JP2024033566A - 回転子及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転子に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑える構造を改善する。【解決手段】回転子は、中心軸に沿って延びるシャフトと、前記シャフトが固定された鉄心と、前記鉄心の周方向に磁極を形成する磁石と、を有し、前記磁石は、前記鉄心の径方向位置を異ならせた複数層のそれぞれに配置され、前記磁石は、前記鉄心を軸方向に貫通して軸方向で複数に分割され、周辺環境に応じて軸方向での分割数が異なる。【選択図】図１

Description

本発明は、回転子及び回転電機に関する。

例えばＥＶ、ＨＥＶ、ＰＨＥＶ等の電動車両で用いられるモータにおいて、モータの過熱は性能や信頼性の低下を招くため、発熱の低減は重要な課題である。従来、モータの発熱を低減する技術が検討されている。

電動車両で用いられるモータとしては、例えば、永久磁石を埋め込んで配置した埋込磁石形回転子を採用したモータが用いられる。このようなモータでは、駆動中に永久磁石内に発生する渦電流に起因して発熱することが知られている。特許文献１には、永久磁石を回転子の回転軸に沿った方向（以下、軸方向という）に分割することで、磁石の渦電流損を下げ、減磁作用を引き起こす磁石温度の増大を防ぐ発明が開示されている。

特開２０２０－２２０４４０号公報

ところで、永久磁石を軸方向に分割する際には、永久磁石の温度が所望の最大磁石温度以下になるように、一定寸法で分割された磁石を配置することが考えられる。軸方向両端部に配置された磁石は、冷却効率が良いため平均磁石温度よりも低い傾向にあり、軸方向中央部に配置された磁石は、冷却効率が悪いため平均磁石温度よりも高い傾向にある。このため、軸方向中央部が最大磁石温度となり、軸方向中央部に最適な分割数が決定される。しかしながら、分割数を増やすほど生産工程が増えるためコストの肥大化につながる。

また、複数個の磁石によって構成される回転子については、回転軸の径方向で内径側に配置される磁石よりも外径側に配置される磁石の方が反磁界の影響を受けやすく、減磁作用を引き起こしやすい。

従来、例えば径方向に複数の磁石を配置する構成において、温度を抑えながらも分割数を増やしすぎることのない構造については検討されておらず、永久磁石の温度上昇を抑える構造に改善の余地があった。

本発明は、回転子に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑える構造を改善した回転電機を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る回転子は、中心軸に沿って延びるシャフトと、前記シャフトが固定された鉄心と、前記鉄心の周方向に磁極を形成する磁石と、を有し、前記磁石は、前記鉄心の径方向位置を異ならせた複数層のそれぞれに配置され、前記磁石は、前記鉄心を軸方向に貫通して軸方向で複数に分割され、周辺環境に応じて軸方向での分割数が異なる。

上記の一態様の回転子において、前記周辺環境は、放熱のしやすさ、損失密度、及び減磁のしやすさのうちの少なくとも一つである。

上記の一態様の回転子において、前記周辺環境が放熱のしやすさである場合に、前記磁石は、放熱しやすい箇所では分割数が少なく、放熱しにくい箇所では分割数が多い。

上記の一態様の回転子において、前記磁石は、軸方向端部では分割数が少なく、軸方向中央では分割数が多い。

上記の一態様の回転子において、前記周辺環境が損失密度である場合に、損失密度が高い前記磁石は分割数が多く、損失密度が低い前記磁石は分割数が少ない。

上記の一態様の回転子において、前記周辺環境が損失密度である場合に、径方向位置が異なる層のうち損失密度が高い層に配置された前記磁石は分割数が多く、損失密度が低い層に配置された前記磁石は分割数が少ない。

上記の一態様の回転子において、前記周辺環境が減磁のしやすさである場合に、減磁しやすい前記磁石は分割数が多く、減磁しやすい前記磁石同士の間に配置された前記磁石は分割数が少ない。

上記の一態様の回転子において、両端に空隙を有する前記磁石は分割数が多く、両端に空隙を有する前記磁石同士の間に配置された前記磁石は分割数が少ない。

本発明の一態様に係る回転電機は、前記ロータと、前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、を有する。

本発明の一態様によれば、回転子に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑える構造を改善した回転電機を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るモータの横断面図である。 本発明の第１実施形態に係るモータにおいて、図１に示した横断面図の一部を拡大して示す図である。 図２に示した部分の斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。 本発明の第２実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。 本発明の第３実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。 本発明の第４実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。 本発明の第５実施形態に係るモータにおいて、図１に示した横断面図の一部を拡大して示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。実施形態では説明を分かり易くするため、本発明の主要部以外の構造や要素については、簡略化または省略して説明する。また、図面において、同じ要素には同じ符号を付す。なお、図面に示す各要素の形状、寸法などは模式的に示したもので、実際の形状、寸法などを示すものではない。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るモータの横断面図である。第１実施形態のモータ１は、回転電機の一例である。モータ１は、インナーロータ型モータである。図１は、モータ１の回転軸Ａｘに直交する方向の横断面を示している。図１において、モータ１の回転軸Ａｘの延びる方向は紙面垂直方向である。

特に断りのない限り、回転軸Ａｘの延びる方向に沿った方向、すなわち回転軸Ａｘに平行な方向を単に「軸方向」と呼ぶ。また、回転軸Ａｘを中心とする径方向を単に「径方向」と呼ぶ。また、回転軸Ａｘを中心とする周方向、すなわち、中心軸Ｊの軸周りを単に「周方向」と呼ぶ。軸方向において、後述の図３における軸方向を示す矢印が指す側を軸方向一方側と呼び、逆側を軸方向他方側と呼ぶ。呼径方向において回転軸Ａｘに近づく側を「径方向内側」と呼び、回転軸Ａｘから遠ざかる側を「径方向外側」と呼ぶ。

モータ１は、ロータ２とステータ３とを有する。ロータ２は、鉄心４とシャフト５と永久磁石６とを有する。シャフト５は、回転軸Ａｘと同軸であり、軸方向に延びる。ロータ２は、円柱形状であり、回転軸Ａｘと同軸である。ロータ２は、永久磁石６が埋め込まれて配置された埋込磁石形の回転子の一例である。ステータ３は固定子の一例である。

ステータ３は、円筒形状であり、回転軸Ａｘと同軸である。ステータ３は、径方向打つ側の空間部分にロータ２を収容する。ステータ３は、ロータ２の径方向外側にギャップを介して配置される。ステータ３の内周側には、それぞれ回転軸Ａｘに向けて径方向内側に突出するティース３ａが周方向に等間隔をおいて複数並んで設けられている。隣り合うティース３ａ同士の間の空間は、それぞれスロット３ｂを形成する。スロット３ｂには、ステータコイルが収容される。

モータ１は、ステータコイルに流れる電流を制御することによりステータ３の磁界を順番に切り替え、ロータ２に配置された永久磁石６の磁界との吸引力又は反発力により、回転軸Ａｘを中心としてロータ２を回転させる。

ロータ２の鉄心４は、例えば、打ち抜き加工された珪素鋼板を軸方向に積層して形成される円筒状の部材である。鉄心４を構成する個々の珪素鋼板の間には絶縁性接着剤が介在しており、個々の珪素鋼板は互いに絶縁状態にある。鉄心４は、回転軸Ａｘと同軸である。鉄心４の軸心部には、回転軸Ａｘに沿ってシャフト５が固定されている。シャフト５は、例えば、鉄心４に嵌入されることで、固定される。ャフト５は、軸受により回転自在に支持される。

第１実施形態のロータ２は８極ロータであり、ロータ２の鉄心４には、周方向に沿って等間隔に８つの主磁極が構成されるように所定の配列で複数の永久磁石６が配置される。なお、ロータ２において周方向に隣り合う主磁極は、それぞれ逆の極性となるように永久磁石６が配置される。

図２は、図１に示した横断面図の一部を拡大して示す図である。図２は、８つの主磁極のうちの一つを示している。その他の磁極は、図２と同様であるので図示および重複説明はいずれも省略する。図３は、図２に示した部分の斜視図である。

本実施形態の鉄心４は、永久磁石６を収容する貫通孔７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄを有する。貫通孔７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄは、鉄心４を軸方向に貫通する。貫通孔７ａは、永久磁石６のうち永久磁石６ａを収容する。貫通孔７ｂは、永久磁石６のうち永久磁石６ｂを収容する。貫通孔７ｃは、永久磁石６のうち永久磁石６ｃを収容する。貫通孔７ｄは、永久磁石６のうち永久磁石６ｄを収容する。

貫通孔７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄのそれぞれは、向きや大きさは異なるが、形状は類似しているので、形状については代表して貫通孔７ａについて説明し、貫通孔７ｂ、７ｃ及び７ｄの説明は省略する。

貫通孔７ａは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で反時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。貫通孔７ａの断面形状は、この向きに延びる形状である。

貫通孔７ｂは、貫通孔７ａに対し周方向で時計回りにずれた位置に配置されている。貫通孔７ｂは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。貫通孔７ｂの断面形状は、この向きに延びる形状である。

貫通孔７ｃは、貫通孔７ａよりも径方向外側に配置されている。貫通孔７ｃは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で反時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。貫通孔７ｃの断面形状は、この向きに延びる形状である。

貫通孔７ｄは、貫通孔７ｂよりも径方向外側に配置されている。貫通孔７ｄは、貫通孔７ｃに対し周方向で時計回りにずれた位置に配置されている。貫通孔７ｄは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。貫通孔７ａの断面形状は、この向きに延びる形状である。

本実施形態では、永久磁石６ａ及び永久磁石６ｂは径方向位置がほぼ同一であって第１層と呼び、永久磁石６ｃ及び永久磁石６ｄは径方向位置がほぼ同一であって第２層と呼ぶ。永久磁石６ａ及び永久磁石６ａは、永久磁石６ｃ及び永久磁石６ｄよりも径方向内側に配置される。このように、本実施形態では、磁石が２つの層に配置された２層配置であるが、本発明はこれに限られるものではなく、磁石が１つの層に配置された１層配置でもよいし、磁石が２つ以上の層に配置された複数層配置でもよい。

貫通孔７ａは、永久磁石６ａが埋め込まれる中央部７ａ１を有する。貫通孔７ａは、中央部７ａ１の径方向外側に端部７ａ２を有する。貫通孔７ａは、中央部７ａ１の径方向内側に端部７ａ３を有する。端部７ａ２と端部７ａ３とを結ぶ直線と直交する方向での中央部７ａ１の幅は、端部７ａ２の幅や端部７ａ３の幅よりも短い。貫通孔７ａの中央部７ａ１に嵌まった永久磁石６ａは、端部７ａ２や端部７ａ３まで達していない。端部７ａ２や端部７ａ３は、フラックスバリアとしての機能を果たす。

永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれの軸方向長さは、貫通孔７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄそれぞれの軸方向長さとほぼ等しい。永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれは鉄心４を軸方向に貫通する。代表して永久磁石６ａについて説明すると、永久磁石６ａの軸方向両端は、鉄心４の両端に達し、鉄心４の外部に近いので放熱しやすく、永久磁石６ａの軸方向中央に比べて温度が上がりにくい。

永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれは、軸方向に分割されている。永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれは、直方体の磁石を軸方向に複数並べた構造である。永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれの形状は、直方体に限られるものではない。本実施形態では、永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ及び６ｄそれぞれの分割のパターンを、軸方向中央から軸方向一方側にかけて第１パターンとし、軸方向中央から軸方向他方側にかけて第２パターンとする。

図４は、本発明の第１実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。本実施形態において、永久磁石６ａ及び６ｂは内周側磁石の一例であり、永久磁石６ｃ及び６ｄは外周側磁石の一例である。図４では、内周側磁石として永久磁石６ａを挙げ、外周側磁石として永久磁石６ｃを挙げている。本実施形態では、第１パターンと第２パターンとで、軸方向中央から軸方向端部に向けての磁石の分割パターンを同一にしているが、本発明はこれに限られるものではなく、第１パターンと第２パターンとで異なる分割パターンにしてもよい。

図４において、永久磁石６ａ及び６ｃに記載のａ、ｂ、ｃ及びｄは、分割された磁石のそれぞれを示す。永久磁石６ａは、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ａ、磁石ｂ、磁石ｃ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｃ、磁石ｂ及び磁石ａに分割されている。軸方向一方側端部の磁石ａと軸方向他方側端部の磁石ａのように、同じ名称の磁石同士は軸方向長さが等しい。磁石ｂの軸方向長さは、磁石ａの軸方向長さよりも短い。磁石ｃの軸方向長さは、磁石ｂの軸方向長さよりも短い。磁石ｄの軸方向長さは、磁石ｃの軸方向長さよりも短い。本実施形態では、永久磁石６ｃも、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ａ、磁石ｂ、磁石ｃ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｃ、磁石ｂ及び磁石ａに分割されている。図４に示す磁石の分割数は、一例であって、本発明はこれに限られるものではない。

本実施形態では、軸方向中央を境とし、軸方向端部に向かって磁石分割数を少なくする。すなわち、永久磁石６ａ及び６ｃは、軸方向中央の方が、軸方向端部よりも細かく分割されて分割数が多い。

図４の例では、磁石を軸方向に分割したときの分割寸法を、軸方向中央の磁石の軸方向長さ＜軸方向端部の磁石の軸方向長さとしている。磁石の軸方向長さが長いということは、磁石の軸方向での分割数が少ないということである。

本実施形態によれば、径方向に複数の磁石を配置する構成において、永久磁石６ａ及び６ｃを、軸方向中央の方が、軸方向端部よりも細かく分割することで、ロータ２に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また、本実施形態によれば、効果的に磁石の軸方向の分割総数を減少することができ、製造コストを下げることができる。

本実施形態では、放熱のしやすさという周辺環境に応じて磁石の軸方向での分割数を異ならせている。すなわち、放熱しやすい箇所では分割数を少なくし、放熱しにくい箇所では分割数を多くすることで、温度上昇を防ぎながら、磁石の軸方向の分割総数を減少して、製造コストを下げることができる。

＜第２実施形態＞
図５は、本発明の第２実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。第２実施形態においても、図１、図２及び図３の構造は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

図５において、永久磁石６ａは、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ａ、磁石ｂ、磁石ｃ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｃ、磁石ｂ及び磁石ａに分割されている。本実施形態では、永久磁石６ｃも、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ａ、磁石ｂ、磁石ｃ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｃ、磁石ｂ及び磁石ａに分割されている。図５に示す磁石の分割数は、一例であって、本発明はこれに限られるものではない。本実施形態では、軸方向中央において、軸方向長さが最も短い磁石ｄを４つ並べて配置することで、軸方向中央における磁石の分割数を多くしている。なお、軸方向長さが等しい磁石を、軸方向で隣接して複数配置してもよい。

図５の例では、磁石を軸方向に分割したときの分割寸法を、軸方向中央の磁石の軸方向長さ≦軸方向端部の磁石の軸方向長さとしている。ただし、外周側磁石と内周側磁石の分割数が同じ場合には、軸方向最中央の磁石の軸方向長さ＜軸方向最端部の磁石の軸方向長さとするのが望ましい。

本実施形態によれば、径方向に複数の磁石を配置する構成において、永久磁石６ａ及び６ｃを、軸方向中央で、より細かく分割することで、ロータ２に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また、本実施形態によれば、効果的に磁石の軸方向の分割総数を減少することができ、製造コストを下げることができる。

＜第３実施形態＞
図６は、本発明の第３実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。第３実施形態においても、図１、図２及び図３の構造は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

図６において、永久磁石６ａは、すべて軸方向長さが等しい６個の磁石ｂに分割されている。本実施形態では、永久磁石６ｃは、すべて軸方向長さが等しい２２個の磁石ａに分割されている。本実施形態では、磁石ａの軸方向長さは、磁石ｂの軸方向長さよりも短い。

図６の例では、外周側磁石の損失密度＞内周側磁石の損失密度であることから、外周側磁石の軸方向の分割数＞内周側磁石の軸方向の分割数としている。ただし、モータ１の運転領域によっては外周側磁石損失密度＜内周側磁石損失密度となるため、外周側磁石の軸方向の分割数＜内周側磁石の軸方向の分割数としてもよい。

本実施形態によれば、径方向に複数の磁石を配置する構成において、内周側磁石よりも外周側磁石をより細かく分割することで、ロータ２に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また、本実施形態によれば、効果的に磁石の軸方向の分割総数を減少することができ、製造コストを下げることができる。また、本実施形態によれば、軸方向長さが等しく分割することで、製造コストを下げることができる。

本実施形態では、損失密度という周辺環境に応じて磁石の軸方向での分割数を異ならせている。すなわち、損失密度が高い磁石では分割数を多くし、損失密度が低い磁石では分割数を少なくすることで、温度上昇を防ぎながら、磁石の軸方向の分割総数を減少して、製造コストを下げることができる。

＜第４実施形態＞
図７は、本発明の第４実施形態に係る永久磁石６の分割パターンの一例を示す概略側断面図である。第４実施形態においても、図１、図２及び図３の構造は第１実施形態と同様であるので、その説明は省略する。

図７において、永久磁石６ａは、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ａ、磁石ｂ、磁石ｃ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｄ、磁石ｃ、磁石ｂ及び磁石ａに分割されている。本実施形態では、永久磁石６ｃは、軸方向一方側端部から軸方向他方側に向けて、順に、磁石ｅ、磁石ｆ、磁石ｆ及び磁石ｅに分割されている。磁石ｆの軸方向長さは、磁石ｅの軸方向長さよりも短い。図７に示す磁石の分割数は、一例であって、本発明はこれに限られるものではない。図７の例では、図４、５及び６に示した分割手法を組み合わせて用いている。

本実施形態によれば、径方向に複数の磁石を配置する構成において、永久磁石６ａ及び６ｃを、軸方向中央の方が、軸方向端部よりも細かく分割することで、ロータ２に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また本実施形態によれば、径方向に複数の磁石を配置する構成において、内周側磁石よりも外周側磁石をより細かく分割することで、ロータ２に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また、本実施形態によれば、効果的に磁石の軸方向の分割総数を減少することができ、製造コストを下げることができる。

＜第５実施形態＞
図８は、本発明の第５実施形態に係るモータにおいて、図１に示した横断面図の一部を拡大して示す図である。本実施例では、軸方向と直交する面における磁石の配置について、図２とは別の例を示す。

本実施形態は、永久磁石６として、永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆを有する。鉄心４は、永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ及び１６ｆを収容する貫通孔を有する。

永久磁石１６ａは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で反時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。永久磁石１６ｂは、永久磁石１６ａに対し周方向で時計回りにずれた位置に配置されている。永久磁石１６ｂは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。永久磁石１６ｃは、周方向位置で永久磁石１６ａと永久磁石１６ｂとの間であって、径方向位置で永久磁石１６ａ及び永久磁石１６ｂの径方向内側と同じ位置に配置されている。

永久磁石１６ｄは、永久磁石１６ａよりも径方向外側に配置されている。永久磁石１６ｅは、永久磁石１６ｂよりも径方向外側に配置されている。永久磁石１６ｆは、永久磁石１６ｃよりも径方向外側に配置されている。

永久磁石１６ｄは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で反時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。永久磁石１６ｅは、永久磁石１６ｄに対し周方向で時計回りにずれた位置に配置されている。永久磁石１６ｅは、径方向と平行な向きに対して、径方向外側が周方向で時計回りに９０度以内の角度でずれた向きで配置されている。永久磁石１６ｆは、周方向位置で永久磁石１６ｄと永久磁石１６ｅとの間であって、径方向位置で永久磁石１６ｄ及び永久磁石１６ｅの径方向内側と同じ位置に配置されている。

永久磁石１６ａ、１６ｂ、１６ｄ及び１６ｅは、それぞれの両端にフラックスバリアとして機能する空隙を有する。永久磁石１６ｃ及び１６ｅｆは、両端に空隙を有する磁石同士の間に配置されている。磁石両端に空隙を有する２つの磁石は減磁しやすくなっている。本実施形態では、磁石両端に空隙を有する２つの減磁しやすい磁石の軸方向分割数を、両端に空隙を有する磁石同士の間に配置されている磁石の軸方向分割数よりも多くするようにしている。両端に空隙を有する磁石同士の間に配置されている磁石は、図８の例では、例えば永久磁石１６ａと１６ｂとの間に永久磁石１６ｃが一つであるが、永久磁石１６ａと１６ｂとの間に複数の磁石を配置してもよい。

本実施形態によれば、永久磁石１６ａ及び１６ｂを、永久磁石１６ｃよりも細かく分割することで、鉄心４に埋め込まれた永久磁石の温度上昇を抑えることができる。また、本実施形態によれば、効果的に磁石の軸方向の分割総数を減少することができ、製造コストを下げることができる。

本実施形態では、減磁のしやすさという周辺環境に応じて磁石の軸方向での分割数を異ならせている。すなわち、減磁しやすい磁石では分割数を多くし、減磁しやすい磁石同士の間に配置された磁石では分割数を少なくすることで、温度上昇を防ぎながら、磁石の軸方向の分割総数を減少して、製造コストを下げることができる。

なお、本実施形態では、永久磁石１６ａ、永久磁石１６ｂ及び永久磁石１６ｃを第１層とし、永久磁石１６ｄ、永久磁石１６ｅ及び永久磁石６ｆを第２層として、図４から図７に示した磁石の軸方向における分割パターンを適用した分割を行ってもよい。

以上説明した本発明によれば、放熱性が悪く磁石温度が高くなる軸方向中央の磁石の軸方向での分割数を多くし、放熱性が良く磁石温度が低くなる軸方向端部では磁石の軸方向での分割数を少なくすることによって、平均磁石温度を低減しながら、分割総数を減少させることができる。

また本発明によれば、高調波電流の影響を受けやすい外周側磁石の軸方向での分割数を多くし、高調波電流の影響を受けにくい内周側磁石の軸方向での分割数を少なくすることで分割総数を減少させることができる。なお、モータの運転領域によっては、外周側磁石損失密度が内周側磁石損失密度よりも小さくなる場合があり、この場合は、外周側磁石の軸方向での分割数を内周側磁石の軸方向での分割数よりも小さくしてもよい。磁石損失は高調波電流によって生じる渦電流損であり、磁石を分割し磁石間を絶縁することで渦電流を小さくし損失を低減することができる。したがって軸方向中央における磁石の軸方向での分割数、外周側磁石又は内周側磁石のうち損失密度が大きい方の磁石の軸方向での分割数を多くすることで損失が低減し熱の発生を抑えることができる。

また本発明によれば、磁石両端に空隙を有する２つの磁石の分割数を多くし、それらの間に配置される１つ以上の磁石の分割数を少なくすることによって、反磁界減磁の影響を軽減しながら、分割総数を減少させることができる。

本発明は、周辺環境としての放熱のしやすさ、損失密度、及び減磁のしやすさの組み合わせに応じて、磁石の軸方向での分割数を決定してもよい。

本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行ってもよい。また本発明は、各実施形態の組み合わせを含む。加えて、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて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全ての変更が含まれることが意図される。

１…モータ、２…ロータ、３…ステータ、４…鉄心、５…シャフト、６…永久磁石

Claims (9)

1. 中心軸に沿って延びるシャフトと、
   前記シャフトが固定された鉄心と、
   前記鉄心の周方向に磁極を形成する磁石と、
   を有し、
   前記磁石は、前記鉄心の径方向位置を異ならせた複数層のそれぞれに配置され、
   前記磁石は、前記鉄心を軸方向に貫通して軸方向で複数に分割され、周辺環境に応じて軸方向での分割数が異なる、
   ことを特徴とする回転子。
2. 前記周辺環境は、放熱のしやすさ、損失密度、及び減磁のしやすさのうちの少なくとも一つである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転子。
3. 前記周辺環境が放熱のしやすさである場合に、前記磁石は、放熱しやすい箇所では分割数が少なく、放熱しにくい箇所では分割数が多い、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転子。
4. 前記磁石は、軸方向端部では分割数が少なく、軸方向中央では分割数が多い、
   ことを特徴とする請求項３に記載の回転子。
5. 前記周辺環境が損失密度である場合に、損失密度が高い前記磁石は分割数が多く、損失密度が低い前記磁石は分割数が少ない、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転子。
6. 前記周辺環境が損失密度である場合に、径方向位置が異なる層のうち損失密度が高い層に配置された前記磁石は分割数が多く、損失密度が低い層に配置された前記磁石は分割数が少ない、
   ことを特徴とする請求項５に記載の回転子。
7. 前記周辺環境が減磁のしやすさである場合に、減磁しやすい前記磁石は分割数が多く、減磁しやすい前記磁石同士の間に配置された前記磁石は分割数が少ない、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転子。
8. 両端に空隙を有する前記磁石は分割数が多く、両端に空隙を有する前記磁石同士の間に配置された前記磁石は分割数が少ない、
   ことを特徴とする請求項２に記載の回転子。
9. 請求項１に記載のロータと、
   前記ロータの径方向外側にエアギャップを介して配置されるステータと、
   を有する、
   ことを特徴とする回転電機。
   
   

Images