JP2012161228A

JP2012161228A - 回転電機用回転子

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Publication number: JP2012161228A
Application number: JP2011021418A
Authority: JP
Inventors: Shinya Sano; 新也佐野; Kenji Kurokawa; 顕史黒川
Original assignee: Aisin Seiki Co Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp; Aisin Corp
Priority date: 2011-02-03
Filing date: 2011-02-03
Publication date: 2012-08-23
Anticipated expiration: 2031-02-03
Also published as: CN102629787A; JP5328821B2; US20120200187A1; CN102629787B; US8890385B2

Abstract

【課題】回転電機の高負荷回転時におけるリアクタンストルクを増大させてトルク発生効率を改善することができる回転電機用回転子を提供する。
【解決手段】回転電機用回転子１０には、回転子鉄心１２の外周部に複数の磁極２４が周方向に間隔を置いて設けられている。各磁極２４は、中央磁石２６と、この中央磁石２６の周方向両側に外周側へ向かって互いの間隔が広がるように配置される一対の周方向磁石２８と、中央磁石２６の周方向端部に近接して設けられ回転子鉄心１２を構成する磁性材料よりも透磁率が低い低透磁率領域３８とを有する。そして、周方向磁石２８の磁極内側面とこれに対向する低透磁率領域３８との間に形成される磁路入口部４３の幅が回転子鉄心１２の外周面１３に向かって狭まるように形成されて低透磁率領域３８が周方向磁石２８側に拡張されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機用回転子に係り、特に、回転子鉄心の外周部に複数の磁極が周方向に間隔を置いて設けられている回転電機用回転子に関する。

従来、例えば特開２００１−１４５２８３号公報（以下、特許文献１という）には、図６に示すような構成の磁極６２が回転子鉄心６４の周方向に等間隔で複数設けられている永久磁石式回転電機の回転子６０が開示されている。この回転子６０の磁極６２は、４つの永久磁石６６，６８ａ，６８ｂ，７０を含んで構成されている。

上記４つの永久磁石は、回転子鉄心６４の径方向断面において四角形、より詳細には台形をなすように配置されている。具体的には、第１永久磁石６６は磁極６２の周方向中央であって回転子鉄心６４の外周側に配置され、第２永久磁石６８ａ，６８ｂは第１永久磁石６６の周方向両側に離れた位置で径方向にそれぞれ略沿って配置されている。そして、第３永久磁石７０は、径方向に回転子鉄心６４の内周側で上記第１永久磁石６６に対向して配置されている。

第１永久磁石６６は、回転子鉄心６４内に軸方向へ延伸して形成される磁石用溝７４の主要部７４ａ内に配置されている。磁石用溝７４は、上記主要部７４ａの周方向両側にそれぞれ連通する副部７４ｂ，７４ｃを含む。磁石用溝７４の副部７４ｂ，７４ｃの先端部７４ｘ，７４ｙは、外周側へ向かって突出した形状をなしている。また、第２永久磁石６８ａ，６８ｂは、回転子鉄心６４内に軸方向へ延伸して形成される磁石用溝７６の主要部７４ａ内に配置されている。磁石用溝７６は、上記主要部７６ａの径方向外側に延伸する副部７６ｂを含む。

上記回転子６０の磁極６２では、第１永久磁石６６と第３永久磁石７０との間の鉄心領域が磁路中央部７２として形成されている。また、磁石用溝７４の副部７４ｂ，７４ｃと第２永久磁石６８ａ，６８ｂおよび磁石用溝７６の副部７６ｂとの間に磁路入口部７３が形成されている。磁路中央部７２は、第１永久磁石６６の周方向両側にある磁路入口部７３を介して回転子鉄心６４の外周面につながっている。なお、第１永久磁石６６の周方向両側にある２つの磁路入口部７３は、一方から回転子鉄心６４内に入った固定子（不図示）からの磁束が磁路中央部７２を通って他方から抜けることになるが、磁束の流れ方向が反対になった場合には磁束出入口が逆になることから、ここでは両方とも磁路入口部ということとする。

上記構成からなる磁極６２を有する回転子６０では、第１永久磁石６６の両側に鉄心材料よりも低透磁率の空隙（または樹脂）を含む副部７４ｂ，７４ｃが設けられていることで、第１永久磁石６６の周方向両端部に着磁方向とは逆方向の磁束を受けることがなく、このため第１永久磁石６６が減磁されることがないと特許文献１には記載されている。

特開２００１−１４５２８３号公報

上記特許文献１の回転子６０では、磁石用溝７４の副部７４ｂ，７４ｃと第２永久磁石６８ａ，６８ｂおよび磁石用溝７６の副部７６ｂとが平行に配置されており、その間に形成される磁路入口部７３が一定幅に形成されている。この場合、回転子６０を備えた回転電機の高負荷運転時に固定子から流れる磁束量が増加したとき、第１永久磁石６６の周方向端部からの漏れ磁束、および、第２永久磁石６８ａ，６８ｂからの磁束が磁路入口部７３の内周側部分に集中するため、磁極６０のｑ軸インダクタンスＬqが大きく低下することがあり、その結果、高負荷運転時にリアクタンストルクが得にくくなってトルク発生効率が低下するおそれがある。

一方、ｑ軸インダクタンスＬqとｄ軸インダクタンスＬdとの差に比例して増加するリアクタンストルクに関しては、回転電機の高負荷運転時にはｄ軸インダクタンスＬdがより大きく関係することになるため、この点において改善の余地がある。

本発明の目的は、回転電機の高負荷回転時におけるリアクタンストルクを増大させてトルク発生効率を改善することができる回転電機用回転子を提供することにある。

本発明に係る回転電機用回転子は、回転子鉄心の外周部に複数の磁極が周方向に間隔を置いて設けられている回転電機用回転子であって、前記磁極はそれぞれ、前記回転子鉄心の外周面近傍に配置される中央磁石と、この中央磁石の周方向両側に外周側へ向かって互いの間隔が広がるように配置される一対の周方向磁石と、前記中央磁石の周方向端部に近接して設けられ前記回転子鉄心を構成する磁性材料よりも透磁率が低い低透磁率領域とを有し、前記周方向磁石の磁極内側面とこれに対向する前記低透磁率領域との間に形成される磁路の幅が前記回転子鉄心の外周面に向かって狭まるように形成されて前記低透磁率領域が前記周方向磁石側に拡張されているものである。

本発明に係る回転電機用回転子において、前記低透磁率領域は前記回転子鉄心に形成された穴によって構成され、前記穴は前記周方向磁石の磁極内側面に前記磁路を挟んで対向する直線状の縁部を有し、前記低透磁率領域の縁部は、この縁部の内周端部を通って前記周方向磁石の磁極内側面に平行な仮想直線に対して所定角度をなす方向に延伸していてもよい。

また、本発明に係る回転電機用回転子において、前記低透磁率領域の縁部は、前記中央磁石の周方向端部近傍に軸方向に貫通して形成された略三角状の貫通穴の一辺縁部であり、前記貫通穴は、前記中央磁石の周方向両側に形成された低透磁率部分であるポケット部にブリッジ部を挟んで隣接していてもよい。

また、本発明に係る回転電機用回転子において、前記磁極は、前記一対の周方向磁石の内周端部間であって径方向内方へ拡張して形成されている磁束抑制穴をさらに有してもよい。

さらに、本発明に係る回転電機用回転子において、前記磁極は、前記磁極の周方向中心を通る径方向線である磁極中心線に対して線対称に構成されてもよい。

本発明に係る回転電機用回転子では、周方向磁石の磁極内側面とこれに対向する低透磁率領域との間に形成される磁路の幅が前記回転子鉄心の外周面に向かって狭まるように形成されて低透磁率領域が周方向磁石側に拡張されていることから、磁極におけるｄ軸インダクタンスＬdを高負荷運転時のｑ軸インダクタンスＬqの低下幅と比較してより大きく低下させることができる。これにより、回転電機の高負荷運転時においてリラクタンストルクを増大させることができ、その結果、高負荷運転時のトルク発生効率を向上させることができる。

本発明の一実施形態である回転電機用回転子（以下、適宜に回転子とだけいう）を備えた回転電機の軸方向断面図である。図１に示す回転子の回転子鉄心の軸方向端面を示す図である。図２に示す回転子鉄心に含まれる１つの磁極を拡大して示す図である。図３中の磁路入口部を拡大して示す図である。低・中負荷運転時と高負荷運転時とにおけるｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンスの変化を概略的に示すグラフであり、（Ａ）は本実施形態の回転子の場合、（Ｂ）は従来例と同様に構成した場合をそれぞれ示す。従来例の回転子の１つの磁極を拡大して示す図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。

図１は本実施形態の回転子１０を備える回転電機１の軸方向断面を示し、図２は回転子１０を構成する回転子鉄心１２の軸方向端面を示す。

回転電機１は、筒状の固定子２と、固定子２の内部に回転可能に設けられる回転子１０とを備える。固定子２の内周には、複数のティースが円周方向に等間隔で且つ径方向内側へ向かって突設され、隣り合うティース間にはティースと同数のスロットが内周側と軸方向両端で開口して形成されている。そして、スロットには、ティースの周囲に巻回される固定子コイル３が挿入配置される。これにより、固定子コイル３に通電されると、固定子２の内周側に回転磁界が形成されて、回転子１０が回転駆動されることになる。

なお、ティースの周囲に巻回される固定子コイル３は、複数のティースをまたいでコイルが巻回された分布巻きであってもよいし、または、各ティースごとにコイルがそれぞれ巻回された集中巻きであってもよい。

回転子１０は、径方向中心に軸穴１１を有する円筒状をなす回転子鉄心１２と、回転子鉄心１２の軸穴１１を貫通して固定されるシャフト１４と、矢印Ｘで示すシャフト１４（および回転子鉄心１２）の軸方向に関して回転子鉄心１２の両側に接して配置されるエンドプレート１６と、回転子鉄心１２およびエンドプレート１６をシャフト１４上に固定する固定部材１８とを備える。

回転子鉄心１２は、例えば板厚０．３ｍｍの珪素鋼板等を円環状に打ち抜き加工してそれぞれ形成された多数の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。回転子鉄心１２を構成する各電磁鋼板は、回転子鉄心１２を軸方向に複数分割したブロックごとに又は全て一括してカシメ、接着、溶接等の方法によって一体に連結されている。また、回転子鉄心１２には、複数の磁極が周方向に均等な間隔で設けられている。各磁極は複数の永久磁石と磁束抑制穴とを含んで構成されるが、その詳細については後述する。

シャフト１４は、丸棒鋼材から形成されており、その外周には径方向外側へ突出するフランジ部１５が形成されている。このフランジ部は、回転子１０が組み立てられる際にエンドプレート１６に当接してシャフト１４での回転子鉄心１２の軸方向位置を決める当り部として機能する。また、回転子鉄心１２は、シャフト１４に対して締り嵌めによって固定されるか、または、軸穴１１の縁部に突設したキーをシャフト１４上のキー溝に嵌合して取り付けらことによって、シャフト１４に対する周方向位置が固定されている。

エンドプレート１６は、回転子鉄心１２の軸方向端面とほぼ同じ外形状の円板によって構成される。エンドプレート１６は、例えばアルミニウム、銅等の非磁性金属材料により好適に形成されている。ここで非磁性金属材料とするのは、磁極を構成する永久磁石の軸方向端部における磁束の短絡を抑制するためである。ただし、非磁性材料であれば金属材料に限定されるものではなく、樹脂材料で形成されてもよい。

回転子鉄心１２の軸方向両側に設けられるエンドプレート１６には、回転子鉄心１２を両側から押え付ける機能、回転子１０が組み上がった後に部分的に切削加工を施して回転子１０のアンバランスを修正する機能、磁極を構成する永久磁石が回転子鉄心１２から軸方向に飛び出すのを防止する機能などがある。

なお、本実施形態ではエンドプレート１６が回転子鉄心１２とほぼ同等の直径を有するものとして説明および図示するが、磁極を構成する永久磁石が回転子鉄心内に樹脂等によって固定される場合等には、エンドプレートを小径化または廃止等してコスト低減を図ってもよい。

固定部材１８は、円筒状をなすかしめ部２０と、かしめ部２０の一方端部から径方向外側へ突出する押え部２２とを含む。固定部材１８は、その押え部２２によって回転子鉄心１２および２枚のエンドプレート１６を上記フランジ部１５に向かって押圧した状態で、かしめ部２０がシャフト１４に対してかしめられることによってシャフト１４上に固定される。これにより、回転子鉄心１２がエンドプレート１６と共にシャフト１４に対して固定されることになる。

図２に示すように、円柱状の外形をなす回転子鉄心１２の中心部にはシャフト１４を挿入して固定するための軸穴１１が貫通して形成されている。回転子鉄心１２がシャフト１４に締り嵌めによって固定される場合、図２に示すように軸穴１１は円形であってその縁部にキーは形成されていない。ただし、回転子鉄心１２がキー嵌合を介してシャフト１４に取り付けられる場合、軸穴１１の縁部にキー（またはキー溝）が突設（または凹設）されることになる。

回転子鉄心１２の外周部には、複数の磁極２４が周方向に等間隔で設けられている。本実施形態では、８つの磁極２４が周方向に４５°間隔で設けられて例を示す。各磁極２４は、永久磁石の着磁方向を除いて同一構成であるため、以下においては１つの磁極２４について説明する。

図３は、図２中の１つの磁極２４を拡大して示す。なお、図３は回転子鉄心１２の軸方向端面視状態で１つの磁極２４を示す図であるが、回転子鉄心１２を軸方向に垂直な断面（すなわち径方向断面）の構成もこれと同様である。また、図３において磁極２４の周方向中心を通る径方向線である磁極中心線Ｃが一点鎖線で示されている。

磁極２４は、周方向に関して広がる磁極中央に埋設された中央磁石２６と、中央磁石２６の周方向両側に離れて埋設された一対の周方向磁石２８と、一対の周方向磁石２８の内周端部間であって鉄心領域である磁路中央部４４を挟んで中央磁石２６と対向する位置に形成された磁束抑制穴３０とを含む。

中央磁石２６は、回転子鉄心１２の外周面１３近傍の内部に埋設されている。中央磁石２６は、各２つの短辺側面および長辺側面を有する扁平長方形の軸方向端面（および軸方向に直交する断面）を有する永久磁石であって、回転子鉄心１２と略同一の軸方向長さに形成されている。また、中央磁石２６は、磁極中心線Ｃに対して線対称となる位置であって長辺側面が直交する姿勢で配置されている。

中央磁石２６は、回転子鉄心１２内で軸方向に延伸して形成された磁石挿入穴３４に挿入されている。磁石挿入穴３４の周方向両側には、ポケット部３６がそれぞれ連通して形成されている。ポケット部３６を介して注入されるたとえば熱硬化性の樹脂が中央磁石２６と磁石挿入穴３４の内壁面との間に流入して硬化することにより、中央磁石２６が磁石挿入穴３４内に固定されている。

ただし、磁石固定用の樹脂注入は何れか一方のポケット部３６を介して行えばよく、他方のポケット部３６は空隙のままとしてもよい。いずれにしてもポケット部３６は、回転子鉄心１２を構成する電磁鋼板よりも透磁率が低い樹脂または空隙を内部に含むことから、中央磁石２６の周方向両端における磁束の短絡を抑制する機能を有する。

中央磁石２６の周方向端部に近接する位置には、回転子鉄心１２を構成する電磁鋼板（磁性材料）よりも透磁率が低い低透磁率領域３８がそれぞれ設けられている。具体的には、低透磁率領域３８は、回転子鉄心１２内を軸方向に延伸して形成される略三角状断面の穴によって構成され、透磁率が低い空隙部を内部に含んでいる。なお、三角状の穴に電磁鋼板よりも低透磁率の材料、たとえば樹脂等を充填して低透磁率領域３８を構成してもよい。

低透磁率領域３８をなす三角状の貫通穴４０のうち、磁極内側の一辺縁部は細幅の鉄心領域であるブリッジ部４２を介してポケット部３６に対向し、外周側の一辺縁部は細幅の鉄心領域を介して外周面１３に対向し、磁極外側の一辺縁部は鉄心領域である磁路入口部４３を介して周方向磁石２８に対向している。

周方向磁石２８もまた、中央磁石２６と同様に、各２つの短辺側面および長辺側面を有する扁平長方形の軸方向端面（および軸方向に直交する断面）を有する永久磁石であって、回転子鉄心１２と略同一の軸方向長さに形成されている。周方向磁石２８は、中央磁石２６と同一の形状および大きさのものを用いてもよい。このように中央磁石２６および周方向磁石２８を同一のものとすれば、永久磁石の製造および管理等に要するコストを低減できる利点がある。ただし、中央磁石２６と周方向磁石２８とが異なる形状または大きさであってもよいことは勿論である。

磁極２４において一対の周方向磁石２８は、それぞれ、回転子鉄心１２内で軸方向に延伸して形成された磁石挿入穴４６に挿入されて樹脂により固定されている。これにより、一対の周方向磁石２８は、回転子鉄心１２の外周面１３へ向かって互いに間隔が広がるように配置されている。逆にいえば、一対の周方向磁石２８は、内周側へ向かって互いの間隔が狭まるように配置されてもいえる。また、周方向磁石２８は、長手方向である長辺側面が径方向にほぼ沿って配置されている。さらに、一対の周方向磁石２８は、磁極中心線Ｃの周方向両側に線対称の関係に配置されている。

上記磁石挿入穴４６の外周側には、ポケット部４８が連通して形成されている。このポケット部４８は、周方向磁石２８の短辺側面に沿って軸方向に延伸して形成されている。ポケット部４８は、電磁鋼板よりも透磁率が低い空隙または樹脂を内部に含むことから、周方向磁石２８の外周側端部における磁束の短絡を抑制する機能を有する。周方向磁石２８を固定するための樹脂は、このポケット部４８を介して注入されてもよい。

上記磁束抑制穴３０は、一対の周方向磁石２８の内周端部間であって径方向内方の位置（図２中の下側）に形成されている。また、磁束抑制穴３０は、磁路中央部４４を挟んで中央磁石２６に対向して配置されている。磁束抑制穴３０は、電磁鋼板よりも透磁率が低い空隙を内部に含むことから、中央磁石２６および周方向磁石２８から発生した磁石磁束の流れ、および、固定子２のティース内周先端から回転子鉄心１２の磁極２４の磁路入口部４３を介して磁路中央へと進入する磁束の流れを抑制する又は規定する機能を有する。

本実施形態では磁束抑制穴３０は、２つの第１の穴３０ａと１つの第２の穴３０ｂとによって構成されている。第１の穴３０ａは、周方向磁石２８が挿入されている磁石挿入穴４６の内周側端部に連通してそれぞれ形成される。第１の穴３０ａは、磁極中心線Ｃの両側の対称位置に略三角形状に形成されている。また、第１の穴３０ａは、周方向磁石２８の内周側の長辺方向端部における磁束の短絡を抑制する機能を有する。なお、周方向磁石２８を固定するための樹脂が第１の穴３０ａを介して磁石挿入穴４６に注入されてもよく、この場合、第１の穴３０ａも上記樹脂によって少なくとも部分的に充填されてもよい。樹脂もまた、空隙と同様に低い透磁率を有するので、上記のように磁束流を抑制する機能を果たすことができる。

第２の穴３０ｂは、第１の穴３１ａの間に細幅の鉄心領域であるブリッジ部３１をそれぞれ介して形成されている。また、第２の穴３０ｂは、磁極中心線Ｃが中央を通る対称形状の略矩形状に形成されている。そして、第２の穴３０ｂは、周方向に関して一対の周方向磁石２８間の中央に位置にして磁路中央部４４を挟んで中央磁石２６に対向している。第２の穴３０ｂも同様に、電磁鋼板よりも透磁率が低い空隙（または樹脂）を内部に含むことから、上記のように磁束流を抑制する機能を果たす。

なお、本実施形態では磁束抑制穴３０が３つの穴３０ａ，３０ａ，３０ｂによって構成されるものとして説明するが、これに限定されるものではなく、形状および数において種々の変形が可能である。たとえば、磁極中心線Ｃに沿って１本のブリッジ部があってその両側に形成された２つの穴によって構成されてもよいし、または、ブリッジ部が存在しない１つの穴によって構成されてよいし、あるいは、４つ以上の穴で構成されてもよい。また、磁束抑制穴３０の全ての穴に、たとえば樹脂等の透磁率が低い材料を充填してもよい。

磁極２４において、中央磁石２６、周方向磁石２８および磁束抑制穴３０によって囲まれた略台形状の鉄心領域が磁路中央部４４として形成されている。また、低透磁率領域３８と周方向磁石２８およびポケット部４８との間に、鉄心領域である磁路入口部４３が形成されている。そして、磁路中央部４４は、径方向外方の周方向両端において磁路入口部４３を介して回転子鉄心１２の外周面につながっている。これにより、固定子２のティース内周先端から発生したｑ軸磁束が一方の磁路入口部４３から磁極２４内に流れて、磁路中央部４４を経て他方の磁路入口部４３から抜けるというように、略Ｕ字状または略円弧状に通過する。これに対し、固定子２からのｄ軸磁束は、ｑ軸磁束とほぼ直交する方向に流れて、磁極２４内で低透磁率領域３８および周方向磁石２８を横断する。

次に、図４を参照して、磁路入口部４３について詳細に説明する。図４は、図３中の一方の磁路入口部４３を拡大して示す図である。

上述したように磁路入口部４３は、低透磁率領域３８を構成する略三角状の貫通穴４０の磁極外側辺部４０ａと、周方向磁石２８およびポケット部４８との間に形成されている。上記貫通穴４０の磁極外側辺部４０ａは、その内周側端部４１から直線状に形成されている。そして、貫通穴４０の磁極外側辺部４０ａは、上記内周側端部４１を通って周方向磁石２８の長辺側面に平行な仮想直線５０に対して所定角度θをなす方向に延伸している。この所定角度θは、後述するように、回転電機の高負荷運転時におけるリアクタンストルクを有効に増大させるのに適した値として、実験またはシュミレーション等から得られる。このような角度をもたせたことで、磁路入口部の幅（周方向磁石の長辺方向に直交する方向の幅）は、上記内周側端部４１における幅Ｗ１が上記磁極外側辺部４０ａの外周側端部４５における幅Ｗ２よりも広く形成されている。すなわち、磁路入口部４３は、磁路入口部の幅が回転子鉄心１２の外周面１３に向かって狭まるように形成されている。これを従来例と対照して見ると、背景技術で述べたように磁路入口部４３が一定幅Ｗ１で形成されている場合に比べて、低透磁率領域３８が周方向磁石２８側に拡張されているといえる。

本実施形態の回転子１０では、回転子１０を備えた回転電機１が高負荷運転されるとき、固定子２から磁路入口部４３に流れるｑ磁束量が増加する。これにより、図４中に楕円状点線で示す磁路入口部４３の内周側部分５４では、中央磁石２６の周方向端部から生じた磁束のうちブリッジ部４２および貫通穴４０の周囲を介して漏れた磁束、および、周方向磁石からの磁束がｑ軸磁束に加わって磁束密度が高くなる。この状態では、ｑ軸インダクタンスＬqの低下を招き、高負荷運転時にリアクタンストルクが得にくくなることがある。

しかしながら、本実施形態の回転子１０では、上記のように磁路入口部４３を外周側で狭まるように形成して低透磁率領域３８を周方向外側へ拡張したことで、磁極２４のｄ軸インダクタンスＬdをｑ軸インダクタンスＬqの低下分ΔＬqよりも大きく低下させることができる。すなわち、ｄ軸インダクタンスＬdの低下分をΔＬdとすると、ΔＬd＞ΔＬqの関係となる。これにより、リラクタンストルクはｑ軸インダクタンスＬqとｄ軸インダクタンスＬdとの差に比例して増加することから、回転電機１の高負荷運転時におけるリラクタンストルクを増大させることができ、その結果、高負荷運転時のトルク発生効率を向上させることができる。

上記のようなｄ軸インダクタンスＬdおよびｑ軸インダクタンスＬqの関係を図５に示す。図５（Ａ）は、本実施形態の場合のグラフであり、図５（Ｂ）は磁路入口部を一定幅とした場合のグラフである。いずれのグラフも、横軸が固定子コイル３に流れる電流、縦軸がインダクタンスＬである。

まず、図５（Ｂ）を参照すると、回転子におけるｄ軸インダクタンスＬdは低・中負荷運転および高負荷運転のいずれの領域も一定であるのに対し、ｑ軸インダクタンスＬqは電流が大きくなって固定子から流れる磁束量が増加するにしたがって減少し、高負荷運転領域ではリアクトルトルクに関係する両者の差（Ｌq−Ｌd）に対する影響はｄ軸インダクタンスＬdによるものが支配的になることがわかる。

これに対し、図５（Ａ）を参照すると、磁極２４におけるｄ軸インダクタンスＬdが全運転領域でΔＬdだけ低下することで、両者のインダクタンス差（Ｌq−Ｌd）が増加して、リアクタンストルクの向上につながることがわかる。特に、高負荷運転領域では、上述したようにΔＬd＞ΔＬqの関係にあって、両者の差に相当する分だけ矢印５６で示すように（Ｌq−Ｌd）が増加する。これにより、回転電機の高負荷運転時のリアクタンストルクを増大させることができるのである。

なお、上記において好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の構成に限定されるものではなく種々の変更や改良が可能である。

たとえば、上記実施形態では、低透磁率領域３８を画定する貫通穴４０の縁部４０ａが直線状に形成されるものとして説明したが、周方向磁石２８に向かって緩やかな凸状をなす湾曲線として形成されてもよい。

また、上記実施形態ではポケット部３６と低透磁率穴４０とがブリッジ部４２を挟んで対向するものとして説明したが、ブリッジ部をなくして互いに連通して形成されてもよい。

１回転電機、２固定子、３固定子コイル、１０回転電機用回転子、１１軸穴、１２回転子鉄心、１３外周面、１４シャフト、１５フランジ部、１６エンドプレート、１８固定部材、２０かしめ部、２２押え部、２４磁極、２６中央磁石、２８周方向磁石、３０磁束抑制穴、３０ａ第１の穴、３０ｂ第２の穴、３１，４２ブリッジ部、３４，４６磁石挿入穴、３６，４８ポケット部、３８低透磁率領域、４０穴、４０ａ磁極外側縁部、４１内周側端部、４３磁路入口部、４４磁路中央部、４５外周側端部、５０仮想直線、５４内周側部分、５６矢印、Ｌインダクタンス、Ｌd ｄ軸インダクタンス、Ｌq ｑ軸インダクタンス、ΔＬd ｄ軸インダクタンスの低下分、ΔＬq ｑ軸インダクタンスの低下分、θ 所定角度、Ｗ１，Ｗ２磁路入口部の幅。

Claims

回転子鉄心の外周部に複数の磁極が周方向に間隔を置いて設けられている回転電機用回転子であって、
前記磁極はそれぞれ、前記回転子鉄心の外周面近傍に配置される中央磁石と、この中央磁石の周方向両側に外周側へ向かって互いの間隔が広がるように配置される一対の周方向磁石と、前記中央磁石の周方向端部に近接して設けられ前記回転子鉄心を構成する磁性材料よりも透磁率が低い低透磁率領域とを有し、前記周方向磁石の磁極内側面とこれに対向する前記低透磁率領域との間に形成される磁路の幅が前記回転子鉄心の外周面に向かって狭まるように形成されて前記低透磁率領域が前記周方向磁石側に拡張されている、
回転電機用回転子。
請求項１に記載の回転電機用回転子において、
前記低透磁率領域は前記回転子鉄心に形成された穴によって構成され、前記穴は前記周方向磁石の磁極内側面に前記磁路を挟んで対向する直線状の縁部を有し、前記低透磁率領域の縁部は、この縁部の内周端部を通って前記周方向磁石の磁極内側面に平行な仮想直線に対して所定角度をなす方向に延伸していることを特徴とする回転電機用回転子。
請求項２に記載の回転電機用回転子において、
前記低透磁率領域の縁部は、前記中央磁石の周方向端部近傍に軸方向に貫通して形成された略三角状の貫通穴の一辺縁部であり、前記貫通穴は、前記中央磁石の周方向両側に形成された低透磁率部分であるポケット部にブリッジ部を挟んで隣接していることを特徴とする回転電機用回転子。
請求項１ないし３のいずれか一項に記載の回転電機用回転子において、
前記磁極は、前記一対の周方向磁石の内周端部間であって径方向内方へ拡張して形成されている磁束抑制穴をさらに有することを特徴とする回転電機用回転子。
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の回転電機用回転子において、
前記磁極は、前記磁極の周方向中心を通る径方向線である磁極中心線に対して線対称に構成されていることを特徴とする回転電機用回転子。