣り合う回転子の外周に形成され、突極部の周方向端部から、該周方向端部と回転子の第１基準位置との間に位置する部分にまで延びる溝部とを備え、第１基準位置は、該第１基準位置と回転子の中心点とを通る仮想直線と、磁極の中心線とのなす電気角度が９０度となる位置に位置する。そして、この回転電機では、突極部の回転子の周方向の電気角度の半分の電気角度に対する、溝部の回転子の周方向の電気角度の比は、０より大きく０．０７以下とされる。

本発明に係る回転電機は、他の局面では、分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、複数の磁極を有し、固定子に向い合う外周を有する回転子と、回転子の外周に、回転子の周方向に間隔を隔てて形成された複数の突極部と突極部と隣り合う回転子の外周に形成された溝部とを備える。そして、上記突極部の一方の周方向端部と、回転子の中心点とにより規定される第１端部仮想直線と、突極部の他方の周方向端部と、回転子の中心点とにより規定される第２端部仮想直線との電気角度が、８４度とされる。

本発明に係る回転電機によれば、ノイズのうち、特定の高調波成分の低減を図ることができる。

本実施の形態に係る回転電機１について、図１から図９を用いて、説明する。なお、同一の構成または相当する構成については、同一の符号を付して、その説明を省略する。

図１は、本実施の形態に係る回転電機１の断面図である。図２は、図１中のＩＩで示される部分を拡大した拡大図である。

図１および図２に示されるように、回転電機１は、分布巻により形成された複数の巻線相としてのＵ相コイル１１０Ｕと、Ｖ相コイル１１０Ｖと、Ｗ相コイル１１０Ｗとを有する固定子１００と、複数の磁極としての永久磁石３０を有し、固定子１００に向い合う外周面（外周）１３を有する回転子１０とを備えている。

固定子１００は、環状のコア体１０３を有し、たとえば、複数の磁性鋼板を積層して構成されている。このコア体１０３の内周面には、径方向内方に向けて突出する複数のステータティース１０１が形成されている。このステータティース１０１間には、スロット部（凹部）１０２が形成されており、各スロット部１０２は、コア体１０３の内周側に向けて開口している。なお、スロット部１０２は、本実施の形態に係る回転電機１においては、４８箇所形成されている。

ステータティース１０１には、分布巻により巻線相としてのＵ相コイル１１０Ｕ、Ｖ相コイル１１０Ｖ、Ｗ相コイル１１０Ｗが巻回されている。すなわち、回転電機１は、３相のモータジェネレータとされている。なお、Ｕ相コイル１１０Ｕが最もコア体１０３の外周側に位置しており、このＵ相コイル１１０Ｕより径方向内方側にＶ相コイル１１０Ｖが位置している。そして、このＶ相コイル１１０Ｖに対して径方向内方側にＷ相コイル１１０Ｗが位置している。

なお、この図１に示す例においては、ステータティース１０１に各コイルを直接巻回しているが、他にも、たとえば、インシュレータを用いて各コイルを装着するようにしてもよい。

このように巻回された各Ｕ相コイル１１０Ｕ、Ｖ相コイル１１０Ｖ、Ｗ相コイル１１０Ｗには、それぞれ位相がずれた交流電力が供給される。これにより、各コイル１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗを通るような磁束が発生する。

回転子１０は、鉄または鉄金属などから構成された電磁鋼板を積層することで形成された円柱状のコア体２０を備えている。

このコア体２０には、コア体２０の周方向に間隔を隔てて形成され、永久磁石３０を収容する複数の磁石収容部２０Ａ〜２０Ｈが形成されている。

ここで、磁石収容部２０Ａは、一対の穴部２０Ａ１、２０Ａ２を有しており、各穴部２０Ａ１、２０Ａ２は、コア体２０の周方向に僅かに離間している。そして、この穴部２０Ａ１、２０Ａ２内に永久磁石３０（３０Ａ）が収容されている。各穴部２０Ａ１、２０Ａ２を規定するコア体２０の内表面と、永久磁石３０との間には、隙間部４０が形成されている。この隙間部４０は、永久磁石３０の両端部に位置している。

そして、穴部２０Ａ１内に収容された永久磁石３０の表面のうち、コア体２０の外周面側の磁性と、穴部２０Ａ２内に収容された永久磁石３０の表面のうち、コア体２０の外周面側の磁性とは同じ磁性とされている。

他の磁石収容部２０Ｂ〜２０Ｈも上記磁石収容部２０Ａと同様に、一対の穴部を有しており、各穴部には永久磁石３０が収容されている。

ここで、一の磁石収容部２０Ａ〜２０Ｈに収容された各永久磁石３０のうち、コア体２０の外周面側の磁性と、この磁石収容部２０Ａ〜２０Ｈに対してコア体２０の周方向に隣り合う磁石収容部２０Ａ〜２０Ｈ内に収容された永久磁石３０のうち、コア体２０の外周面側の磁性とは、互いに異なるようになっている。このため、コア体２０の周方向に向けて各磁石収容部２０Ａ〜２０Ｈ内に収容された磁石３０のうち、コア体２０の外周面側の磁性は、交互に異なるように配置されている。そして、回転電機１は、３相８極のモータジェネレータとされている。

図１および図２において、磁石収容部２０Ａの各穴部２０Ａ１、２０Ａ２内に収容された各永久磁石３０Ａの外周側の各磁性は同じである。そして、磁石収容部２０Ａ内に収容された永久磁石３０Ａの外周側の磁性と、この磁石収容部２０Ａと隣り合う磁石収容部２０Ｂ、２０Ｈの穴部に収容された永久磁石３０の外周側の磁性とは異なる。

このため、磁石収容部２０Ａ内に収容された永久磁石３０Ａの磁極の中心線１１Ａは、穴部２０Ａ１と穴部２０Ａ２の中間と、コア体２０の中心点１２０とを通る。さらに、この中心線１１となす電気角度が９０度となる仮想直線１２は、磁石収容部２０Ａと、この磁石収容部２０Ａに対してコア体２０の周方向に隣り合う磁石収容部２０Ｂとの中間を通ると共に、中心点１２０を通る。

このように、回転子１０は、複数の永久磁石３０を備えており、固定子１００の各コイル１１０Ｕ、１１０Ｖ、１１０Ｗに交流電力が供給されることで、固定子１００は、回転する。なお、回転子１０は、回転子１０の中央部に形成された貫通孔に挿入された回転シャフト１３０に固設されており、この回転シャフト１３０は、回転可能に支持されている。

ここで図２に示すように、回転子１０の外周面１３のうち、磁石収容部２０内に収容された永久磁石３０に対して、回転子１０の径方向外方に位置する部分には、突極部６０が形成されている。なお、この突極部６０の周面には、溝部１４が形成されている。この溝部１４の底部と回転子１０の中心点１２０とを通る仮想直線と、中心線１１とにより規定される電気角度は、６度以上２２度以下とされている。

そして、この突極部６０に対して、回転子１０の周方向に隣り合う位置には、溝部５１が形成されている。溝部５１は、突極部６０の周方向の両端部側に位置している。ここで、図２において、溝部５１Ａは、全ての永久磁石３０のうち、永久磁石３０Ａに最も近接している。そして、回転子１０のうち、永久磁石３０Ａの磁極の中心線１１Ａに対して対称に位置する部分に２つの溝部５１Ａが形成されている。そして、この２つの対称配置された溝部５１Ａによって、上記突極部６０Ａが規定されている。

図３は、溝部５１Ａおよびその近傍を示す拡大図である。この図３に示すように、突極部６０Ａの一方の周方向端部５４Ａと、回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１５と、永久磁石３０Ａの磁極の中心線１１とにより規定される電気角度Ｃは、８４度とされており、突極部６０Ａの周方向の幅（電気角度Ｃ×２）は、１６８度（電気角度）とされている。すなわち、突極部６０は、中心線１１に対して対称的に形成されている。

そして、溝部５１Ａは、この突極部６０Ａの周方向端部（基準位置）５４Ａから基準位置５３に向けて、回転子１０の周方向に延びている。ここで、基準位置５３と回転子１０の中心点とを通る仮想直線１２と、永久磁石３０Ａの磁極の中心線１１とにより規定される電気角度が９０度となるように、基準位置５３が位置している。

溝部５１Ａは、突極部６０Ａの周方向端部５４Ａから基準位置５３に向けて延びており、周方向端部５４Ａから基準位置５３との間にまで達している。

ここで、各永久磁石３０に対して、突極部６０が形成されており、各突極部６０の幅も、電気角度で１６８度とされている。そして、この突極部６０に隣り合う位置に溝部５１が形成されている。そして、たとえば、図３に示すように、永久磁石３０Ｂの中心線１１から永久磁石３０Ａ側に８４度（電気角度）の位置に突極部６０Ｂの一方の周方向端部５５Ａが位置しており、この周方向端部５５Ａに対して永久磁石３０Ａ側に隣り合う回転子１０の外周面１３には、溝部５１Ｂが形成されている。

そして、図３に示すように、基準位置５３と、回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１２に対して、対称な位置に溝部５１Ａと溝部５１Ｂとが位置している。

ここで、各溝部５１の幅は全て同一とされており、各溝部５１の幅が、６度より小さい場合には、各溝５１間には、突起部５２が規定される。

このため、図３に示すように、溝部５１Ａと溝部５１Ｂとの間には、突起部５２Ａが規定される。この突起部５２Ａの先端部の周方向中央部は、永久磁石３０Ａおよび永久磁石３０Ｂの各磁極の中心線１１に対して電気角度９０度の位置に位置している。

すなわち、突起部５２Ａの先端部の周方向中央部は、上記基準位置５３が位置しており、この突起部５２Ａの両隣りに、溝部５１Ａ，５１Ｂが形成されている。

ここで、各突極部６０の周方向の幅は、１６８度（電気角度）とされており、各突極部６０は、回転子１０の外周面１３に等間隔に配置されている。このため、各突極部６０間の幅は、１２度（電気角度）とされている。

このため、突起部５２の周方向の幅の半分の幅の電気角度と、溝部５１Ａまたは溝部５１Ｂの幅の電気角度の和は、６度（電気角度）とされている。すなわち、図３において、溝部５１Ａの周方向の幅をｔ１度（電気角度）とし、さらに、突起部５２Ａの幅をｔ２度（電気角度）とすると、ｔ１+ｔ２/２＝６度となっている。なお、溝部５１Ａの周方向の幅のｔ１の電気角度は、溝部５１Ａの開口縁部のうち、周方向の幅が最も大きい部分を規定する点と中心点Ｏとを通る仮想直線と、他方の点と中心点Ｏとを通る仮想直線とによって規定される電気角度である。なお、本実施の形態に係る回転電機１においては、溝部５１は、回転子１０の軸方向に延びており、溝部５１の幅は、均一な方形形状とされている。また、この溝部５１の深さも、回転子１０の軸方向に亘って均一なものとされている。

さらに、突極部６０Ａの周方向の幅の電気角度Ｃの半分に対する、溝部５１Ａの幅ｔ１の比Ｇ（＝ｔ１/（Ｃ/２））は、０より大きく０．０７以下となる。図４は、溝部５１Ａ，５１Ｂの幅の電気角度が６度とされたときの回転電機１において、溝部５１Ａ，５１Ｂおよびその近傍を示す拡大図である。

このように、溝部５１Ａ，５１Ｂの電気角度を６度としたときには、各溝部が連通して、突起部５２は規定されない。

なお、図１から図４においては、溝部１４が形成されており、この溝部１４によっても、トルクリプル２４次成分の低減をも図ることができるが、この溝部１４は必須の構成ではない。図５は、回転子１０の変形例を示す断面図であり、この図５に示すように、溝部１４を形成しなくてもよい。

図６は、シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅５１の溝幅が異なる各種回転電機１を駆動させた際に生じるトルクリプルの２４次成分を示すグラフであり、図７は、シミュレーション結果を示すグラフであり、トルクリプル４８次成分を示すグラフである。さらに、図８は、シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅５１の溝幅が異なる各種回転電機１を駆動させた際に、回転子に生じるラジアル力の２４次成分を示すグラフであり、図９は、シミュレーション結果を示すグラフであり、ラジアル力の４８次成分を示すグラフである。

ここで、回転電機１が駆動することにより生じるノイズは、各種ノイズが重なり合うことで構成されている。そして、本実施の形態に係る回転電機１のように、３相８極モータジェネレータにおいては、回転電機１が駆動することにより生じるノイズをフーリエ変換することで得られる各次数のノイズ成分のうち、相数と極数との最小公倍数に対応する２４次のノイズが大きくなる。さらに、回転電機１が駆動することにより生じるノイズをフーリエ変換することで得られる各次数のノイズ成分のうち、スロット数に対応する次数のノイズも大きくなる。

ここで、図６において、横軸は、溝部５１の幅を電気角度で示し、左側の縦軸はトルクリプル２４次成分を示す。さらに、右側の縦軸は、溝部５１が形成されていない回転電気に生じるトルクリプル２４次成分を１００％としたときに、各溝部の幅を変動させたときに生じるトルクリプル２４次成分の大きさを示すものである。

そして、この図６に示すように、溝部５１の幅（ｔ１）が大きくなるにつれて、トルクリプル２４次成分の大きさが小さくなることが期待できることが分かる。トルクリプル２４次成分が低減されることにより、回転電機１が駆動した際に、生じるモータノイズをフーリエ変換したときに得られるモータノイズの２４次成分を低減することができる。

すなわち、図３において、各溝部５１Ａ，５１Ｂの幅（ｔ１）が、０度（電気角度）より大きく、６度（電気角度）以下とすることで、トルクリプル２４次成分の低減を図ることができる。

そして、突極部６０の一方の周方向端部５４Ａと回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１６と、中心線１１とにより規定される電気角度Ｃ（突極部）に対する、溝部５１の周方向の幅ｔ１（電気角度）の比は、０より大きく０．０７以下となる。

図８において、横軸は、溝部５１の幅を電気角度で示し、左側の縦軸はラジアル力２４次成分を示す。さらに、右側の縦軸は、溝部５１が形成されていない回転電気に生じるラジアル力２４次成分を１００％としたときに、各溝部の幅を変動させたときに生じるラジアル力２４次成分の大きさを示すものである。

この図８に示すように、溝部５１の周方向の幅が電気角度で０度より大きくなることで、ラジアル力２４次成分が大きく低減できることが分かる。このように、ラジアル力２４次成分が低減されると、回転電機１を駆動した際に生じるモータノイズの２４次成分が低減される。このため、図３において、各溝部５１Ａ，５１Ｂの幅（ｔ１）が、０度（電気角度）より大きく、６度（電気角度）以下とすることで、トルクリプル２４次成分の低減を図ることができる。突極部６０の一方の周方向端部５４Ａと回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１６と、中心線１１とにより規定される電気角度Ｃ（突極部）に対する、溝部５１の周方向の幅ｔ１の比は、０より大きく０．０７以下となる。

図９は、横軸は、溝部５１の幅を電気角度で示し、左側の縦軸はラジアル力４８次成分を示す。さらに、右側の縦軸は、溝部５１が形成されていない回転電気に生じるラジアル力４８次成分を１００％としたときに、各溝部の幅を変動させたときに生じるラジアル力４８次成分の大きさを示すものである。

この図９に示すように、溝部５１の周方向の幅が０度（電気角度）より大きい範囲では、ラジアル力４８次成分が低くなっていることが分かる。このため、回転電機１を駆動した際に生じるモータノイズの４８次成分の低減を図ることができる。

このため、図３において、各溝部５１Ａ，５１Ｂの幅（ｔ１）が、０度（電気角度）より大きく、６度（電気角度）以下とすることで、ラジアル力４８次成分の低減を図ることができる。突極部６０の一方の周方向端部５４Ａと回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１６と、中心線１１とにより規定される電気角度Ｃ（突極部）に対する、溝部５１の周方向の幅ｔ１の比は、０より大きく０．０７以下となる。

上記図６、図８および図９に示されたデータにより、突極部６０の一方の周方向端部５４Ａと回転子１０の中心点Ｏとを通る仮想直線１６と、中心線１１とにより規定される電気角度Ｃ（突極部）に対する、溝部５１の周方向の幅ｔ１の比が、０より大きく０．０７以下となるように、溝部５１および突極部６０を形成することで、モータノイズ２４次成分および４８次成分の低減を図ることができることが分かる。さらに、換言すれば、突極部６０の周方向端部５４Ａと中心線１１とのなす電気角度を８４度として、さらに、この周方向端部５４Ａを基準位置として、回転子１００の突極部６０と反対側に延びる溝部を形成することで、回転電機１に生じるノイズの２４次成分と４８次成分とを低減できることが分かる。

さらに、この図９において、溝部５１の周方向の幅が、電気角度３．４５度よりも小さい範囲では、ラジアル力４８成分が低減されていることが分かる。

このように、溝部５１の幅ｔ１が電気角度３．４５となるときには、突起部５２の周方向の幅ｔ２は、５．１度（電気角度）となる。ここで、突起部５２の幅ｔ２の半分の幅（ｔ２／２）と、溝部５１の幅ｔ１との合計は、電気角度で６度となっているため、溝部５１の幅ｔ１が小さくなるにつれて、突起部５２の幅ｔ２は、大きくなる。

これにより、突起部５２の幅ｔ２の半分の幅に対する、溝部５１の幅の比は、０．３７以上となる。

すなわち、突起部５２の幅ｔ２の半分の幅に対する、溝部５１の幅の比が、０．３７以上となるように、突起部５２および溝部５１を規定することで、ラジアル力４８次成分を低く抑えることができる。

なお、余りに幅の小さい溝部５１を形成するのは困難であるため、溝部５１Ａの幅ｔ１は、０．４６度以上とするのが好ましい。なお、この際、突起部５２の幅ｔ２は、１１．０８度（電気角度）となる。

すなわち、これにより、突起部５２の幅ｔ２の半分の幅に対する、溝部５１の幅の比は、０．３７以上６以下とするのが好ましい。

さらに、溝部５１の幅ｔ１を、２．０度（電気角度）以上３．４５度（電気角度）以下とすることで、ラジアル力４８次成分の低減を図ることができることが分かる。この際、突起部５２の周方向の幅ｔ２の電気角度は、５．１度以上８．０度以下となる。なお、このような範囲内に溝部５１を幅ｔ１を形成した際においても、図６および図８に示すように、トルクリプル２４次成分およびラジアル力２４次成分は、低く抑えられている。このため、モータノイズの２４次成分の低減を確保しつつ、ノイズの４８次成分の低減をも図ることができる。

図７は、横軸は、溝部５１の幅を電気角度で示し、左側の縦軸はトルクリプル４８次成分を示す。さらに、右側の縦軸は、溝部５１が形成されていない回転電気に生じるトルクリプル４８次成分を１００％としたときに、各溝部の幅を変動させたときに生じるトルクリプル４８次成分の大きさを示すものである。

この図７に示すように、溝部５１の幅ｔ１が、電気角度で３．４５度より小さくなることで、トルクリプル４８次成分の低減を図ることができることが分かる。

すなわち、突起部５２の幅ｔ２の半分の幅に対する、溝部５１の幅の比が、０．３７以上となるように、突起部５２および溝部５１を規定することで、ラジアル力４８次成分およびトルクリプル４８次成分のいずれも低減することができることが分かる。

さらに、好ましくは、溝部５１の幅ｔ１を電気角度で２．３度以上３．４５度以下とする。このように溝部５１を形成することで、特に、トルクリプル４８次成分の低減を図ることができることが分かる。

なお、このような範囲に溝部５１の幅ｔ１を設定したときにおいても、図６および図８に示すように、トルクリプル２４次成分およびラジアル力２４次成分は小さく抑えられている。なお、上記図６から図９に示されたシミュレーション結果は、たとえば、磁場解析ソフト、たとえばＪ−ＭＡＧ等を用いて、算出したものである。以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。さらに、上記数値などは、例示であり、上記数値および範囲にかぎられない。

本発明は、回転電機に好適である。

本実施の形態に係る回転電機の断面図である。図１中のＩＩで示される部分を拡大した拡大図である。溝部およびその近傍を示す拡大図である。溝部の幅の電気角度が６度とされたときの回転電機において、溝部およびその近傍を示す拡大図である。回転子の変形例を示す断面図である。シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅の溝幅が異なる各種回転電機を駆動させた際に生じるトルクリプルの２４次成分を示すグラフである。シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅の溝幅が異なる各種回転電機を駆動させた際に生じるトルクリプル４８次成分を示すグラフである。シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅の溝幅が異なる各種回転電機を駆動させた際に、回転子に生じるラジアル力の２４次成分を示すグラフである。シミュレーション結果を示すグラフであり、溝幅の溝幅が異なる各種回転電機を駆動させた際に、ラジアル力の４８次成分を示すグラフである。

符号の説明

１回転電機、１０回転子、１１中心線、１２，１３，１５，１６仮想直線、２０コア体穴部、２０磁石収容部、３０永久磁石、５１Ａ，５１Ｂ、５１溝部、５２突起部、５３基準位置、５４Ａ，５５Ａ周方向端部、１００固定子、１０１ステータティース、１０２スロット部、１２０中心点。

Claims

分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、
複数の磁極を有し、前記固定子に向い合う外周を有する回転子と、
前記回転子の前記外周に形成された第１溝部と、
前記磁極のうち、前記第１溝部に対して、前記第１溝部に最も近接する基準磁極と反対側に位置する部分に形成された第２溝部と、
前記第１溝部と前記第２溝部との間に位置し、前記第１および前記第２溝部によって規定された突起部とを備え、
前記第１溝部および第２溝部の前記回転子の周方向の幅に対する、前記回転子の周方向における前記突起部の幅の半分の幅の比は、０．３７以上６以下とされた、回転電機。
前記回転子の周方向の前記第１溝部の幅は、電気角度で、０．４６度以上３．４５度以下とされ、前記突起部の回転子の周方向の幅は、５．１度以上１１．０８度以下とされた、請求項１に記載の回転電機。
前記回転子の周方向の前記第１溝部の幅は、電気角度で、２．０度以上３．４５度以下とされ、前記突起部の幅は、電気角度で、５．１度以上８．０度以下とされた、請求項１に記載の回転電機。
前記回転子の周方向における前記突起部の幅の半分の幅の電気角度と、前記回転子の周方向における前記第１溝部の幅の電気角度との合計は、一定とされた、請求項１から請求項３のいずれかに記載の回転電機。
前記溝部は、前記回転子の外周上の基準位置から、前記溝部に最も近接する基準磁極の中心線から離れるように延び、
前記基準位置は、該基準位置と前記回転子の中心点とが通る仮想直線と、前記基準磁極の中心線とのなす電気角度が８４度となる位置とされた、請求項１から請求項４のいずれかに記載の回転電機。
分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、
複数の磁極を有し、前記固定子に向き合う外周を有する回転子と、
前記回転子に埋設され、前記磁極を規定する永久磁石と、
前記磁石に対して、前記回転子の径方向側に位置し、前記回転子に外周に、前記回転子の周方向に間隔を隔てて形成された複数の突極部と、
前記突極部に対して、隣り合う前記回転子の外周に形成され、前記突極部の周方向端部から、該周方向端部と前記回転子の第１基準位置との間に位置する部分にまで延びる溝部とを備え、
前記第１基準位置は、該第１基準位置と前記回転子の中心点とを通る仮想直線と、前記磁極の中心線とのなす電気角度が９０度となる位置に位置し、
前記突極部の前記回転子の周方向の電気角度の半分の電気角度に対する、前記溝部の前記回転子の周方向の電気角度の比は、０より大きく０．０７以下とされた、回転電機。
分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、
複数の磁極を有し、前記固定子に向い合う外周を有する回転子と、
前記回転子の外周に、前記回転子の周方向に間隔を隔てて形成された複数の突極部と、
前記突極部と隣り合う前記回転子の外周に形成された溝部とを備え、
前記突極部の一方の周方向端部と、前記回転子の中心点とにより規定される第１端部仮想直線と、前記突極部の他方の周方向端部と、前記回転子の中心点とにより規定される第２端部仮想直線との電気角度が、８４度とされた、回転電機。