JP2023161096A

JP2023161096A - 回転電機

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Publication number: JP2023161096A
Application number: JP2022071249A
Authority: JP
Inventors: 義浩深山; Yoshihiro Miyama; 慎介茅野; Shinsuke Kayano; 健吾熊谷; Kengo Kumagai
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-11-07
Anticipated expiration: 2042-04-25
Also published as: JP7270806B1; US20230344316A1; CN116961275A

Abstract

【課題】遠心力を緩和することができるとともに、リラクタンストルクを向上させることのできる回転電機を提供する。【解決手段】ロータコア２１のｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の磁石スロット２４１、２４２と、１対の磁石スロット２４１、２４２に挿入された１対の磁石２２１、２２２と、１対の磁石スロット２４１、２４２の間であってｄ軸上に設けられている中央フラックスバリア２３１、２３２を有し、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の径方向の距離は、１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さくなるように構成する。【選択図】図３

Description

本願は、回転電機に関するものである。

自動車の駆動用モータ又は発電機において、永久磁石をロータコアの内部に埋め込むことによって、マグネットトルクとリラクタンストルクを複合して用い、トルク並びに出力を向上させた埋込磁石型同期電動機が回転電機として一般的に用いられている。リラクタンストルクを向上させるために、磁石を多層に配置した回転電機が使用されている。そしてこの多層に配置された磁石の層間の鉄心に、電機子の磁束と磁石の磁束が通ることによって磁気飽和が発生し、トルクが低下することを回避するために、以下に示すような技術があった。

即ち、磁極中央に埋設された第１永久磁石と、第１永久磁石の周方向両側に埋設され径方向内方へ向かって互いの間隔が狭まるように配置された一対の第２永久磁石とを含み、第１永久磁石および一対の第２永久磁石により形成される磁路領域において一対の第２永久磁石間の最も狭い間隔が第１永久磁石の長手方向幅よりも広く設定されているものがあった。このように構成することにより、第１永久磁石と第２永久磁石との間に形成される磁路領域を広く確保し、磁気飽和を生じ難くすることによりトルクの向上を図るものである（特許文献１参照）。

特開２０１２－１６１２２７号公報

上記特許文献においては、磁気飽和を生じ難くするために鉄心を多く用いているため、特に最も内径側にある磁石の層の径方向外側にある鉄心の重量が増加し、永久磁石を埋込んでいるロータコアのブリッジ部にはたらく遠心力が増加し、遠心力による応力によりロータコアが破損するという問題がある。この応力を低減するためには、ブリッジの幅を増加させることが考えられるが、このようにすると磁石の磁束がロータコア内で短絡する量が増加するとともに、リラクタンストルクも低下してしまい、トルクの低下につながるという問題点があった。

本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、遠心力を緩和することができるとともに、リラクタンストルクを向上させることができる回転電機を提供することを目的とする。

本願に開示される回転電機は、
ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有するものであって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の磁石スロットと、１対の前記磁石スロットに挿入された１対の磁石と、１対の前記磁石スロットの間であってｄ軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Ｎを２以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはＮ層にわたり構成され、
Ｎ層からなる前記磁石スロットおよびＮ層からなる前記中央フラックスバリアによりＮ層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、（Ｎ－１）層目のフラックスバリア層とＮ層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さくなるように構成されたものである。

本願に開示される回転電機によれば、遠心力を緩和することができるとともに、リラクタンストルクを向上させることができる。

実施の形態１に係る回転電機を示す軸方向に沿った断面図である。実施の形態１に係る回転電機の回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態１に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態２に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態３に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態４に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態５に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態６に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。実施の形態７に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。

実施の形態１．
本実施の形態は、遠心力を低減しつつ、リラクタンストルクを向上させる回転電機に関する。
図１は回転電機を示す軸方向に沿った断面図である。尚図１において、回転軸が延びる方向を軸方向とし、軸方向に対して垂直な方向を径方向とする。図１において、回転電機としてのモータ１はフレーム１００内に収納されたステータ１０及びロータ２０により構成されている。そしてロータ２０においては、シャフト５の軸方向両端を負荷側軸受け６および反負荷側軸受け７より回転自在に保持されている。ステータ１０は、環状のヨーク部からロータ２０に向かって径方向に突設されたティース部を有するステータコア１１とティース部に巻回されたステータコイル１３により構成される。

図２は実施の形態１に係る回転電機の回転軸に対して垂直な方向の断面図、図３は実施の形態１に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図２、図３において、磁石が並べられる円周方向を周方向とする。
図２において、回転電機であるモータ１は、ステータ１０と、ステータ１０の内周側に同軸に配置されたロータ２０を有する。
図２に示すように、ステータ１０は円環状のステータコア１１から内径側に延伸されたステータティース１２と、隣り合うステータティース１２とステータコア１１によってコの字型に囲まれた領域であるステータスロットと、このステータスロットに配置されたステータコイル１３で構成される。実施の形態１において、ステータティース１２は周方向に均等に４８個構成されており、同じく４８個のステータスロットにはそれぞれ６個のステータコイル１３が径方向に配置されている。ステータコイル１３は、周方向に６個隣りのステータコイル１３と直列に接続されており、分布巻に構成されている。尚図２においては、回転電機の１／８部分が示されており、図２に示された部分が８個円環状に繋がって全体としての回転電機の断面を構成する。

図３に示すように、ロータ２０は、シャフト５に固定された円環状のロータコア２１と、ロータコア２１の磁極中心であるｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の１層目磁石スロット２４１、および２層目磁石スロット２４２を有している。そして１対の１層目磁石スロット２４１には、１対の１層目磁石（永久磁石）２２１が挿入されるとともに、１対の２層目磁石スロット２４２には、１対の２層目磁石２２２が挿入されている。更に１対の１層目磁石スロット２４１の間に１層目中央フラックスバリア２３１が設けられるとともに、１層目中央フラックスバリア２３１はｄ軸上に設けられている。尚フラックスバリアとは漏れ磁束の発生を防止するために設けられたものである。又１対の２層目磁石スロット２４２の間に２層目中央フラックスバリア２３２が設けられるとともに、２層目中央フラックスバリア２３２はｄ軸上に設けられている。

又本実施の形態においては、マグネットトルクは、回転磁界の極とロータの永久磁石の磁極との吸引及び反発によって発生するとともに、リラクタンストルクはステータの回転磁界による極とロータの突極との吸引力だけによって生ずるトルクである。そしてｑ軸においては、磁路の磁気抵抗（リラクタンス）が小さくなる方向であって、ロータの極のＳ、Ｎに関係していないものである。更にロータの磁極の軸において、磁極がつくる磁束の方向（永久磁石の中心軸）をｄ軸とし、それと電気的、磁気的に直交する軸をｑ軸に設定する。

１対の１層目磁石２２１および２層目磁石２２２は平板状の形状をしており、図３においてＳ極、Ｎ極と示されるように、短辺に並行に配向されるとともに、径方向にすべて同じ方向を向くように着磁されている。これら４個の磁石で１セットを構成する磁石が周方向に等間隔に８セット配置され、周方向隣り合うものにおいて、着磁方向が径方向内径側及び外径側に交互に向くように配置されている。即ち図示した１／８部分の形状の隣においては、Ｓ極とＮ極が反転する構造となる。

このようにして、本実施の形態のモータ１は８極４８スロットの埋込磁石同期モータに構成されている。図３において、フラックスバリアである１対の１層目磁石スロット２４１および１層目中央フラックスバリア２３１は、ｄ軸磁束を遮り、ｑ軸磁束Ｑを通すように配置され、これにより１層目のフラックスバリア層を作る。また、フラックスバリアである１対の２層目磁石スロット２４２および２層目中央フラックスバリア２３２は、２層目のフラックスバリア層を作る。これら１層目のフラックスバリア層および２層目のフラックスバリア層によってｄ軸とｑ軸のインダクタンスに差が発生し、リラクタンストルクを発生させることができる。即ちｄ軸の磁気抵抗（リラクタンス）がｑ軸の磁気抵抗（リラクタンス）より大きく、インダクタンスではｄ軸のインダクタンスはｑ軸のインダクタンスより小さくなり、この差によりリラクタンストルクが発生する。

２層目中央フラックスバリア２３２は２層目のフラックスバリア層において、２層目磁石スロット２４２よりも層の外径側及び内径側より突出して構成される。そして、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２間の径方向の距離は、１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さいものであり、この部分を狭小部２５０とする。１層目磁石スロット２４１と１層目中央フラックスバリア２３１の間には、１層目磁石２２１の磁石短絡磁束Ｂ（点線矢印）の短絡磁路となる１対の１層目リブ部２５１が構成される。そしてこの１層目リブ部２５１の２層目中央フラックスバリア２３２側の端部２５１Ａは、狭小部２５０よりも周方向外側に構成されている。図４は図３と同じく実施の形態１に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図であり、図４において、狭小部２５０は実際には斜線で示された全体を構成する。上記のことを言い換えると、１層目リブ部２５１の２層目中央フラックスバリア２３２側端部は、狭小部の端部ｄｅを通るとともにｄ軸に対して平行に引いた線Ｆ、Ｇよりも狭小部２５０の周方向外側に位置するということになる。

これにより１層目リブ部２５１を通過する磁石短絡磁束Ｂが狭小部２５０に入り込まない。すなわち、狭小部２５０に、磁石の短絡磁路となる鉄心部を経由した磁束が存在しなくなるように構成されている。ここで鉄心部を経由した磁束が存在しないとは、狭小部２５０が磁石の短絡磁束の主磁路とならない状態をいい、即ち対象となる磁石間にて、狭小部２５０を通る経路以外に最も磁気抵抗が低い経路である１層目リブ部２５１が存在する状態を意味する。従って、磁石の短絡磁束の主磁路とならない状態とは、狭小部２５０に磁石短絡磁束Ｂがまったく侵入しない状態のみを指すのではなく、空隙を経由してわずかな磁束が侵入してくる場合、又は鉄心を経由して短絡磁束がわずかに侵入してくる場合も含む。このような場合でも、フラックスバリアを大きくして、リラクタンストルクを向上させることができる。

このような構成によると、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される狭小部２５０に、１層目磁石２２１および２層目磁石２２２の鉄心を介した短絡磁束が入り込まなくなる。従って狭小部２５０はステータ１０が発生する電機子磁束のみを通せばよく、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の距離を小さくすることができる。そして２層目中央フラックスバリア２３２を２層目のフラックスバリア層より外径側に突出させることができ、ｄ軸のインダクタンスを減少させ、リラクタンストルクを向上させることができる。

また、２層目中央フラックスバリア２３２が２層目のフラックスバリア層よりも外径側に突出して構成されているため、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を低減することができる。これにより２層目磁石スロット２４２と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される１対の２層目リブ部２５２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。そのため、２層目リブ部２５２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２５２を通って短絡させる２層目磁石２２２の短絡磁束を低減させることができる。更にはｄ軸方向の磁束を通すための鉄心を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図５において、１層目中央フラックスバリア２３１は、１層目のフラックスバリア層において、１層目磁石スロット２４１よりも内径側に突出している。２層目の中央フラックスバリア２３２の外径側は２層目のフラックスバリア層と外径側が概ね揃っている。その他の構成は実施の形態１と同様である。このような構成においても、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の狭小部２５０に１層目リブ部２５１を介して短絡する磁石磁束が入らない。従って１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の距離を小さくすることができ、１層目中央フラックスバリア２３１を大きく構成でき、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを低減させることができる。

また、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を軽量化することができるため、２層目中央フラックスバリア２３２と２層目磁石スロット２４２の間に構成される１対の２層目リブ部２５２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。そのため、２層目リブ部２５２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２５２を通って短絡させる２層目磁石２２２の短絡磁束を低減することができる。更にはｄ軸方向の磁束を通すための鉄芯を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。１層目中央フラックスバリア２３１を内径側に拡大するので、２層目中央フラックスバリア２３２を大きくするよりも、ロータコア２１の径方向外径側の重量を低減することができる。従って２層目リブ部２５２に発生する遠心力をより一層低減することができるため、２層目リブ部２５２の周方向幅を小さくすることができ、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの差を一層大きくすることができ、リラクタンストルクをより一層向上させることができる。

実施の形態３．
図６は、実施の形態３に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図６において、１層目中央フラックスバリア２３１の内径側は１層目のフラックスバリア層と内径側が概ね揃っている。２層目中央フラックスバリア２３２の外径側は２層目のフラックスバリア層と外径側が概ね揃っている。１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の径方向における間には中間中央フラックスバリア２３０がｄ軸を通過するように配置されている。１層目中央フラックスバリア２３１と中間中央フラックスバリア２３０の間には狭小部２６０が形成されるとともに、２層目中央フラックスバリア２３２と中間中央フラックスバリア２３０の間には狭小部２６１が形成されており、狭小部２６０と狭小部２６１の距離の和は、狭小部以外における１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の距離よりも小さくなっている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このような構成においても、１層目中央フラックスバリア２３１と中間中央フラックスバリア２３０の間の狭小部２６０、及び２層目中央フラックスバリア２３２と中間中央フラックスバリア２３０の間の狭小部２６１に、１層目リブ部２５１及び２層目リブ部２５２を介して短絡する磁石短絡磁束Ｂが入らないため、１層目中央フラックスバリア２３１と中間中央フラックスバリア２３０の距離を小さくすることができるとともに、２層目中央フラックスバリア２３２と中間中央フラックスバリア２３０の距離を小さくすることができ、中間中央フラックスバリア２３０の径方向における寸法を大きくすることができる。従ってｄ軸インダクタンスを低減することができる。

また、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を軽量化することができるため、２層目中央フラックスバリア２３２と２層目磁石スロット２４２の間に構成される１対の２層目リブ部２５２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。そのため、２層目リブ部２５２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２５２を追加して短絡する２層目磁石２２２の短絡磁束を低減することができる。更にｄ軸方向の磁束を通す鉄心を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の間にフラックスバリアを別途追加するため、中間中央フラックスバリア２３０の径方向位置を自由に選択することができ、フラックスバリアを追加することによるリラクタンストルクを向上させる効果と、重量軽減によるリブ部の周方向幅減少によるリラクタンストルクを向上させる効果を併せて最適に回転電機を設計することができる。

実施の形態４．
図７は、実施の形態４に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図７において、１層目中央フラックスバリア２３１と１層目磁石スロット２４１は一体に構成されている。２層目中央フラックスバリア２３２の外径側は２層目のフラックスバリア層よりも外径側及び内径側に突出している。１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間には狭小部２５０が形成され、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の距離は、１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の距離の最小部となっている。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このような構成においても、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の狭小部２５０に２層目リブ部２５２を介して短絡する磁石短絡磁束が入らないため、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の距離を小さくすることができ、２層目中央フラックスバリア２３２の径方向の大きさを大きく取ることができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。

また、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を軽量化することができるため、２層目中央フラックスバリア２３２と２層目磁石スロット２４２の間に構成される１対の２層目リブ部２５２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心応力を緩和することができる。そのため、２層目リブ部２５２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２５２を通過して短絡する２層目磁石２２２の短絡磁束を低減することができる。更にｄ軸方向の磁束を通す鉄心を削減することができるため、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。１層目中央フラックスバリア２３１と１層目磁石スロット２４１を一体に構成するため、間に介在するリブ部がなくなり、ｄ軸インダクタンスを更に低減することができる。

実施の形態５．
図８は、実施の形態５に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図８において、フラックスバリアである１対の１層目磁石スロット２４１および１層目中央フラックスバリア２３１はｄ軸方向の磁束を遮り、ｑ軸磁束Ｑを通すように配置される１層目のフラックスバリア層を作る。また、フラックスバリアである１対の２層目磁石スロット２４２および２層目中央フラックスバリア２３２は、同様にして、２層目のフラックスバリア層を作る。さらに、フラックスバリアである１対の３層目磁石スロット２４３および３層目中央フラックスバリア２３３は、同様にして、３層目のフラックスバリア層を作る。これら１層目のフラックスバリア層、２層目のフラックスバリア層及び３層目のフラックスバリア層によって、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスに差が発生し、リラクタンストルクを発生させることができる。

２層目中央フラックスバリア２３２は、２層目のフラックスバリア層において、２層目磁石スロット２４２よりも層全体の内径側および外径側に突出して構成される。そして、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の距離は、径方向の距離が１層目のフラックスバリア層と２層目のフラックスバリア層の間の距離の中で最も小さいものであり、この部分により狭小部２７０を構成する。また２層目中央フラックスバリア２３２と３層目中央フラックスバリア２３３の間の距離は、径方向の距離が２層目のフラックスバリア層と３層目のフラックスバリア層の間の距離の中で最も小さいものであり、この部分により狭小部２７１を構成する。１層目磁石スロット２４１と１層目中央フラックスバリア２３１の間には、１層目磁石２２１の短絡磁路となる１対のリブ部２８０が構成されるが、リブ部２８０を介して狭小部２７０に磁石短絡磁束Ｂが入り込まないように、リブ部２８０の２層目中央フラックスバリア２３２側端部は、狭小部２７０の周方向外側に構成されている。

このような構成によると、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される狭小部２７０、および２層目中央フラックスバリア２３２と３層目中央フラックスバリア２３３の間に構成される狭小部２７１に、１層目磁石２２１、２層目磁石２２２及び３層目磁石２２３の鉄心を介した磁石短絡磁束が入り込まない。従って狭小部２７０、２７１はステータ１０が発生する電機子磁束のみを通せばよく、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の距離を小さくすることができ、更に２層目中央フラックスバリア２３２と３層目中央フラックスバリア２３３の距離を小さくすることができる。そのため、２層目中央フラックスバリア２３２を２層目のフラックスバリア層より内外径側に突出させることができ、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸のインダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。

また、２層目中央フラックスバリア２３２が２層目のフラックスバリア層よりも内外径側に突出して構成されているため、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を低減することができるとともに、３層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を低減することができる。従って２層目磁石スロット２４２と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される１対の２層目リブ部２８１にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。又３層目磁石スロット２４３と３層目中央フラックスバリア２３３の間に構成される１対の３層目リブ部２８２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。そのため、２層目リブ部２８１および３層目リブ部２８２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２８１を通って短絡する２層目磁石２２２の短絡磁束、および３層目リブ部２８２を通って短絡する３層目磁石２２３の短絡磁束を低減することができる。更にｄ軸方向の磁束を通す鉄心を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。

尚以上においては、２層または３層のフラックスバリア層を設けた場合について説明したが、４層以上のフラックスバリア層を設けてもよい。
そしてロータコア２１の磁極中心であるｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の磁石スロットと、１対の磁石スロットに挿入された１対の磁石と、１対の磁石スロットの間であってｄ軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Ｎを２以上の整数としたとき、磁石スロットと磁石と中央フラックスバリアはＮ層にわたり構成され、
Ｎ層からなる磁石スロットおよびＮ層からなる中央フラックスバリアによりＮ層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、（Ｎ－１）層目のフラックスバリア層とＮ層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さくなるように構成される。
又（Ｎ－１）層目磁石スロットと（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部のＮ層目中央フラックスバリア側の端部は、（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成される。
更にＮ層からなる中央フラックスバリアのうちの少なくとも１つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも１つの側は、中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される。
又（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも１つの間であってｄ軸上に中間中央フラックスバリアを設ける。

実施の形態６．
図９は、実施の形態６に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図９において、１層目中央フラックスバリア２３１は内径側が１層目のフラックスバリア層の内径側より突出して構成されている。２層目中央フラックスバリア２３２は内径側および外径側が２層目のフラックスバリア層と概ね等しくなるように構成されている。３層目中央フラックスバリア２３３は外径側が３層目のフラックスバリア層の外径側より突出して構成されているとともに、内径側も３層目のフラックスバリア層の内径側より突出して構成されている。その他の構成は実施の形態５と同様である。

このような構成によると、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される狭小部２７０、および２層目中央フラックスバリア２３２と３層目中央フラックスバリア２３３の間に構成される狭小部２７１に、１層目磁石２２１、２層目磁石２２２及び３層目磁石２２３の鉄心を介した短絡磁束が入り込まない。従って狭小部２７０、２７１はステータ１０が発生する電機子磁束のみを通せばよく、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の距離を小さくすることができるとともに、２層目中央フラックスバリア２３２と３層目中央フラックスバリア２３３の距離を小さくすることができる。

そのため、１層目中央フラックスバリア２３１を１層目のフラックスバリア層より内径側に突出させることができ、ｄ軸のインダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。また、３層目中央フラックスバリア２３３が３層目のフラックスバリア層よりも外径側に突出して構成されているため、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量、および３層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を低減することができる。従って２層目磁石スロット２４２と２層目中央フラックスバリア２３２の間に構成される１対の２層目リブ部２８１にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。又３層目磁石スロット２４３と３層目中央フラックスバリア２３３の間に構成される１対の３層目リブ部２８２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。そのため２層目リブ部２８１および３層目リブ部２８２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２８１を通って短絡する２層目磁石２２２の短絡磁束を低減することができるとともに、３層目リブ部２８２を通って短絡する３層目磁石２２３の短絡磁束を低減することができる。更にはｄ軸方向の磁束を通す鉄心を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。

実施の形態７．
図１０は、実施の形態７に係る回転電機のロータの回転軸に対して垂直な方向の断面図である。図１０において、１層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリア２４０が配置されている。これによりｄ軸インダクタンスとｑ軸のインダクタンスの差を更に大きくすることができるため、リラクタンストルクをより一層向上させることができる。１層目中央フラックスバリア２３１の内径側は１層目のフラックスバリア層よりも内径側に突出している。また、２層目中央フラックスバリア２３２の外径側及び内径側は２層目のフラックスバリア層よりも外径側及び内径側に突出している。その他の構成は実施の形態１と同様である。

このような構成においても、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の狭小部２５０に１層目リブ部２５１を介して短絡する磁石短絡磁束が入らないため、１層目中央フラックスバリア２３１と２層目中央フラックスバリア２３２の間の距離を小さくすることができ。又１層目中央フラックスバリア２３１および２層目中央フラックスバリア２３２の径方向の大きさを大きくすることができるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。また、２層目のフラックスバリア層よりも外径側のロータコア２１の重量を軽量化することができるため、２層目中央フラックスバリア２３２と２層目磁石スロット２４２の間に構成される１対の２層目リブ部２５２にかかるロータ２０の回転によって発生する遠心力を緩和することができる。

そのため、２層目リブ部２５２の周方向の幅を小さくすることができ、２層目リブ部２５２を通って短絡する２層目磁石２２２の磁石短絡磁束を低減することができる。更にｄ軸方向の磁束を通す鉄心を削減することができるため、ｄ軸の磁気抵抗が大きくなり、ｄ軸インダクタンスを減少させることができ、リラクタンストルクを向上させることができる。１層目中央フラックスバリア２３１を径方向に拡大するので、２層目中央フラックスバリア２３２を径方向に拡大する場合に比べると、ロータコア２１の径方向外径側の重量を低減することができる。従って２層目リブ部２５２に発生する遠心力をより一層低減することができるため、２層目リブ部２５２の周方向幅を小さくすることができ、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスの差を一層大きくすることができ、リラクタンストルクをより一層向上させることができる。

以下、本開示の諸態様を付記してまとめて記載する。

（付記１）
ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有する回転電機であって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の磁石スロットと、１対の前記磁石スロットに挿入された１対の磁石と、１対の前記磁石スロットの間であってｄ軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Ｎを２以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはＮ層にわたり構成され、
Ｎ層からなる前記磁石スロットおよびＮ層からなる前記中央フラックスバリアによりＮ層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、（Ｎ－１）層目のフラックスバリア層とＮ層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さい回転電機。
（付記２）
（Ｎ－１）層目磁石スロットと前記（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部の前記Ｎ層目中央フラックスバリア側の端部は、前記（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアと前記Ｎ層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成されている付記１に記載の回転電機。
（付記３）
Ｎ層からなる前記中央フラックスバリアのうちの少なくとも１つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも１つの側は、前記中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される付記１又は付記２に記載の回転電機。
（付記４）
（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも１つの間であってｄ軸上に中間中央フラックスバリアを設けた付記１又は付記２に記載の回転電機。
（付記５）
１層目中央フラックスバリアと１層目磁石スロットは一体に構成されている付記１から付記４のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記６）
１層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリアを設けた付記１から付記５のいずれか１項に記載の回転電機。

本願は、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。

５シャフト、１０ステータ、２０ロータ、２１ロータコア、
２２１１層目磁石、２２２２層目磁石、２３０中間中央フラックスバリア、
２３１１層目中央フラックスバリア、２３２２層目中央フラックスバリア、
２４０フラックスバリア、２４１１層目磁石スロット、
２４２２層目磁石スロット。

Claims

ステータと、前記ステータの内周に配置されたロータを有する回転電機であって、
前記ロータはシャフトに固定されたロータコアを有し、前記ロータコアの磁極中心であるｄ軸を中心として内径側にいくにしたがって互いに距離が狭まるように対向して設けられた１対の磁石スロットと、１対の前記磁石スロットに挿入された１対の磁石と、１対の前記磁石スロットの間であってｄ軸上に設けられている中央フラックスバリアが設けられ、Ｎを２以上の整数としたとき、前記磁石スロットと前記磁石と前記中央フラックスバリアはＮ層にわたり構成され、
Ｎ層からなる前記磁石スロットおよびＮ層からなる前記中央フラックスバリアによりＮ層からなるフラックスバリア層が形成されるとともに、（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの間の径方向の距離は、（Ｎ－１）層目のフラックスバリア層とＮ層目のフラックスバリア層の距離の中で最も小さい回転電機。
（Ｎ－１）層目磁石スロットと前記（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアの間に形成されたリブ部の前記Ｎ層目中央フラックスバリア側の端部は、前記（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアと前記Ｎ層目中央フラックスバリアの間に形成された狭小部よりも周方向外側に構成されている請求項１に記載の回転電機。
Ｎ層からなる前記中央フラックスバリアのうちの少なくとも１つの中央フラックスバリアの内径側及び外径側のうちの少なくとも１つの側は、前記中央フラックスバリアと同層に属する磁石スロットよりも突出して構成される請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
（Ｎ－１）層目中央フラックスバリアとＮ層目中央フラックスバリアの径方向における間のうちの少なくとも１つの間であってｄ軸上に中間中央フラックスバリアを設けた請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
１層目中央フラックスバリアと１層目磁石スロットは一体に構成されている請求項１に記載の回転電機。
１層目のフラックスバリア層の外径側に、磁石を有しないフラックスバリアを設けた請求項１又は請求項２に記載の回転電機。