JP2023053154A

JP2023053154A - ロータ及びロータの製造方法

Info

Publication number: JP2023053154A
Application number: JP2023019087A
Authority: JP
Inventors: 智裕内田; Tomohiro Uchida
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2019-11-07
Filing date: 2023-02-10
Publication date: 2023-04-12
Also published as: WO2021090667A1; JPWO2021090667A1; US20220123611A1; DE112020005483T5; US11996738B2; CN113646994A

Abstract

【課題】好適な出力特性を得るロータを提供する。【解決手段】径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石２３がロータコア２２の磁石収容孔２４に埋め込まれる態様をなすロータ２０において、Ｗｍ／（Ｄ／２）＝－０．０００６Ｄ＋０．１６２６±０．５／（Ｄ／２）を満たすような厚さＷｍを有する永久磁石２３が備えられる。【選択図】図２

Description

本開示は、埋込磁石型（ＩＰＭ型）のロータ及びロータの製造方法に関する。本出願は、２０１９年１１月７日に出願された日本出願番号２０１９－２０２１８９号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

従来、埋込磁石型のロータを用いる回転電機が周知である。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、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側の部位にてリラクタンストルクを得る構成となっている。埋込磁石型のロータの中でも、永久磁石を略Ｖ又はＵ字の連続した折返し形状としてロータコアの永久磁石より径方向外側の部位を大きく構成し、リラクタンストルクをより効果的に得ようとしたものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２０１８－８５７７９号公報

ところで、回転電機の出力特性を仕様に応じて容易かつ適切に調整できることが要求としてある。本発明者は、埋込磁石型のロータを構成するロータコアや永久磁石の各種の寸法調整に基づき、回転電機の好適な出力特性の調整を検討していた。

本開示の目的は、好適な出力特性を得るロータ、及び好適な出力特性を簡易に得るロータの製造方法を提供することにある。

本開示の一態様に係るロータは、磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）であって、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合に、前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積（Ｓｍ）は（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きく、前記表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように構成された。

上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、外側コア部と対向する部位の表面積が上記式を満たすように永久磁石が形成されることで、十分なマグネットトルクを得ることが可能である。

本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参酌しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
一実施形態におけるＩＰＭ型の回転電機の構成図。マグネットトルクが最大の永久磁石にて形状設定されたロータの構成図。減磁耐力強化が図れる永久磁石にて形状設定されたロータの構成図。磁石使用量低減が図れる永久磁石にて形状設定されたロータの構成図。比較例における永久磁石にて形状設定されたロータの構成図。永久磁石の厚さとマグネットトルクとの相関関係を示すグラフ。永久磁石の表面積とマグネットトルクとの相関関係を示すグラフ。永久磁石の厚さとロータ径との相関関係を示すグラフ。永久磁石の表面積とロータ径との相関関係を示すグラフ。

以下、ロータ及びその製造方法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にて構成されている。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、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複数（本実施形態では１２個）のティース１２を有している。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、先端部である径方向内側端部が略Ｔ型をなし、先端面１２ａがロータ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が集中巻きにて巻回されている。巻線１３は、３相結線がなされている。各相の巻線１３が巻回された各ティース１２は、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と、ロータコア２２の内部に埋め込まれる態様をなす複数（本実施形態では８個）の永久磁石２３とを備えている。ロータコア２２は、磁性金属材料にて構成、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の周方向等間隔に複数（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字の連続した折返し形状をなしている。複数の磁石収容孔２４は互いに同一形状をなしている。

ここで、本実施形態の永久磁石２３は、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の外形形状と一致する。なお、磁石収容孔２４の詳細形状については、その形状が一致する永久磁石２３の詳細形状の後述の説明ですることとし、ここでは割愛する。

ちなみに、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。そして、ロータコア２２の磁石収容孔２４内で固化した永久磁石２３は、ロータコア２２の外部から図示略の着磁装置を用い、本来の磁石として機能させるべく着磁が行われる。複数の永久磁石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、永久磁石２３は、自身の厚さ方向に磁化される。

ロータコア２２における永久磁石２３より径方向外側の部位、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。なお、外側コア部２５の永久磁石２３との境界部分は、磁石収容孔２４の一部であるため、その詳細形状については、永久磁石２３の詳細形状の後述の説明ですることとする。そして、ロータ２０は、例えば８個の永久磁石２３と、永久磁石２３で囲まれる態様の外側コア部２５とを含んでなる例えば８極のロータ磁極部２６を構成している。ロータ磁極部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。このようなロータ磁極部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が構成されている。

次に、永久磁石２３の詳細形状について説明する。
図２に示すロータ２０の軸方向視において、永久磁石２３は、径方向内側に向かって凸の略Ｖ字の連続した折返し形状をなし、ロータ２０の軸中心Ｏ１を通る永久磁石２３自身の周方向中心線Ｌｓに対して線対称形状をなしている。また、永久磁石２３は、隣接のロータ磁極部２６との間におけるロータ２０の軸中心Ｏ１を通る磁極境界線Ｌｄに非常に近接している。永久磁石２３と隣接のロータ磁極部２６の永久磁石２３との間は非常に小さい間隔Ｗｓとなっている。隣接する二つの磁極境界線Ｌｄ間の角度、すなわちロータ磁極部２６の磁極開角度θｍは、電気角１８０°である。

永久磁石２３は、周方向一方側（例えば反時計回り方向側）の第１直線部３１と、周方向他方側（例えば時計回り方向側）の第２直線部３２と、第１及び第２直線部３１，３２の径方向内側端部同士を接続して屈曲形状をなす屈曲部３３とを有している。さらに、第１直線部３１は、略Ｖ字形状の内側で外側コア部２５に面する第１直線部内側面３１ａと、隣接の永久磁石２３の第２直線部３２と周方向に対向する第１直線部外側面３１ｂと、径方向外側端面である第１直線部端面３１ｃとを有している。第２直線部３２についても第１直線部３１と同様に、略Ｖ字形状の内側で外側コア部２５に面する第２直線部内側面３２ａと、隣接の永久磁石２３の第１直線部３１と周方向に対向する第２直線部外側面３２ｂと、径方向外側端面である第２直線部端面３２ｃとを有している。屈曲部３３は、略Ｖ字形状の内側で外側コア部２５に面する屈曲部内側面３３ａと、ロータ２０の中心部方向に向く屈曲部外側面３３ｂとを有している。換言すると、屈曲部内側面３３ａはステータ１０に対向し、屈曲部外側面３３ｂは回転軸２１に対向する。

第１直線部３１における第１直線部内側面３１ａと第１直線部外側面３１ｂとは、互いに平行であり、また磁極境界線Ｌｄに対しても平行となっている。すなわち、第１直線部３１は、磁極境界線Ｌｄに沿って延び、第１直線部３１の厚さＷｍは、直線部３１の延びる方向に一定に設定されている。第２直線部３２における第２直線部内側面３２ａと第２直線部外側面３２ｂについても同様に、互いに平行であり、また磁極境界線Ｌｄに対しても平行となっている。すなわち、第２直線部３２においても、磁極境界線Ｌｄに沿って延び、第２直線部３２の厚さＷｍは、直線部３２の延びる方向に一定に設定されている。屈曲部３３における屈曲部内側面３３ａと屈曲部外側面３３ｂについても同様に互いに平行であり、屈曲部３３の厚さＷｍは、屈曲部３３の延びる方向に一定である。つまり、永久磁石２３の厚さＷｍは、Ｖ字経路のいずれにおいても一定となっている。

また、屈曲部３３の屈曲態様について、屈曲部内側面３３ａと屈曲部外側面３３ｂとは、永久磁石２３自身の周方向中心線Ｌｓとロータコア２２の外周面２２ａとの交点を同一の中心点Ｏ２としたそれぞれ同心の楕円の一部をなしている。これに伴い、第１及び第２直線部３１，３２においては、第１及び第２直線部内側面３１ａ，３２ａの長さＬａより第１及び第２直線部外側面３１ｂ，３２ｂの長さＬｂの方が短い設定となっている。なお、屈曲部３３の屈曲態様についてはこの限りでなく、例えば屈曲部内側面３３ａと屈曲部外側面３３ｂとの湾曲形状の中心点を異ならせたり、また楕円でなく真円形状としたりしてもよい。そして、第１直線部内側面３１ａ、屈曲部内側面３３ａ及び第２直線部内側面３２ａは、永久磁石２３において互いに連続した磁石内側面２３ａとして構成され、第１直線部外側面３１ｂ、屈曲部外側面３３ｂ及び第２直線部外側面３２ｂは、互いに連続した磁石外側面２３ｂとして構成されている。

ここで、隣接の磁極境界線Ｌｄ間は、永久磁石２３と外側コア部２５とを含むロータ磁極部２６であり、その中でも永久磁石２３の第１及び第２直線部内側面３１ａ，３２ａ間が主として磁極として機能する部分である。これに基づき、第１及び第２直線部内側面３１ａ，３２ａの延長線とロータコア２２の外周面２２ａとの交点間を磁極ピッチＬｐとする。また永久磁石２３の周方向中心線Ｌｓ上におけるロータコア２２の外周面２２ａから永久磁石２３の屈曲部内側面３３ａ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が大となるような適度に深い折返し形状をなしている。つまり、Ｌｍ／Ｌｐ≧１である。また、本実施形態の永久磁石２３は、磁石内側面２３ａの表面積Ｓｍが従前より周知のロータコアの外周面に永久磁石を配置する表面磁石型（ＳＰＭ型）より適度に大きい形状にて構成されている。なお、ＳＰＭ型の磁石表面積は、１つのロータ磁極部２６に割り当てられるロータコア２２の外周面２２ａの面積に相当し、ロータ２０（ロータコア２２）の直径Ｄ及び軸長Ｌ、ロータ２０の極対数Ｐで表すと、πＤＬ／２Ｐである。そして、永久磁石２３の磁石内側面２３ａの表面積ＳｍがＳＰＭ型の磁石表面積より大きいとは、つまり、Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≧１である。

次に、本発明者は、永久磁石２３の厚さＷｍ及び永久磁石２３の磁石内側面２３ａの表面積Ｓｍのそれぞれと、回転電機Ｍの出力特性に大きく寄与するマグネットトルクとの相関関係について検討した。その際の諸条件として、まず、隣接の永久磁石２３間、詳しくは隣接し互いに平行な第１及び第２直線部３１，３２の第１及び第２直線部外側面３１ｂ，３２ｂ間の間隔Ｗｓは一定としている。次いで、永久磁石２３の埋込深さＬｍを最大限に設定、詳しくは永久磁石２３の周方向中心線Ｌｓ上における屈曲部３３の屈曲部外側面３３ｂと回転軸２１との間のロータコア２２の部分の長さＬｃを永久磁石２３の厚さＷｍ程度の最小限としている。これを踏まえ、永久磁石２３の厚さＷｍ及び表面積Ｓｍを変化させたときのマグネットトルクの大小について検討した。

図２は、本実施形態の永久磁石２３の設定であり、マグネットトルクを最大にできる永久磁石２３の設定である。また図３は、十分なマグネットトルクが得られつつ減磁耐力が強化できる永久磁石２３の設定であり、十分有用な態様（第１態様）である。また図４は、十分なマグネットトルクが得られつつ磁石使用量が低減できる永久磁石２３の形状の設定であり、十分有用な態様（第２態様）である。これらに対し、図５は、周知のＳＰＭ型より若干出力が低下する比較例におけるＩＰＭ型の永久磁石２３の設定である。

図６は、図２から図５の各態様を含む永久磁石２３の厚さＷｍとマグネットトルクとの相関関係を示している。この場合、永久磁石２３の厚さＷｍは、ロータコア２２の半径Ｄ／２との比で表している。なお、Ｗｍ／（Ｄ／２）≧０．１とした。横軸の永久磁石２３の厚さＷｍ（磁石厚さ／ロータ半径）に対し、マグネットトルクが縦軸に示されている。図７についても、図２から図５の各態様を含む永久磁石２３の表面積Ｓｍとマグネットトルクとの相関関係を示している。この場合、永久磁石２３の表面積Ｓｍは、ＳＰＭ型の磁石表面積との比で表している。横軸の永久磁石２３の表面積Ｓｍ（ＩＰＭ磁石表面積／ＳＰＭ磁石表面積）に対し、マグネットトルクが縦軸に示されている。なお、図７においてＩＰＭ型とＳＰＭ型との磁石表面積が一致（すなわちＩＰＭ磁石表面積／ＳＰＭ磁石表面積＝１．０）の場合のマグネットトルクを「１」と定義し、また図６に示すマグネットトルクについても同値を「１」と定義している。

図２に示す本実施形態の永久磁石２３の設定では、永久磁石２３の厚さＷｍは図６のグラフからマグネットトルクが最大値となる永久磁石２３の厚さＷｍであり、永久磁石２３の表面積Ｓｍは図７のグラフからマグネットトルクが最大値となる永久磁石２３の表面積Ｓｍである。本実施形態のロータは、永久磁石２３の厚さＷｍと表面積Ｓｍとでマグネットトルクの最大点が略一致するような永久磁石２３を含んでいる。ちなみに、永久磁石２３の厚さＷｍと表面積Ｓｍとは、相反事項である。永久磁石２３の厚さＷｍが増加すると表面積Ｓｍが減少し、厚さＷｍが減少すると表面積Ｓｍが増加するという反比例の関係となっている。したがって、永久磁石２３の厚さＷｍと表面積Ｓｍとの両方を用いて検討してもよく、いずれか一方のみで検討することもできる。

図３に示す第１態様の永久磁石２３の設定では、図２に示す本実施形態の永久磁石２３に対し、厚さＷｍを若干厚く、表面積Ｓｍを若干小さく設定している。図６及び図７のグラフから、第１態様のマグネットトルクは図２に示す本実施形態よりも若干低い値を示すものの十分である。加えて、第１態様では永久磁石２３の厚さＷｍが若干厚いことから、第１態様の永久磁石２３を減磁耐力に優れた減磁耐力強化効果を有する仕様として適用することもできる。

図４に示す第２態様の永久磁石２３の設定では、図２に示す本実施形態の永久磁石２３に対し、厚さＷｍを若干薄く、表面積Ｓｍを若干大きく設定している。図６及び図７のグラフから、第２態様のマグネットトルクは図２に示す本実施形態よりも若干低い値を示すものの十分である。加えて、第２態様では永久磁石２３の厚さＷｍが若干薄いことから、第２態様の永久磁石２３を高価な希土類磁石を磁石材料に使用する場合等、コスト面に優れた磁石使用量低減効果を有する仕様として適用することもできる。

これらに対し、図５に示す比較例の永久磁石２３の設定では、図３に示す第１態様よりも更に永久磁石２３の厚さＷｍを厚くした態様である。つまり、図６及び図７のグラフに示されるように、永久磁石２３の厚さＷｍを極端に厚くしたことで自身の表面積ＳｍがＩＰＭ型でありながらＳＰＭ型の磁石表面積を下回り（ＩＰＭ磁石表面積／ＳＰＭ磁石表面積＜１．０）、ＳＰＭ型より出力トルクが下回る態様である（マグネットトルク＜１）。ＩＰＭ型は、本来なら周知のＳＰＭ型より出力トルクの向上が図れるものであるが、永久磁石２３の極端な設定はＳＰＭ型より出力トルクが下回り有用でなくなる。

さらに本発明者は、図８に示すように、ロータコア２２の直径Ｄに対する永久磁石２３の厚さＷｍ（磁石厚さ／ロータ半径）の相関関係を検討した。
検討において、本実施形態の永久磁石２３の厚さＷｍとロータコア２２の直径Ｄとの関係は、次式（ａ）、

Ｗｍ／（Ｄ／２）＝－０．０００６Ｄ＋０．１６２６…（ａ）

で表せる。

そして、上述の好適な態様である第１及び第２態様を含めると、次式（ｂ）、

Ｗｍ／（Ｄ／２）＝－０．０００６Ｄ＋０．１６２６±０．５／（Ｄ／２）…（ｂ）

の範囲内が好適となる。すなわち、次式（ｃ）、

－０．０００６Ｄ＋０．１６２６－０．５／（Ｄ／２）≦Ｗｍ／（Ｄ／２）≦－０．０００６Ｄ＋０．１６２６＋０．５／（Ｄ／２）…（ｃ）

である。したがって、回転電機Ｍの仕様等に応じて、上記式（ｃ）から、ロータコア２２の直径Ｄに対する好適な永久磁石２３の厚さＷｍが容易に設定可能である。

また、図９に示すように、ロータコア２２の直径Ｄに対する永久磁石２３の表面積Ｓｍ（ＩＰＭ磁石表面積／ＳＰＭ磁石表面積）の相関関係を検討した。
検討において、本実施形態の永久磁石２３の磁石内側面２３ａの表面積Ｓｍとロータコア２２の直径Ｄとの関係は、次式（ｄ）、

Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）＝０．０１４８Ｄ＋０．６９１９…（ｄ）

で表せる。上述したが、「Ｄ」「Ｌ」はロータ２０（ロータコア２２）の直径Ｄ及び軸長Ｌ、「Ｐ」はロータ２０の極対数Ｐである。

そして、上述の好適な態様である第１及び第２態様を含めると、次式（ｅ）、

Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）＝０．０１４８Ｄ＋０．６９１９±１９．８７／πＤ…（ｅ）

の範囲内が好適となる。すなわち、次式（ｆ）、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ…（ｆ）

である。したがって、回転電機Ｍの仕様等に応じて、上記式（ｆ）から、ロータコア２２の直径Ｄに対する好適な永久磁石２３の磁石内側面２３ａの表面積Ｓｍが容易に設定可能である。

このようにして本実施形態では、ＩＰＭ型のロータ２０の永久磁石２３の形状が設定されている。換言すると、本実施形態では、永久磁石２３の磁石材料を射出成形により形成する成形型としても機能するロータコア２２の磁石収容孔２４の形状が設定されている。

本実施形態の効果について説明する。
（１）径方向内側に凸の連続した折返し形状をなす永久磁石２３がロータコア２２の磁石収容孔２４に埋め込まれる態様をなすロータ２０において、厚さＷｍが上記式（ｃ）を満たすように永久磁石２３が形成されることで、十分なマグネットトルクが得られるロータ２０を提供することができる。また、厚さＷｍが上記式（ｃ）を満たすように永久磁石２３を形成する簡易な手法で好適な構成を実現可能である。

（２）ロータ２０において、外側コア部２５と対向する部位の表面積Ｓｍが上記式（ｆ）を満たすように永久磁石２３が形成されることでも、十分なマグネットトルクが得られるロータ２０を提供することができる。また、表面積Ｓｍが上記式（ｆ）を満たすように永久磁石２３を形成する簡易な手法で好適な構成を実現可能である。また、永久磁石２３の厚さＷｍも上記式（ｃ）を満たすことで、十分なマグネットトルクをより確実に得られることが期待できる。

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。
・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。

・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。
・永久磁石２３について、磁石材料をロータコア２２の磁石収容孔２４に充填して固化させ、その後着磁を行うものとしたが、固化・着磁を行った永久磁石２３をロータコア２２の磁石収容孔２４に挿入して固定するものであってもよい。

・永久磁石２３について、形状を適宜変更してもよい。永久磁石２３は略Ｖ字の連続した折返し形状をなしていたが、略Ｕ字をなしていてもよい。また、屈曲部３３の屈曲部内側面３３ａ及び屈曲部外側面３３ｂを楕円形状としたが、真円形状等、他の湾曲形状を用いてもよい。また、屈曲部内側面３３ａ及び屈曲部外側面３３ｂを同心の楕円形状としたが、異なる中心点を有する湾曲形状であってもよい。

・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及びステータ１０の極数を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。

・本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

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。
（Ａ）磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクとを得る構成のロータ（２０）であって、
前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）、前記ロータコアの半径（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）

を満たし、かつ、
前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように構成された、ロータ。

（Ｂ）前記ロータ（２０）と、
前記ロータを径方向内側空間に回転可能に収容し、巻線（１３）への通電に基づき前記ロータを回転駆動するための回転磁界が生じる構成のステータ（１０）と
を備えた、回転電機。

以下に技術的思想を記載する。
［１］
磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）であって、
前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積であるＩＰＭ表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた式であって、かつ、
ロータコアの外周面に永久磁石を配置する表面磁石型のロータにおける１つのロータ磁極部における磁石表面積であるＳＰＭ表面積を、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合の、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）と、前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）との相関関係を示す次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように構成された（ただし、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）は前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きい。）、ロータ。

［２］
磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）であって、
前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）、前記ロータコアの半径（Ｄ／２）を用いて前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）と前記ロータコアの半径（Ｄ／２）との相関関係を示す次式、

－０．０００６Ｄ＋０．１６２６－０．５／（Ｄ／２）≦Ｗｍ／（Ｄ／２）≦－０．０００６Ｄ＋０．１６２６＋０．５／（Ｄ／２）

を満たし（ただし、Ｗｍ／（Ｄ／２）≧０．１である。）、かつ、
前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積であるＩＰＭ表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた式であって、かつ、
ロータコアの外周面に永久磁石を配置する表面磁石型のロータにおける１つのロータ磁極部における磁石表面積であるＳＰＭ表面積を、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合の、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）と、前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）との相関関係を示す次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように構成された（ただし、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）は前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きい。）、ロータ。

上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、厚さが上記式を満たすように永久磁石が形成されることで、十分なマグネットトルクを得ることが可能である。

また、上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、外側コア部と対向する部位の表面積が上記式を満たすように永久磁石が形成されることで、十分なマグネットトルクを得ることが可能である。

［３］
磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）の製造方法であって、
前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積であるＩＰＭ表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた式であって、かつ、
ロータコアの外周面に永久磁石を配置する表面磁石型のロータにおける１つのロータ磁極部における磁石表面積であるＳＰＭ表面積を、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合の、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）と、前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）との相関関係を示す次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように前記永久磁石の表面積が設定され（ただし、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）は前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きい。）、前記ロータコアの磁石収容孔に前記永久磁石の磁石材料を充填し、充填固化後の前記永久磁石に対して着磁を行って前記ロータが製造された、ロータの製造方法。

上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、外側コア部と対向する部位の表面積が上記式を満たすように永久磁石を形成する簡易な手法で、十分なマグネットトルクが得られるロータの製造が可能である。

［４］
磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）の製造方法であって、
前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）、前記ロータコアの半径（Ｄ／２）を用いて前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）と前記ロータコアの半径（Ｄ／２）との相関関係を示す次式、

－０．０００６Ｄ＋０．１６２６－０．５／（Ｄ／２）≦Ｗｍ／（Ｄ／２）≦－０．０００６Ｄ＋０．１６２６＋０．５／（Ｄ／２）

を満たすように前記永久磁石の厚さが設定され（ただし、Ｗｍ／（Ｄ／２）≧０．１である。）、かつ、
前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積であるＩＰＭ表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた式であって、かつ、
ロータコアの外周面に永久磁石を配置する表面磁石型のロータにおける１つのロータ磁極部における磁石表面積であるＳＰＭ表面積を、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合の、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）と、前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）との相関関係を示す次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように前記永久磁石の表面積が設定され（ただし、前記ＩＰＭ表面積（Ｓｍ）は前記ＳＰＭ表面積（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きい。）、
前記ロータコアの磁石収容孔に前記永久磁石の磁石材料を充填し、充填固化後の前記永久磁石に対して着磁を行って前記ロータが製造された、ロータの製造方法。

上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、厚さが上記式を満たすように永久磁石を形成する簡易な手法で、十分なマグネットトルクが得られるロータの製造が可能である。

また、上記態様によれば、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石を有するロータにおいて、外側コア部と対向する部位の表面積が上記式を満たすように永久磁石を形成する簡易な手法で、十分なマグネットトルクが得られるロータの製造が可能である。

２０ロータ、２２ロータコア、２３永久磁石、２４磁石収容孔、２５外側コア部、Ｗｍ厚さ、Ｓｍ表面積、Ｄ／２半径、Ｄ直径、Ｌ軸長、Ｐ極対数

Claims

磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２２）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし径方向内側に凸の折返し形状をなす永久磁石（２３）と、を備え、
前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側に位置する外側コア部（２５）にてリラクタンストルクと、を得る構成のロータ（２０）であって、
前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いて（πＤＬ／２Ｐ）とした場合に、前記永久磁石における前記外側コア部と対向する部位の表面積（Ｓｍ）は（πＤＬ／２Ｐ）よりも大きく、
前記表面積（Ｓｍ）、前記ロータコアの直径（Ｄ）及び軸長（Ｌ）、前記ロータの極対数（Ｐ）を用いた次式、

０．０１４８Ｄ＋０．６９１９－１９．８７／πＤ≦Ｓｍ／（πＤＬ／２Ｐ）≦０．０１４８Ｄ＋０．６９１９＋１９．８７／πＤ

を満たすように構成された、ロータ。
前記永久磁石の厚さ（Ｗｍ）、前記ロータコアの半径（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、かつ、

Ｗｍ／（Ｄ／２）≧０．１

である、請求項１に記載のロータ。
請求項１又は請求項２に記載のロータ（２０）の製造方法であって、
前記ロータコアの磁石収容孔に前記永久磁石の磁石材料を充填し、充填固化後の前記永久磁石に対して着磁を行って前記ロータが製造された、ロータの製造方法。