WO2020194709A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2020194709A1
WO2020194709A1 PCT/JP2019/013790 JP2019013790W WO2020194709A1 WO 2020194709 A1 WO2020194709 A1 WO 2020194709A1 JP 2019013790 W JP2019013790 W JP 2019013790W WO 2020194709 A1 WO2020194709 A1 WO 2020194709A1
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rotor
core
rotor core
electric machine
rotary electric
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PCT/JP2019/013790
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English (en)
French (fr)
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研太 元吉
秀徳 佐々木
広大 岡崎
紘子 池田
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三菱電機株式会社
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Publication date
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Priority to PCT/JP2019/013790 priority patent/WO2020194709A1/ja
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    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
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Definitions

  • the present invention relates to a rotary electric machine provided with an embedded magnet type rotor.
  • Patent Document 1 describes an embedded magnet type motor. On the annular surface of the rotor in this embedded magnet type motor, 1/2 rectangular slit with the number of motor poles P and the same number of rectangular permanent magnets as the slits alternate in the circumferential direction at predetermined intervals. It is located in. A segment region at P is formed between each slit and the permanent magnet. The segment region is magnetized alternately with north and south poles along the circumferential direction.
  • the two segment regions adjacent to each other with the slit in between are via a connecting portion located on the inner peripheral side of the slit and a connecting portion located on the outer peripheral side of the slit.
  • the rotor is formed with a closed magnetic path in which magnetic flux flows in the circumferential direction through these connecting portions. Therefore, there is a problem that the torque output of the motor is lowered because the circumferential leakage flux that does not interlock with the stator increases.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a rotary electric machine capable of improving torque output.
  • the rotary electric machine includes a stator and a rotor rotatably provided with respect to the stator, and the rotor has a plurality of holes arranged in the circumferential direction of the rotor. It has a rotor core and at least one permanent magnet, the number of magnetic poles of the rotor is p which is an even number of 2 or more, and the permanent magnet is inserted in the plurality of holes.
  • the p / 2 first hole and the p / 2 second hole into which the permanent magnet is not inserted are included, and the first hole and the second hole alternate in the circumferential direction.
  • the permanent magnets are magnetized so that the magnetic pole surfaces facing each other in the circumferential direction across the second hole are opposite poles, and the second hole is formed by the second hole. It has a first opening that opens toward the stator in the radial direction of the rotor.
  • the torque output of the rotary electric machine can be improved.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotary electric machine 100 according to the present embodiment is cut perpendicularly to the axial direction.
  • the direction along the axial center of the rotor 20 is the axial direction
  • the direction along the radius of the rotor 20 is the radial direction in the cross section perpendicular to the axial direction
  • the direction along the rotation direction of the rotor 20 in the same cross section. Circumferential direction.
  • the rotary electric machine 100 has a stator 10 and a rotor 20 rotatably provided with respect to the stator 10.
  • the stator 10 is provided so as to surround the outer periphery of the rotor 20 via a gap 15 that serves as a magnetic gap.
  • the stator 10 has a stator core 11.
  • the stator core 11 has a core back 12 formed in an annular shape, and a plurality of teeth 13 protruding from the core back 12 toward the inner peripheral side.
  • the stator 10 has a plurality of windings 14 wound around the plurality of teeth 13 by a centralized winding method. In the configuration shown in FIG. 1, 12 teeth 13 and 12 windings 14 are provided.
  • the core back 12 may be formed by a plurality of arc-shaped core blocks.
  • the rotor 20 has a rotor core 21 and a permanent magnet 22 provided inside the rotor core 21.
  • the rotor 20 is a vertically embedded type embedded magnet type rotor in which permanent magnets 22 are radially arranged inside the rotor core 21.
  • the vertically embedded type embedded magnet type rotor is sometimes called a spoke type rotor.
  • the rotor 20 is a concave pole type rotor having p / 2 permanent magnets 22 when the number of magnetic poles is p.
  • p is an even number of 2 or more. In the configuration shown in FIG. 1, since the number of magnetic poles p of the rotor 20 is 10, the number of permanent magnets 22 is 5.
  • the rotor core 21 has a configuration in which a plurality of core plates are laminated in the axial direction.
  • a plurality of holes 30 penetrating in the axial direction are formed in the rotor core 21.
  • the plurality of holes 30 are arranged in the circumferential direction of the rotor 20.
  • each of the plurality of holes 30 has a rectangular shape.
  • each of the plurality of holes 30 is radially arranged so that the longitudinal direction is along the radial direction.
  • the number of holes 30 is p, which is equal to the number of magnetic poles of the rotor 20.
  • a permanent magnet 22 is inserted in some of the holes 30. That is, the plurality of holes 30 include a plurality of first holes 31 into which the permanent magnet 22 is inserted, and a plurality of second holes 32 into which the permanent magnet 22 is not inserted.
  • the number of the first holes 31 and the number of the second holes 32 are both p / 2.
  • the plurality of first holes 31 and the plurality of second holes 32 are alternately arranged in the circumferential direction of the rotor 20.
  • the inside of the second hole 32 may be a space.
  • a non-magnetic member formed of a non-magnetic material such as a resin or a non-magnetic metal may be inserted inside the second hole 32.
  • the rotor core 21 may be held by a non-magnetic member inserted into the second hole 32.
  • the plurality of permanent magnets 22 are magnetized so that two magnetic pole surfaces adjacent to each other in the circumferential direction with the second hole 32 interposed therebetween have different poles.
  • each of the plurality of permanent magnets 22 is magnetized so that the magnetic pole surface facing the counterclockwise direction in FIG. 1 is the north pole and the magnetic pole surface facing the clockwise direction in FIG. 1 is the south pole. There is.
  • the second hole 32 has a first opening 33 that opens toward the stator 10 side in the radial direction.
  • the first opening 33 opens outward in the radial direction.
  • the first opening 33 becomes a magnetic gap in the circumferential direction at the outer peripheral portion of the rotor core 21.
  • the first opening 33 may be a space.
  • the first opening 33 may be filled with a non-magnetic member.
  • the second hole 32 has a second opening 34 that opens in the radial direction toward the side opposite to the stator 10.
  • the second opening 34 opens inward in the radial direction.
  • the second opening 34 becomes a magnetic gap in the circumferential direction at the inner peripheral portion of the rotor core 21.
  • the second opening 34 may be a space.
  • the second opening 34 may be filled with a non-magnetic member.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotary electric machine 200 according to the comparative example of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the rotary electric machine 200 of this comparative example is different from the rotary electric machine 100 shown in FIG. 1 in that the first opening 33 and the second opening 34 are not formed. That is, in the rotary electric machine 200 of this comparative example, the radial outer side of the second hole 32 is closed by the connecting portion 201, and the radial inner side of the second hole 32 is closed by the connecting portion 202.
  • the core back 12 of this comparative example is formed by a plurality of arcuate core blocks, but the core back 12 may be formed in an integral annular shape as shown in FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a part of FIG. 2.
  • the effective magnetic flux ⁇ 1 that interlinks with the stator 10 and contributes to torque is represented by a solid arrow
  • the circumferential leakage magnetic flux ⁇ 2 that passes through a closed magnetic path in the circumferential direction in the rotor core 21 is indicated by a broken line arrow. It is represented by.
  • the radial outer side and the radial inner side of the second hole 32 are closed by the connecting portion 201 and the connecting portion 202, respectively.
  • the reluctance of the connection portion 201 and the connection portion 202 is much lower than the reluctance of the gap 15.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a part of FIG.
  • the effective magnetic flux ⁇ 1 is represented by a solid line arrow
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 is represented by a broken line arrow.
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 can be reduced and the effective magnetic flux ⁇ 1 interlinking with the stator 10 can be increased, particularly near the outer periphery of the rotor core 21. Therefore, in the rotary electric machine 100 of the present embodiment, the torque output can be improved as compared with the rotary electric machine 200 of the comparative example.
  • FIG. 5 is a graph showing the torque obtained by the rotary electric machine 100 of the present embodiment and the torque obtained by the rotary electric machine 200 of the comparative example.
  • the vertical axis of the graph is the torque standardized with the torque of the rotary electric machine 100 of the present embodiment as 1 [p. u. ] Is represented.
  • the torque obtained by the rotary electric machine 100 of the present embodiment is 1, the torque obtained by the rotary electric machine 200 of the comparative example is about 0.91. Therefore, it can be seen that the rotary electric machine 100 of the present embodiment can obtain a higher torque than the rotary electric machine 200 of the comparative example.
  • the opening width of the first opening 33 is an opening of the second hole 32 that opens toward the stator 10 side in the radial direction.
  • the first opening 33 since the stator 10 is provided on the outer peripheral side of the rotor 20, the first opening 33 opens outward in the radial direction.
  • the opening width of the first opening 33 in the tangential direction along the circumferential direction of the rotor 20 is Lo1.
  • the distance between the rotor 20 and the stator 10 in the radial direction is Gm.
  • the interval Gm is the radial width of the gap 15 that is the magnetic gap between the rotor 20 and the stator 10.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the magnitude relationship of the opening width Lo1 and the interval Gm and the torque in the rotary electric machine 100 according to the present embodiment.
  • the vertical axis of the graph is the torque standardized with the torque of the rotary electric machine 100 when the opening width Lo1 and the interval Gm are equal as 1. [p. u. ] Is represented.
  • the torque when the opening width Lo1 is larger than the interval Gm (Lo1> Gm) is about 1. It is 58.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 1-1 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the stator 10 is not shown in FIGS. 7 and subsequent drawings, the stator 10 is provided on the outer peripheral side of the rotor 20.
  • the rotor core 21 shown in FIGS. 1 and 4 has a perfect circular shape when viewed perpendicularly to the axial direction.
  • the rotor core 21 of the rotor 20 according to the present modification has a non-perfect circular shape when viewed perpendicular to the axial direction.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 1-1 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the circumscribed circle circumscribing the rotor core 21 is shown by a broken line.
  • the radius of this circumscribed circle be R0.
  • the outer peripheral surface of the rotor core 21 is formed in an arc shape at each of the sections sandwiched between the two holes 30 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the centers of curvature of the outer peripheral surfaces 21a of each section are different from each other and also different from the center of the circumscribed circle.
  • the radius of curvature R1 of the outer peripheral surface 21a of each section is smaller than the radius R0 of the circumscribed circle (R1 ⁇ R0).
  • the distance Gm between the rotor 20 and the stator 10 differs depending on the circumferential position of the rotor 20.
  • the opening width Lo1 of the first opening 33 is larger than the maximum value Gmmax of the interval Gm (Lo1> Gmmax).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 1-2 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the width of the first hole 31 in the tangential direction along the circumferential direction and the width of the second hole 32 in the tangential direction along the circumferential direction are the same.
  • the width Lh1 of the first hole 31 in the tangential direction along the circumferential direction is the width Lh1 of the second hole 32 in the tangential direction along the circumferential direction. It is narrower than the width Lh2 (Lh1 ⁇ Lh2). The same effect as that of the rotor 20 shown in FIGS. 1 and 4 can be obtained also by this modification.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 1-3 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the width Lh1 of the first hole 31 in the tangential direction along the circumferential direction is larger than the width Lh2 of the second hole 32 in the tangential direction along the circumferential direction. It is wide (Lh1> Lh2).
  • the same effect as that of the rotor 20 shown in FIGS. 1 and 4 can be obtained also by this modification.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 1-4 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the first opening 33 which opens toward the stator 10 side in the radial direction and the first opening 33 which opens toward the stator 10 side in the radial direction face the side opposite to the stator 10.
  • a second opening 34, which is opened, is formed.
  • only the first opening 33 is formed in the second hole 32 of the rotor 20 of the present modification, and the second opening 34 is not formed.
  • the rotary electric machine 100 includes a stator 10 and a rotor 20 rotatably provided with respect to the stator 10.
  • the rotor 20 has a rotor core 21 in which a plurality of holes 30 arranged in the circumferential direction of the rotor 20 are formed, and at least one permanent magnet 22.
  • the number of magnetic poles of the rotor 20 is p, which is an even number of 2 or more.
  • the plurality of holes 30 include p / 2 first holes 31 into which the permanent magnets 22 are inserted, and p / 2 second holes 32 into which the permanent magnets 22 are not inserted.
  • the first hole 31 and the second hole 32 are provided so as to be arranged alternately in the circumferential direction.
  • the permanent magnets 22 are magnetized so that the magnetic pole surfaces facing each other in the circumferential direction with the second hole 32 interposed therebetween have different poles.
  • the second hole 32 has a first opening 33 that opens toward the stator 10 in the radial direction of the rotor 20.
  • the magnetic resistance in the closed magnetic path in the circumferential direction can be increased.
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 can be reduced in the radial direction portion of the rotor core 21 on the stator 10 side, and the effective magnetic flux ⁇ 1 interlinking with the stator 10 can be increased. Therefore, the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • the rotor 20 of the p pole is formed by using the p / 2 permanent magnets 22, the amount of the permanent magnets 22 used can be reduced.
  • the second hole 32 has a second opening 34 which is opened on the side opposite to the stator 10 in the radial direction.
  • the magnetic resistance in the closed magnetic path in the circumferential direction can be increased in the portion of the rotor core 21 on the side opposite to the stator 10 in the radial direction.
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 can be reduced even in the portion of the rotor core 21 on the side opposite to the stator 10 in the radial direction, so that the effective magnetic flux ⁇ 1 interlinking with the stator 10 is further increased. be able to.
  • the opening width of the first opening 33 is Lo1 and the maximum value of the distance between the stator 10 and the rotor 20 in the radial direction is Gmmax, Lo1> Gmmax. Relationship is satisfied. According to this configuration, the reluctance of the path passing through the first opening 33 tends to be larger than the reluctance of the path passing through the void 15, so that the effective magnetic flux ⁇ 1 interlinking with the stator 10 is further increased. be able to.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the components having the same functions and functions as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the second hole 32 has a first portion 32a and a second portion 32b located on the stator 10 side in the radial direction from the first portion 32a, that is, on the outer peripheral side in FIG. are doing.
  • the width of the first portion 32a in the tangential direction along the circumferential direction is L1 and the width of the second portion 32b in the tangential direction is L2, the relationship L1> L2 is satisfied.
  • the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved in the first embodiment.
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 since it is difficult to set the circumferential leakage flux ⁇ 2 to zero, the circumferential leakage flux ⁇ 2 also exists in the first embodiment as shown by the broken line arrow in FIG.
  • the circumferential leakage flux ⁇ 2 In the rotor 20 of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 4, the circumferential leakage flux ⁇ 2 is large on the inner peripheral side where the distance from the stator 10 is long, and the circumferential on the outer peripheral side when the distance from the stator 10 is short. It is considered that the directional leakage flux ⁇ 2 is small.
  • the inventors of the present application can make the width L1 on the inner peripheral side. It was considered that the effective magnetic flux ⁇ 1 could be increased because the circumferential leakage flux ⁇ 2 could be reduced.
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the magnitude relationship of the width L1 and the width L2 and the torque in the rotary electric machine 100 according to the present embodiment.
  • the torque output of the rotary electric machine 100 can be further increased by making the width L1 of the first portion 32a wider than the width L2 of the second portion 32b.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 2-1 of the present embodiment is cut perpendicularly to the axial direction.
  • the second hole 32 has a first portion 32a, a second portion 32b located radially outside the first portion 32a, and a second portion 32b located further radially outward than the second portion 32b. It has a third portion 32c, which is located.
  • the width of the first portion 32a in the tangential direction along the circumferential direction is L1
  • the width of the second portion 32b in the tangential direction is L2
  • the width of the third portion 32c in the tangential direction is L3, L1>
  • the relationship of L2> L3 is satisfied. In this way, the width of the second hole 32 may change in three or more steps.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 2-2 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the width of the second hole 32 increases monotonically as the distance from the stator 10 increases in the radial direction.
  • the second hole 32 is sandwiched in the circumferential direction by a pair of edge portions 32d and 32e formed in the rotor core 21.
  • the pair of edge portions 32d and 32e are both formed in a straight line.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 2-3 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the width of the second hole 32 does not necessarily increase monotonically as the distance from the stator 10 increases in the radial direction. However, the width of the second hole 32 increases roughly in the radial direction as the distance from the stator 10 increases.
  • the pair of edges 32d and 32e of the rotor core 21 are both formed in a concave curve shape.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 2-4 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the width of the second hole 32 increases monotonically as the distance from the stator 10 increases in the radial direction.
  • the pair of edges 32d and 32e of the rotor core 21 are both formed in a convex curve shape.
  • the torque output of the rotary electric machine 100 can also be improved by the configurations shown in FIGS. 13 to 16 as in the configuration shown in FIG.
  • the second hole 32 includes the first portion 32a and the second portion 32b located on the stator 10 side in the radial direction from the first portion 32a. ,have.
  • the width of the first portion 32a in the tangential direction along the circumferential direction is L1 and the width of the second portion 32b in the tangential direction is L2, the relationship L1> L2 is satisfied. According to this configuration, since the circumferential leakage flux ⁇ 2 in the portion far from the stator 10 can be reduced, the torque output of the rotary electric machine 100 can be further improved.
  • the second hole 32 is formed so that the width in the tangential direction becomes wider as the distance from the stator 10 increases in the radial direction. According to this configuration, since the circumferential leakage flux ⁇ 2 in the portion far from the stator 10 can be reduced, the torque output of the rotary electric machine 100 can be further improved.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the present embodiment is cut perpendicularly to the axial direction.
  • the components having the same functions and functions as those of the first and second embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the rotor core 21 has a plurality of core portions 40 sandwiched between two second holes 32 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • the permanent magnets 22 are provided for each of the plurality of core portions 40.
  • Each of the permanent magnets 22 is magnetized so that the magnetic pole surface facing the counterclockwise direction in FIG. 17 is the north pole and the magnetic pole surface facing the clockwise direction in FIG. 17 is the south pole.
  • Each of the plurality of core portions 40 has a first core portion 41 located on the S pole side of the permanent magnet 22 and a second core portion 42 located on the north pole side of the permanent magnet 22. Since the rotor core 21 shown in FIG. 17 is provided with five core portions 40, the first core portion 41 and the second core portion 42 are provided with five each.
  • the rotor core 21 has a connecting portion 43 (hereinafter, may be referred to as “first connecting portion 43”) that connects a plurality of first core portions 41 to each other.
  • the connecting portion 43 is arranged inside the plurality of core portions 40 in the radial direction.
  • a plurality of connecting portions 43 extend radially from the annular portion 44 and the annular portion 44 toward the plurality of first core portions 41, respectively, and connect the annular portion 44 and the plurality of first core portions 41. It has a radial portion 45 of the above. As a result, the plurality of first core portions 41 are magnetically connected to each other via the connecting portion 43.
  • each of the plurality of second core portions 42 is not directly connected to the radial portion 45 of the connecting portion 43.
  • Each of the plurality of second core portions 42 is connected to the connecting portion 43 only via the first core portion 41 adjacent to the permanent magnet 22.
  • the connecting portion 43 since a plurality of first core portions 41 having the same poles are connected to each other via the connecting portion 43, it is possible to suppress the generation of the circumferential leakage flux ⁇ 2. Further, since the plurality of core portions 40 are integrated via the connecting portion 43, the mechanical strength of the rotor 20 can be improved and the productivity of the rotor 20 can be improved.
  • the width of the second hole 32 becomes wider as the distance from the stator 10 increases in the radial direction, but the width of the second hole 32 becomes the radial position as in the first embodiment. It may be constant regardless.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 3-1 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the rotor core 21 of this modification has a connecting portion 46 (hereinafter, may be referred to as “second connecting portion 46”) that connects a plurality of second core portions 42 to each other.
  • the connecting portion 46 extends radially from the annular portion 44 and the annular portion 44 toward the plurality of second core portions 42, respectively, and connects the annular portion 44 and the plurality of second core portions 42. It has a radial portion 45 of the above.
  • the plurality of second core portions 42 are magnetically connected to each other via the connecting portion 46.
  • each of the plurality of first core portions 41 is not directly connected to the radial portion 45 of the connecting portion 46.
  • Each of the plurality of first core portions 41 is connected to the connecting portion 46 only via the second core portion 42 adjacent to the permanent magnet 22. Even with this modification, the same effect as the configuration shown in FIG. 17 can be obtained.
  • the rotor 20 of the present embodiment may have a configuration in which the rotor core 21 shown in FIG. 17 and the rotor core 21 shown in FIG. 18 are laminated in the axial direction.
  • the rotor core 21 shown in FIG. 17 and the rotor core 21 shown in FIG. 18 are alternately laminated in the axial direction. Thereby, the mechanical strength of the rotor 20 can be further improved.
  • FIG. 19 is an exploded perspective view showing the configuration of the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 3-2 of the present embodiment.
  • the rotor 20 of this modification has a configuration in which the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 are vertically laminated.
  • the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 are laminated so that the positions of the first holes 31 in the circumferential direction coincide with each other.
  • the first hole 31 of each of the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 has the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53.
  • a permanent magnet 22 is inserted so as to penetrate the.
  • the first rotor core 51 has the same configuration as the rotor core 21 shown in FIG. 17 when viewed from the inner side of the drawing along the axial direction.
  • the second rotor core 52 has the same configuration as the rotor core 21 shown in FIG. 18 when viewed from the inner side of the drawing along the axial direction.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view showing a configuration in which the third rotor core 53 of the rotary electric machine 100 according to the present modification is cut perpendicular to the axial direction.
  • the third rotor core 53 has a plurality of core portions 40, similarly to the first rotor core 51 and the second rotor core 52.
  • Each of the plurality of core portions 40 has a first core portion 41 located on the S pole side of the permanent magnet 22 and a second core portion 42 located on the north pole side of the permanent magnet 22.
  • the third rotor core 53 is not provided with a connecting portion 43. Therefore, the plurality of core portions 40 of the third rotor core 53 are separated from each other.
  • the rotor 20 has a configuration in which the first rotor core 51, the third rotor core 53, and the second rotor core 52 are laminated in this order in the axial direction.
  • first rotor cores 51 or second rotor cores 52 are stacked, for example, the first rotor core 51, the third rotor core 53, the second rotor core 52, and the third rotor core 53, the first rotor core 51, the third rotor core 53, the second rotor core 52, ... Are laminated in this order.
  • a third rotor core 53 is sandwiched between the first rotor core 51 and the second rotor core 52.
  • the thickness of the first rotor core 51 in the axial direction is thicker than the thickness of the third rotor core 53 in the axial direction.
  • the thickness of the second rotor core 52 in the axial direction is thicker than the thickness of the third rotor core 53 in the axial direction.
  • the leakage flux in the axial direction of the rotor 20 can be suppressed, and the mechanical strength of the rotor 20 can be increased.
  • FIG. 21 is an exploded perspective view showing the configuration of the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 3-3 of the present embodiment.
  • the rotor 20 of this modification further has a pair of end plates 54 and 55.
  • the end plate 54 and the end plate 55 are arranged at both ends in the axial direction of the rotor core in which the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 are laminated, respectively.
  • the end plate 54 and the end plate 55 are axially tightened together with the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 by using tightening members such as a plurality of bolts 56.
  • tightening members such as a plurality of bolts 56.
  • the rotor core 21 has a plurality of core portions 40 sandwiched between two second holes 32 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Each of the plurality of core portions 40 has a first core portion 41 located on one magnetic pole surface side of the permanent magnet 22 and a second core portion 42 located on the other magnetic pole surface side of the permanent magnet 22.
  • the rotor core 21 further has a connecting portion 43 for connecting the first core portions 41 of the plurality of core portions 40 to each other.
  • the connecting portion 43 since a plurality of first core portions 41 having the same poles are connected to each other via the connecting portion 43, it is possible to suppress the generation of the circumferential leakage flux ⁇ 2. Therefore, the torque of the rotary electric machine 100 can be improved. Further, since the plurality of core portions 40 are integrated via the connecting portion 43, the mechanical strength of the rotor 20 can be improved.
  • the rotor core 21 has a first rotor core 51 and a second rotor core 52 that are laminated in the axial direction with each other.
  • Each of the first rotor core 51 and the second rotor core 52 has a plurality of core portions 40 sandwiched between two second holes 32 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Each of the plurality of core portions 40 has a first core portion 41 located on one magnetic pole surface side of the permanent magnet 22 and a second core portion 42 located on the other magnetic pole surface side of the permanent magnet 22.
  • the first rotor core 51 further includes a first connecting portion 43 that connects the first core portions 41 of the first rotor core 51 to each other.
  • the second rotor core 52 further includes a second connecting portion 46 that connects the second core portions 42 of the second rotor core 52 to each other.
  • a second connecting portion 46 that connects the second core portions 42 of the second rotor core 52 to each other.
  • the rotor core 21 has a first rotor core 51, a second rotor core 52, and a third rotor core 53 that are laminated in the axial direction with each other.
  • Each of the first rotor core 51, the second rotor core 52, and the third rotor core 53 has a plurality of core portions 40 sandwiched between two second holes 32 adjacent to each other in the circumferential direction.
  • Each of the plurality of core portions 40 has a first core portion 41 located on one magnetic pole surface side of the permanent magnet 22 and a second core portion 42 located on the other magnetic pole surface side of the permanent magnet 22. ing.
  • the first rotor core 51 further includes a first connecting portion 43 that connects the first core portions 41 of the first rotor core 51 to each other.
  • the second rotor core 52 further includes a second connecting portion 46 that connects the second core portions 42 of the second rotor core 52 to each other.
  • the plurality of core portions 40 included in the third rotor core 53 are not connected to each other in the third rotor core 53. In the axial direction, the third rotor core 53 is arranged between the first rotor core 51 and the second rotor core 52.
  • the generation of the circumferential leakage flux ⁇ 2 can be suppressed.
  • the second rotor core 52 since the plurality of second core portions 42 having the same poles are connected to each other via the connecting portion 46, the generation of the circumferential leakage flux ⁇ 2 can be suppressed.
  • the third rotor core 53 in which the plurality of core portions 40 are not connected to each other is arranged between the first rotor core 51 and the second rotor core 53, leakage in the axial direction The generation of magnetic flux can be suppressed. Therefore, the torque of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • FIG. 22 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the present embodiment is cut perpendicularly to the axial direction.
  • the components having the same functions and functions as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the first hole 31 into which the permanent magnet 22 is inserted has a third opening 35 that opens to the stator 10 side in the radial direction, that is, outward in the radial direction.
  • the third opening 35 becomes a magnetic gap in the circumferential direction at the outer peripheral portion of the rotor core 21.
  • the third opening 35 may be a space.
  • the third opening 35 may be filled with a non-magnetic member.
  • the width of the first hole 31 in the tangential direction along the circumferential direction is narrower than the width of the second hole 32 in the tangential direction along the circumferential direction, as in the configuration shown in FIG. It has become.
  • the radial outer side of the first hole 31 is closed.
  • the first core portion 41 located on the S pole side of the permanent magnet 22 is magnetized to the S pole, and the second core portion 42 located on the N pole side of the permanent magnet 22 is magnetized to the N pole. Therefore, a closed magnetic path is formed between the second core portion 42 and the first core portion 41 so that the magnetic flux emitted from the permanent magnet 22 passes through the radial outside of the first hole 31 and returns to the permanent magnet 22.
  • the magnetic flux passing through this closed magnetic path becomes a leakage flux that does not interlink with the stator 10. If this leakage flux can be suppressed, the effective magnetic flux ⁇ 1 interlinking with the stator 10 can be increased, so that the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • the third opening 35 is formed on the radial outer side of the first hole 31, the magnetic resistance of the closed magnetic path is increased. As a result, the leakage flux as shown by the broken line arrow in FIG. 22 can be suppressed, so that the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32, the leakage flux is likely to occur.
  • the third opening 35 is formed in the present embodiment, the leakage flux is effectively suppressed even when the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32. it can.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 4-1 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the first hole 31 of this modification has a fourth opening 36 that is radially opposite to the stator 10, that is, is opened inward in the radial direction.
  • a closed magnetic path in which the magnetic flux emitted from the permanent magnet 22 returns to the permanent magnet 22 is also formed inside the first hole 31 in the radial direction.
  • the magnetic resistance of the closed magnetic path formed inside the first hole 31 in the radial direction increases. As a result, the leakage flux as shown by the broken line arrow in FIG. 23 can be suppressed, so that the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32.
  • the fourth opening 36 is formed, the above leakage flux is effective even when the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32. Can be suppressed.
  • FIG. 24 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the modified example 4-2 of the present embodiment is cut perpendicular to the axial direction.
  • the first hole 31 of this modification has both the third opening 35 and the fourth opening 36. According to this modification, both of the above two effects can be obtained, so that the torque output of the rotary electric machine 100 can be further improved.
  • the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32.
  • the third opening 35 and the fourth opening 36 are formed, even if the width of the first hole 31 is narrower than the width of the second hole 32, the above Leakage magnetic flux can be effectively suppressed.
  • the first hole 31 is the third opening 35 that opens to the stator 10 side in the radial direction, or the side opposite to the stator 10 in the radial direction. It has a fourth opening 36 that is open to the sea. According to this configuration, the leakage flux can be suppressed, so that the torque output of the rotary electric machine 100 can be improved.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a configuration in which the rotor 20 of the rotary electric machine 100 according to the present embodiment is cut perpendicularly to the axial direction.
  • the components having the same functions and functions as those of the first to third embodiments are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted.
  • the rotor core 21 is separated into a plurality of core portions 40 by the second hole 32.
  • the second hole 32 is sandwiched by the edge portion 32d and the edge portion 32e in the circumferential direction.
  • One edge portion 32d is formed in the core portion 40 adjacent to the second hole 32 in the counterclockwise direction in FIG. 25.
  • a concave portion 37 cut out in a concave shape is formed in a part of the edge portion 32d.
  • the edge portion 32d other than the recess 37 is formed in a straight line.
  • the other edge portion 32e is formed in the core portion 40 adjacent to the second hole 32 in the clockwise direction in FIG. 25.
  • a concave portion 38 notched in a concave shape is formed in a part of the edge portion 32e.
  • the edge portion 32e other than the recess 38 is formed in a straight line.
  • a centrifugal force is generated in the rotor 20 during rotation toward the outside in the radial direction. Therefore, the plurality of core portions 40 separated from each other may protrude to the outer peripheral side during rotation. If the core portion 40 protrudes to the outer peripheral side, it may come into contact with the stator 10 and lead to the stop of the rotary electric machine 100.
  • a holding member (not shown) formed of a non-magnetic material such as a resin or a non-magnetic metal is inserted into the second hole 32.
  • the holding member is formed with a convex portion that is fitted into the concave portion 37 and another convex portion that is fitted into the concave portion 38. Since each core portion 40 is held by the holding member, it is possible to prevent the core portion 40 from protruding to the outer peripheral side. Further, the holding member improves the positioning accuracy of the rotor core 21 in the circumferential direction. Further, the holding member improves the positioning accuracy of the rotor core 21, so that the increase in torque ripple due to the influence of the rotor variation is suppressed.
  • the opening width Lo1 of the first opening 33 in the tangential direction along the circumferential direction is wider than the opening width Lo2 of the second opening 34 in the tangential direction along the circumferential direction ( Lo1> Lo2).
  • the width of the second hole 32 may be changed stepwise as shown in FIGS. 11 and 13.
  • the present invention is not limited to the above embodiment and can be modified in various ways.
  • the 10-pole rotor 20 is taken as an example, but the present invention is not limited to this. Even if the number of magnetic poles p of the rotor 20 (however, p is an even number of 2 or more) is other than 10, the same effect as that of the above embodiment can be obtained.
  • the stator 10 provided with 12 teeth 13 and 12 windings 14 is given as an example, but the present invention is not limited to this. The number of teeth 13 and the number of windings 14 may be set to appropriate numbers according to the number of magnetic poles of the rotor 20, respectively.
  • the rotary electric machine 100 in which the rotor 20 is arranged on the inner peripheral side of the stator 10 is given as an example, but in the present invention, the rotor 20 is arranged on the outer peripheral side of the stator 10. It can also be applied to rotary electric machines.
  • stator 11 stator core, 12 core back, 13 teeth, 14 winding, 15 void, 20 rotor, 21 rotor core, 21a outer peripheral surface, 22 permanent magnet, 30 holes, 31 first hole, 32nd 2 holes, 32a 1st part, 32b 2nd part, 32c 3rd part, 32d, 32e edge, 33 1st opening, 34 2nd opening, 35 3rd opening, 36 4th opening, 37, 38 concave part, 40 core part, 41 first core part, 42 second core part, 43, 46 connecting part, 44 annular part, 45 radial part, 51 first rotor core, 52 second rotor core, 53 third Rotor core, 54, 55 end plate, 56 bolt, 100, 200 rotating electric machine, 201, 202 connection part, ⁇ 1 effective magnetic flux, ⁇ 2 circumferential leakage magnetic flux.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)

Abstract

回転電機は、固定子と、固定子に対して回転自在に設けられた回転子と、を備え、回転子は、回転子の周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、少なくとも１つの永久磁石と、を有しており、回転子の磁極数は、２以上の偶数であるｐであり、複数の孔は、永久磁石が挿入されたｐ／２個の第１孔と、永久磁石が挿入されていないｐ／２個の第２孔と、を含んでおり、第１孔及び第２孔は、周方向で交互に配列するように設けられており、永久磁石は、第２孔を挟んで周方向で互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、第２孔は、回転子の径方向で固定子側に開口した第１開口部を有している。

Description

回転電機
　本発明は、埋込磁石形回転子を備えた回転電機に関する。
　特許文献１には、埋込磁石式モータが記載されている。この埋込磁石式モータにおけるロータの環状の表面には、モータ極数Ｐの１／２個の長方形状のスリットと、スリットと同数の長方形状の永久磁石とが、周方向に所定間隔で交互に配置されている。各々のスリットと永久磁石との間には、Ｐ箇所のセグメント領域が形成されている。セグメント領域は、周方向に沿ってＮ極とＳ極とに交互に磁化されている。
特開２０１０－２００４８０号公報
　上記の埋込磁石式モータのロータにおいて、スリットを挟んで隣り合う２つのセグメント領域は、スリットよりも内周側に位置する接続部分と、スリットよりも外周側に位置する接続部分と、を介して互いに接続されている。このため、ロータには、これらの接続部分を通って周方向に磁束が流れる閉磁路が形成されてしまう。したがって、ステータに鎖交しない周方向漏洩磁束が増加するため、モータのトルク出力が低下してしまうという課題があった。
　本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、トルク出力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。
　本発明に係る回転電機は、固定子と、前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子と、を備え、前記回転子は、前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、少なくとも１つの永久磁石と、を有しており、前記回転子の磁極数は、２以上の偶数であるｐであり、前記複数の孔は、前記永久磁石が挿入されたｐ／２個の第１孔と、前記永久磁石が挿入されていないｐ／２個の第２孔と、を含んでおり、前記第１孔及び前記第２孔は、前記周方向で交互に配列するように設けられており、前記永久磁石は、前記第２孔を挟んで前記周方向で互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、前記第２孔は、前記回転子の径方向で前記固定子側に開口した第１開口部を有している。
　本発明によれば、回転電機のトルク出力を向上させることができる。
本発明の実施の形態１に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の比較例に係る回転電機を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 図２の一部を拡大して示す図である。 図１の一部を拡大して示す図である。 本発明の実施の形態１の回転電機で得られるトルクと比較例の回転電機で得られるトルクとを示すグラフである。 本発明の実施の形態１に係る回転電機において、開口幅Ｌｏ１及び間隔Ｇｍの大小関係とトルクとの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態１の変形例１－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例１－２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例１－３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の変形例１－４に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２に係る回転電機において、幅Ｌ１及び幅Ｌ２の大小関係とトルクとの関係を示すグラフである。 本発明の実施の形態２の変形例２－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例２－２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例２－３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の変形例２－４に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例３－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例３－２に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態３の変形例３－２に係る回転電機の第３回転子コアを軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の変形例３－３に係る回転電機の回転子の構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施の形態４に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態４の変形例４－１に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態４の変形例４－２に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係る回転電機の回転子を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。
実施の形態１．
　本発明の実施の形態１に係る回転電機について説明する。図１は、本実施の形態に係る回転電機１００を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。ここで、回転子２０の軸心に沿う方向を軸方向とし、軸方向に垂直な断面において回転子２０の半径に沿う方向を径方向とし、同断面において回転子２０の回転方向に沿う方向を周方向とする。
　図１に示すように、回転電機１００は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在に設けられた回転子２０と、を有している。固定子１０は、磁気的ギャップとなる空隙１５を介して回転子２０の外周を囲むように設けられている。固定子１０は、固定子コア１１を有している。固定子コア１１は、円環状に形成されたコアバック１２と、コアバック１２から内周側に向かって突出した複数のティース１３と、を有している。また、固定子１０は、集中巻き方式で複数のティース１３にそれぞれ巻き付けられた複数の巻線１４を有している。図１に示す構成では、１２個のティース１３と１２個の巻線１４とが設けられている。後述する図２に示すように、コアバック１２は、複数の円弧状のコアブロックにより形成されていてもよい。
　回転子２０は、回転子コア２１と、回転子コア２１の内部に設けられた永久磁石２２と、を有している。回転子２０は、回転子コア２１の内部に放射状に永久磁石２２が配置された縦埋込型の埋込磁石形回転子である。縦埋込型の埋込磁石形回転子は、スポーク型回転子と呼ばれる場合もある。また、回転子２０は、磁極数をｐとしたときｐ／２個の永久磁石２２を有するコンシクエントポール型の回転子である。ここで、ｐは２以上の偶数である。図１に示す構成では、回転子２０の磁極数ｐは１０であるため、永久磁石２２の個数は５個である。
　回転子コア２１は、複数のコア板が軸方向に積層された構成を有している。回転子コア２１には、軸方向に貫通した複数の孔３０が形成されている。複数の孔３０は、回転子２０の周方向に配列している。軸方向に垂直な断面において、複数の孔３０のそれぞれは、長方形状の形状を有している。同断面において、複数の孔３０のそれぞれは、長手方向が径方向に沿うように放射状に配置されている。孔３０の個数は、回転子２０の磁極数と等しいｐ個である。
　複数の孔３０のうちの一部の孔には、永久磁石２２が挿入されている。すなわち、複数の孔３０には、永久磁石２２が挿入された複数の第１孔３１と、永久磁石２２が挿入されていない複数の第２孔３２と、が含まれている。第１孔３１の個数及び第２孔３２の個数は、いずれもｐ／２個である。複数の第１孔３１と複数の第２孔３２とは、回転子２０の周方向で交互に配列している。第２孔３２の内部は空間であってもよい。あるいは、第２孔３２の内部には、樹脂、非磁性金属等の非磁性材料により形成された非磁性部材が挿入されていてもよい。また、回転子コア２１は、第２孔３２に挿入された非磁性部材によって保持されていてもよい。
　複数の永久磁石２２は、第２孔３２を挟んで周方向に隣り合う２つの磁極面が異極となるように着磁されている。例えば、複数の永久磁石２２のそれぞれは、図１で反時計回り方向を向いた磁極面がＮ極となり、図１で時計回り方向を向いた磁極面がＳ極となるように着磁されている。
　第２孔３２は、径方向で固定子１０側に向かって開口した第１開口部３３を有している。本実施の形態では、第１開口部３３は、径方向で外側に向かって開口している。第１開口部３３は、回転子コア２１の外周部において周方向の磁気的空隙となる。第１開口部３３は空間であってもよい。あるいは、第１開口部３３には、非磁性部材が充填されていてもよい。
　また、第２孔３２は、径方向で固定子１０とは反対側に向かって開口した第２開口部３４を有している。本実施の形態では、第２開口部３４は、径方向で内側に向かって開口している。第２開口部３４は、回転子コア２１の内周部において周方向の磁気的空隙となる。第２開口部３４は空間であってもよい。あるいは、第２開口部３４には、非磁性部材が充填されていてもよい。
　図２は、本実施の形態の比較例に係る回転電機２００を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２に示すように、本比較例の回転電機２００は、第１開口部３３及び第２開口部３４が形成されていない点で、図１に示した回転電機１００と異なっている。すなわち、本比較例の回転電機２００では、第２孔３２の径方向外側は接続部２０１によって閉じられており、第２孔３２の径方向内側は接続部２０２によって閉じられている。なお、本比較例のコアバック１２は、複数の円弧状のコアブロックにより形成されているが、コアバック１２は、図１に示したように一体的な円環状に形成されていてもよい。
　図３は、図２の一部を拡大して示す図である。図３では、固定子１０に鎖交してトルクに寄与する有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、回転子コア２１内で閉じた周方向の閉磁路を通る周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図３に示すように、第２孔３２の径方向外側及び径方向内側は、それぞれ接続部２０１及び接続部２０２によって閉じられている。接続部２０１及び接続部２０２の磁気抵抗は、空隙１５の磁気抵抗よりも非常に低い。このため、回転子コア２１内で閉じた周方向の閉磁路が積極的に形成され、固定子１０に磁束を鎖交させる磁路が形成されにくくなる。これにより、永久磁石２２の使用量に対して、接続部２０１及び接続部２０２を通る周方向漏洩磁束Φ２が相対的に多くなってしまうため、空隙１５を通って固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１が少なくなってしまう。したがって、本比較例のような構成では、回転電機２００のトルク出力を向上させるのが困難であった。
　これに対し、本実施の形態では、第２孔３２の径方向外側及び径方向内側には、それぞれ第１開口部３３及び第２開口部３４が形成されている。図４は、図１の一部を拡大して示す図である。図４では、図３と同様に、有効磁束Φ１を実線矢印で表しており、周方向漏洩磁束Φ２を破線矢印で表している。図４に示すように、回転子コア２１内で閉じた周方向の閉磁路は、第２孔３２、第１開口部３３又は第２開口部３４を必ず通過するため、当該閉磁路の磁気抵抗が高くなる。これにより、特に回転子コア２１の外周寄りにおいて周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるとともに、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができる。したがって、本実施の形態の回転電機１００では、比較例の回転電機２００よりもトルク出力を向上させることができる。
　図５は、本実施の形態の回転電機１００で得られるトルクと比較例の回転電機２００で得られるトルクとを示すグラフである。グラフの縦軸は、本実施の形態の回転電機１００のトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。図５に示すように、本実施の形態の回転電機１００で得られるトルクを１とすると、比較例の回転電機２００で得られるトルクは約０．９１である。したがって、本実施の形態の回転電機１００では、比較例の回転電機２００よりも高いトルクが得られることが分かる。
　次に、第１開口部３３の開口幅について説明する。ここで、第１開口部３３とは、径方向で固定子１０側に向かって開口した第２孔３２の開口部のことである。本実施の形態では、固定子１０が回転子２０の外周側に設けられているため、第１開口部３３は径方向外側に向かって開口している。図４に示すように、回転子２０の周方向に沿った接線方向における第１開口部３３の開口幅をＬｏ１とする。また、径方向における回転子２０と固定子１０との間隔をＧｍとする。間隔Ｇｍは、回転子２０と固定子１０との間の磁気的ギャップとなる空隙１５の径方向幅である。
　図６は、本実施の形態に係る回転電機１００において、開口幅Ｌｏ１及び間隔Ｇｍの大小関係とトルクとの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、開口幅Ｌｏ１と間隔Ｇｍとが等しい場合の回転電機１００のトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。図６に示すように、開口幅Ｌｏ１と間隔Ｇｍとが等しい場合（Ｌｏ１＝Ｇｍ）のトルクを１とすると、開口幅Ｌｏ１が間隔Ｇｍよりも大きい場合（Ｌｏ１＞Ｇｍ）のトルクは約１．５８である。したがって、開口幅Ｌｏ１が間隔Ｇｍよりも大きい場合の方が、開口幅Ｌｏ１と間隔Ｇｍとが等しい場合よりも高いトルクを得られることが分かる。これは、永久磁石２２から出た磁束は、磁気抵抗がより小さい経路を通るためである。開口幅Ｌｏ１が間隔Ｇｍよりも大きい場合、第１開口部３３を通る経路の磁気抵抗が、空隙１５を通る経路の磁気抵抗と比較して大きくなりやすい。このため、永久磁石２２から出た磁束のうち、より多くの磁束が、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１となる。
　図７は、本実施の形態の変形例１－１に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。ここで、図７及びそれ以降の図面では固定子１０を図示していないが、固定子１０は、回転子２０の外周側に設けられるものとする。図１及び図４に示した回転子コア２１は、軸方向と垂直に見たときに真円状の形状を有している。これに対し、本変形例に係る回転子２０の回転子コア２１は、図７に示すように、軸方向と垂直に見たときに非真円状の形状を有している。図７では、回転子コア２１に外接する外接円を破線で示している。この外接円の半径をＲ０とする。回転子コア２１の外周面は、周方向で隣り合う２つの孔３０に挟まれた区間のそれぞれで、円弧状に形成されている。各区間の外周面２１ａのそれぞれの曲率中心は、互いに異なっており、かつ外接円の中心とも異なっている。各区間の外周面２１ａの曲率半径Ｒ１は、外接円の半径Ｒ０よりも小さくなっている（Ｒ１＜Ｒ０）。回転子コア２１の形状を真円形状ではなく図７に示すような形状とすることにより、コギングトルク及びトルクリップルを低減することができる。
　ここで、図７に示すような非真円形状の回転子２０が用いられる場合、回転子２０と固定子１０との間隔Ｇｍは、回転子２０の周方向位置毎に異なる。このような場合、第１開口部３３の開口幅Ｌｏ１は、間隔Ｇｍの最大値Ｇｍｍａｘよりも大きいことが望ましい（Ｌｏ１＞Ｇｍｍａｘ）。
　図８は、本実施の形態の変形例１－２に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１及び図４に示した回転子２０では、周方向に沿った接線方向における第１孔３１の幅と、周方向に沿った接線方向における第２孔３２の幅とが同一である。これに対し、本変形例の回転子２０では、図８に示すように、周方向に沿った接線方向における第１孔３１の幅Ｌｈ１は、周方向に沿った接線方向における第２孔３２の幅Ｌｈ２よりも狭くなっている（Ｌｈ１＜Ｌｈ２）。本変形例によっても、図１及び図４に示した回転子２０と同様の効果を得ることができる。
　図９は、本実施の形態の変形例１－３に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図９に示すように、本変形例の回転子２０では、周方向に沿った接線方向における第１孔３１の幅Ｌｈ１は、周方向に沿った接線方向における第２孔３２の幅Ｌｈ２よりも広くなっている（Ｌｈ１＞Ｌｈ２）。本変形例によっても、図１及び図４に示した回転子２０と同様の効果を得ることができる。
　図１０は、本実施の形態の変形例１－４に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１及び図４に示した回転子２０の第２孔３２には、径方向で固定子１０側に向かって開口した第１開口部３３と、径方向で固定子１０とは反対側に向かって開口した第２開口部３４と、が形成されている。これに対し、本変形例の回転子２０の第２孔３２には、図１０に示すように、第１開口部３３のみが形成されており、第２開口部３４が形成されていない。本変形例によっても、図２及び図３に示した比較例の構成と比較して、回転子コア２１のうち特に径方向で固定子１０側の部分、すなわち径方向で外側の部分における周方向漏洩磁束Φ２を低減することができる。したがって、本変形例によっても、有効磁束Φ１を増加させることができ、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機１００は、固定子１０と、固定子１０に対して回転自在に設けられた回転子２０と、を備えている。回転子２０は、回転子２０の周方向に配列した複数の孔３０が形成された回転子コア２１と、少なくとも１つの永久磁石２２と、を有している。回転子２０の磁極数は、２以上の偶数であるｐである。複数の孔３０は、永久磁石２２が挿入されたｐ／２個の第１孔３１と、永久磁石２２が挿入されていないｐ／２個の第２孔３２と、を含んでいる。第１孔３１及び第２孔３２は、周方向で交互に配列するように設けられている。永久磁石２２は、第２孔３２を挟んで周方向で互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されている。第２孔３２は、回転子２０の径方向で固定子１０側に開口した第１開口部３３を有している。
　この構成によれば、回転子コア２１のうち少なくとも径方向で固定子１０側の部分において、周方向の閉磁路での磁気抵抗を高くすることができる。これにより、回転子コア２１のうち径方向で固定子１０側の部分において周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるとともに、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができる。したがって、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。また、上記構成によれば、ｐ／２個の永久磁石２２を用いてｐ極の回転子２０が構成されるため、永久磁石２２の使用量を削減することができる。
　また、本実施の形態に係る回転電機１００において、第２孔３２は、径方向で固定子１０とは反対側に開口した第２開口部３４を有している。この構成によれば、回転子コア２１のうち径方向で固定子１０とは反対側の部分において、周方向の閉磁路での磁気抵抗を高くすることができる。これにより、回転子コア２１のうち径方向で固定子１０とは反対側の部分においても周方向漏洩磁束Φ２を減少させることができるため、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１をより増加させることができる。
　また、本実施の形態に係る回転電機１００において、第１開口部３３の開口幅をＬｏ１とし、径方向における固定子１０と回転子２０との間隔の最大値をＧｍｍａｘとしたとき、Ｌｏ１＞Ｇｍｍａｘの関係が満たされる。この構成によれば、第１開口部３３を通る経路の磁気抵抗が、空隙１５を通る経路の磁気抵抗と比較して大きくなりやすいため、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１をより増加させることができる。
実施の形態２．
　本発明の実施の形態２に係る回転電機について説明する。図１１は、本実施の形態に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図１１に示すように、第２孔３２は、第１部分３２ａと、第１部分３２ａよりも径方向で固定子１０側、すなわち図１１では外周側に位置する第２部分３２ｂと、を有している。周方向に沿った接線方向における第１部分３２ａの幅をＬ１とし、同接線方向における第２部分３２ｂの幅をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係が満たされている。
　図１及び図４を用いて説明したように、上記実施の形態１では回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。しかしながら、周方向漏洩磁束Φ２をゼロにすることは困難であるため、図４中の破線矢印で示すように、実施の形態１においても周方向漏洩磁束Φ２が存在する。回転電機１００のトルク出力をさらに向上させるためには、この周方向漏洩磁束Φ２をさらに低減する必要がある。図１及び図４に示した実施の形態１の回転子２０において、固定子１０からの距離が遠い内周側では周方向漏洩磁束Φ２が多く、固定子１０からの距離が近い外周側では周方向漏洩磁束Φ２が少ないと考えられる。そこで、本願発明者らは、第２孔３２の第１部分３２ａの幅Ｌ１を、第１部分３２ａよりも外周側に位置する第２部分３２ｂの幅Ｌ２よりも広くすれば、内周側での周方向漏洩磁束Φ２を低減できるため、有効磁束Φ１を増加させることができると考えた。
　図１２は、本実施の形態に係る回転電機１００において、幅Ｌ１及び幅Ｌ２の大小関係とトルクとの関係を示すグラフである。グラフの縦軸は、Ｌ１＝Ｌ２の場合のトルクを１として規格化したトルク［ｐ．ｕ．］を表している。図１２に示すように、Ｌ１＝Ｌ２の場合に得られるトルクを１とすると、Ｌ１＞Ｌ２の場合に得られるトルクは約１．０３６である。したがって、第１部分３２ａの幅Ｌ１を第２部分３２ｂの幅Ｌ２よりも広くすることによって、回転電機１００のトルク出力をさらに高めることができることが分かる。
　図１１に示した構成では第２孔３２の幅が２段階で変化しているが、それ以外の構成も考えられる。図１３は、本実施の形態の変形例２－１に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１３に示す構成では、第２孔３２は、第１部分３２ａと、第１部分３２ａよりも径方向で外側に位置する第２部分３２ｂと、第２部分３２ｂよりもさらに径方向で外側に位置する第３部分３２ｃと、を有している。周方向に沿った接線方向における第１部分３２ａの幅をＬ１とし、同接線方向における第２部分３２ｂの幅をＬ２とし、同接線方向における第３部分３２ｃの幅をＬ３としたとき、Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３の関係が満たされている。このように、第２孔３２の幅は、３段階以上で変化していてもよい。
　図１４は、本実施の形態の変形例２－２に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１４に示す構成では、第２孔３２の幅は、径方向で固定子１０から離れるほど単調に増加している。第２孔３２は、回転子コア２１に形成された一対の縁部３２ｄ、３２ｅによって周方向で挟まれている。一対の縁部３２ｄ、３２ｅは、いずれも直線状に形成されている。
　図１５は、本実施の形態の変形例２－３に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１５に示す構成では、第２孔３２の幅は、径方向で固定子１０から離れるに従って、必ずしも単調には増加していない。しかしながら、第２孔３２の幅は、大まかには径方向で固定子１０から離れるほど増加している。回転子コア２１の一対の縁部３２ｄ、３２ｅは、いずれも凹曲線状に形成されている。
　図１６は、本実施の形態の変形例２－４に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図１６に示す構成では、第２孔３２の幅は、径方向で固定子１０から離れるほど単調に増加している。回転子コア２１の一対の縁部３２ｄ、３２ｅは、いずれも凸曲線状に形成されている。
　図１３～図１６に示す構成によっても、図１１に示した構成と同様に、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機１００において、第２孔３２は、第１部分３２ａと、第１部分３２ａよりも径方向で固定子１０側に位置する第２部分３２ｂと、を有している。周方向に沿った接線方向における第１部分３２ａの幅をＬ１とし、接線方向における第２部分３２ｂの幅をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係が満たされる。この構成によれば、固定子１０からの距離が遠い部分での周方向漏洩磁束Φ２を低減できるため、回転電機１００のトルク出力をさらに向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る回転電機１００において、第２孔３２は、径方向で固定子１０から離れるほど接線方向における幅が広くなるように形成されている。この構成によれば、固定子１０からの距離が遠い部分での周方向漏洩磁束Φ２を低減できるため、回転電機１００のトルク出力をさらに向上させることができる。
実施の形態３．
　本発明の実施の形態３に係る回転電機について説明する。図１７は、本実施の形態に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。なお、実施の形態１又は２と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図１７に示すように、回転子コア２１は、周方向で隣り合う２つの第２孔３２に挟まれた複数のコア部４０を有している。永久磁石２２は、複数のコア部４０毎に設けられている。永久磁石２２のそれぞれは、図１７で反時計回り方向を向いた磁極面がＮ極となり、図１７で時計回り方向を向いた磁極面がＳ極となるように着磁されている。
　複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２のＳ極側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２のＮ極側に位置する第２コア部４２と、を有している。図１７に示す回転子コア２１では、５個のコア部４０が設けられているため、第１コア部４１及び第２コア部４２はそれぞれ５個ずつ設けられている。
　回転子コア２１は、複数の第１コア部４１同士を連結する連結部４３（以下、「第１連結部４３」という場合がある）を有している。連結部４３は、複数のコア部４０よりも径方向で内側に配置されている。連結部４３は、環状に形成された環状部４４と、環状部４４から複数の第１コア部４１に向かってそれぞれ放射状に延び、環状部４４と複数の第１コア部４１とを接続する複数の放射状部４５と、を有している。これにより、複数の第１コア部４１同士は、連結部４３を介して磁気的に接続されている。
　一方、複数の第２コア部４２のそれぞれは、連結部４３の放射状部４５に対して直接には接続されていない。複数の第２コア部４２のそれぞれは、永久磁石２２を挟んで隣接する第１コア部４１を介してのみ、連結部４３に接続されている。
　本実施の形態によれば、同極となる複数の第１コア部４１同士が連結部４３を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制することが可能である。また、連結部４３を介して複数のコア部４０が一体化されるため、回転子２０の機械的強度を向上させることができるとともに、回転子２０の生産性を向上させることができる。
　ここで、本実施の形態では、径方向で固定子１０から離れるほど第２孔３２の幅が広くなっているが、実施の形態１と同様に、第２孔３２の幅は径方向位置によらず一定であってもよい。
　図１８は、本実施の形態の変形例３－１に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。本変形例の回転子コア２１は、複数の第２コア部４２同士を連結する連結部４６（以下、「第２連結部４６」という場合がある）を有している。連結部４６は、環状に形成された環状部４４と、環状部４４から複数の第２コア部４２に向かってそれぞれ放射状に延び、環状部４４と複数の第２コア部４２とを接続する複数の放射状部４５と、を有している。これにより、複数の第２コア部４２同士は、連結部４６を介して磁気的に接続されている。
　一方、複数の第１コア部４１のそれぞれは、連結部４６の放射状部４５に対して直接には接続されていない。複数の第１コア部４１のそれぞれは、永久磁石２２を挟んで隣接する第２コア部４２を介してのみ、連結部４６に接続されている。本変形例によっても、図１７に示した構成と同様の効果を得ることができる。
　また、本実施の形態の回転子２０は、図１７に示した回転子コア２１と、図１８に示した回転子コア２１と、が軸方向に積層された構成を有していてもよい。例えば、図１７に示した回転子コア２１と、図１８に示した回転子コア２１とは、軸方向に交互に積層される。これにより、回転子２０の機械的強度をさらに向上させることができる。
　図１９は、本実施の形態の変形例３－２に係る回転電機１００の回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図１９に示すように、本変形例の回転子２０は、第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３が軸方向に積層された構成を有している。第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３は、それぞれの第１孔３１の周方向位置が一致するように積層されている。第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３のそれぞれの第１孔３１には、第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３を貫通するように永久磁石２２が挿入されている。
　第１回転子コア５１は、軸方向に沿って図中奥側から見ると、図１７に示した回転子コア２１と同様の構成を有している。第２回転子コア５２は、軸方向に沿って図中奥側から見ると、図１８に示した回転子コア２１と同様の構成を有している。
　図２０は、本変形例に係る回転電機１００の第３回転子コア５３を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２０に示すように、第３回転子コア５３は、第１回転子コア５１及び第２回転子コア５２と同様に、複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２のＳ極側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２のＮ極側に位置する第２コア部４２と、を有している。
　第３回転子コア５３には、第１回転子コア５１及び第２回転子コア５２と異なり、連結部４３が設けられていない。このため、第３回転子コア５３の複数のコア部４０は、互いに分離されている。
　図１９に戻り、回転子２０は、第１回転子コア５１、第３回転子コア５３及び第２回転子コア５２が軸方向でこの順に積層された構成を有している。第１回転子コア５１又は第２回転子コア５２が複数積層される場合には、例えば、第１回転子コア５１、第３回転子コア５３、第２回転子コア５２、第３回転子コア５３、第１回転子コア５１、第３回転子コア５３、第２回転子コア５２、・・・がこの順に積層される。第１回転子コア５１と第２回転子コア５２との間には、第３回転子コア５３が挟まれている。軸方向における第１回転子コア５１の厚さは、軸方向における第３回転子コア５３の厚さよりも厚くなっている。同様に、軸方向における第２回転子コア５２の厚さは、軸方向における第３回転子コア５３の厚さよりも厚くなっている。これにより、第１回転子コア５１に設けられた連結部４３、及び第２回転子コア５２に設けられた連結部４３はいずれも、一定の厚さを有している。
　本変形例によれば、回転子２０の軸方向への漏洩磁束を抑制できるとともに、回転子２０の機械的強度を高めることができる。
　図２１は、本実施の形態の変形例３－３に係る回転電機１００の回転子２０の構成を示す分解斜視図である。図２１に示すように、本変形例の回転子２０は、一対の端板５４、５５をさらに有している。端板５４及び端板５５はそれぞれ、第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３が積層された回転子コアの軸方向両端に配置されている。端板５４及び端板５５は、複数のボルト５６等の締付け部材を用いて、第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３と共に軸方向に締め付けられる。本変形例によれば、回転子２０の機械的強度をさらに高めることができるとともに、回転子２０を一体化することができる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機１００において、回転子コア２１は、周方向で隣り合う２つの第２孔３２に挟まれた複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２の一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２の他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。回転子コア２１は、複数のコア部４０の第１コア部４１同士を連結する連結部４３をさらに有している。この構成によれば、同極となる複数の第１コア部４１同士が連結部４３を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制することが可能である。したがって、回転電機１００のトルクを向上させることができる。また、連結部４３を介して複数のコア部４０が一体化されるため、回転子２０の機械的強度を向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る回転電機１００において、回転子コア２１は、互いに軸方向に積層される第１回転子コア５１及び第２回転子コア５２を有している。第１回転子コア５１及び第２回転子コア５２のそれぞれは、周方向で隣り合う２つの第２孔３２に挟まれた複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２の一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２の他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。第１回転子コア５１は、第１回転子コア５１が有する第１コア部４１同士を連結する第１連結部４３をさらに有している。第２回転子コア５２は、第２回転子コア５２が有する第２コア部４２同士を連結する第２連結部４６をさらに有している。この構成によれば、第１回転子コア５１では、同極となる複数の第１コア部４１同士が連結部４３を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制できる。また、第２回転子コア５２では、同極となる複数の第２コア部４２同士が連結部４６を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制できる。したがって、回転電機１００のトルクを向上させることができる。また、第１回転子コア５１及び第２回転子コア５２が軸方向に積層されるため、回転子２０の機械的強度をさらに向上させることができる。
　また、本実施の形態に係る回転電機１００において、回転子コア２１は、互いに軸方向に積層される第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３を有している。第１回転子コア５１、第２回転子コア５２及び第３回転子コア５３のそれぞれは、周方向で隣り合う２つの第２孔３２に挟まれた複数のコア部４０を有している。複数のコア部４０のそれぞれは、永久磁石２２の一方の磁極面側に位置する第１コア部４１と、永久磁石２２の他方の磁極面側に位置する第２コア部４２と、を有している。第１回転子コア５１は、第１回転子コア５１が有する第１コア部４１同士を連結する第１連結部４３をさらに有している。第２回転子コア５２は、第２回転子コア５２が有する第２コア部４２同士を連結する第２連結部４６をさらに有している。第３回転子コア５３が有する複数のコア部４０は、第３回転子コア５３内で互いに連結されていない。軸方向において、第１回転子コア５１と第２回転子コア５２との間には第３回転子コア５３が配置されている。この構成によれば、第１回転子コア５１では、同極となる複数の第１コア部４１同士が連結部４３を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制できる。また、第２回転子コア５２では、同極となる複数の第２コア部４２同士が連結部４６を介して連結されるため、周方向漏洩磁束Φ２の発生を抑制できる。さらに、第１回転子コア５１と第２回転子コア５３との間には、複数のコア部４０同士が連結されていない第３回転子コア５３が配置されているため、軸方向での漏洩磁束の発生を抑制できる。したがって、回転電機１００のトルクを向上させることができる。
実施の形態４．
　本発明の実施の形態４に係る回転電機について説明する。図２２は、本実施の形態に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。なお、実施の形態１～３のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図２２に示すように、本実施の形態では、永久磁石２２が挿入された第１孔３１は、径方向で固定子１０側、すなわち径方向で外側に向かって開口した第３開口部３５を有している。第３開口部３５には永久磁石２２が挿入されていないため、第３開口部３５は、回転子コア２１の外周部において周方向の磁気的空隙となる。第３開口部３５は空間であってもよい。あるいは、第３開口部３５には、非磁性部材が充填されていてもよい。図２２に示す構成では、図８に示した構成と同様に、周方向に沿った接線方向における第１孔３１の幅は、周方向に沿った接線方向における第２孔３２の幅よりも狭くなっている。
　上記実施の形態１～３の構成では、第１孔３１の径方向外側は閉じられている。永久磁石２２のＳ極側に位置する第１コア部４１はＳ極に磁化され、永久磁石２２のＮ極側に位置する第２コア部４２はＮ極に磁化される。このため、第２コア部４２と第１コア部４１との間には、永久磁石２２から出た磁束が第１孔３１の径方向外側を通って当該永久磁石２２に戻る閉磁路が形成される。この閉磁路を通る磁束は、固定子１０に鎖交しない漏洩磁束となる。この漏洩磁束を抑制することができれば、固定子１０に鎖交する有効磁束Φ１を増加させることができるため、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。
　本実施の形態では、第１孔３１の径方向外側に第３開口部３５が形成されているため、上記の閉磁路の磁気抵抗が増加する。これにより、図２２に破線矢印で示すような漏洩磁束を抑制することができるため、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭い場合、上記の漏洩磁束が生じやすい。しかしながら、本実施の形態では第３開口部３５が形成されているため、第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭い場合であっても、上記の漏洩磁束を効果的に抑制できる。
　図２３は、本実施の形態の変形例４－１に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２３に示すように、本変形例の第１孔３１は、径方向で固定子１０と反対側、すなわち径方向で内側に向かって開口した第４開口部３６を有している。永久磁石２２から出た磁束が当該永久磁石２２に戻る閉磁路は、第１孔３１の径方向内側にも形成される。本変形例では、第１孔３１の径方向内側に形成される閉磁路の磁気抵抗が増加する。これにより、図２３に破線矢印で示すような漏洩磁束を抑制することができるため、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。
　本変形例の構成においても、第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭くなっている。しかしながら、本変形例の構成では、第４開口部３６が形成されているため、第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭い場合であっても、上記の漏洩磁束を効果的に抑制できる。
　図２４は、本実施の形態の変形例４－２に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。図２４に示すように、本変形例の第１孔３１は、第３開口部３５及び第４開口部３６の双方を有している。本変形例によれば、上記の２つの効果の両方を得ることができるため、回転電機１００のトルク出力をさらに向上させることができる。
　本変形例の構成においても、第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭くなっている。しかしながら、本変形例の構成では、第３開口部３５及び第４開口部３６が形成されているため、第１孔３１の幅が第２孔３２の幅よりも狭い場合であっても、上記の漏洩磁束を効果的に抑制できる。
　以上説明したように、本実施の形態に係る回転電機１００において、第１孔３１は、径方向で固定子１０側に開口した第３開口部３５、又は径方向で固定子１０とは反対側に開口した第４開口部３６を有している。この構成によれば、漏洩磁束を抑制することができるため、回転電機１００のトルク出力を向上させることができる。
実施の形態５．
　本発明の実施の形態５に係る回転電機について説明する。図２５は、本実施の形態に係る回転電機１００の回転子２０を軸方向と垂直に切断した構成を示す断面図である。なお、実施の形態１～３のいずれかと同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
　図２５に示すように、回転子コア２１は、第２孔３２によって複数のコア部４０に分離されている。第２孔３２は、縁部３２ｄ及び縁部３２ｅによって周方向で挟まれている。一方の縁部３２ｄは、第２孔３２に対し図２５で反時計回り方向に隣接するコア部４０に形成されている。縁部３２ｄの一部には、凹形状に切り欠かれた凹部３７が形成されている。凹部３７以外の縁部３２ｄは、直線状に形成されている。他方の縁部３２ｅは、第２孔３２に対し図２５で時計回り方向に隣接するコア部４０に形成されている。縁部３２ｅの一部には、凹形状に切り欠かれた凹部３８が形成されている。凹部３８以外の縁部３２ｅは、直線状に形成されている。
　回転時の回転子２０には、径方向外側に向かう遠心力が生じる。このため、互いに分離されている複数のコア部４０は、回転時に外周側に飛び出してしまうおそれがある。コア部４０が外周側に飛び出した場合、固定子１０と接触してしまい、回転電機１００の停止に繋がってしまう可能性がある。
　本実施の形態では、樹脂、非磁性金属等の非磁性材料により形成された不図示の保持部材が第２孔３２に挿入される。保持部材には、凹部３７に嵌め込まれる凸部と、凹部３８に嵌め込まれる別の凸部と、が形成されている。保持部材によって各コア部４０が保持されるため、コア部４０が外周側に飛び出してしまうのが防止される。また、保持部材により、周方向での回転子コア２１の位置決め精度が向上する。さらに、保持部材によって回転子コア２１の位置決め精度が向上することにより、回転子ばらつきの影響によるトルクリップルの増加が抑制される。
　図２５に示す構成では、周方向に沿った接線方向における第１開口部３３の開口幅Ｌｏ１は、周方向に沿った接線方向における第２開口部３４の開口幅Ｌｏ２よりも広くなっている（Ｌｏ１＞Ｌｏ２）。しかしながら、第１開口部３３の開口幅Ｌｏ１は、第２開口部３４の開口幅Ｌｏ２と同一であってもよい（Ｌｏ１＝Ｌｏ２）。また、第２孔３２の幅は、図１１及び図１３に示したように段階的に変化していてもよい。
　本発明は、上記実施の形態に限らず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では１０極の回転子２０を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。回転子２０の磁極数ｐ（ただし、ｐは２以上の偶数）が１０以外であっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。また、上記実施の形態では、１２個のティース１３と１２個の巻線１４とを備えた固定子１０を例に挙げたが、本発明はこれに限られない。ティース１３の数及び巻線１４の数はそれぞれ、回転子２０の磁極数に応じて適切な数に設定されるようにしてもよい。
　また、上記実施の形態では、固定子１０の内周側に回転子２０が配置された回転電機１００を例に挙げたが、本発明は、固定子１０の外周側に回転子２０が配置された回転電機にも適用できる。
　上記の各実施の形態１～５及び各変形例は、互いに組み合わせて実施することが可能である。
　１０　固定子、１１　固定子コア、１２　コアバック、１３　ティース、１４　巻線、１５　空隙、２０　回転子、２１　回転子コア、２１ａ　外周面、２２　永久磁石、３０　孔、３１　第１孔、３２　第２孔、３２ａ　第１部分、３２ｂ　第２部分、３２ｃ　第３部分、３２ｄ、３２ｅ　縁部、３３　第１開口部、３４　第２開口部、３５　第３開口部、３６　第４開口部、３７、３８　凹部、４０　コア部、４１　第１コア部、４２　第２コア部、４３、４６　連結部、４４　環状部、４５　放射状部、５１　第１回転子コア、５２　第２回転子コア、５３　第３回転子コア、５４、５５　端板、５６　ボルト、１００、２００　回転電機、２０１、２０２　接続部、Φ１　有効磁束、Φ２　周方向漏洩磁束。

Claims (9)

  1. 　固定子と、
    　前記固定子に対して回転自在に設けられた回転子と、
    　を備え、
    　前記回転子は、
    　前記回転子の周方向に配列した複数の孔が形成された回転子コアと、
    　少なくとも１つの永久磁石と、を有しており、
    　前記回転子の磁極数は、２以上の偶数であるｐであり、
    　前記複数の孔は、前記永久磁石が挿入されたｐ／２個の第１孔と、前記永久磁石が挿入されていないｐ／２個の第２孔と、を含んでおり、
    　前記第１孔及び前記第２孔は、前記周方向で交互に配列するように設けられており、
    　前記永久磁石は、前記第２孔を挟んで前記周方向で互いに向き合う磁極面が異極となるように着磁されており、
    　前記第２孔は、前記回転子の径方向で前記固定子側に開口した第１開口部を有している回転電機。
  2. 　前記第２孔は、前記径方向で前記固定子とは反対側に開口した第２開口部を有している請求項１に記載の回転電機。
  3. 　前記第２孔は、第１部分と、前記第１部分よりも前記径方向で前記固定子側に位置する第２部分と、を有しており、
    　前記周方向に沿った接線方向における前記第１部分の幅をＬ１とし、前記接線方向における前記第２部分の幅をＬ２としたとき、Ｌ１＞Ｌ２の関係が満たされる請求項１又は請求項２に記載の回転電機。
  4. 　前記第２孔は、前記径方向で前記固定子から離れるほど前記接線方向における幅が広くなるように形成されている請求項３に記載の回転電機。
  5. 　前記第１開口部の開口幅をＬｏ１とし、前記径方向における前記固定子と前記回転子との間隔の最大値をＧｍｍａｘとしたとき、Ｌｏ１＞Ｇｍｍａｘの関係が満たされる請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の回転電機。
  6. 　前記回転子コアは、周方向で隣り合う２つの前記第２孔に挟まれた複数のコア部を有しており、
    　前記複数のコア部のそれぞれは、前記永久磁石の一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記永久磁石の他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
    　前記回転子コアは、前記複数のコア部の前記第１コア部同士を連結する連結部をさらに有している請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
  7. 　前記回転子コアは、互いに軸方向に積層される第１回転子コア及び第２回転子コアを有しており、
    　前記第１回転子コア及び前記第２回転子コアのそれぞれは、周方向で隣り合う２つの前記第２孔に挟まれた複数のコア部を有しており、
    　前記複数のコア部のそれぞれは、前記永久磁石の一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記永久磁石の他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
    　前記第１回転子コアは、前記第１回転子コアが有する前記第１コア部同士を連結する第１連結部をさらに有しており、
    　前記第２回転子コアは、前記第２回転子コアが有する前記第２コア部同士を連結する第２連結部をさらに有している請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
  8. 　前記回転子コアは、互いに軸方向に積層される第１回転子コア、第２回転子コア及び第３回転子コアを有しており、
    　前記第１回転子コア、前記第２回転子コア及び前記第３回転子コアのそれぞれは、周方向で隣り合う２つの前記第２孔に挟まれた複数のコア部を有しており、
    　前記複数のコア部のそれぞれは、前記永久磁石の一方の磁極面側に位置する第１コア部と、前記永久磁石の他方の磁極面側に位置する第２コア部と、を有しており、
    　前記第１回転子コアは、前記第１回転子コアが有する前記第１コア部同士を連結する第１連結部をさらに有しており、
    　前記第２回転子コアは、前記第２回転子コアが有する前記第２コア部同士を連結する第２連結部をさらに有しており、
    　前記第３回転子コアが有する前記複数のコア部は、前記第３回転子コア内で互いに連結されておらず、
    　前記軸方向において、前記第１回転子コアと前記第２回転子コアとの間には前記第３回転子コアが配置されている請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の回転電機。
  9. 　前記第１孔は、前記径方向で前記固定子側に開口した第３開口部、又は前記径方向で前記固定子とは反対側に開口した第４開口部を有している請求項１～請求項８のいずれか一項に記載の回転電機。
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