JPWO2016147945A1 - 回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

回転電機のロータは、コイルが巻装されたステータの径方向内側に配置されるように構成された円筒状のロータコアを有し、ロータコアの外周面がギャップを介してステータと対向する。ロータコアは、周方向に複数の磁極領域を有するとともに、ｑ軸磁路に沿って延びるフラックスバリアを各磁極領域に有する。フラックスバリアの内壁は、径方向外側壁面と径方向内側壁面とを有し、径方向内側壁面がｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がっている。

Description

本発明は、回転電機のロータに関するものである。

ロータコアに円弧状のフラックスバリアを形成する回転電機のロータがある（例えば特許文献１）。特許文献１に開示のモータでは、図１４に示すように、ロータコア２００に円弧状のスロット２０１を設けることで突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を増加させることによりリラクタンストルクを増加させている。

特開２０１３−１７９７６５号公報

ところで、有効にロータコアを活用して更にリラクタンストルクを増加させることが望まれている。
本発明の目的は、突極比を大きくすることができる回転電機のロータを提供することにある。

上記課題を解決するための回転電機のロータは、コイルが巻装されたステータの径方向内側に配置されるように構成された円筒状のロータコアを有し、該ロータコアの外周面がギャップを介して前記ステータと対向する回転電機のロータであって、前記ロータコアは、周方向に複数の磁極領域を有するとともに、ｑ軸磁路に沿って延びるフラックスバリアを前記各磁極領域に有し、前記フラックスバリアの内壁は、径方向外側壁面と径方向内側壁面とを有し、前記径方向内側壁面が前記ｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がっている。

上記構成によれば、スリットはロータコアにおけるｑ軸磁路に沿って延びるフラックスバリアを形成し、スリットの内径側壁面がｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がって形成されているので、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることにより突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができる。

本発明によれば、突極比を大きくすることができる。

一実施形態における回転電機の模式図。 （ａ）は同実施形態における回転電機の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面模式図。 例示的な回転電機のｄ軸磁束を表す図。 例示的な回転電機のｑ軸磁束を表す図。 同実施形態におけるロータの部分拡大図。 同実施形態および比較例におけるｄ軸インダクタンスおよびｑ軸インダクタンスの解析結果を示す図。 同実施形態および比較例におけるリラクタンストルクの解析結果を示す図。 図５に示す角度の割合（θａ／θｒ）に対するリプル率およびトルクの解析結果を示す図。 図５に示す角度の割合（θｂ／θｒ）に対するリプル率およびトルクの解析結果を示す図。 図５に示す角度の割合（θｃ／θｒ）に対するリプル率およびトルクの解析結果を示す図。 比較例における回転電機の部分拡大図。 図１１の回転電機の部分拡大図であり、磁束を示す図。 （ａ）は別例における回転電機の部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線での断面模式図。 背景技術を説明するための図。

以下、本発明の一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、回転電機１０は、磁石埋込式回転電機であって、ロータ２０と、ステータ１００とを備える。円筒状をなすロータ２０の外周側にステータ１００が配置されている。ステータ１００の内周面は、ロータ２０の外周面とギャップＧ（図２（ａ）参照）を介して対向している。なお、図は何れも模式図であり、形状を強調して記載している。本実施形態の回転電機１０における極数は「４」である。

図１および図２（ａ）に示すように、ステータ１００は、円筒状のステータコア１０１を有し、ステータコア１０１の内側には周方向に並ぶように複数（本実施形態では３６個）のスロット１０２が形成されている。各スロット１０２はステータコア１０１の内周面に開口している。周方向に隣り合うスロット１０２間にティース１０３が形成されている。本実施形態のステータ１００では、一極あたりのスロット数が「９」であり（すなわち一極あたりのティース数が「９」であり）、一極あたりの中心Ｏからの角度θｒは９０°である。周方向に等間隔で設けられているティース１０３には、３相交流が通電されるコイル１０４が巻回されている。コイル１０４は、ステータ１００の内周部に配置されている。

ステータ１００の径方向内側にはロータ２０が配置されており、ロータ２０は、略円板状の電磁鋼板を複数枚（例えば数十枚）積層した円筒状のロータコア３０を備え、ロータコア３０の中心にシャフト５０が貫挿されている。ロータ２０は、ロータコア３０の外周面がティース１０３と所定の間隔を置いた状態で、図示しないハウジングの軸受けにシャフト５０を介して支持されており、ハウジングに対して回転可能である。つまり、ステータ１００の内周面にロータコア３０の外周面がギャップＧを介して対向するように、ロータ２０が配置されている。

ロータ２０は周方向に４つの磁極領域を有しており、各磁極領域の角度θｒは９０°である。ロータコア３０には、各磁極領域において、径方向に並ぶように複数の永久磁石４０，４１が埋め込まれ、本実施形態では、各磁極領域に２つの永久磁石４０，４１が設けられている。各永久磁石４０，４１の周方向両側にはそれぞれフラックスバリア３３，３４、３５，３６が配置されている。詳しくは、ロータコア３０の各磁極領域には円弧状の永久磁石挿入孔３１，３２が形成されている。各永久磁石挿入孔３１，３２は、ロータコア３０の軸方向に延びている。永久磁石挿入孔３１が径方向内側に位置しているとともに永久磁石挿入孔３２が径方向外側に位置している。円弧状の永久磁石挿入孔３１には、円弧状の永久磁石４０が挿入されている。永久磁石４０はｄ軸上に位置し、永久磁石４０はその厚さ方向（ロータコア３０の径方向）に着磁されている。円弧状の永久磁石挿入孔３２には、円弧状の永久磁石４１が挿入されている。永久磁石４１はｄ軸上に位置し、永久磁石４１はその厚さ方向（ロータコア３０の径方向）に着磁されている。

図１に示すように、永久磁石４０および永久磁石４１は、隣り合う磁極領域の極性が異なるように配置されている。例えば、ある磁極領域の各永久磁石４０，４１が、ティース１０３と対向する側の極性がＳ極になるように配置されると、隣の磁極領域の各永久磁石４０，４１は、ティース１０３と対向する側の極性がＮ極になるように配置される。

ロータコア３０は、永久磁石挿入孔３１の周方向両端部に連続し且つその周方向両端部からそれぞれ延びる円弧状のフラックスバリア３３，３４を有する。同様に、ロータコア３０は、永久磁石挿入孔３２の周方向両端部に連続し且つその周方向両端部からそれぞれ延びる円弧状のフラックスバリア３５，３６を有する。フラックスバリア３３，３４，３５，３６の各々は、ロータコア３０の軸方向に延びる孔又はスリットによって形成されている。

図３，４は、例示的な回転電機１０ａの磁束を例示している。図３には、ｄ軸磁束を可視化して示す。図４には、ｑ軸磁束を可視化して示す。なお、図３，４は永久磁石挿入孔３１，３２、フラックスバリア３３〜３６および永久磁石４０，４１がない場合にコイル１０４で生じる磁束を示しているが、参考に、本実施形態における永久磁石挿入孔３１，３２、フラックスバリア３３〜３６、および永久磁石４０，４１の配置を一点鎖線で示す。

図２（ａ）に示すように、本実施形態では、フラックスバリア３３，３４は、ｑ軸磁路（図４参照）に沿って延びている。本実施形態では、フラックスバリア３５，３６は、ｑ軸磁路（図４参照）に沿って延びている。フラックスバリア３３，３４は径方向内側に位置し、フラックスバリア３５，３６は径方向外側に位置しており、ロータコア３０は、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリアの層を有する。以後、径方向内側に位置するフラックスバリア３３，３４を内側フラックスバリア層、径方向外側に位置するフラックスバリア３５，３６を外側フラックスバリア層と称する場合がある。

フラックスバリア３３の内壁、言い換えればフラックスバリア３３を形成するスリット（孔）の内壁は、径方向内側壁面３３ａを有するとともに径方向外側壁面３３ｂを有する。径方向外側壁面３３ｂは円弧状をなしている。フラックスバリア３４の内壁、言い換えればフラックスバリア３４を形成するスリット（孔）の内壁は、径方向内側壁面３４ａを有するとともに径方向外側壁面３４ｂを有する。径方向外側壁面３４ｂは円弧状をなしている。

フラックスバリア３５の内壁、言い換えればフラックスバリア３５を形成するスリット（孔）の内壁は、径方向内側壁面３５ａを有するとともに径方向外側壁面３５ｂを有する。径方向外側壁面３５ｂは円弧状をなし、径方向内側壁面３５ａは略直線状に延びている。フラックスバリア３６の内壁、言い換えればフラックスバリア３６を形成するスリット（孔）の内壁は、径方向内側壁面３６ａを有するとともに径方向外側壁面３６ｂを有する。径方向外側壁面３６ｂは円弧状をなし、径方向内側壁面３６ａは略直線状に延びている。

永久磁石挿入孔３１の径方向外側の円弧状内壁面とフラックスバリア３３，３４の径方向外側壁面３３ｂ，３４ｂとを含む円弧の中心Ｏ１はロータコア３０の外周面よりも径方向外側に位置している。永久磁石挿入孔３２の径方向外側の円弧状内壁面とフラックスバリア３５，３６の径方向外側壁面３５ｂ，３６ｂとを含む円弧の中心Ｏ２はロータコア３０の外周面よりも径方向外側に位置している。円弧の中心Ｏ１および円弧の中心Ｏ２はｄ軸上に位置する。

フラックスバリア３３，３４は、フラックスバリア３３，３４および３５，３６のうち、最も径方向内側に位置する。フラックスバリア３３，３４の径方向内側壁面３３ａ，３４ａがｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がって（張り出すように）形成されている。より詳しくは、磁束密度を飽和させない磁路幅を確保すべく、径方向内側壁面３３ａ，３４ａが隣の磁極領域へ向かって最大限に広げられ、それにより、径方向内側壁面３３ａ，３４ａは磁極領域の境界Ｂｍに平行な部分を有する。

図２（ａ）に示すように、ロータコア３０は、その外周面においてｄ軸が通る箇所に、ロータコア３０の軸線方向に沿って延びる切欠き（凹部）３７を有する。切欠き（凹部）３７は一極あたり１つ形成され、ｄ軸に対称に設けられている。また、ロータコア３０の軸線に直交した断面では、切欠き３７は円弧状の底面部を有している。切欠き３７の底面部は、図２（ｂ）に示すように、ロータコア３０を構成するように積層された電磁鋼板６０同士を接合する溶接部３８を有する。具体的には電磁鋼板６０はＴＩＧ溶接されている。溶接部３８においては劣化により磁束は流れにくくなっているが、切欠き３７に溶接部３８があっても回転電機１０の磁気性能に影響しない。

図５に示すように、本実施形態のロータコア３０は、フラックスバリア３３〜３６および切欠き３７が最適な配置となるよう設計されている。
具体的には、フラックスバリア３３，３４，３５，３６は、径方向内側に配置される内側フラックスバリア層（３３，３４）と、この内側フラックスバリア層（３３，３４）から径方向外側に離間して配置される外側フラックスバリア層（３５，３６）とを有する。内側フラックスバリア層（３３，３４）及び外側フラックスバリア層（３５，３６）の各々は、ｄ軸に対して対称となる形状を有する。また、ロータコア３０は、ロータコア３０の外周面においてｄ軸が通る箇所に、ロータコア３０の軸線方向に沿って延びるとともにｄ軸に対して対称となる切欠き３７を有する。ロータコア３０の１極あたりの角度（各磁極領域の角度）をθｒ、ｄ軸から切欠き３７の周方向端部までの角度をθａ、ｄ軸から外側フラックスバリア層（３５，３６）における径方向外側壁面３５ｂ，３６ｂの周方向端部（角部）までの角度をθｂ、ｄ軸から内側フラックスバリア層（３３，３４）における径方向外側壁面３３ｂ，３４ｂの周方向端部（角部）までの角度をθｃとしている。そして、θａ／θｒ、θｂ／θｒ、θｃ／θｒは下記不等式（１），（２），（３）を満たしている。

０．１２≦θａ／θｒ≦０．１４ ・・・（１）
０．２６≦θｂ／θｒ≦０．２９ ・・・（２）
０．４０≦θｃ／θｒ≦０．４２ ・・・（３）
次に、このように構成した回転電機１０の作用を説明する。

回転電機１０が駆動される場合は、ステータ１００のコイル１０４に３相の電流が供給されてステータ１００に回転磁界が発生し、ロータ２０に回転磁界が作用する。そして、回転磁界と永久磁石４０，４１との間の磁気的な吸引力および反発力によりロータ２０が回転磁界と同期して回転する。

次に、図６，７を用いて、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑ、およびリラクタンストルクについて説明する。図１１に示した比較例のロータ１２０と、図２（ａ）等に示した本実施形態のロータ２０とを比較する。

図１１の比較例においては、ロータコア１３０は、ｑ軸磁路に沿って延びる円弧状のフラックスバリア１５０，１５１，１５２，１５３を有する。これに対し本実施形態のロータコア３０は、図２（ａ）に示すように、内側フラックスバリア層３３，３４における径方向内側壁面３３ａ，３４ａがｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域に向かって広がって形成されている。

図６には、本実施形態のロータ２０と比較例のロータ１２０とについてのｄ軸インダクタンスの解析結果を、比較例を１．００として示す。本実施形態のロータ２０のｄ軸インダクタンスは、比較例のロータ１２０のｄ軸インダクタンスに比べて「０．９５」であり、大幅に減少している。

また、図６には、本実施形態のロータ２０と比較例のロータ１２０とについてのｑ軸インダクタンスの解析結果を、比較例を１．００として示す。本実施形態のロータ２０のｑ軸インダクタンスは比較例のロータ１２０のｑ軸インダクタンスに比べてほぼ同じである。

図７には、本実施形態のロータ２０と比較例のロータ１２０とについてのリラクタンストルクの解析結果を、比較例を１．００として示す。本実施形態のロータ２０のリラクタンストルクは、比較例のロータ１２０のリラクタンストルクに比べて約「１．０２」であり、大きくなっている。

このように、図６に示すように、比較例に比べて本実施形態ではｑ軸インダクタンスの変化は少なく、一方、比較例に比べて本実施形態ではｄ軸インダクタンスは低減している。その結果、図７に示すように、比較例に比べて本実施形態ではリラクタンストルクが増加している。

図２（ａ）に示す本実施形態のロータ２０は、図１１に示す比較例のロータ１２０に対してフラックスバリアの形状のみが変更されている。これにより、コストの増加を抑制しつつリラクタンストルクを増加することができる。また、本実施形態のロータ２０では、比較例よりもフラックスバリアを広くするので軽量化を図ることができる。

図１２には、図１１に示した比較例のロータ１２０における最大トルク進角時の磁束を可視化して示す。図１１に示すようなロータ１２０では、図１２にＢで示された部位の磁束密度に余裕がある。そのため、この部位の磁路を狭くしてもｑ軸インダクタンスＬｑの変化は少ない。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、フラックスバリア３３，３４の形状として、磁束密度を飽和させない程度に磁路の幅を狭くし得る形状を採用して、ｄ軸磁路に沿った方向におけるフラックスバリア３３，３４の幅を広げている。これにより、本実施形態のフラックスバリア３３，３４は、図３に示すｄ軸磁束を妨げる形状を有する。その結果、ｄ軸インダクタンスＬｄが低下し、突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を増加させることができる。

このようにして、磁束密度に余裕のある部位（図１２のＢに示す部位）の形状工夫により、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることで、突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を増加させ、リラクタンストルクを増加させることができる。

また、ロータコア３０はその外周面に切欠き３７を有し、ロータコア３０を構成するように積層された電磁鋼板６０同士が、切欠き３７の箇所において溶接により接合されている。

例えば、電磁鋼板同士を固定するために、カシメ部を鋼板内に設け、押さえ板により鋼板を挟み込む構成を採用した場合には、ロータコアの磁路内にカシメ部を配置する必要がある。すると、カシメ部は鋼板に歪みを与えて鋼板の磁気性能を悪化させるため、カシメ部の配置は回転電機のトルクの低下等を引き起こす原因となる。本実施形態では、電磁鋼板６０の固定のためにロータコア３０の磁路内にカシメ部を配置するという必要がなく、よって、回転電機１０のトルクの低下がない。

本実施形態では、ロータコア３０の外周面に切欠き（大きな溝）３７を設けており、その切欠き（空間）３７を利用し、溶接にて電磁鋼板６０の固定を行う。ロータコア３０に切欠き（十分大きな外周溝）３７を設けることで、ロータコア３０の外周面から溶接部３８がはみ出ることがないため、溶接部３８がステータ１００と接触するおそれはなく、またロータ２０が大型化することもない。溶接部３８は、切欠き３７の内部の１箇所に形成されているが１箇所に限定されない。例えば、１つの切欠き３７の内部の２箇所に溶接部３８を形成してもよい。また、溶接方法もＴＩＧ溶接以外にもレーザ溶接等であってもよい。

図８，９，１０には、本実施形態のフラックスバリア３３〜３６および切欠き３７についての配置角度θａ，θｂ，θｃ（図５参照）を磁極領域の角度θｒに対して変化させたときの回転電機１０のトルクリプルおよびトルクの解析結果を示す。

図８は、横軸にθａ／θｒをとり、縦軸にリプル率およびトルクをとっている。図９は、横軸にθｂ／θｒをとり、縦軸にリプル率およびトルクをとっている。図１０は、横軸にθｃ／θｒをとり、縦軸にリプル率およびトルクをとっている。

リプル率については、最小値を１．０として正規化している。また、トルクについては、リプル率が最小値のときを１．０として正規化している。
図８に示すように、リプル率は、θａ／θｒが約０．１２７であるときに最小である。θａ／θｒが約０．１２７よりも小さくなるとリプル率が大きくなり、θａ／θｒが約０．１２７よりも大きくなるとリプル率が大きくなる。また、図８に示すように、トルクは、θａ／θｒが約０．１４８まで大きくなるに従い大きくなる。これらを考慮して、０．１２≦θａ／θｒ≦０．１４がトルクの低下を抑制しつつリプル率を小さくする上で好ましいθａ／θｒの範囲となる。θａ／θｒが例えば０．１１５付近にあると、トルクリプルが小さくてもトルクが大きく低下してしまうのでθａ／θｒは好ましい範囲から外れている。

図９に示すように、リプル率は、θｂ／θｒが約０．２６２であるときに最小である。θｂ／θｒが約０．２６２よりも小さくなるとリプル率が大きくなり、θｂ／θｒが約０．２６２よりも大きくなるとリプル率が大きくなる。また、図９に示すように、トルクは、θｂ／θｒが約０．２６９であるときに最大値となる。θｂ／θｒが約０．２６９よりも小さくなると急激にトルクが小さくなり、θｂ／θｒが約０．２６９よりも大きくなると緩やかにトルクが小さくなる。これらを考慮して、０．２６≦θｂ／θｒ≦０．２９がトルクの低下を抑制しつつリプル率を小さくする上で好ましいθｂ／θｒの範囲となる。

図１０に示すように、リプル率は、θｃ／θｒが約０．４０６であるときに最小である。θｂ／θｒが約０．４０６よりも小さくなるとリプル率が大きくなり、θｂ／θｒが約０．４０６よりも大きくなるとリプル率が大きくなる。図１０に示すように、トルクは、θｃ／θｒが約０．４０６であるときに最大値となる。θｃ／θｒが約０．４０６よりも小さくなるとトルクが小さくなり、θｃ／θｒが約０．４０６よりも大きくなるとトルクが小さくなる。これらを考慮して、０．４０≦θｃ／θｒ≦０．４２がトルクの低下を抑制しつつリプル率を小さくする上で好ましいθｃ／θｒの範囲となる。

このように、図８，９，１０から、θａ／θｒ、θｂ／θｒ、θｃ／θｒが上記不等式（１），（２），（３）で表された範囲内にある場合、トルク低下を抑制しつつトルクリプルが小さくなることがわかる。よって、フラックスバリア３３〜３６および切欠き３７を、上記不等式（１），（２），（３）を満たすように配置することによりリダクタンストルクの低下を抑制しつつトルクリプルを低減することができる。

より詳しく説明する。例えばロータコアにおけるｑ軸上の外周面に切欠きを設けることによってトルクリプルを低減しようとすると、リラクタンストルクの低下による回転電機１０のトルク低下を招く。つまり、ロータコアにおけるｑ軸磁路に切欠きなどの非磁性部を設けるとｑ軸磁束の流れが悪化し、ｑ軸インダクタンスＬｑが低下し、結果としてリラクタンストルクが低下する。

これに対し、図５においては、リラクタンストルクの低下を抑制しつつトルクリプルの低減を図るべく、各磁極領域に逆円弧型（図２（ａ）に示すＯ１，Ｏ２を中心とする円弧）の２層のフラックスバリア３３，３４、３５，３６を設け、ロータコア３０におけるｄ軸上の外周面に切欠き３７を設けている。また、ロータコア３０は、上記不等式（１），（２），（３）を満たすように構成されている。

よって、ロータコア３０におけるｑ軸上の外周面に切欠きを設けないことで、リラクタンストルクの低下を防ぎ、フラックスバリア３３，３４，３５，３６とｄ軸上の切欠き３７との最適配置によりトルクリプルを大きく低減することができる。また、ロータコアにおけるｄ軸上の外周面の切欠き３７はリラクタンストルク増加の効果を奏する。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）回転電機１０のロータ２０は、コイル１０４が巻装されたステータ１００の径方向内側に配置されるように構成された円筒状のロータコア３０を有し、ロータコア３０の外周面がギャップＧを介してステータ１００と対向する。ロータコア３０は、周方向に複数の磁極領域を有するとともに、ｑ軸磁路に沿って延びるフラックスバリア３３，３４を各磁極領域に有する。フラックスバリア３３，３４の内壁は、径方向内側壁面３３ａ，３４ａを有し、径方向内側壁面３３ａ，３４ａがｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がって形成されている。図１２を用いて説明したように、比較例のロータコア１３０はｑ軸磁路での磁束密度に余裕がある部位を有しており、有効にロータコア１３０を活用しきれていない。このことを考慮して、本実施形態では、フラックスバリア３３，３４の内径側壁面３３ａ，３４ａがｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がって形成されている。これにより、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることにより突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができる。

（２）フラックスバリア３３，３４の径方向内側壁面３３ａ，３４ａが、磁極領域の境界Ｂｍに平行である部分を有するので、よりｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることにより突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができる。

（３）フラックスバリア３３，３４は、径方向に並んで配置されたフラックスバリア３３，３４、３５，３６のうち、最も径方向内側に位置する。よって、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることができ、突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができる。つまり、図２（ａ）の磁路幅Ｗ１，Ｗ２は一定の幅に設定されるが、最も径方向内側の磁路幅Ｗ３については図１２のごとく磁束密度に余裕があるので、最も径方向内側に位置するフラックスバリア３３，３４の幅をさらに内側へ広げることができる。

（４）ロータコア３０は、その外周面においてｄ軸が通る箇所に、ロータコア３０の軸線方向に沿って延びる切欠き３７を有する。これにより、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることにより突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができ、リラクタンストルクを増加させることができる。

（５）ロータコア３０は、ロータコア３０に埋め込まれた永久磁石４０，４１を備えている。この場合にも、ｑ軸インダクタンスＬｑの変化を少なくしつつｄ軸インダクタンスＬｄを小さくすることにより突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を大きくすることができる。

（６）ロータコア３０は、積層された電磁鋼板６０から構成されるとともに、切欠き３７の箇所に電磁鋼板６０同士を接合する溶接部３８を有するので、ロータ２０の磁路を遮ることなく電磁鋼板６０同士を固定することができる。

特に、本実施形態のロータ２０のようにロータコア３０のほぼ全体を磁路として利用している場合、カシメ部を設けると性能（トルク等）が著しく低下するとともに、ロータコアにおける磁路として利用されていない内周部（磁束密度が低い部位）にカシメ部を設けるだけでは、十分な接合強度を得ることが難しい。

本実施形態では、ロータコア３０の外周面における切欠き３７の箇所に、溶接部３８（接合部）を設けることで、ロータコア３０の磁路を一切遮ることなく（磁気性能に悪影響を及ぼすことなく）、電磁鋼板６０の固定が可能となる。また、ロータコアの内周部でカシメ等より電磁鋼板同士を固定する場合との対比において、本実施形態ではロータコア３０の外周部で電磁鋼板６０を固定している。このため、高い接合強度を得ることができロータコア３０の外周部で鋼板６０がロータコア３０の軸線方向に開くといった不都合も発生しづらい。さらに、ステータコア１０１は積層された電磁鋼板から構成され、ステータコア１０１の外周面に形成された切欠きにおいて電磁鋼板同士が溶接にて固定される。ロータコア３０は、このステータコア１０１の溶接工程と同一の設備（溶接機）にて製作が可能である。本実施形態ではカシメ用金型を新たに用意する必要が無く、本実施形態によるコストの増加は非常に少なく、コスト的に有利となる。

（７）図５に示すように、フラックスバリア３３，３４，３５，３６は、径方向内側に配置される内側フラックスバリア層（３３，３４）と、この内側フラックスバリア層（３３，３４）から径方向外側に離間して配置される外側フラックスバリア層（３５，３６）とを有する。内側フラックスバリア層（３３，３４）及び外側のフラックスバリア層（３５，３６）の各々は、ｄ軸に対して対称となる形状を有する。ロータコア３０は、ロータコア３０の外周面においてｄ軸が通る箇所に、ロータコア３０の軸線方向に沿って延びるとともにｄ軸に対して対称となる切欠き３７を有する。ロータコア３０の１極あたりの角度θｒと、ｄ軸から切欠き３７の周方向端部までの角度θａと、ｄ軸から外側フラックスバリア層（３５，３６）における径方向外側壁面３５ｂ，３６ｂの周方向端部までの角度θｂと、ｄ軸から内側フラックスバリア層（３３，３４）における径方向外側壁面３３ｂ，３４ｂの周方向端部までの角度θｃと、が下記不等式を満たしている。

０．１２≦θａ／θｒ≦０．１４
０．２６≦θｂ／θｒ≦０．２９
０．４０≦θｃ／θｒ≦０．４２
これにより、フラックスバリア３３，３４、３５，３６と切欠き３７との最適配置によりトルクリプルを低減することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
・図１，２（ａ），２（ｂ）に示す溶接部３８で電磁鋼板６０を固定することに代えて、他の手段で電磁鋼板６０を固定し、切欠き３７内に溶接部３８が存在しないようにしてもよい。

・図２（ａ）に代わり図１３（ａ）に示すように、ロータコア３０は、切欠き３７の箇所に電磁鋼板６０同士を接合する接着部３９を有していてもよい。一般的にロータコアでは、積層された電磁鋼板同士を固定するために、カシメ部を鋼板内に設け、押さえ板により鋼板を挟み込んでいる。この場合には、ロータコアの磁路内にカシメ部を配置する必要があり、カシメ部は鋼板に歪みを与えて磁気性能を悪化させるため、カシメ部の配置はトルク低下等を引き起こす原因となる。図１３（ａ）に示す例においては、接着による電磁鋼板６０同士の固定を行うことで、カシメ部の配置によるトルク等の損失の発生を防ぐことができる（もしくは低減することができる）。

具体的には、図１３（ａ）に示すロータコア３０は、その外周面に切欠き（大きな溝）３７を有し、その切欠き（空間）３７を接着部３９の形成箇所に利用し、図１３（ａ）に示すように接着部３９にて電磁鋼板６０同士の固定を行う。十分大きな切欠き（外周溝）３７を設けることで、ロータコア３０から径方向外側に接着部３９がはみ出ることがないため、ロータ２０が大型化することもない。接着部３９の形成箇所は、１つの切欠き３７に対し１箇所に限定されない。例えば、１つの切欠き３７に対し接着部３９が２箇所でも構わない。また、接着剤の種類に限定はない。

また、図１３（ａ）に示すように、ロータコア３０は、その内周部においてカシメ部６１を有していてもよい。カシメ部６１は、図１３（ｂ）に示すように各電磁鋼板６０に矩形状の突起６２を形成して電磁鋼板６０を重ねて加圧することにより構成され、電磁鋼板６０の突起６２同士が金属の塑性変形により固定されている。

この例のロータ２０のようにロータコア３０のほぼ全体を磁路として利用している場合、カシメ部を設けると性能（トルク等）が著しく低下するとともに、磁路としてあまり利用されていない内周部（磁束密度が低い部位）にカシメ部を設けるだけでは、十分な接合強度を得ることが難しい。切欠き（ロータコア３０の外周面の切欠き３７）に接着剤を塗布することで、粘度に因らない接着剤の選定が可能となる。つまり、従来、円筒のロータコアの外周面において径方向外側への盛り上がり（突出）を防ぐべく（接着剤残りを防ぐために）粘度の低い接着剤をロータコアの電磁鋼板同士の間に浸透させる必要があったため、粘度の低い接着剤しか選定できなかった。これに対し本実施形態では切欠き３７を利用しているので、切欠き３７に塗布された接着剤が盛り上がっても接着剤がロータコア３０から径方向外側に飛び出ることを回避できる。また、ロータコア３０の外周部での固定となるため、ロータコア３０の内周部での固定に対し高い接合強度を得ることができ、ロータコア３０の外周部で鋼板がロータコア３０の軸線方向に開くといった不都合も発生しづらい。

このようにして、ロータコア３０は、切欠き３７の箇所に接着部３９を有するので、ロータ２０の磁路を遮ることなく電磁鋼板６０同士を固定することができる。また、ロータコア３０への永久磁石４０，４１の接着工程と同一の設備（磁石の接着剤乾燥炉とロータコアの接着剤乾燥炉とが共通している。）にて一回の乾燥で製作が可能であり、コストの増加は非常に少なくコスト的に有利である。

図１３（ａ）に示す例では接着部３９およびカシメ部６１により電磁鋼板６０同士が固定されていたが、接着部３９による電磁鋼板６０同士の固定のみとしてもよい。
・フラックスバリアの層および永久磁石４０，４１はそれぞれ径方向において２つ並んで配置されたが、３つ以上並んで配置されてもよく、その配置数は問わない。

・永久磁石４０，４１はなくてもよい。つまり、本発明をリラクタンスモータに適用してもよい。この場合、図１，２（ａ）における永久磁石挿入孔３１とそれに連続するフラックスバリア３３，３４とを含むスリットがフラックスバリアを構成するとともに、同図における永久磁石挿入孔３２とそれに連続するフラックスバリア３５，３６とを含むスリットがフラックスバリアを構成する。

・回転電機の極数は４極に限らない。４極より多くても、少なくてもよい。具体的には、６極等であってもよい。

１０…回転電機、２０…ロータ、３０…ロータコア、３３，３４，３５，３６…フラックスバリア、３３ａ，３４ａ…径方向内側壁面、３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ…径方向外側壁面、３７…切欠き、３８…溶接部、３９…接着部、４０，４１…永久磁石、６０…電磁鋼板、１００…ステータ、１０４…コイル、Ｇ…ギャップ、Ｂｍ…磁極領域の境界。

Claims (8)

1. コイルが巻装されたステータの径方向内側に配置されるように構成された円筒状のロータコアを有し、該ロータコアの外周面がギャップを介して前記ステータと対向する回転電機のロータであって、
   前記ロータコアは、周方向に複数の磁極領域を有するとともに、ｑ軸磁路に沿って延びるフラックスバリアを前記各磁極領域に有し、
   前記フラックスバリアの内壁は、径方向外側壁面と径方向内側壁面とを有し、前記径方向内側壁面が前記ｑ軸磁路に沿った位置より隣の磁極領域へ向かって広がっている回転電機のロータ。
2. 前記フラックスバリアの前記径方向内側壁面が、前記磁極領域の境界に平行な部分を有する請求項１に記載の回転電機のロータ。
3. 前記フラックスバリアは、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア層のうちの最も径方向内側に位置するフラックスバリア層である請求項１または２に記載の回転電機のロータ。
4. 前記ロータコアは、その外周面においてｄ軸が通る箇所に、該ロータコアの軸線方向に沿って延びる切欠きを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のロータ。
5. 前記ロータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成されるとともに、前記切欠きの箇所に、前記電磁鋼板同士を接合する溶接部または接着部を有する請求項４に記載の回転電機のロータ。
6. 前記フラックスバリアは、径方向に並んで配置された複数のフラックスバリア層のうちの一つであり、
   前記複数のフラックスバリア層は、内側フラックスバリア層と、該内側フラックスバリア層から径方向外側に離間して配置される外側フラックスバリア層とを有し、
   前記内側フラックスバリア層及び前記外側フラックスバリア層の各々は、ｄ軸に対して対称となる形状を有し、
   前記ロータコアは、その外周面において前記ｄ軸が通る箇所に、前記ロータコアの軸線方向に沿って延びるとともに前記ｄ軸に対して対称となる切欠きを有し、
   前記ロータコアは、
   前記各磁極領域の角度θｒと、
   前記ｄ軸から前記切欠きの周方向端部までの角度θａと、
   前記ｄ軸から前記外側フラックスバリア層における前記径方向外側壁面の周方向端部までの角度θｂと、
   前記ｄ軸から前記内側フラックスバリア層における前記径方向外側壁面の周方向端部までの角度θｃと、
   が下記不等式
   ０．１２≦θａ／θｒ≦０．１４
   ０．２６≦θｂ／θｒ≦０．２９
   ０．４０≦θｃ／θｒ≦０．４２
   を満たすように構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転電機のロータ。
7. 前記ロータコアは、積層された複数の電磁鋼板から構成されるとともに、前記切欠きの箇所に、前記電磁鋼板同士を接合する溶接部または接着部を有する請求項６に記載の回転電機のロータ。
8. 前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の回転電機のロータ。

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