JPWO2017171037A1 - ロータ及びロータの設計方法 - Google Patents

Abstract

回転電機の高トルク化を図りつつ、ステータコイルに発生し得る逆起電圧のピークを低減することが可能なロータ及びそのようなロータの設計方法を実現する。ロータコア（１１）は、第一永久磁石（３１）の径方向（Ｒ）の外側を向く第一磁極面（４１）に対して径方向（Ｒ）の外側であって、第一磁極面（４１）における周方向第一側（Ｃ１）の端部を含む第一端部領域（Ａ１）と径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第一孔部（５１）と、第二永久磁石（３２）の径方向（Ｒ）の外側を向く第二磁極面（４２）に対して径方向（Ｒ）の外側であって、第二磁極面（４２）における周方向第二側（Ｃ２）の端部を含む第二端部領域（Ａ２）と径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第二孔部（５２）と、を備えている。

Description

本発明は、ロータコアと、ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた、インナーロータ型回転電機用のロータ、及びそのようなロータの設計方法に関する。

上記のようなロータとして、特開２００６−２５４６２９号公報（特許文献１）に記載されたものが知られている。特許文献１には、１つの磁極を構成する一対の永久磁石を、径方向の外側に向かうに従って互いの間隔が広くなるＶ字状に配置するロータが開示されている。このような構成では、永久磁石による鎖交磁束（コイル鎖交磁束）によって生じるマグネットトルクに加えて、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）とｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）との間の突極性（Ｌｄ＜Ｌｑ）によって生じるリラクタンストルクも利用することができる。そして、特許文献１には、鉄損の高調波成分を低減させるため、磁束波形の高調波含有率が低い値となるように一対の永久磁石の開角を設定する技術が記載されている。

ところで、永久磁石が埋め込まれたロータが回転すると、永久磁石からの鎖交磁束によってステータのコイルに逆起電圧（誘起電圧）が発生する。この逆起電圧は、ロータの回転速度の上昇に応じて大きくなるが、非通電時の逆起電圧のピークが、電源側の装置（インバータ装置等）に備えられる素子の耐圧を超えないようにする必要がある。なお、逆起電圧の基本波成分はマグネットトルクに関係するため、逆起電圧の高調波成分を低減して逆起電圧のピークを抑えることが望ましい。この点に関し、逆起電圧は鎖交磁束の時間微分に対応するため、特許文献１に記載の技術を用いて磁束波形の高調波含有率を低減することで、逆起電圧の高調波成分を低減することが可能である。しかしながら、特許文献１に記載の技術では、一対の永久磁石の開角の導出に際して回転電機の出力トルクが適切に考慮されておらず、回転電機の出力トルクの低下を招くおそれがある。

特開２００６−２５４６２９号公報（段落００５９〜００６３等）

そこで、回転電機の高トルク化を図りつつ、ステータコイルに発生し得る逆起電圧のピークを低減することが可能なロータ及びそのようなロータの設計方法の実現が望まれる。

上記に鑑みた、ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた、インナーロータ型回転電機用のロータの特徴構成は、周方向に並べて配置される一対の前記永久磁石により各磁極が形成され、１つの前記磁極を形成する一対の前記永久磁石のうちの、前記周方向の一方側である周方向第一側に配置される前記永久磁石を第一永久磁石とし、前記周方向の他方側である周方向第二側に配置される前記永久磁石を第二永久磁石として、前記第一永久磁石の径方向の外側を向く磁極面である第一磁極面は、前記周方向第一側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、前記第二永久磁石の前記径方向の外側を向く磁極面である第二磁極面は、前記周方向第二側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、前記ロータコアは、前記第一磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第一磁極面における前記周方向第一側の端部を含む第一端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第一孔部と、前記第二磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第二磁極面における前記周方向第二側の端部を含む第二端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第二孔部と、を備えている点にある。

上記の特徴構成によれば、第一磁極面及び第二磁極面が配置される周方向の範囲を適切に設定してリラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図りつつ、第一孔部及び第二孔部によって第一磁極面及び第二磁極面におけるコイル鎖交磁束を生じさせる範囲を制限することで、ロータの回転によるコイル鎖交磁束の高調波成分を調整してステータコイルに生じる逆起電圧の高調波成分を低減することができる。これにより、回転電機の高トルク化を図りつつ、ステータコイルに発生し得る逆起電圧のピークを低減することができる。

また、上記に鑑みた、ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた、インナーロータ型回転電機用のロータの設計方法の特徴構成は、周方向に並べて配置される一対の前記永久磁石により各磁極が形成され、１つの前記磁極を形成する一対の前記永久磁石のうちの、前記周方向の一方側である周方向第一側に配置される前記永久磁石を第一永久磁石とし、前記周方向の他方側である周方向第二側に配置される前記永久磁石を第二永久磁石として、前記第一永久磁石の径方向の外側を向く磁極面である第一磁極面は、前記周方向第一側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、前記第二永久磁石の前記径方向の外側を向く磁極面である第二磁極面は、前記周方向第二側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、前記ロータコアは、前記第一磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第一磁極面における前記周方向第一側の端部を含む第一端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第一孔部と、前記第二磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第二磁極面における前記周方向第二側の端部を含む第二端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第二孔部と、を備え、前記ロータコアの外周面に対向して配置されるステータのコイルにおいて前記ロータの回転によって発生する逆起電圧に関し、当該逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、前記第一孔部及び前記第二孔部がない場合に比べて低減するように、前記第一孔部及び前記第二孔部を形成する点にある。

上記の特徴構成によれば、第一磁極面及び第二磁極面が配置される周方向の範囲を適切に設定してリラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図りつつ、第一孔部及び第二孔部によって第一磁極面及び第二磁極面におけるコイル鎖交磁束を生じさせる範囲を制限することで、ロータの回転によるコイル鎖交磁束の高調波成分を調整してステータコイルに生じる逆起電圧の高調波成分を低減することができる。これにより、回転電機の高トルク化を図りつつ、ステータコイルに発生し得る逆起電圧のピークを低減したロータを得ることができる。また、この構成によれば、ステータコイルに生じる逆起電圧の基本波成分に重畳される複数の対象次数の高調波成分を低減することができるため、ステータコイルに発生し得る逆起電圧のピークを効果的に低減したロータを得ることができる。

ロータ及びロータの設計方法のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の実施形態の説明によってより明確となる。

実施形態に係る回転電機の軸方向に直交する断面図 図１の一部の拡大図 図２の一部の拡大図 突極差及び突極比の第一角度に対する変化を示す図 鎖交磁束の基本波成分の第二角度に対する変化を示す図 鎖交磁束の１１次成分の第二角度に対する変化を示す図 鎖交磁束の１３次成分の第二角度に対する変化を示す図 逆起電圧のロータ位置に対する変化を示す図

ロータ及びロータの設計方法の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、「軸方向」、「径方向Ｒ」、及び「周方向Ｃ」は、ロータコア１１の回転軸心Ｘ（図１参照）を基準として定義している。回転軸心Ｘは仮想軸であり、ロータコア１１が回転軸心Ｘ回りに回転する。また、周方向Ｃの一方側を「周方向第一側Ｃ１」とし、周方向Ｃの他方側（周方向第一側Ｃ１とは反対側）を「周方向第二側Ｃ２」としている。本明細書では、寸法、配置方向、配置位置等に関する用語は、誤差（製造上許容され得る程度の誤差）による差異を有する状態も含む概念として用いている。

図１に示すように、ロータ１０は、インナーロータ型の回転電機１用のロータである。
すなわち、ロータ１０は、ステータ９０に対して回転可能な状態で、ステータ９０の径方向Ｒの内側に配置される。回転電機１は、回転界磁型の回転電機であり、ステータ９０のコアであるステータコア９１には、コイル９４（図２参照）が巻装されている。本実施形態では、回転電機１は、三相交流で駆動される回転電機であり、コイル９４は、Ｕ相コイル、Ｖ相コイル、及びＷ相コイルの、３つの相コイルを備えている。そして、ステータ９０から発生する磁界により、界磁としてロータ１０が回転する。なお、本明細書では、「回転電機」は、モータ（電動機）、ジェネレータ（発電機）、及び必要に応じてモータ及びジェネレータの双方の機能を果たすモータ・ジェネレータのいずれをも含む概念として用いている。

図２に示すように、ステータコア９１には、軸方向及び径方向Ｒに延びるスロット９３が、周方向Ｃに複数分散配置されている。スロット９３のそれぞれは、軸方向の両側及び径方向Ｒの内側に開口部を有する。本実施形態では、スロット９３のそれぞれは、周方向Ｃの幅が径方向Ｒに沿って均一に形成されている。複数のスロット９３は、周方向Ｃに沿って一定間隔で配置されている。本実施形態では、Ｕ相用のスロット９３、Ｖ相用のスロット９３、及びＷ相用のスロット９３が、周方向Ｃに沿って繰り返し現れるように配置されている。本例では、毎極毎相あたりのスロット数が“２”であり、ステータコア９１には、各相用のスロット９３が周方向Ｃに沿って２つずつ繰り返し現れるように配置されている。また、毎相あたりの磁極数は“１６”（磁極対数が“８”）であり、ステータコア９１には合計で９６（＝２×１６×３）個のスロット９３が配置されている。すなわち、本例では、図２に示すように、１つの磁極Ｐに６個のスロット９３が対応し、１つの磁極対に１２個のスロット９３が対応している。つまり、本実施形態では、磁極１つあたりのスロット数Ｍは“６”である。そして、スロット９３のそれぞれに、コイル９４のスロット挿入部９４ａが挿入されている。従って、ステータ９０のコイル９４は、ロータコア１１の外周面１１ａに対向して配置されている。

図１及び図２に示すように、ロータ１０は、ロータコア１１と、ロータコア１１に埋め込まれた永久磁石３０とを備えている。すなわち、ロータ１０は、埋込磁石構造の回転電機（本実施形態では、同期電動機）に用いられるロータである。ロータコア１１は、永久磁石３０が挿入される磁石挿入孔２０（図３参照）を、永久磁石３０と同数備えている。磁石挿入孔２０は、軸方向に延びるようにロータコア１１に形成される。本実施形態では、磁石挿入孔２０は、軸方向に平行に延びるように形成されている。そして、磁石挿入孔２０の軸方向に直交する断面の形状は、軸方向に沿って一様に形成されている。また、本実施形態では、磁石挿入孔２０は、ロータコア１１を軸方向に貫通するように形成されている。永久磁石３０の軸方向の長さは、磁石挿入孔２０の軸方向の長さに応じた長さとされ、本実施形態では、永久磁石３０の軸方向の長さは、磁石挿入孔２０の軸方向の長さに等しい。ロータコア１１は、例えば、円環板状の磁性体板（例えば、電磁鋼板等）を軸方向に複数積層して形成され、或いは、磁性材料の粉体である磁性粉体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素として形成される。

図１に示すように、ロータコア１１は、回転軸心Ｘと同軸の円筒状に形成されている。ロータコア１１の外周面１１ａ（図３参照）は、回転軸心Ｘと同軸の円筒面状に形成されている。ロータコア１１には、永久磁石３０により形成されて軸方向Ｌに延びる磁極Ｐが、周方向Ｃに分散して複数形成されている。周方向Ｃに隣り合う２つの磁極Ｐは、互いに逆の極性を有する。本実施形態では、１６個の磁極Ｐが、周方向Ｃに沿って一定間隔で形成されている。図２に示すように、各磁極Ｐは、周方向Ｃに並べて配置される一対の永久磁石３０により形成されている。ここで、１つの磁極Ｐを形成する一対の永久磁石３０のうちの、周方向第一側Ｃ１に配置される永久磁石３０を第一永久磁石３１とし、周方向第二側Ｃ２に配置される永久磁石３０を第二永久磁石３２とする。また、第一永久磁石３１が挿入される磁石挿入孔２０を第一磁石挿入孔２１とし、第二永久磁石３２が挿入される磁石挿入孔２０を第二磁石挿入孔２２とする（図３参照）。すなわち、第一永久磁石３１は、軸方向に延びるようにロータコア１１に形成された第一磁石挿入孔２１に挿入され、第二永久磁石３２は、軸方向に延びるようにロータコア１１に形成された第二磁石挿入孔２２に挿入されている。

図３に示すように、１つの磁極Ｐを構成する第一永久磁石３１と第二永久磁石３２とは、基準面Ｑに対して互いに面対称に配置されている。これに応じて、１つの磁極Ｐを構成する一対の永久磁石３０が挿入される第一磁石挿入孔２１と第二磁石挿入孔２２とは、基準面Ｑに対して互いに面対称となる形状に形成されている。すなわち、第一磁石挿入孔２１の軸方向に直交する断面の形状と、第二磁石挿入孔２２の軸方向に直交する断面の形状とは、基準面Ｑに沿う直線を対称軸として互いに対称な形状とされている。ここで、基準面Ｑは、回転軸心Ｘ（図１参照）を通ると共に１つの磁極Ｐを形成する一対の永久磁石３０の中央を径方向Ｒに延びる面である。言い換えると、基準面Ｑは、回転軸心Ｘを通ると共に磁極Ｐの周方向Ｃの中央部を径方向Ｒに延びる面である。１つの磁極Ｐを構成する一対の永久磁石３０は、互いに同じ極性（Ｎ極又はＳ極）の磁極面４０を径方向Ｒの外側に向けて配置される。なお、磁極面４０は、磁化方向（着磁方向）に直交する外面であり、永久磁石３０の磁束が出入りする面である。

図３に示すように、第一永久磁石３１の径方向Ｒの外側を向く磁極面４０である第一磁極面４１は、周方向第一側Ｃ１に向かうに従って径方向Ｒの外側に向かうように配置されている。また、第二永久磁石３２の径方向Ｒの外側を向く磁極面４０である第二磁極面４２は、周方向第二側Ｃ２に向かうに従って径方向Ｒの外側に向かうように配置されている。本実施形態では、図３に示すように、１つの磁極Ｐを構成する一対の永久磁石３０は、軸方向に直交する断面において、径方向Ｒの外側に向かうに従って互いの間隔が広くなるＶ字状に配置されている。そして、本実施形態では、永久磁石３０のそれぞれは、軸方向に直交する断面の形状が矩形状に形成されており、磁化方向が当該矩形の短辺に平行とされている。よって、永久磁石３０の外周面（軸方向に直交する断面の外縁を形成する面）における、上記矩形の長辺を形成する面が、磁極面４０を構成している。すなわち、本実施形態では、第一磁極面４１及び第二磁極面４２のそれぞれは、平面状に形成されている。

図３に示すように、本実施形態では、磁石挿入孔２０は、ロータコア１１内を流れる磁束に対して磁気抵抗（フラックスバリア）として機能する磁気抵抗部２３を備えている。磁気抵抗部２３により、永久磁石３０の漏れ磁束が低減される。軸方向及び磁化方向の双方に直交する方向（軸方向に直交する断面において磁極面４０に沿う方向）を対象方向として、本実施形態では、磁石挿入孔２０における対象方向の外側部分と対象方向の内側部分との双方に、磁気抵抗部２３が形成されている。ここで、対象方向の外側は、対象方向における磁極Ｐの周方向Ｃの中央部から離れる側であり、対象方向の内側は、対象方向における磁極Ｐの周方向Ｃの中央部に近づく側である。以下では、磁石挿入孔２０における対象方向の外側部分に形成された磁気抵抗部２３を外側磁気抵抗部２３ａとし、磁石挿入孔２０における対象方向の内側部分に形成された磁気抵抗部２３を内側磁気抵抗部２３ｂとする。すなわち、本実施形態では、第一磁石挿入孔２１における第一永久磁石３１の配置領域に対して周方向第一側Ｃ１の部分に外側磁気抵抗部２３ａが形成され、第一磁石挿入孔２１における第一永久磁石３１の配置領域に対して周方向第二側Ｃ２の部分に内側磁気抵抗部２３ｂが形成されている。また、第二磁石挿入孔２２における第二永久磁石３２の配置領域に対して周方向第二側Ｃ２の部分に外側磁気抵抗部２３ａが形成され、第二磁石挿入孔２２における第二永久磁石３２の配置領域に対して周方向第一側Ｃ１の部分に内側磁気抵抗部２３ｂが形成されている。

図３に示すように、ロータコア１１は、第一孔部５１と第二孔部５２とを備えている。第一孔部５１及び第二孔部５２のそれぞれも磁気抵抗として機能する。第一孔部５１及び第二孔部５２のそれぞれは、軸方向に延びるように形成される。本実施形態では、第一孔部５１及び第二孔部５２のそれぞれは、軸方向に平行に延びるように形成されている。そして、第一孔部５１の軸方向に直交する断面の形状は、軸方向に沿って一様に形成され、第二孔部５２の軸方向に直交する断面の形状は、軸方向に沿って一様に形成されている。本実施形態では、第一孔部５１と第二孔部５２とは、基準面Ｑに対して互いに面対称となる形状に形成されている。すなわち、第一孔部５１の軸方向に直交する断面の形状と、第二孔部５２の軸方向に直交する断面の形状とは、基準面Ｑに沿う直線を対称軸として互いに対称な形状とされている。また、本実施形態では、第一孔部５１及び第二孔部５２のそれぞれは、ロータコア１１を軸方向に貫通するように形成されている。

第一孔部５１は、第一磁極面４１に対して径方向Ｒの外側であって、第一磁極面４１における周方向第一側Ｃ１の端部を含む第一端部領域Ａ１と径方向Ｒに見て重複する位置に形成される。図３に示すように、第一磁極面４１における径方向Ｒに見て第一孔部５１の周方向第二側Ｃ２の端部と重なる位置を第一境界部４１ａとして、第一磁極面４１における第一境界部４１ａよりも周方向第一側Ｃ１の部分が第一端部領域Ａ１である。また、第二孔部５２は、第二磁極面４２に対して径方向Ｒの外側であって、第二磁極面４２における周方向第二側Ｃ２の端部を含む第二端部領域Ａ２と径方向Ｒに見て重複する位置に形成される。図３に示すように、第二磁極面４２における径方向Ｒに見て第二孔部５２の周方向第一側Ｃ１の端部と重なる位置を第二境界部４２ａとして、第二磁極面４２における第二境界部４２ａよりも周方向第二側Ｃ２の部分が第二端部領域Ａ２である。このような第一孔部５１及び第二孔部５２を備えることにより、第一磁極面４１及び第二磁極面４２が配置される周方向Ｃの範囲を適切に設定してリラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図りつつ、第一孔部５１及び第二孔部５２によって第一磁極面４１及び第二磁極面４２におけるコイル鎖交磁束を生じさせる範囲を制限することで、ロータ１０の回転によるコイル鎖交磁束の高調波成分を調整してコイル９４に生じる逆起電圧の高調波成分を低減することができる。よって、回転電機１の高トルク化を図りつつ、コイル９４に発生し得る逆起電圧のピークを低減することが可能となる。

ここで、第一孔部５１及び第二孔部５２は、ロータ１０の回転によって発生する逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、第一孔部５１及び第二孔部５２がない場合に比べて低減するように形成する。つまり、第一孔部５１及び第二孔部５２の形状をそのように設計する。例えば図６及び図７に示すように、コイル９４に鎖交するコイル鎖交磁束の特定の次数の高調波成分について見ると、各次数の高調波成分の磁束量は、第一磁極面４１における第一孔部５１と重複しない部分と第二磁極面４２における第二孔部５２と重複しない部分とを合わせた領域の周方向Ｃの角度である第二角度θ２に応じて周期的に増減する。そこで、本実施形態では、コイル鎖交磁束の高調波成分の中の複数の対象次数の高調波成分について、当該高調波成分の第二角度θ２に応じた周期的な増減のピークから外れるように、第一孔部５１及び第二孔部５２を形成することで、第一孔部５１及び第二孔部５２がない場合に比べて、複数の対象次数の高調波成分を低減している。このようにすれば、コイル９４に生じる逆起電圧の基本波成分に重畳される高調波成分も低減される。従って、例えば図８に破線（比較例）で示したように高調波成分が多く重畳されている場合に比べて、図８に実線（実施例）で示したように、コイル９４に発生する逆起電圧のピークを低減することができる。

本実施形態では、ステータ９０における、磁極１つあたりのスロット数をＭとして、低減対象の複数の対象次数に、少なくとも（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次を含むようにしている。このようにすれば、逆起電圧の基本波成分に重畳される高調波成分の中で特に影響が大きい次数の高調波成分を低減することができる。すなわち、まず、鎖交磁束の変化（磁束波形）は矩形波に近似できるため、鎖交磁束には偶数次成分は基本的に存在しない。また、回転電機１が三相交流で駆動される場合であって、各相の相コイルがＹ結線（スター結線）される場合には、３ｎ次（ｎは自然数）の成分は、線間電圧にはキャンセルされて表れない。更に、（２Ｍ＋３）次以上の高次高調波成分の逆起電圧への影響は大きくない。そして、スロット９３の開口部ではティース９２に比べて磁気抵抗が大きくなるため、各磁極Ｐあたりのスロット数をＭとして、電気角の１周期につき２Ｍ箇所で磁気抵抗が大きくなる。これらのことから、（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次の高調波成分が、コイル９４の鎖交磁束の高調波成分、ひいては逆起電圧の基本波成分に重畳される高調波成分の中で特に影響が大きいものとなる。従って、低減対象の複数の対象次数をこのように設定することで、コイル９４に発生し得る逆起電圧のピークを効果的に低減することができる。

本実施形態では、第一孔部５１が、第一磁石挿入孔２１と連通するように、第一磁石挿入孔２１と一体的に形成されている。また、第二孔部５２が、第二磁石挿入孔２２と連通するように、第二磁石挿入孔２２と一体的に形成されている。具体的には、第一孔部５１の周方向第一側Ｃ１の部分が、第一磁石挿入孔２１における外側磁気抵抗部２３ａの径方向Ｒの外側の部分に連通し、第一孔部５１の径方向Ｒの内側の部分が、第一磁石挿入孔２１における第一永久磁石３１の配置領域の、周方向第一側Ｃ１の部分に連通している。また、第二孔部５２の周方向第二側Ｃ２の部分が、第二磁石挿入孔２２における外側磁気抵抗部２３ａの径方向Ｒの外側の部分に連通し、第二孔部５２の径方向Ｒの内側の部分が、第二磁石挿入孔２２における第二永久磁石３２の配置領域の、周方向第二側Ｃ２の部分に連通している。なお、本実施形態では、第一孔部５１の周方向第二側Ｃ２の端部は、第一磁石挿入孔２１に対して径方向Ｒに連通しておらず、第一磁石挿入孔２１に対して径方向Ｒの外側に分離して形成されている。また、本実施形態では、第二孔部５２の周方向第一側Ｃ１の端部は、第二磁石挿入孔２２に対して径方向Ｒに連通しておらず、第二磁石挿入孔２２に対して径方向Ｒの外側に分離して形成されている。本実施形態では、第一孔部５１や第二孔部５２を空隙としているが、第一孔部５１や第二孔部５２に非磁性材が充填される構成とすることもできる。

図３に示すように、本実施形態では、第一孔部５１の径方向Ｒの外側の内面と、第二孔部５２の径方向Ｒの外側の内面とのそれぞれは、ロータコア１１の外周面１１ａと平行な部分を有している。具体的には、第一孔部５１の径方向Ｒの外側の内面における周方向第二側Ｃ２の端部を除く部分が、ロータコア１１の外周面１１ａと平行に形成され、第二孔部５２の径方向Ｒの外側の内面における周方向第一側Ｃ１の端部を除く部分が、ロータコア１１の外周面１１ａと平行に形成されている。これにより、径方向Ｒにおける第一孔部５１とロータコア１１の外周面１１ａとの間に形成されるブリッジ部（第一ブリッジ部６１）の形状や、径方向Ｒにおける第二孔部５２とロータコア１１の外周面１１ａとの間に形成されるブリッジ部（第二ブリッジ部６２）の形状を、径方向Ｒの幅が狭く周方向Ｃに長い形状（軸方向に見て周方向Ｃに細長く延びる形状）とすることができ、これらのブリッジ部において磁気飽和を生じさせやすくなっている。この結果、永久磁石３０の漏れ磁束のより一層の低減を図ることが可能となっている。

本実施形態では、外側磁気抵抗部２３ａの径方向Ｒの外側の内面も、ロータコア１１の外周面１１ａと平行な部分を有している。具体的には、第一磁石挿入孔２１については、外側磁気抵抗部２３ａの径方向Ｒの外側の内面における周方向第一側Ｃ１の端部を除く部分が、ロータコア１１の外周面１１ａと平行に形成されている。また、第二磁石挿入孔２２については、外側磁気抵抗部２３ａの径方向Ｒの外側の内面における周方向第二側Ｃ２の端部を除く部分が、ロータコア１１の外周面１１ａと平行に形成されている。

ここで、図３に示すように、第一磁極面４１の周方向第一側Ｃ１の端部と、第二磁極面４２の周方向第二側Ｃ２の端部とが、回転軸心Ｘ（図１参照）においてなす周方向Ｃの角度を第一角度θ１とする。また、第一磁極面４１における径方向Ｒに見て第一孔部５１と重複しない部分の周方向第一側Ｃ１の端部（第一境界部４１ａ）と、第二磁極面４２における径方向Ｒに見て第二孔部５２と重複しない部分の周方向第二側Ｃ２の端部（第二境界部４２ａ）とが、回転軸心Ｘにおいてなす周方向Ｃの角度を第二角度θ２とする。そして、第二角度θ２を、ロータ１０の回転によって発生する逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が共に低減する電気角とするように、第一孔部５１及び第二孔部５２を形成するように設計する。本実施形態に係る構成に関し、本発明者らは、第一角度θ１を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とし、第二角度θ２を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、回転電機１の高トルク化を図りつつ、コイル９４に発生し得る逆起電圧のピークを低減できることを見出した。

具体的には、第一角度θ１を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とすることで、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差を大きく確保して、リラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図ることができる。図４は、図１〜図３を参照して説明した本実施形態に係るロータ１０についての、突極差及び突極比の第一角度θ１に対する変化のシミュレーション結果を示している。ここで、突極差は、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）とｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）との差（Ｌｑ−Ｌｄ）であり、突極比は、ｑ軸インダクタンス（Ｌｑ）とｄ軸インダクタンス（Ｌｄ）との比（Ｌｑ／Ｌｄ）である。図４から、第一角度θ１が電気角で１２８°である場合に、突極差が最大となる。ここで、リラクタンストルクは、突極差に比例する。よって、第一角度θ１が電気角で１２８°である場合に、リラクタンストルクが最大となる。このように、第一角度θ１は、突極差が最大となる角度を基準に設定される。なお、第一角度θ１を電気角で１２８°±５°の範囲内の角度とすると更に好適である。

また、第二角度θ２を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、鎖交磁束（コイル鎖交磁束）の１１次成分及び１３次成分の双方を低減して逆起電圧のピークを低減すると共に、第一永久磁石３１及び第二永久磁石３２のそれぞれの漏れ磁束を第一孔部５１及び第二孔部５２により低減して、マグネットトルクの向上（マグネットトルクの利用率の向上）を図ることができる。図５〜図７は、図１〜図３を参照して説明した本実施形態に係るロータ１０についてのシミュレーション結果であり、図５は鎖交磁束の基本波成分の第二角度θ２に対する変化を示し、図６は鎖交磁束の１１次成分の第二角度θ２に対する変化を示し、図７は鎖交磁束の１３次成分の第二角度θ２に対する変化を示している。なお、第一角度θ１は電気角で１２８°とした。図５〜図７より、第二角度θ２が電気角で１０４°（図中破線で示す角度）である場合に、鎖交磁束の基本波成分の振幅が、最大或いは最大に近い状態となると共に、鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分の双方の振幅が、極小或いは極小に近い状態となることが分かる。すなわち、第二角度θ２が電気角で１０４°である場合に、マグネットトルクに寄与する鎖交磁束の基本波成分の振幅が大きくなると共に、逆起電圧のピークの上昇を招く鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分のそれぞれの振幅が低く抑えられる。このように、第二角度θ２は、鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分のそれぞれの振幅が極小となる角度を基準に設定される。なお、電気角で９４°〜１１４°の第二角度θ２の範囲は、鎖交磁束の１１次成分の振幅が極大となる角度や、鎖交磁束の１３次成分の振幅が極大となる角度を含まない範囲ではあるが、逆起電圧のピークの低減の観点から、第二角度θ２を電気角で１０４°±５°の範囲内の角度とすると更に好適である。

図８は、第一角度θ１を電気角で１２８°とし、第二角度θ２を電気角で１０４°とした場合の、逆起電圧のロータ位置に対する変化のシミュレーション結果である。なお、比較例として破線で示す逆起電圧は、第一孔部５１及び第二孔部５２が備えられない場合のシミュレーション結果である。逆起電圧は鎖交磁束の時間微分に対応するため、鎖交磁束の高調波成分は、逆起電圧に同じ次数の高調波成分として含まれる。図８より、第一孔部５１及び第二孔部５２を備えると共に、第一角度θ１を電気角で１２８°とし第二角度θ２を電気角で１０４°とした場合に、逆起電圧の基本波成分に重畳される高調波成分が低減され、逆起電圧の波形が正弦波に近づいていることが分かる。

なお、鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分を低減することで逆起電圧のピークを低減している理由は以下の通りである。まず、鎖交磁束の変化（磁束波形）は矩形波に近似できるため、鎖交磁束には偶数次成分は基本的に存在しない。また、本実施形態に係る回転電機１は三相交流で駆動される回転電機であるため、各相の相コイルがＹ結線（スター結線）される場合には、３ｎ次（ｎは自然数）の成分は、線間電圧にはキャンセルされて表れない。更には、１７次以上の高次成分は発生するが、逆起電圧への影響は大きくない。そのため、５次、７次、１１次、及び１３次の各成分が鎖交磁束に大きな成分として含まれ得る。そして、上述したように、本実施形態では、磁極１つあたりのスロット数Ｍは“６”であり、１つの磁極対に１２個のスロット９３が対応している。スロット９３の開口部ではティース９２に比べて磁気抵抗が大きくなるため、電気角の１周期につき１２箇所で磁気抵抗が大きくなる。この結果、本実施形態に係るロータ１０では、（１２±１）次である１１次と１３次の成分が支配的になる。

〔その他の実施形態〕
ロータのその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。

（１）上記の実施形態では、逆起電圧の複数の対象次数の高調波成分が低減するように第一孔部５１及び第二孔部５２を形成する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、一つの対象次数の高調波成分が低減するように第一孔部５１及び第二孔部５２を形成する構成としても好適である。このような構成によっても、コイル９４に発生し得る逆起電圧のピークを低減することが可能である。

（２）上記の実施形態では、複数の対象次数が、少なくとも（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次を含む構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次以外の次数の高調波成分を対象次数として、当該対象次数の高調波成分が低減するように第一孔部５１及び第二孔部５２を形成しても好適である。このような構成によっても、コイル９４に発生し得る逆起電圧のピークを低減することが可能である。

（３）上記の実施形態では、第一孔部５１が、第一磁石挿入孔２１と連通するように、第一磁石挿入孔２１と一体的に形成され、第二孔部５２が、第二磁石挿入孔２２と連通するように、第二磁石挿入孔２２と一体的に形成される構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一孔部５１及び第二孔部５２の一方又は双方が、磁石挿入孔２０（第一孔部５１については第一磁石挿入孔２１であり、第二孔部５２については第二磁石挿入孔２２）とは独立した孔として形成された構成とすることも可能である。

（４）上記の実施形態では、第一孔部５１の径方向Ｒの外側の内面と、第二孔部５２の径方向Ｒの外側の内面とのそれぞれが、ロータコア１１の外周面１１ａと平行な部分を有する構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、第一孔部５１の径方向Ｒの外側の内面と、第二孔部５２の径方向Ｒの外側の内面との、一方又は双方が、ロータコア１１の外周面１１ａと平行な部分を有さない構成とすることもできる。

（５）上記の実施形態では、毎極毎相あたりのスロット数が“２”であり、磁極１つあたりのスロット数が“６”である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、毎極毎相あたりのスロット数が“１”或いは“３”以上の整数であってもよく、これに応じて磁極１つあたりのスロット数Ｍは、交流の相数の整数倍であれば、任意の数であってよい。

（６）上記の実施形態では、毎相あたりの磁極数が“１６”である構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、毎相あたりの磁極数が“１６”以外である構成、例えば、毎相あたりの磁極数が“８”や“１２”である構成とすることもできる。

（７）その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で単なる例示に過ぎないと理解されるべきである。従って、当業者は、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜、種々の改変を行うことが可能である。

〔上記実施形態の概要〕
以下、上記において説明したロータの概要について説明する。

このロータ（１０）は、ロータコア（１１）と、前記ロータコア（１１）に埋め込まれた永久磁石（３０）と、を備えた、インナーロータ型回転電機（１）用のロータ（１０）であって、周方向（Ｃ）に並べて配置される一対の前記永久磁石（３０）により各磁極（Ｐ）が形成され、１つの前記磁極（Ｐ）を形成する一対の前記永久磁石（３０）のうちの、前記周方向（Ｃ）の一方側である周方向第一側（Ｃ１）に配置される前記永久磁石（３０）を第一永久磁石（３１）とし、前記周方向（Ｃ）の他方側である周方向第二側（Ｃ２）に配置される前記永久磁石（３０）を第二永久磁石（３２）として、前記第一永久磁石（３１）の径方向（Ｒ）の外側を向く磁極面（４０）である第一磁極面（４１）は、前記周方向第一側（Ｃ１）に向かうに従って前記径方向（Ｒ）の外側に向かうように配置され、前記第二永久磁石（３２）の前記径方向（Ｒ）の外側を向く磁極面（４０）である第二磁極面（４２）は、前記周方向第二側（Ｃ２）に向かうに従って前記径方向（Ｒ）の外側に向かうように配置され、前記ロータコア（１１）は、前記第一磁極面（４１）に対して前記径方向（Ｒ）の外側であって、前記第一磁極面（４１）における前記周方向第一側（Ｃ１）の端部を含む第一端部領域（Ａ１）と前記径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第一孔部（５１）と、前記第二磁極面（４２）に対して前記径方向（Ｒ）の外側であって、前記第二磁極面（４２）における前記周方向第二側（Ｃ２）の端部を含む第二端部領域（Ａ２）と前記径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第二孔部（５２）と、を備えている。

上記の構成によれば、第一磁極面（４１）及び第二磁極面（４２）が配置される周方向（Ｃ）の範囲を適切に設定してリラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図りつつ、第一孔部（５１）及び第二孔部（５２）によって第一磁極面（４１）及び第二磁極面（４２）におけるコイル鎖交磁束を生じさせる範囲を制限することで、ロータ（１０）の回転によるコイル鎖交磁束の高調波成分を調整してステータコイル（９４）に生じる逆起電圧の高調波成分を低減することができる。これにより、回転電機（１）の高トルク化を図りつつ、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを低減することができる。

ここで、前記ロータコア（１１）の外周面（１１ａ）に対向して配置されるステータ（９０）のコイル（９４）において前記ロータ（１０）の回転によって発生する逆起電圧に関し、当該逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、前記第一孔部（５１）及び前記第二孔部（５２）がない場合に比べて低減するように、前記第一孔部（５１）及び前記第二孔部（５２）が形成されていると好適である。

この構成によれば、ステータコイル（９４）に生じる逆起電圧の基本波成分に重畳される複数の対象次数の高調波成分を低減することができるため、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを効果的に低減することができる。

また、前記ステータ（９０）における、前記磁極１つあたりのスロット数をＭとして、前記複数の対象次数は、少なくとも（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次を含むと好適である。

この構成によれば、逆起電圧の基本波成分に重畳される高調波成分の中で特に影響が大きい次数の高調波成分を低減することができる。従って、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを更に効果的に低減することができる。

また、前記第一磁極面（４１）の前記周方向第一側（Ｃ１）の端部と、前記第二磁極面（４２）の前記周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、前記ロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす前記周方向（Ｃ）の角度（θ１）が、電気角で、１２８°±１０°の範囲内の角度であり、前記第一磁極面（４１）における前記径方向（Ｒ）に見て前記第一孔部（５１）と重複しない部分の前記周方向第一側（Ｃ１）の端部と、前記第二磁極面（４２）における前記径方向（Ｒ）に見て前記第二孔部（５２）と重複しない部分の前記周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、前記回転軸心（Ｘ）においてなす前記周方向（Ｃ）の角度（θ２）が、電気角で、１０４°±１０°の範囲内の角度であると好適である。

上記のような第一孔部（５１）及び第二孔部（５２）を備えることにより、第一磁極面（４１）の周方向第一側（Ｃ１）の端部と第二磁極面（４２）の周方向第二側（Ｃ２）の端部とがロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす周方向（Ｃ）の角度（以下、「第一角度」という。）だけでなく、第一磁極面（４１）における径方向（Ｒ）に見て第一孔部（５１）と重複しない部分の周方向第一側（Ｃ１）の端部と、第二磁極面（４２）における径方向（Ｒ）に見て第二孔部（５２）と重複しない部分の周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、ロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす周方向（Ｃ）の角度（以下、「第二角度」という。）によっても、ロータ（１０）の磁気特性を設計することができる。そして、本発明者らは、鋭意研究の結果、上記の構成のように、第一角度（θ１）を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とし、第二角度（θ２）を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、回転電機（１）の高トルク化を図りつつ、コイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを低減できることを見出した。すなわち、第一角度（θ１）を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とすることで、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差を大きく確保して、リラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図ることができる。また、第二角度（θ２）を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分の双方を低減して逆起電圧のピークを低減すると共に、第一永久磁石（３１）及び第二永久磁石（３２）のそれぞれの漏れ磁束を第一孔部（５１）及び第二孔部（５２）により低減して、マグネットトルクの向上（マグネットトルクの利用率の向上）を図ることができる。

また、前記第一永久磁石（３１）が、軸方向に延びるように前記ロータコア（１１）に形成された第一磁石挿入孔（２１）に挿入され、前記第二永久磁石（３２）が、前記軸方向に延びるように前記ロータコア（１１）に形成された第二磁石挿入孔（２２）に挿入され、前記第一孔部（５１）が、前記第一磁石挿入孔（２１）と連通するように、前記第一磁石挿入孔（２１）と一体的に形成され、前記第二孔部（５２）が、前記第二磁石挿入孔（２２）と連通するように、前記第二磁石挿入孔（２２）と一体的に形成されていると好適である。

この構成によれば、第一孔部（５１）と第一磁石挿入孔（２１）との連通部分を利用して第一永久磁石（３１）の漏れ磁束をより一層低減することや、第二孔部（５２）と第二磁石挿入孔（２２）との連通部分を利用して第二永久磁石（３２）の漏れ磁束をより一層低減することが可能となる。また、上記の構成によれば、第一孔部（５１）が第一磁石挿入孔（２１）とは独立した孔として形成される場合や、第二孔部（５２）が第二磁石挿入孔（２２）とは独立した孔として形成される場合に比べて、ロータコア（１１）の製造が容易となる。

また、前記第一孔部（５１）の前記径方向（Ｒ）の外側の内面と、前記第二孔部（５２）の前記径方向（Ｒ）の外側の内面とのそれぞれが、前記ロータコア（１１）の外周面（１１ａ）と平行な部分を有すると好適である。

この構成によれば、径方向（Ｒ）における第一孔部（５１）とロータコア（１１）の外周面（１１ａ）との間に形成されるブリッジ部（６１）の形状や、径方向（Ｒ）における第二孔部（５２）とロータコア（１１）の外周面（１１ａ）との間に形成されるブリッジ部（６２）の形状を、径方向（Ｒ）の幅が狭く周方向（Ｃ）に長い形状（軸方向に見て周方向（Ｃ）に細長く延びる形状）とすることが可能となる。よって、これらのブリッジ部（６１，６２）において磁気飽和を生じさせやすくなり、結果、永久磁石（３０）の漏れ磁束を少なく抑えることができる。

このロータ（１０）の設計方法は、ロータコア（１１）と、前記ロータコア（１１）に埋め込まれた永久磁石（３０）と、を備えた、インナーロータ型回転電機（１）用のロータ（１０）の設計方法であって、周方向（Ｃ）に並べて配置される一対の前記永久磁石（３０）により各磁極（Ｐ）が形成され、１つの前記磁極（Ｐ）を形成する一対の前記永久磁石（３０）のうちの、前記周方向（Ｃ）の一方側である周方向第一側（Ｃ１）に配置される前記永久磁石（３０）を第一永久磁石（３１）とし、前記周方向（Ｃ）の他方側である周方向第二側（Ｃ２）に配置される前記永久磁石（３０）を第二永久磁石（３２）として、前記第一永久磁石（３１）の径方向（Ｒ）の外側を向く磁極面（４０）である第一磁極面（４１）は、前記周方向第一側（Ｃ１）に向かうに従って前記径方向（Ｒ）の外側に向かうように配置され、前記第二永久磁石（３２）の前記径方向（Ｒ）の外側を向く磁極面（４０）である第二磁極面（４２）は、前記周方向第二側（Ｃ２）に向かうに従って前記径方向（Ｒ）の外側に向かうように配置され、前記ロータコア（１１）は、前記第一磁極面（４１）に対して前記径方向（Ｒ）の外側であって、前記第一磁極面（４１）における前記周方向第一側（Ｃ１）の端部を含む第一端部領域（Ａ１）と前記径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第一孔部（５１）と、前記第二磁極面（４２）に対して前記径方向（Ｒ）の外側であって、前記第二磁極面（４２）における前記周方向第二側（Ｃ２）の端部を含む第二端部領域（Ａ２）と前記径方向（Ｒ）に見て重複する位置に形成される第二孔部（５２）と、を備え、前記ロータコア（１１）の外周面（１１ａ）に対向して配置されるステータ（９０）のコイル（９４）において前記ロータ（１０）の回転によって発生する逆起電圧に関し、当該逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、前記第一孔部（５１）及び前記第二孔部（５２）がない場合に比べて低減するように、前記第一孔部（５１）及び前記第二孔部（５２）を形成する。

上記の構成によれば、第一磁極面（４１）及び第二磁極面（４２）が配置される周方向（Ｃ）の範囲を適切に設定してリラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図りつつ、第一孔部（５１）及び第二孔部（５２）によって第一磁極面（４１）及び第二磁極面（４２）におけるコイル鎖交磁束を生じさせる範囲を制限することで、ロータ（１０）の回転によるコイル鎖交磁束の高調波成分を調整してステータコイル（９４）に生じる逆起電圧の高調波成分を低減することができる。これにより、回転電機（１）の高トルク化を図りつつ、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを低減したロータを得ることができる。また、この構成によれば、ステータコイル（９４）に生じる逆起電圧の基本波成分に重畳される複数の対象次数の高調波成分を低減することができるため、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを効果的に低減したロータを得ることができる。

この設計方法において、前記第一磁極面における前記径方向に見て前記第一孔部と重複しない部分の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面における前記径方向に見て前記第二孔部と重複しない部分の前記周方向第二側の端部とが、前記回転軸心においてなす前記周方向の角度を、前記逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が共に低減する電気角とするように、前記第一孔部及び前記第二孔部を形成すると好適である。

この構成によれば、ステータコイル（９４）に生じる逆起電圧の基本波成分に重畳される複数の対象次数の高調波成分を共に低減することができるため、ステータコイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを効果的に低減したロータを得ることができる。

また、この設計方法において、前記第一磁極面（４１）の前記周方向第一側（Ｃ１）の端部と、前記第二磁極面（４２）の前記周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、前記ロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす前記周方向（Ｃ）の角度（θ１）を、電気角で、１２８°±１０°の範囲内の角度とし、前記第一磁極面（４１）における前記径方向（Ｒ）に見て前記第一孔部（５１）と重複しない部分の前記周方向第一側（Ｃ１）の端部と、前記第二磁極面（４２）における前記径方向（Ｒ）に見て前記第二孔部（５２）と重複しない部分の前記周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、前記回転軸心（Ｘ）においてなす前記周方向（Ｃ）の角度（θ２）を、電気角で、１０４°±１０°の範囲内の角度とすると好適である。

これにより、第一磁極面（４１）の周方向第一側（Ｃ１）の端部と第二磁極面（４２）の周方向第二側（Ｃ２）の端部とがロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす周方向（Ｃ）の角度（以下、「第一角度」という。）だけでなく、第一磁極面（４１）における径方向（Ｒ）に見て第一孔部（５１）と重複しない部分の周方向第一側（Ｃ１）の端部と、第二磁極面（４２）における径方向（Ｒ）に見て第二孔部（５２）と重複しない部分の周方向第二側（Ｃ２）の端部とが、ロータコア（１１）の回転軸心（Ｘ）においてなす周方向（Ｃ）の角度（以下、「第二角度」という。）によっても、ロータ（１０）の磁気特性を設計することができる。そして、本発明者らは、鋭意研究の結果、上記の構成のように、第一角度（θ１）を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とし、第二角度（θ２）を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、回転電機（１）の高トルク化を図りつつ、コイル（９４）に発生し得る逆起電圧のピークを低減できることを見出した。すなわち、第一角度（θ１）を電気角で１２８°±１０°の範囲内の角度とすることで、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差を大きく確保して、リラクタンストルクの向上（リラクタンストルクの利用率の向上）を図ることができる。また、第二角度（θ２）を電気角で１０４°±１０°の範囲内の角度とすることで、鎖交磁束の１１次成分及び１３次成分の双方を低減して逆起電圧のピークを低減すると共に、第一永久磁石（３１）及び第二永久磁石（３２）のそれぞれの漏れ磁束を第一孔部（５１）及び第二孔部（５２）により低減して、マグネットトルクの向上（マグネットトルクの利用率の向上）を図ることができる。

１：回転電機
１０：ロータ
１１：ロータコア
１１ａ：外周面
２１：第一磁石挿入孔
２２：第二磁石挿入孔
３０：永久磁石
３１：第一永久磁石
３２：第二永久磁石
４０：磁極面
４１：第一磁極面
４２：第二磁極面
５１：第一孔部
５２：第二孔部
９０：ステータ
９４：ステータのコイル
Ａ１：第一端部領域
Ａ２：第二端部領域
Ｃ：周方向
Ｃ１：周方向第一側
Ｃ２：周方向第二側
Ｐ：磁極
Ｒ：径方向
Ｘ：回転軸心
θ１：第一角度（角度）
θ２：第二角度（角度）
Ｍ：スロット数

Claims (9)

1. ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた、インナーロータ型回転電機用のロータであって、
   周方向に並べて配置される一対の前記永久磁石により各磁極が形成され、
   １つの前記磁極を形成する一対の前記永久磁石のうちの、前記周方向の一方側である周方向第一側に配置される前記永久磁石を第一永久磁石とし、前記周方向の他方側である周方向第二側に配置される前記永久磁石を第二永久磁石として、
   前記第一永久磁石の径方向の外側を向く磁極面である第一磁極面は、前記周方向第一側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、
   前記第二永久磁石の前記径方向の外側を向く磁極面である第二磁極面は、前記周方向第二側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、
   前記ロータコアは、前記第一磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第一磁極面における前記周方向第一側の端部を含む第一端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第一孔部と、前記第二磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第二磁極面における前記周方向第二側の端部を含む第二端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第二孔部と、を備えているロータ。
2. 前記ロータコアの外周面に対向して配置されるステータのコイルにおいて前記ロータの回転によって発生する逆起電圧に関し、当該逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、前記第一孔部及び前記第二孔部がない場合に比べて低減するように、前記第一孔部及び前記第二孔部が形成されている請求項１に記載のロータ。
3. 前記ステータにおける、前記磁極１つあたりのスロット数をＭとして、前記複数の対象次数は、少なくとも（２Ｍ−１）次及び（２Ｍ＋１）次を含む請求項２に記載のロータ。
4. 前記第一磁極面の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面の前記周方向第二側の端部とが、前記ロータコアの回転軸心においてなす前記周方向の角度が、電気角で、１２８°±１０°の範囲内の角度であり、
   前記第一磁極面における前記径方向に見て前記第一孔部と重複しない部分の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面における前記径方向に見て前記第二孔部と重複しない部分の前記周方向第二側の端部とが、前記回転軸心においてなす前記周方向の角度が、電気角で、１０４°±１０°の範囲内の角度である請求項１から３のいずれか一項に記載のロータ。
5. 前記第一永久磁石が、軸方向に延びるように前記ロータコアに形成された第一磁石挿入孔に挿入され、
   前記第二永久磁石が、前記軸方向に延びるように前記ロータコアに形成された第二磁石挿入孔に挿入され、
   前記第一孔部が、前記第一磁石挿入孔と連通するように、前記第一磁石挿入孔と一体的に形成され、
   前記第二孔部が、前記第二磁石挿入孔と連通するように、前記第二磁石挿入孔と一体的に形成されている請求項１から４のいずれか一項に記載のロータ。
6. 前記第一孔部の前記径方向の外側の内面と、前記第二孔部の前記径方向の外側の内面とのそれぞれが、前記ロータコアの外周面と平行な部分を有する請求項１から５のいずれか一項に記載のロータ。
7. ロータコアと、前記ロータコアに埋め込まれた永久磁石と、を備えた、インナーロータ型回転電機用のロータの設計方法であって、
   周方向に並べて配置される一対の前記永久磁石により各磁極が形成され、
   １つの前記磁極を形成する一対の前記永久磁石のうちの、前記周方向の一方側である周方向第一側に配置される前記永久磁石を第一永久磁石とし、前記周方向の他方側である周方向第二側に配置される前記永久磁石を第二永久磁石として、
   前記第一永久磁石の径方向の外側を向く磁極面である第一磁極面は、前記周方向第一側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、
   前記第二永久磁石の前記径方向の外側を向く磁極面である第二磁極面は、前記周方向第二側に向かうに従って前記径方向の外側に向かうように配置され、
   前記ロータコアは、前記第一磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第一磁極面における前記周方向第一側の端部を含む第一端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第一孔部と、前記第二磁極面に対して前記径方向の外側であって、前記第二磁極面における前記周方向第二側の端部を含む第二端部領域と前記径方向に見て重複する位置に形成される第二孔部と、を備え、
   前記ロータコアの外周面に対向して配置されるステータのコイルにおいて前記ロータの回転によって発生する逆起電圧に関し、当該逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が、前記第一孔部及び前記第二孔部がない場合に比べて低減するように、前記第一孔部及び前記第二孔部を形成するロータの設計方法。
8. 前記第一磁極面における前記径方向に見て前記第一孔部と重複しない部分の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面における前記径方向に見て前記第二孔部と重複しない部分の前記周方向第二側の端部とが、前記回転軸心においてなす前記周方向の角度を、前記逆起電圧の基本波成分に対する複数の対象次数の高調波成分が共に低減する電気角とするように、前記第一孔部及び前記第二孔部を形成する請求項７に記載のロータの設計方法。
9. 前記第一磁極面の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面の前記周方向第二側の端部とが、前記ロータコアの回転軸心においてなす前記周方向の角度を、電気角で、１２８°±１０°の範囲内の角度とし、
   前記第一磁極面における前記径方向に見て前記第一孔部と重複しない部分の前記周方向第一側の端部と、前記第二磁極面における前記径方向に見て前記第二孔部と重複しない部分の前記周方向第二側の端部とが、前記回転軸心においてなす前記周方向の角度を、電気角で、１０４°±１０°の範囲内の角度とする請求項７又は８に記載のロータの設計方法。

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