WO2021060209A1 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

実施形態によれば、回転電機の回転子は、中心軸線を中心とする円周方向に複数並べて設けられた磁極を有し、磁極の各々は、円周方向に間隔を置いて互いに対向して設けられた少なくとも２つの磁石保持スロット３４と、円周方向において２つの磁石保持スロットの間に位置する第１鉄心部２４ａと、２つの磁石保持スロットと中心軸線との間に位置する第２鉄心部２４ｂと、第１鉄心部と前記第２鉄心部とを繋いだブリッジ６０と、を有している回転子鉄心と、それぞれ磁石保持スロットの内に配置された複数の永久磁石Ｍと、を備えている。ブリッジは、２つの磁石保持スロットの間に位置し円周方向に互いに離間して設けられた複数の第１センタブリッジ５０ａと、複数の第１センタブリッジ同士を互いに連結した結合要素５０ｂと、を含んでいる。

Description

回転電機の回転子

　この発明の実施形態は、永久磁石を有する回転電機の回転子に関する。

　近年、永久磁石の目覚しい研究開発により、高磁気エネルギー積の永久磁石が開発され、このような永久磁石を用いた永久磁石型の回転電機が電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されつつある。通常、永久磁石型の回転電機は、円筒状の固定子と、この固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子と、を備えている。回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心内に埋め込まれた複数の永久磁石と、を備えている。
　このような永久磁石型の回転電機として、１磁極当たり２枚の磁石をＶ字状に配置し、かつ、磁石を収容している磁石スロットを回転子鉄心の表面に開放した構成の回転電機が提案されている。上記構成の回転電機では、回転子鉄心のブリッジにおける磁石の磁束漏れを低減し、磁石重量当たりに発生する磁石トルクを増加することが可能となる。あるいは、回転電機のトルクを維持したまま磁石重量を低減することが可能となる。

　しかしながら、この構成では、大トルクを発生する状況下で、Ｖ字状に配置された磁石の内側に位置する鉄心部に加わる円周方向の電磁力により、磁極中央付近に位置するブリッジに強い曲げ応力が加わる。そのため、ブリッジの強度不足が生じる可能性がある。あるいは、耐応力のためにブリッジを太くした場合、磁束漏れが増加するため、磁石重量の低減が困難となる。

特開２０１４－５０２０８号公報 特開２０１８－４６７０３号公報 特開２０１５－１７１１５８号公報

　この発明の実施形態の課題は、磁極中央部における強度を維持しつつ、小型、軽量化を図ることが可能な永久磁石型の回転電機の回転子を提供することにある。

　実施形態によれば、回転電機の回転子は、中心軸線を中心とする円周方向に複数並べて設けられた磁極を有し、前記磁極の各々は、前記円周方向に間隔を置いて互いに対向して設けられた少なくとも２つの磁石保持スロットと、前記円周方向において前記２つの磁石保持スロットの間に位置する第１鉄心部と、前記２つの磁石保持スロットと前記中心軸線との間に位置する第２鉄心部と、前記第１鉄心部と前記第２鉄心部とを繋いだブリッジと、を有している回転子鉄心と、それぞれ前記磁石保持スロットの内に配置された複数の永久磁石と、を具備している。前記ブリッジは、前記２つの磁石保持スロットの間に位置し前記円周方向に互いに離間して設けられた複数の第１センタブリッジと、前記複数の第１センタブリッジ同士を互いに連結した結合要素と、を含んでいる。

図１は、第１実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図。 図２は、前記回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図３は、第２実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図４は、第３実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図５は、第４実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図６は、第５実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図７は、第６実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図８は、第７実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。

　以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

　（第１実施形態）　
　図１は、第１実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図、図２は、回転子の１磁極部分を拡大して示す断面図である。
　図１に示すように、回転電機１０は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成され、図示しない固定枠に支持された環状あるいは円筒状の固定子１２と、固定子の内側に中心軸線Ｃの回りで回転自在に、かつ固定子１２と同軸的に支持された回転子１４と、を備えている。回転電機１０は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）において、駆動モータあるいは発電機に好適に適用される。

　固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１６と固定子鉄心１６に巻き付けられた電機子巻線（コイル）１８とを備えている。固定子鉄心１６は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層して構成されている。固定子鉄心１６の内周部には、複数のスロット２０が形成されている。複数のスロット２０は、円周方向に等間隔を置いて並んでいる。各スロット２０は、固定子鉄心１６の内周面に開口し、この内周面から放射方向に延出している。また、各スロット２０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。複数のスロット２０を形成することにより、固定子鉄心１６の内周部は、回転子１４に面する複数（例えば、本実施形態では４８個）の固定子ティース２１を構成している。電機子巻線１８は複数のスロット２０に挿通され、各固定子ティース２１に巻き付けられている。電機子巻線１８に電流を流すことにより、固定子１２（固定子ティース２１）に所定の鎖交磁束が形成される。

　回転子１４は、両端が図示しない軸受により回転自在に支持された円柱形状のシャフト（回転軸）２２と、このシャフト２２の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒形状の回転子鉄心２４と、回転子鉄心２４に埋め込まれた複数の永久磁石Ｍと、を有している。回転子１４は、固定子１２の内側に僅かな隙間（エアギャップ）を置いて同軸的に配置されている。すなわち、回転子１４の外周面は、僅かな隙間をおいて、固定子１２の内周面に対向している。回転子鉄心２４は中心軸線Ｃと同軸的に形成された内孔２５を有している。シャフト２２は内孔２５に挿通および嵌合され、回転子鉄心２４と同軸的に延在している。回転子鉄心２４は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層した積層体として構成されている。回転子鉄心２４は、鉄心片の積層方向に延びる前記中心軸線Ｃと、中心軸線Ｃと同軸の外周面と、を有している。

　本実施形態において、回転子１４は、複数磁極、例えば、８磁極を有している。回転子鉄心２４において、中心軸線Ｃおよび円周方向に隣合う磁極間の境界を通り回転子鉄心２４の径方向に延びる軸をｑ軸、およびｑ軸に対して円周方向に電気的に９０°離間した軸、つまり、磁極の中心と中心軸線Ｃとを通る軸、をｄ軸と称する。固定子１２によって形成される鎖交磁束の流れ易い方向がｑ軸となる。ｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心２４の円周方向に交互に、かつ、所定の位相で設けられている。回転子鉄心２４の１磁極分とは、円周方向に隣合う２本のｑ軸間の領域（１／８周の周角度領域）をいう。これにより、回転子鉄心２４は、８極（磁極）に構成されている。１磁極のうちの円周方向中央がｄ軸となる。

　図１および図２に示すように、回転子鉄心２４には、１磁極ごとに、複数の永久磁石、例えば、２つの永久磁石Ｍが埋設されている。回転子鉄心２４の円周方向において、各ｄ軸の両側に、永久磁石Ｍを装填するための磁石保持スロット（磁石保持空洞部あるいは磁石埋め込み孔と称する場合もある。）３４が形成されている。２つの永久磁石Ｍは、それぞれ磁石保持スロット３４内に装填および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。

　図２に示すように、各磁石保持スロット３４は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。回転子鉄心２４の中心軸線Ｃと直交する横断面でみた場合、２つの磁石保持スロット３４は、ｄ軸に対して線対称に形成および配置され、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。
　フラックスバリアとして機能する各磁石保持スロット３４は、永久磁石Ｍの断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域３４ａと、磁石装填領域３４ａの内周側端から延出した内周側空隙３４ｂと、磁石装填領域３４ａの外周側端から延出し回転子鉄心２４の外周に開放した外周側空隙３４ｃと、を有している。回転子鉄心２４は、磁石装填領域３４ａの長手方向両端において磁石保持スロット３４の内側縁３５ｂから磁石保持スロット３４内に突出した一対の保持突起３４ｄを有している。

　磁石装填領域３４ａは、平坦な内側縁（内周側長辺）３５ｂと、この内側縁３５ｂと隙間を置いて平行に対向する平坦な外側縁（外周側長辺）３５ａとの間に形成されている。内側縁３５ｂおよび外側縁３５ａは、ｄ軸に対して、９０度よりも小さい角度θで傾斜して延在している。すなわち、磁石装填領域３４ａは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように傾斜して設けられている。角度θは、図示の例に限定されることなく、任意に変更可能である。
　内周側空隙３４ｂは、磁石装填領域３４ａの内周側端（ｄ軸側の端）から中心軸線Ｃに向かってｄ軸とほぼ平行に延出している。内周側空隙３４ｂは、ｄ軸と間隔を置いて対向している。外周側空隙３４ｃは、磁石装填領域３４ａの外周側端（回転子鉄心の外周面側の端）から回転子鉄心２４の外周面に向かって延出し、回転子鉄心２４の外周に開放あるいは開口している。
　内周側空隙３４ｂおよび外周側空隙３４ｃは、永久磁石Ｍの長手方向両端部から回転子鉄心２４への磁束漏れを抑制する磁気空隙（フラックスバリア）として機能するとともに、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。なお、前述した一対の保持突起３４ｄは、内側縁３５ｂの長手方向の両端から内周側空隙３４ｂ内、および外周側空隙３４ｃ内にそれぞれ突出している。

　永久磁石Ｍは、例えば、横断面が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。各永久磁石Ｍは回転子鉄心２４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石Ｍは、軸方向（長手方向）に複数に分割された磁石を組み合わせて構成されてもよく、この場合、複数の磁石の合計の長さが回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成される。
　図２に示したように、各永久磁石Ｍは、矩形状の断面形状を有し、この断面は、互いに平行に対向する一対の長辺および互いに対向する一対の短辺を有している。永久磁石Ｍの断面形状は、矩形状（長方形）に限らず、平行四辺形としてもよい。

　永久磁石Ｍは、磁石保持スロット３４の磁石装填領域３４ａに装填され、一方の長辺が外側縁３５ａに当接し、他方の長辺が内側縁３５ｂに当接している。永久磁石Ｍの一対の短辺は、保持突起３４ｄにそれぞれ当接している。これにより、永久磁石Ｍは、長手方向の位置が位置決めされた状態で磁石装填領域３４ａ内に保持されている。永久磁石Ｍは接着剤等により回転子鉄心２４に固定されてもよい。ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの永久磁石Ｍは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。

　各永久磁石Ｍは、長辺に垂直な方向に磁化されている。ｄ軸の円周方向の両側に位置する２つの永久磁石Ｍ、すなわち、１磁極を構成する２つの永久磁石Ｍは、磁化方向が同一となるように配置されている。また、各ｑ軸の円周方向の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、磁化方向が逆向きとなるように配置されている。本実施形態では、回転電機１０は、隣接する１磁極毎に永久磁石ＭのＮ極とＳ極の表裏を交互に配置した８磁極（４極対）の永久磁石埋め込み型の回転電機を構成している。

　図２に示すように、回転子鉄心２４は、各磁極において、２つの磁石保持スロット３４の間に位置する扇状の外周領域（第１鉄心部）２４ａと、回転子鉄心２４の内周領域（磁石保持スロット３４と内孔２５（シャフト２２）との間の領域（第２鉄心部））２４ｂと、第１鉄心部２４ａと第２鉄心部２４ｂとを連結したブリッジ６０と、を備えている。ブリッジ６０は、２つの磁石保持スロット３４の間に設けられた、ここでは、２つの内周側空隙３４ｂの間に形成されたセンタ空隙４０と、各内周側空隙３４ｂとセンタ空隙４０との間に形成された複数本、例えば、２本の第１センタブリッジ５０ａと、ｄ軸と交差して延在し２本の第１センタブリッジ５０ａ同士を互いに連結した柱状の第２センタブリッジ（結合要素）５０ｂと、を備えている。センタ空隙４０は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。センタ空隙４０は、例えば、ほぼ矩形の断面形状に形成されている。

　一例では、２本の第１センタブリッジ５０ａは、ｄ軸とほぼ平行に延びる柱状に形成されている。結合要素として機能する第２センタブリッジ５０ｂは、例えば、ｄ軸およびセンタ空隙４０を斜めに横切って延びる柱状に形成され、一方の第１センタブリッジ５０ａの外周側端部（長手方向の一端部）と他方の第１センタブリッジ５０ａの内周側端（長手方向の他端部）とに連結されている。第２センタブリッジ５０ｂは、２本の第１センタブリッジ５０ａを連結することにより、第１センタブリッジ５０ａおよびブリッジ６０の強度を上げているとともに、回転子鉄心２４の第１鉄心部２４ａと第２鉄心部２４ｂとを繋ぐ役割も兼ねている。

　第２センタブリッジ５０ｂは、上述した傾斜の向きに限らず、逆向きに傾斜して設けてもよい。すなわち、第２センタブリッジ５０ｂは、ｄ軸およびセンタ空隙４０を斜めに横切って延びる柱状に形成され、一方の第１センタブリッジ５０ａの内周側端部と他方の第１センタブリッジ５０ａの外周側端部とを連結する構成としてもよい。更に、第２センタブリッジ５０ｂは、２本の第１センタブリッジ５０ａの長手方向の中央部同士を連結するように設けることも可能である。

　以上のように構成された第１実施形態に係る回転電機１０の回転子１４によれば、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａを連結した第２センタブリッジ５０ｂを有していることから、第１センタブリッジ５０ａを太くすることなく第１センタブリッジ５０ａの強度を向上することが可能となる。そのため、大きなトルクが発生する状況下で、回転子鉄心２４の外周領域２４ａに円周方向の電磁力が加わった場合でも、第１センタブリッジ５０ａおよび第２センタブリッジ５０ｂにより外周領域２４ａを安定して支持することができる。同時に、磁石磁束の漏れが低減することから、磁石重量当たりに発生する磁石トルクを増加させることが可能となる。これにより、同体格の回転電機でのトルクおよび出力が向上し、あるいは、同出力を維持したまま、回転電機の小型、軽量化を図ることが可能となる。更に、使用磁石重量の低減により回転子の低コスト化を図ることができる。

　次に、この発明の他の実施形態に係る回転電機の回転子について説明する。なお、以下に説明する他の実施形態において、前述した第１実施形態と同一の部分には、同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略あるいは簡略化し、第１実施形態と異なる部分を中心に詳しく説明する。
　（第２実施形態）
　図３は、第２実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第２実施形態によれば、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａおよび第２センタブリッジ５０ｂに加えて、第３センタブリッジ５０ｃを更に備えている。結合要素を構成する第３センタブリッジ５０ｃは、柱状に形成され、ｄ軸および第２センタブリッジと交差して延在し、２本の第１センタブリッジ５０ａに連結されている。一例では、第３センタブリッジ５０ｃは、ｄ軸に対して、第２センタブリッジ５０ｂと逆方向に傾斜して延び、一方の第１センタブリッジ５０ａの内周側端部と他方の第１センタブリッジ５０ａの外周側端部とを連結している。
　このような第３センタブリッジ５０ｃを設けることにより、第１センタブリッジ５０ａの強度を一層、向上することが可能となる。

　（第３実施形態）　
　図４は、第３実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第３実施形態によれば、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａに加えて、第２センタブリッジ５０ｂおよび第３センタブリッジ５０ｃを備えている。第２センタブリッジ５０ｂは、柱状に形成され、一方の第１センタブリッジ５０ａの内周側端部からセンタ空隙４０を通りｄ軸上でセンタ空隙５０の外周側端縁まで延びている。第３センタブリッジ５０ｃは、柱状に形成され、他方の第１センタブリッジ５０ａの内周側端部からセンタ空隙４０を通りｄ軸上でセンタ空隙４０の外周側端縁まで延びている。このように、第２センタブリッジ５０ｂおよび第３センタブリッジ５０ｃは、２本の第１センタブリッジ５０ａの内周側端部を回転子鉄心２４の外周領域２４ａに連結しているとともに、２本の第１センタブリッジ５０ａ同士を互いに連結している。
　上記構成の第３実施形態においても、前述した第２実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

　（第４実施形態）　
　図５は、第４実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第４実施形態によれば、ブリッジ６０のセンタ空隙４０は、多数個の打ち抜き孔４０ａを並べて形成されている。各内周側空隙３４ｂとセンタ空隙４０との間に第１センタブリッジ５０ａが形成されている。多数の打ち抜き孔４０ａの間の領域は、第２センタブリッジ５０ｂおよび第３センタブリッジ５０ｃを含む複数の結合要素を形成している。
　上記構成によれば、打ち抜き孔４０ａを比較的容易に加工することができるとともに、センタブリッジの位置および形状を容易に選択可能となる。

　（第５実施形態）　
　図６は、第５実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第５実施形態によれば、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａと、第１センタブリッジ５０ａ同士を連結した柱状の第２センタブリッジ５０ｂとを備えている。センタ空隙４０は、その一部が、一対の内周側空隙３４ｂの間の領域から回転子鉄心２４の外周面側に延出し、延出部４０ｂを形成している。

　（第６実施形態）　
　図７は、第６実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第６実施形態によれば、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａと、第１センタブリッジ５０ａ同士を連結した柱状の第２センタブリッジ５０ｂおよび第３センタブリッジ５０ｃとを備えている。センタ空隙４０は、その一部が、一対の内周側空隙３４ｂの間の領域から回転子鉄心２４の外周面側に延出し、延出部４０ｂを形成している。
　上記第５実施形態および第６実施形態によれば、センタ空隙４０を回転子鉄心２４の外周面側に拡大することにより、回転子鉄心２４の外周領域２４ａの軽量化を図ることが可能となる。センタ空隙４０の延出部４０ｂは、２本の第１センタブリッジ５０ａの幅が細くならないように、先細に延出していること、すなわち、ｄ軸に向かって傾斜して延出していることが望ましい。

　（第７実施形態）　
　図８は、第７実施形態に係る回転電機の回転子の一部を示す横断面図である。
　図示のように、第７実施形態によれば、回転子鉄心２４の円周方向において、ｄ軸の両側に、永久磁石Ｍを装填するための磁石保持スロット３４が形成されている。２つの永久磁石Ｍは、それぞれ磁石保持スロット３４内に装填および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。
　各磁石保持スロット３４は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。回転子鉄心２４の中心軸線Ｃと直交する横断面でみた場合、２つの磁石保持スロット３４は、ｄ軸に対して線対称に形成および配置され、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。

　フラックスバリアとして機能する各磁石保持スロット３４は、永久磁石Ｍの断面形状に対応した矩形状の磁石装填領域３４ａと、磁石装填領域３４ａの内周側端からｄ軸の側に延出した内周側空隙３４ｂと、磁石装填領域３４ａの外周側端から延出し回転子鉄心２４の外周に開放した外周側空隙３４ｃと、を有している。磁石装填領域３４ａは、平坦な内側縁（内周側長辺）３５ｂと、この内側縁３５ｂと隙間を置いて平行に対向する平坦な外側縁（外周側長辺）３５ａとの間に形成されている。回転子鉄心２４は、磁石装填領域３４ａの長手方向両端において磁石保持スロット３４の内側縁３５ｂから磁石保持スロット３４内に突出した一対の保持突起３４ｄと、外側縁３５ａの外周側の端から磁石保持スロット３４内に突出した保持突起３４ｆと、を有している。

　磁石装填領域３４ａの内側縁３５ｂおよび外側縁３５ａは、ｄ軸に対して、９０度よりも小さい角度θで傾斜して延在している。すなわち、磁石装填領域３４ａは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように傾斜して設けられている。第７実施形態において、角度θは、前述した第１実施形態における角度θよりも大きく設定され、例えば、７０～８０度に設定されている。
　内周側空隙３４ｂは、磁石装填領域３４ａの内周側端（ｄ軸側の端）からｄ軸に向かって延出し、間隔を置いてｄ軸とほぼ平行に対向している。外周側空隙３４ｃは、磁石装填領域３４ａの外周側端（回転子鉄心の外周面側の端）から回転子鉄心２４の外周面に向かって延出し、回転子鉄心２４の外周に開放あるいは開口している。
　内周側空隙３４ｂおよび外周側空隙３４ｃは、永久磁石Ｍの長手方向両端部から回転子鉄心２４への磁束漏れを抑制する磁気空隙（フラックスバリア）として機能するとともに、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。なお、前述した一対の保持突起３４ｄは、内側縁３５ｂの長手方向の両端から内周側空隙３４ｂ内、および外周側空隙３４ｃ内にそれぞれ突出している。保持突起３４ｆは、外側縁３５ａの一端から外周側空隙３４ｃに突出している。

　永久磁石Ｍは、横断面が矩形状の細長い平板状に形成されている。永久磁石Ｍの断面はは、互いに平行に対向する一対の長辺および互いに対向する一対の短辺を有している。永久磁石Ｍは、磁石保持スロット３４の磁石装填領域３４ａに装填され、一方の長辺が外側縁３５ａに当接し、他方の長辺が内側縁３５ｂに当接している。永久磁石Ｍの一対の短辺は、保持突起３４ｄにそれぞれ当接している。外周側に位置する短辺は、保持突起３４ｆにも当接している。これにより、永久磁石Ｍは、長手方向の位置が位置決めされた状態で磁石装填領域３４ａ内に保持されている。永久磁石Ｍは接着剤等により回転子鉄心２４に固定されてもよい。ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの永久磁石Ｍは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。永久磁石Ｍの磁化方向は、前述した第１実施形態の磁化方向と同一である。

　回転子鉄心２４は、各磁極において、２つの磁石保持スロット３４の間に位置する扇状の外周領域（第１鉄心部）２４ａと、回転子鉄心２４の内周領域（磁石保持スロット３４と内孔２５（シャフト２２）との間の領域（第２鉄心部））２４ｂと、第１鉄心部２４ａと第２鉄心部２４ｂとを連結したブリッジ６０と、を備えている。ブリッジ６０は、２つの磁石保持スロット３４の間に設けられた、ここでは、２つの内周側空隙３４ｂの間に形成されたセンタ空隙４０と、各内周側空隙３４ｂとセンタ空隙４０との間に形成された複数本、例えば、２本の第１センタブリッジ５０ａと、ｄ軸と交差して延在し２本の第１センタブリッジ５０ａ同士を互いに連結した柱状の第２センタブリッジ（結合要素）５０ｂと、を備えている。センタ空隙４０は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。センタ空隙４０は、例えば、ほぼ矩形の断面形状に形成され、後述するように、第２センタブリッジ５０ｂにより径方向に二つに分離されている。

　一例では、２本の第１センタブリッジ５０ａは、ｄ軸とほぼ平行に延びる柱状に形成されている。本実施形態によれば、各第１センタブリッジ５０ａは、磁石装填領域３４ａの内側縁３５ｂとセンタ空隙４０の中心軸線Ｃの側の端縁４１ａとを結んだ位置から磁石装填領域３４ａの外側縁３５ａとセンタ空隙４０の外周側の端縁４１ｂとを結んだ位置まで延びている。本実施形態において、保持突起３４ｄは、第１センタブリッジ５０ａの内周側端（第１端部５１ａ）から突出している。各第１センタブリッジ５０ａは、長手方向の中央部分の幅が最も細く、この中央部から内周側の第１端部５１ａに向かって幅が徐々に広くなり、中央部から外周側の第２端部５１ｂに向かって幅が徐々に広くなるように形成されている。
　第２端部５１ｂにおいて、磁石装填領域３４ａの外側縁３５ａに繋がる角部、およびセンタ空隙４０の端縁４１ｂに繋がる角部は、円弧状に湾曲している。一例では、外側縁３５ａに繋がる角部の曲率は、端縁４１ｂに繋がる角部の曲率よりも小さく設定している。

　結合要素として機能する第２センタブリッジ５０ｂは、センタ空隙４０内をｄ軸とほぼ直交して延び、一対の第１センタブリッジ５０ａを互いに連結しているとともに、センタ空隙４０を径方向の上下の２つに分離している。第１センタブリッジ５０ａに連結している第２センタブリッジ５０ｂの両端において、
　回転子鉄心２４の径方向において、第２センタブリッジ５０ｂは、第１センタブリッジ５０ａの長手方向の中央部よりも内側で、かつ、保持突起３４ｄよりも外側に設けられている。それぞれ第１センタブリッジに繋がる第２センタブリッジ５０ｂの両端部において、第２センタブリッジ５０ｂの側縁とセンタ空隙４０の内側縁とが繋がる各角部は円弧状に湾曲している。これにより、第２センタブリッジ５０ｂは、長手方向の中央部分の幅が最も細く、この中央部から各端に向かって幅が徐々に広くなるように形成されている。

　第７実施形態において、回転電機の他の構成は、前述した第１実施形態に係る回転電機の構成と同様である。
　上記構成の第７実施形態によれば、２本の第１センタブリッジ５０ａを互いに連結した第２センタブリッジ５０ｂを有していることから、第１センタブリッジ５０ａおよびブリッジ６０の強度向上を図ることができる。その他、第７実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

　なお、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
　例えば、回転子の磁極数、寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。回転子の各磁極における永久磁石の設置数は、２つに限らず、必要に応じて、増加可能である。ブリッジを構成する第１センタブリッジは、２本に限らず、３本以上としてもよい。

Claims (8)

1. 　中心軸線を中心とする円周方向に複数並べて設けられた磁極を有し、前記磁極の各々は、前記円周方向に間隔を置いて互いに対向して設けられた少なくとも２つの磁石保持スロットと、前記円周方向において前記２つの磁石保持スロットの間に位置する第１鉄心部と、前記２つの磁石保持スロットと前記中心軸線との間に位置する第２鉄心部と、前記第１鉄心部と前記第２鉄心部とを繋いだブリッジと、を有している回転子鉄心と、
   　それぞれ前記磁石保持スロットの内に配置された複数の永久磁石と、を具備し、
   　前記ブリッジは、前記２つの磁石保持スロットの間に位置し前記円周方向に互いに離間して設けられた複数の第１センタブリッジと、前記複数の第１センタブリッジ同士を互いに連結した結合要素と、
   　を含んでいる回転電機の回転子。
2. 　前記中心軸線と直交する前記回転子鉄心の横断面において、前記磁極の前記円周方向の中心および前記中心軸線を通る軸をｄ軸とすると、前記磁極は、前記ｄ軸の前記円周方向の両側に設けられた２つの前記磁石保持スロットを有し、
   　前記複数の第１センタブリッジは、それぞれ前記磁石保持スロットと前記ｄ軸との間で前記ｄ軸とほぼ平行に設けられ、前記結合要素は、前記ｄ軸と交差して延在し前記複数の第１センタブリッジに連結された第２センタブリッジを有している請求項１に記載の回転電機の回転子。
3. 　前記第２センタブリッジは、１つの前記第１センタブリッジの長手方向の一端部と他の前記第１センタブリッジの長手方向の他端部とに連結されている請求項２に記載の回転電機の回転子。
4. 　前記結合要素は、前記第２センタブリッジと交差して延び前記複数の第１センタブリッジ同士を連結する第３センタブリッジを更に備えている請求項３に記載の回転電機の回転子。
5. 　前記第２センタブリッジは、前記ｄ軸と直交して延在し、前記複数の第１センタブリッジに連結されている請求項２に記載の回転電機の回転子。
6. 　前記ブリッジは、前記複数の第１センタブリッジの間に間隔を置いて並んで設けられた複数の抜き孔を有し、前記結合要素は、前記複数の抜き孔の間に位置する鉄心部分により形成されている請求項１に記載の回転電機の回転子。
7. 　前記２つの磁石保持スロットの各々は、前記ｄ軸に間隔を置いて対向する内周側磁気空隙と前記回転子鉄心の外周に開放した外周側磁気空隙と、前記内周側磁気空隙と外周側磁気空隙との間に位置し前記永久磁石が装填された磁石装填領域と、を有している
   　請求項２に記載の回転電機の回転子。
8. 　前記回転子鉄心は、前記第１センタブリッジの一端部から前記内周側磁気空隙に突出し前記永久磁石に当接する保持突起を有している請求項７に記載の回転電機の回転子。

Images