WO2020250712A1 - 回転電機の回転子、及び回転電機 - Google Patents

回転電機の回転子、及び回転電機 Download PDF

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magnet
rotary electric
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雅寛 堀
榎本　裕治
日野　徳昭
公則 澤畠
永田　稔
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日立オートモティブシステムズ株式会社
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    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • 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
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    • H02K2213/03—Machines characterised by numerical values, ranges, mathematical expressions or similar information

Definitions

  • the present invention relates to a permanent magnet rotating electric machine.
  • the rotary electric machine which is an electric / mechanical energy conversion device, is built into various devices, and as the devices are miniaturized, the rotary electric machine is also required to be miniaturized.
  • One method for downsizing the rotary electric machine is to increase the rotation speed, which is a specification of the rotary electric machine (motor).
  • the output of the rotary electric machine is the rotation speed x torque, and the size and torque of the rotary electric machine are roughly proportional. Therefore, by increasing the rotation speed of the rotary electric machine, the output of the rotary electric machine can be improved without increasing the outer shape.
  • a permanent magnet embedded rotary electric machine a permanent magnet is embedded in a magnet insertion hole provided in a rotor core constituting the rotor.
  • stress is generated in the rotor core due to the centrifugal force applied to the permanent magnet and the centrifugal force applied to the rotor core itself, and distortion due to deformation occurs. If the generated stress exceeds the yield stress of the rotor core material, the rotor core may break due to plastic deformation or fracture. Therefore, in order to reduce the maximum stress, the shape of the rotor core (for example, the shape and arrangement of the magnet insertion hole) that prevents stress concentration is required.
  • the shape and arrangement of the magnet insertion holes need to be examined not only from the viewpoint of reducing the maximum stress mentioned above, but also from the viewpoint of electromagnetics. This is because the magnetic flux generated by the permanent magnet interlinks with the stator to generate torque. However, since the permanent magnet is buried in the rotor, the magnetic flux may be short-circuited in the rotor. Therefore, a structure is required to prevent a short circuit of magnetic flux by forming a bridge portion in which a part of the rotor core is thinned and actively performing magnetic saturation. However, the bridge portion is easily deformed and stress is concentrated. As described above, there is a trade-off relationship between the electromagnetic characteristics and the strength characteristics. Therefore, it is required to achieve both the shape and arrangement of the magnet insertion holes that prevent stress concentration and the improvement of electromagnetic characteristics.
  • Patent Document 1 describes a rotary electric machine composed of a rotor in which a set of three permanent magnets is mounted per pole on a magnet mounting portion of a rotor core, and a stator arranged via an air gap.
  • the magnet mounting portion is composed of a first mounting hole and two second mounting holes formed adjacent to the first mounting hole in the circumferential direction of the rotation axis, and the rotor core is composed of the first mounting hole and the second mounting hole.
  • Patent Document 2 includes a rotor core formed by laminating electromagnetic steel plates, at least one permanent magnet forming one magnetic pole in the rotor core, and a magnet insertion hole for embedding the permanent magnet.
  • the rotor core has a flux barrier provided at the end on the q-axis side that is electrically orthogonal to the d-axis formed by one magnetic pole in the magnet insertion hole, and the flux barrier is provided.
  • a rotor structure is described in which the portion closest to the outer periphery of the rotor core has a protrusion extending substantially parallel to the outer periphery of the rotor core from the end of the permanent magnet toward the d-axis (see summary).
  • Patent Document 1 facilitates deformation by providing an end space in the first mounting hole, and reduces maximum stress by preventing stress concentration.
  • the first mounting hole may be pulled in the radial direction by the centrifugal force due to the rotation of the rotor, and stress may be concentrated on the tip portion of the end space.
  • Patent Document 2 lengthens the circumferential length of the bridge portion by the protruding portion to prevent stress concentration.
  • the protrusion is provided on the center side of the magnetic pole, the magnetic flux of the magnet may be hindered and the maximum torque may be reduced.
  • a typical example of the invention disclosed in the present application is as follows. That is, it is a rotor of a rotary electric machine and includes a plurality of magnets and a rotor core forming a plurality of storage portions for storing the plurality of magnets, and the rotor core is a first magnet that stores the first magnet.
  • a substantially U-shape including a storage unit, a second storage unit for storing a second magnet, and a third storage unit that stores a third magnet and is sandwiched between the first storage unit and the second storage unit.
  • a plurality of storage portions are formed in the circumferential direction, and a smooth wall surface is formed from the inner diameter side end portion of each of the first storage portion and the second storage portion to the outer diameter side to provide a first protruding space that protrudes. It is characterized in that the radial height Hs of the first protruding space is formed to be equal to or higher than the radial height Hc of the third storage portion in the d-axis direction across the third storage portion.
  • FIG. 5 is a diagram showing the maximum stress of the bridge portion B and the maximum torque of the rotary electric machine with respect to the angle ⁇ s of the magnet insertion hole with respect to the magnet insertion hole according to the first embodiment of the present invention. It is an axial sectional view which shows one pole part of the rotor of Example 2 of this invention.
  • the permanent magnet rotary electric machine of the present invention will be described based on the illustrated examples.
  • a rotary electric machine for an automobile main engine which is required to be compact and lightweight, will be described, but the present invention can be applied to a rotary electric machine for other purposes.
  • the same components may be designated by the same reference numerals and their description may be omitted.
  • the following description is merely an example, and is not intended to limit the scope of the present invention to the examples specifically described below.
  • FIG. 1 is an axial cross-sectional view of the permanent magnet rotary electric machine of the first embodiment of the present invention cut along a plane perpendicular to the axial direction.
  • the permanent magnet rotary electric machine 1 of the present embodiment is arranged with a predetermined gap on the outer diameter side of the rotor 4 composed of the rotor core 2 and the permanent magnet 3 and the stator core 5.
  • a stator 7 composed of a coil 6 embedded in a slot provided in the stator core 5.
  • the coil 6 may be formed of a round wire having a circular cross section, but may be formed of a flat wire. By forming the coil 6 with a flat wire, the space factor in the slot can be improved and the coil resistance can be reduced.
  • the rotor core 2 is formed by laminating a plurality of thin electromagnetic steel sheets in which magnet insertion holes for embedding a permanent magnet 3 are formed by, for example, punching or etching.
  • FIG. 2 is an axial sectional view showing one pole of the rotor 4.
  • the permanent magnets 3 are embedded in three magnet insertion holes 8a, 8b, and 8c arranged in one pole.
  • the magnet insertion hole 8a is arranged on the magnetic pole center axis (d axis) so that its longitudinal direction is substantially perpendicular to the d axis.
  • the magnet insertion holes 8b and 8c are arranged on both sides of the magnet insertion hole 8a at an angle of 90 ° to 180 ° with respect to the magnet insertion hole 8a. Therefore, the magnet insertion holes 8a, 8b, and 8c form a substantially U-shaped storage portion group.
  • a protruding space 9 is provided at the inner diameter side ends of the magnet insertion holes 8b and 8c.
  • the protruding space 9 is formed by side surfaces 10 (for example, having a predetermined curvature or a straight line) smoothly connected to the outer diameter side from the inner diameter side ends of the magnet insertion holes 8b and 8c.
  • FIG. 3 is a diagram showing the maximum stress of the bridge portion A with respect to the protrusion space end length Hs from the inner diameter side end of the magnet insertion hole 8b.
  • the maximum stress is lower in the case of Hs> Hc than in the case of Hs ⁇ Hc.
  • Hs and Hc have almost the same magnitude, and the maximum stress becomes low. This is because when Hs ⁇ Hc, the stress distribution between the magnet insertion hole 8a side and the magnet insertion hole 8c side improves the balance and prevents the rotor core 2 from being damaged. Therefore, it is desirable that Hs ⁇ Hc.
  • FIG. 4 is a diagram showing the maximum stress of the bridge portion B and the maximum torque of the rotary electric machine with respect to the angle ⁇ s of the magnet insertion hole 8b with respect to the magnet insertion hole 8a.
  • the larger ⁇ s is, the larger the maximum stress is, and the smaller the maximum stress is between 90 ° ⁇ ⁇ s ⁇ 112.5 °.
  • the maximum torque increases between 112.5 ° ⁇ ⁇ s ⁇ 135 °. Therefore, from the viewpoint of reducing the maximum stress and increasing the maximum torque, it is desirable that the range is 90 ° ⁇ ⁇ s ⁇ 135 °, and an appropriate angle ⁇ s may be selected according to the application and specifications of the rotary electric machine.
  • FIG. 1 shows a permanent magnet rotary electric machine having 8 poles and 48 slots
  • the present invention is not limited to this configuration, and the same effect can be obtained with other slot combinations.
  • the space between the magnet insertion holes 8a, 8b, 8c and the magnet may be made of a non-magnetic material and may be filled with air or an insulating material such as resin.
  • the permanent magnet 3 does not have to be embedded in the magnet insertion hole 8a as long as the required performance of the rotary electric machine can be achieved.
  • FIG. 5 is an axial sectional view showing one pole of the rotor 4 of the second embodiment.
  • the rotor 4 of the second embodiment is provided with protrusions 11a and 11b for suppressing the movement of the permanent magnet 3 on the outer diameter side of the magnet insertion holes 8b and 8c.
  • the second embodiment even if centrifugal force is applied, the positions of the permanent magnets 3 are kept constant by the protrusions 11a and 11b, so that the possibility that the rotational balance of the rotor 4 is deteriorated can be reduced.
  • two protrusions are provided in FIG. 5, either one of the protrusions 11a and 11b may be provided. Further, the protrusions may be provided on the outer diameter side instead of the inner diameter side, and the protrusions may be provided on both the inner diameter side and the outer diameter side.
  • FIG. 6 is an axial sectional view showing one pole of the rotor 4 of the third embodiment.
  • the rotor 4 of the third embodiment is provided with a protruding space 12 extending toward the poles at the outer diameter side ends of the magnet insertion holes 8b and 8c.
  • the bridge portion B is pulled by the C portion of the rotor core 2 urged to the outer diameter side and deforms so as to warp toward the outer diameter side of the magnetic pole center. .. Since the bridge portion B becomes longer due to the protruding space 12, the amount of deformation per unit length becomes smaller, and the concentration of stress can be suppressed.
  • the protruding space 12 is stretched to the interpole side at the outer diameter side ends of the magnet insertion holes 8b and 8c, but the same stress dispersion effect can be obtained by stretching to the magnetic pole center side.
  • the influence on the magnetic flux generated by the permanent magnet 3 is smaller than when it is stretched toward the center of the magnetic poles, so that the decrease in maximum torque is suppressed. You can. This is because the magnetic flux density is high at the outer diameter side ends of the magnet insertion holes 8b and 8c on the magnetic pole center side. Therefore, if the rotor core 2 in this portion is removed, the magnetic path toward the stator 7 is obstructed and the coil. This is because the magnetic flux interlinking with 6 is reduced.
  • FIG. 7 is a diagram showing the maximum stress and the maximum torque of the bridge portion B with respect to the length L of the protruding space 12.
  • FIG. 8 is an axial sectional view showing one pole of the rotor 4 of the fourth embodiment.
  • the permanent magnet 3 in order to reduce the curvature of the corner portion of the magnet insertion hole 8a (increase the radius of curvature), the permanent magnet 3 has a constant curvature from the side surface side to the outer diameter surface.
  • the magnet insertion hole 8a is formed so as to have the side surface 13.
  • the side surface 13 having a constant curvature is formed so that the corner portion 14 of the permanent magnet 3 comes closest to the permanent magnet 3.
  • the magnet insertion hole 8a is pulled toward the outer diameter side by centrifugal force, the corner portion is deformed, and stress is concentrated on the corner portion. Therefore, by reducing the curvature of the corners, the stress can be dispersed, the maximum stress can be reduced, and local deformation can be suppressed.
  • the inner diameter side is also formed by the side surface 15 having a constant curvature from the side surface side to the inner peripheral surface of the permanent magnet 3, and the side surface 15 having a constant curvature on the inner diameter side is a corner portion 16 of the permanent magnet 3 and is a permanent magnet 3. It is desirable to form it so as to be closest to.
  • the present invention is not limited to the above-described examples, but includes various modifications and equivalent configurations within the scope of the attached claims.
  • the above-described examples have been described in detail in order to explain the present invention in an easy-to-understand manner, and the present invention is not necessarily limited to those having all the described configurations.
  • a part of the configuration of one embodiment may be replaced with the configuration of another embodiment.
  • the configuration of another embodiment may be added to the configuration of one embodiment.
  • other configurations may be added / deleted / replaced with respect to a part of the configurations of each embodiment.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

回転電機の回転子であって、複数の磁石と、前記複数の磁石を収納する複数の収納部を形成する回転子コアとを備え、前記回転子コアは、第１磁石を収納する第１収納部と、第２磁石を収納する第２収納部と、第３磁石を収納しかつ前記第１収納部と前記第２収納部とに挟まれる第３収納部とを含む略Ｕ字状収納部群を周方向に複数形成し、前記第１収納部及び第２収納部の各々の内径側端部から外径側に滑らかな壁面を形成して突出する第１突出空間を設け、前記第３収納部を横切るｄ軸方向において、前記第１突出空間の径方向高さＨｓが、前記第３収納部の径方向高さＨｃ以上に形成される。

Description

回転電機の回転子、及び回転電機
　本発明は永久磁石回転電機に関する。
　電気・機械エネルギー変換装置である回転電機は、さまざまな機器に内蔵されており、機器の小型化に伴い、回転電機も小型化が求められている。特に、自動車の主機用の回転電機の小型化及び軽量化が求められている。回転電機を小型化するための一つの方法として、回転電機（モータ）の仕様である回転速度の高速化がある。回転電機の出力は回転速度×トルクであり、回転電機の大きさとトルクはおおよそ比例する。このため、回転電機の回転速度の高速化によって、外形を大きくすることなく、回転電機の出力を向上できる。
　一方、回転電機の回転速度を高速化すると回転子の強度に問題が生じる。永久磁石埋込み型回転電機では、回転子を構成する回転子コアに設けられた磁石挿入孔に永久磁石を埋没している。回転子が回転すると、永久磁石に加わる遠心力と、回転子コア自身に加わる遠心力とによって、回転子コアに応力が発生し、変形による歪が生じる。発生した応力が回転子コアの材料の降伏応力を超えると塑性変形や破断によって、回転子コアが破壊する可能性がある。そのため、最大応力を低減するため、応力集中を防ぐ回転子コアの形状（例えば、磁石挿入孔の形状や配置）が必要となる。
　磁石挿入孔の形状や配置は、前述した最大応力の低減の観点だけでなく、電磁気の観点からも検討する必要がある。これは、永久磁石による磁束が固定子と鎖交することで、トルクを発生させるためである。しかし、永久磁石は回転子に埋没しているため、回転子内で磁束が短絡することがある。そのため、回転子コアの一部を細くしたブリッジ部を構成し、積極的に磁気飽和をすることで、磁束の短絡を防ぐ構造が必要となる。しかし、ブリッジ部は変形しやすく、応力が集中する。このように、電磁気特性と強度特性にはトレードオフの関係がある。よって、応力集中を防ぐ磁石挿入孔の形状や配置と、電磁気特性の向上との両立が求められている。
　応力集中を防ぐ回転子形状に関しては、例えば、特許文献１及び特許文献２に記載された技術がある。特許文献１には、ロータコアの磁石装着部に、１極あたり３つ１組の永久磁石が装着されたロータと、エアギャップを介して配置されたステータとで構成された回転電機であって、磁石装着部が、第１装着孔と、回転軸の周方向で第１装着孔に隣接して開口形成された２つの第２装着孔とで構成され、ロータコアが、第１装着孔と第２装着孔とを隔てる一対の中央ブリッジに沿って形成された円弧面を有するとともに、径方向外側の直交平面と交差するように凹設された中央凹設部を備え、ロータが、ロータコアの中央凹設部と、永久磁石とで形成された端部空隙を備える回転電機が記載されている（要約参照）。
　また、特許文献２には、電磁鋼板を積層して構成されるロータコアと、ロータコアにおける一磁極を構成する少なくとも一つの永久磁石と、該永久磁石を埋設するための磁石挿入孔と、を備えた回転子構造であって、ロータコアは、磁石挿入孔において、一磁極が構成するｄ軸と電気的に直交するｑ軸側の端部に設けられたフラックスバリアを有しており、該フラックスバリアは、ロータコアの外周に最も近い部分が、永久磁石の端部からｄ軸へ向かって該ロータコアの外周と略平行に延在する突出部を有する回転子構造が記載されている（要約参照）。
特開２０１８－６１３５６号公報 特開２０１７－５０９６５号公報
　特許文献１に記載された技術は、第１装着孔に端部空間を設けることで変形を容易とし、応力集中を防ぐことで、最大応力を低減している。しかし、第１装着孔は、ロータの回転による遠心力により径方向に引っ張られ、端部空間の先端部に応力が集中する可能性がある。
　特許文献２に記載された技術は、突出部によってブリッジ部の周方向長さを長くし、応力集中を防いでいる。しかし、突出部を磁極中心側に設けているため、磁石磁束を妨げ、最大トルクが低減する可能性がある。
　本願において開示される発明の代表的な一例を示せば以下の通りである。すなわち、回転電機の回転子であって、複数の磁石と、前記複数の磁石を収納する複数の収納部を形成する回転子コアとを備え、前記回転子コアは、第１磁石を収納する第１収納部と、第２磁石を収納する第２収納部と、第３磁石を収納しかつ前記第１収納部と前記第２収納部とに挟まれる第３収納部とを含む略Ｕ字状収納部群を周方向に複数形成し、前記第１収納部及び第２収納部の各々の内径側端部から外径側に滑らかな壁面を形成して突出する第１突出空間を設け、前記第３収納部を横切るｄ軸方向において、前記第１突出空間の径方向高さＨｓが、前記第３収納部の径方向高さＨｃ以上に形成されることを特徴とする。
　本発明の一態様によれば、応力集中を防ぎ、高回転速度化による小型化が可能な回転電機を提供できる。前述した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施例の説明によって明らかにされる。
本発明の実施例１の永久磁石回転電機の軸方向断面図である。 本発明の実施例１の回転子の１極分を示す軸方向断面図である。 本発明の実施例１に関し、磁石挿入孔の内径側端部からの突出空間端部長さＨｓに対するブリッジ部Ａの最大応力を示す図である。 本発明の実施例１に関し、磁石挿入孔に対する磁石挿入孔の角度θｓに対するブリッジ部Ｂの最大応力と回転電機の最大トルクを示す図である。 本発明の実施例２の回転子の１極分を示す軸方向断面図である。 本発明の実施例３の回転子の１極分を示す軸方向断面図である。 本発明の実施例３の突出空間の長さＬに対する最大応力と最大トルクを示す図である。 本発明の実施例４の回転子の１極分を示す軸方向断面図である。
　以下、図示した実施例に基づいて本発明の永久磁石回転電機を説明する。本明細書に開示する実施例では、小型・軽量化が必要となる自動車主機用の回転電機について説明するが、本発明は他の用途の回転電機にも適用できる。なお、各実施例において、同じ構成要素には同じ符号を付して、それらの説明を省略することがある。下記の説明はあくまでも実施例であって、本発明の範囲が以下に具体的に説明される実施例に限定されることを意図する趣旨ではない。
　＜実施例１＞　図１は、本発明の実施例１の永久磁石回転電機を軸方向に垂直な面で切断した軸方向断面図である。
　本実施例の永久磁石回転電機１は、回転子コア２と永久磁石３とによって構成された回転子４と、回転子４の外径側に所定の間隙を設けて配置され、固定子コア５と固定子コア５に設けられたスロットに埋没されたコイル６とによって構成された固定子７とを有する。なお、コイル６は、円形断面の丸線で構成してもよいが、平角線で構成するとよい。コイル６を平角線で構成することによって、スロット内の占積率が向上し、コイル抵抗を低減できる。
　回転子コア２は、例えば、打ち抜き加工又はエッチング加工によって、永久磁石３を埋設するための磁石挿入孔が成形された薄厚の電磁鋼板を複数積層して形成される。
　図２は、回転子４の１極分を示す軸方向断面図である。
　永久磁石３は、１極内に三つ配置した磁石挿入孔８ａ、８ｂ、８ｃに埋設されている。
磁石挿入孔８ａは、磁極中心軸（ｄ軸）上で、その長手方向がｄ軸に対し略垂直となるように配置される。磁石挿入孔８ｂ、８ｃは、磁石挿入孔８ａの両側に、磁石挿入孔８ａに対して９０°～１８０°の角度で配置される。よって、磁石挿入孔８ａ、８ｂ、８ｃは略Ｕ字状の収納部群を構成する。磁石挿入孔８ｂ及び８ｃの内径側端部には、突出空間９を設けている。突出空間９は、磁石挿入孔８ｂ、８ｃの内径側端部から外径側に滑らかに連接された（例えば、所定の曲率又は直線の）側面１０により形成される。これにより、回転時の遠心力による応力の集中を抑制し、ブリッジ部Ａに発生する最大応力を低減できる。
　図３は、磁石挿入孔８ｂの内径側端部からの突出空間端部長さＨｓに対するブリッジ部Ａの最大応力を示す図である。なお、図３は、磁石挿入孔８ｂの内径側端部からの磁石挿入孔８ａの径方向長さをＨｃとし、Ｈｓ＝Ｈｃの場合の応力を１としたｐ．ｕ．（ｐｅｒ ｕｎｉｔ）表記で示す。
　図３に示すように、Ｈｓ＜Ｈｃの場合に比べ、Ｈｓ＞Ｈｃの場合の方が最大応力が低い。特に、ＨｓとＨｃとがほぼ同じ大きさで最大応力が低くなる。これは、Ｈｓ≒Ｈｃの場合に磁石挿入孔８ａ側と磁石挿入孔８ｃ側との応力の分散によって、バランスが良くなり、回転子コア２の破損を防止できるためである。よって、Ｈｓ≒Ｈｃとなることが望ましい。
　図４は、磁石挿入孔８ａに対する磁石挿入孔８ｂの角度θｓに対するブリッジ部Ｂの最大応力と回転電機の最大トルクを示す図である。なお、図４はθｓ＝９０°の場合の最大応力、最大トルクを１としたｐ．ｕ．表記で示す。
　図４に示すように、最大応力の観点では、θｓが大きいほど最大応力が大きくなり、９０°≦θｓ≦１１２．５°の間で最大応力が小さくなる。最大トルクの観点では、１１２．５°≦θｓ≦１３５°の間で最大トルクが大きくなる。よって、最大応力低減と最大トルク増加の観点から、９０°≦θｓ≦１３５°の範囲とすることが望ましく、回転電機の用途や仕様に応じて適切な角度θｓを選択するとよい。
　なお、図１には、８極４８スロットの永久磁石回転電機を示すが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、他のスロットコンビネーションでも同様の効果を得られる。また、前述した永久磁石回転電機が両方向に回転する場合には、磁極中心に対して磁石挿入孔８ｂ、８ｃを対称に設けることが望ましい。さらに、磁石挿入孔８ａ、８ｂ、８ｃと磁石との間は非磁性体で構成すればよく、空気でもよいが、樹脂などの絶縁材料で充填してもよい。加えて、回転電機の要求性能を達成できれば、磁石挿入孔８ａには永久磁石３を埋設しなくてもよい。
　＜実施例２＞　図５は、実施例２の回転子４の１極分を示す軸方向断面図である。
　図５に示すように、実施例２の回転子４には、磁石挿入孔８ｂ、８ｃの外径側に永久磁石３の移動を抑制する突起１１ａ、１１ｂを設ける。これは、永久磁石３が遠心力により磁石挿入孔８ｂ、８ｃ内で外径方向に移動すると、回転のバランスが悪化する可能性があるためである。実施例２では、遠心力が加わっても、突起１１ａ、１１ｂによって永久磁石３の位置が一定となるため、回転子４の回転バランスが悪化する可能性を低減できる。
なお、図５では、二つの突起を設けているが、突起１１ａ、１１ｂのいずれか一方を設けてもよい。また、内径側ではなく外径側に突起を設けてもよく、内径側及び外径側の両方に突起を設けてもよい。
　＜実施例３＞　図６は、実施例３の回転子４の１極分を示す軸方向断面図である。
　図６に示すように、実施例３の回転子４には、磁石挿入孔８ｂ、８ｃの外径側端部で極間側に延伸する突出空間１２を設けた。永久磁石３及び回転子コア２に遠心力が加わるとブリッジ部Ｂが、外径側に付勢される回転子コア２のＣ部に引っ張られ、磁極中心外径側に反るように変形する。突出空間１２によりブリッジ部Ｂが長くなるため、単位長さ当たりの変形量が小さくなり、応力の集中を抑制できる。実施例３では、突出空間１２を磁石挿入孔８ｂ、８ｃの外径側端部で極間側に延伸するが、磁極中心側に延伸しても同様の応力分散効果が得られる。しかし、突出空間１２を磁石挿入孔８ｂ、８ｃの極間側に延伸すると、磁極中心側に延伸する場合に比べ、永久磁石３が発生する磁束に対する影響が少なくなるため、最大トルクの低下を抑制でき。これは、磁石挿入孔８ｂ、８ｃの磁極中心側の外径側端部は磁束密度が高くなることから、この部分の回転子コア２を除去すると固定子７へ向かう磁路が妨げられ、コイル６と鎖交する磁束が減少するからである。
　図７は、突出空間１２の長さＬに対するブリッジ部Ｂの最大応力と最大トルクを示す図である。なお、Ｌは磁石挿入孔８ｂと極間部との距離Ｌｚを１としたｐ．ｕ．表記で示し、Ｌ＝０．０の場合の最大応力及び最大トルクを１としたｐ．ｕ．表記で示す。最大応力はＬが大きいほど低くなり、最大トルクはＬが０．２Ｌｚから０．４Ｌｚ付近で最大となる。これは、Ｌが小さい場合は永久磁石３の漏れ磁束が増加し、Ｌが大きい場合は極間部の磁路を妨げるようになり、リラクタンストルクが低下するためである。よって、最大応力と最大トルクのバランスの観点から、０．２Ｌｚ＜Ｌ＜０．８Ｌｚの範囲とすることが望ましい。
　＜実施例４＞　図８は、実施例４の回転子４の１極分を示す軸方向断面図である。
　図８に示すように、実施例４の回転子４では、磁石挿入孔８ａの角部の曲率を小さく（曲率半径を大きく）するため、永久磁石３の側面側から外径面にかけて一定曲率の側面１３を有するように磁石挿入孔８ａが形成される。一定曲率の側面１３は、永久磁石３の角部１４で永久磁石３に最接近するように形成される。磁石挿入孔８ａは、遠心力により外径側に引っ張られ角部が変形し、角部に応力が集中する。このため、角部の曲率を小さくすることで、応力を分散して、最大応力を低減でき、局所的な変形を抑制できる。なお、内径側も同様に、永久磁石３の側面側から内周面にかけて一定の曲率の側面１５によって形成し、内径側の一定曲率の側面１５は、永久磁石３の角部１６で永久磁石３に最接近するように形成することが望ましい。
　なお、本発明は前述した実施例に限定されるものではなく、添付した特許請求の範囲の趣旨内における様々な変形例及び同等の構成が含まれる。例えば、前述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに本発明は限定されない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えてもよい。また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えてもよい。
また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をしてもよい。
１…回転電機、２…回転子コア、３…永久磁石、４…回転子、５…固定子コア、６…コイル、７…固定子、８ａ、８ｂ、８ｃ…磁石挿入孔、９…突出空間（内径側）、１０…一定曲率の側面（磁石挿入孔８ｂ又は８ｃ）、１１ａ、１１ｂ…突起部、１２…突出空間（外径側）、１３、１５…一定曲率の側面（磁石挿入孔８ａ）、１４、１６…永久磁石の角部

Claims (10)

  1. 　回転電機の回転子であって、
    　複数の磁石と、前記複数の磁石を収納する複数の収納部を形成する回転子コアとを備え、
    　前記回転子コアは、第１磁石を収納する第１収納部と、第２磁石を収納する第２収納部と、第３磁石を収納しかつ前記第１収納部と前記第２収納部とに挟まれる第３収納部とを含む略Ｕ字状収納部群を周方向に複数形成し、
    　前記第１収納部及び第２収納部の各々の内径側端部から外径側に滑らかな壁面を形成して突出する第１突出空間を設け、
    　前記第３収納部を横切るｄ軸方向において、前記第１突出空間の径方向高さＨｓが、前記第３収納部の径方向高さＨｃ以上に形成される回転電機の回転子。
  2. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第１突出空間は、前記第１収納部の内径側端部から、外径側に所定曲率の曲面で突出する回転電機の回転子。
  3. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第３収納部の長辺方向に対する前記第１収納部の長辺方向の角度θｓ及び前記第３収納部の長辺方向に対する前記第２収納部の長辺方向の角度θｓが、９０°から１３５°となるように形成される回転電機の回転子。
  4. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第１収納部と前記第１磁石との間、前記第２収納部と前記第２磁石との間、及び前記第３収納部と前記第３磁石間との間に非磁性体が介在する回転電機の回転子。
  5. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第１収納部の外径側、内径側、及び前記第２収納部の外径側、内径側の少なくとも一つに、内部に収容される磁石の移動を規制する突起部が形成される回転電機の回転子。
  6. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第１収納部及び前記第２収納部の各々において、その外径側を極間方向に延伸する第２突出空間が形成される回転電機の回転子。
  7. 　請求項６に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第２突出空間の長さＬが、前記第１収納部と極間部との距離Ｌｚ及び第２収納部と極間部との距離Ｌｚの０．２倍から０．８倍となるよう形成される回転電機の回転子。
  8. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第３収納部は、短辺側から外径側にかけて一定曲率の面で形成されており、
    　前記一定曲率の面と前記第３磁石とは、前記第３磁石の角部で最接近する回転電機の回転子。
  9. 　請求項１に記載の回転電機の回転子であって、
    　前記第３収納部は、短辺側から内径側にかけて一定曲率の面で形成されており、
    　前記一定曲率の面と前記第３磁石とは、前記第３磁石の角部で最接近する回転電機の回転子。
  10. 　請求項１から８のいずれか一つに記載の回転子を有する回転電機。
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