JP7435482B2 - 回転電機用ロータ - Google Patents

Description

本発明は回転電機用ロータに係り、特に、空洞部の位置を適切に定めることができる技術に関するものである。

円筒形状のロータコアを有するとともに、そのロータコアには、磁石取付部を有する一対のフラックスバリアがｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に設けられ、前記磁石取付部に磁石が配設されているとともに、前記ｑ軸上に空洞部が設けられており、前記ｑ軸に沿ってステータ磁束が通過させられる回転電機用ロータが知られている。特許文献１に記載の技術はその一例である。特許文献１では、ｑ軸の両側の磁石が逆Ｖ字形状を成す姿勢で配置されており、内周側程離間距離が長くなって磁気抵抗が大きくなることから、磁石の中間位置を結ぶ円弧よりもロータコアの内周側では磁力線が殆ど流れないと見做して、その円弧よりもロータコアの内周側に空洞部が設けられている（特許文献１の図２参照）。

特許第６０４２９７６号公報

しかしながら、特許文献１では一対の磁石の内周側端部を結ぶ直線上に空洞部が設けられており、その内周側端部の相互間にも磁力線が通るため、空洞部が磁石磁束の通過を阻害し、磁束量が減少してモータトルクが低下するとともに、磁束密度の上昇で鉄損が増加してモータ効率が低下する恐れがある。空洞部を磁石から遠ざければ磁石磁束の通過を阻害する恐れはないが、磁石に対する冷却性能が低下するため、過熱による減磁でモータトルクが低下する。

本発明は以上の事情を背景として為されたもので、その目的とするところは、磁石磁束の通過を阻害することを抑制しつつ磁石にできるだけ近い位置に空洞部を設けられるようにすることにある。

かかる目的を達成するために、第１発明は、（ａ）円筒形状のロータコアを有するとともに、そのロータコアには、磁石取付部を有する一対のフラックスバリアがｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に設けられ、前記磁石取付部に磁石が配設されているとともに、前記ｑ軸上に空洞部が設けられており、前記ｑ軸に沿ってステータ磁束が通過させられる回転電機用ロータにおいて、（ｂ） 前記一対のフラックスバリアには、前記磁石として第１磁石と該第１磁石よりも外周側の第２磁石とが前記ｑ軸を挟んで対称的にそれぞれ一対設けられているとともに、その第１磁石及び該第２磁石はロータ軸の中心線と直角な断面が長方形断面で、前記ロータコアの内周側へ向かうに従って拡開する逆Ｖ字形状を成す姿勢でそれぞれ配置され、前記第１磁石の前記逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１の角度は前記第２磁石の前記逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２の角度よりも大きくされている一方、（ｃ） 前記ｑ軸の両側に設けられた前記一対のフラックスバリアの相互間の最短距離を、前記ステータ磁束が通過するｑ軸突極幅Ｗｑ１とし、（ｄ） 前記一対の第１磁石の各々の角部のうち前記ロータコアの最も内周側に位置する内周側角部を起点及び終点として結び且つ前記頂点Ｓ２を中心とする円弧を、前記第１磁石の磁束である磁石磁束の境界仮想線Ｌｍとして、（ｅ）前記空洞部は前記境界仮想線Ｌｍよりも前記ロータコアの内周側に設けられているとともに、（ｆ） 前記第１磁石と前記空洞部との間の距離が最も近い部分を結んだ線分を最短線分Ｌｓとして、その最短線分Ｌｓ上において前記境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐよりも前記空洞部側の長さをｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２とした場合に、そのｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２が前記ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さいことを特徴とする。

第２発明は、第１発明の回転電機用ロータにおいて、(a) 前記ロータコアには、少なくとも２つのフラックスバリアが外周側へ向かうに従って拡開するように設けられたＶ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンを１組として、前記ロータ軸の中心線まわりに等角度間隔で複数組設けられており、(b) 周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンの中間線が前記ｑ軸で、そのｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリアが、前記ｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に設けられた前記一対のフラックスバリアであることを特徴とする。

第３発明は、第１発明又は第２発明の回転電機用ロータにおいて、前記ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２は、前記ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つそのｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上であることを特徴とする。

このような回転電機用ロータにおいては、ｑ軸を挟んで対称的に設けられた一対の第１磁石の内周側角部を通る直線または円弧を境界仮想線Ｌｍとし、その境界仮想線Ｌｍよりもロータコアの内周側に空洞部が設けられているため、空洞部が磁石磁束の通過を阻害することが抑制され、空洞部に起因するモータトルクやモータ効率の低下が抑制される。また、第１磁石と空洞部との間の最短線分Ｌｓ上において境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐよりも空洞部側の長さをｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２とした場合に、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２は、ｑ軸の両側のフラックスバリアの最短距離であるｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さいため、磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を確保しつつ第１磁石にできるだけ近い位置に空洞部が設けられるようになり、空洞部による第１磁石の冷却性能が適切に得られて過熱減磁によるモータトルクの低下が抑制される。ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は空洞部によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１より小さくてもステータ磁束の通過断面を確保することができる。
第１磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１の角度は第２磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２の角度よりも大きくされ、第１磁石よりもロータコアの外周側に配設された第２磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２を中心として一対の第１磁石の内周側角部を起点及び終点として結ぶ円弧が境界仮想線Ｌｍであるため、その境界仮想線Ｌｍは第１磁石の磁石磁束の境界線に近似し、上記発明の効果が適切に得られる。

第２発明は、フラックスバリアがＶ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンを１組としてロータコアの中心線まわりに複数組設けられており、周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンの中間線がｑ軸で、そのｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリアが逆Ｖ字形状を形成する姿勢で配置されている場合で、本発明が好適に適用される。

第３発明は、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上であるため、第１磁石に近い位置に空洞部を設けて第１磁石の冷却性能を確保しつつ磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。すなわち、ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は空洞部によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２をｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上とすることで、ステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。

本発明の一実施例である回転電機用ロータを備えている回転電機を説明する概略断面図である。 中心線Ｏと直角なロータの断面図で、中心線Ｏまわりの１／４部分を拡大して示した図である。 図２のロータのｑ軸近傍部分を更に拡大して示した図である。 本発明の他の実施例を説明する図で、図３に対応するｑ軸近傍部分の拡大図である。

回転電機は回転電気機械のことで、回転機と言われることもあり、電動モータや発電機、或いはその両方で用いられるモータジェネレータで、例えば永久磁石型同期モータなどである。磁石は、希土類磁石が好適に用いられるが、他の永久磁石が用いられても良い。フラックスバリアは、ロータコアの外周側へ向かうに従って拡開するＶ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンを１組として、ロータコアの中心線まわりに等角度間隔で複数組設けられ、周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンの中間線がｑ軸とされ、そのｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリアが逆Ｖ字形状を形成する姿勢で対称的に配置されるが、フラックスバリアの配置パターンは適宜定められる。フラックスバリアには、例えば所定の空洞が残るように１または複数の磁石が配設されるが、フラックスバリアの全域に磁石が埋設されても良い。フラックスバリアを複数に分割して設け、前記第１磁石および前記第２磁石を別々のフラックスバリアに配設することも可能である。

空洞部としては、必要に応じて冷却流体が流通させられる冷却孔が適当であるが、肉抜き孔等でも良い。境界仮想線Ｌｍは、例えば一対の第１磁石の内周側角部を結ぶ直線や、外周側の第２磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２を中心として第１磁石の内周側角部を通る円弧が適当であるが、第１磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１を中心として第１磁石の内周側角部を通る円弧であっても良いなど、種々の態様が可能である。頂点Ｓ１よりもロータコアの外周側の点を中心とする円弧が望ましい。第２磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２の角度は、例えば第１磁石の逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１の角度よりも小さくされるが、頂点Ｓ１の角度と同じか大きくても良い。外周側の第２磁石は省略しても良い。ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２は、ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上であることが望ましいが、ｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２より短くても良い。磁石の長方形断面は、例えば複数の磁石が密接するように並べて配置されることにより全体として長方形断面になる場合でも良い。

以下、本発明の実施例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において、図は説明のために適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比や角度、形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例である回転電機用ロータ１２（以下、単にロータ１２という）を備えている回転電機１０を説明する図で、中心線Ｏに沿って切断した概略断面図である。図２は、中心線Ｏと直角なロータ１２の断面図で、１／４部分（９０°の角度範囲）を拡大して示した図である。この回転電機１０は永久磁石埋込型同期モータで、電動モータおよび発電機として択一的に用いることができるモータジェネレータであり、例えばハイブリッド車両を含む電気自動車の駆動力源として好適に用いられる。回転電機１０は、中心線Ｏと同心に設けられたロータ１２およびステータ１４を備えている。本実施例の説明では回転電機１０の中心線Ｏを、ロータ１２やステータ１４、ロータ軸２０の中心線としても使用する。ステータ１４は、ロータ１２の外周側に配設された円筒形状のステータコア１６と、そのステータコア１６に巻回された複数のステータコイル１８とを備えている。ステータコア１６は、多数の円環形状の鋼板を中心線Ｏに対して垂直な姿勢で軸方向、すなわち中心線Ｏと平行な方向に積層したもので、圧入或いは取付ボルト等を介して図示しないケースに固定されている。

ロータ１２は、ロータ軸２０の外周面に取り付けられた円筒形状のロータコア２２と、そのロータコア２２に埋設された多数の磁石２４とを備えている。ロータコア２２は、多数の円環形状の鋼板を中心線Ｏに対して垂直な姿勢で軸方向、すなわち中心線Ｏと平行な方向に積層したもので、その両端部に一対のエンドプレート３０、３０が設けられてロータ軸２０に固定されている。ロータ軸２０には鍔部３２が設けられているとともにナット３４が螺合されるようになっており、ロータコア２２は、その鍔部３２とナット３４との間で挟圧されてロータ軸２０に固定される。磁石２４は希土類磁石で、必要に応じて絶縁被膜によって被覆される。

図２に示されているように、ロータコア２２には４種類のフラックスバリア４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ（以下、特に区別しない場合は単にフラックスバリア４０という。）がそれぞれ軸方向に貫通して設けられており、そのフラックスバリア４０の磁石取付部にそれぞれ磁石２４が挿入されて接着剤等により一定の姿勢で固定されている。図２では、磁石２４を６種類の磁石Ａ、ａ、Ｂ、ｂ、Ｃ、ｃで区別して表しており、以下の説明では必要に応じて磁石２４を磁石Ａ、ａ、Ｂ、ｂ、Ｃ、ｃという。磁石Ａ、ａ、Ｂ、ｂ、Ｃ、ｃは、何れも中心線Ｏと直角な断面が長方形断面で、ロータコア２２と略同じ長さ寸法を有する直方体形状を成している。フラックスバリア４０ａには磁石Ａが取り付けられ、フラックスバリア４０ｂには磁石ａが取り付けられ、フラックスバリア４０ｃには２個の磁石Ｂ、ｂが取り付けられ、フラックスバリア４０ｄには２個の磁石Ｃ、ｃが取り付けられている。フラックスバリア４０ｃ、４０ｄは、途中で折れ曲がった長手形状を成しており、折れ曲がり部分の両側にそれぞれ磁石Ｂ、ｂ、Ｃ、ｃが固定されている。また、各フラックスバリア４０には、磁石２４の両側に空洞部分が残っており、磁石２４を冷却する冷却流体の通路として利用できる。

４種類のフラックスバリア４０ａ～４０ｄは、ロータコア２２の外周側へ向かうに従って拡開するＶ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンＰｖで設けられているとともに、そのＶ字配置パターンＰｖを１組として、ロータコア２２の中心線Ｏまわりに等角度間隔で複数組（本実施例では８組）設けられている。Ｖ字配置パターンＰｖは、中心線Ｏを通るｄ軸を中心線として対称形状を成しており、磁石Ａが設けられたフラックスバリア４０ａと磁石ａが設けられたフラックスバリア４０ｂは対称形状で、磁石Ｂ、ｂが設けられたフラックスバリア４０ｃと磁石Ｃ、ｃが設けられたフラックスバリア４０ｄは対称形状である。すなわち、本実施例のＶ字配置パターンＰｖは、一対のフラックスバリア４０ｃおよび４０ｄの外周側に、一対のフラックスバリア４０ａおよび４０ｂが設けられた二重構造を成している。なお、磁石Ｂ、ｂが設けられたフラックスバリア４０ｃ、および磁石Ｃ、ｃが設けられたフラックスバリア４０ｄだけでも、ロータコア２２の外周側へ向かうに従って拡開するＶ字配置パターンＰｖと見做すことができる。

このようなロータ１２においては、周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンＰｖの中間線がｑ軸となり、回転電機１０として使用される際にステータ１４によって形成される回転磁界の磁束（ステータ磁束）は、そのｑ軸に沿ってロータ１２内を通過する。この場合、ｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリア４０ｃ、４０ｄは、ロータコア２２の内周側へ向かうに従って拡開する逆Ｖ字形状を成すように、ｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に配置される。また、フラックスバリア４０ｃ、４０ｄに固定された長方形断面の磁石ＢとＣ、ｂとｃも、長方形断面の長辺が逆Ｖ字形状を形成する姿勢となり、ｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に配置される。ロータコア２２の内周側に配置された一対の磁石ｂおよびｃは第１磁石で、外周側に配置された一対の磁石ＢおよびＣは第２磁石であり、以下の説明では必要に応じて第１磁石ｂ、ｃ、第２磁石Ｂ、Ｃともいう。内周側の第１磁石ｂおよびｃの逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１（図３参照）の角度は、外周側の第２磁石ＢおよびＣの逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２の角度よりも大きい。頂点Ｓ１の角度は９０°以上で、本実施例では約１２０°である。図２の実線の矢印ｆｓは、ｑ軸に沿って通過するステータ磁束の磁力線の一例であり、ｑ軸の両側に設けられたフラックスバリア４０ｃ、４０ｄの相互間の最短距離がｑ軸突極幅Ｗｑ１で、そのｑ軸突極幅Ｗｑ１の内側をステータ磁束が通過させられる。ステータ磁束の磁力線ｆｓの方向は逆向きでも良い。

一方、上記ｑ軸上であって、フラックスバリア４０ｃ、４０ｄよりもロータコア２２の内周側部分には、ロータコア２２を軸方向に貫通するように冷却孔４２が設けられている。冷却孔４２は、磁石２４の中の特にロータコア２２の最も内周側に配設された一対の第１磁石ｂ、ｃを冷却するためのもので、内部を冷却流体が流通させられる。冷却孔４２は、ｑ軸を対称軸として周方向の両側に対称的に設けられており、ロータコア２２の外周側に向かって凸となる湾曲形状を成している。この冷却孔４２は、ｑ軸方向においてロータコア２２の最も内周側に配設されている一対の第１磁石ｂ、ｃよりもロータコア２２の内周側に設けられている。冷却孔４２は空洞部に相当する。

第１磁石ｂとｃ、第２磁石ＢとＣは、それぞれＮＳの極性が反対で、第１磁石ｂとｃの対面部分の間、第２磁石ＢとＣの対面部分の間には、それぞれ磁石磁束が形成される。図２の破線の矢印ｆｒ１～ｆｒ４は、第１磁石ｂとｃ、第２磁石ＢとＣとの間の磁石磁束の磁力線を例示したもので、第１磁石ｂおよびｃのｑ軸を挟んで互いに対面する側の長辺の内周側端部の相互間を結ぶ磁力線ｆｒ１と外周側端部の相互間を結ぶ磁力線ｆｒ２との間の領域が、第１磁石ｂとｃとの間の磁石磁束の通過領域である。また、第２磁石ＢおよびＣのｑ軸を挟んで互いに対面する側の長辺の内周側端部の相互間を結ぶ磁力線ｆｒ３と外周側端部の相互間を結ぶ磁力線ｆｒ４との間の領域が、第２磁石ＢとＣとの間の磁石磁束の通過領域である。磁石磁束の磁力線ｆｒ１～ｆｒ４の方向は逆向きでも良く、磁力線ｆｒ１～ｆｒ４の経路は、磁石ｂ、ｃ、Ｂ、Ｃの姿勢や磁気量（磁気モーメント）、ロータコア２２の透磁率等によって相違する。

図３は、ｑ軸の両側の一対のフラックスバリア４０ｃ、４０ｄおよび冷却孔４２の近傍部分を更に拡大して示した図である。この図３において、ロータコア２２の外周側に配置された一対の第２磁石ＢおよびＣの逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２を中心とする円弧であって、ロータコア２２の内周側に配設された一対の第１磁石ｂ、ｃの角部のうち最も内周側に位置する内周側角部ｂｉ、ｃｉを通る円弧を、その第１磁石ｂ、ｃ間の磁束である磁石磁束の境界仮想線Ｌｍとする。そして、前記冷却孔４２は、この境界仮想線Ｌｍよりもロータコア２２の内周側に設けられており、これにより冷却孔４２が磁石磁束の通過を阻害することが抑制され、冷却孔４２に起因するモータトルクやモータ効率の低下が抑制される。境界仮想線Ｌｍは図２の磁力線ｆｒ１と近似しており、冷却孔４２が境界仮想線Ｌｍよりもロータコア２２の内周側に設けられることにより、冷却孔４２が磁石磁束の通過を阻害することが適切に抑制される。境界仮想線Ｌｍは頂点Ｓ２の位置すなわち第２磁石Ｂ、Ｃの姿勢によって変化し、境界仮想線Ｌｍが磁力線ｆｒ１よりもロータコア２２の外周側になり、冷却孔４２によって磁束の通過が阻害される可能性もあるが、少なくとも一対の第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを結ぶ直線よりもロータコア２２の内周側になるため、前記特許文献１のように一対の第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを結ぶ直線上に冷却孔４２が設けられる場合に比較して、阻害の程度が軽減される。

また、図３において、冷却孔４２と一方の第１磁石ｂとの間の距離が最も短い部分を結んだ線分を最短線分Ｌｓとする。本実施例では、第１磁石ｂの長方形断面の長辺がｑ軸に対して約６０°で交差するように傾斜しており、冷却孔４２は長方形断面の長辺に対して垂直方向の位置を含んで設けられているため、図３から明らかなようにその長辺と冷却孔４２との間に最短線分Ｌｓが定められる。そして、この最短線分Ｌｓ上に前記境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐが存在し、最短線分Ｌｓの長さを最短距離Ｗｂ、交点Ｐから第１磁石ｂまでの長さをｄ軸磁束通過幅Ｗｄ、交点Ｐから冷却孔４２までの長さをｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２とすると、最短距離Ｗｂは次式(1) で表すことができる。ｄ軸磁束通過幅Ｗｄは、主として第１磁石ｂとｃとの間の磁石磁束が通過する領域で、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２は、主としてステータ磁束が通過する領域となる。このように、最短線分Ｌｓ内に境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐがあり、交点Ｐと冷却孔４２との間にｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２が存在することから、第１磁石ｂと冷却孔４２との間をステータ磁束が適切に通過できる。
Ｗｂ＝Ｗｄ＋Ｗｑ２ ・・・(1)

冷却孔４２はまた、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２が前記ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さくなるように設けられており、本実施例では次式(2) に示すように、ｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上となるように設けられている。すなわち、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さくされることにより、冷却孔４２が必要以上に第１磁石ｂから遠ざけられて冷却性能が損なわれることが抑制され、第１磁石ｂにできるだけ近い位置に冷却孔４２が設けられて、第１磁石ｂに対する冷却性能が適切に得られる。また、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上とされることにより、第１磁石ｂと冷却孔４２との間に磁石磁束およびステータ磁束の通過断面が適切に確保される。これにより、冷却孔４２が磁石磁束やステータ磁束の通過を阻害し、磁束量が減少してモータトルクが低下したり、磁束密度の上昇で鉄損が増加してモータ効率が低下したりする、という性能低下が適切に抑制される。すなわち、ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は冷却孔４２によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２をｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上とすることで、ステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。冷却孔４２の位置や形状は、この(2) 式を満たすように定められている。
（１／２）Ｗｑ１≦Ｗｑ２＜Ｗｑ１ ・・・(2)

ステータ磁束の磁力線ｆｓは、冷却孔４２の存在で、図２に示されるように冷却孔４２の両側に分割され、冷却孔４２と第１磁石ｂ、ｃとの間を通過させられる。その場合に、第１磁石ｂ、ｃおよび冷却孔４２は、ｑ軸を挟んで対称的に設けられているため、反対側の第１磁石ｃと冷却孔４２との関係も上記第１磁石ｂと冷却孔４２との関係と同じになり、同様の作用効果が得られる。

このように本実施例の回転電機１０のロータ１２によれば、頂点Ｓ２を中心として一対の第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを通る円弧を境界仮想線Ｌｍとし、その境界仮想線Ｌｍよりもロータコア２２の内周側に冷却孔４２が設けられているため、冷却孔４２が磁石磁束の通過を阻害することが抑制され、冷却孔４２に起因するモータトルクやモータ効率の低下が抑制される。また、第１磁石ｂ、ｃと冷却孔４２との間の最短線分Ｌｓ上において境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐよりも冷却孔４２側のｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２はｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さいため、磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を確保しつつ第１磁石ｂ、ｃにできるだけ近い位置に冷却孔４２が設けられるようになり、冷却孔４２による第１磁石ｂ、ｃの冷却性能が適切に得られて過熱減磁によるモータトルクの低下が抑制される。ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は冷却孔４２によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１より小さくてもステータ磁束の通過断面を確保することができる。

また、本実施例では第１磁石ｂ、ｃよりもロータコア２２の外周側に配設された第２磁石Ｂ、Ｃの逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２を中心として第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを通る円弧が境界仮想線Ｌｍであるため、その境界仮想線Ｌｍが第１磁石ｂ、ｃの磁石磁束の境界線すなわち磁力線ｆｒ１に近似する。これにより、冷却孔４２が磁石磁束の通過を阻害することが適切に抑制されるとともに、磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を確保しつつ第１磁石ｂ、ｃにできるだけ近い位置に冷却孔４２が設けられるようになって第１磁石ｂ、ｃの冷却性能が適切に得られる。

また、複数のフラックスバリア４０は、Ｖ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンＰｖを１組として、ロータコア２２の中心線Ｏまわりに複数組設けられており、周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンＰｖの中間線がｑ軸で、そのｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリア４０ｃ、４０ｄが逆Ｖ字形状を形成する姿勢で配置されているため、本発明が好適に適用される。

また、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上であるため、第１磁石ｂ、ｃに近い位置に冷却孔４２を設けて第１磁石ｂ、ｃの冷却性能を確保しつつ磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は冷却孔４２によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２をｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上とすることで、ステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。

なお、上記実施例では第１磁石ｂ、ｃよりもロータコア２２の外周側に配設された第２磁石Ｂ、Ｃの逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２を中心として第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを通る円弧が境界仮想線Ｌｍとされていたが、図４に示すように、ロータコア２２の最も内周側に配設された一対の第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを結ぶ直線を境界仮想線Ｌｍとしても良い。以下、この境界仮想線Ｌｍを境界仮想線（直線）Ｌｍという。そして、冷却孔４２が境界仮想線（直線）Ｌｍよりもロータコア２２の内周側に設けられることにより、冷却孔４２が磁石磁束の通過を阻害することが抑制され、冷却孔４２に起因するモータトルクやモータ効率の低下が抑制される。図２の磁力線ｆｒ１は、境界仮想線（直線）Ｌｍよりもロータコア２２の内周側を通っており、冷却孔４２によって阻害される可能性があるが、前記特許文献１のように一対の第１磁石ｂ、ｃの内周側角部ｂｉ、ｃｉを結ぶ直線上に冷却孔４２が設けられる場合に比較して、阻害の程度が軽減される。

また、第１磁石ｂ、ｃと冷却孔４２との間の最短線分Ｌｓ上において、上記境界仮想線（直線）Ｌｍとの交点Ｐよりも冷却孔４２側のｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２が、ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さくなるように冷却孔４２の位置や形状が定められることにより、磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を確保しつつ第１磁石ｂ、ｃにできるだけ近い位置に冷却孔４２が設けられる。これにより、冷却孔４２による第１磁石ｂ、ｃの冷却性能が適切に得られて過熱減磁によるモータトルクの低下が抑制される。

また、前記(2) 式を満足するように、具体的にはｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２がｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上となるように、冷却孔４２の位置や形状が定められることにより、第１磁石ｂ、ｃに近い位置に冷却孔４２を設けて第１磁石ｂ、ｃの冷却性能を確保しつつ磁石磁束およびステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。すなわち、ｑ軸突極幅Ｗｑ１を通過するステータ磁束は冷却孔４２によって２方向へ分割されるため、ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２をｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上とすることで、ステータ磁束の通過断面を適切に確保することができる。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、これ等はあくまでも一実施形態であり、本発明は当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を加えた態様で実施することができる。

１０：回転電機 １２：回転電機用ロータ ２０：ロータ軸 ２２：ロータコア ２４、Ａ、ａ、Ｂ、ｂ、Ｃ、ｃ：磁石 ｂ、ｃ：磁石（第１磁石） Ｂ、Ｃ：磁石（第２磁石） ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ：フラックスバリア ４０ｃ、４０ｄ：一対のフラックスバリア ４２：冷却孔（空洞部） Ｏ：中心線 ｑ：ｑ軸 Ｐｖ：Ｖ字配置パターン ｆｓ：ステータ磁束の磁力線（ステータ磁束） ｆｒ１、ｆｒ２、ｆｒ３、ｆｒ４：磁石磁束の磁力線（磁石磁束） Ｓ１、Ｓ２：頂点 Ｌｍ：境界仮想線 Ｌｓ：最短線分 Ｐ：交点 Ｗｑ１：ｑ軸突極幅 Ｗｑ２：ｑ軸磁束通過幅

Claims (3)

1. 円筒形状のロータコアを有するとともに、該ロータコアには、磁石取付部を有する一対のフラックスバリアがｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に設けられ、前記磁石取付部に磁石が配設されているとともに、前記ｑ軸上に空洞部が設けられており、前記ｑ軸に沿ってステータ磁束が通過させられる回転電機用ロータにおいて、
   前記一対のフラックスバリアには、前記磁石として第１磁石と該第１磁石よりも外周側の第２磁石とが前記ｑ軸を挟んで対称的にそれぞれ一対設けられているとともに、該第１磁石及び該第２磁石はロータ軸の中心線と直角な断面が長方形断面で、前記ロータコアの内周側へ向かうに従って拡開する逆Ｖ字形状を成す姿勢でそれぞれ配置され、前記第１磁石の前記逆Ｖ字形状の頂点Ｓ１の角度は前記第２磁石の前記逆Ｖ字形状の頂点Ｓ２の角度よりも大きくされている一方、
   前記ｑ軸の両側に設けられた前記一対のフラックスバリアの相互間の最短距離を、前記ステータ磁束が通過するｑ軸突極幅Ｗｑ１とし、
   前記一対の第１磁石の各々の角部のうち前記ロータコアの最も内周側に位置する内周側角部を起点及び終点として結び且つ前記頂点Ｓ２を中心とする円弧を、前記第１磁石の磁束である磁石磁束の境界仮想線Ｌｍとして、
   前記空洞部は前記境界仮想線Ｌｍよりも前記ロータコアの内周側に設けられているとともに、
   前記第１磁石と前記空洞部との間の距離が最も近い部分を結んだ線分を最短線分Ｌｓとして、該最短線分Ｌｓ上において前記境界仮想線Ｌｍとの交点Ｐよりも前記空洞部側の長さをｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２とした場合に、該ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２が前記ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さい
   ことを特徴とする回転電機用ロータ。
2. 前記ロータコアには、少なくとも２つのフラックスバリアが外周側へ向かうに従って拡開するように設けられたＶ字形状乃至はＵ字形状を成すＶ字配置パターンを１組として、前記ロータ軸の中心線まわりに等角度間隔で複数組設けられており、
   周方向に隣接する２組のＶ字配置パターンの中間線が前記ｑ軸で、該ｑ軸の両側に最も近接して位置する一対のフラックスバリアが、前記ｑ軸を挟んで周方向の両側に対称的に設けられた前記一対のフラックスバリアである
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転電機用ロータ。
3. 前記ｑ軸磁束通過幅Ｗｑ２は、前記ｑ軸突極幅Ｗｑ１よりも小さく且つ該ｑ軸突極幅Ｗｑ１の１／２以上である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の回転電機用ロータ。

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