JP2022159829A - ロータ及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】埋込磁石型のロータ及び回転電機においてコギングトルクを低減すること。【解決手段】複数の磁極部２６の各々は、永久磁石２３と、ロータコア２２における永久磁石２３よりも径方向外側の部位である外側コア部２５とを有する。外側コア部２５の径方向の外側面２５ａは、軸方向から見て、磁極部２６の磁極中心Ｌｓからその周方向両側に向かってロータ２０の回転軸線Ｌ１に近づく円弧状をなす。ロータコア２２の径は、磁極中心Ｌｓにおいて最大であり、回転軸線Ｌ１を中心とするロータコア２２の最大径と同径の円を基準円Ｃａとし、ロータコア２２の外周面は、周方向に隣り合う円弧状の外側面２５ａ同士の交点において、基準円Ｃａから内径側に最も変位する最大変位部３１を有する。そして、最大変位部３１における基準円Ｃａからの変位量Ｌｈは、永久磁石２３を軸方向から見たときの永久磁石２３の最大厚さＷｍよりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、埋込磁石型のロータ及び回転電機に関するものである。

例えば特許文献１には、埋込磁石型、いわゆるＩＰＭ型のロータを用いる回転電機が記載されている。埋込磁石型のロータは、永久磁石がロータコアの内部に埋め込まれる態様をなしている。これにより、永久磁石によるマグネットトルクに加えて、永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部にてリラクタンストルクを得ることが可能となっている。

特許第４８９８２０１号公報

本発明者らは、上記のような埋込磁石型のロータにおいて、コギングトルクを低減可能にした構成を検討していた。本発明の目的は、埋込磁石型のロータ及び回転電機においてコギングトルクを低減することにある。

上記課題を解決するロータは、ロータコア（２２）と、前記ロータコアに埋め込まれている永久磁石（２３）と、を備えるロータ（２０）であって、周方向において複数の磁極部（２６）を備え、前記複数の磁極部の各々は、前記永久磁石と、前記ロータコアにおける前記永久磁石よりも径方向外側の部位である外側コア部（２５）と、を有し、前記外側コア部の径方向の外側面（２５ａ）は、軸方向から見て、前記磁極部の磁極中心（Ｌｓ）からその周方向両側に向かって前記ロータの回転軸線（Ｌ１）に近づく円弧状をなし、前記ロータコアの径は、前記磁極中心において最大であり、前記回転軸線を中心とする前記ロータコアの最大径と同径の円を基準円（Ｃａ）とし、前記ロータコアの外周面は、周方向に隣り合う円弧状の前記外側面同士の交点において、前記基準円から内径側に最も変位する最大変位部（３１）を有し、前記最大変位部における前記基準円からの変位量（Ｌｈ）は、前記永久磁石を軸方向から見たときの前記永久磁石の最大厚さ（Ｗｍ）よりも小さい。

上記課題を解決する回転電機は、ステータ（１０）と、前記ステータの内径側に配置される上記のロータ（２０）と、を備えている。
上記のロータ及び回転電機によれば、外側コア部の径方向の外側面が、磁極部の磁極中心からその周方向両側に向かってロータの回転軸線に近づく円弧状をなすため、磁極の切り替わりを滑らかになる。これにより、コギングトルクを小さく抑えることが可能となる。さらに、この構成によれば、最大変位部における基準円からの変位量が永久磁石の最大厚さよりも大きい場合に比べて、コギングトルクを低減することが可能となる。

一実施形態における埋込磁石型のロータを有する回転電機の構成図。 同形態におけるロータの構成図。 同形態におけるロータの断面図。 同形態におけるロータの斜視図。 同形態におけるロータの特性を説明するための説明図。 同形態におけるロータの特性を説明するための説明図。 同形態におけるロータの特性を説明するための説明図。 同形態における回転電機の特性を説明するための説明図。

以下、ロータ及び回転電機の一実施形態について説明する。
図１に示す本実施形態の回転電機Ｍは、埋込磁石型のブラシレスモータである。回転電機Ｍは、略円環状のステータ１０と、ステータ１０の径方向内側空間にて回転可能に配置される略円柱状のロータ２０とを備えている。

（ステータ１０の構成）
ステータ１０は、略円環状のステータコア１１を備えている。ステータコア１１は、磁性金属材料にて構成されている。ステータコア１１は、例えば複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ステータコア１１は、径方向内側に向かって延び周方向等間隔に配置される本実施形態では１２個のティース１２を有している。すなわち、ステータ１０において、巻線可能なスロット数は１２個である。各ティース１２は、互いに同一形状をなしている。ティース１２は、例えば、先端部である径方向内側端部が略Ｔ型をなしている。ティース１２の先端面１２ａは、ロータ２０の外周面に倣った円弧状をなしている。

ティース１２には、巻線１３が集中巻きにて巻装されている。巻線１３は、例えば、３相結線がなされ、図１に一例を示すようにそれぞれＵ相、Ｖ相、Ｗ相として機能する。そして、巻線１３に対して電源供給がなされると、ロータ２０を回転駆動するための回転磁界がステータ１０にて生じるようになっている。このようなステータ１０は、ステータコア１１の外周面がハウジング１４の内周面に対して固定されている。

（ロータ２０の構成）
ロータ２０は、回転軸２１と、回転軸２１が中心部に嵌挿される略円柱状のロータコア２２を備えている。また、ロータ２０は、ロータコア２２の内部に埋め込まれる態様をなす本実施形態では８個の永久磁石２３を備えている。ロータコア２２は、磁性金属材料にて構成されている。ロータコア２２は、例えば複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成されている。ロータ２０は、回転軸２１がハウジング１４に設けられる図示略の軸受に支持されることで、ステータ１０に対して回転可能に配置されている。

ロータコア２２は、永久磁石２３を収容するための磁石収容孔２４を有している。磁石収容孔２４は、ロータコア２２の周方向等間隔に本実施形態では８個設けられている。各磁石収容孔２４は、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。また、各磁石収容孔２４は、互いに同一形状をなしている。また、磁石収容孔２４は、ロータコア２２の軸方向全体に亘り設けられている。

本実施形態の永久磁石２３は、例えば、磁石粉体を樹脂と混合した磁石材料を成型固化してなるボンド磁石よりなる。すなわち、永久磁石２３は、ロータコア２２の磁石収容孔２４を成形型とし、固化前の磁石材料が射出成形により磁石収容孔２４内に隙間なく充填され、充填後に磁石収容孔２４内で固化されて構成されている。したがって、磁石収容孔２４の孔形状は、永久磁石２３の外形形状となる。なお、本実施形態の永久磁石２３に用いられる磁石粉体としては、例えばサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石が用いられるが、他の希土類磁石等を用いてもよい。

図１に示すように、ロータコア２２における永久磁石２３より径方向外側部位、すなわちステータ１０との対向部位は、リラクタンストルクを得るための外側コア部２５として機能する。ロータ２０は、永久磁石２３及び外側コア部２５を含んでなる磁極部２６を複数有している。磁極部２６の数は永久磁石２３の数と同数であり、本実施形態では８個である。つまり、ロータ２０の極数は８極である。複数の磁極部２６は、互いに同一形状をなしている。また、複数の磁極部２６は、周方向において等間隔に配置されている。各磁極部２６は、図１に一例を示すように、それぞれＮ極、Ｓ極として機能する。このような磁極部２６にてマグネットトルク及びリラクタンストルクの両者が得られるロータ２０として構成されている。

（磁極部２６の構成）
図２に示すように、各磁極部２６は、周方向における磁極中心Ｌｓを有している。各磁極中心Ｌｓは、周方向において互いに等間隔に設定されている。本実施形態では、８個の磁極部２６における各磁極中心Ｌｓは、互いに周方向に４５°間隔に設定されている。各磁極部２６は、周方向において、磁極境界線Ｌｄを境として隣の磁極部２６と隣り合っている。なお、各磁極境界線Ｌｄは、ロータ２０の回転軸線Ｌ１に直交する。また、８個の磁極境界線Ｌｄは、周方向において４５度間隔に設定されている。また、隣接の磁極境界線Ｌｄ間の角度、すなわち、磁極部２６の磁極開角度θｍは、電気角で１８０°である。

ロータコア２２の外径、すなわち、回転軸線Ｌ１からロータコア２２の外周面までの距離は、周方向において一様ではない。具体的には、ロータコア２２の外径は、各磁極中心Ｌｓで最大であり、各磁極境界線Ｌｄで最小である。図１及び図２では、ロータコア２２の最大径と同径の円を基準円Ｃａとして図示している。また、図２では、基準円Ｃａの直径をＤとし、基準円Ｃａの半径をＤ／２としている。

各磁極部２６において、外側コア部２５は、径方向外側の面である外側面２５ａを有している。外側面２５ａは、ティース１２の先端面１２ａに対向する面である。外側面２５ａは、軸方向から見て、中心軸Ｌ２を中心とする円弧状をなしている。外側面２５ａを規定する円弧の中心軸Ｌ２は、ロータ２０の回転軸線Ｌ１と平行、かつ、回転軸線Ｌ１とは一致しない軸である。また、中心軸Ｌ２は、基準円Ｃａで囲まれる範囲内に設定されている。また、外側面２５ａを規定する円弧の半径Ｄａは、基準円Ｃａの半径（Ｄ／２）よりも小さい。

ロータコア２２の外周面において基準円Ｃａから最も離れるのは、周方向に隣り合う外側面２５ａ同士の交点であり、当該交点を最大変位部３１とする。以下の説明では、基準円Ｃａから最大変位部３１までの距離を、最大変位部３１の変位量Ｌｈと称する。

（永久磁石２３の構成）
永久磁石２３は、例えば、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の折返し形状をなしている。詳述すると、永久磁石２３は、図２に示すように、一対の直線部２３ａの径方向内側端部同士を屈曲部２３ｂにて繋いだ形状をなしている。各直線部２３ａの径方向外側端部は、ロータコア２２の外周面の近くに位置している。永久磁石２３は、例えば、磁極中心Ｌｓに対して線対称形状をなしている。また、各永久磁石２３における各直線部２３ａは、磁極境界線Ｌｄに近接している。

永久磁石２３を軸方向から見たときの直線部２３ａの厚さをＷ１とする。また、永久磁石２３を軸方向から見たときの屈曲部２３ｂの厚さをＷ２とする。直線部２３ａの厚さＷ１は、軸方向から見たときの直線部２３ａの延在方向と直交する方向における厚さである。直線部２３ａの厚さＷ１は、例えば、直線部２３ａの延在方向において一様である。また、例えば、厚さＷ１は各直線部２３ａで同一である。屈曲部２３ｂの厚さＷ２は、磁極中心Ｌｓにおける屈曲部２３ｂの厚さである。本実施形態では、直線部２３ａの厚さＷ１は、屈曲部２３ｂの厚さＷ２よりも厚い。すなわち、永久磁石２３を軸方向から見たときの永久磁石２３の最大厚さＷｍは、直線部２３ａの厚さＷ１となる。なお、各磁極部２６において、外側面２５ａを規定する円弧の中心軸Ｌ２の位置は、屈曲部２３ｂに重なるように設定されている。

Ｖ字形状をなす永久磁石２３の各直線部２３ａの内側面の延長線とロータコア２２の外周面との交点間を磁極ピッチＬｐとする。また、磁極中心Ｌｓにおいて、ロータコア２２の外周面から屈曲部２３ｂの内側面までを埋込深さＬｍとする。本実施形態の永久磁石２３は、磁極ピッチＬｐより埋込深さＬｍが大となるような深い折返し形状に設定されている。つまり、各直線部２３ａ及び屈曲部２３ｂの各内側面でなす本実施形態の永久磁石２３の磁石表面が、周知の表面磁石型の磁石表面（図示略）よりも大きくなるような設定としている。また、埋込深さＬｍが大きい設定としていることで、永久磁石２３の屈曲部２３ｂは、ロータコア２２の中心部の回転軸２１の嵌挿される軸嵌挿孔２２ｂに近い径方向内側寄りに位置している。なお、永久磁石２３のこの折返し形状は一例であり、埋込深さＬｍが浅いものや屈曲部２３ｂの大きい略Ｕ字の折返し形状のもの等、適宜変更可である。

図３及び図４に示すように、永久磁石２３は、例えば、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから一部突出させて構成されている。永久磁石２３は、磁石収容孔２４内にある埋込磁石部２３ｍと、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄからそれぞれ突出する突出部２３ｘ，２３ｙとを有する。なお、ロータコア２２の各軸方向端面２２ｃ，２２ｄは、例えば平坦面をなしている。この永久磁石２３の突出部２３ｘ，２３ｙについては、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄに開口する磁石収容孔２４を閉塞するための図示略の成形型に、突出部２３ｘ，２３ｙ形成用の凹部を設けるだけで容易に実現可能である。

突出部２３ｘ，２３ｙは、例えば、各直線部２３ａ及び屈曲部２３ｂの各々に設けられている。すなわち、突出部２３ｘ，２３ｙは、永久磁石２３の各直線部２３ａ及び屈曲部２３ｂを含むＶ字経路で連続している。突出部２３ｘ，２３ｙは、ロータコア２２の一方の軸方向端面２２ｃと他方の軸方向端面２２ｄとのそれぞれに設けられている。突出部２３ｘ，２３ｙは、ロータコア２２の磁石収容孔２４内に位置する永久磁石２３の埋込磁石部２３ｍと同種材料で連続して一体的に設けられている。

このような永久磁石２３の突出部２３ｘ，２３ｙは、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄに位置する永久磁石２３の端部であり、永久磁石２３の端部で生じ易い図３に示す漏れ磁束φｂをこの部位にて生じさせるように機能する。換言すると、永久磁石２３のロータコア２２内に位置する埋込磁石部２３ｍの磁束のより多くを軸方向端面２２ｃ，２２ｄから外部に漏らすことなく径方向に沿って流れるようにしている。そして、より多くの磁束が回転電機Ｍのトルクに寄与する有効磁束φａとなるようにしている。突出部２３ｘ，２３ｙは、有効磁束φａの増加を図りつつ、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから適切な突出量Ｄ１となるように設定されている。なお、突出部２３ｘ，２３ｙの突出量Ｄ１については、図示の寸法と実際の寸法と異なる場合がある。

ロータコア２２の磁石収容孔２４内に主として設けられる永久磁石２３は、磁石素材が固化した後に、図示略の着磁装置を用いて本来の磁石として機能させるべくロータコア２２の外部から着磁される。永久磁石２３は、ロータコア２２の周方向に交互に異極となるように着磁される。また、各永久磁石２３は、自身の厚さ方向に磁化される。

本実施形態の回転電機Ｍのロータ２０の作用を説明する。
図５は、本形態である第１形態と、第２形態と、比較例との比較結果である。
第１形態は、上記実施形態である。つまり、第１形態は、ロータコア２２の外周面が前述の構成、すなわち、各磁極部２６において、外側コア部２５の外側面２５ａが中心軸Ｌ２を中心とする円弧状をなす構成である。また、第１形態は、ロータコア２２の両側の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから永久磁石２３の端部を突出部２３ｘ，２３ｙとしてそれぞれ突出させる構成である。

第２形態は、上記実施形態において、各永久磁石２３の各突出部２３ｘ，２３ｙを省略した構成、すなわち、各永久磁石２３を磁石収容孔２４から軸方向に突出させない構成である。第２形態において、軸方向から見たロータコア２２の外周面の形状は第１形態と同様である。

比較例は、軸方向から見たロータコア２２の外周面の形状が基準円Ｃａに沿った円形をなす構成である。また、比較例は、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから永久磁石２３の端部を突出させていない構成である。

図５は、比較例、第１形態及び第２形態の各々において、回転電機において生じるコギングトルクの大きさと、トルクと永久磁石２３の体積との比（トルク／磁石体積）を示している。なお、同図の比較は、比較例を１．０としたときの第１形態及び第２形態の比較である。同図に示すように、コギングトルクについては、第１形態及び第２形態の方が比較例よりも十分に小さくなる。また、コギングトルクについて、第２形態の方が第１形態よりも若干小さくなる。

図６は、変位量Ｌｈと永久磁石２３の最大厚さＷｍとの比（Ｌｈ／Ｗｍ）とコギングトルクの大きさとの関係を示している。なお、比（Ｌｈ／Ｗｍ）がゼロの構成は、変位量Ｌｈがゼロ、すなわち、軸方向から見たロータコア２２の外周面の形状が基準円Ｃａに沿った円形をなす比較構成である。図６における縦軸は、比（Ｌｈ／Ｗｍ）がゼロのときのコギングトルク比を１．０としている。

同図に示すように、比（Ｌｈ／Ｗｍ）が１．０以上である場合に比べて、比（Ｌｈ／Ｗｍ）が１．０未満の場合の方が、コギングトルク比は小さくなる。比（Ｌｈ／Ｗｍ）が１．０からおよそ０．４まで小さくなるほど、コギングトルク比は２次関数的に小さくなり、比（Ｌｈ／Ｗｍ）がおよそ０．４のとき、コギングトルク比が最小となる。そして、比（Ｌｈ／Ｗｍ）がおよそ０．４からゼロに近づくほど、コギングトルク比は２次関数的に大きくなる。

比（Ｌｈ／Ｗｍ）が０．８のとき、コギングトルク比が１．０となる。すなわち、０＜（Ｌｈ／Ｗｍ）＜０．８の範囲では、コギングトルク比は１．０未満となる。したがって、比（Ｌｈ／Ｗｍ）を、０＜（Ｌｈ／Ｗｍ）＜０．８の範囲内に設定することで、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを小さく抑えることが可能となる。

また、比（Ｌｈ／Ｗｍ）が０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７の範囲内であれば、コギングトルク比がおよそ０．３以下となる。すなわち、比（Ｌｈ／Ｗｍ）を、０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７の範囲内に設定することで、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを１／３程度にまで抑えることが可能となる。なお、比（Ｌｈ／Ｗｍ）は、コギングトルク比が最小となる０．４に設定されることが好ましい。さらには、製造公差を考慮しても、比（Ｌｈ／Ｗｍ）が０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７の範囲内に収まるように設定されることが好ましい。

図５に示すように、比（トルク／磁石体積）については、第２形態は比較例よりもやや小さくなる。比（トルク／磁石体積）について、第１形態は比較例とほぼ同等であり、第２形態よりも大きい。

図７は、上記実施形態において、突出部２３ｘ，２３ｙの突出量Ｄ１と比（トルク／磁石体積）との関係を示している。同図に示すように、突出部２３ｘ，２３ｙの突出量Ｄ１がゼロ以上、すなわち、突出部２３ｘ，２３ｙを設けることで有効磁束φａが増加し、比（トルク／磁石体積）が上昇することがわかる。また、突出量Ｄ１がゼロ以上となっても、比（トルク／磁石体積）は暫く上昇し、次第に低下していく。これは、永久磁石２３の埋込磁石部２３ｍの磁束をロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから極力漏れ出ないようにしつつ、屈曲部２３ｂの厚さＷ２を直線部２３ａの厚さＷ１よりも薄くすることで磁石体積を小さく抑えた結果と考えられる。突出量Ｄ１は、図７に示すような比（トルク／磁石体積）との関係を考慮して適切な値に設定される。突出量Ｄ１が大きくなることは、ロータ２０の重量増及び永久磁石２３の磁石材料増等にも繋がるため、突出量Ｄ１の設定に際し考慮することも好ましい。

図８は、変位量ＬｈとエアギャップＬｇとの比（Ｌｈ／Ｌｇ）とコギングトルクの大きさとの関係を示している。なお、比（Ｌｈ／Ｌｇ）がゼロの構成は、変位量Ｌｈがゼロ、すなわち、軸方向から見たロータコア２２の外周面の形状が基準円Ｃａに沿った円形をなす比較構成である。図８における縦軸は、比（Ｌｈ／Ｌｇ）がゼロのときのコギングトルク比を１．０としている。図１に示すエアギャップＬｇは、ステータ１０の内径半径と基準円Ｃａの半径Ｄ／２との差である。なお、ステータ１０の内径半径は、回転軸線Ｌ１からティース１２の先端面１２ａまでの距離である。

図８に示すように、比（Ｌｈ／Ｌｇ）がゼロからおよそ０．２まで大きくなるほど、コギングトルク比は２次関数的に小さくなり、比（Ｌｈ／Ｌｇ）がおよそ０．２付近のとき、コギングトルク比が最小となる。そして、比（Ｌｈ／Ｌｇ）がおよそ０．２から大きくなるほど、コギングトルク比は２次関数的に大きくなる。比（Ｌｈ／Ｌｇ）がゼロよりも大きいとき、コギングトルク比は１．０未満となる。したがって、変位量Ｌｈがゼロより大きい構成では、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを小さく抑えることが可能となる。

比（Ｌｈ／Ｌｇ）が１．０未満である場合に比べて、比（Ｌｈ／Ｌｇ）が１．０以上の場合の方が、コギングトルク比は小さくなる。比（Ｌｈ／Ｌｇ）が１．０≦（Ｌｈ／Ｌｇ）の範囲では、コギングトルク比は０．５以下となる。したがって、変位量ＬｈをエアギャップＬｇ以上の大きさに設定することで、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを半減させることが可能となる。

また、比（Ｌｈ／Ｌｇ）が１．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３の範囲内であれば、コギングトルク比がおよそ０．３以下となる。すなわち、比（Ｌｈ／Ｌｇ）を、１．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３の範囲内に設定することで、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを１／３程度にまで抑えることが可能となる。なお、比（Ｌｈ／Ｌｇ）は、コギングトルク比が最小となる０．２付近に設定されることが好ましい。さらには、製造公差を考慮しても、比（Ｌｈ／Ｌｇ）が１．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３の範囲内に収まるように設定されることが好ましい。

（基準円Ｃａの半径と永久磁石２３の最大厚さＷｍとの関係）
また、本発明者らは、永久磁石２３の最大厚さＷｍと基準円Ｃａの半径Ｄ／２との比（Ｗｍ／（Ｄ／２））と、マグネットトルクとの相関関係を検討した。そして、発明者らは、好適なマグネットトルクが得られる比（Ｗｍ／（Ｄ／２））の範囲として、次式（ａ）で示される範囲を得た。

－０．０００６Ｄ＋０．１６２６－０．５／（Ｄ／２）≦Ｗｍ／（Ｄ／２）≦－０．０００６Ｄ＋０．１６２６＋０．５／（Ｄ／２）…（ａ）
したがって、回転電機Ｍの仕様等に応じて、上記式（ａ）から、基準円Ｃａの直径Ｄ、すなわち、ロータコア２２の最大径に対する好適な永久磁石２３の最大厚さＷｍが容易に設定可能である。

本実施形態の効果について説明する。
（１）ロータ２０において、最大変位部３１における基準円Ｃａからの変位量Ｌｈは、永久磁石２３を軸方向から見たときの永久磁石２３の最大厚さＷｍよりも小さい。この構成によれば、外側コア部２５の径方向の外側面２５ａが、磁極中心Ｌｓからその周方向両側に向かって回転軸線Ｌ１に近づく円弧状をなすため、磁極の切り替わりを滑らかになる。これにより、コギングトルクを小さく抑えることが可能となる。さらに、この構成によれば、最大変位部３１における基準円Ｃａからの変位量Ｌｈが永久磁石２３の最大厚さＷｍよりも大きい場合に比べて、コギングトルクを低減することが可能となる。なお、上記実施形態では、各磁極部２６において、外側面２５ａを規定する円弧の半径Ｄａを変更することで、変位量Ｌｈが変化する。例えば、各磁極部２６において、当該半径Ｄａを大きくするほど、変位量Ｌｈが小さくなる。

（２）永久磁石２３は、径方向内側に凸の折り返し形状をなしている。この構成によれば、外側コア部２５に面する永久磁石２３の表面積を大きく確保することが可能となる。これにより、マグネットトルクを向上させることが可能となる。

（３）ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄは、平坦面をなしている。そして、永久磁石２３は、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから少なくとも一部が突出する突出部２３ｘ，２３ｙを有して構成されている。この構成によれば、永久磁石２３の端部を突出部２３ｘ，２３ｙとしたことで、永久磁石２３の端部に生じる漏れ磁束φｂがその突出部２３ｘ，２３ｙに集中して生じるようになる。また、ロータコア２２内に位置する永久磁石２３の埋込磁石部２３ｍにおいては、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから漏れようとした場合の磁束の経路が突出部２３ｘ，２３ｙを越える態様となるため、磁束の経路長が長くなる。そのため、埋込磁石部２３ｍにおける磁束は、ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから漏れ出ることが抑制され、埋込磁石部２３ｍで生じる磁束が軸方向全体にわたってロータコア２２内を径方向に沿って流れるものとなる。こうして埋込磁石部２３ｍの軸方向全体にわたって生じる磁束の多くが回転電機Ｍのトルクに寄与する有効磁束φａとなり、有効磁束φａの磁束量を増加させることが可能である。

（４）変位量Ｌｈと永久磁石２３の最大厚さＷｍとの比（Ｌｈ／Ｗｍ）が、０＜（Ｌｈ／Ｗｍ）＜０．８を満たすように構成されている。この構成によれば、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを小さく抑えることが可能となる。

（５）変位量Ｌｈと永久磁石２３の最大厚さＷｍとの比（Ｌｈ／Ｗｍ）が、０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７を満たすように構成されている。この構成によれば、変位量Ｌｈがゼロである比較構成に比べて、コギングトルクを１／３程度にまで抑えることが可能となる。また、製造ばらつきによって比（Ｌｈ／Ｗｍ）が０．４からずれた場合であっても、０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７の範囲内に収まるように設定されることで、コギングトルクの低減効果を安定して得ることが可能となる。

（６）変位量Ｌｈは、ステータ１０の内径と基準円Ｃａの径との差であるエアギャップＬｇ以上に設定されている。この構成によれば、変位量ＬｈがエアギャップＬｇよりも小さい構成に比べて、コギングトルクを低減することが可能となる。

（７）変位量ＬｈとエアギャップＬｇとの比（Ｌｈ／Ｌｇ）が、１．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３を満たすように構成されている。この構成によれば、変位量Ｌｈがゼロである構成に比べて、コギングトルクを１／３程度にまで抑えることが可能となる。また、製造ばらつきによって比（Ｌｈ／Ｌｇ）が０．２付近からずれた場合であっても、１．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３の範囲内に収まるように設定されることで、コギングトルクの低減効果を安定して得ることが可能となる。

（８）ロータ２０における磁極部２６の数が８極であり、ステータ１０における巻線可能なスロット数が１２個である。この構成によれば、８極１２スロットの回転電機Ｍにおいて、コギングトルクの低減を図ることが可能となる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、直線部２３ａの厚さＷ１は屈曲部２３ｂの厚さＷ２よりも大きいが、これに限らず、直線部２３ａの厚さＷ１を屈曲部２３ｂの厚さＷ２と等しくしてもよい。また、直線部２３ａの厚さＷ１を屈曲部２３ｂの厚さＷ２よりも薄くしてもよい。この場合、屈曲部２３ｂの厚さＷ２が、永久磁石２３を軸方向から見たときの永久磁石２３の最大厚さＷｍとなる。

・ロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから突出する永久磁石２３の端部の突出部２３ｘ，２３ｙの構成を適宜変更してもよい。例えば、永久磁石２３の直線部２３ａ及び屈曲部２３ｂを含むＶ字経路で突出部２３ｘ，２３ｙを部分的に設けてもよい。また、例えば、突出部２３ｘ，２３ｙのいずれか一方を省略した構成としてもよい。また、例えば、永久磁石２３のＶ字経路の延びる方向と直交する厚さ方向で突出部を部分的に設けてもよい。また、例えば、突出部２３ｘ，２３ｙの突出量Ｄ１は、永久磁石２３のＶ字経路の延びる方向において一様でなくてもよい。また、例えば、永久磁石２３の突出部２３ｘ，２３ｙを埋込磁石部２３ｍと別体としてもよい。この場合、互いの磁石材料を異ならせてもよい。また、例えば、ロータ２０の周方向に配置される永久磁石２３の全てにロータコア２２の軸方向端面２２ｃ，２２ｄから突出する突出部２３ｘ，２３ｙを設けなくてもよい。

・永久磁石２３の形状等の構成は上記実施形態に限定されるものではなく、回転電機Ｍの構成に応じて適宜変更可能である。例えば、軸方向から見た永久磁石２３の形状を、Ｕ字状等、ロータ２０の径方向内側に凸のその他の折返し形状であってもよい。また、例えば、軸方向から見た永久磁石２３の形状を、ロータ２０の径方向外側に凸となる湾曲形状としてもよい。また、例えば、永久磁石２３を略直方体状とし、当該永久磁石２３の一側面が回転軸線Ｌ１及び磁極中心Ｌｓを通る直線に対して直交するように永久磁石２３を配置した構成であってもよい。

また、１つの磁極部２６が有する永久磁石２３の数は１つに限らない。例えば、上記実施形態の永久磁石２３から屈曲部２３ｂを省略することで、一対の直線部２３ａを互いに分離した構成であってもよい。

・ロータコア２２の磁石収容孔２４に磁石材料を射出成形して永久磁石２３を構成したが、永久磁石２３を予め作製しておき、ロータコア２２の磁石収容孔２４に挿入して固定する態様であってもよい。

・永久磁石２３について、サマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石を用いたが、他の希土類磁石、フェライト等を用いてもよい。また、永久磁石２３について、ボンド磁石を用いたが、焼結磁石等を用いてもよい。

・ロータコア２２について、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成するものであったが、磁性粉体を焼結する等、他の構成のものであってもよい。
・ステータコア１１についても同様に、複数枚の電磁鋼板を軸方向に積層して構成するものであったが、磁性粉体を焼結する等、他の構成のものであってもよい。

・ロータ２０の極数、つまり磁極部２６の数とステータ１０のスロット数とは、上記実施形態に限定されるものではなく、それぞれ適宜変更してもよい。
・ロータ２０の図１に示すＮ極及びＳ極、ステータ１０の図１に示すＵ相、Ｖ相及びＷ相は一例であり、適宜変更してもよい。

・上記以外、ロータ２０の構成及び回転電機Ｍの構成を適宜変更してもよい。
・今回開示された実施形態及び変更例はすべての点で例示であって、本発明はこれらの例示に限定されるものではない。すなわち、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

上記実施形態及び変更例から把握できる技術的思想について記載する。
（イ）前記永久磁石の前記最大厚さ（Ｗｍ）、前記基準円Ｃａの直径Ｄ、及び前記基準円の半径（Ｄ／２）を用いた次式、－０．０００６Ｄ＋０．１６２６－０．５／（Ｄ／２）≦Ｗｍ／（Ｄ／２）≦－０．０００６Ｄ＋０．１６２６＋０．５／（Ｄ／２）を満たすように構成されているロータ。この構成によれば、基準円Ｃａの径、すなわち、ロータコアの最大径に対し、好適なマグネットトルクが得られる永久磁石の最大厚さを設定することが可能となる。

Ｍ 回転電機、１０ ステータ、２０ ロータ、２２ ロータコア、２２ｃ，２２ｄ 軸方向端面、２３ 永久磁石、２３ｘ，２３ｙ 突出部、２５ 外側コア部、２５ａ 外側面、２６ 磁極部、３１ 最大変位部、Ｃａ 基準円、Ｌ１ 回転軸線、Ｌｇ エアギャップ、Ｌｈ 変位量、Ｌｓ 磁極中心、Ｗｍ 永久磁石の最大厚さ。

Claims (9)

1. ロータコア（２２）と、
   前記ロータコアに埋め込まれている永久磁石（２３）と、
   を備えるロータ（２０）であって、
   周方向において複数の磁極部（２６）を備え、
   前記複数の磁極部の各々は、前記永久磁石と、前記ロータコアにおける前記永久磁石よりも径方向外側の部位である外側コア部（２５）と、を有し、
   前記外側コア部の径方向の外側面（２５ａ）は、軸方向から見て、前記磁極部の磁極中心（Ｌｓ）からその周方向両側に向かって前記ロータの回転軸線（Ｌ１）に近づく円弧状をなし、
   前記ロータコアの径は、前記磁極中心において最大であり、前記回転軸線を中心とする前記ロータコアの最大径と同径の円を基準円（Ｃａ）とし、
   前記ロータコアの外周面は、周方向に隣り合う円弧状の前記外側面同士の交点において、前記基準円から内径側に最も変位する最大変位部（３１）を有し、
   前記最大変位部における前記基準円からの変位量（Ｌｈ）は、前記永久磁石を軸方向から見たときの前記永久磁石の最大厚さ（Ｗｍ）よりも小さい、ロータ。
2. 前記永久磁石は、径方向内側に凸の折り返し形状をなしている、
   請求項１に記載のロータ。
3. 前記ロータコアの軸方向端面（２２ｃ，２２ｄ）は、平坦面をなしており、
   前記永久磁石は、前記ロータコアの軸方向端面から少なくとも一部が突出する突出部（２３ｘ，２３ｙ）を有して構成された、
   請求項１または請求項２に記載のロータ。
4. 前記変位量と前記永久磁石の前記最大厚さとの比（Ｌｈ／Ｗｍ）が、
   ０＜（Ｌｈ／Ｗｍ）＜０．８
   を満たすように構成されている、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のロータ。
5. 前記変位量と前記永久磁石の前記最大厚さとの比（Ｌｈ／Ｗｍ）が、
   ０．３３≦（Ｌｈ／Ｗｍ）≦０．４７
   を満たすように構成されている、
   請求項４に記載のロータ。
6. ステータ（１０）と、
   前記ステータの内径側に配置される、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のロータ（２０）と、を備えている、回転電機。
7. 前記変位量は、前記ステータの内径と前記基準円の径との差であるエアギャップ（Ｌｇ）以上に設定されている、
   請求項６に記載の回転電機。
8. 前記変位量と前記エアギャップとの比（Ｌｈ／Ｌｇ）が、
   １．６７≦（Ｌｈ／Ｌｇ）≦２．３３
   を満たすように構成されている、
   請求項７に記載の回転電機。
9. 前記ロータにおける前記磁極部の数が８極であり、
   前記ステータにおける巻線可能なスロット数が１２個である、
   請求項６から請求項８のいずれか１項に記載の回転電機。

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