JP2023071285A - 回転電機のロータ、及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】接着剤に限らず、ロータコアからの永久磁石の飛散が抑制できる構成を備える回転電機のロータ、及び回転電機を提供すること。【解決手段】ロータコア６０と、複数の永久磁石７０と、ロータコア６０よりも透磁率が高い軟磁性材料により形成された磁化部材８０と、を備えた回転電機のロータ５０である。ロータコア６０は、ロータコア６０の外面６０ａよりも径方向Ｂの内側に配置された空隙６２を含む磁束誘導部９０を有している。磁束誘導部９０は、径方向Ｂにおいてロータコア６０の最外周に設けられている。磁束誘導部９０は、ｑ軸上に設けられている。磁化部材８０は、磁束誘導部９０に隣り合うようにロータコア６０に配置されている。【選択図】図３

Description

本発明は、回転電機のロータ、及び回転電機に関する。

表面磁石型のロータは、ロータコアと、ロータコアの外側面に設けられた複数の永久磁石とを備えている。ロータコアからの永久磁石の飛散を抑制するため、全ての永久磁石は、例えば特許文献１に開示されるように接着剤によりロータコアの外側面に固定されている。

特開２００３－２２４９４４号公報

ところで、接着剤に限らず、ロータコアからの永久磁石の飛散を抑制できる構成が新しく検討されている。

上記課題を解決する回転電機のロータは、軟磁性材料により形成されたロータコアと、前記ロータコアの外面に設けられた複数の永久磁石と、前記ロータコアよりも透磁率が高い軟磁性材料により形成された磁化部材と、を備えた回転電機のロータであって、前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とし、前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線と前記永久磁石の磁気中心とを通過する仮想線をd軸とし、当該ｄ軸に対して電気的に直交する仮想線をｑ軸とすると、前記ロータコアは、前記ロータコアの外面に開口した切り欠き溝からなる磁束誘導部、又は前記ロータコアの外面よりも前記径方向の内側に配置された空隙を含む磁束誘導部を有しており、前記磁束誘導部は、前記径方向において前記ロータコアの最外周に設けられるとともに、前記ｑ軸上に設けられており、前記磁化部材は、前記磁束誘導部に隣り合うように前記ロータコアに配置されている。

上記構成によれば、永久磁石によってロータコアが磁化する。このため、全ての永久磁石はロータコアに引きつけられている。
切り欠き溝の磁気抵抗又は空隙の磁気抵抗は、ロータコアの磁気抵抗よりも大きい。このため、周方向において隣り合う二つの永久磁石の間に発生する磁束は、磁束誘導部によりロータコアの内側へ誘導されやすくなる。詳しくは、周方向において隣り合う二つの永久磁石の一つからロータコアの内側に向けて延びる磁束は、磁束誘導部によって、磁束誘導部を迂回するように誘導される。磁束誘導部を迂回した磁束は、周方向において隣り合う二つの永久磁石の残りの一つに向けて延びる。磁化部材は磁束誘導部に隣り合っている。すなわち、磁化部材は、磁束誘導部によりロータコアの内側に誘導された磁束の経路上に配置されている。このため、磁束誘導部を迂回した磁束が磁化部材を通過することにより磁化部材が磁化される。磁化された磁化部材により永久磁石がロータコアに引きつけられている。ロータコア及び磁化部材の磁化により永久磁石がロータコアの外面に吸着されている。よって、ロータコアからの永久磁石の飛散が抑制される。したがって、接着剤に限らず、ロータコアからの永久磁石の飛散が抑制できる構成を提供できる。

上記課題を解決する回転電機のロータは、軟磁性材料により形成されたロータコアと、前記ロータコアの外面に設けられた複数の永久磁石と、硬磁性材料により形成された磁化部材と、を備えた回転電機のロータであって、前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とし、前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線と前記永久磁石の中心とを通過する仮想線をd軸とし、当該ｄ軸に対して電気角で９０°回転した位置に延びる仮想線をｑ軸とすると、前記ロータコアは、前記ロータコアの外面に開口した切り欠き溝、又は前記ロータコアの外面よりも前記径方向の内側に配置された空隙を含む磁束誘導部を有しており、前記磁束誘導部は、前記径方向において前記ロータコアの最外周に設けられるとともに、前記ｑ軸上に設けられており、前記磁化部材は、前記磁束誘導部に隣り合うように前記ロータコアに配置されており、前記永久磁石を前記ロータコアの外面に吸着させるように着磁されている。

上記構成によれば、永久磁石によってロータコアが磁化する。このため、全ての永久磁石はロータコアに引きつけられている。また、磁化部材により永久磁石がロータコアに引きつけられている。

切り欠き溝の磁気抵抗又は空隙の磁気抵抗は、ロータコアの磁気抵抗よりも大きい。このため、周方向において隣り合う二つの永久磁石の間に発生する磁束は、磁束誘導部によりロータコアの内側へ誘導されやすくなる。詳しくは、周方向において隣り合う二つの永久磁石の一つからロータコアの内側に向けて延びる磁束は、磁束誘導部によって、磁束誘導部を迂回するように誘導される。磁束誘導部を迂回した磁束は、周方向において隣り合う二つの永久磁石の残りの一つに向けて延びる。磁化部材は磁束誘導部に隣り合っている。すなわち、磁化部材は、磁束誘導部によりロータコアの内側に誘導された磁束の経路上に配置されている。磁束誘導部により誘導された磁束は、着磁された磁化部材に引きつけられる。磁束誘導部により誘導された磁束により磁化部材と永久磁石との間の磁束密度が増加する。よって、磁化部材により永久磁石がロータコアにより強く引きつけられている。ロータコアの磁化、及び磁化部材によるロータコアへの永久磁石の引きつけにより永久磁石がロータコアの外面に吸着されている。よって、ロータコアからの永久磁石の飛散が抑制される。したがって、接着剤に限らず、ロータコアからの永久磁石の飛散が抑制できる構成を提供できる。

上記回転電機のロータにおいて、前記磁束誘導部は、前記空隙と、前記ロータコアにおける前記空隙と前記ロータコアの外面との間の部分である肉厚部と、を有しており、前記肉厚部の厚さは、前記周方向において隣り合う前記永久磁石の間に発生する磁束により磁気飽和する厚さであるとよい。

上記構成によれば、周方向において隣り合う二つの永久磁石に発生する磁束は、ロータコアの肉厚部を通過しにくくなるため、ロータコアの内側に向けてより誘導されやすくなる。よって、磁化部材により永久磁石をロータコアにより引きつけやすくなる。

上記回転電機のロータにおいて、前記空隙を区画する内面は、交差する二つの交差面を含み、前記周方向において隣り合う前記永久磁石の一つを第１永久磁石とし、残りを第２永久磁石とし、前記二つの交差面の一つを第１交差面とし、残りを第２交差面とすると、前記第１交差面を仮想的に延長した延長面は、前記第１永久磁石に対して交差しており、前記第２交差面を仮想的に延長した延長面は、前記第２永久磁石に対して交差しており、前記二つの交差面は、前記ロータコアの外面から前記ロータコアの内側に向かうにつれて互いに近づくように延びているとよい。

上記構成によれば、周方向において隣り合う二つの永久磁石の間の磁束は、二つの交差面に沿ってロータコアの内側へ誘導されやすくなる。よって、磁化部材により永久磁石をロータコアにより引きつけやすくなる。

上記回転電機のロータにおいて、前記磁化部材は、前記空隙を挟み込むように前記ロータコアに配置されており、前記空隙を挟み込む前記磁化部材の一つを第１磁化部材とし、残りを第２磁化部材とし、前記肉厚部を第１肉厚部とすると、前記第１磁化部材は、前記第１交差面に直交する方向で当該第１交差面に隣り合っており、前記第２磁化部材は、前記第２交差面に直交する方向で当該第２交差面に隣り合っており、前記ロータコアは、前記第１磁化部材と前記第１交差面との間に第２肉厚部を有するとともに、前記第２磁化部材と前記第２交差面との間に第３肉厚部を有しており、前記第１交差面に直交する方向における前記第２肉厚部の厚さは、前記第１肉厚部の厚さよりも薄くなっており、前記第２交差面に直交する方向における前記第３肉厚部の厚さは、前記第１肉厚部の厚さよりも薄いとよい。

上記構成によれば、周方向において隣り合う永久磁石の間で発生する磁束は、第１肉厚部を通過しにくい。磁束誘導部よりもロータコアの内側に誘導された磁束は、空隙と第１磁化部材との間に設けられた第２肉厚部、及び空隙と第２磁化部材との間に設けられた第３肉厚部を通過しにくい。換言すると、磁束誘導部よりもロータコアの内側に誘導された磁束は、第１磁化部材及び第２磁化部材に誘導されやすくなる。よって、第１磁化部材により第１永久磁石がロータコアに引きつけられやすくなる。また、第２磁化部材により第２永久磁石がロータコアに引きつけられやすくなる。したがって、ロータコアからの永久磁石の飛散がより抑制される。

上記回転電機のロータにおいて、前記径方向において、前記磁束誘導部に対して一つの前記磁化部材が隣り合っているとよい。
上記構成によれば、１つの磁化部材により二つの永久磁石をロータコアに引きつけることができる。よって、全ての永久磁石をロータコアに引きつけるために使用する磁化部材の数を可能な限り少なくできるため、ロータの部品点数を少なくできる。

上記課題を解決する回転電機は、請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の回転電機のロータを備えている。

この発明によれば、接着剤の厚さのばらつきによるロータの回転のぶれを抑制できる。

回転電機の概略構成を示す断面図である。 回転電機のロータの第１実施形態を示す斜視図である。 回転電機のロータの第１実施形態における正面図である。 回転電機のロータの第２実施形態における正面図である。 回転電機のロータの変更例における正面図である。 回転電機のロータの変更例における正面図である。

［第１実施形態］
以下、回転電機のロータ、及び回転電機を具体化した第１実施形態を図１～図３にしたがって説明する。

＜回転電機の構成＞
図１に示すように、回転電機１０は、ハウジング２０と、ステータ３０と、回転軸４０と、ロータ５０とを備えている。ステータ３０は、ハウジング２０の内面に固定されている。回転軸４０は、ステータ３０を貫通している。回転軸４０は、図示しない軸受によりハウジング２０に回転可能に支持されている。ロータ５０は、回転軸４０に設けられている。ロータ５０は、ステータ３０の内側に配置されている。回転電機１０において、ステータ３０に通電されると回転磁界が発生する。回転電機１０において、ステータ３０の回転磁界に起因してロータ５０が回転することにより回転軸４０が回転する。

＜ロータの構成＞
図２に示すように、ロータ５０は、円筒状のロータコア６０と、ロータコア６０の外面６０ａに設けられた四つの永久磁石７０と、８つの磁化部材８０とを備えている。ロータ５０は、表面磁石型のロータである。以下の説明において、ロータコア６０の軸線ｍが延びる方向を軸方向Ａとし、ロータコア６０の軸線ｍに直交する方向を径方向Ｂとする。ロータコア６０の軸線ｍを中心として描く円が延びる方向を周方向Ｃとする。ロータコア６０の軸線ｍが延びる方向にロータ５０を見ることを正面視とする。後に詳述するが、四つの永久磁石７０は、ロータコア６０及び磁化部材８０の磁化によりロータコア６０の外面６０ａに吸着されている。このため、四つの永久磁石７０は、接着剤を用いることなくロータコア６０の外面６０ａに固定されている。なお、四つの永久磁石７０は、ロータコア６０の外面６０ａに磁化部材８０により吸着されているが、接着剤を用いることは問題ない。

＜永久磁石の構成と配置＞
四つの永久磁石７０は、周方向Ｃに湾曲した板状である。四つの永久磁石７０は、周方向Ｃに等間隔おきに配置されている。四つの永久磁石７０の各々は、周方向Ｃの両端に端７１を有している。端７１の長辺は、軸方向Ａに延びている。したがって、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の各々は、周方向Ｃに対向する端７１を有している。周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０において、対向する端７１の間には、空間Ｆが形成されている。

図３に示すように、四つの永久磁石７０は、径方向Ｂに着磁されている。四つの永久磁石７０のうち二つは、径方向Ｂの一方面側がＮ極となり、他方面側がＳ極となるように着磁されている。四つの永久磁石７０のうち残りの二つは、径方向Ｂの一方面側がＳ極となり、他方面側がＮ極となるように着磁されている。四つの永久磁石７０の各々は、着磁方向の異なる永久磁石７０により周方向Ｃに挟まれるように配置されている。本実施形態のロータ５０は、いわゆる２極対のロータである。ロータ５０において、ロータコア６０の軸線ｍと永久磁石７０の磁気中心Ｍｃを通過する仮想線をｄ軸とする。ロータ５０において、ｄ軸に対して電気的に直交する仮想線をｑ軸とする。ロータ５０は、２極対のロータであるため、機械角で見たとき、ｄ軸とｑ軸とが交わる角度は、４５°である。このため、図３に記載されるｄ軸とｑ軸とが交わる角度は、４５°となっている。機械角で見たときのｄ軸とｑ軸とが交わる角度は、電気角で見たときのｄ軸とｑ軸とが交わる角度を、極対数で割った値となる。なお、１つの永久磁石７０に対して１つのｄ軸が定まり、当該ｄ軸に対して１つのｑ軸が定まる。図３には、四つの永久磁石７０の記載があるが、一例としてｑ軸とｄ軸とを１つずつ記載している。

＜ロータコアの構成＞
図２に示すように、ロータコア６０の外面６０ａは、周方向Ｃに湾曲する円筒面である。ロータコア６０には、回転軸４０が嵌め込まれる貫通孔６１と、四つの空隙６２とが形成されている。ロータコア６０は、貫通孔６１の区画する内周面を有する。また、ロータコア６０は、四つの空隙６２の各々を区画する内面を有する。四つの空隙６２は、ロータコア６０を軸方向Ａに貫通している。四つの空隙６２は、ロータコア６０の外面６０ａよりも径方向Ｂの内側に配置されている。

ロータコア６０は、軟磁性材料により形成されている。ロータコア６０は、例えば、純鉄や、ケイ素鋼、ニッケルにより形成されている。純鉄の透磁率は、６．３×１０^－２［Ｈ／ｍ］である。ケイ素鋼の透磁率は、５．０×１０^－２［Ｈ／ｍ］である。ニッケルの透磁率は、１．２６×１０^－４～７．５４×１０^－４［Ｈ／ｍ］である。本実施形態では、ロータコア６０は、純鉄により形成されている。なお、ロータコア６０は、複数の積層鋼板が軸方向Ａに積層されることにより構成されている。ロータコア６０は、複数の積層鋼板が積層されたものに限らず、単一の部材により構成されていてもよい。

図３に示すように、四つの空隙６２は、周方向Ｃにおいて等間隔おきに配置されている。四つの空隙６２の各々は、径方向Ｂにおいて空間Ｆと隣り合うように配置されている。四つの空隙６２の各々は、ｑ軸上に設けられている。

空隙６２は、ロータコア６０の軸線ｍに直交するように切断したときの断面が三角形となっている。つまり、空隙６２は、正面視三角形状である。正面視において、四つの空隙６２の三角形の一つの頂点は、ロータコア６０の貫通孔６１に向いている。

ロータコア６０は、四つの空隙６２の各々を区画する３つの内面を有する。３つの内面を第１交差面６２ａ、第２交差面６２ｂ、及び第３交差面６２ｃとする。正面視において、第１交差面６２ａと第２交差面６２ｂは、ロータコア６０の外面６０ａからロータコア６０の内側に向かうにつれて互いに近づくように延びている。第１交差面６２ａと第２交差面６２ｂとは交差している。第１交差面６２ａ及び第２交差面６２ｂは、空隙６２を区画する内面に含まれる交差する二つの交差面の一例である。正面視において、第３交差面６２ｃは、第１交差面６２ａと第２交差面６２ｂとを接続するように延びている。

周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一方には、正面視において第１交差面６２ａをロータコア６０の外面６０ａに向けて仮想的に延長した延長面Ｅ１が交差しており、他方には、正面視において第２交差面６２ｂをロータコア６０の外面６０ａに向けて仮想的に延長した延長面Ｅ２が交差している。

第１交差面６２ａの延長面Ｅ１が交差する永久磁石７０は、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一つである第１永久磁石の一例である。第２交差面６２ｂの延長面Ｅ２が交差する永久磁石７０は、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の残りである第２永久磁石の一例である。

ロータコア６０は、肉厚部としての第１肉厚部６３を有する。第１肉厚部６３は、第３交差面６２ｃとロータコア６０の外面６０ａとの間の部分である。第１肉厚部６３は、空隙６２とロータコア６０の外面６０ａとの間の部分である。第１肉厚部６３は、ｑ軸上に設けられている。第１肉厚部６３は、ロータコア６０の軸方向Ａの全体に亘って存在する。第１肉厚部６３は、径方向Ｂにおいて空間Ｆと隣り合っている。周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の間には、磁束Ｍが発生する。詳しくは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一つにおける内面からロータコア６０の内側に向けて発生した磁束Ｍは、残りの一つにおける内面に向けて延びる。

正面視において、第３交差面６２ｃに直交する方向における第１肉厚部６３の寸法を厚さとする。第１肉厚部６３の厚さは、磁束Ｍにより第１肉厚部６３が磁気飽和する厚さである。すなわち、第１肉厚部６３の厚さは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一つにおける内面から発生した磁束Ｍが、図３の矢印で示すように、空隙６２を迂回してロータコア６０の内側を通過した後、残りの一つにおける内面に向かいやすくなる厚さである。

ロータコア６０は、ロータコア６０に設けられた空隙６２と、当該空隙６２と径方向Ｂで並ぶ第１肉厚部６３とを有する磁束誘導部９０を有している。磁束誘導部９０は、空隙６２を含んでいる。磁束誘導部９０は、ｑ軸上に設けられている。磁束誘導部９０は、径方向Ｂにおいてロータコア６０の最外周に設けられている。ロータコア６０の最外周とは、ロータコア６０の外面６０ａからロータコア６０の内側の所定範囲を含む部分である。所定範囲は、例えば、周方向Ｃにおいて隣り合う永久磁石７０の間に磁束Ｍの経路が形成される範囲である。なお、第１肉厚部６３の厚さは、径方向Ｂにおける第１肉厚部６３の寸法であってもよい。

＜磁化部材の構成と配置＞
図２及び図３に示すように、８つの磁化部材８０は、長板状をなしている。８つの磁化部材８０は、一つの空隙６２に対して二つの磁化部材８０が隣り合うようにロータコア６０に配置されている。８つの磁化部材８０は、磁束誘導部９０に隣り合うようにロータコア６０に配置されている。８つの磁化部材８０の各々は、ロータコア６０の内部を軸方向Ａに貫通するようにロータコア６０に埋め込まれている。

磁化部材８０は、軟磁性材料により形成されている。磁化部材８０を形成する軟磁性材料は、例えば、パーマロイや、ナノパーム、鉄コバルト合金である。パーマロイの透磁率は、１．０×１０^－２［Ｈ／ｍ］である。ナノパームの透磁率は、１．０×１０^－１［Ｈ／ｍ］である。鉄コバルト合金の透磁率は、２．３×１０^－２［Ｈ／ｍ］である。本実施形態では、磁化部材８０は、パーマロイにより形成されている。磁化部材８０は、ロータコア６０よりも透磁率が高い軟磁性材料により形成されている。

以下、磁化部材８０の配置について説明するが、正面視において一つの空隙６２に対して隣り合う二つの磁化部材８０の配置について説明する。残り３つの空隙６２の各々に対して隣り合う二つの磁化部材８０の配置についての説明は、同じ説明となるため詳細な説明を割愛する。

図３に示すように、正面視において一つの空隙６２に対して隣り合う二つの磁化部材８０は、周方向Ｃにおいて当該空隙６２を挟み込むように配置されている。一つの空隙６２を挟み込む二つの磁化部材８０の一つを第１磁化部材８１とし、残りを第２磁化部材８２とする。

第１磁化部材８１は、正面視において第１交差面６２ａに直交する方向で当該第１交差面６２ａに隣り合っている。第１磁化部材８１は、第１交差面６２ａに接触しないように配置されている。第１磁化部材８１をロータコア６０の軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、第１交差面６２ａに直交する方向に長辺が延びる長方形状である。換言すると、正面視において、第１磁化部材８１の長辺は、第１交差面６２ａに直交する方向に延びている。第１磁化部材８１は、径方向Ｂにおいて第１永久磁石としての永久磁石７０と当該第１磁化部材８１の一部が対向するように配置されている。正面視において、空隙６２とロータコア６０の外面６０ａとの間の最短の距離が、第１磁化部材８１とロータコア６０の外面６０ａとの間の最短の距離よりも小さい。

第２磁化部材８２は、第２交差面６２ｂに直交する方向で当該第２交差面６２ｂに隣り合っている。第２磁化部材８２は、第２交差面６２ｂに接触しないように配置されている。第２磁化部材８２をロータコア６０の軸線ｍに直交する方向で切断したときの断面の形状は、第２交差面６２ｂに直交する方向に長辺が延びる長方形状である。第２磁化部材８２は、径方向Ｂにおいて第２永久磁石としての永久磁石７０と当該第２磁化部材８２の一部が対向するように配置されている。正面視において、空隙６２とロータコア６０の外面６０ａとの間の最短の距離は、第２磁化部材８２とロータコア６０の外面６０ａとの間の最短の距離よりも小さい。

ロータコア６０は、第１磁化部材８１と第１交差面６２ａとの間に第２肉厚部６４を有している。第２肉厚部６４は、ロータコア６０の軸方向Ａの全体に亘って存在する。正面視において、第１交差面６２ａに直交する方向への第２肉厚部６４の寸法を厚さとする。第２肉厚部６４の厚さは、第１肉厚部６３の厚さよりも薄い。すなわち、第２肉厚部６４の厚さは、空隙６２を迂回してロータコア６０の内側を通過する磁束Ｍにより磁気飽和する厚さである。第２肉厚部６４の厚さは、空隙６２を迂回してロータコア６０の内側を通過する磁束Ｍが第２肉厚部６４よりも第１磁化部材８１を通過しやすくなる厚さである。

ロータコア６０は、第２磁化部材８２と第２交差面６２ｂとの間に第３肉厚部６５を有している。第３肉厚部６５は、ロータコア６０の軸方向Ａの全体に亘って存在する。正面視において、第２交差面６２ｂに直交する方向への第３肉厚部６５の寸法を厚さとする。第３肉厚部６５の厚さは、第１肉厚部６３の厚さよりも薄い。すなわち、第３肉厚部６５の厚さは、空隙６２を迂回してロータコア６０を通過する磁束Ｍにより磁気飽和する厚さである。第３肉厚部６５の厚さは、空隙６２を迂回してロータコア６０の内側を通過する磁束Ｍが第３肉厚部６５よりも第２磁化部材８２を通過しやすくなる厚さである。換言すると、ロータコア６０において、空隙６２と磁化部材８０との間の部分の厚さは、空隙６２を迂回する磁束Ｍが磁化部材８０を通過しやすくなる厚さである。

換言すると、第２肉厚部６４の厚さ及び第３肉厚部６５厚さは、空隙６２と磁化部材８０との間を通過する磁束Ｍを当該磁化部材８０に誘導しやすくなる厚さである。
＜本実施形態の作用＞
本実施形態の作用を説明する。

ロータコア６０の外面６０ａは、四つの永久磁石７０が設けられることにより磁化する。永久磁石７０におけるロータコア６０と対向する部分がＮ極に着磁されている場合、ロータコア６０における当該永久磁石７０と対向する部分はＳ極に磁化する。永久磁石７０におけるロータコア６０と対向する部分がＳ極に着磁されている場合、ロータコア６０における当該永久磁石７０と対向する部分はＮ極に磁化する。このため、全ての永久磁石７０は、ロータコア６０に引きつけられている。

空隙６２の磁気抵抗は、ロータコア６０の磁気抵抗よりも大きい。このため、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の間に発生する磁束Ｍは、磁束誘導部９０によりロータコア６０の内側へ誘導されやすくなる。詳しくは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一つからロータコア６０の内側に向けて延びる磁束Ｍは、磁束誘導部９０によって、磁束誘導部９０を迂回するように誘導される。磁束誘導部９０を迂回した磁束Ｍは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の残りの一つに向けて延びる。磁化部材８０は磁束誘導部９０に隣り合っている。すなわち、磁化部材８０は、磁束誘導部９０によりロータコア６０の内側に誘導された磁束Ｍの経路上に配置されている。このため、磁束誘導部９０を迂回した磁束Ｍが磁化部材８０を通過することにより磁化部材８０が磁化される。具体的には、磁化部材８０は、磁束Ｍが入る側がＳ極となり、且つ磁束Ｍが出る側がＮ極となるように磁化する。磁化された磁化部材８０により永久磁石７０がロータコア６０に引きつけられている。

＜本実施形態の効果＞
本実施形態の効果を説明する。
（１－１）ロータコア６０及び磁化部材８０の磁化により永久磁石７０がロータコア６０の外面６０ａに吸着されている。よって、ロータコア６０からの永久磁石７０の飛散が抑制される。したがって、接着剤に限らず、ロータコア６０からの永久磁石７０の飛散が抑制できる構成を提供できる。

（１－２）周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０に発生する磁束Ｍは、ロータコア６０の第１肉厚部６３を通過しにくくなるため、ロータコア６０の内側に向けてより誘導されやすくなる。このため、磁化部材８０が磁化されやすくなる。よって、磁化部材８０により永久磁石７０をロータコア６０により引きつけやすくなる。

（１－３）磁束Ｍは、第１交差面６２ａ及び第２交差面６２ｂに沿ってロータコア６０の内側へ誘導されやすくなる。このため、磁化部材８０が磁化されやすくなる。よって、磁化部材８０により永久磁石７０をロータコア６０により引きつけやすくなる。

（１－４）磁束Ｍは、第１肉厚部６３を通過しにくい。磁束誘導部９０よりもロータコア６０の内側に誘導された磁束Ｍは、空隙６２と第１磁化部材８１との間に設けられた第２肉厚部６４、及び空隙６２と第２磁化部材８２との間に設けられた第３肉厚部６５を通過しにくい。換言すると、磁束誘導部９０よりもロータコア６０の内側に誘導された磁束Ｍは、第１磁化部材８１及び第２磁化部材８２に誘導されやすくなる。よって、第１磁化部材８１により第１永久磁石がロータコア６０に引きつけられやすくなる。また、第２磁化部材８２により第２永久磁石がロータコア６０に引きつけられやすくなる。したがって、ロータコア６０からの永久磁石７０の飛散がより抑制される。

（１－５）本実施形態では、接着剤を用いずに四つの永久磁石７０がロータコア６０の外面６０ａに固定されている。このため、永久磁石７０とロータコア６０との間において接着剤の厚さのばらつきが生じない。したがって、接着剤の厚さのばらつきによるロータ５０の回転のぶれを抑制できる。

（１－６）ロータ５０において、永久磁石７０の飛散を防止するために全ての永久磁石７０の周囲を非磁性の保護管により覆うことが考えられる。当該保護管を用いた場合、ロータ５０をステータ３０の内側に設けるために、保護管の厚さを考慮してロータ５０とステータ３０との間の距離を大きくする必要がある。しかし、ロータ５０とステータ３０との間の距離が大きくなると、ステータ３０の回転磁界がロータ５０に伝わりにくくなる。このため、回転電機１０において、ロータ５０のトルクが低下する虞がある。

その点、本実施形態では、ロータコア６０の磁化だけでなく、磁化部材８０の磁化により永久磁石７０がロータコア６０の外面６０ａに吸着されている。このため、全ての永久磁石７０がロータコア６０に十分に吸着されるため、保護管を用いなくても永久磁石７０の飛散を防止できる。よって、永久磁石７０の飛散を防止しつつ、回転電機１０におけるロータ５０のトルクの低下を抑制できる。

また、保護管が金属製である場合、ステータ３０の回転磁界が保護管に吸収されることにより保護管にて渦電流損が発生する虞がある。しかし、本実施形態のロータ５０では、保護管を用いる必要がない。よって、渦電流損に起因した回転電機１０の動力損失をなくすことができ、且つ渦電流損に起因したロータ５０の過熱も抑制できる。

（１－７）ロータ５０は、磁化部材８０を利用して永久磁石７０をロータコア６０の外面６０ａに引きつけるように構成されている。このため、磁化部材８０が設けられていない従来の構成と比較して、永久磁石７０に交差して径方向Ｂに延びる磁束が多くなる。よって、従来の構成と比較して永久磁石７０の磁束密度が増加することに起因して、回転電機１０におけるロータ５０のトルク増加を実現できる。

［第２実施形態］
以下、回転電機のロータを具体化した第２実施形態を図４にしたがって説明する。なお、本実施形態の第１実施形態との主な相違点は、磁化部材の数及び配置が変更されている点である。主な相違点について詳述し、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、詳細な説明を割愛する。

図４に示すように、ロータ５０は、四つの磁化部材８０を備えている。四つの磁化部材８０は、ロータコア６０の径方向Ｂにおいて一つの空隙６２に対して一つの磁化部材８０が隣り合うように配置されている。

空隙６２において、正面視において第１交差面６２ａと第２交差面６２ｂとが交差する位置を位置Ｐ１とする。磁化部材８０は、ロータコア６０の径方向において位置Ｐ１と隣り合うように配置されている。磁化部材８０は、空隙６２の位置Ｐ１に接触しないように配置されている。磁化部材８０をロータコア６０の軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、径方向Ｂに長辺が延びる長方形状である。

ロータコア６０において、磁化部材８０と空隙６２の位置Ｐ１との間の距離は、当該空隙６２を迂回してロータコア６０の内側を通過する磁束Ｍにより磁気飽和する距離である。すなわち、磁化部材８０と空隙６２の位置Ｐ１との間の距離は、当該空隙６２よりもロータコア６０の内側を通過する磁束Ｍを当該磁化部材８０に誘導しやすくする距離である。

＜本実施形態の作用及び効果＞
本実施形態の作用及び効果を説明する。
（２－１）周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の間に発生する磁束Ｍは、第１交差面６２ａ及び第２交差面６２ｂに沿って磁化部材８０へ誘導されやすくなる。誘導された磁束Ｍが磁化部材８０を通過することにより磁化部材８０が磁化される。具体的には、磁化部材８０は、磁束が入る側がＳ極となり、且つ磁束が出る側がＮ極となるように磁化する。よって、磁化部材８０により永久磁石７０をロータコア６０に引きつけやすくなる。

また、一つの磁化部材８０により二つの永久磁石７０をロータコア６０に引き付けることができる。よって、全ての永久磁石７０をロータコア６０に引き付けるために使用する磁化部材８０の数を可能な限り少なくできるため、ロータ５０の部品点数が少なくなる。

［変更例］
なお、上記各実施形態は、以下のように変更して実施できる。上記各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できる。

○ 磁化部材８０がロータコア６０よりも透磁率が高い軟磁性材料により形成されていれば、磁化部材８０を形成する軟磁性材料及びロータコア６０を形成する軟磁性材料を適宜変更してもよい。

○ 磁化部材８０は、軟磁性材料により形成されていたが、硬磁性材料により形成されていてもよい。硬磁性材料により形成された磁化部材８０は、例えば、ネオジム磁石や、フェライト磁石、アルニコ磁石である。この場合、磁化部材８０は、ロータコア６０の外面６０ａに設けられた永久磁石７０をロータコア６０の外面６０ａに吸着されるように着磁されている。このように変更した構成によれば、磁化部材８０により永久磁石７０がロータコア６０に引きつけられている。空隙６２の磁気抵抗は、ロータコア６０の磁気抵抗よりも大きい。このため、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の間に発生する磁束Ｍは、磁束誘導部９０によりロータコア６０の内側へ誘導されやすくなる。詳しくは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の一つからロータコア６０の内側に向けて延びる磁束Ｍは、磁束誘導部９０によって、磁束誘導部９０を迂回するように誘導される。磁束誘導部９０を迂回した磁束Ｍは、周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の残りの一つに向けて延びる。磁化部材８０は磁束誘導部９０に隣り合っている。すなわち、磁化部材８０は、磁束誘導部９０によりロータコア６０の内側に誘導された磁束Ｍの経路上に配置されている。磁束誘導部９０により誘導された磁束Ｍは、着磁された磁化部材８０に引きつけられる。磁束誘導部９０により誘導された磁束Ｍにより磁化部材８０と永久磁石７０との間の磁束密度が増加する。よって、磁化部材８０により永久磁石７０がロータコア６０により強く引きつけられている。ロータコア６０の磁化、及び磁化部材８０によるロータコア６０への永久磁石７０の引きつけにより永久磁石７０がロータコア６０の外面６０ａに吸着されている。よって、ロータコア６０からの永久磁石７０の飛散が抑制される。したがって、接着剤に限らず、ロータコア６０からの永久磁石７０の飛散が抑制できる構成を提供できる。

○ 磁化部材８０の配置を以下のように変更してもよい。
図５に示すように、周方向Ｃにおいて隣り合う空隙６２の間に磁化部材８０を配置してもよい。すなわち、磁化部材８０は、周方向Ｃにおいて空隙６２と隣り合うように配置してもよい。磁化部材８０は、径方向Ｂにおいて一つの永久磁石７０に当該磁化部材８０の全てが対向するように配置されている。このように変更する場合であっても、隣り合う空隙６２と磁化部材８０との間の距離Ｄは、磁束Ｍが磁化部材８０に誘導しやすくなる距離とする。

○ 磁化部材８０は、空隙６２に隣り合うように配置されていたが、例えば第１肉厚部６３に隣り合うように配置されてもよい。磁化部材８０は、磁束誘導部９０に隣り合っていれば適宜配置を変更してもよい。

○ 第２肉厚部６４を割愛してもよい。すなわち、第１磁化部材８１が空隙６２の第１交差面６２ａに露出するように変更してもよい。
○ 第３肉厚部６５を割愛してもよい。すなわち、第２磁化部材８２が空隙６２の第２交差面６２ｂに露出するように変更してもよい。

○ 空隙６２を軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、台形状をなしていてもよい。すなわち、第１交差面６２ａと第２交差面６２ｂとが交差していなくてもよい。また、空隙６２を軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、半円状であってもよい。すなわち、空隙６２を区画する内面が、第１交差面６２ａ及び第２交差面６２ｂを有していなくてもよい。なお、空隙６２を軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、適宜変更してもよい。

○ 空隙６２は、ロータコア６０を軸方向Ａに貫通していなくてもよい。
○ 上記各実施形態において、四つの空隙６２が採用されていたが、例えば、二つの空隙６２を採用してもよい。このように変更する場合、二つの空隙６２は、径方向Ｂにおいて互いに反対側に配置されていればよい。すなわち、二つの空隙６２の各々に隣り合う磁化部材８０により全ての永久磁石７０がロータコア６０に引きつけられるように変更すればよい。

○ 磁束誘導部９０は、空隙６２と、第１肉厚部６３とを有していたが、これに限らない。例えば、以下のように変更してもよい。
図６に示すように、磁束誘導部９０は、ロータコア６０の外面６０ａに開口した切り欠き溝６７で構成されていてもよい。切り欠き溝６７は、ｑ軸上に設けられている。切り欠き溝６７は、ロータコア６０の最外周に設けられている。切り欠き溝６７は、軸方向Ａにおいてロータコア６０の全長に亘って設けられている。正面視において、切り欠き溝６７は、ロータコア６０の軸線ｍに向かうほど近接する二つの交差面を有している。なお、切り欠き溝６７は、軸方向Ａにおけるロータコア６０の一部に設けられていてもよい。正面視において、切り欠き溝６７の形状は適宜変更してもよい。

○ 磁束誘導部９０は、周方向Ｃにおいて隣り合う永久磁石７０の間の磁束Ｍをロータコア６０の内側に誘導できればよいため、空隙６２を２つ以上含んでいてもよい。同様に、磁束誘導部９０は、上述した切り欠き溝６７を複数含んでいてもよい。

○ 磁化部材８０は、ロータコア６０を軸方向Ａに貫通するようにロータコア６０に埋め込まれていたが、これに限らない。磁化部材８０は、ロータコア６０の軸方向Ａの一部に存在するようにロータコア６０に埋め込まれていればよい。磁化部材８０は、空隙６２と隣り合っていれば軸方向Ａの長さについては適宜変更してもよい。

○ 磁化部材８０を軸線ｍに直交するように切断したときの断面の形状は、適宜変更してもよい。すなわち、磁化部材８０は、長板状をなしていなくてもよく、形状は適宜変更してもよい。

○ 四つの永久磁石７０を備えるロータ５０を具体化して説明したが、ロータ５０は、六つの永久磁石７０を備えていてもよい。ロータ５０は、八つ以上の永久磁石７０を備えていてもよい。ただし、ロータ５０が備える永久磁石７０の数は、偶数である。

○ 周方向Ｃにおいて隣り合う二つの永久磁石７０の端７１は、互いに接触していてもよい。

１０…回転電機、２０…ハウジング、５０…ロータ、６０…ロータコア、６０ａ…外面、６１…貫通孔、６２…空隙、６２ａ…第１交差面、６２ｂ…第２交差面、６２ｃ…第３交差面、６３…第１肉厚部、６４…第２肉厚部、６５…第３肉厚部、６７…切り欠き溝、７０…永久磁石、８０…磁化部材、８１…第１磁化部材、８２…第２磁化部材、９０…磁束誘導部、Ｂ…径方向、Ｃ…周方向、ｍ…ロータコアの軸線、Ｅ１，Ｅ２…延長面、Ｍ…磁束、Ｍｃ…磁気中心。

Claims (7)

1. 軟磁性材料により形成されたロータコアと、
   前記ロータコアの外面に設けられた複数の永久磁石と、
   前記ロータコアよりも透磁率が高い軟磁性材料により形成された磁化部材と、を備えた回転電機のロータであって、
   前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とし、前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線と前記永久磁石の磁気中心とを通過する仮想線をｄ軸とし、当該ｄ軸に対して電気的に直交する仮想線をｑ軸とすると、
   前記ロータコアは、前記ロータコアの外面に開口した切り欠き溝からなる磁束誘導部、又は前記ロータコアの外面よりも前記径方向の内側に配置された空隙を含む磁束誘導部を有しており、
   前記磁束誘導部は、前記径方向において前記ロータコアの最外周に設けられるとともに、前記ｑ軸上に設けられており、
   前記磁化部材は、前記磁束誘導部に隣り合うように前記ロータコアに配置されている
   回転電機のロータ。
2. 軟磁性材料により形成されたロータコアと、
   前記ロータコアの外面に設けられた複数の永久磁石と、
   硬磁性材料により形成された磁化部材と、を備えた回転電機のロータであって、
   前記ロータコアの軸線に直交する方向を径方向とし、前記ロータコアの軸線を中心として描く円が延びる方向を周方向とし、前記ロータコアの軸線と前記永久磁石の磁気中心とを通過する仮想線をｄ軸とし、当該ｄ軸に対して電気的に直交する仮想線をｑ軸とすると、
   前記ロータコアは、前記ロータコアの外面に開口した切り欠き溝からなる磁束誘導部、又は前記ロータコアの外面よりも前記径方向の内側に配置された空隙を含む磁束誘導部を有しており、
   前記磁束誘導部は、前記径方向において前記ロータコアの最外周に設けられるとともに、前記ｑ軸上に設けられており、
   前記磁化部材は、前記磁束誘導部に隣り合うように前記ロータコアに配置されており、前記永久磁石を前記ロータコアの外面に吸着させるように着磁されている
   回転電機のロータ。
3. 前記磁束誘導部は、
   前記空隙と、
   前記ロータコアにおける前記空隙と前記ロータコアの外面との間の部分である肉厚部と、を有しており、
   前記肉厚部の厚さは、前記周方向において隣り合う前記永久磁石の間に発生する磁束により磁気飽和する厚さである
   請求項１又は請求項２に記載の回転電機のロータ。
4. 前記空隙を区画する内面は、交差する二つの交差面を含み、
   前記周方向において隣り合う前記永久磁石の一つを第１永久磁石とし、残りを第２永久磁石とし、前記二つの交差面の一つを第１交差面とし、残りを第２交差面とすると、
   前記第１交差面を仮想的に延長した延長面は、前記第１永久磁石に対して交差しており、
   前記第２交差面を仮想的に延長した延長面は、前記第２永久磁石に対して交差しており、
   前記二つの交差面は、前記ロータコアの外面から前記ロータコアの内側に向かうにつれて互いに近づくように延びている
   請求項３に記載の回転電機のロータ。
5. 前記磁化部材は、前記空隙を挟み込むように前記ロータコアに配置されており、
   前記空隙を挟み込む前記磁化部材の一つを第１磁化部材とし、残りを第２磁化部材とし、前記肉厚部を第１肉厚部とすると、
   前記第１磁化部材は、前記第１交差面に直交する方向で当該第１交差面に隣り合っており、
   前記第２磁化部材は、前記第２交差面に直交する方向で当該第２交差面に隣り合っており、
   前記ロータコアは、前記第１磁化部材と前記第１交差面との間に第２肉厚部を有するとともに、前記第２磁化部材と前記第２交差面との間に第３肉厚部を有しており、
   前記第１交差面に直交する方向における前記第２肉厚部の厚さは、前記第１肉厚部の厚さよりも薄くなっており、
   前記第２交差面に直交する方向における前記第３肉厚部の厚さは、前記第１肉厚部の厚さよりも薄い
   請求項４に記載の回転電機のロータ。
6. 前記径方向において、前記磁束誘導部に対して一つの前記磁化部材が隣り合っている
   請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の回転電機のロータ。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の回転電機のロータを備えた回転電機。

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