JP2013132154A - 回転電機および回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップルを低減できるとともに、トルクの減少を防止することのできる回転電機および回転電機のロータの提供。
【解決手段】電動モータ１のロータ４は、ステータ３に対して半径方向内方に配置され、モータハウジング２内に回転可能に取り付けられている。ロータコア４１の外周縁近傍には、複数のロータ磁石４２ａ〜４２ｈが埋め込まれている。隣り合った一対のロータ磁石４２ａ〜４２ｈにより第１磁石群ＮＬ１、第２磁石群ＮＬ２、第３磁石群ＮＬ３および第４磁石群ＮＬ４がそれぞれ形成されている。すべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に対して、隣り合ったもの同士である磁石群ＮＬ１と磁石群ＮＬ４および磁石群ＮＬ２と磁石群ＮＬ３は、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動された位置に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、円周上に磁石が取り付けられたロータを備えた回転電機および回転電機のロータに関する。

回転電機においては、ロータの回転によって常に鎖交磁束が変化等するため、トルクが一定の周期および一定の振幅により変動を繰返すトルクリップルが発生する。トルクリップルは、騒音および振動の原因となり、回転電機の制御において悪影響を及ぼす虞がある。
これまで、トルクリップルを低減することを目的として、数多くの提案が行われてきた。例えば、特許文献１に記載された回転電機は、ロータを形成する同一の積層体上において、円周方向に隣り合う永久磁石（以下、磁石という）の磁極中心の間の角度を変化させている。

以下、図７及び図８に基づき、当該従来技術による回転電機のロータについて説明する。図７に示したように、８極の磁石７１を備えた通常のロータ７においては、その隣り合った磁石７１の磁極中心間の角度はすべて均等に設定され、当該角度はαｍ＝４５°に形成されている。
これに対し、図８に示すように、特許文献１に開示されたロータ８によれば、ロータコア８１上に設けられた磁石８２について、円周方向の一側において隣り合う磁石８２の磁極中心間の角度はαｍ（４５°）よりｐだけ小さく、反対側において隣り合う磁石８２の磁極中心間の角度はαｍよりｐだけ大きく形成されている。

これによって、ロータ８は、回転軸方向に積層された複数のセクション間において、磁極中心間の角度をオフセット（スキュー）させることなく、トルクリップルを低減することができる。したがって、当該従来技術によるロータ８は、回転軸方向の長さが短いロータにも適用可能であり、複数のセクションを軸方向に積み重ねる工程を簡素化することもできる。

特開２０１０−１１９２８７号公報（第７頁、図４および図５）

しかしながら、その一方、特許文献１に開示されたロータ８においては、ロータコア８１上における隣り合った磁石８２の端部間の部位（以下、ｑ軸部位という）の幅（以下、ｑ軸幅という）が、８箇所のｑ軸部位のうち４箇所において減少するとともに、残りの４箇所については増大する。したがって、ｑ軸幅の狭い部位においては磁気飽和が発生し、ロータ８のトルクが低下する虞がある。それと反対に、ｑ軸幅が広くなった部位においては、ステータコイルに流れる電流の最大値に制限があるため、ロータ８のトルクは然程大きくならず、場合によっては、ｑ軸幅が広くなったことによってロータ８のトルクは減少する。これについては、後述する。

また、ロータ８において、ｑ軸幅が狭くなることを防止するために、磁石８２自体の円周方向長さを短くすれば、鎖交磁束が低減してトルク低下につながる。さらに、ｑ軸幅を広くするために、磁石８２の大きさを変えずにロータコア８１上における磁石８２の位置を半径方向外方に移動させれば、ロータ８が大型化するという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルクリップルを低減できるとともに、トルクの減少を防止することのできる回転電機および回転電機のロータを提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１に係る回転電機の発明の構成は、ハウジングに固定され、内周面または外周面において、複数の電機子巻線が円周上に形成されたステータと、ステータに対して半径方向に対向するように、ハウジングに回転可能に取り付けられ、複数のロータ磁石が円周上に並ぶように配置されたロータと、を備え、ロータ磁石のうち円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべてのロータ磁石を、それぞれ同数のロータ磁石を含む偶数個の磁石群により分割し、ロータ上のすべてのロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させたことである。

請求項２に係る発明の構成は、請求項１の回転電機において、磁石群はロータ上において２個形成され、各々の磁石群は４極のロータ磁石を含んでいることである。

請求項３に係る発明の構成は、請求項１または２の回転電機において、埋込磁石形同期モータに適用されたことである。

請求項４に係る回転電機のロータの発明の構成は、ステータに対して半径方向に対向するように、ハウジングに回転可能に取り付けられるとともに、複数のロータ磁石が円周上に並ぶように設けられており、ロータ磁石のうち、円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべてのロータ磁石を、それぞれ同数のロータ磁石を含む偶数個の磁石群により分割し、すべてのロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させたことである。

請求項１に係る回転電機によれば、ロータ磁石のうち円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべてのロータ磁石を、それぞれ同数のロータ磁石を含む偶数個の磁石群により分割し、ロータ上のすべてのロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させたことにより、隣り合った磁石群同士が、回転軸に直交する直線に対し線対称となるように配置され、磁極中心同士がずれ、各磁石群に含まれる磁極のトルク波形の位相も対称位置にずれるため、トルク波形同士がキャンセルされてトルクリップルを低減することができる。
また、各磁石群を構成するロータ磁石同士の間隔は変化しないため、ｑ軸幅が減少する箇所を低減し、ロータコアの磁気飽和を防いでトルクの減少を防止することができる。

請求項２に係る回転電機によれば、磁石群はロータ上において２個形成され、各々の磁石群は４極のロータ磁石を含んでいることにより、８極のロータにおいて、ｑ軸幅が減少する箇所を１箇所、ｑ軸幅が変化しない箇所を６箇所とすることができるため、当該６箇所のｑ軸幅を最大トルクを発生させることのできる幅に設定すれば、ロータのトルクの低下を最低限にすることができる。

請求項３に係る回転電機によれば、埋込磁石形同期モータに適用されたことにより、ロータ磁石の配置の自由度を増大させることができ、トルクリップルを低減するとともに、トルクの低下を防止できる回転電機を低コストに実現することが可能になる。

請求項４に係る回転電機のロータによれば、ロータ磁石のうち、円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべてのロータ磁石を、それぞれ同数のロータ磁石を含む偶数個の磁石群により分割し、すべてのロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させたことにより、隣り合った磁石群同士が、回転軸に直交する直線に対し線対称となるように配置され、磁極中心同士がずれ、各磁極のトルク波形の位相も対称位置にずれるため、トルク波形同士がキャンセルされてトルクリップルを低減することができる。
また、各磁石群を構成するロータ磁石同士の間隔は変化しないため、ｑ軸幅が減少する箇所を低減し、ロータコアの磁気飽和を防いでトルクの減少を防止することができる。

本発明の実施形態１による電動モータの回転軸に垂直な方向にカットした断面図 図１のロータを示した正面図 図２に示したロータのｑ軸幅と回転トルクとの関係を示したグラフを表した図 図２に示したロータにおける各磁極の合成トルクの変化を示したグラフを表した図 実施形態２によるロータを示した正面図 実施形態３によるロータを示した正面図 公知のロータを示した正面図 特許文献１によるロータを示した正面図

＜実施形態１＞
図１乃至図４に基づき、本発明の実施形態１による電動モータ１（回転電機に該当する）について説明する。尚、説明中において半径方向または円周方向といった場合、ロータ４の回転軸φ（図１示）を中心とした半径方向または円周方向を意味しているものとする。また、説明中において回転軸といった場合、特に断らなければ、上述した回転軸φを意味している。

図１に示したように、電動モータ１はモータハウジング２（ハウジングに該当する）に固定されたステータ３と、モータハウジング２内に回転可能に取り付けられたロータ４とを備えている。本実施形態による電動モータ１は、ステータ３がロータ４に対して半径方向外方に対向するように配置されているインナロータ型の同期モータである。

モータハウジング２はアルミニウム合金によって円筒状に形成され、その内部にはステータ３が収容されている。ステータ３は、回転軸方向に複数のケイ素鋼板（電磁鋼板）が積層されて形成されたステータコア３１を備えている。ステータコア３１は一体型ステータコアと呼ばれ、リング状に形成されている。積層されて形成されたステータコア３１の外周面は、圧入または接着等によりモータハウジング２に固定されている。

ステータコア３１は、外周部において円環状に形成されたヨーク部３１ａを備えている。ヨーク部３１ａからは複数のティース３１ｂが半径方向内方に延びており、各ティース３１ｂには、図示しないインシュレータを介してステータコイル３２（電機子巻線に該当する）が巻回されている。複数のステータコイル３２はステータコア３１の内周面に円周上に配置され、各給電相ごとに外部から交流電流が印加可能に構成されている。

一方、ロータ４は、回転軸方向に複数のケイ素鋼板が積層されて形成されたロータコア４１を備えている。ロータコア４１は略円筒状に形成されており、その半径方向中央部には、シャフト取付孔４１ａが形成されている。シャフト取付孔４１ａには図示しない駆動シャフトが固定され、駆動シャフトはモータハウジング２によって回転可能に支承されている。

ロータ４は、ロータコア４１に８個のロータ磁石４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈが円周上に取り付けられた８極のロータである。以下、ロータ磁石４２ａ、４２ｂ、４２ｃ、４２ｄ、４２ｅ、４２ｆ、４２ｇ、４２ｈを総称する場合、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈと記載する。

電動モータ１は、いわゆる埋込磁石形同期モータとよばれるもので、各々のロータ磁石４２ａ〜４２ｈは、ロータコア４１の外周縁近傍に形成された磁石収容孔４１ｂ内に取り付けられている。ロータ磁石４２ａ〜４２ｈは、ロータ４の外周面側がＮ極のものとロータ４の外周面側がＳ極のものとが交互に並ぶように、円周上に配置されている。ロータ磁石４２ａ〜４２ｈは、これに限定されるべきものではないが、いずれもネオジウム（Nd-Fe-B）系の希土類金属による永久磁石により、同形状および同サイズに形成されている。
上述した構成を有する電動モータ１において、外部からステータコイル３２に交流電流が流入することにより、ステータ３において回転磁界が発生し、半径方向内方に設けられたロータ４が回転軸を中心に回転する。

ロータ４は、ロータコア４１上のすべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態（隣り合ったロータ磁石４２ａ〜４２ｈの磁極中心間の角度が、すべてαｍ＝４５°となっている状態）から、図２に示したように、各々のロータ磁石４２ａ〜４２ｈの位置が、円周方向のいずれかの向きにずれることにより形成されている。以下、図２に基づいて、ロータコア４１上のそれぞれのロータ磁石４２ａ〜４２ｈの位置について説明する。

図２に示したように、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈのうち、円周方向に連続した一対の磁極は、それぞれ１個の磁石群ＮＬ１、ＮＬ２、ＮＬ３、ＮＬ４を形成している。すなわち、ロータ磁石４２ａとロータ磁石４２ｂとが第１磁石群ＮＬ１を、ロータ磁石４２ｃとロータ磁石４２ｄとが第２磁石群ＮＬ２を、ロータ磁石４２ｅとロータ磁石４２ｆとが第３磁石群ＮＬ３を、ロータ磁石４２ｇとロータ磁石４２ｈとが第４磁石群ＮＬ４をそれぞれ形成している。以下、すべての磁石群ＮＬ１、ＮＬ２、ＮＬ３、ＮＬ４を総称する場合、磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４と記載する。これから明らかなように、磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４は、同数（２個）のロータ磁石４２ａ〜４２ｈを含んだものが、偶数個（４個）形成されており、すべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈは、各磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４によって分割されている。

ロータコア４１上のすべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に対して、各々の磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４は、その円周方向に隣り合ったもの同士が、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動された位置に形成されている。
すなわち、図２において、第１磁石群ＮＬ１は、円周方向を反時計回りにある角度（例えば、（δ／２）°）だけ移動した位置に形成されている。一方、第１磁石群ＮＬ１と隣り合った第４磁石群ＮＬ４は、円周方向を時計回りに第１磁石群ＮＬ１と同角度だけ移動した位置に形成されている。
また、第２磁石群ＮＬ２は、円周方向を時計回りに第１磁石群ＮＬ１と同角度だけ移動した位置に形成されている。一方、第２磁石群ＮＬ２と隣り合った第３磁石群ＮＬ３は、円周方向を反時計回りに第２磁石群ＮＬ２と同角度だけ移動した位置に形成されている。

これによって、各ロータ磁石４２ａ〜４２ｈの磁極中心がずれ、第１磁石群ＮＬ１に含まれるロータ磁石４２ａと、第４磁石群ＮＬ４に含まれるロータ磁石４２ｈとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅は、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、角度にしてδ°だけ減少することになる。同様に、第２磁石群ＮＬ２に含まれるロータ磁石４２ｄと、第３磁石群ＮＬ３に含まれるロータ磁石４２ｅとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅も角度にしてδ°だけ減少することになる（図２において、ｑ軸幅が減少したｑ軸部位を一点鎖線にて示す）。

これに対して、第１磁石群ＮＬ１に含まれるロータ磁石４２ｂと、第２磁石群ＮＬ２に含まれるロータ磁石４２ｃとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅は、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、角度にしてδ°だけ増大することになる。同様に、第３磁石群ＮＬ３に含まれるロータ磁石４２ｆと、第４磁石群ＮＬ４に含まれるロータ磁石４２ｇとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅も角度にしてδ°だけ増大することになる（図２において、ｑ軸幅が増大したｑ軸部位を二点鎖線にて示す）。

一方、同一の磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４に含まれるロータ磁石４２ａ〜４２ｈ同士については、その間のｑ軸幅が変化することはない。すなわち、ロータ磁石４２ａとロータ磁石４２ｂとの間のｑ軸幅、ロータ磁石４２ｃとロータ磁石４２ｄとの間のｑ軸幅、ロータ磁石４２ｅとロータ磁石４２ｆとの間のｑ軸幅およびロータ磁石４２ｇとロータ磁石４２ｈとの間のｑ軸幅は、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて変化することはない（図２において、ｑ軸幅が変化しないｑ軸部位を破線にて示す）。

したがって、本実施形態によるロータ４においては、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、ｑ軸幅が減少する箇所が２箇所、増大する箇所が２箇所、変化しない箇所が４箇所形成されている。また、図２において、隣り合った磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４（詳細には、第１磁石群ＮＬ１と第４磁石群ＮＬ４、第１磁石群ＮＬ１と第２磁石群ＮＬ２、第２磁石群ＮＬ２と第３磁石群ＮＬ３、第３磁石群ＮＬ３と第４磁石群ＮＬ４）同士は、回転軸に直交する直線（図２において、ｑ軸にて示す）に対し、それぞれ線対称に形成されている。

図３に示したグラフは、上述したロータ４のｑ軸幅と、ステータコイル３２に流れる電流によって発生するロータ４の回転トルク（マグネットトルクとリラクタンストルクとの和）との関係を表している。グラフから明らかなように、ｑ軸幅については最大の回転トルクを与える値Δｒが存在し、ｑ軸幅がΔｒよりも減少すると、ロータコア４１において磁気飽和を起こして回転トルクが低下する。
また、ステータコイル３２に流れる電流の最大値に制限があるため、図３に示したように、ｑ軸幅がΔｒよりも増大しても、ロータ４の回転トルクは大きくならず、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈの鎖交磁束が減少することによって、却ってロータ４の回転トルクが若干減少する場合もある。

したがって、本実施形態によるロータ４においては、変化の生じなかった４箇所のｑ軸幅を最大の回転トルクを与える値Δｒに設定することにより、ｑ軸幅の減少した部位を２箇所に低減することができ、その影響を減少させることができる。また、ｑ軸幅の増大した部位の影響は軽微であるため、結果として、ｑ軸幅の変化した部位の影響を最小限にすることができ、回転トルクの低下を防ぐことができる。

図４に示したグラフは、ロータ４における各磁極の合成トルクの時間変化を表している。ロータ４において、ロータ磁石４２ａ、４２ｂ、４２ｅ、４２ｆによる各磁極のトルクは、それぞれ同波形となる。また、ロータ磁石４２ｃ、４２ｄ、４２ｇ、４２ｈによる各磁極のトルクも、それぞれ同波形となる。ロータ４の回転トルクは、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈによる各磁極の合成トルクとなる。

ロータ磁石４２ａ〜４２ｈの各磁極中心同士がずれたことにより、ロータ磁石４２ａ、４２ｂ、４２ｅ、４２ｆによる各磁極の合成トルク波形と、ロータ磁石４２ｃ、４２ｄ、４２ｇ、４２ｈによる各磁極の合成トルク波形とは、その位相が互いにずれている。双方の合成トルク波形の位相は、その振幅が略対称な位置にずれているため、合成トルク波形同士がキャンセルされてロータ４の回転トルクはフラットな状態に近づき、トルクリップルを低減することができる。

本実施形態によれば、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈのうち円周方向に連続した一対の磁極を１個の磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４として、すべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈを、それぞれ同数のロータ磁石４２ａ〜４２ｈを含む４個の磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４により分割し、すべてのロータ磁石４２ａ〜４２ｈが円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させた。

これにより、隣り合った磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４同士が、回転軸に直交する直線であるｑ軸に対し線対称となるように配置され、磁極中心同士がずれ、各磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４に含まれる磁極のトルク波形の位相も対称位置にずれるため、トルク波形同士がキャンセルされてトルクリップルを低減することができる。
また、各磁石群ＮＬ１〜ＮＬ４を構成するロータ磁石４２ａ〜４２ｈ同士の間隔は変化しないため、ｑ軸幅が減少する箇所を低減し、ロータコア４１の磁気飽和を防いでトルクの減少を防止することができる。

また、本実施形態による電動モータ１は、埋込磁石形同期モータに適用されたことにより、ロータ磁石４２ａ〜４２ｈの配置の自由度を増大させることができ、トルクリップルを低減するとともに、トルクの低下を防止できる電動モータ１を低コストに実現することが可能になる。

＜実施形態２＞
図５に基づき、本発明の実施形態２によるロータ５について説明する。
本実施形態によるロータ５は、実施形態１によるロータ４と同様に、ロータコア５１上に８個のロータ磁石５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈが取り付けられた、８極のロータである。以下、ロータ磁石５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ、５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈを総称する場合、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈと記載する。

図５において、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈのうち、円周方向に連続した４つの磁極は、それぞれ１個の磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２を形成しており、ロータ磁石５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄが第１磁石群ＮＬ２１を、ロータ磁石５２ｅ、５２ｆ、５２ｇ、５２ｈが第２磁石群ＮＬ２２をそれぞれ形成している。一対の磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２は円周方向に隣り合っており、ロータコア５１上のすべてのロータ磁石５２ａ〜５２ｈが円周方向に均等に配置された状態に対して、磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２は、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動した位置に形成されている。
すなわち、図５において、第１磁石群ＮＬ２１は、円周方向を反時計回りに（δ／２）°だけ移動した位置に形成されており、第２磁石群ＮＬ２２は、円周方向を時計回りに第１磁石群ＮＬ２１と同角度だけ移動した位置に形成されている。

これによって、各ロータ磁石５２ａ〜５２ｈの磁極中心がずれ、第１磁石群ＮＬ２１に含まれるロータ磁石５２ａと、第２磁石群ＮＬ２２に含まれるロータ磁石５２ｈとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅は、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、角度にしてδ°だけ減少することになる（図５において、ｑ軸幅が減少したｑ軸部位を一点鎖線にて示す）。

これに対して、第１磁石群ＮＬ２１に含まれるロータ磁石５２ｄと、第２磁石群ＮＬ２２に含まれるロータ磁石５２ｅとの間のｑ軸部位について、そのｑ軸幅は、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、角度にしてδ°だけ増大することになる（図５において、ｑ軸幅が増大したｑ軸部位を二点鎖線にて示す）。

一方、同一の磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２に含まれるロータ磁石５２ａ〜５２ｈ同士については、その間のｑ軸幅が変化することはない。すなわち、ロータ磁石５２ａとロータ磁石５２ｂとの間のｑ軸幅、ロータ磁石５２ｂとロータ磁石５２ｃとの間のｑ軸幅、ロータ磁石５２ｃとロータ磁石５２ｄとの間のｑ軸幅、ロータ磁石５２ｅとロータ磁石５２ｆとの間のｑ軸幅、ロータ磁石５２ｆとロータ磁石５２ｇとの間のｑ軸幅およびロータ磁石５２ｇとロータ磁石５２ｈとの間のｑ軸幅は、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて変化することはない（図５において、ｑ軸幅が変化しないｑ軸部位を破線にて示す）。

したがって、本実施形態によるロータ５においては、ロータ磁石５２ａ〜５２ｈが円周方向に均等に配置された状態に比べて、ｑ軸幅が減少する箇所が１箇所、増大する箇所が１箇所、変化しない箇所が６箇所形成されている。また、図５において、磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２同士は、回転軸に直交する直線（図５において、ｑ軸にて示す）に対し線対称に形成されている。

本実施形態によれば、磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２はロータ５上において２個形成され、各々の磁石群は４極のロータ磁石５２ａ〜５２ｈを含んでいることにより、８極のロータ５において、ｑ軸幅が減少する箇所を１箇所、ｑ軸幅が変化しない箇所を６箇所とすることができるため、当該６箇所のｑ軸幅を、最大トルクを発生させることのできる幅に設定すれば、ロータ５のトルクの低下を最低限にすることができる。
また、隣り合った磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２同士が、回転軸に直交する直線であるｑ軸に対し線対称となるように配置され、各磁石群ＮＬ２１、ＮＬ２２に含まれる磁極のトルク波形の位相も対称位置にずれるため、トルク波形同士がキャンセルされてトルクリップルを低減することができる。

＜実施形態３＞
図６に基づき、本発明の実施形態３によるロータ６について説明する。
本実施形態によるロータ６は、ロータコア６１上に１０個のロータ磁石６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６１ｉ、６２ｊが取り付けられた、１０極のロータである。以下、ロータ磁石６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６１ｉ、６２ｊを総称する場合、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊと記載する。

図６において、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊのうち、円周方向に連続した５つの磁極は、それぞれ１個の磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２を形成している。すなわち、ロータ磁石６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅが第１磁石群ＮＬ３１を、ロータ磁石６２ｆ、６２ｇ、６２ｈ、６２ｉ、６２ｊが第２磁石群ＮＬ３２をそれぞれ形成している。一対の磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２は円周方向に隣り合っており、実施形態２によるロータ５と同様に、ロータコア６１上のすべてのロータ磁石６２ａ〜６２ｊが円周方向に均等に配置された状態に対して、磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２は、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動された位置に形成されている。
つまり、図６において、第１磁石群ＮＬ３１は、円周方向を反時計回りにある角度だけ移動した位置に形成されており、第２磁石群ＮＬ３２は、円周方向を時計回りに第１磁石群ＮＬ３１と同角度だけ移動した位置に形成されている。

これによって、各ロータ磁石６２ａ〜６２ｊの磁極中心がずれ、第１磁石群ＮＬ３１に含まれるロータ磁石６２ａと、第２磁石群ＮＬ３２に含まれるロータ磁石６２ｊとの間のｑ軸幅は、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊが円周方向に均等に配置された状態に比べて減少することになる。
これに対して、第１磁石群ＮＬ３１に含まれるロータ磁石６２ｅと、第２磁石群ＮＬ３２に含まれるロータ磁石６２ｆとの間のｑ軸幅は、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊが円周方向に均等に配置された状態に比べて増大することになる。

一方、同一の磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２に含まれるロータ磁石６２ａ〜６２ｊ同士については、その間のｑ軸幅が変化することはない。すなわち、ロータ磁石６２ａとロータ磁石６２ｂとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｂとロータ磁石６２ｃとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｃとロータ磁石６２ｄとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｄとロータ磁石６２ｅとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｆとロータ磁石６２ｇとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｇとロータ磁石６２ｈとの間のｑ軸幅、ロータ磁石６２ｈとロータ磁石６２ｉとの間のｑ軸幅およびロータ磁石６２ｉとロータ磁石６２ｊとの間のｑ軸幅は、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊが円周方向に均等に配置された状態に比べて変化することはない。

したがって、本実施形態によるロータ６においては、ロータ磁石６２ａ〜６２ｊが円周方向に均等に配置された状態に比べて、ｑ軸幅が減少する箇所が１箇所、増大する箇所が１箇所、変化しない箇所が８箇所形成されており、ｑ軸幅が減少する箇所を低減して、ロータコア６１の磁気飽和を防ぎトルクの減少を防止することが可能となる。
また、図６において、磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２同士は、回転軸に直交する直線であるｑ軸に対し線対称に形成されている。これにより、各磁石群ＮＬ３１、ＮＬ３２に含まれる磁極のトルク波形の位相も対称位置にずれるため、トルク波形同士がキャンセルされてトルクリップルを低減することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
本発明は、あらゆる磁極数のロータに使用可能である。すなわち、全磁極数がＰのロータにおいてＰ／Ｎ個の磁石群を形成し、すべてのロータ磁石をＮ個ずつ上述した磁石群によって分割し、円周方向に隣り合った磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させるようにすればよい。これにより、隣り合った磁石群同士が、回転軸に直交する直線（ｑ軸）に対し、すべて線対称に形成される。この場合、ＮはＰの約数であって２以上であり、Ｐ／Ｎは偶数でなければならない。
また、本発明は、表面磁石形同期モータまたは発電機にも適用可能である。
また、本発明は、ステータがロータに対して半径方向内方に対向するように配置されている、アウタロータ型の同期モータまたは発電機にも適用可能である。

図面中、１は電動モータ（回転電機）、２はモータハウジング（ハウジング）、３はステータ、４，５，６はロータ、３２はステータコイル（電機子巻線）、４２ａ〜４２ｈ，５２ａ〜５２ｈ，６２ａ〜６２ｊはロータ磁石、ＮＬ１，ＮＬ２１，ＮＬ３１は第１磁石群、ＮＬ２，ＮＬ２２，ＮＬ３２は第２磁石群、ＮＬ３は第３磁石群、ＮＬ４は第４磁石群を示している。

Claims (4)

1. ハウジングに固定され、内周面または外周面において、複数の電機子巻線が円周上に形成されたステータと、
   前記ステータに対して半径方向に対向するように、前記ハウジングに回転可能に取り付けられ、複数のロータ磁石が円周上に並ぶように配置されたロータと、
   を備え、
   前記ロータ磁石のうち円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべての前記ロータ磁石を、それぞれ同数の前記ロータ磁石を含む偶数個の前記磁石群により分割し、
   前記ロータ上のすべての前記ロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った前記磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させた回転電機。
2. 前記磁石群は、前記ロータ上において２個形成され、
   各々の前記磁石群は、
   ４極の前記ロータ磁石を含んでいる請求項１記載の回転電機。
3. 埋込磁石形同期モータに適用された請求項１または２に記載の回転電機。
4. ステータに対して半径方向に対向するように、ハウジングに回転可能に取り付けられるとともに、複数のロータ磁石が円周上に並ぶように設けられており、
   前記ロータ磁石のうち、円周方向に連続した複数の磁極を１個の磁石群として、すべての前記ロータ磁石を、それぞれ同数の前記ロータ磁石を含む偶数個の前記磁石群により分割し、
   すべての前記ロータ磁石が円周方向に均等に配置された状態から、円周方向に隣り合った前記磁石群同士を、円周方向において互いに反対向きに同角度だけ移動させた回転電機のロータ。

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