JP2021136754A - 回転電機のロータの磁石位置設定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減でき、回転電機の駆動時における損失を低減できる回転電機のロータの磁石位置設定方法を提供する。【解決手段】回転電機１の外径側磁石８１０及び内径側磁石８２０を配置する位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、磁極部３０における一方のｑ軸の電気角を０度、ｄ軸の電気角を９０度、他方のｑ軸の電気角を１８０度として、周方向における一方及び他方のｑ軸上のティース部５１２に流れ込む流入磁束が０である所定時刻ｔ０において、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３と、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の理想正弦波形Ｗｉと、に基づいて、外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１、及び内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を設定する。【選択図】図５

Description

本発明は、電動車両などに搭載される回転電機のロータの磁石位置設定方法に関する。

ハイブリッド車、バッテリ駆動車、燃料電池車等の電動車両には、電動機、発電機等の回転電機が搭載されている。近年、これら電動車両の普及に伴い、電動車両に搭載される回転電機には、出力性能の向上がより一層求められている。そこで、例えば特許文献１には、磁石部が径方向に複数層配置された回転電機のロータが開示されている。特許文献１の回転電機のロータは、磁石部が径方向に複数層配置されていることによって、ロータの各磁極部におけるマグネットトルクが増大し、回転電機の出力性能が向上する。

特開平１０−２０１１４７号公報

しかしながら、回転電機のロータにおいては、ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分によって、回転電機の駆動時に損失が生じる。ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分は、回転電機のロータに配置された磁石の位置によって変動する。したがって、回転電機のロータに配置される磁石の位置を適切に設定し、ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減することによって、回転電機の駆動時における損失を低減することが求められている。

本発明は、ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減でき、回転電機の駆動時における損失を低減できる回転電機のロータの磁石位置設定方法を提供する。

本発明は、
略円環形状のロータコア、及び前記ロータコアに周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部、を有するロータと、
略円環形状のステータコア、及び前記ステータコアに取り付けられたコイル、を有するステータと、を備え、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
各磁極部は、前記ｄ軸に対して対称に配置された外径側磁石によって構成される外径側磁石部と、前記外径側磁石部よりも径方向の内側に位置し、前記ｄ軸に対して対称に配置された内径側磁石によって構成される内径側磁石部と、を有し、
前記ステータコアは、略円環形状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の内周面に周方向に沿って複数設けられた、径方向に中心へ向かって突出するティース部と、周方向で隣接する前記ティース部の間に形成された複数のスロット部と、を有し、
前記コイルは、前記複数のスロット部に配置される、回転電機の前記外径側磁石及び前記内径側磁石を配置する位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
前記磁極部における一方の前記ｑ軸の電気角を０度、前記ｄ軸の電気角を９０度、他方の前記ｑ軸の電気角を１８０度として、前記周方向における前記一方の前記ｑ軸上及び前記他方の前記ｑ軸上の前記ティース部に流れ込む流入磁束が０である所定時刻において、電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形と、前記所定時刻における電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、に基づいて、前記外径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部、及び前記内径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部の位置を設定する。

本発明によれば、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形が理想正弦波形に近づくように、外径側磁石及び内径側磁石を配置する位置を設定することができる。これにより、ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減でき、回転電機の駆動時における損失を低減できる。

本発明の一実施形態の回転電機を軸方向から見た断面図である。 図１の回転電機における１つの磁極部周辺を抜き出して示した図である。 図１の回転電機において、所定時刻における、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形との比較、及び内径側磁石のｑ軸側外端部の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更した場合の、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形の変化を示すグラフである。 図１の回転電機において、所定時刻における、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形との比較、及び外径側磁石のｑ軸側外端部の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更した場合の、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形の変化を示すグラフである。 図１の回転電機において、所定時刻における、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形との比較、及び内径側磁石及び外径側磁石のｑ軸側外端部の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更した場合の、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形の変化を示すグラフである。

以下、本発明の回転電機のロータの磁石位置設定方法の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

（回転電機の構成）
図１に示すように、本発明の一実施形態の回転電機のロータの磁石位置設定方法における回転電機１は、略円環形状のロータ１０と、ロータ１０の外周面と対向するように配置されたステータ５０と、を備える。

なお、本明細書等では、説明を簡単かつ明確にするために、軸方向、径方向、周方向というときは、ロータ１０の回転軸線ＣＬを基準にした方向をいう。また、軸方向内側とは、軸方向におけるロータ１０及びステータ５０の中央側をいい、軸方向外側とは、ロータ１０及びステータ５０の中央から離れる側をいう。

ロータ１０は、ロータシャフト（不図示）の外周部に取り付けられ、回転軸線ＣＬを中心とする略円環形状のロータコア２０と、ロータコア２０に周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部３０（本実施形態では８個）と、を備える。

ロータコア２０は、略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて構成されている。ロータコア２０は、回転軸線ＣＬと同中心のロータシャフト孔２１を有する。さらに、回転軸線ＣＬと各磁極部３０の中心とを結ぶ、各磁極部３０の中心軸をｄ軸（図中ｄ−ａｘｉｓ）、ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸（図中ｑ−ａｘｉｓ）とした場合、ロータコア２０の各磁極部３０は、ｄ軸を挟んで対称に形成された一対の外径側磁石挿入孔４１０と、一対の外径側磁石挿入孔４１０よりも径方向の内側で周方向に延び、ｄ軸を挟んで対称に形成された一対の内径側磁石挿入孔４２０と、を備える。

各磁極部３０は、外径側磁石部３１０と、外径側磁石部３１０よりも径方向において内側に位置する内径側磁石部３２０と、を有する。外径側磁石部３１０は、ｄ軸を挟んで対称に配置された一対の外径側磁石８１０から構成される。内径側磁石部３２０は、ｄ軸を挟んで対称に配置された一対の内径側磁石８２０から構成される。

外径側磁石部３１０を構成する一対の外径側磁石８１０は、ロータコア２０の一対の外径側磁石挿入孔４１０に挿入されている。内径側磁石部３２０を構成する一対の内径側磁石８２０は、ロータコア２０の一対の内径側磁石挿入孔４２０に挿入されている。

一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０は、径方向に磁化されている。また、一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０は、隣り合う磁極部３０と磁化方向が異なり、磁極部３０が周方向で交互に磁化方向が異なるように配置されている。

ステータ５０は、略円環形状を有するステータコア５１と、ステータコア５１に取り付けられ、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の複数の巻線によって構成されるコイル５２と、を備える。

ステータコア５１は、略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて構成されている。ステータコア５１は、略円環形状のステータヨーク部５１１と、該ステータヨーク部５１１の内周面から径方向に中心へ向かって突出する複数のティース部５１２と、を備える。複数のティース部５１２は、ステータコア５１の周方向に沿って互いに等間隔に配置されている。ステータコア５１の周方向に隣接するティース部５１２の間には、スロット部５１３が形成されている。スロット部５１３は、ステータコア５１の周方向に沿って互いに等間隔に複数形成されている。

コイル５２は、ステータコア５１のスロット部５１３に挿入されて、ティース部５１２に巻回されている。

（磁極部）
図２に示すように、ロータコア２０の一対の外径側磁石挿入孔４１０は、周方向においてｄ軸から離れるにしたがって径方向の外側となるように形成されている。すなわち、一対の外径側磁石挿入孔４１０は、径方向の外側に向かって、互いの周方向の距離が長くなるように広がる略ハの字状に設けられている。

ロータコア２０の一対の内径側磁石挿入孔４２０は、周方向においてｄ軸から離れるにしたがって径方向の外側となるように形成されている。すなわち、一対の内径側磁石挿入孔４２０は、径方向の外側に向かって、互いの周方向の距離が長くなるように広がる略ハの字状に設けられている。

一対の外径側磁石８１０は、軸方向から見た断面形状がいずれも略長方形状となっている。一対の外径側磁石８１０はそれぞれ、周方向においてｄ軸から離れるにしたがって径方向の外側となるように延び、互いに略平行な外周面８１０Ａ及び内周面８１０Ｂと、ｄ軸側で外周面８１０Ａから内周面８１０Ｂへと延びるｄ軸側端面８１０Ｄと、ｑ軸側で外周面８１０Ａから内周面８１０Ｂへと延びるｑ軸側端面８１０Ｑと、を有する。したがって、一対の外径側磁石８１０は、径方向の外側に向かって、互いの周方向の距離が長くなるように広がる略ハの字状になるように配置されている。

一対の内径側磁石８２０は、軸方向から見た断面形状がいずれも略長方形状となっている。一対の内径側磁石８２０はそれぞれ、周方向においてｄ軸から離れるにしたがって径方向の外側となるように延び、互いに略平行な外周面８２０Ａ及び内周面８２０Ｂと、ｄ軸側で外周面８２０Ａから内周面８２０Ｂへと延びるｄ軸側端面８２０Ｄと、ｑ軸側で外周面８２０Ａから内周面８２０Ｂへと延びるｑ軸側端面８２０Ｑと、を有する。したがって、一対の内径側磁石８２０は、径方向の外側に向かって、互いの周方向の距離が長くなるように広がる略ハの字状になるように配置されている。

（磁石位置設定方法）
本実施形態の磁石位置設定方法は、一対の外径側磁石８１０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８１１、及び一対の内径側磁石８２０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８２１の位置を設定する、磁石位置設定方法である。一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１は、軸方向から見て、それぞれ外周面８１０Ａとｑ軸側端面８１０Ｑが接する部分である。一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１は、軸方向から見て、それぞれ外周面８２０Ａとｑ軸側端面８２０Ｑが接する部分である。

本実施形態の磁石位置設定方法では、軸方向から見て、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１における、ｄ軸からの周方向距離ＤＣ１及び回転軸線ＣＬからの径方向距離ＤＲ１と、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１における、ｄ軸からの周方向距離ＤＣ２及び回転軸線ＣＬからの径方向距離ＤＲ２と、を変更して、一対の外径側磁石８１０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８１１、及び一対の内径側磁石８２０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８２１の位置を設定する。

本実施形態の磁石位置設定方法では、磁極部３０における一方のｑ軸の電気角を０度、ｄ軸の電気角を９０度、他方のｑ軸の電気角を１８０度として、周方向における一方のｑ軸上のティース部５１２１及び他方のｑ軸上のティース部５１２２に流れ込む流入磁束が０である所定時刻ｔ０において、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形と、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、に基づいて、一対の外径側磁石８１０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８１１、及び一対の内径側磁石８２０の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部８２１の位置を設定する。

次に、所定時刻ｔ０において、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１及び径方向距離ＤＲ１と、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２及び径方向距離ＤＲ２と、を変更した場合における、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形の変化について、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と比較しながら、図３〜図５を参照して説明する。図３〜図５において、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の理想正弦波形は、理想正弦波形Ｗｉとして示されている。

図３〜図５の磁束波形Ｗ１〜Ｗ３に示すように、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の実際の磁束波形には、ティース部５１２に流れ込む流入磁束の高調波成分によって、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い第１窪み部Ｖ１と、第１窪み部Ｖ１と電気角９０度の間で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い第２窪み部Ｖ２と、が形成されている。具体的には、第２窪み部Ｖ２は、電気角３０度近傍〜６０度近傍の間、及び電気角１２０度近傍〜１５０度近傍の間に形成されている。

本実施形態の磁石位置設定方法は、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形に、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い第１窪み部Ｖ１が形成されており、第１窪み部Ｖ１におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さい場合、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更する。

また、本実施形態の磁石位置設定方法は、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形に、第１窪み部Ｖ１と電気角９０度の間、具体的には、電気角３０度近傍〜６０度近傍の間、及び電気角１２０度近傍〜１５０度近傍の間で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い第２窪み部Ｖ２が形成されており、第２窪み部Ｖ２におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さい場合、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更する。

次に、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置及び一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の位置の変更による、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形の変化を、具体的に説明する。

まず、図３に示すように、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１がｘ１１、径方向距離ＤＲ１がｙ１１であり、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２がｘ２１、径方向距離ＤＲ２がｙ２１の位置となるように一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０を配置した場合に、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形は、磁束波形Ｗ１となっている。

磁束波形Ｗ１には、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い、第１窪み部Ｖ１が形成されている。このとき、磁束波形Ｗ１の第１窪み部Ｖ１におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さくなっている。

したがって、本実施形態の磁石位置設定方法は、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２がｘ２１よりも大きいｘ２２、径方向距離ＤＲ２がｙ２１よりも小さいｙ２２の位置となるように、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を変更する。

一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１がｘ１１、径方向距離ＤＲ１がｙ１１であり、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２がｘ２２、径方向距離ＤＲ２がｙ２２の位置となるように一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０を配置した場合に、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形は、磁束波形Ｗ２となる。

磁束波形Ｗ１と磁束波形Ｗ２とを比較すると明らかなように、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することによって、第１窪み部Ｖ１が形成されている電気角０度近傍及び１８０度近傍において、ティース部５１２に流れ込む流入磁束の高調波成分が低減して立ち上がりが早まり、第１窪み部Ｖ１の波形が理想正弦波形Ｗｉに近づくので、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形を理想正弦波形Ｗｉに近づけることができる。

次に、図４に示すように、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１がｘ１１、径方向距離ＤＲ１がｙ１１であり、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２がｘ２２、径方向距離ＤＲ２がｙ２２の位置となるように一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０を配置した場合に、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形は、磁束波形Ｗ２となっている。

磁束波形Ｗ２には、第１窪み部Ｖ１と電気角９０度の間、具体的には、電気角３０度近傍〜６０度近傍の間、及び電気角１２０度近傍〜１５０度近傍の間で、理想正弦波形Ｗｉよりも立ち上がりが遅い第２窪み部Ｖ２が形成されている。このとき、磁束波形Ｗ２の第２窪み部Ｖ２におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さくなっている。

したがって、本実施形態の磁石位置設定方法は、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１がｘ１１よりも大きいｘ１２、径方向距離ＤＲ１がｙ１１よりも小さいｙ１２の位置となるように、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を変更する。

一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の周方向距離ＤＣ１がｘ１２、径方向距離ＤＲ１がｙ１２であり、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の周方向距離ＤＣ２がｘ２２、径方向距離ＤＲ２がｙ２２の位置となるように一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０を配置した場合に、所定時刻ｔ０における電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形は、磁束波形Ｗ３となる。

磁束波形Ｗ２と磁束波形Ｗ３とを比較すると明らかなように、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することによって、第２窪み部Ｖ２が形成されている電気角３０度近傍〜６０度近傍の間、及び電気角１２０度近傍〜１５０度近傍の間において、ティース部５１２に流れ込む流入磁束の高調波成分が低減して立ち上がりが早まり、第２窪み部Ｖ２の波形が理想正弦波形Ｗｉに近づけることができる。このとき、磁束波形Ｗ３は、第１窪み部Ｖ１においても、磁束波形Ｗ２と比較して、理想正弦波形Ｗｉから乖離することなく、第２窪み部Ｖ２の波形が理想正弦波形Ｗｉに近づく。したがって、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形を理想正弦波形Ｗｉに近づけることができる。

また、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することによって、電気角９０度近傍で理想正弦波形Ｗｉよりもティース部５１２に流れ込む流入磁束が大きくなることも緩和され、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形を、より理想正弦波形Ｗｉに近づけることができる。

図５に示すように、磁束波形Ｗ１、磁束波形Ｗ２及び磁束波形Ｗ３と、理想正弦波形Ｗｉとを比較すると、磁束波形Ｗ３が最も理想正弦波形Ｗｉに近い磁束波形となっている。

本実施形態の磁石位置設定方法は、第１窪み部Ｖ１におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さい場合、一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更し、第２窪み部Ｖ２におけるティース部５１２に流れ込む流入磁束が理想正弦波形Ｗｉよりも所定値以上小さい場合、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することによって、磁束波形Ｗ１及び磁束波形Ｗ２よりも理想正弦波形Ｗｉに近い磁束波形Ｗ３となるように、一対の外径側磁石８１０のｑ軸側外端部８１１、及び一対の内径側磁石８２０のｑ軸側外端部８２１の位置を設定する。

このように、電気角に対するティース部５１２に流れ込む流入磁束の磁束波形が理想正弦波形に近づくように、一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０を配置する位置を設定することができる。これにより、ティース部５１２に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減でき、回転電機の駆動時における損失を低減できる。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。

例えば、本実施形態では、外径側磁石部３１０は、ｄ軸を挟んで対称に形成された一対の外径側磁石挿入孔４１０それぞれに挿入された一対の外径側磁石８１０によって構成されるものとしたが、外径側磁石部３１０は、ｄ軸と交差するように形成され、ｄ軸に対して対称な形状を有する外径側磁石挿入孔に挿入された１つの外径側磁石によって構成されるものとしてもよいし、周方向に並んで形成された３つ以上の外径側磁石挿入孔それぞれに挿入された３つ以上の外径側磁石によって構成されるものとしてもよい。

また、例えば、本実施形態では、内径側磁石部３２０は、ｄ軸を挟んで対称に形成された一対の内径側磁石挿入孔４２０それぞれに挿入された一対の内径側磁石８２０によって構成されるものとしたが、内径側磁石部３２０は、ｄ軸と交差するように形成され、ｄ軸に対して対称な形状を有する内径側磁石挿入孔に挿入された１つの内径側磁石によって構成されるものとしてもよいし、周方向に並んで形成された３つ以上の内径側磁石挿入孔それぞれに挿入された３つ以上の内径側磁石によって構成されるものとしてもよい。

また、例えば、本実施形態では、一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０は、軸方向から見た形状がいずれも略長方形状であるものとしたが、一対の外径側磁石８１０及び一対の内径側磁石８２０は、軸方向から見た形状がいずれも略長方形状に限らず、径方向の内側に凸の略円弧形状等であってもよい。

また、本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。なお、括弧内には、上記した実施形態において対応する構成要素等を示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 略円環形状のロータコア（ロータコア２０）、及び前記ロータコアに周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部（磁極部３０）、を有するロータ（ロータ１０）と、
略円環形状のステータコア（ステータコア５１）、及び前記ステータコアに取り付けられたコイル（コイル５２）、を有するステータ（ステータ５０）と、を備え、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
各磁極部は、前記ｄ軸に対して対称に配置された外径側磁石（外径側磁石８１０）によって構成される外径側磁石部（外径側磁石部３１０）と、前記外径側磁石部よりも径方向の内側に位置し、前記ｄ軸に対して対称に配置された内径側磁石（内径側磁石８２０）によって構成される内径側磁石部（内径側磁石部３２０）と、を有し、
前記ステータコアは、略円環形状のステータヨーク部（ステータヨーク部５１１）と、該ステータヨーク部の内周面に周方向に沿って複数設けられた、径方向に中心へ向かって突出するティース部（ティース部５１２）と、周方向で隣接する前記ティース部の間に形成された複数のスロット部（スロット部５１３）と、を有し、
前記コイルは、前記複数のスロット部に配置される、回転電機（回転電機１）の前記外径側磁石及び前記内径側磁石を配置する位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
前記磁極部における一方の前記ｑ軸の電気角を０度、前記ｄ軸の電気角を９０度、他方の前記ｑ軸の電気角を１８０度として、前記周方向における前記一方の前記ｑ軸上及び前記他方の前記ｑ軸上の前記ティース部に流れ込む流入磁束が０である所定時刻（所定時刻ｔ０）において、電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形（磁束波形Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３）と、前記所定時刻における電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形（理想正弦波形Ｗｉ）と、に基づいて、前記外径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部（ｑ軸側外端部８１１）、及び前記内径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部（ｑ軸側外端部８２１）の位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。

（１）によれば、磁極部における一方のｑ軸の電気角を０度、ｄ軸の電気角を９０度、他方のｑ軸の電気角を１８０度として、周方向における一方のｑ軸上及び他方のｑ軸上のティース部に流れ込む流入磁束が０である所定時刻において、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形と、所定時刻における電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、に基づいて、外径側磁石の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部、及び内径側磁石の周方向におけるｑ軸側、かつ径方向における外側のｑ軸側外端部の位置を設定するので、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形が理想正弦波形に近づくように、外径側磁石及び内径側磁石を配置する位置を設定することができる。これにより、ティース部に流れ込む流入磁束の高調波成分を低減でき、回転電機の駆動時における損失を低減できる。

（２） （１）に記載の回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
前記磁束波形には、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第１窪み部（第１窪み部Ｖ１）が形成されており、
前記磁束波形の前記第１窪み部における前記ティース部に流れ込む流入磁束が前記理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合、前記内径側磁石の前記ｑ軸側外端部の位置を、前記周方向の前記ｑ軸側かつ前記径方向の内側に変更する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。

（２）によれば、磁束波形の第１窪み部におけるティース部に流れ込む流入磁束が理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合に、一対の内径側磁石のｑ軸側外端部の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することで、第１窪み部における立ち上がりが早まり、第１窪み部の波形が理想正弦波形に近づく。これにより、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形を理想正弦波形に近づけることができる。

（３） （１）又は（２）に記載の回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
前記磁束波形には、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第１窪み部（第１窪み部Ｖ１）と、前記第１窪み部Ｖ１と電気角９０度との間で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第２窪み部（第２窪み部Ｖ２）と、が形成されており、
前記磁束波形の前記第２窪み部における前記ティース部に流れ込む流入磁束が前記理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合、前記外径側磁石の前記ｑ軸側外端部の位置を、前記周方向の前記ｑ軸側かつ前記径方向の内側に変更する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。

（３）によれば、磁束波形の第２窪み部におけるティース部に流れ込む流入磁束が理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合、外径側磁石のｑ軸側外端部の位置を、周方向のｑ軸側かつ径方向の内側に変更することで、第２窪み部における立ち上がりが早まり、第２窪み部の波形が理想正弦波形に近づく。これにより、電気角に対するティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形を理想正弦波形に近づけることができる。

１ 回転電機
１０ ロータ
２０ ロータコア
３０ 磁極部
３１０ 外径側磁石部
３２０ 内径側磁石部
５０ ステータ
５１ ステータコア
５１１ ステータヨーク部
５１２ ティース部
５１３ スロット部
５２ コイル
８１０ 外径側磁石
８１１ ｑ軸側外端部
８２０ 内径側磁石
８２１ ｑ軸側外端部
ｔ０ 所定時刻
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 磁束波形
Ｗｉ 理想正弦波形

Claims (3)

1. 略円環形状のロータコア、及び前記ロータコアに周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部、を有するロータと、
   略円環形状のステータコア、及び前記ステータコアに取り付けられたコイル、を有するステータと、を備え、
   各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
   各磁極部は、前記ｄ軸に対して対称に配置された外径側磁石によって構成される外径側磁石部と、前記外径側磁石部よりも径方向の内側に位置し、前記ｄ軸に対して対称に配置された内径側磁石によって構成される内径側磁石部と、を有し、
   前記ステータコアは、略円環形状のステータヨーク部と、該ステータヨーク部の内周面に周方向に沿って複数設けられた、径方向に中心へ向かって突出するティース部と、周方向で隣接する前記ティース部の間に形成された複数のスロット部と、を有し、
   前記コイルは、前記複数のスロット部に配置される、回転電機の前記外径側磁石及び前記内径側磁石を配置する位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
   前記磁極部における一方の前記ｑ軸の電気角を０度、前記ｄ軸の電気角を９０度、他方の前記ｑ軸の電気角を１８０度として、前記周方向における前記一方の前記ｑ軸上及び前記他方の前記ｑ軸上の前記ティース部に流れ込む流入磁束が０である所定時刻において、電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の磁束波形と、前記所定時刻における電気角に対する前記ティース部に流れ込む流入磁束の理想正弦波形と、に基づいて、前記外径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部、及び前記内径側磁石の前記周方向における前記ｑ軸側、かつ前記径方向における外側のｑ軸側外端部の位置を設定する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。
2. 請求項１に記載の回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
   前記磁束波形には、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第１窪み部が形成されており、
   前記磁束波形の前記第１窪み部における前記ティース部に流れ込む流入磁束が前記理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合、前記内径側磁石の前記ｑ軸側外端部の位置を、前記周方向の前記ｑ軸側かつ前記径方向の内側に変更する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。
3. 請求項１又は２に記載の回転電機のロータの磁石位置設定方法であって、
   前記磁束波形には、電気角０度近傍及び１８０度近傍で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第１窪み部と、前記第１窪み部Ｖ１と電気角９０度との間で、前記理想正弦波形よりも立ち上がりが遅い第２窪み部と、が形成されており、
   前記磁束波形の前記第２窪み部における前記ティース部に流れ込む流入磁束が前記理想正弦波形よりも所定値以上小さい場合、前記外径側磁石の前記ｑ軸側外端部の位置を、前記周方向の前記ｑ軸側かつ前記径方向の内側に変更する、回転電機のロータの磁石位置設定方法。

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