JP2018078767A

JP2018078767A - 同期リラクタンス回転電機

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Publication number: JP2018078767A
Application number: JP2016220518A
Authority: JP
Inventors: 活徳竹内; Katsunori Takeuchi; 真琴松下; Makoto Matsushita; 寿朗長谷部; Toshio Hasebe; 昌明松本; Masaaki Matsumoto
Original assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Current assignee: Toshiba Industrial Products and Systems Corp; Toshiba Infrastructure Systems and Solutions Corp
Priority date: 2016-11-11
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-11-11
Also published as: CN109964393B; WO2018088175A1; US20190245394A1; JP6718797B2; CN109964393A; US10554081B2

Abstract

【課題】トルクリップルを低減できる同期リラクタンス回転電機を提供することである。【解決手段】実施形態の同期リラクタンス回転電機は、シャフトと、回転子鉄心と、を持つ。シャフトは、回転軸線回りに回転する。回転子鉄心は、シャフトに固定され、１極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が４層形成されていると共に、各空洞部と外周面との間にそれぞれブリッジが形成されている。そして、１極のうち周方向中央を極中心とし、周方向両端を極端とし、複数の前記ブリッジを、前記極中心から前記極端に向かって順に１層目ブリッジ、２層目ブリッジ、３層目ブリッジ、４層目ブリッジとしたとき、２層目ブリッジと３層目ブリッジとの間の周方向の幅を、１層目ブリッジと２層目ブリッジとの間の周方向の幅、および３層目ブリッジと４層目ブリッジとの間の周方向の幅よりも広く設定した。【選択図】図３

Description

本発明の実施形態は、同期リラクタンス回転電機に関する。

同期リラクタンス型回転電機は、回転子と、固定子と、を備えている。回転子は、回転可能に軸支されて回転軸中心で軸方向に延びるシャフトと、シャフトに外嵌固定される回転子鉄心と、を備えている。固定子は、回転子鉄心の外周に、この回転子鉄心と間隔をあけて配置されている。固定子は、互いに周方向に間隔をあけて配列された複数のティースを有する固定子鉄心と、複数のティースにそれぞれ巻回された複数極の多相の電機子巻線と、を備えている。

回転子鉄心には、１極当り複数の空洞部が径方向に並んで形成されている。各空洞部は、電機子巻線に通電した際に形成される磁束の流れに沿うように、極中心が最も径方向内側に位置するように、径方向内側に向かって湾曲形成されている場合が多い。
このように空洞部を形成することにより、回転子鉄心に、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向とが形成される。このような構成のもと、同期リラクタンス型回転電機は、空洞部によって発生するリラクタンストルクを利用し、シャフトを回転させる。

ところで、固定子鉄心の各ティース間に形成されるスロットは、磁束が流れにくい箇所である。このため、ティースとスロットとの間で磁束密度が急激に変化する（以下、この磁束密度の急激な変化を固定子の磁気的凹凸という）。一方、回転子鉄心も、リラクタンストルクを発生させるべく形成した空洞部によって、磁束密度が急激に変化する箇所が複数個所形成される（以下、この磁束密度の急激な変化を回転子の磁気的凹凸という）。そして、これら固定子の磁気的凹凸と回転子の磁気的凹凸との相互作用によって、トルクリップルが発生する。また、トルクリップルは、固定子鉄心の磁気的凹凸と回転子鉄心の磁気的凹凸とが共振すると大きくなってしまう可能性があった。

特開２０１４−１９３０７６号公報特許第５８６６０７４号公報

本発明が解決しようとする課題は、トルクリップルを低減できる同期リラクタンス回転電機を提供することである。

実施形態の同期リラクタンス回転電機は、シャフトと、回転子鉄心と、を持つ。シャフトは、回転軸線回りに回転する。回転子鉄心は、シャフトに固定され、１極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が４層形成されていると共に、各空洞部と外周面との間にそれぞれブリッジが形成されている。そして、１極のうち周方向中央を極中心とし、周方向両端を極端とし、複数の前記ブリッジを、前記極中心から前記極端に向かって順に１層目ブリッジ、２層目ブリッジ、３層目ブリッジ、４層目ブリッジとしたとき、２層目ブリッジと３層目ブリッジとの間の周方向の幅を、１層目ブリッジと２層目ブリッジとの間の周方向の幅、および３層目ブリッジと４層目ブリッジとの間の周方向の幅よりも広く設定した。

実施形態の液圧ポンプを示す概略構成図。実施形態の回転電機の一部の構成を示す回転軸に直交する断面図。図２のＡ部拡大図。実施形態の各空洞部の長手方向両端部の形状を示す説明図。実施形態の回転子鉄心の磁束の通り易さの変化を示すグラフ。実施形態の固定子鉄心および回転子鉄心の磁束の通り易さの変化を比較したグラフ。実施形態の回転電機のトルクの変化を、各ブリッジ間の周方向の幅を等間隔とした場合と、各ブリッジ間の周方向の幅を所定幅に設定した場合とで比較したグラフ。

以下、実施形態の同期リラクタンス回転電機を、図面を参照して説明する。

図１は、同期リラクタンス回転電機（以下、単に回転電機という）１が組み込まれた液圧ポンプ１００の概略構成図である。
同図に示すように、液圧ポンプ１００は、ポンプ部２とポンプ部２を駆動する回転電機１と、により構成されている。ポンプ部２は、水密性を有するポンプケーシング３内に不図示のポンプ本体を収納したものである。このポンプ本体に、回転電機１の駆動力が伝達される。ポンプ本体が駆動することにより、ポンプケーシング３内外に液体が吸入吐出される。

一方、回転電機１は、電動機ケーシング４と、電動機ケーシング４内に収納された後述の固定子６、および回転子７と、により構成されている。電動機ケーシング４とポンプケーシング３は、互いに水密性を確保可能なように、例えばボルト等を介して連結されている。電動機ケーシング４には、固定子６に電流を供給するための給電ボックス５が設けられている。

図２は、回転電機１の一部の構成を示す回転軸１２に直交する断面図である。なお、図２では、回転電機１の１／４セクター、すなわち、１／４周の周角度領域分のみを示している。
同図に示すように、回転電機１は、略円筒状の固定子６と、固定子６よりも径方向内側に設けられ、固定子６に対して回転自在に設けられた回転子７と、を備えている。なお、固定子６および回転子７は、それぞれの中心軸線が共通軸上に位置した状態で配置されている。以下、共通軸を中心軸（回転軸線）Ｏと称し、中心軸Ｏに直交する方向を径方向と称し、中心軸Ｏ回りに周回する方向を周方向と称して説明する。

固定子６は、略円筒状の固定子鉄心８を有している。固定子鉄心８は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。固定子鉄心８の内周面には、中心軸Ｏに向かって突出し、周方向に等間隔で配列された複数のティース９が一体成形されている。例えば本実施形態では、ティース９の数は、「３６」に設定されている。

ティース９は、径方向に沿う断面が略Ｔ字状に形成されている。そして、隣接する各ティース９間には、それぞれスロット１０が形成されている。スロット１０の数も、ティース９の数と同数になる。すなわち、例えば本実施形態では、スロット１０の数は、「３６」に設定される。
そして、これらスロット１０を介し、各ティース９に電機子巻線１１が巻回されている。各ティース９には、インシュレータや絶縁被膜の上から電機子巻線１１が巻回される。

回転子７は、中心軸Ｏに沿って延びる回転軸１２と、回転軸１２に外嵌固定された略円柱状の回転子鉄心１３と、を備えている。
回転子鉄心１３は、電磁鋼板を複数枚積層したり、軟磁性粉を加圧成形したりして形成することが可能である。回転子鉄心１３の外径は、径方向で対向する各ティース９との間に、所定のエアギャップＧが形成されるように設定されている。
また、回転子鉄心１３の径方向中央には、中心軸Ｏに沿って貫通する貫通孔１４が形成されている。この貫通孔１４に、回転軸１２が圧入等され、回転軸１２と回転子鉄心１３とが一体となって回転する。

さらに、回転子鉄心１３には、１／４周の周角度領域のそれぞれに、４層の空洞部（フラックスバリア）１５，１６，１７，１８（第１空洞部１５、第２空洞部１６、第３空洞部１７、第４空洞部１８）が径方向に並んで形成されている。すなわち、径方向最外側（回転軸１２から最も離れた位置）に第１空洞部１５が形成され、この第１空洞部１５から径方向内側に向かって順に第２空洞部１６、第３空洞部１７、第４空洞部１８が並んで形成されている。そして、第４空洞部１８が径方向最内側（回転軸１２に最も近い位置）に配置されている。

また、各空洞部１５〜１８は、電機子巻線１１に通電した際に形成される磁束の流れに沿うように形成されている。つまり、各空洞部１５〜１８は、周方向の中央が最も径方向内側に位置するように（径方向内側に向かって凸形状となるように）、湾曲形成されている。これにより、回転子鉄心１３には、磁束の流れ易い方向と磁束の流れにくい方向が形成される。

ここで、本実施形態において、磁束の流れ易い方向をｑ軸と称する。また、ｑ軸に対して電気的、磁気的に直交する径方向に沿った方向をｄ軸と称する。すなわち、各空洞部１５〜１８は、ｄ軸に沿った径方向において、多層構造となる。
より詳しくは、回転子鉄心１３においてｑ軸方向は、各空洞部１５〜１８によって磁束の流れが妨げられない方向をｑ軸と称する。すなわち、回転子鉄心１３の外周面１３ａの任意の周角度位置に正の磁位（例えば磁石のＮ極を近づける）、これに対して１極分（本実施形態の場合は機械角で９０度）ずれた他の任意の周角度位置に負の磁位（例えば磁石のＳ極を近づける）を与え、任意の位置を周方向へずらしていった場合に最も多くの磁束が流れる時の中心軸Ｏから任意の位置に向かう方向をｑ軸と定義する。そして、各空洞部１５〜１８の長手方向がｑ軸である。

一方、各空洞部１５〜１８によって磁束の流れが妨げられる方向、すなわちｑ軸に対して磁気的に直交する方向をｄ軸と称する。本実施形態では、各空洞部１５〜１８によって、中心軸Ｏに近い領域と遠い領域に分離された２つの回転子鉄心部分が対向する方向に対して平行な方向がｄ軸である。また、各空洞部１５〜１８が多層に形成されている場合（本実施形態では４層）、層の重なり方向がｄ軸である。本実施形態では、ｄ軸は、ｑ軸に対して電気的、磁気的に直交するのに限らず、直交する角度からある程度の角度幅（例えば機械角で１０度程度）をもって交わってよい。

このように、回転子鉄心１３は、４極に構成されており、１極当り（回転子鉄心１３の１／４周の周角度領域）に４層の空洞部１５，１６，１７，１８が形成されていることになる。そして、１極とは、ｑ軸間の領域をいう。
なお、以下の説明では、ｄ軸を極中心Ｃ１と称し、ｑ軸（１／４周の周角度領域の周方向両端）を極端Ｅ１と称して説明する場合がある。つまり、各空洞部１５〜１８は、極中心Ｃ１が最も径方向内側に位置するように、径方向内側に向かって湾曲されていることになる。

また、各空洞部１５〜１８は、中心軸Ｏ方向からみて長手方向両端が回転子鉄心１３の外周面１３ａ近傍に位置するように湾曲形成されている。そして、各空洞部１５〜１８は、長手方向両端に近い箇所ほどｑ軸方向に沿うように、且つ長手方向中央に近い箇所ほどｄ軸と直交するように形成されている。さらに、各空洞部１５〜１８は、第１空洞部１５から順に開口面積が大きくなるように形成されている。

図３は、図２のＡ部拡大図である。
同図に示すように、各空洞部１５〜１８の周方向両端と回転子鉄心１３の外周面１３ａとの間には、それぞれブリッジ２１，２２，２３，２４（第１ブリッジ２１、第２ブリッジ２２、第３ブリッジ２３、第４ブリッジ２４）が形成されている。詳述すると、ブリッジ２１〜２４とは、各空洞部１５〜１８における回転子鉄心１３の外周部寄りで、且つその肉厚が急激に変化する範囲に形成されているものをいう。なお、肉厚とは、回転子鉄心１３の外周面１３ａの法線方向に沿った厚さのことをいう。

さらに、ブリッジ２１〜２４について、以下に詳述する。
ブリッジ２１〜２４を詳述するにあたって、まず、図３、図４に基づいて、各空洞部１５〜１８の長手方向両端の形状について詳述する。
図４は、各空洞部１５〜１８の長手方向両端部の形状を説明するための説明図である。なお、各空洞部１５〜１８の長手方向両端部の形状の基本的構成は同一であるので、図４では、１つの空洞部に符号１５〜１８を付して説明する。

図３、図４に示すように、各空洞部１５〜１８は、電機子巻線１１に通電した際に形成される磁束の流れに沿うように形成されている。このため、各空洞部１５〜１８の短手方向で対向する２つの内側面１５ａ，１５ｂ，１６ａ，１６ｂ，１７ａ，１７ｂ，１８ａ，１８ｂは、１つの曲率半径によって形成されているのではなく、複数の曲率半径を有する曲線の集合体からなる。

ここで、各空洞部１５〜１８の内側面１５ａ〜１８ｂは、中央の大部分が径方向内側に向かって凸形状となるように湾曲形成されているが、各空洞部１５〜１８の内側面１５ａ〜１８ｂのうち、回転軸１２側とは反対側の内側面１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａの長手方向両端には、径方向外側に向かって凸形状となるように湾曲形成された外向き湾曲面１５ｃ，１６ｃ，１７ｃ，１８ｃが形成されている。すなわち、各空洞部１５〜１８は、内側面１５ａ，１６ａ，１７ａ，１８ａと外向き湾曲面１５ｃ，１６ｃ，１７ｃ，１８ｃとの接続箇所に、それぞれ変曲点Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１が存在している。

一方、各空洞部１５〜１８の内側面１５ａ〜１８ｂのうち、回転軸１２側の内側面１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂの長手方向両端には、曲率半径が急激に小さくなる小弧状面１５ｄ，１６ｄ，１７ｄ，１８ｄが形成されている。すなわち、各空洞部１５〜１８は、内側面１５ｂ，１６ｂ，１７ｂ，１８ｂと小弧状面１５ｄ，１６ｄ，１７ｄ，１８ｄとの接続箇所に、それぞれ曲率変化点Ｐ１２、Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２が存在している。
そして、各ブリッジ２１〜２４は、各空洞部１５〜１８における回転子鉄心１３の外周部寄りで、且つ変曲点Ｐ１１，Ｐ２１，Ｐ３１，Ｐ４１と曲率変化点Ｐ１２，Ｐ２２，Ｐ３２，Ｐ４２との間の肉厚部分をいう。

ここで、
（１）第２ブリッジ２２と第３ブリッジ２３との間の周方向の幅（周長）Ｗ２は、第１ブリッジ２１と第２ブリッジ２２との間の周方向の幅（周長）Ｗ１、および第３ブリッジ２３と第４ブリッジ２４との間の周方向の幅（周長）Ｗ３よりも長く設定されている（以下、条件１という）。
また、各空洞部１５〜１８が何れも径方向内側に向かって凸形状となるように湾曲形成されていることから、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を上記条件（１）のように設定することにより、以下のように設定される。
（２）すなわち、第２空洞部１６と第３空洞部１７との間の幅Ｗ５は、第１空洞部１５と第２空洞部との間の幅Ｗ４、および第３空洞部１７と第４空洞部１８との間の幅Ｗ６よりも長く設定されている（以下、条件２という）。なお、各空洞部１５〜１８間の幅Ｗ４〜Ｗ６の大きさの関係は、任意の何れの箇所も同様の大きさの関係に設定されている。

ここで、上記条件（１）、条件（２）のように各幅Ｗ１〜Ｗ６を設定するための具体的な各空洞部１５〜１８の形成位置について説明する。
すなわち、図３に二点鎖線で示すように、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３がそれぞれ等間隔になるように各空洞部１５〜１８を配置した場合の各ブリッジ２１〜２４の位置を、それぞれ第１基準ブリッジ位置２１Ｋ、第２基準ブリッジ位置２２Ｋ、第３基準ブリッジ位置２３Ｋ、および第４基準ブリッジ位置２４Ｋとする。そして、第１ブリッジ２１および第４ブリッジ２４は、それぞれ対応する第１基準ブリッジ位置２１Ｋおよび第４基準ブリッジ位置２４Ｋと同一位置に配置される。

これに対し、第２ブリッジ２２は、第２基準ブリッジ位置２２Ｋから第１基準ブリッジ位置２１Ｋ（第１ブリッジ２１）寄りに変位（図３における矢印Ｙ１参照）させた位置に配置される。また、第３ブリッジ２３は、第３基準ブリッジ位置２３Ｋから第４基準ブリッジ位置２４Ｋ（第４ブリッジ２４）寄りに変位（図３における矢印Ｙ２参照）させた位置に配置される。
これにより、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記条件（１）のように設定することができる。この結果、各空洞部１５〜１８間の幅Ｗ４〜Ｗ６を、上記条件（２）のように設定することができる。

このような条件（１）を満たす場合の最適値について、以下に説明する。
すなわち、中心軸Ｏと第１ブリッジ２１（第１空洞部１５）の変曲点Ｐ１１とを通る第１直線Ｌ１と、極端Ｅ１との間の角度をθ１とし、中心軸Ｏと第１ブリッジ２１（第１空洞部１５）の曲率変化点Ｐ１２とを通る第２直線Ｌ２と、極端Ｅ１との間の角度をθ２とし、中心軸Ｏと第２ブリッジ２２（第２空洞部１６）の変曲点Ｐ２１とを通る第３直線Ｌ３と、極端Ｅ１との間の角度をθ３とし、中心軸Ｏと第２ブリッジ２２（第２空洞部１６）の曲率変化点Ｐ２２とを通る第４直線Ｌ４と、極端Ｅ１との間の角度をθ４とし、中心軸Ｏと第３ブリッジ２３（第３空洞部１７）の変曲点Ｐ３１とを通る第５直線Ｌ５と、極端Ｅ１との間の角度をθ５とし、中心軸Ｏと第３ブリッジ２３（第３空洞部１７）の曲率変化点Ｐ３２とを通る第６直線Ｌ６と、極端Ｅ１との間の角度をθ６とし、中心軸Ｏと第４ブリッジ２４（第４空洞部１８）の変曲点Ｐ４１とを通る第７直線Ｌ７と、極端Ｅ１との間の角度をθ７とし、中心軸Ｏと第４ブリッジ２４（第４空洞部１８）の曲率変化点Ｐ４２とを通る第８直線Ｌ８と、極端Ｅ１との間の角度をθ８としたとき、角度θ１〜θ８は、それぞれ
θ１＝３．２°、θ２＝５．５°、θ３＝９．４°、θ４＝１２．８°、θ５＝２０°、θ６＝２３．３°、θ７＝３１°、θ８＝３６．６°・・・（１）
を満たすように設定されている。

次に、図５、図６に基づいて、上記式（１）のように角度θ１〜θ８を設定した回転子鉄心１３と、ティース９およびスロット１０の数が「３６」に設定された固定子鉄心８との相互作用について説明する。
図５は、縦軸を回転子鉄心１３の磁束の通り易さとし、横軸を回転子鉄心１３の位置（回転角［ｄｅｇ］）とした場合の回転子鉄心１３の磁束の通り易さの変化を示すグラフである。
同図に示すように、各空洞部１５〜１８を形成することにより、回転子鉄心１３の極中心Ｃ１（回転角０°位置）から極端Ｅ１（回転角４５°位置）に至る間に、磁束の通り易さが変化することが確認できる。ここで、各ブリッジ２１〜２４に対応する位置にそれぞれ空洞部１５〜１８が形成されているので、各ブリッジ２１〜２４に対応する位置では、磁束が通りにくくなる。

図６は、縦軸を固定子鉄心８および回転子鉄心１３の磁束の通り易さとし、横軸を固定子鉄心８および回転子鉄心１３の位置（回転角［ｄｅｇ］）とした場合の固定子鉄心８および回転子鉄心１３の磁束の通り易さの変化を比較したグラフである。なお、図６では、説明を分かり易くするために、磁束の通り易さの変化を矩形波に簡素化して示している。
同図に示すように、固定子鉄心８では、スロット１０に対応する箇所が空間となるため、磁束が通りにくくなる。これを固定子鉄心８の磁束の通り易さの変化のグラフ（図６中、破線で示す）と、回転子鉄心１３の磁束の通り易さの変化のグラフ（図６中実線で示す）とを重ね合わせて比較すると、磁束の通りにくい箇所、つまり、磁束の通り易さが「０」となる箇所が、殆ど存在しないことが確認できる。

ここで、前述したように、固定子６の磁気的凹凸と回転子７の磁気的凹凸との相互作用によって、トルクリップルが発生する。すなわち、図６中、磁束の通り易さが「０」となる箇所が多ければ多いほど、磁束密度の急激な変化が起きる回数が増えることになり、トルクリップルが大きくなりやすい。このため、磁束の通り易さが「０」となる箇所が、殆ど存在しない本実施形態の回転子鉄心１３では、トルクリップルを低減できる。

図７は、縦軸をトルクとし、横軸を回転子７の電気角としたときの回転電機１のトルクの変化を示し、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を等間隔とした場合と、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記式（１）を満たすように設定した場合と、を比較している。
同図に示すように、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記式（１）を満たすように設定した場合、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を等間隔とした場合と比較してトルクの変化（トルクリップル）が低減されていることが確認できる。

このように、上述の実施形態では、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記条件１を満たすように設定している。また、各空洞部１５〜１８間の幅Ｗ４〜Ｗ６を、上記条件２を満たすように設定している。このため、回転電機１のトルク性能を低下させることなく、トルクリップルを低減でき、回転電機１の性能を向上できる。

そして、各幅Ｗ１〜Ｗ６を、上記条件（１）、条件（２）を満たすために、第１ブリッジ２１および第４ブリッジ２４を、それぞれ対応する第１基準ブリッジ位置２１Ｋおよび第４基準ブリッジ位置２４Ｋと同一位置に配置している。これに対し、第２ブリッジ２２を、第２基準ブリッジ位置２２Ｋから第１基準ブリッジ位置２１Ｋ（第１ブリッジ２１）寄りに変位させた位置に配置している。さらに、第３ブリッジ２３を、第３基準ブリッジ位置２３Ｋから第４基準ブリッジ位置２４Ｋ（第４ブリッジ２４）寄りに変位させた位置に配置している。このため、回転電機１のトルクが低減してしまうことを防止しつつ、トルクリップルを効果的に低減できる。

また、固定子鉄心８のティース９およびスロット１０の数を「３６」に設定すると共に、回転子鉄心１３を４極に構成し、回転子鉄心１３の１極当り（回転子鉄心１３の１／４周の周角度領域）に４層の空洞部１５，１６，１７，１８を形成した回転電機１において、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記式（１）を満たすように設定することにより、トルクリップルを最も効果的に低減できる。

なお、上述の実施形態では、回転子鉄心１３の各空洞部１５〜１８は、極中心Ｃ１が最も径方向内側に位置するように、径方向内側に向かって湾曲されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、各空洞部１５〜１８がｑ軸方向に沿っていればよい。例えば、中心軸Ｏ方向からみて、各空洞部１５〜１８が略Ｖ字状や少なくとも一部が直線状となるように形成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、回転電機１にポンプ部２を連結し、液圧ポンプ１００とした場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転電機１をさまざまな用途に使用することが可能である。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、各ブリッジ２１〜２４間の周方向の幅Ｗ１〜Ｗ３を、上記条件１を満たすように設定している。また、各空洞部１５〜１８間の幅Ｗ４〜Ｗ６を、上記条件２を満たすように設定している。このため、回転電機１のトルク性能を低下させることなく、トルクリップルを低減でき、回転電機１の性能を向上できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１…同期リラクタンス回転電機、６…固定子、７…回転子、１２…回転軸（シャフト）、１３…回転子鉄心、１５…第１空洞部（１層目空洞部）、１６…第２空洞部（２層目空洞部）、１７…第３空洞部（３層目空洞部）、１８…第４空洞部（４層目空洞部）、２１…第１ブリッジ（１層目ブリッジ）、２１Ｋ…第１基準ブリッジ位置、２２…第２ブリッジ（２層目ブリッジ）、２２Ｋ…第２基準ブリッジ位置、２３…第３ブリッジ、２３Ｋ…第３基準ブリッジ位置、２４…第４ブリッジ（第４基準ブリッジ位置）、Ｃ１…極中心、Ｅ１…極端、Ｏ…中心軸（回転軸線）、Ｗ１〜Ｗ６…幅、θ１〜θ８…角度

Claims

回転軸線回りに回転するシャフトと、
前記シャフトに固定され、１極当りに径方向内側に向かって凸形状となる空洞部が４層形成されていると共に、各前記空洞部と外周面との間にそれぞれブリッジが形成された回転子鉄心と、
を備え、
１極のうち周方向中央を極中心とし、周方向両端を極端とし、複数の前記ブリッジを、前記極中心から前記極端に向かって順に１層目ブリッジ、２層目ブリッジ、３層目ブリッジ、４層目ブリッジとしたとき、
前記２層目ブリッジと前記３層目ブリッジとの間の周方向の幅を、前記１層目ブリッジと前記２層目ブリッジとの間の周方向の幅、および前記３層目ブリッジと前記４層目ブリッジとの間の周方向の幅よりも広く設定した
同期リラクタンス回転電機。
４層の前記空洞部を、前記シャフトから最も離れた前記空洞部から前記シャフトに向かって順に１層目空洞部、２層目空洞部、３層目空洞部、４層目空洞部としたとき、
前記２層目空洞部と前記３層目空洞部との間の幅を、前記１層目空洞部と前記２層目空洞部との間の幅、および前記３層目空洞部と前記４層目空洞部との間の幅よりも広く設定した
請求項１に記載の同期リラクタンス回転電機。
前記１層目ブリッジと前記２層目ブリッジとの間の周方向の幅、前記２層目ブリッジと前記３層目ブリッジとの間の周方向の幅、および前記３層目ブリッジと前記４層目ブリッジとの間の周方向の幅をそれぞれ等間隔としたときの前記１層目ブリッジ、前記２層目ブリッジ、前記３層目ブリッジ、および前記４層目ブリッジの位置を、それぞれ第１基準ブリッジ位置、第２基準ブリッジ位置、第３基準ブリッジ位置、および第４基準ブリッジ位置としたとき、
前記第１基準ブリッジ位置に前記１層目ブリッジを形成し、
前記第４基準ブリッジ位置に前記４層目ブリッジを形成し、
前記第２基準ブリッジ位置から前記第１基準ブリッジ位置寄りに変位させた位置に前記２層目ブリッジを形成し、
前記第３基準ブリッジ位置から前記第４基準ブリッジ位置寄りに変位させた位置に前記３層目ブリッジを形成した
請求項１または請求項２に記載の同期リラクタンス回転電機。
前記回転子鉄心の周囲を取り囲むように筒状に形成され、且つ巻線が挿通されるスロットを３６個有する固定子鉄心を備え、
各前記空洞部の前記ブリッジ側の縁部は、前記外周面に向かうに従って径方向内側に向かって凸となる曲線から径方向外側に向かって凸となる曲線へと変化する変曲点と、曲率半径の大きさが急激に変化する曲率変化点と、を有し、
前記回転軸線と前記１層目ブリッジの前記変曲点とを通る第１直線と、前記極端と、の間の角度をθ１とし、
前記回転軸線と前記１層目ブリッジの前記曲率変化点とを通る第２直線と、前記極端と、の間の角度をθ２とし、
前記回転軸線と前記２層目ブリッジの前記変曲点とを通る第３直線と、前記極端と、の間の角度をθ３とし、
前記回転軸線と前記２層目ブリッジの前記曲率変化点とを通る第４直線と、前記極端と、の間の角度をθ４とし、
前記回転軸線と前記３層目ブリッジの前記変曲点とを通る第５直線と、前記極端と、の間の角度をθ５とし、
前記回転軸線と前記３層目ブリッジの前記曲率変化点とを通る第６直線と、前記極端と、の間の角度をθ６とし、
前記回転軸線と前記４層目ブリッジの前記変曲点とを通る第７直線と、前記極端と、の間の角度をθ７とし、
前記回転軸線と前記４層目ブリッジの前記曲率変化点とを通る第８直線と、前記極端と、の間の角度をθ８としたとき、各前記角度は、
θ１＝３．２°
θ２＝５．５°
θ３＝９．４°
θ４＝１２．８°
θ５＝２０°
θ６＝２３．３°
θ７＝３１°
θ８＝３６．６°
を満たすように設定されている
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の同期リラクタンス回転電機。