WO2021166873A1 - ロータ - Google Patents

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将典 尾崎
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Definitions

  • This disclosure relates to an embedded magnet type rotor.
  • the embedded magnet type rotor includes a rotor core having a magnet accommodating hole and a permanent magnet embedded in the magnet accommodating hole of the rotor core and having a curved shape that is convex inward in the radial direction. And, there is one that obtains a relaxation torque at the outer core portion of the portion radially outer of the permanent magnet in the rotor core (see, for example, Patent Document 1).
  • the radial outer end of the magnet accommodating hole has a linear shape substantially along the circumferential direction, and the circumferential end of the radial outer end of the magnet accommodating hole due to centrifugal force during rotation.
  • the stress would be maximized and the bridge portion of the rotor core would be damaged at the stress concentration point.
  • the position of the radial outer end of the magnet accommodating hole is moved away from the outer periphery of the rotor core as a whole so as not to damage the rotor core, but in that case, the radial outer end of the magnet accommodating hole is radially outer.
  • the cross-sectional area of the magnetic path at the bridge portion becomes large, the leakage magnetic flux through the magnetic path becomes large, and the performance of the rotating electric machine deteriorates.
  • An object of the present disclosure is to provide a rotor capable of suppressing damage to the rotor core due to stress concentration while suppressing leakage flux to a small value.
  • the rotor according to the first aspect of the present disclosure includes a rotor core having a magnet accommodating hole and a permanent magnet embedded in the magnet accommodating hole of the rotor core and having a radially inwardly convex folded shape.
  • the rotor is configured to obtain a magnet torque due to the permanent magnet and a reluctance torque due to the outer core portion of the rotor core in a portion radially outer of the permanent magnet.
  • the radial outer end of the magnet accommodating hole has a curved shape in which the distance between the radial outer end of the magnet accommodating hole and the outer periphery of the rotor core is close to the center in the circumferential direction of the rotor.
  • the radial outer end of the magnet accommodating hole has a curved shape in which the distance between the radial outer end of the magnet accommodating hole and the outer periphery of the rotor core is close to the center in the circumferential direction of the rotor. It is possible to suppress damage to the rotor core due to stress concentration at the circumferential end portion of the radial outer end portion of the magnet accommodating hole while suppressing the leakage magnetic flux to a small value. That is, the stress is maximized at the circumferential end portion of the radial outer end portion of the magnet accommodating hole, but as the distance from the outer circumference of the rotor core increases, the bridge portion of the rotor core becomes thicker and damage is suppressed.
  • the cross-sectional area of the magnetic path of the bridge portion 51 becomes smaller as the distance from the outer periphery of the rotor core becomes shorter, and leakage through the magnetic path.
  • the magnetic flux can be suppressed to a small value.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotary electric machine according to an embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view for explaining the rotor in one embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view for explaining the rotor in one embodiment.
  • FIG. 4 is a partially enlarged plan view for explaining the rotor in one embodiment.
  • FIG. 5 is a partially enlarged plan view for explaining the rotor core in one embodiment.
  • FIG. 6 is a partially enlarged perspective view for explaining the rotor core in one embodiment.
  • FIG. 7 is a partially enlarged plan view for explaining a rotor core in another example.
  • FIG. 8 is a partially enlarged perspective view for explaining a rotor core in another example.
  • FIG. 9 is a partially enlarged perspective view for explaining a rotor core in another example.
  • the rotary electric machine M of the present embodiment is an embedded magnet type brushless motor, which is a motor for a position control device arranged in a vehicle engine room, specifically, valve timing connected to the engine. It is a motor used for a variable device.
  • the rotary electric machine M has a motor case 1.
  • the motor case 1 has a tubular front housing 2 made of a magnetic material formed in a covered tubular shape, and an end frame 3 made of aluminum (non-magnetic material) that closes the opening of the tubular front housing 2. ing.
  • the rotary electric machine M includes a stator 5 fixed to the inner peripheral surface of the tubular front housing 2, and an embedded magnet type rotor 7 including a rotary shaft 6 arranged inside the stator 5.
  • the rotating shaft 6 is formed by a bearing 8 accommodated and fixed in a bearing holding portion 2a formed in the tubular front housing 2 and a bearing 9 accommodated and fixed in a bearing holding portion 3a formed in the end frame 3. , It is rotatably supported with respect to the motor case 1.
  • a magnetic sensor 10 such as a Hall IC is fixed to the axial inner side surface 3b of the end frame 3.
  • the tip of the rotating shaft 6 protrudes from the tubular front housing 2. Then, the rotary drive of the rotary shaft 6 appropriately changes the valve timing according to the operating state, that is, the relative rotational phase of the camshaft with respect to the crankshaft of the engine.
  • a stator 5 is fixed to the inner peripheral surface of the tubular front housing 2.
  • the stator 5 has a cylindrical stator core 11, and the outer peripheral surface of the stator core 11 is fixed to the inner surface of the tubular front housing 2.
  • a plurality of teeth 12 are formed inside the stator core 11 along the axial direction, and are arranged at equal pitches in the circumferential direction. The plurality of teeth 12 are formed so as to extend inward in the radial direction.
  • a three-phase winding 15 is wound around each tooth 12 via an insulator 13. Then, when a three-phase drive current is supplied to these windings 15, a rotating magnetic field is generated in the stator 5, and the rotor 7 is rotated in the forward and reverse directions.
  • the rotor 7 includes the rotating shaft 6, a substantially cylindrical rotor core 21 into which the rotating shaft 6 is fitted in the center, and a plurality of (8 in this embodiment) permanent magnets 22 embedded inside the rotor core 21. It has.
  • the rotor core 21 is configured by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 23, which are magnetic metal materials, in the axial direction.
  • the rotor core 21 has a magnet accommodating hole 24 for accommodating the permanent magnet 22.
  • a plurality of magnet accommodating holes 24 (8 in this embodiment) are provided at equal intervals in the circumferential direction of the rotor core 21.
  • Each magnet accommodating hole 24 has a substantially U-shaped continuous folded shape that is convex inward in the radial direction, and has the same shape as each other.
  • the permanent magnet 22 is made of a bonded magnet formed by molding and solidifying a magnet material in which magnet powder is mixed with resin. That is, in the permanent magnet 22, the magnet accommodating hole 24 of the rotor core 21 is molded, and the magnet material before solidification is filled in the magnet accommodating hole 24 without a gap by injection molding, and is solidified in the magnet accommodating hole 24 after filling. It is configured. Therefore, the hole shape of the magnet accommodating hole 24 matches the outer shape of the permanent magnet 22.
  • the magnet powder used for the permanent magnet 22 of the present embodiment for example, a sumalium iron nitrogen (SmFeN) magnet is used, but other rare earth magnets or the like may be used.
  • the permanent magnet 22 solidified in the magnet accommodating hole 24 of the rotor core 21 is magnetized from the outside of the rotor core 21 by using a magnetizing device (not shown) so as to function as an original magnet.
  • the permanent magnets 22 are magnetized so as to alternately have different poles in the circumferential direction of the rotor core 21. Further, the permanent magnet 22 is magnetized in its own thickness direction.
  • the rotor 7 has an 8-pole rotor magnetic pole portion 26 including eight permanent magnets 22 and an outer core portion 25 surrounded by the permanent magnets 22. Each rotor magnetic pole portion 26 functions as an N pole and an S pole, respectively.
  • the rotor 7 has a configuration in which both magnet torque and reluctance torque can be obtained from the rotor magnetic pole portion 26 described above.
  • the shape of the permanent magnet 22 matches the shape of the magnet accommodating hole 24.
  • the permanent magnet 22 when the rotor 7 is viewed from the axial direction, the permanent magnet 22 has a substantially U-shaped continuous folded shape that is convex inward in the radial direction.
  • the permanent magnet 22 has a line-symmetrical shape with respect to the circumferential center line L passing through the axial center Z of the rotor 7 and the circumferential center of the permanent magnet 22 itself.
  • the permanent magnet 22 has a first straight portion 31 as a straight portion on one side in the circumferential direction (for example, the counterclockwise direction side) and a second straight portion 32 as a straight portion on the other side in the circumferential direction (for example, the clockwise side). And a bent portion 33 that connects the radial inner ends of the first and second straight portions 31 and 32 to form a bent shape.
  • the first straight line portion 31 and the second straight line portion 32 extend along the radial direction of the rotor 7, respectively. Specifically, the first straight line portion 31 and the second straight line portion 32 extend parallel to the straight line passing through the axial center Z of the rotor 7, respectively.
  • the first straight line portion 31 and the second straight line portion 32 that are adjacent to each other in the permanent magnets 22 that are adjacent to each other in the circumferential direction are parallel to each other.
  • the rotor 7 of the present embodiment includes an annular end face magnet 41 in which magnetic poles are arranged so as to repel the outer core portion 25 at a position facing the axial end face of the outer core portion 25.
  • the end face magnet 41 is fixed to the axial end faces of the rotor core 21 and the permanent magnet 22 by an adhesive.
  • the outer diameter of the end face magnet 41 is set to be equal to or greater than the outermost diameter of the permanent magnet 22 and equal to or less than the outermost diameter of the rotor core 21.
  • the outer peripheral position of the end face magnet 41 is arranged between the outermost radial position of the permanent magnet 22 and the outermost radial position of the rotor core 21 when viewed from the axial direction.
  • the inner diameter of the end face magnet 41 is set to the innermost inner diameter of the outer core portion 25. In other words, the inner circumference of the end face magnet 41 is arranged at the innermost radial position of the outer core portion 25 when viewed from the axial direction.
  • the end face magnet 41 is magnetized in the axial direction and magnetized so as to be alternately different in the circumferential direction.
  • the end face magnet 41 is magnetized so that eight permanent magnets 22, which are the same number as the number of the outer core portions 25, are alternately different in the circumferential direction.
  • the end face magnet 41 is arranged so that each of its own magnetic poles repels the outer core portion 25, in other words, its own magnetic pole coincides with the magnetic pole of the opposite outer core portion 25.
  • the end face magnet 41 is arranged so as to face the magnetic sensor 10 while having a gap, and constitutes a sensor magnet capable of detecting the rotation angle of the rotor 7 by the magnetic sensor 10. ing. That is, the end face magnet 41 also serves as a sensor magnet.
  • the distance between the radial outer end portion of the magnet accommodating hole 24 and the outer circumference of the rotor core 21 is in the circumferential direction of the rotor 7. It changes continuously and has a curved shape that approaches the center in the circumferential direction.
  • the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 of the present embodiment has a semicircular shape about the center X of the width of the magnet accommodating hole 24 when viewed from the axial direction.
  • the magnet accommodating hole 24 has a shape in which a pair of inner walls accommodating the first straight line portion 31 and the second straight line portion 32 of the permanent magnet 22 are connected by a semicircular shape on the outer side in the radial direction.
  • the bridge portion 51 formed outside the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 in the rotor core 21 is thinner toward the center in the circumferential direction and thicker toward the peripheral end.
  • FIGS. 5 and 6 a part of the magnet accommodating hole 24 in the axial direction has a deformed portion 24b having a shape different from that of other parts.
  • FIGS. 5 and 6 show a rotor core 21 in which the permanent magnet 22 is not arranged.
  • the deformed portion 24b is provided at the center of the magnet accommodating hole 24 in the axial direction.
  • the deformed portion 24b is provided at the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24, and is projected inward with respect to other portions.
  • the deformed portion 24b of the present embodiment is formed in a semicircular shape so as to project inward from the radial outer end portion 24a of the semicircular shape when viewed from the axial direction. Further, the deformed portion 24b of the present embodiment is provided by laminating a plurality of types of electromagnetic steel sheets 23. That is, the rotor core 21 of the present embodiment is formed by laminating a plurality of electrical steel sheets 23, but the electrical steel sheet 23 corresponds to the first electrical steel sheet 23a having a shape corresponding to the deformed portion 24b and other parts. The rotor core 21 of the present embodiment is formed by laminating them, including the second electromagnetic steel sheet 23b.
  • the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 has a curved shape in which the distance between the radial outer end portion of the magnet accommodating hole 24 and the outer periphery of the rotor core 21 is close to the center in the circumferential direction of the rotor. Therefore, it is possible to suppress damage to the rotor core 21 due to stress concentration at the circumferential end portion of the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 while suppressing the leakage magnetic flux to a small value. That is, the stress is maximized at the circumferential end portion of the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24, but the bridge portion 51 of the rotor core 21 becomes thick and damaged as the distance from the outer circumference of the rotor core 21 increases.
  • the cross-sectional area of the magnetic path of the bridge portion 51 becomes smaller as the distance from the outer periphery of the rotor core 21 becomes shorter, and the magnetic path is passed through the magnetic path.
  • the leakage flux can be suppressed to a small value.
  • the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 has a semicircular shape centered on the center X of the width of the magnet accommodating hole 24 when viewed from the axial direction. Therefore, for example, the magnet accommodating hole 24
  • the bridge portions 51 are equally thick at both ends in the circumferential direction at the radial outer end portions 24a of 24, and damage is suppressed in a well-balanced manner.
  • the permanent magnet 22 can be engaged in the axial direction by the deformed portion 24b, and the permanent magnet 22 can be engaged. It is possible to prevent the magnet from coming off from the magnet accommodating hole 24.
  • the permanent magnet 22 is prevented from coming off from the magnet accommodating hole 24 by providing the end face magnet 41 on the axial end surface of the permanent magnet 22.
  • the deformed portion 24b is provided at the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 and is convex with respect to other portions, but the present invention is not limited to this, and other positions are not limited to this. May be provided in other shapes.
  • the deformed portion 52 may be provided on the entire circumference of the magnet accommodating hole 24 and may be convex inward with respect to other portions. In this way, it is possible to further prevent the permanent magnet 22 from coming off from the magnet accommodating hole 24.
  • the deformed portion 53 may be provided in a part of the magnet accommodating hole 24 and may be recessed with respect to another portion. In this way, the rotor core 21 can be easily manufactured.
  • the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 is formed in a semicircular shape about the center X of the width of the magnet accommodating hole 24.
  • the radial outer end portion 24a may have another shape as long as it has a curved shape in which the distance from the outer circumference of the rotor core 21 is close to the center in the circumferential direction.
  • the radial outer end portion 24a of the magnet accommodating hole 24 may be formed in another curved shape such as an elliptical shape.
  • the deformed portion 24b is provided at the center of the magnet accommodating hole 24 in the axial direction, but the present invention is not limited to this, and the deformed portion 24b may be provided at a position deviated from the center in the axial direction. Further, a plurality of deformed portions may be provided in the axial direction.
  • the magnet accommodating hole 24 has a deformed portion 24b having a shape partially different from that of other portions in the axial direction, but the magnet accommodating hole 24 is not limited to this. It does not have to have a deformed portion.
  • the rotor 7 includes an end face magnet 41 fixed to the axial end faces of the rotor core 21 and the permanent magnet 22, but the rotor 7 may not be provided with the end face magnet 41.
  • the permanent magnet 22 is formed in a shape having a first straight line portion 31, a second straight line portion 32, and a bent portion 33, but the present invention is not limited to this, and the permanent magnet 22 is not limited to this, for example, in the axial direction. It may be formed in a shape in which the whole is curved when viewed from the viewpoint.
  • the permanent magnet 22 is composed of a bond magnet formed by using the magnet accommodating hole 24 as a molding die, but the present invention is not limited to this, and for example, the permanent magnet 22 is inserted into the magnet accommodating hole 24 after molding. It may be a sintered magnet that is inserted into the magnet accommodating hole 24 after being sintered. In addition, in order to form the permanent magnet 22 having a shape corresponding to the deformed portion 24b as in the above embodiment, it is preferable to use a bond magnet formed by molding the magnet accommodating hole 24 as a molding die.
  • the rotor core 21 is formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets 23 in the axial direction, but the present invention is not limited to this, and for example, a rotor core 21 formed by sintering magnetic powder, etc. It may have the structure of.

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Abstract

ロータは、磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２１）と、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれるとともに径方向内側に凸の折り返し形状を有する永久磁石（２２）とを含む。ロータは永久磁石によるマグネットトルクと、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側部位の外側コア部（２５）によるリラクタンストルクとを得るように構成されている。磁石収容孔の径方向外側端部（２４ａ）は、磁石収容孔の径方向外側端部とロータコアの外周との間の距離がロータの周方向の中央で近くなる曲線形状を有する。

Description

ロータ 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２０年２月１７日に出願された日本出願番号２０２０－０２４２０８号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、埋込磁石型のロータに関する。
　従来、埋込磁石型のロータを用いる回転電機が周知である。埋込磁石型のロータは、磁石収容孔を有するロータコアと、ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれる態様をなし、且つ径方向内側に凸の折り返し形状をなす永久磁石とを備え、永久磁石によるマグネットトルクと、ロータコアにおける永久磁石より径方向外側部位の外側コア部にてリラクタンストルクとを得るものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－４１５３０号公報
　上記のようなロータでは、磁石収容孔の径方向外側端部が周方向にほぼ沿った直線形状を有しており、回転時には遠心力によって磁石収容孔の径方向外側端部における周方向端部で応力が最大となり、その応力集中箇所でロータコアのブリッジ部が破損するという虞があった。ロータコアが破損しないように磁石収容孔の径方向外側端部の位置を全体的にロータコアの外周から遠ざけることも考えられるが、その場合、磁石収容孔の径方向外側端部よりも径方向外側のブリッジ部での磁路の断面積が大きくなり、該磁路を介しての漏れ磁束が大きくなり、回転電機の性能が低下してしまう。
　本開示の目的は、漏れ磁束を小さく抑えつつ、応力集中によるロータコアの破損を抑制可能としたロータを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本開示の第１の態様に係るロータは、磁石収容孔を有するロータコアと、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれるとともに径方向内側に凸の折り返し形状を有する永久磁石とを含む。前記ロータは前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側部位の外側コア部によるリラクタンストルクとを得るように構成されている。前記磁石収容孔の径方向外側端部は、前記磁石収容孔の径方向外側端部と前記ロータコアの外周との間の距離が前記ロータの周方向の中央で近くなる曲線形状を有する。
　同構成によれば、磁石収容孔の径方向外側端部は、磁石収容孔の径方向外側端部とロータコアの外周との間の距離がロータの周方向の中央で近くなる曲線形状を有するため、漏れ磁束を小さく抑えつつ、磁石収容孔の径方向外側端部における周方向端部での応力集中によるロータコアの破損を抑えることができる。すなわち、磁石収容孔の径方向外側端部における周方向端部では、応力が最大となるが、ロータコアの外周からの距離が遠くなることでロータコアのブリッジ部が肉厚となり破損が抑えられる。また、磁石収容孔の径方向外側端部における周方向の中央では、ロータコアの外周からの距離が近くなることでブリッジ部５１の磁路の断面積が小さくなり、該磁路を介しての漏れ磁束を小さく抑えることができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参酌しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
図１は、一実施形態における回転電機の断面図。 図２は、一実施形態におけるロータを説明するための分解斜視図。 図３は、一実施形態におけるロータを説明するための平面図。 図４は、一実施形態におけるロータを説明するための一部拡大平面図。 図５は、一実施形態におけるロータコアを説明するための一部拡大平面図。 図６は、一実施形態におけるロータコアを説明するための一部拡大斜視図。 図７は、別例におけるロータコアを説明するための一部拡大平面図。 図８は、別例におけるロータコアを説明するための一部拡大斜視図。 図９は、別例におけるロータコアを説明するための一部拡大斜視図。
　以下、回転電機の一実施形態を図１～図６に従って説明する。
　図１に示すように、本実施形態の回転電機Ｍは、埋込磁石型のブラシレスモータであって、車両エンジンルームに配置される位置制御装置用のモータ、詳しくはエンジンに連結されるバルブタイミング可変装置に用いられるモータである。
　回転電機Ｍはモータケース１を有している。モータケース１は、有蓋筒状に形成された磁性体よりなる筒状フロントハウジング２と、その筒状フロントハウジング２の開口部を閉塞するアルミ（非磁性体）よりなるエンドフレーム３とを有している。
　回転電機Ｍは、筒状フロントハウジング２の内周面に固定されたステータ５と、ステータ５の内側に配設された回転軸６を含む埋込磁石型のロータ７とを備える。回転軸６は、筒状フロントハウジング２に形成された軸受保持部２ａに収容され且つ固定された軸受８及びエンドフレーム３に形成された軸受保持部３ａに収容され且つ固定された軸受９にて、モータケース１に対して回転可能に支持されている。エンドフレーム３の軸方向内側面３ｂには、ホールＩＣ等の磁気センサ１０が固定されている。
　回転軸６の先端部は、筒状フロントハウジング２から突出している。そして、回転軸６の回転駆動によって、運転状態に応じたバルブタイミング、すなわち、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が適宜変更される。
　［ステータ５］
　筒状フロントハウジング２の内周面にはステータ５が固定されている。ステータ５は、円筒状のステータコア１１を有し、そのステータコア１１の外周面は、筒状フロントハウジング２の内側面に固定されている。ステータコア１１の内側には、複数のティース１２が軸線方向に沿って形成され、かつ、周方向に等ピッチに配置されている。複数のティース１２は、径方向内側に向かって延出形成されている。
　各ティース１２には、インシュレータ１３を介して３相の巻線１５がそれぞれ巻回されている。そして、これら巻線１５に３相の駆動電流が供給されるとステータ５にて回転磁界が発生され、ロータ７が正逆回転される。
　［ロータ７］
　ロータ７は、前記回転軸６と、回転軸６が中心部に嵌挿される略円柱状のロータコア２１と、ロータコア２１の内部に埋め込まれた複数（本実施形態では８個）の永久磁石２２とを備えている。
　図２に示すように、ロータコア２１は、磁性金属材料である複数枚の電磁鋼板２３が軸方向に積層されて構成されている。
　図１～図３に示すように、ロータコア２１は、永久磁石２２を収容するための磁石収容孔２４を有している。磁石収容孔２４は、ロータコア２１の周方向等間隔に複数（本実施形態では８個）設けられている。各磁石収容孔２４は、径方向内側に向かって凸の略Ｕ字の連続した折り返し形状をなし、互いに同一形状をなしている。
　永久磁石２２は、磁石粉体を樹脂と混合した磁石材料を成型固化してなるボンド磁石よりなる。すなわち、永久磁石２２は、ロータコア２１の磁石収容孔２４を成形型とし、固化前の磁石材料が射出成形により磁石収容孔２４内に隙間なく充填され、充填後に磁石収容孔２４内で固化されて構成されている。したがって、磁石収容孔２４の孔形状は、永久磁石２２の外形形状と一致する。
　ちなみに、本実施形態の永久磁石２２に用いられる磁石粉体としては、例えばサマリウム鉄窒素（ＳｍＦｅＮ）系磁石が用いられるが、他の希土類磁石等を用いてもよい。そして、ロータコア２１の磁石収容孔２４内で固化した永久磁石２２は、ロータコア２１の外部から図示略の着磁装置を用い、本来の磁石として機能させるべく着磁が行われる。永久磁石２２は、ロータコア２１の周方向に交互に異極となるように着磁される。また、永久磁石２２は、自身の厚さ方向に磁化される。
　ロータコア２１における永久磁石２２より径方向外側部位、すなわちステータ５との対向部位は、リラクタンストルクを得るための外側コア部２５として機能する。そして、ロータ７は、８個の永久磁石２２と、永久磁石２２で囲まれた外側コア部２５とを含んでなる８極のロータ磁極部２６を有する。各ロータ磁極部２６は、それぞれＮ極、Ｓ極として機能する。ロータ７は、上記したロータ磁極部２６にてマグネットトルク及びリラクタンストルクの両者が得られる構成とされている。
　次に、永久磁石２２の詳細形状について説明する。なお、永久磁石２２の形状は、磁石収容孔２４の形状と一致する形状である。
　図３及び図４に示すように、ロータ７を軸方向から見て、永久磁石２２は、径方向内側に向かって凸の略Ｕ字の連続した折り返し形状をなしている。永久磁石２２は、ロータ７の軸中心Ｚと永久磁石２２自身の周方向中心とを通る周方向中心線Ｌに対して線対称形状をなしている。
　永久磁石２２は、周方向一方側（例えば反時計回り方向側）の直線部としての第１直線部３１と、周方向他方側（例えば時計回り方向側）の直線部としての第２直線部３２と、第１及び第２直線部３１，３２の径方向内側端部同士を接続して屈曲形状をなす屈曲部３３とを有している。第１直線部３１と第２直線部３２とは、それぞれロータ７の径方向に沿って延びている。詳しくは、第１直線部３１と第２直線部３２とは、それぞれロータ７の軸中心Ｚを通る直線に対して平行に延びている。そして、周方向に隣り合う永久磁石２２において隣り合う第１直線部３１と第２直線部３２とは互いに平行となっている。
　また、本実施形態のロータ７は、外側コア部２５の軸方向端面と対向する位置に、該外側コア部２５と反発するように磁極が配置された環状の端面磁石４１を備える。
　詳しくは、まず、端面磁石４１は、ロータコア２１及び永久磁石２２の軸方向端面に接着剤によって固定されている。
　また、端面磁石４１の外径は、永久磁石２２の最外径以上でロータコア２１の最外径以下に設定されている。言い換えると、端面磁石４１の外周位置は、軸方向から見て、永久磁石２２の最も径方向外側の位置とロータコア２１の最も径方向外側の位置までの間に配置されている。また、端面磁石４１の内径は、外側コア部２５の最内径に設定されている。言い換えると、端面磁石４１の内周は、軸方向から見て、外側コア部２５の最も径方向内側の位置に配置されている。
　また、端面磁石４１は、軸方向に磁化されるとともに、周方向に交互に異極となるように着磁されている。端面磁石４１は、永久磁石２２や外側コア部２５の数と同数である８個が周方向に交互に異極となるように着磁されている。そして、端面磁石４１は、自身の各磁極が外側コア部２５と反発するように、言い換えると、自身の磁極が対向する外側コア部２５の磁極と一致するように配置されている。これにより、永久磁石２２の軸方向端面を超えて、外側コア部２５の軸方向端面から又は外側コア部２５の軸方向端面へ向かって漏れる漏れ磁束が低減されるように構成されている。
　また、図１に示すように、端面磁石４１は、前記磁気センサ１０と隙間を有しつつ対向するように配置され、磁気センサ１０によるロータ７の回転角度検出を可能とするセンサ磁石を構成している。すなわち、端面磁石４１は、センサ磁石を兼ねている。
　ここで、図４に示すように、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、磁石収容孔２４の径方向外側端部とロータコア２１の外周との間の距離がロータ７の周方向に連続的に変化するとともに、周方向の中央で近くなる曲線形状を有している。詳しくは、本実施形態の磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、軸方向から見て、磁石収容孔２４の幅の中心Ｘを軸とする半円形状を有している。すなわち、磁石収容孔２４は、永久磁石２２における第１直線部３１及び第２直線部３２を収容する一対の内壁が径方向外側で半円形状によって繋がった形状を有している。これにより、ロータコア２１において磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａより外側に形成されるブリッジ部５１は、周方向の中央ほど肉薄であり周方向の端部ほど肉厚である。
　また、図５及び図６に示すように、磁石収容孔２４の軸方向の一部は他の部位と異なる形状の異形部２４ｂを有する。なお、図５及び図６は、永久磁石２２が配設されていないロータコア２１を示す。詳しくは、図６に示すように、異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の軸方向の中心に設けられている。また、異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａに設けられ、他の部位に対して内側に凸設されている。すなわち、本実施形態の異形部２４ｂは、軸方向から見て半円形状の径方向外側端部２４ａから内側に突出して半円形状に形成されている。また、本実施形態の異形部２４ｂは、複数種類の電磁鋼板２３が積層されることで設けられている。すなわち、本実施形態のロータコア２１は、複数枚の電磁鋼板２３が積層されて形成されるが、電磁鋼板２３は、異形部２４ｂと対応した形状の第１電磁鋼板２３ａと、他の部位と対応した第２電磁鋼板２３ｂとを含み、本実施形態のロータコア２１は、それらが積層されて形成されている。
　次に、上記のように構成された回転電機Ｍの作用について説明する。
　例えば、磁気センサ１０によって検出されたロータ７の回転角度に基づいたタイミングで、外部の電源装置から巻線１５に３相の駆動電流が供給されると、ステータ５にて回転磁界が発生され、ロータ７が回転駆動される。この回転駆動によって、運転状態に応じたバルブタイミング、すなわち、エンジンのクランクシャフトに対するカムシャフトの相対回転位相が変更される。
　次に、上記実施形態の効果を以下に記載する。
　（１）磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、磁石収容孔の径方向外側端部とロータコア２１の外周との間の距離が前記ロータの周方向の中央で近くなる曲線形状を有しているため、漏れ磁束を小さく抑えつつ、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａにおける周方向端部での応力集中によるロータコア２１の破損を抑えることができる。すなわち、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａにおける周方向端部では、応力が最大となるが、ロータコア２１の外周からの距離が遠くなることでロータコア２１のブリッジ部５１が肉厚となり破損が抑えられる。また、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａにおける周方向の中央では、ロータコア２１の外周からの距離が近くなることでブリッジ部５１の磁路の断面積が小さくなり、該磁路を介しての漏れ磁束を小さく抑えることができる。
　（２）磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、軸方向から見て、磁石収容孔２４の幅の中心Ｘを軸とする半円形状を有しているため、例えば、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａにおける周方向両端部でブリッジ部５１が同等に肉厚となりバランス良く破損が抑えられる。
　（３）磁石収容孔２４の軸方向の一部は他の部位と異なる形状の異形部２４ｂを有するため、異形部２４ｂによって永久磁石２２を軸方向に係合させることができ、永久磁石２２の磁石収容孔２４からの抜けを防止することができる。なお、本実施形態では、永久磁石２２の軸方向端面に端面磁石４１が設けられることでも永久磁石２２の磁石収容孔２４からの抜けが防止される。
　（４）異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の軸方向の中心に設けられるため、永久磁石２２の磁石収容孔２４からの抜けを軸方向の両方にバランス良く防止することができる。
　（５）異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａに設けられ、他の部位に対して内側に凸設されるため、永久磁石２２の磁石収容孔２４からの抜けを防止しながら、磁石収容孔２４よりも外側のロータコア２１のブリッジ部５１の強度を高くすることができる。
　上記実施形態は以下のように変更して実施することができる。また、本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
　・上記実施形態では、異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａに設けられ、他の部位に対して凸設されると説明したが、これに限定されず、他の位置に他の形状で設けられてもよい。
　例えば、図７及び図８に示すように、異形部５２は、磁石収容孔２４の全周に設けられ、他の部位に対して内側に凸設されてもよい。このようにすると、永久磁石２２の磁石収容孔２４からの抜けをより防止することができる。
　また、例えば、図９に示すように、異形部５３は、磁石収容孔２４の一部に設けられ、他の部位に対して凹設されてもよい。このようにすると、ロータコア２１の製造が容易となる。
　・上記実施形態では、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、磁石収容孔２４の幅の中心Ｘを軸とする半円形状に形成とされると説明したが、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、ロータコア２１の外周との距離が周方向の中央で近くなる曲線形状とされれば、他の形状としてもよい。例えば、磁石収容孔２４の径方向外側端部２４ａは、楕円形状等の他の曲線形状に形成されてもよい。
　・上記実施形態では、異形部２４ｂは、磁石収容孔２４の軸方向の中心に設けられると説明したが、これに限定されず、軸方向の中心からずれた位置に設けられてもよい。また、異形部は軸方向に複数設けられてもよい。
　・上記実施形態では、磁石収容孔２４は、軸方向の一部が他の部位と異なる形状の異形部２４ｂを有していると説明したが、これに限定されず、磁石収容孔２４は、異形部を有していなくてもよい。
　・上記実施形態では、ロータ７は、ロータコア２１及び永久磁石２２の軸方向端面に固定される端面磁石４１を備えると説明したが、該端面磁石４１を備えていない構成としてもよい。
　・上記実施形態では、永久磁石２２は、第１直線部３１と第２直線部３２と屈曲部３３とを有する形状に形成されていると説明したが、これに限定されず、例えば、軸方向から見て全体が湾曲している形状に形成されてもよい。
　・上記実施形態では、永久磁石２２は、磁石収容孔２４を成形型として成形されるボンド磁石よりなると説明したが、これに限定されず、例えば、成形後に磁石収容孔２４に挿入されるボンド磁石としてもよいし、焼結された後に磁石収容孔２４に挿入される焼結磁石としてもよい。なお、上記実施形態のように異形部２４ｂと対応した形状の永久磁石２２とするためには、磁石収容孔２４を成形型として成形されるボンド磁石とすることが好ましい。
　・上記実施形態では、ロータコア２１は、複数枚の電磁鋼板２３が軸方向に積層されてなると説明したが、これに限定されず、例えば、磁性粉体を焼結して構成したもの等、他の構成を有していてもよい。
　本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。

Claims (5)

  1. 　磁石収容孔（２４）を有するロータコア（２１）と、前記ロータコアの磁石収容孔に埋め込まれるとともに径方向内側に凸の折り返し形状を有する永久磁石（２２）とを備えるロータであって、
    　該ロータは前記永久磁石によるマグネットトルクと、前記ロータコアにおける前記永久磁石より径方向外側部位の外側コア部（２５）によるリラクタンストルクとを得るように構成されており、
    　前記磁石収容孔の径方向外側端部（２４ａ）は、前記磁石収容孔の径方向外側端部と前記ロータコアの外周との間の距離が前記ロータの周方向の中央で近くなる曲線形状を有するロータ。
  2. 　前記磁石収容孔の径方向外側端部は、前記磁石収容孔の幅の中心（Ｘ）を軸とする半円形状を有する請求項１に記載のロータ。
  3. 　前記磁石収容孔の軸方向の一部は他の部位と異なる形状の異形部（２４ｂ，５２，５３）を有する請求項１又は請求項２に記載のロータ。
  4. 　前記異形部は、前記磁石収容孔の軸方向の中心に設けられる請求項３に記載のロータ。
  5. 　前記異形部（２４ｂ）は、前記磁石収容孔の径方向外側端部に設けられ且つ他の部位に対して凸設されている請求項３又は請求項４に記載のロータ。
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