JP2022130950A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】減磁耐力を維持しつつトルク性能の低下を抑制できる回転電機を提供する。【解決手段】ティース６６Ａは、コアバックから径方向内側に延びる基部６３ａと、周方向の両側に突出するアンブレラ部６３ｂを有する。一対の第１マグネット４１ａ、４１ｂは、極を構成し、軸方向に見てｄ軸を中心として線対称に配置され、一対の第１マグネット４１ａ、４１ｂのうち、ｄ軸よりも周方向一方側に位置する第１マグネット４１ａは、第１位置Ｐ１を極中心として集束するラジアル配向で磁化され、ｄ軸よりも周方向他方側に位置する第１マグネット４１ｂは、第２位置Ｐ２を極中心として集束するラジアル配向で磁化される。第１位置Ｐ１は、ｄ軸よりも周方向他方側に位置し、第２位置Ｐ２は、ｄ軸よりも周方向一方側に位置し、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との周方向の距離は、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置における基部６３ａの周方向の寸法よりも短い。【選択図】図４

Description

本発明は、回転電機に関する。

ロータコアとロータコアに設けられた穴に配置された永久磁石とを備える回転電機が知られている。例えば、特許文献１には、３つの永久磁石が∇形状に配置された回転電機が記載されている。

上記の回転電機のロータ構造においては、磁石の幅を大きくするとともに、厚さを小さくすることでトルク性能が向上する。この場合には、反磁界の影響とコイル起磁力による影響を受けるため減磁が生じる。特許文献２には、径方向内側に凸となる円弧磁石を備えることで、減磁を抑えつつトルク性能を向上させた回転電機が記載されている。

国際公開第２０１８／１５９１８１号 特開２０２０－９６４１１号公報

特許文献２に開示された回転電機においては、径方向内側の円弧磁石の極中心位置が磁極中心となるｄ軸から大きく外れているため、ステータにおいてｄ軸に位置するティースに向かう磁束が低減してトルク性能が低下する可能性がある。磁化方向をパラレル配向で、磁石形状を円弧形状にすることでトルク性能が向上するが、磁石端部で反磁界の影響を受けやすくなり減磁する可能性がある。

本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、減磁耐力を維持しつつトルク性能の低下を抑制できる回転電機を提供することを目的とする。

本発明の回転電機の一つの態様は、中心軸を中心として回転可能なロータと、前記ロータの径方向外側に位置するステータと、を備え、前記ロータは、収容穴を有するロータコアと、前記収容穴の内部に収容されたマグネットと、を有し、前記ステータは、前記ロータコアを囲む環状のコアバック、および前記コアバックから径方向内側に延び周方向に間隔を空けて並んで配置された複数のティースを有するステータコアと、前記ステータコアに取り付けられた複数のコイルと、を有し、前記複数のマグネットは、周方向に互いに間隔を空けて配置され、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びる一対の第１マグネットと、前記一対の第１マグネットの径方向内端部よりも径方向外側において前記一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に配置された第２マグネットと、を含み、前記ティースは、前記コアバックから径方向内側に延びる基部と、前記基部の径方向内側の端部に設けられ前記基部よりも周方向の両側に突出するアンブレラ部と、を有し、前記一対の第１マグネットは、極を構成し、軸方向に見てｄ軸を中心として線対称に配置され、前記一対の第１マグネットのうち、前記ｄ軸よりも周方向一方側に位置する前記第１マグネットは、当該第１マグネットよりも径方向外側に位置する第１位置を極中心として集束するラジアル配向で磁化され、前記ｄ軸よりも周方向他方側に位置する前記第１マグネットは、当該第１マグネットよりも径方向外側に位置する第２位置を極中心として集束するラジアル配向で磁化され、前記第１位置は、前記ｄ軸よりも周方向他方側に位置し、前記第２位置は、前記ｄ軸よりも周方向一方側に位置し、前記第１位置と前記第２位置との周方向の距離は、前記第１位置および前記第２位置の径方向の位置における前記基部の周方向の寸法よりも短い。

本発明の一つの態様によれば、回転電機において減磁耐力を維持しつつトルク性能を向上できる。

図１は、本実施形態の回転電機を示す断面図である。 図２は、本実施形態の回転電機の一部を示す断面図であって、図１におけるII－II断面図である。 図３は、本実施形態のロータの磁極部およびステータコアの一部を示す断面図である。 図４は、本実施形態のロータの磁極部およびステータコアの一部を拡大した断面図である。 図５は、トルク－進角特性を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る回転電機について説明する。なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。

各図に適宜示すＺ軸方向は、正の側を「上側」とし、負の側を「下側」とする上下方向である。各図に適宜示す中心軸Ｊは、Ｚ軸方向と平行であり、上下方向に延びる仮想線である。以下の説明においては、中心軸Ｊの軸方向、すなわち上下方向と平行な方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向を単に「径方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする周方向を単に「周方向」と呼ぶ。各図に適宜示す矢印θは、周方向を示している。矢印θは、上側から見て中心軸Ｊを中心として時計回りの向きを向いている。以下の説明では、或る対象を基準として周方向のうち矢印θが向かう側、すなわち上側から見て時計回りに進む側を「周方向一方側」と呼び、或る対象を基準として周方向のうち矢印θが向かう側と逆側、すなわち上側から見て反時計回りに進む側を「周方向他方側」と呼ぶ。

なお、上下方向、上側、および下側とは、単に各部の配置関係等を説明するための名称であり、実際の配置関係等は、これらの名称で示される配置関係等以外の配置関係等であってもよい。

図１に示すように、第１実施形態の回転電機１は、インナーロータ型の回転電機である。
本実施形態において回転電機１は、三相交流式の回転電機である。回転電機１は、例えば、三相交流の電源が供給されることで駆動される三相モータである。回転電機１は、ハウジング２と、ロータ１０と、ステータ６０と、ベアリングホルダ４と、ベアリング５ａ，５ｂと、を備える。

ハウジング２は、ロータ１０、ステータ６０、ベアリングホルダ４、およびベアリング５ａ，５ｂを内部に収容している。ハウジング２の底部は、ベアリング５ｂを保持している。ベアリングホルダ４は、ベアリング５ａを保持している。ベアリング５ａ，５ｂは、例えば、ボールベアリングである。

ステータ６０は、ロータ１０の径方向外側に位置する。ステータ６０は、ステータコア６１と、インシュレータ６４と、複数のコイル６５と、を有する。ステータコア６１は、コアバック６２と、複数のティース６３と、を有する。コアバック６２は、後述するロータコア２０の径方向外側に位置する。図２に示すように、コアバック６２は、ロータコア２０を囲む環状である。コアバック６２は、例えば、中心軸Ｊを中心とする円環状である。

複数のティース６３は、コアバック６２から径方向内側に延びている。複数のティース６３は、周方向に間隔を空けて並んで配置されている。複数のティース６３は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。ティース６３は、例えば、４８個設けられている。つまり、回転電機１のスロット６７の数は、例えば、４８である。図３に示すように、複数のティース６３は、基部６３ａと、アンブレラ部６３ｂと、をそれぞれ有する。

基部６３ａは、コアバック６２から径方向内側に延びている。基部６３ａの周方向の寸法は、例えば、径方向の全体に亘って同じである。なお、基部６３ａの周方向の寸法は、例えば、径方向内側に向かうに従って小さくなっていてもよい。

アンブレラ部６３ｂは、基部６３ａの径方向内側の端部に設けられている。アンブレラ部６３ｂは、基部６３ａよりも周方向の両側に突出している。アンブレラ部６３ｂの周方向の寸法は、基部６３ａの径方向内側の端部における周方向の寸法よりも大きい。アンブレラ部６３ｂの径方向内側の面は、周方向に沿った曲面である。アンブレラ部６３ｂの径方向内側の面は、軸方向に見て、中心軸Ｊを中心とする円弧状に延びている。アンブレラ部６３ｂの径方向内側の面は、後述するロータコア２０の外周面と径方向に隙間を介して対向している。周方向に隣り合うティース６３同士において、アンブレラ部６３ｂ同士は、周方向に隙間を介して並んで配置されている。

複数のコイル６５は、ステータコア６１に取り付けられている。図１に示すように、複数のコイル６５は、例えば、インシュレータ６４を介してティース６３に取り付けられている。本実施形態においてコイル６５は、分布巻きされている。つまり、各コイル６５は、複数のティース６３に跨って巻き回されている。本実施形態においてコイル６５は、全節巻きされている。つまり、コイル６５が差し込まれるステータ６０のスロット同士の周方向ピッチが、ステータ６０に三相交流電源が供給された際に生じる磁極の周方向ピッチと等しい。回転電機１の極数は、例えば、８である。つまり、回転電機１は、例えば、８極４８スロットの回転電機である。このように、本実施形態の回転電機１においては、極数をＮとしたとき、スロット数がＮ×６となる。なお、図２～図４においては、コイル６５およびインシュレータ６４の図示を省略している。

ロータ１０は、中心軸Ｊを中心として回転可能である。図２に示すように、ロータ１０は、シャフト１１と、ロータコア２０と、複数のマグネット４０と、を有する。シャフト１１は、中心軸Ｊを中心として軸方向に延びる円柱状である。図１に示すように、シャフト１１は、ベアリング５ａ，５ｂによって中心軸Ｊ回りに回転可能に支持されている。

ロータコア２０は、磁性体である。ロータコア２０は、シャフト１１の外周面に固定されている。ロータコア２０は、ロータコア２０を軸方向に貫通する貫通孔２１を有する。図２に示すように、貫通孔２１は、軸方向に見て、中心軸Ｊを中心とする円形状である。貫通孔２１には、シャフト１１が通されている。シャフト１１は、例えば圧入等により、貫通孔２１内に固定されている。図示は省略するが、ロータコア２０は、例えば、複数の電磁鋼板が軸方向に積層されて構成されている。

ロータコア２０は、複数の収容穴３０を有する。複数の収容穴３０は、例えば、ロータコア２０を軸方向に貫通している。複数の収容穴３０の内部には、複数のマグネット４０がそれぞれ収容されている。収容穴３０内におけるマグネット４０の固定方法は、特に限定されない。複数の収容穴３０は、一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂと、第２収容穴３２と、を含む。

複数のマグネット４０の種類は、特に限定されない。マグネット４０は、例えば、ネオジム磁石であってもよいし、フェライト磁石であってもよい。複数のマグネット４０は、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと、第２マグネット４２と、を含む。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと、第２マグネット４２とは極を構成する。

本実施形態において一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２収容穴３２と第２マグネット４２とは、周方向に間隔を空けて複数ずつ設けられている。一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２収容穴３２と第２マグネット４２とは、例えば、８つずつ設けられている。

ロータ１０は、一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂと一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２収容穴３２と第２マグネット４２とを１つずつ含む磁極部７０を複数有する。磁極部７０は、例えば、８つ設けられている。複数の磁極部７０は、例えば、周方向に沿って一周に亘って等間隔に配置されている。複数の磁極部７０は、ロータコア２０の外周面における磁極がＮ極の磁極部７０Ｎと、ロータコア２０の外周面における磁極がＳ極の磁極部７０Ｓと、を複数ずつ含む。磁極部７０Ｎと磁極部７０Ｓとは、例えば、４つずつ設けられている。４つの磁極部７０Ｎと４つの磁極部７０Ｓとは、周方向に沿って交互に配置されている。各磁極部７０の構成は、ロータコア２０の外周面の磁極が異なる点および周方向位置が異なる点を除いて、同様の構成である。

図３に示すように、磁極部７０において、一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂは、軸方向に見て、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。第１収容穴３１ａは、例えば、第１収容穴３１ｂの周方向一方側（＋θ側）に位置する。第１収容穴３１ａ，３１ｂは、例えば、軸方向に見て、径方向内側に凸となる円弧状に湾曲する。一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂは、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びている。つまり、第１収容穴３１ａと第１収容穴３１ｂとの間の周方向の距離は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って大きくなっている。第１収容穴３１ａは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向一方側に位置する。第１収容穴３１ｂは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向他方側（－θ側）に位置する。第１収容穴３１ａ，３１ｂの径方向外側の端部は、ロータコア２０の径方向外周縁部に位置する。

第１収容穴３１ａと第１収容穴３１ｂとは、例えば、軸方向に見て、ｄ軸を構成する図３に示す磁極中心線ＩＬ１を周方向に挟んで間隔をあけて配置されている。第１収容穴３１ａの径方向内側の端部と、第１収容穴３１ｂの径方向内側の端部との間には、ロータコア２０の一部がリブとして、磁極中心線ＩＬ１上に径方向に沿って延びている。第１収容穴３１ａと第１収容穴３１ｂとは、例えば、軸方向に見て、上記リブにて周方向に分離されたＣ字状（Ｃ型）である。

本実施形態によれば、回転時の遠心力によりマグネット４０の径方向外側のロータコア２０に大きな負荷が加わるが、リブによりマグネット４０の径方向外側のロータコア２０と、マグネット４０の径方向内側のロータコア２０とが繋がっているため、ロータコア２０の負荷を小さくできる。

磁極中心線ＩＬ１は、磁極部７０の周方向中心と中心軸Ｊとを通り、径方向に延びる仮想線である。第１収容穴３１ａと第１収容穴３１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１を中心として線対称に配置されている。以下、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称である点を除いて第１収容穴３１ａと同様の構成については、第１収容穴３１ｂについての説明を省略する場合がある。

第１収容穴３１ａは、第１曲線部３１ｃと、内端部３１ｄと、外端部３１ｅと、を有する。第１曲線部３１ｃは、軸方向に見て、第１収容穴３１ａが延びる方向に曲線状に延びている。第１曲線部３１ｃは、例えば、軸方向に見て円弧形状である。内端部３１ｄは、第１曲線部３１ｃの径方向内側の端部に繋がっている。内端部３１ｄは、第１収容穴３１ａの径方向内側の端部である。外端部３１ｅは、第１曲線部３１ｃの径方向外側の端部に繋がっている。外端部３１ｅは、第１収容穴３１ａの径方向外側の端部である。第１収容穴３１ｂは、第１曲線部３１ｆと、内端部３１ｇと、外端部３１ｈと、を有する。

第２収容穴３２は、一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂの径方向外側の端部同士の周方向の間に位置する。つまり、本実施形態において第２収容穴３２は、外端部３１ｅと外端部３１ｈとの周方向の間に位置する。第２収容穴３２は、軸方向に見て、曲率中心が第２収容穴３２の径方向外側で磁極中心線ＩＬ１上に位置する円弧状である。一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂと第２収容穴３２とは、例えば、軸方向に見て、∇形状に沿って配置されている。

なお、以下の本明細書において「或る対象が或る方向と直交する方向に延びる」とは、或る対象が、或る方向と厳密に直交する方向に延びる場合に加えて、或る対象が、或る方向と略直交する方向に延びる場合も含む。「或る方向と略直交する方向」とは、例えば、製造時の公差等によって、或る方向と厳密に直交する方向に対して数度［°］程度の範囲内で傾いた方向を含む。

軸方向に見て、第２収容穴３２の周方向の中心には、例えば、磁極中心線ＩＬ１が通っている。つまり、第２収容穴３２の周方向中心の周方向位置は、例えば、磁極部７０の周方向中心の周方向位置と一致している。第２収容穴３２の軸方向に見た形状は、例えば、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称な形状である。第２収容穴３２は、ロータコア２０の径方向外周縁部に位置する。

第２収容穴３２は、第２曲線部３２ａと、一端部３２ｂと、他端部３２ｃと、を有する。第２曲線部３２ａは、軸方向に見て、第２収容穴３２が延びる方向に曲線状に延びている。第２曲線部３２ａは、例えば、軸方向に見て円弧形状である。一端部３２ｂは、第２曲線部３２ａの周方向一方側（＋θ側）の端部に繋がっている。一端部３２ｂは、第２収容穴３２の周方向一方側の端部である。一端部３２ｂは、第１収容穴３１ａにおける外端部３１ｅの周方向他方側（－θ側）に間隔を空けて配置されている。他端部３２ｃは、第２曲線部３２ａの周方向他方側（－θ側）の端部に繋がっている。他端部３２ｃは、第２収容穴３２の周方向他方側の端部である。他端部３２ｃは、第１収容穴３１ｂにおける外端部３１ｈの周方向一方側に間隔を空けて配置されている。

一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、一対の第１収容穴３１ａ，３１ｂの内部にそれぞれ収容されている。第１マグネット４１ａは、第１収容穴３１ａの内部に収容されている。第１マグネット４１ｂは、第１収容穴３１ｂの内部に収容されている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、軸方向に見て円弧形状である。図示は省略するが、第１マグネット４１ａ，４１ｂは、例えば、第１収容穴３１ａ，３１ｂ内の軸方向の全体に亘って設けられている。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、周方向に互いに間隔を空けて配置されている。第１マグネット４１ａは、例えば、第１マグネット４１ｂの周方向一方側（＋θ側）に位置する。

第１マグネット４１ａは、軸方向に見て第１収容穴３１ａに沿って延びている。第１マグネット４１ｂは、軸方向に見て第１収容穴３１ｂに沿って延びている。第１マグネット４１ａ，４１ｂは、軸方向に見て、径方向内側に凸となる円弧状にそれぞれ湾曲している。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びている。つまり、第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとの間の周方向の距離は、径方向内側から径方向外側に向かうに従って大きくなっている。

第１マグネット４１ａは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向一方側（＋θ側）に位置する。第１マグネット４１ｂは、例えば、径方向内側から径方向外側に向かうに従って、周方向他方側（－θ側）に位置する。第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１を周方向に挟んで配置されている。第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとは、例えば、軸方向に見て、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称に配置されている。第１マグネット４１ａと第１マグネット４１ｂとは、例えば、軸方向に見て、上述したリブにて周方向に分離されたＣ字状（Ｃ型）である。以下、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称である点を除いて第１マグネット４１ａと同様の構成については、第１マグネット４１ｂについての説明を省略する場合がある。

第１マグネット４１ａは、第１収容穴３１ａ内に嵌め合わされている。より詳細には、第１マグネット４１ａは、第１曲線部３１ｃ内に嵌め合わされている。軸方向に見て、第１マグネット４１ａの延伸方向の両端部は、第１収容穴３１ａの延伸方向の両端部からそれぞれ離れて配置されている。軸方向に見て、第１マグネット４１ａが延びる方向において第１マグネット４１ａの両側には、内端部３１ｄと外端部３１ｅとがそれぞれ隣接して配置されている。

ここで、本実施形態において内端部３１ｄは、第１フラックスバリア部５１ａを構成している。外端部３１ｅは、第１フラックスバリア部５１ｂを構成している。つまり、ロータコア２０は、軸方向に見て、第１マグネット４１ａが延びる方向において第１マグネット４１ａを挟んで配置された一対の第１フラックスバリア部５１ａ，５１ｂを有する。ロータコア２０は、軸方向に見て、第１マグネット４１ｂが延びる方向において第１マグネット４１ｂを挟んで配置された一対の第１フラックスバリア部５１ｃ，５１ｄを有する。

このように、ロータコア２０は、軸方向に見て、各第１マグネット４１ａ，４１ｂが延びる方向において各第１マグネット４１ａ，４１ｂのそれぞれを挟んで一対ずつ配置された第１フラックスバリア部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄを有する。第１フラックスバリア部５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ、後述する第２フラックスバリア部５２ａ，５２ｂは、磁束の流れを抑制できる部分である。すなわち、各フラックスバリア部には、磁束が通りにくい。各フラックスバリア部は、磁束の流れを抑制できるならば、特に限定されず、空隙部を含んでもよいし、樹脂部等の非磁性部を含んでもよい。

第２マグネット４２は、第２収容穴３２の内部に収容されている。第２マグネット４２は、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの径方向内端部よりも径方向外側において一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂ同士の間の周方向位置に配置されている。第２マグネット４２は、軸方向に見て第２収容穴３２に沿って延びている。第２マグネット４２は、軸方向に見て径方向内側に凸となる円弧状に湾曲している。第２マグネット４２の曲率中心は、軸方向に見て、第２マグネット４２の径方向外側で磁極中心線ＩＬ１上に位置している。一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット４２とは、例えば、軸方向に見て、∇形状に沿って配置されている。

なお、本明細書において「第２マグネットが一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に配置されている」とは、第２マグネットの周方向位置が一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に含まれていればよく、第１マグネットに対する第２マグネットの径方向位置は特に限定されない。

第２マグネット４２は、第２収容穴３２内に嵌め合わされている。より詳細には、第２マグネット４２は、第２曲線部３２ａ内に嵌め合わされている。第２マグネット４２の軸方向に見た形状は、例えば、磁極中心線ＩＬ１に対して線対称な形状である。図示は省略するが、第２マグネット４２は、例えば、第２収容穴３２内の軸方向の全体に亘って設けられている。第２マグネット４２の径方向内側部分は、例えば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの径方向外端部同士の周方向の間に位置する。第２マグネット４２の径方向外側部分は、例えば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂよりも径方向外側に位置する。

軸方向に見て、第２マグネット４２の延伸方向の両端部は、第２収容穴３２の延伸方向の両端部からそれぞれ離れて配置されている。軸方向に見て、第２マグネット４２が延びる方向において第２マグネット４２の両側には、一端部３２ｂと他端部３２ｃとがそれぞれ隣接して配置されている。ここで、本実施形態において一端部３２ｂは、第２フラックスバリア部５２ａを構成している。他端部３２ｃは、第２フラックスバリア部５２ｂを構成している。つまり、ロータコア２０は、軸方向に見て、第２マグネット４２が延びる方向において第２マグネット４２挟んで配置された一対の第２フラックスバリア部５２ａ，５２ｂを有する。一対の第２フラックスバリア部５２ａ，５２ｂおよび第２マグネット４２は、第１マグネット４１ａを挟む一対の第１フラックスバリア部５１ａ，５１ｂのうち径方向外側に位置する第１フラックスバリア部５１ｂと、第１マグネット４１ｂを挟む一対の第１フラックスバリア部５１ｃ，５１ｄのうち径方向外側に位置する第１フラックスバリア部５１ｄとの周方向の間に位置する。

第１マグネット４１ａの磁極は、軸方向に見て第１マグネット４１ａが延びる方向と直交する方向に沿って配置されている。第１マグネット４１ａの磁極は、径方向外側と径方向内側とに配置されている。第１マグネット４１ｂの磁極は、軸方向に見て第１マグネット４１ｂが延びる方向と直交する方向に沿って配置されている。第１マグネット４１ｂの磁極は、径方向外側と径方向内側とに配置されている。第２マグネット４２の磁極は、径方向に沿って配置されている。第２マグネット４２の磁極は、径方向外側と径方向内側とに配置されている。

第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、互いに同じである。第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、互いに同じである。

図３に示すように、磁極部７０Ｎにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、例えば、Ｎ極である。磁極部７０Ｎにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、例えば、Ｓ極である。

図示は省略するが、磁極部７０Ｓにおいては、磁極部７０Ｎに対して、各マグネット４０の磁極が反転して配置されている。つまり、磁極部７０Ｓにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向外側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向外側に位置する磁極とは、例えば、Ｓ極である。磁極部７０Ｓにおいて、第１マグネット４１ａの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第１マグネット４１ｂの磁極のうち径方向内側に位置する磁極と、第２マグネット４２の磁極のうち径方向内側に位置する磁極とは、例えば、Ｎ極である。

第２マグネット４２の周方向中心が或る１つのティース６３の周方向中心と同じ周方向位置に配置された或る状態（以下では、単に「或る状態」と称する）において、周方向中心が第２マグネット４２の周方向中心と同じ周方向に位置に配置されたティース６３を、ティース６６Ａと呼ぶ。図２～図３は、当該或る状態の一例を示している。つまり、図２～図３に示す或る状態において、ティース６６Ａが「或る１つのティース」に相当する。図２～図３に示す或る状態において、軸方向に見て、ティース６６Ａの周方向中心には、磁極中心線ＩＬ１が通る。また、本明細書において「或る状態」は、「ティース６６Ａの周方向の中心位置がｄ軸である磁極中心線ＩＬ１と一致している」状態である。

図２～図３に示す或る状態において、ティース６６Ａの周方向一方側（＋θ側）に隣り合うティース６３をティース６６Ｂと呼ぶ。ティース６６Ａの周方向他方側（－θ側）に隣り合うティース６３をティース６６Ｃと呼ぶ。ティース６６Ｂの周方向一方側に隣り合うティース６３をティース６６Ｄと呼ぶ。ティース６６Ｃの周方向他方側に隣り合うティース６３をティース６６Ｅと呼ぶ。

一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂは、ラジアル配向で磁化されている。図４に示すように、第１マグネット４１ａは、第１マグネット４１ａよりも径方向外側に位置する第１位置Ｐ１を極中心として集束する。軸方向に見て、第１位置Ｐ１は、第１マグネット４１ａの曲率中心である。従って、第１マグネット４１ａは、磁束が第１マグネット４１ａの径方向に流れる向きのラジアル配向で磁化されている。第１位置Ｐ１は、ｄ軸を構成する磁極中心線ＩＬ１よりも周方向他方側に位置する。つまり、磁極中心線ＩＬ１よりも周方向一方側に位置する第１マグネット４１ａの極中心は、磁極中心線ＩＬ１よりも周方向他方側に位置する。

第１マグネット４１ｂは、第１マグネット４１ｂよりも径方向外側に位置する第２位置Ｐ２を極中心として集束する。軸方向に見て、第２位置Ｐ２は、第１マグネット４１ｂの曲率中心である。従って、第１マグネット４１ｂは、磁束が第１マグネット４１ｂの径方向に流れる向きのラジアル配向で磁化されている。第２位置Ｐ２は、ｄ軸を構成する磁極中心線ＩＬ１よりも周方向一方側に位置する。つまり、磁極中心線ＩＬ１よりも周方向他方側に位置する第１マグネット４１ｂの極中心は、磁極中心線ＩＬ１よりも周方向一方側に位置する。

一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの極中心が磁極中心線ＩＬ１上にある場合、および一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂと周方向で同じ側にある場合、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂのうち磁極中心線ＩＬ１から遠い側の端部からの磁束漏れが多くなり減磁によりトルク性能が低下する。本実施形態によれば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの極中心が磁極中心線ＩＬ１に対して各第１マグネット４１ａ，４１ｂと周方向で逆側にあることで、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂのうち磁極中心線ＩＬ１から遠い側の端部からの磁束漏れを抑制できる。本実施形態によれば、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの極中心が各第１マグネット４１ａ，４１ｂと周方向で逆側にあることで、第２マグネット４２の磁力を増やす方向に作用させてパーミアンス係数を向上させることでトルク性能を向上できる。

極中心である第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との周方向の距離Ｗ１は、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置におけるティース６６Ａの基部６３ａの周方向の寸法Ｗ２よりも短い。従って、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２は、軸方向に見て或る状態で基部６３ａと重なる。第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との周方向の距離Ｗ１が、基部６３ａの周方向の寸法Ｗ２よりも長い場合、極中心である第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２が、或る状態の基部６３ａに対して周方向外側に位置する。

つまり、第１位置Ｐ１は、或る状態の基部６３ａよりも周方向他方側に位置し、第２位置Ｐ２は、或る状態の基部６３ａよりも周方向一方側に位置することになる。極中心である第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２が、或る状態の基部６３ａに対して周方向外側に位置した場合、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂからティース６６Ａに向かう磁束が減ることで、リラクタンストルクが低下する。本実施形態によれば、極中心である第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２は、軸方向に見て或る状態で基部６３ａと重なることで、減磁を抑制してトルク性能を向上できる。

例えば、８極４８スロットの回転電機１の場合、上述した第１位置Ｐ１の周方向の位置は、磁極中心線ＩＬ１に対して周方向他方側に０．５°以上、２．５°以下であることが好ましい。上述した第２位置Ｐ２の周方向の位置は、磁極中心線ＩＬ１に対して周方向一方側に０．５°以上、２．５°以下であることが好ましい。

極中心である第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置は、アンブレラ部６３ｂよりも径方向外側で、ティース６６Ａの径方向の中央よりも径方向内側である。第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置が、アンブレラ部６３ｂの径方向内側端部の位置またはアンブレラ部６３ｂより径方向内側となる向きに第１マグネット４１ａ，４１ｂを配置すると、第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット４２との間の磁路が狭くなることでｑ軸磁束が低下しトルク性能が低下する。第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置が、ティース６６Ａの径方向の中央よりも径方向外側となる向きに第１マグネット４１ａ，４１ｂを配置すると、一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂのうち磁極中心線ＩＬ１から遠い側の端部からの磁束漏れが多くなり減磁によりトルク性能が低下する。

本実施形態によれば、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置がアンブレラ部６３ｂよりも径方向外側であることで、第１マグネット４１ａ，４１ｂと第２マグネット４２との間で磁束が通りやすくなり、ｑ軸磁束が低下しトルク性能が低下することを抑制できる。本実施形態によれば、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置がティース６６Ａの径方向の中央よりも径方向内側であることで、磁束漏れによる減磁を抑制してトルク性能を向上できる。

ステータコア６１の内径をＲとし、ティース６６Ａの径方向の寸法をＬとし、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の中心軸からの径方向の距離をＰとすると、０．１×Ｌ＋Ｒ≦Ｐ≦０．４×Ｌ＋Ｒの関係を満足する。本実施形態によれば、第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の位置が０．１×Ｌ＋Ｒ≦Ｐ≦０．４×Ｌ＋Ｒの関係を満足することで、ｑ軸磁束の低下による駆動トルクの低下、および磁束漏れによる減磁を抑制してトルク性能を向上できる。

図５のトルク－進角特性に示されるように、軸方向に見て径方向内側に凸となる円弧状に湾曲しラジアル配向されたＣ型磁石を用いた場合には、パラレル配向された平板磁石と比較して大きなトルクが得ることができる。

以上のように、本実施形態によれば、ラジアル配向で磁化された一対の第１マグネット４１ａ，４１ｂの極中心である第１位置Ｐ１、第２位置Ｐ２が、磁極中心線ＩＬ１に対して各第１マグネット４１ａ，４１ｂと周方向で逆側に配置され、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との周方向の距離Ｗ１が第１位置Ｐ１および第２位置Ｐ２の径方向の位置における基部６３ａの周方向の寸法Ｗ２よりも短いことで、減磁耐力を維持しつつトルク性能を向上できる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

上記実施形態では、第１マグネット４１ａ，４１ｂの曲率中心と、ラジアル配向の極中心とが一致する構成を例示したが、この構成に限定されない。ラジアル配向の極中心が上述した構成を満足すれば、第１マグネット４１ａ，４１ｂの曲率中心と一致しない構成であってもよい。

本発明が適用される回転電機は、モータに限られず、発電機であってもよい。この場合、回転電機は、三相交流式の発電機であってもよい。回転電機の用途は、特に限定されない。回転電機は、例えば、車両に搭載されてもよいし、車両以外の機器に搭載されてもよい。回転電機の極数およびスロット数は、特に限定されない。回転電機においてコイルはどのような巻き方で構成されていてもよい。以上、本明細書において説明した構成は、相互に矛盾しない範囲内において、適宜組み合わせることができる。

１…回転電機、 １０…ロータ、 ２０…ロータコア、 ３０…収容穴、 ４０…マグネット、 ４１ａ，４１ｂ…第１マグネット、 ４２…第２マグネット、 ５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…第１フラックスバリア部、 ５２ａ，５２ｂ…第２フラックスバリア部、 ６０…ステータ、 ６１…ステータコア、 ６２…コアバック、 ６３，６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ，６６Ｄ，６６Ｅ…ティース、 ６３ａ…基部、 ６３ｂ…アンブレラ部、 ６５…コイル、 ６７…スロット、 ７０、７０Ｎ、７０Ｓ…磁極部、 ＩＬ１…磁極中心線（ｄ軸）、 Ｊ…中心軸、 Ｐ１…第１位置、 Ｐ２…第２位置

Claims (6)

1. 中心軸を中心として回転可能なロータと、
   前記ロータの径方向外側に位置するステータと、
   を備え、
   前記ロータは、
   収容穴を有するロータコアと、
   前記収容穴の内部に収容されたマグネットと、
   を有し、
   前記ステータは、
   前記ロータコアを囲む環状のコアバック、および前記コアバックから径方向内側に延び周方向に間隔を空けて並んで配置された複数のティースを有するステータコアと、
   前記ステータコアに取り付けられた複数のコイルと、
   を有し、
   前記複数のマグネットは、
   周方向に互いに間隔を空けて配置され、軸方向に見て径方向内側から径方向外側に向かうに従って互いに周方向に離れる方向に延びる一対の第１マグネットと、
   前記一対の第１マグネットの径方向内端部よりも径方向外側において前記一対の第１マグネット同士の間の周方向位置に配置された第２マグネットと、
   を含み、
   前記ティースは、
   前記コアバックから径方向内側に延びる基部と、
   前記基部の径方向内側の端部に設けられ前記基部よりも周方向の両側に突出するアンブレラ部と、
   を有し、
   前記一対の第１マグネットは、極を構成し、軸方向に見てｄ軸を中心として線対称に配置され、
   前記一対の第１マグネットのうち、前記ｄ軸よりも周方向一方側に位置する前記第１マグネットは、当該第１マグネットよりも径方向外側に位置する第１位置を極中心として集束するラジアル配向で磁化され、
   前記ｄ軸よりも周方向他方側に位置する前記第１マグネットは、当該第１マグネットよりも径方向外側に位置する第２位置を極中心として集束するラジアル配向で磁化され、
   前記第１位置は、前記ｄ軸よりも周方向他方側に位置し、
   前記第２位置は、前記ｄ軸よりも周方向一方側に位置し、
   前記第１位置と前記第２位置との周方向の距離は、前記第１位置および前記第２位置の径方向の位置における前記基部の周方向の寸法よりも短い、回転電機。
2. 前記第１位置および前記第２位置の径方向の位置は、前記アンブレラ部よりも径方向外側で、前記ティースの径方向の中央よりも径方向内側である、
   請求項１記載の回転電機。
3. 前記ステータコアの内径をＲとし、
   前記ティースの径方向の寸法をＬとし、
   前記第１位置および前記第２位置の前記中心軸からの径方向の距離をＰとすると、
   ０．１×Ｌ＋Ｒ≦Ｐ≦０．４×Ｌ＋Ｒ
   の関係を満足する、
   請求項２記載の回転電機。
4. 前記第１位置の周方向の位置は、前記ｄ軸から周方向他方側に０．５°以上、２．５°以下の位置であり、
   前記第２位置の周方向の位置は、前記ｄ軸から周方向一方側に０．５°以上、２．５°以下の位置である、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の回転電機。
5. 前記極の数は８であり、
   前記ティースの数は４８である、
   請求項４記載の回転電機。
6. 前記一対の第１マグネットは、軸方向に見て前記第１位置および前記第２位置をそれぞれ曲率中心として径方向内側に凸となる円弧状に湾曲する、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機。

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