JP2014050253A - 永久磁石回転電機用ロータ及び永久磁石回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルク性能を高めつつ、ロータコアの強度を高めること。
【解決手段】永久磁石回転電機用ロータは、円周方向における複数個所に穴が形成されたロータコアであって、穴外周部と、穴の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在するテーパ面を画成する穴テーパ部とを備えるロータコアと、穴に組み付けられた永久磁石であって、径方向外側の磁石外周部と、磁石外周部の周方向両端から永久磁石の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在する磁石テーパ部とを備え、磁石外周部が穴外周部に対して径方向に離間しつつ磁石テーパ部が穴テーパ部に当接することでロータコアに支持される永久磁石とを備え、穴外周部の径方向の幅は、穴外周部の周方向両端において周方向中心側よりも大きい。
【選択図】図５

Description

本発明は、円周方向における複数個所に穴が形成されたロータコアを備える永久磁石回転電機用ロータ及び永久磁石回転電機に関する。

従来から、この種の永久磁石回転電機用ロータは知られている(例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の構成では、永久磁石は、磁石外周部（円弧部）と磁石テーパ部を備え、ロータコアは、穴外周部（円弧部）と穴テーパ部と備えており、永久磁石の磁石外周部をロータコアの穴外周部に対して離間させつつロータコアの穴テーパ部に永久磁石の磁石テーパ部を当接させることで、永久磁石をロータコアに支持させている。

特開平１０−２９５０５１号公報

上記の特許文献１の構成では、永久磁石の磁石外周部をロータコアの穴外周部に対して離間させつつ永久磁石をロータコアの穴テーパ部で保持することにより、遠心力が永久磁石から穴外周部（円弧部）に加わることを防止している。

ところで、穴外周部の径方向の幅を小さくすると、穴外周部を通る磁束（磁束の漏れ量）が低減されるので、トルク性能を高めることができる。他方、穴テーパ部と穴外周部は隣接しているため、穴外周部の径方向の幅を小さくすると、穴外周部の応力が局所的に高くなり、ロータコアの強度が低下するという問題がある。

そこで、本発明は、トルク性能を高めつつ、ロータコアの強度を高めることが可能な永久磁石回転電機用ロータ及び永久磁石回転電機の提供を目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一局面によれば、永久磁石回転電機用ロータであって、
円周方向における複数個所に穴が形成されたロータコアであって、前記穴の径方向外側の外周部を画成する穴外周部と、前記穴外周部の周方向両端から形成され、前記穴の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在するテーパ面を画成する穴テーパ部とを備えるロータコアと、
前記穴に組み付けられた永久磁石であって、径方向外側の磁石外周部と、前記磁石外周部の周方向両端から前記永久磁石の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在する磁石テーパ部とを備え、前記磁石外周部が前記穴外周部に対して径方向に離間しつつ前記磁石テーパ部が前記穴テーパ部に当接することで前記ロータコアに支持される永久磁石とを備え、
前記穴外周部の径方向の幅は、前記穴外周部の周方向両端において周方向中心側よりも大きいことを特徴とする、永久磁石回転電機用ロータが提供される。

本発明によれば、トルク性能を高めつつ、ロータコアの強度を高めることが可能な永久磁石回転電機用ロータ及び永久磁石回転電機が得られる。

一実施例によるハイブリッド励磁式回転電機の構造を示す斜視図である。 ハイブリッド励磁式回転電機を軸中心線を含む平面で切断した際の一部断面図である。 ハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図である。 ハイブリッド励磁式回転電機を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図である。 図３のY１部の拡大図である。 図５のY２部の拡大図である。 比較例による構成を示す図である。 他の実施例を示す図であり、図６に対応する図である。 更なる他の実施例を示す図であり、図６に対応する図である。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

図１は、一実施例によるハイブリッド励磁式回転電機１０の構造を示す斜視図を示す。尚、図１には、一部がカットされたハイブリッド励磁式回転電機１０が示されている。図２は、ハイブリッド励磁式回転電機１０を軸中心線を含む平面で切断した際の一部断面図を示す。図３は、ハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIII−IIIで切断した際の断面図を示す。図４は、ハイブリッド励磁式回転電機１０を、図２に示すIV−IVで切断した際の断面図を示す。

ハイブリッド励磁式回転電機１０は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。但し、ハイブリッド励磁式回転電機１０は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。

ハイブリッド励磁式回転電機１０は、軸回りに回転可能なロータ１２と、ロータ１２を回転させる回転磁界を発生させるステータ１４と、を備えている。ロータ１２は、軸方向両端において軸受１６，１８を介してケース２０に回転可能に支持されている。ステータ１４は、ロータ１２の外径側に配置されており、ケース２０に固定されている。ロータ１２とステータ１４とは、互いに径方向に所定のエアギャップ２２を介して対向している。

ステータ１４は、ステータコア２４と、ステータコイル２８と、を有している。ステータコア２４は、中空円筒状に形成されている。ステータコア２４には、内周面にステータティース２６が形成されている。ステータティース２６は、ステータコア２４の径方向内方すなわち軸中心に向けて突出している。ステータティース２６は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。隣り合うステータティース２６間には、ステータスロット２７が形成される。即ち、ステータコア２４には、周方向にステータティース２６とステータスロット２７が交互に形成される。各ステータティース２６にはそれぞれ、ステータコイル２８が巻き付けられている。ステータコイル２８は、ステータコア２４の内周面において周方向に複数（例えば、１８個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各ステータコイル２８は、ハイブリッド励磁式回転電機１０が例えば三相交流モータに適用される場合は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの何れかを構成する。

ステータコア２４は、軸方向に分割されており、第１ステータコア３０と、第２ステータコア３２と、第３ステータコア３４と、を有している。第１〜第３ステータコア３０〜３４は、それぞれ中空円筒状に形成されており、軸方向に並んでいる。第１〜第３ステータコア３０〜３４は、互いに略同じ内径を有している。第１及び第３ステータコア３０，３４は、軸方向両端に配置されている。第２ステータコア３２は、軸方向中央に配置されている。第２ステータコア３２は、第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とに軸方向で挟まれており、それら第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向中央寄りの端面に接着固定される。

第１及び第３ステータコア３０，３４はそれぞれ、絶縁コーティングされた複数の電磁鋼板を軸方向に積層して形成されている。また、第２ステータコア３２は、軟磁性材料具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成されている。第２ステータコア３２の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。

ステータコア２４の外径側には、第１〜第３ステータコア３０〜３４を支持する円筒状のヨーク３６が設けられている。ヨーク３６は、第２ステータコア３２と同様に、圧縮された軟磁性粉末により形成されている。ヨーク３６の軸方向における磁気抵抗は、第１及び第３ステータコア３０，３４の軸方向における磁気抵抗よりも小さい。ヨーク３６は、第２ステータコア３２と一体であってもよい。ヨーク３６は、第１ステータコア３０及び第３ステータコア３４の外周面に接着固定される。第１ステータコア３０と第３ステータコア３４とは、ヨーク３６により互いに磁気的に結合される。ステータティース２６は、第１〜第３ステータコア３０〜３４それぞれに設けられており、第１〜第３ステータコア３０〜３４それぞれのステータティース２６は、軸方向に並ぶように設けられている。また、各ステータコイル２８は、第１〜第３ステータコア３０〜３４を軸方向に貫くように形成されている。

また、ステータコア２４は、ステータ１４をケース２０に取り付け固定するための外径側に突出する取付部３８を有している。取付部３８は、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されている。取付部３８は、周方向に複数（例えば３個）設けられている。取付部３８には、軸方向に貫通する貫通穴４０が設けられている。ステータ１４は、取付部３８の貫通穴４０を貫通するボルト４２がケース２０に締結されることによりケース２０に固定される。

ロータ１２は、ステータ１４の内径側に配置されている。ロータ１２は、ロータシャフト（以下、単に「シャフト」という）５０と、ロータコア５２とを有している。シャフト５０は、軸方向に延びており、軸方向両端側でステータ１４の軸方向端部から延出している。尚、シャフト５０は、少なくとも軸方向一方端でステータ１４の軸方向端部から延出していればよい。シャフト５０は、所定の鉄損を有する材料により形成され、例えばS45Cなどの炭素鋼で形成されてもよい。

ロータコア５２は、軸方向に分割されており、第１ロータコア５６と、第２ロータコア５８と、を有している。第１及び第２ロータコア５６，５８はそれぞれ、中空円筒状に形成されており、シャフト５０の外径側に配置されてシャフト５０に支持されている。第１及び第２ロータコア５６，５８はそれぞれ、軸方向に積層する複数の電磁鋼板により形成されている。第１ロータコア５６と第２ロータコア５８とは、互いに軸方向に環状の隙間６０を空けて離間している。

第１ロータコア５６の外周面は、第１ステータコア３０の内周面と径方向で対向している。すなわち、第１ロータコア５６の外周面と第１ステータコア３０の内周面とは互いに径方向で対向している。また、第２ロータコア５８の外周面は、第３ステータコア３４の内周面と径方向で対向している。すなわち、第２ロータコア５８の外周面と第３ステータコア３４の内周面とは互いに径方向で対向している。隙間６０は、第２ステータコア３２の内周面に面しており、第２ステータコア３２の内径側に設けられている。

第１ロータコア５６の外周部には、ロータティース６２が形成されている。ロータティース６２は、第１ロータコア５６の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６２は、第１ロータコア５６の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。

周方向において互いに隣接するロータティース６２の間にはそれぞれ、永久磁石６４がロータティース６２と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第１ロータコア５６の外径側に配置されている。永久磁石６４は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６４は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６４は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６４は、所定の極性（例えば、外径側をＮ極且つ内径側をS極）に着磁されている。

永久磁石６４の外径側端面とロータティース６２の外径側端面とは、軸中心から略同じ距離に形成されている（但し、永久磁石６４の外径側端面の方が径方向内側に位置する）。第１ロータコア５６は、永久磁石６４で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６４で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６２に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第１ロータコア５６は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に所定数（例えば１２個）の極数を有している。

また、第２ロータコア５８の外周部には、ロータティース６６が形成されている。ロータティース６６は、第２ロータコア５８の径方向外方に向けて突出している。ロータティース６６は、第２ロータコア５８の外周面において周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。

周方向において互いに隣接するロータティース６６の間にはそれぞれ、永久磁石６８がロータティース６６と隣り合うように取り付けられている。永久磁石６４は、第２ロータコア５８の外径側に配置されている。永久磁石６８は、例えばフェライト磁石である。永久磁石６８は、周方向に複数（例えば、６個）設けられており、周方向に沿って等間隔で設けられている。各永久磁石６８は、周方向に所定の幅（角度）を有し、かつ、径方向に所定の厚さを有している。各永久磁石６８は、上記の永久磁石６４の極性とは異なる所定の極性（例えば、外径側をＳ極且つ内径側をN極）に着磁されている。すなわち、永久磁石６８と永久磁石６４とは、互いに反転した極性を有している。

永久磁石６８の外径側端面とロータティース６６の外径側端面とは、軸中心から略同じ距離に形成されている（但し、永久磁石６８の外径側端面の方が径方向内側に位置する）。第２ロータコア５８は、永久磁石６８で励磁された永久磁石励磁磁極と、永久磁石６８で励磁されていない非励磁の永久磁石非励磁磁極と、を有している。この永久磁石非励磁磁極は、ロータティース６６に形成される。これらの永久磁石励磁磁極と永久磁石非励磁磁極とは、周方向に交互に配置されている。第２ロータコア５８は、所定角度ごとに極性の異なる磁極を有しており、永久磁石励磁磁極及び永久磁石非励磁磁極により周方向に第１ロータコア５６の極数と同じ所定数（例えば１２個）の極数を有している。

第１ロータコア５６の永久磁石励磁磁極と、第２ロータコア５８の永久磁石非励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１ロータコア５６の永久磁石６４と第２ロータコア５８のロータティース６６とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。また、第１ロータコア５６の永久磁石非励磁磁極と、第２ロータコア５８の永久磁石励磁磁極とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。すなわち、第１ロータコア５６のロータティース６２と第２ロータコア５８の永久磁石６８とは、軸方向で上記の隙間６０を介して互いに対向配置されている。

上記の隙間６０には、ロータティース６２，６６の永久磁石非励磁磁極を励磁する励磁コイル７０が配置されている。隙間６０は、その略全域が励磁コイル７０で埋められている。励磁コイル７０は、シャフト５０の回りに環状に形成されている。励磁コイル７０は、シャフト５０の外径側に配置されていると共に、第２ステータコア３２の内径側に配置されている。励磁コイル７０は、ステータ１４（具体的には、そのステータコア２４）に取り付け固定されている。励磁コイル７０には、直流電流が供給される。励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この磁束量は、励磁コイル７０に供給された直流電流に応じた大きさである。

シャフト５０は、中空形状に形成されている。シャフト５０の中空内部には励磁コア８０が設けられる。励磁コア８０は、シャフト５０の内径側に配置され、シャフト５０に支持されてよい。励磁コア８０は、ロータコア５２の第１ロータコア５６及び第２ロータコア５８並びに励磁コイル７０の内径側に配置されている。励磁コア８０は、軟磁性材料具体的には絶縁コーティングされた軟磁性体粉末を圧縮成型した材料で形成されている。励磁コア８０は、鉄損がシャフト５０の鉄損に比べて小さい材料で形成されている。

上記のハイブリッド励磁式回転電機１０の構造において、環状の励磁コイル７０に直流電流が供給されると、その励磁コイル７０の内径側（軸中心側）を軸方向に貫く磁束が発生する。この励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束は、エアギャップ２２→ステータコア２４→エアギャップ２２→第１又は第２ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極→励磁コア８０→第１又は第２ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極からなる経路で流通する。かかる磁束が発生すると、第１及び第２ロータコア５６，５８の永久磁石非励磁磁極が励磁される。この電磁石による磁束は、永久磁石６４，６８による磁束を弱め或いは強める。また、この電磁石による磁束量は、励磁コイル７０に流す直流電流の大きさに応じて調整される。

従って、図示の例によれば、永久磁石６４，６８による磁束と励磁コイル７０を用いた電磁石による磁束との合成磁束によりロータ１２をステータ１４回りに回転させるトルクを調整することができ、ロータ１２を適切に回転させることができる。

また、図示の例のハイブリッド励磁式回転電機１０の構造においては、励磁コイル７０の励磁により生じる磁束は、シャフト５０の内径側に配置された励磁コア８０を流れる。この構造では、シャフト５０の内径側に励磁コア８０が設けられていない構造と異なり、励磁コイル７０の励磁により励磁コイル７０の内径側で軸方向に流れる磁束がシャフト５０自体を流通することは抑制される。ここで、励磁コア８０は、鉄損がシャフト５０の鉄損に比べて小さい材料で形成されている場合、励磁コア８０の鉄損は、シャフト５０の鉄損に比べて小さくなる。このため、この場合、その磁束が励磁コイル７０による磁束発生時に生じる鉄損を抑制することができ、ロータ１２を回転させるトルクを効率的に高めることができる。この結果、ロータ１２を回転させる際のトルクアップを図ることができ、大きなトルクを発生させるうえで装置自体の大型化を抑制することができる。

次に、図５以降を参照して、第１又は第２ロータコア５６，５８の特徴的な構成について説明する。尚、ここでは、第２ロータコア５８側で説明するが、第１ロータコア５６側についても同様であってもよい。即ち、第１ロータコア５６の構成（永久磁石６４との関係を含む）についても、以下で説明する第２ロータコア５８の構成（永久磁石６８との関係を含む）と同様であってよい。

図５は、図３のY１部の拡大図であり、図６は、図５のY２部の拡大図である。但し、図６においては、穴５８ａの構成を説明するための都合上、永久磁石６８の図示を省略している。

図５及び図６に示すように、第２ロータコア５８は、円周方向における複数個所に穴５８ａが形成され、これらの穴５８ａに永久磁石６８が収容・保持される。穴５８ａに関連する構成として、第２ロータコア５８は、穴５８ａの径方向外側の外周部を画成する穴外周部９０と、穴外周部９０の周方向両端から斜めに径方向内側へと延在する穴テーパ部９２と、穴５８ａの周方向の両側部を画成する穴側方部９４と、穴５８ａの径方向内側の外周部を画成する内径側穴外周部９８を備える。

穴外周部９０は、図５に示すように、円弧状に延在する。穴外周部９０は、トルク性能を高める観点から、径方向の幅が可能な限り小さくなるように構成される。このような構成は、例えば、穴外周部９０における径方向外側の肉を落とすことで実現されてもよい。即ち、穴外周部９０は、好ましくは、径方向外側の外径が第２ロータコア５８の最大外径よりも小さくなるように構成されてもよい。

穴外周部９０は、穴外周部９０における端部の強度を高める観点から、径方向の幅が穴外周部９０の周方向両端において周方向中心側よりも大きくなるように構成される。この構成は、図６に示すように、穴外周部９０の周方向両端において径方向外側に向けて突出する凸部９６を設定することで実現されてもよい。凸部９６は、好ましくは、第２ロータコア５８の最大外径を超えないように（即ち凸部９６自体が第２ロータコア５８の最大外径を画成しないように）形成される。例えば、穴外周部９０の径方向外側の外径が第２ロータコア５８の最大外径よりもΔｒ１だけ小さい場合、凸部９６は、径方向外側にΔｒ１以下だけ突出するように構成される。尚、第２ロータコア５８の最大外径は、典型的には、永久磁石非励磁磁極により画成される。尚、穴外周部９０は、周方向両端以外の領域（周方向中心側から周方向端部までの領域）では径方向の幅が略一定であってよい。

穴テーパ部９２は、穴５８ａの周方向の幅が径方向内周側で広がる方向にテーパ面９２ａを画成する。テーパ面９２ａは、穴外周部９０の内径側の壁面に対して傾斜を有する。尚、テーパ面９２ａは、平面である必要はなく、曲面で形成されてもよい。また、テーパ面９２ａと穴外周部９０の内径側の壁面とは、所定半径の曲面を介して連続してもよい（即ち、角Ｒが付けられてもよい）。

穴テーパ部９２は、径方向の幅が、穴外周部９０の径方向の幅よりも小さくならないように構成される。特に、穴テーパ部９２は、穴外周部９０との連続部（境界部）においては、上述の穴外周部９０の径方向の幅の拡大に応じて、当該拡大された径方向の幅を維持するように構成される。図６に示す構成では、凸部９６は、穴外周部９０と穴テーパ部９２の両部に跨る領域に形成されている。これにより、穴外周部９０と穴テーパ部９２との連続部（境界部）において径方向の幅を局所的に拡大することができる。

凸部９６は、好ましくは、所定の半径で規定される円弧形状を含む。図６に示す例では、円弧形状は、ポイントＰ１を中心とした半径Ｒ１で規定されている。半径Ｒ１は、上述の如く、好ましくは、凸部９６の最大外径が第２ロータコア５８の最大外径を超えないように決定され、最も好ましくは、凸部９６の最大外径が第２ロータコア５８の最大外径と一致するように決定される。これにより、第２ロータコア５８の最大外径を超えない範囲で、穴テーパ部９２と穴外周部９０との連続部（境界部）周辺の強度を効率的に高めることができる。また、この際、半径Ｒ１の中心であるポイントＰ１は、好ましくは、図６に示すように、穴外周部９０の周方向両端における径方向内側の端部に位置する。即ち、ポイントＰ１は、好ましくは、テーパ面９２ａと穴外周部９０の内径側の壁面との境界位置に設定される。これにより、応力の発生しやすい箇所に効率的に必要な強度を与えることができる。尚、テーパ面９２ａと穴外周部９０の内径側の壁面とが、別の曲面（Ｒ）を介して連続している場合は、ポイントＰ１は、テーパ面９２ａと穴外周部９０の内径側の壁面との両延長面の交線に対応する点に位置してもよいし、当該別の曲面上の中間位置に位置してもよい。

穴側方部９４は、好ましくは、トルク性能を高める観点から、周方向の幅が可能な限り小さくなるように構成される。この目的のため、第２ロータコア５８は、穴側方部９４に周方向で隣接する領域に、内径側に欠落する切欠き部５８ｂを有する。即ち、切欠き部５８ｂは、第２ロータコア５８の外周縁から径方向内側に凹む態様で形成される。切欠き部５８ｂは、穴側方部９４に関して穴５８ａが存在する側とは逆側の領域に形成される。尚、周方向で隣接する切欠き部５８ｂの間に、ロータティース６６（永久磁石非励磁磁極）が形成される。切欠き部５８ｂは、隣接する永久磁石非励磁磁極と永久磁石励磁磁極（永久磁石６８）との間での磁束の短絡を防止する機能をも有する。

内径側穴外周部９８は、第２ロータコア５８の径方向中心側の領域により構成される。尚、第２ロータコア５８の径方向中心側の領域は、フラックスバリアのような空隙を備えてもよい。

永久磁石６８は、第２ロータコア５８の穴５８ａに略対応した形状を有する。具体的には永久磁石６８は、径方向外側の磁石外周部６８ａと、磁石外周部６８ａの周方向両端から延在する磁石テーパ部６８ｂと、磁石側方部６８ｃと、径方向内側の内径側磁石外周部６８ｄとを備える。磁石テーパ部６８ｂは、永久磁石６８の周方向の幅が径方向内側で広がる方向に延在する。尚、図示の例では、磁石側方部６８ｃと内径側磁石外周部６８ｄとは、径方向内側のテーパ部を介して連続する。

永久磁石６８は、第２ロータコア５８の穴５８ａ内に収容・保持される。この際、永久磁石６８は、磁石外周部６８ａが第２ロータコア５８の穴外周部９０に対して径方向に離間しつつ磁石テーパ部６８ｂが第２ロータコア５８の穴テーパ部９２に当接することで第２ロータコア５８に支持される。即ち、保持状態では、磁石テーパ部６８ｂのテーパ面と上述した第２ロータコア５８のテーパ面９２ａとは、互いに面合わせされた状態となり、面直方向の力を受け合う。他方、保持状態では、永久磁石６８の磁石外周部６８ａと、第２ロータコア５８の穴外周部９０の内径側の壁面とは、互いに離反し、これらの間で力の直接的な伝達は生じない。尚、図５に示す例では、その他、永久磁石６８の磁石側方部６８ｃと穴側方部９４とは互いに離反し、永久磁石６８の径方向内側の内径側磁石外周部６８ｄと第２ロータコア５８の内径側穴外周部９８とは径方向で当接し合い、永久磁石６８の径方向内側のテーパ部の径方向外側の端部（角部）と第２ロータコア５８の径方向内側のテーパ部とは当接している。

図７は、比較例による構成を示す図であり、図６に対応する図である。比較例では、図６に示した本実施例に対して、穴外周部の径方向の幅が穴テーパ部に至るまで一定である点が異なる。即ち、比較例では、穴外周部の周方向の両端部で径方向の幅が増大されていない。このような比較例では、ロータコアにおける穴外周部と穴テーパ部との連続部の周辺、例えばＸ部において高応力が発生しやすくなる。これは、特に、ロータコアの穴外周部の径方向の幅が小さい場合に顕著になり、更にロータコアの穴側方部の周方向の幅が小さい場合にはより顕著となる。

これに対して、本実施例によれば、上述の如く、第２ロータコア５８の穴外周部９０の周方向の両端部で径方向の幅が増大されるので、第２ロータコア５８における穴外周部９０と穴テーパ部９２との連続部の周辺における応力を効率的に低減することができる。即ち、本実施例によれば、図７に示した比較例における応力集中部位が厚肉になるので、応力が分散して、最大応力を低減することができる。また、本実施例によれば、上述の如く、径方向の幅が増大される部位が局所的であるので、トルク性能を損なうことなく、第２ロータコア５８の強度アップを図ることができる。他言すると、穴外周部９０の中心側や穴側方部９４の幅を低減しつつ、穴外周部９０の周方向の両端部で必要な幅を確保することで、トルク性能を高めつつ、第２ロータコア５８の強度を維持することができる。

図８は、他の実施例を示す図であり、図６に対応する図である。

図８に示す例では、図６に示した実施例における凸部９６に代えて、拡幅部９６’が設けられる。拡幅部９６’は、図６に示した実施例における凸部９６と機能的には実質的に等価である。即ち、図６に示した凸部９６の場合、第２ロータコア５８の外径は、穴外周部９０の中心側から端部に向かって穴テーパ部９２手前までは略一定を保ち、穴テーパ部９２手前から徐々に増加し、最大値となった後、徐々に減少する。これに対して、図８に示す拡幅部９６’の場合、第２ロータコア５８の外径は、穴外周部９０の中心側から端部に向かって穴テーパ部９２手前までは略一定を保ち、穴テーパ部９２手前から徐々に増加し、最大値となった後、最大値を実質的に維持しつつ穴側方部９４に至る。このような構成によっても、図６に示した実施例に比べて、重量増となるものの、図６に示した実施例と同様の効果を得ることができる。

図９は、他の実施例を示す図であり、図６に対応する図である。

図９に示す例では、図６に示した実施例に対して、穴側方部９４に周方向で隣接する領域に切欠き部５８ｂを備えていない点が異なる。このような構成によっても、図６に示した実施例に比べて、トルク性能の観点で不利となるものの、図６に示した実施例と同様の応力低減効果を得ることができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

特に、図１乃至図４は、比較的詳細にハイブリッド励磁式回転電機１０の構成を図示しているが、詳細部は任意である。例えば、図１乃至図４に示した例では、励磁コア８０は、軟磁性材料（具体的には圧縮された軟磁性粉末）により形成されているが、他の任意の磁性材料で形成されてもよい。例えば、励磁コア８０は、シャフト５０と同一の材料でシャフト５０と一体的に形成されてもよい。また、特開2003‐164127号公報、特開2008‐187826号公報、特開平6‐351206号公報、特開平8‐251891号公報等に開示されるような構成において、上述したロータ構成を採用することも可能である。また、図１乃至図４に示した例では、ステータコイル２８は、各隣り合うステータスロット間で巻回される集中巻であったが、分布巻ないし重ね巻のような、他の巻き方が採用されてもよい。また、図１乃至図４に示した例では、ステータスロット２７の数が極数の１／２（極対数）の相数（図示の例では３相）倍に対応する整数スロットであるが、例えば分数スロットであってもよい。また、図１乃至図４に示した例では、ステータコイル２８は３相であったが、３相以外であってもよい。

更に、上述した実施例では、永久磁石回転電機は、永久磁石と電磁石とを混成したハイブリッド励磁式回転電機１０であったが、永久磁石のみを用いる回転電機であってもよい。この場合、ロータコアの内部に永久磁石が埋め込まれたタイプのＩＰＭ（Interior Permanent Magnet）モータであるが、かかるロータコアの構成（永久磁石との関係を含む）は、上述した第２ロータコア５８の構成（永久磁石６８との関係を含む）と同様であってよい。

また、図６等に示す形状は、実寸ではなく、特徴的な構成を理解しやすくするために、ある程度、誇張して描かれている。従って、例えば、凸部９６の突出量は、図６等に示す突出量に比べて小さい微小な値であってもよい。

１０ ハイブリッド励磁式回転電機
１２ ロータ
１４ ステータ
１６、１８ 軸受
２２ エアギャップ
２４ ステータコア
２６ ステータティース
２７ ステータスロット
２８ ステータコイル
３０ 第１ステータコア
３２ 第２ステータコア
３４ 第３ステータコア
５０ シャフト
５２ ロータコア
５６ 第１ロータコア
５８ 第２ロータコア
５８ａ 穴
５８ｂ 切欠き部
６０ 隙間
６２，６６ ロータティース
６４，６８ 永久磁石
６８ａ 磁石外周部
６８ｂ 磁石テーパ部
６８ｃ 磁石側方部
６８ｄ 内径側磁石外周部
７０ 励磁コイル
８０ 励磁コア
９０ 穴外周部
９２ 穴テーパ部
９２ａ テーパ面
９４ 穴側方部
９６ 凸部
９６’ 拡幅部
９８ 内径側穴外周部

Claims (7)

1. 永久磁石回転電機用ロータであって、
   円周方向における複数個所に穴が形成されたロータコアであって、前記穴の径方向外側の外周部を画成する穴外周部と、前記穴外周部の周方向両端から形成され、前記穴の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在するテーパ面を画成する穴テーパ部とを備えるロータコアと、
   前記穴に組み付けられた永久磁石であって、径方向外側の磁石外周部と、前記磁石外周部の周方向両端から前記永久磁石の周方向の幅が広がる方向に斜めに径方向内側へと延在する磁石テーパ部とを備え、前記磁石外周部が前記穴外周部に対して径方向に離間しつつ前記磁石テーパ部が前記穴テーパ部に当接することで前記ロータコアに支持される永久磁石とを備え、
   前記穴外周部の径方向の幅は、前記穴外周部の周方向両端において周方向中心側よりも大きいことを特徴とする、永久磁石回転電機用ロータ。
2. 前記穴外周部の径方向外側の外径は、前記穴外周部の周方向両端において周方向中心側よりも大きい、請求項１に記載の永久磁石回転電機用ロータ。
3. 前記ロータコアは、前記穴外周部と前記穴テーパ部の両部に跨る領域において、径方向外側に突出する凸部を有する、請求項１に記載の永久磁石回転電機用ロータ。
4. 前記凸部は、所定の半径で規定される円弧形状を含む、請求項２に記載の永久磁石回転電機用ロータ。
5. 前記円弧形状を規定する半径の中心は、前記穴の径方向外側の外周部と前記テーパ面とが交わる位置に位置する、請求項３に記載の永久磁石回転電機用ロータ。
6. 前記ロータコアは、前記穴の周方向の両側部を画成する穴側方部を備え、前記穴側方部に周方向で隣接する領域であって、前記穴側方部に関して前記穴が存在する側とは逆側の領域に、径方向内側に凹む切欠き部を有する、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の永久磁石回転電機用ロータ。
7. 請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の永久磁石回転電機用ロータと、
   前記ロータを回転させる回転磁界を発生させるステータとを備える、永久磁石回転電機。