WO2024085068A1 - 回転電機用ロータ - Google Patents

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WO2024085068A1
WO2024085068A1 PCT/JP2023/037056 JP2023037056W WO2024085068A1 WO 2024085068 A1 WO2024085068 A1 WO 2024085068A1 JP 2023037056 W JP2023037056 W JP 2023037056W WO 2024085068 A1 WO2024085068 A1 WO 2024085068A1
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WO
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magnet
hole
axis
magnet hole
rotor core
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/037056
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
尚登 齋藤
康頌 塩月
Original Assignee
株式会社アイシン
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社アイシン filed Critical 株式会社アイシン
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • 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
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]

Definitions

  • This disclosure relates to rotors for rotating electrical machines.
  • a two-layer structure is known in which multiple permanent magnets are arranged in two layers on the rotor core.
  • the magnet holes may be formed (or arranged) in a W shape centered on the d-axis when viewed in the axial direction in order to deal with the increase in centrifugal force that accompanies the higher speeds of rotating electrical machines.
  • this W-shape there is room for improvement in the details of this W-shape in terms of further optimizing the magnetic path and further reducing the centrifugal force.
  • the present disclosure aims to further optimize the magnetic path and further reduce centrifugal force in a multi-layer structure in which the magnet holes are W-shaped when viewed in the axial direction.
  • a rotor core in which a first magnet hole is formed symmetrically with respect to a d-axis when viewed in the axial direction, and a second magnet hole including two or more hole portions that are connected in a circumferential direction is formed symmetrically with respect to the d-axis when viewed in the axial direction; a first permanent magnet disposed in the first magnet hole; a second permanent magnet disposed in the second magnet hole; the rotor core includes a first portion located radially outward from the first magnet hole and forming an outer peripheral surface of the rotor core, a second portion passing between the first magnet hole and the second magnet hole and extending on both circumferential sides to the outer peripheral surface of the rotor core, and a third portion passing radially inward from the second magnet hole and extending on both circumferential sides to the outer peripheral surface of the rotor core, the first magnet hole has a shape that is convex toward the radial inside of the rotor core on one circumferential side with respect to the
  • the present disclosure makes it possible to further optimize the magnetic path and further reduce centrifugal force in a multi-layered structure in which the magnet holes are W-shaped when viewed in the axial direction.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic cross-sectional structure of a motor according to an embodiment
  • FIG. FIG. 3 is an enlarged view of a portion relating to one magnetic pole shown in FIG. 2 .
  • FIG. 4 is a further enlarged view of a portion of FIG. 3 (one circumferential side with respect to the d-axis).
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of a comparative example.
  • FIG. 13 is a diagram showing a configuration of another comparative example.
  • 5B is a diagram illustrating some of the effects of the present embodiment in comparison with the comparative example of FIG. 5A.
  • FIG. 11 is a plan view showing a portion of a rotor core according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a portion of a rotor core according to a third embodiment.
  • FIG. 11 is a plan view showing a portion of a rotor core according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is a plan view showing a portion of a rotor core according to a fifth embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view that shows a schematic cross-sectional structure of a motor 1 according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a rotor 30 (a cross-sectional view taken along a plane perpendicular to the axial direction). Note that in FIG. 2 and other figures, for ease of viewing, reference symbols may be given to only some of the parts that have the same attributes when there are multiple parts.
  • the rotating shaft 12 of the motor 1 is shown.
  • the axial direction refers to the direction in which the rotating shaft (center of rotation) 12 of the motor 1 extends
  • the radial direction refers to the radial direction centered on the rotating shaft 12. Therefore, the radially outer side refers to the side away from the rotating shaft 12, and the radially inner side refers to the side toward the rotating shaft 12. Additionally, the circumferential direction corresponds to the direction of rotation around the rotating shaft 12.
  • Motor 1 may be a motor for driving a vehicle, such as that used in a hybrid vehicle or an electric vehicle. However, motor 1 may also be used for any other purpose.
  • the motor 1 is an inner rotor type, and the stator 21 is arranged to surround the radial outside of the rotor 30.
  • the radial outside of the stator 21 is fixed to the motor housing 10.
  • the stator 21 has a stator core 211 made of, for example, a circular ring-shaped laminated steel plate of a magnetic material, and a plurality of slots (not shown) are formed on the radial inside of the stator core 211, around which the coils 212 are wound.
  • the rotor 30 is positioned radially inside the stator 21.
  • the rotor 30 includes a rotor core 32, a rotor shaft 34, end plates 35A and 35B, and permanent magnets 61 and 62.
  • the rotor core 32 is fixed to the radially outer surface of the rotor shaft 34 and rotates integrally with the rotor shaft 34.
  • the rotor core 32 has an axial hole 320 (see FIG. 2), into which the rotor shaft 34 is fitted.
  • the rotor core 32 may be fixed to the rotor shaft 34 by shrink fitting, press fitting, or the like.
  • the rotor core 32 may be connected to the rotor shaft 34 by a key connection or a spline connection.
  • the rotor shaft 34 is rotatably supported in the motor housing 10 via bearings 14a, 14b.
  • the rotor shaft 34 defines the rotating shaft 12 of the motor 1.
  • the rotor core 32 is formed, for example, from laminated steel plates of a circular magnetic material. Permanent magnets 61, 62 (see FIG. 2) are embedded inside the rotor core 32. That is, the rotor core 32 has magnet holes 321, 322 (see FIG. 2) that penetrate in the axial direction, and the permanent magnets 61, 62 are inserted and fixed into the magnet holes 321, 322.
  • the rotor core 32 may be formed from a green compact in which magnetic powder is compressed and solidified.
  • the rotor core 32 has an annular shape when viewed in the axial direction, and the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32 includes a portion having a constant outer diameter.
  • the circular shape of the outer shape of the rotor core 32 does not need to be a perfect circle, and may be, for example, a circle with a cutout (e.g., a weld groove, etc.) in part.
  • the rotor core 32 has a rotationally symmetric shape centered on the rotating shaft 12 when viewed in the axial direction.
  • the rotor core 32 has a shape in which the permanent magnets 61, 62 of each set overlap each other every 45 degrees of rotation about the rotating shaft 12.
  • the multiple permanent magnets 61, 62 may be sintered magnets, or may be made of a bonded magnet material (hereinafter simply referred to as "bonded magnet material") made by mixing magnetic powder and a binder.
  • bonded magnet material a bonded magnet material made by mixing magnetic powder and a binder.
  • the multiple permanent magnets 61, 62 are arranged in pairs when viewed in the axial direction. In this case, a common magnetic pole is formed between the pair of permanent magnets 61 and between the pair of permanent magnets 62.
  • the multiple permanent magnets 61, 62 are arranged in a manner in which south poles and north poles alternate in the circumferential direction. In this embodiment, the number of magnetic poles is eight, but the number of magnetic poles is arbitrary.
  • FIG. 1 shows motor 1 having a specific structure
  • the structure of motor 1 is not limited to such a specific structure.
  • rotor shaft 34 is hollow, but it may be solid.
  • FIG. 3 is an enlarged view of a portion of one magnetic pole shown in FIG. 2.
  • the configuration of one magnetic pole is basically symmetrical with respect to the d-axis (written as "d-axis" in English in FIG. 3) which corresponds to the main magnetic flux direction (direction of the field pole).
  • the side farther from the d-axis refers to the side away from the d-axis
  • the side closer to the d-axis refers to the side closer to the d-axis.
  • both circumferential sides of the d-axis refer to both circumferential sides sandwiching the d-axis, and refer to both circumferential sides of the d-axis with the d-axis as the center.
  • one circumferential side of the d-axis refers to any one of both circumferential sides of the d-axis.
  • the rotor core 32 is formed with a magnet hole 321 (hereinafter referred to as the "first magnet hole 321”) and a magnet hole 322 (hereinafter referred to as the "second magnet hole 322").
  • the first magnet hole 321 includes two or more hole portions that are connected in the circumferential direction symmetrically about the d axis when viewed in the axial direction
  • the second magnet hole 322 includes two or more hole portions that are connected in the circumferential direction symmetrically about the d axis when viewed in the axial direction.
  • the first magnet hole 321 includes two or more hole portions that are connected in the circumferential direction radially outward of the second magnet hole 322 via the second portion 3212 described below. Note that "connected” refers to a connected state via various bridges described below.
  • the first magnet hole 321 includes a hole portion on the d-axis and a pair of hole portions located on both sides of the circumferential direction of the d-axis.
  • the hole portion on the d-axis of the first magnet hole 321 may be separated on both sides of the circumferential direction of the d-axis.
  • the first magnet hole 321 may not have a hole portion on the d-axis and may only include hole portions on both sides of the circumferential direction of the d-axis (see FIG. 9).
  • the first magnet hole 321 may be formed by a collection of many small hole portions.
  • the shape of the first magnet hole 321 corresponds to the shape (arrangement) of the entire collection of many small hole portions.
  • a permanent magnet 61 is provided in each hole portion of the first magnet hole 321.
  • the permanent magnet 61 may be arranged in the first magnet hole 321 without any gaps, but a gap (flux barrier) may be provided between the first magnet hole 321 and the permanent magnet 61 at both longitudinal ends of the permanent magnet 61. Note that this gap may be hollow or may be filled with resin or the like. Additionally, multiple permanent magnets 61 may be arranged in one hole portion of the first magnet hole 321.
  • the second magnet hole 322 is provided radially inward from the first magnet hole 321. In other words, the second magnet hole 322 is provided facing the first magnet hole 321 from the radially inner side.
  • the second magnet hole 322 includes a total of four hole portions formed in pairs on both sides of the d axis in the circumferential direction. That is, the second magnet hole 322 has two hole portions formed on one side of the d axis in the circumferential direction, and two hole portions formed on the other side of the d axis in the circumferential direction. In this way, in this embodiment, a total of four hole portions form the second magnet hole 322 for one magnetic pole.
  • the second magnet hole 322 may be composed of a hole portion on the d axis and a hole portion that is paired with two and is located on both sides of the circumferential direction of the d axis.
  • the second magnet hole 322 may be formed by a collection of a larger number of small hole portions.
  • the shape of the second magnet hole 322 corresponds to the shape (arrangement) of the entire collection of multiple hole portions.
  • a permanent magnet 62 is provided in each hole portion of the second magnet hole 322.
  • the permanent magnet 62 may be placed without any gaps in the second magnet hole 322, but gaps may be provided between the second magnet hole 322 and the permanent magnet 62 at both longitudinal ends of the permanent magnet 62.
  • the gaps may be hollow or filled with resin or the like.
  • multiple permanent magnets 62 may be placed in one hole portion of the second magnet hole 322.
  • the rotor core 32 has the first magnet hole 321 and the second magnet hole 322, and thus has three parts 3211, 3212, and 3213 (hereinafter also referred to as the first part 3211, the second part 3212, and the third part 3213) that are connected in the radial direction only via bridges.
  • the first portion 3211 extends radially outward from the first magnet hole 321.
  • the first portion 3211 forms part of the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32.
  • the second portion 3212 passes between the second magnet hole 322 and the first magnet hole 321, and extends on both circumferential sides to the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32.
  • the second portion 3212 forms part of the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32 on both circumferential sides of the first portion 3211.
  • the second portion 3212 forms a magnetic path for the q-axis magnetic flux. Specifically, the q-axis magnetic flux flows from one end of the second portion 3212 to the other end, passing between the second magnet hole 322 and the first magnet hole 321.
  • the third portion 3213 extends radially inward from the second magnet hole 322 to the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32 on both circumferential sides.
  • the third portion 3213 forms part of the outer peripheral surface 328 of the rotor core 32 on both circumferential sides of the second portion 3212.
  • the mass of the third portion 3213 may be significantly greater than the mass of the second portion 3212, which is significantly greater than the mass of the first portion 3211.
  • the rotor core 32 has three such parts 3211, 3212, and 3213, and thus has multiple bridges 41, 42, 43, 44, and 45 that connect the three parts 3211, 3212, and 3213.
  • the bridge 41 (hereinafter referred to as the "first bridge 41") supports the first portion 3211 radially outward relative to the second portion 3212. In other words, the first bridge 41 connects the second portion 3212 and the first portion 3211 and extends in the circumferential direction.
  • the first bridges 41 are provided in pairs on both circumferential sides of the first portion 3211.
  • the bridge 42 (hereinafter referred to as the "second bridge 42") supports the second portion 3212 radially outward relative to the third portion 3213.
  • the second bridge 42 connects the third portion 3213 and the second portion 3212 and extends in the circumferential direction.
  • the second bridges 42 are provided in pairs on both circumferential sides of the second portion 3212.
  • the bridge 43 supports the first portion 3211 with respect to the second portion 3212, radially inward of the first bridge 41.
  • the bridges 43 are arranged in pairs on both circumferential sides of the d axis.
  • the bridge 44 (hereinafter referred to as the "center bridge 44") supports the second part 3212 on the d axis relative to the third part 3213.
  • the bridge 45 (hereinafter referred to as the "middle bridge 45") supports the second portion 3212 relative to the third portion 3213 radially outward from the center bridge 44 and radially inward from the second bridge 42.
  • Figure 4 is a further enlarged view of a portion of Figure 3 (one circumferential side with respect to the d-axis) and shows lines for explaining shape characteristics.
  • Figure 5A is a view showing the configuration of rotor core 32' as a comparative example
  • Figure 5B is a view showing the configuration of rotor core 32" as another comparative example.
  • Figure 6 is a view explaining some of the effects of this embodiment in comparison with the comparative example of Figure 5A.
  • the flow of q-axis magnetic flux is shown typically by arrows M5 and M5', respectively.
  • the second magnet hole 322 has a W-shape centered on the d-axis.
  • the portion of the second magnet hole 322 closer to the d-axis has a convex shape that is radially outwardly convex about the d-axis, and on one circumferential side of the d-axis, has a convex shape that is radially inwardly convex.
  • the portion closer to the d-axis corresponds to the hole portion 322-1 on both circumferential sides of the center bridge 44.
  • the portion on one circumferential side of the d-axis that has a convex shape that is radially inwardly convex corresponds to the hole portions 322-1 and 322-2 on both circumferential sides of one intermediate bridge 45.
  • the angle ⁇ between the shape centerline LN4 of the portion closer to the d axis and the d axis becomes an acute angle on the radially inner side.
  • the shape centerline LN4 may be in the tangent direction of the d axis side end of the arc.
  • the shape centerline LN5 of the second magnet hole 322 as a whole is convex radially inward on one circumferential side of the d axis.
  • this radially inward convex shape has a curved portion (see R41, R42) having a center of curvature on the d-axis side (radially outward).
  • the center line LN5 of the shape of the second magnet hole 322 as a whole has a curved portion having a center of curvature on the d-axis side (radially outward) on one circumferential side of the d-axis.
  • the second magnet hole 322 has curved portions (see R41, R42) on both sides of the intermediate bridge 45, but only one side may have a curved portion (R41 or R42).
  • the second magnet hole 322 does not need to be entirely curved, and for example, only the portion close to the intermediate bridge 45 may be curved.
  • the radius of curvature of the curved portion may be constant or may change within one curved portion.
  • the second magnet hole 322' into which the permanent magnet 62' is inserted has hole portions 322'-1 and 322'-2 that are W-shaped about the d-axis, similar to the present embodiment.
  • the convex shape of the second magnet hole 322' does not have a curved portion.
  • the second magnet hole 322' is linear.
  • the second magnet hole 322" into which the permanent magnet 62" is inserted has hole portions 322"-1 and 322"-2 that are V-shaped about the d-axis, rather than W-shaped about the d-axis.
  • the second magnet hole 322 has a W-shape centered on the d-axis, so the mass of the second portion 3212 can be efficiently reduced while ensuring the required magnetic path width L61. This effectively reduces the stress in each bridge (particularly bridges 42, 44, and 45 between the second portion 3212 and the third portion 3213) caused by centrifugal force.
  • the second magnet hole 322' has a linear shape, so there are locations (locations of magnetic path width L60') that are significantly larger than the magnetic path width L50. Specifically, in the second portion 3212', a relatively large magnetic path width L60' is generated in the center of one side portion (radially inward convex shape) of the W-shaped shape of the second magnet hole 322' with respect to the d-axis.
  • the second magnet hole 322 has a curved portion (see R41, R42) as described above, so that the above-mentioned inconveniences occurring in the comparative example shown in FIG. 5A can be eliminated or reduced as shown in FIG. 6.
  • the magnetic path width L60 occurring in the central portion of one side portion (the radially inward convex portion) of the W-shaped form of the second magnet hole 322 with respect to the d-axis can be significantly smaller than the magnetic path width L60' according to the comparative example.
  • the magnetic path width L60 can be made approximately the same as the magnetic path width L61.
  • the necessary magnetic path width (for example, a magnetic path width equal to or greater than the magnetic path width L61) can be secured throughout the entire second portion 3212, while effectively reducing the stress in each bridge 42, 44, 45 caused by the centrifugal force.
  • the first magnet hole 321 also has a W-shape, and therefore, based on the same principle, the stress in each bridge 41, 43 caused by centrifugal force can be effectively reduced.
  • the first magnet hole 321 has a W-shape, the mass of the first portion 3211 can be reduced, but the mass of the portion corresponding to the second portion 3212 tends to increase.
  • the first magnet hole 321'' has a W-shape, and therefore the width (radial width) of the second portion 3212'' on the d axis is correspondingly larger, and the mass of the second portion 3212'' tends to be larger.
  • the second magnet hole 322 has a W-shape along with the first magnet hole 321, so the mass of each of the first portion 3211 and the second portion 3212 can be efficiently reduced.
  • the permanent magnets 61, 62 are made of a bonded magnet material, it is also possible to fill the first magnet hole 321 and the second magnet hole 322 with the permanent magnets 61, 62 without any gaps. In this case, the amount (volume) of the permanent magnets 61, 62 occupying the first magnet hole 321 and the second magnet hole 322, respectively, is maximized, so that the torque characteristics of the motor 1 can be improved.
  • the permanent magnets 61, 62 have a curved shape corresponding to the curved portion of the first magnet hole 321 and the second magnet hole 322, respectively.
  • a flux barrier air gap
  • only one of the permanent magnets 61, 62 may be made of a bonded magnet material.
  • only a part of the permanent magnet 61 and/or only a part of the permanent magnet 62 may be made of a bonded magnet material.
  • FIG. 7 Onwards, several other embodiments will be described with reference to FIG. 7 onwards.
  • the embodiment described above with reference to FIG. 2, FIG. 3, etc. will be referred to as “embodiment 1", and differences from embodiment 1 will be mainly described.
  • components that may be similar to those in embodiment 1 described above may be given the same reference numerals and descriptions thereof may be omitted.
  • FIG. 7 is a plan view showing a portion of rotor core 32A according to embodiment 2.
  • the portion of rotor core 32A shown in FIG. 7 is the same as the portion of rotor core 32 according to embodiment 1 shown in FIG. 3. This also applies to FIGS. 8 to 10, which will be referred to later.
  • the rotor core 32A of Example 2 differs from the rotor core 32 of Example 1 in that the first magnet hole 321 and the permanent magnet 61 are replaced with the first magnet hole 321A and the permanent magnet 61A.
  • the first magnet hole 321A according to the second embodiment has the following differences from the first magnet hole 321 according to the first embodiment.
  • the first magnet hole 321A has a W-shape like the first magnet hole 321 according to the first embodiment, but unlike the first magnet hole 321 according to the first embodiment, the shape of the convex shape toward the radially inward direction has a curved portion (see R71).
  • the first magnet hole 321A has three parts, the hole portion 321A-1 on the d axis and the hole portion 321A-2 arranged separately on both sides of the d axis, and of these, the hole portion 321A-2 has a curved portion (see R71) with a center of curvature on the d axis side.
  • the center line LN7 of the shape of the first magnet hole 321A as a whole has a similar curved portion even at the position corresponding to the bridge 43A.
  • the radius of curvature of the curved portion (see R71) relating to hole portion 321A-2 may be smaller than the radius of curvature of the curved portion (see R41, R42) relating to second magnet hole 322. This allows the magnetic path width between first magnet hole 321A and second magnet hole 322 (i.e., magnetic path width L61A at second portion 3212A) to be approximately constant throughout.
  • the permanent magnet 61A according to the second embodiment may have a curved shape corresponding to the shape of the first magnet hole 321A.
  • the permanent magnet 61A may be made of a bonded magnet material.
  • the permanent magnet 61A is made of a bonded magnet material and is filled into the first magnet hole 321A without any gaps, but a flux barrier (air gap) may be provided.
  • Such a second embodiment can achieve the same effect as the first embodiment. That is, the magnetic path width L60A generated at the center of one side (convex radially inward) of the W-shaped second magnet hole 322 with respect to the d-axis can be made significantly smaller than the magnetic path width L60' of the comparative example shown in FIG. 5A. As a result, this embodiment can effectively reduce the stress in each bridge 42, 44, 45 caused by centrifugal force while ensuring the necessary magnetic path width (e.g., magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61A) throughout the second portion 3212A. Similarly, the mass of the first portion 3211A can be reduced, and the stress in each bridge 41A, 43A caused by centrifugal force can be effectively reduced.
  • the first magnet hole 321A has a hole portion 321A-1 on the d axis that has a curved portion (see R72) with a center of curvature on the radially inward side.
  • the magnetic path width on the d axis can be reduced while still ensuring the necessary magnetic path width (for example, a magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61A). This reduces the mass of the second portion 3212A, and further effectively reduces the stress in each bridge 42, 44, 45 caused by centrifugal force. This effect is similar to that of the first embodiment described above.
  • FIG. 8 is a plan view showing a portion of rotor core 32B according to the third embodiment.
  • the rotor core 32B of Example 3 differs from the rotor core 32 of Example 1 in that the first magnet hole 321 and the permanent magnet 61 are replaced with the first magnet hole 321B and the permanent magnet 61B.
  • the rotor core 32B of Example 3 also differs from the rotor core 32 of Example 1 in that the second magnet hole 322 and the permanent magnet 62 are replaced with the second magnet hole 322B and the permanent magnet 62B.
  • the first magnet hole 321B and the permanent magnet 61B according to the third embodiment may be similar to the first magnet hole 321A and the permanent magnet 61A according to the second embodiment described above with reference to FIG. 7.
  • the second magnet hole 322B according to Example 3 has the following differences from the second magnet hole 322 according to Example 1.
  • the second magnet hole 322B differs from the second magnet hole 322 according to Example 1 in that the portion corresponding to the intermediate bridge 45 is connected, but the overall shape is similar. Therefore, the second magnet hole 322B has a similar curved portion (see R43).
  • the permanent magnet 62B according to the third embodiment may have a curved shape corresponding to the shape of the second magnet hole 322B.
  • the permanent magnet 62B may be made of a bonded magnet material.
  • the permanent magnet 62B is made of a bonded magnet material and is filled into the second magnet hole 322B without any gaps, but a flux barrier (air gap) may be provided.
  • the magnetic path widths L60B, L61B, and L62B can be substantially similar to the magnetic path widths L60A, L61A, and L62A in Example 2 shown in FIG. 7.
  • Such a third embodiment also provides the same effects as the first and second embodiments. That is, according to this embodiment, the necessary magnetic path width (e.g., a magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61B) is ensured throughout the second portion 3212B, while the stress in each bridge 42B, 44B caused by centrifugal force can be effectively reduced. Similarly, the mass of the first portion 3211B can be reduced, and the stress in each bridge 41B, 43B caused by centrifugal force can be effectively reduced.
  • the necessary magnetic path width e.g., a magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61B
  • FIG. 9 is a plan view showing a portion of rotor core 32C according to the fourth embodiment.
  • the rotor core 32C of Example 4 differs from the rotor core 32 of Example 1 in that the first magnet hole 321 and the permanent magnet 61 are replaced with a first magnet hole 321C and a permanent magnet 61C.
  • the rotor core 32C of Example 4 also differs from the rotor core 32 of Example 1 in that the second magnet hole 322 and the permanent magnet 62 are replaced with a second magnet hole 322C and a permanent magnet 62C.
  • the first magnet hole 321C according to Example 4 has the following differences from the first magnet hole 321 according to Example 1.
  • the first magnet hole 321C differs from the first magnet hole 321 according to Example 1 in that it is separated into two holes, one on each side of the d-axis, but has a similar overall shape. Therefore, the first magnet hole 321C has a similar curved portion (see R73).
  • the permanent magnet 61C according to the fourth embodiment may have a curved shape corresponding to the shape of the first magnet hole 321C.
  • the permanent magnet 61C may be made of a bonded magnet material.
  • the permanent magnet 61C is made of a bonded magnet material and is filled into the first magnet hole 321C without any gaps, but a flux barrier (air gap) may be provided.
  • the second magnet hole 322C according to the fourth embodiment may be similar to the second magnet hole 322B according to the third embodiment described above with reference to FIG. 8.
  • the permanent magnet 62C according to the fourth embodiment may have a curved shape corresponding to the shape of the second magnet hole 322C.
  • the permanent magnet 62C may be made of a bonded magnet material.
  • the permanent magnet 62C is made of a bonded magnet material and is filled into the second magnet hole 322C without any gaps, but a flux barrier (air gap) may be provided.
  • the magnetic path widths L60C, L61C, and L62C can be substantially similar to the magnetic path widths L60, L61, and L62 (see FIG. 6) in Example 1 described above.
  • Such an embodiment 4 also provides the same effects as the above-mentioned embodiments 1 and 2. That is, according to this embodiment, the necessary magnetic path width (e.g., a magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61C) is ensured throughout the second portion 3212C, while the stress in each bridge 42C, 44C caused by centrifugal force can be effectively reduced. Similarly, the mass of the first portion 3211C can be reduced, and the stress in each bridge 41C, 43C caused by centrifugal force can be effectively reduced.
  • the necessary magnetic path width e.g., a magnetic path width equal to or greater than magnetic path width L61C
  • FIG. 10 is a plan view showing a portion of rotor core 32D according to Example 5.
  • Rotor core 32D according to Example 5 differs from rotor core 32 according to Example 1 in that second magnet hole 322 and permanent magnet 62 are replaced with second magnet hole 322D and permanent magnet 62D.
  • Second magnet hole 322D and permanent magnet 62D are similar to second magnet hole 322B and permanent magnet 62B according to Example 3 described above with reference to FIG. 8.
  • the fifth embodiment also provides the same effects as the first embodiment described above.
  • the radially inward convex shape of the second magnet hole 322 has a curved portion, but this is not limited to this. Only the radially inward convex shape of the first magnet hole 321 may have a curved portion. Also, in the above-mentioned Example 1 (as well as the other examples), the first magnet hole 321 includes two or more hole portions that are connected in the circumferential direction symmetrically about the d axis when viewed in the axial direction, but the first magnet hole 321 may be formed by a single hole portion.
  • rotor rotor for rotating electric machine
  • 32, 32A-D rotor core
  • 328 outer periphery
  • 3211, 3211A-C first part
  • 3212, 3212A-C second part
  • 3213 third part
  • 321, 321A-C first magnet hole
  • 322, 322A-D second magnet hole
  • 61, 61A-C permanent magnet (first permanent magnet)
  • 62, 62A-D permanent magnet (second permanent magnet)
  • R41, R42 curved part

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

ロータコアと、第１磁石孔内の第１永久磁石と、第２磁石孔内の第２永久磁石と、を含み、第１磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、径方向内側への凸状の形態をなし、第２磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、コア径方向内側への凸状の形態をなし、第１磁石孔及び第２磁石孔のうちの少なくともいずれか一方は、ｄ軸を挟んで又はｄ軸を通ってｄ軸に対して周方向両側に延在する部分が、軸方向に視て、コア径方向外側への凸状の形態をなし、かつ、コア径方向内側への凸状の形態が、軸方向に視て、湾曲部を有する、回転電機用ロータが開示される。

Description

回転電機用ロータ
　本開示は、回転電機用ロータに関する。
　ロータコアに複数の永久磁石が２層で配置される２層配置構造が知られている。
特開２０２２－１０７３７０号公報
　ところで、かかる２層配置構造（３層以上の多層配置構造も同様）の場合、回転電機の高回転化に伴う遠心力の増加に対応すべく、磁石孔を軸方向に視てｄ軸を中心としたＷ字状に形成（又は配置）することがある。しかしながら、かかるＷ字状の形態の詳細は、磁路の更なる最適化や遠心力の更なる低減を図る観点から、改善の余地がある。
　そこで、１つの側面では、本開示は、軸方向視で磁石孔がＷ字状をなす多層配置構造において、磁路の更なる最適化及び遠心力の更なる低減を図ることを目的とする。
　１つの側面では、第１磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるともに、周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含む第２磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるロータコアと、
　前記第１磁石孔内に配置される第１永久磁石と、
　前記第２磁石孔内に配置される第２永久磁石と、を含み、
　前記ロータコアは、前記第１磁石孔よりも径方向外側に位置しかつ前記ロータコアの外周面を形成する第１部位と、前記第１磁石孔と前記第２磁石孔との間を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第２部位と、前記第２磁石孔よりも径方向内側を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第３部位と、を含み、
　前記第１磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、前記ロータコアの径方向内側への凸状の形態をなし、
　前記第２磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、前記ロータコアの径方向内側への凸状の形態をなし、
　前記第１磁石孔及び前記第２磁石孔のうちの少なくともいずれか一方は、ｄ軸を挟んで又はｄ軸を通ってｄ軸に対して周方向両側に延在する孔部分が、軸方向に視て、前記ロータコアの径方向外側への凸状の形態をなし、かつ、前記ロータコアの径方向内側への前記凸状の形態が、軸方向に視て、湾曲部を有する、回転電機用ロータが提供される。
　１つの側面では、本開示によれば、軸方向視で磁石孔がＷ字状をなす多層配置構造において、磁路の更なる最適化及び遠心力の更なる低減を図ることが可能となる。
一実施例によるモータの断面構造を概略的に示す断面図である。 ロータの断面図である。 図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図である。 図３の一部（ｄ軸に対して周方向片側）の更なる拡大図である。 比較例の構成を示す図である。 別の比較例の構成を示す図である。 図５Ａの比較例との対比で、本実施例の効果の一部を説明する図である。 実施例２によるロータコアの一部を示す平面図である。 実施例３によるロータコアの一部を示す平面図である。 実施例４によるロータコアの一部を示す平面図である。 実施例５によるロータコアの一部を示す平面図である。
　以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。なお、図面の寸法比率はあくまでも一例であり、これに限定されるものではなく、また、図面内の形状等は、説明の都合上、部分的に誇張している場合がある。
　図１は、一実施例によるモータ１の断面構造を概略的に示す断面図である。図２は、ロータ３０の断面図（軸方向に垂直な平面による断面図）である。なお、図２等では、見易さのために、複数存在する同一属性の部位には、一部のみしか参照符号が付されていない場合がある。
　図１には、モータ１の回転軸１２が図示されている。以下の説明において、軸方向とは、モータ１の回転軸（回転中心）１２が延在する方向を指し、径方向とは、回転軸１２を中心とした径方向を指す。従って、径方向外側とは、回転軸１２から離れる側を指し、径方向内側とは、回転軸１２に向かう側を指す。また、周方向とは、回転軸１２まわりの回転方向に対応する。
　モータ１は、例えばハイブリッド車両や電気自動車で使用される車両駆動用のモータであってよい。ただし、モータ１は、他の任意の用途に使用されるものであってもよい。
　モータ１は、インナロータタイプであり、ステータ２１がロータ３０の径方向外側を囲繞するように設けられる。ステータ２１は、径方向外側がモータハウジング１０に固定される。ステータ２１は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板からなるステータコア２１１を備え、ステータコア２１１の径方向内側には、コイル２１２が巻回される複数のスロット（図示せず）が形成される。
　ロータ３０は、ステータ２１の径方向内側に配置される。
　ロータ３０は、ロータコア３２と、ロータシャフト３４と、エンドプレート３５Ａ、３５Ｂと、永久磁石６１、６２とを備える。
　ロータコア３２は、ロータシャフト３４の径方向外側の表面に固定され、ロータシャフト３４と一体となって回転する。ロータコア３２は、軸孔３２０（図２参照）を有し、軸孔３２０にロータシャフト３４が嵌合される。ロータコア３２は、ロータシャフト３４に焼き嵌め、圧入、又はその類により固定されてよい。例えば、ロータコア３２は、ロータシャフト３４にキー結合やスプライン結合により結合されてもよい。ロータシャフト３４は、モータハウジング１０にベアリング１４ａ、１４ｂを介して回転可能に支持される。なお、ロータシャフト３４は、モータ１の回転軸１２を画成する。
　ロータコア３２は、例えば円環状の磁性体の積層鋼板により形成される。ロータコア３２の内部には、永久磁石６１、６２（図２参照）が埋め込まれる。すなわち、ロータコア３２は、軸方向に貫通する磁石孔３２１、３２２（図２参照）を有し、磁石孔３２１、３２２内に永久磁石６１、６２が挿入され固定される。なお、変形例では、ロータコア３２は、磁性粉末が圧縮して固められた圧粉体により形成されてもよい。
　ロータコア３２は、軸方向に視て円環状の形態であり、ロータコア３２の外周面３２８は、一定の外径を有する部分を含む。なお、変形例では、ロータコア３２の外形の円形状は、真円である必要はなく、例えば一部に切り欠き（例えば溶接溝等）を有する円形状であってもよい。
　ロータコア３２は、図２に示すように、軸方向に視て、回転軸１２を中心とした回転対称の形態を有する。図２に示す例では、ロータコア３２は、回転軸１２を中心として４５度回転するごとに、各組の永久磁石６１、６２が重なる形態である。
　複数の永久磁石６１、６２は、焼結磁石であってもよいし、磁石粉末と結合材とを混合したボンド磁石用の材料（以下、単に「ボンド磁石材料」とも称する）より形成されてもよい。本実施例では、一例として、図２に示すように、複数の永久磁石６１、６２は、軸方向に視て、永久磁石６１、６２がそれぞれ対をなして配置されている。この場合、対の永久磁石６１の間及び対の永久磁石６２の間に、共通の磁極が形成される。なお、複数の永久磁石６１、６２は、周方向でＳ極とＮ極とが交互に現れる態様で配置される。なお、本実施例では、磁極数が８つであるが、磁極数は任意である。
　なお、図１には、特定の構造を有するモータ１が示されるが、モータ１の構造は、かかる特定の構造に限定されない。例えば、図１では、ロータシャフト３４は、中空であるが、中実であってもよい。
　次に、図３以降を参照して、ロータコア３２及び永久磁石６１、６２を更に詳細に説明する。以下では、ある一の磁極に係る構成について説明するが、他の磁極に係る構成についても同様であってよい。
　図３は、図２に示した一の磁極に係る部分の拡大図である。一の磁極に係る構成は、基本的に、主磁束方向（界磁極の方向）に対応するｄ軸（図３では「ｄ－ａｘｉｓ」と英語表記）に関して対称である。以下では、ｄ軸から遠い側とは、ｄ軸から離れる側を指し、ｄ軸に近い側とは、ｄ軸に近づく側を指す。また、ｄ軸の周方向両側とは、ｄ軸を挟んだ周方向両側であり、ｄ軸を中心としてｄ軸に対して周方向両側を指す。また、ｄ軸に対して周方向片側とは、ｄ軸の周方向両側のうちの、任意のいずれか一方側を指す。
　ロータコア３２には、磁石孔３２１（以下、「第１磁石孔３２１」と称する）と、磁石孔３２２（以下、「第２磁石孔３２２」と称する）とが、形成される。第１磁石孔３２１は、軸方向に視てｄ軸に関して対称に周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含み、第２磁石孔３２２は、軸方向に視てｄ軸に関して対称に周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含む。第１磁石孔３２１は、後述する第２部位３２１２を介して第２磁石孔３２２よりも径方向外側で、周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含む。なお、「連なる態様」とは、後述する各種ブリッジを介して連なる態様を意味する。
　第１磁石孔３２１は、ｄ軸上の孔部分と、２つが対となってｄ軸の周方向両側に位置する孔部分とを含む。ただし、変形例では、第１磁石孔３２１は、ｄ軸上の孔部分が、ｄ軸の周方向両側に分離されてもよい。あるいは、第１磁石孔３２１は、ｄ軸上の孔部分は形成されず、ｄ軸の周方向両側の孔部分だけを含んでよい（図９参照）。あるいは、第１磁石孔３２１は、多数の小さい孔部分の集合により形成されてもよい。この場合、第１磁石孔３２１の形態は、多数の小さい孔部分の集合全体としての形態（配置）に対応する。第１磁石孔３２１の各孔部分には、永久磁石６１が設けられる。この際、第１磁石孔３２１には隙間なく永久磁石６１が配置されてもよいが、第１磁石孔３２１と永久磁石６１との間には、永久磁石６１の長手方向両端部において隙間（フラックスバリア）が設けられてもよい。なお、この隙間は、空洞であってもよいし、樹脂等が充填されてもよい。また、第１磁石孔３２１の一の孔部分には、複数の永久磁石６１が配置されてもよい。
　第２磁石孔３２２は、第１磁石孔３２１よりも径方向内側に設けられる。すなわち、第２磁石孔３２２は、第１磁石孔３２１に対して径方向内側から対向する態様で設けられる。
　本実施例では、第２磁石孔３２２は、２つずつが対となってｄ軸の周方向両側に、それぞれ形成される合計４つの孔部分を含む。すなわち、第２磁石孔３２２は、周方向でｄ軸の一方側に２つの孔部分が形成され、かつ、周方向でｄ軸の他方側に２つの孔部分が形成される。このようにして、本実施例では、一の磁極に対して合計４つの孔部分が第２磁石孔３２２を形成する。ただし、変形例では、第１磁石孔３２１と同様、第２磁石孔３２２は、ｄ軸上の孔部分と、２つが対となってｄ軸の周方向両側に位置する孔部分とからなってもよい。あるいは、第２磁石孔３２２は、より多数の小さい孔部分の集合により形成されてもよい。いずれの場合も、第２磁石孔３２２の形態は、複数の孔部分の集合全体としての形態（配置）に対応する。第２磁石孔３２２の各孔部分には、永久磁石６２が設けられる。この際、第２磁石孔３２２には隙間なく永久磁石６２が配置されてもよいが、第２磁石孔３２２と永久磁石６２との間には、永久磁石６２の長手方向両端部において隙間が設けられてもよい。なお、この隙間は、空洞であってもよいし、樹脂等が充填されてもよい。また、第２磁石孔３２２の一の孔部分には、複数の永久磁石６２が配置されてもよい。
　ロータコア３２は、このような第１磁石孔３２１及び第２磁石孔３２２を有することで、径方向にブリッジを介してのみ接続される３つの部位３２１１、３２１２、３２１３（以下、第１部位３２１１、第２部位３２１２、第３部位３２１３とも称する）を有する。
　具体的には、第１部位３２１１は、第１磁石孔３２１よりも径方向外側に延在する。第１部位３２１１は、ロータコア３２の外周面３２８の一部を形成する。
　第２部位３２１２は、第２磁石孔３２２と第１磁石孔３２１との間を通って周方向両側がロータコア３２の外周面３２８まで延在する。第２部位３２１２は、第１部位３２１１の周方向両側において、ロータコア３２の外周面３２８の一部を形成する。第２部位３２１２は、ｑ軸磁束の磁路を形成する。具体的には、ｑ軸磁束は、第２部位３２１２の一端から他端に向けて第２磁石孔３２２と第１磁石孔３２１との間を通って流れる。
　第３部位３２１３は、第２磁石孔３２２よりも径方向内側を通って周方向両側がロータコア３２の外周面３２８まで延在する。第３部位３２１３は、第２部位３２１２の周方向両側において、ロータコア３２の外周面３２８の一部を形成する。
　なお、本実施例では、第３部位３２１３の質量は、第２部位３２１２の質量よりも有意に大きくてよく、第２部位３２１２の質量は、第１部位３２１１の質量よりも有意に大きい。
　また、ロータコア３２は、このような３つの部位３２１１、３２１２、３２１３を有することで、３つの部位３２１１、３２１２、３２１３を繋ぐ複数のブリッジ４１、４２、４３、４４、４５を有する。
　ブリッジ４１（以下、「第１ブリッジ４１」と称する）は、第２部位３２１２に対して第１部位３２１１を径方向外側で支持する。すなわち、第１ブリッジ４１は、第２部位３２１２と第１部位３２１１とを連結しかつ周方向に延在する。第１ブリッジ４１は、第１部位３２１１の周方向両側に対で設けられる。
　ブリッジ４２（以下、「第２ブリッジ４２」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２を径方向外側で支持する。すなわち、第２ブリッジ４２は、第３部位３２１３と第２部位３２１２とを連結しかつ周方向に延在する。第２ブリッジ４２は、第２部位３２１２の周方向両側に対で設けられる。
　ブリッジ４３は、第２部位３２１２に対して第１部位３２１１を、第１ブリッジ４１よりも径方向内側で支持する。図３に示す例では、ブリッジ４３は、ｄ軸の周方向両側に対をなして配置されている。
　ブリッジ４４（以下、「センタブリッジ４４」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２をｄ軸上で支持する。
　ブリッジ４５（以下、「中間ブリッジ４５」と称する）は、第３部位３２１３に対して第２部位３２１２を、センタブリッジ４４よりも径方向外側かつ第２ブリッジ４２よりも径方向内側で支持する。
　次に、図４以降を参照して、本実施例の更なる特徴的な構成を説明する。図４は、図３の一部（ｄ軸に対して周方向片側）の更なる拡大図であり、形状特徴の説明用の線を図示した図である。図５Ａは、比較例のロータコア３２’の構成を示す図であり、図５Ｂは、別の比較例のロータコア３２”の構成を示す図である。図６は、図５Ａの比較例との対比で、本実施例の効果の一部を説明する図である。図４及び図５Ａには、それぞれにおけるｑ軸磁束の流れが矢印Ｍ５及びＭ５’で模式的に示されている。
　以下の説明において、各種配置や形態は、特に言及しない限り、軸方向に視たときの配置や形態を表す。
　本実施例では、第２磁石孔３２２は、ｄ軸を中心としたＷ字状の形態をなす。具体的には、第２磁石孔３２２は、ｄ軸に近い側の部分が、ｄ軸を中心として径方向外側への凸状の形態をなし、かつ、ｄ軸の周方向片側において、径方向内側への凸状の形態をなす。本実施例では、ｄ軸に近い側の部分とは、センタブリッジ４４を挟んで周方向両側の孔部分３２２－１に対応する。ｄ軸の周方向片側において、径方向内側への凸状の形態をなす部分は、一の中間ブリッジ４５を挟んで周方向両側の孔部分３２２－１、３２２－２に対応する。
　なお、第２磁石孔３２２のうちの、ｄ軸に近い側の部分が、ｄ軸を中心として径方向外側への凸状の形態をなす場合、図４に示すように、ｄ軸に近い側の部分の形状中心線ＬＮ４とｄ軸とのなす角度αが、径方向内側で鋭角となる。なお、形状中心線ＬＮ４は、第２磁石孔３２２のうちの、ｄ軸に近い側の部分が、図４に示すように、円弧の形態である場合、当該円弧のｄ軸側端部における接線方向であってよい。また、ｄ軸の周方向片側において、径方向内側への凸状の形態をなす場合、図４に示すように、ｄ軸の周方向片側において、第２磁石孔３２２の全体としての形状中心線ＬＮ５が、径方向内側への凸状の形態をなす。
　そして、本実施例では、図４に示すように、この径方向内側への凸状の形態は、ｄ軸側（径方向外側）に曲率中心を有する湾曲部（Ｒ４１、Ｒ４２参照）を有する。径方向内側への凸状の形態が湾曲部を有する場合、ｄ軸の周方向片側において、第２磁石孔３２２の全体としての形状中心線ＬＮ５が、ｄ軸側（径方向外側）に曲率中心を有する湾曲部を有する。なお、図４に示す例では、第２磁石孔３２２は、中間ブリッジ４５を挟んで両側とも、湾曲部（Ｒ４１、Ｒ４２参照）を有するが、一方だけが、湾曲部（Ｒ４１又はＲ４２）を有してもよい。また、第２磁石孔３２２は、全体が湾曲部である必要はなく、例えば中間ブリッジ４５に近い部分だけが湾曲部とされてもよい。また、湾曲部の曲率半径は、一定であってもよいし、一の湾曲部内で変化してもよい。
　ここで、図５Ａに示す比較例では、永久磁石６２’が挿入されている第２磁石孔３２２’は、本実施例と同様に、孔部分３２２’－１、３２２’－２がｄ軸を中心としたＷ字状の形態をなす。しかしながら、第２磁石孔３２２’は、本実施例とは異なり、凸状の形態は湾曲部を有していない。すなわち、第２磁石孔３２２’は、直線状の形態である。また、図５Ｂに示す別の比較例では、永久磁石６２”が挿入されている第２磁石孔３２２”は、孔部分３２２”－１、３２２”－２がｄ軸を中心としたＷ字状の形態をなさず、ｄ軸を中心としたＶ字状の形態をなす。
　ところで、図５Ｂに示す別の比較例の場合、図５Ｂに模式的に示すように、ｄ軸を中心として径方向外側への凸状の形態を有さないため、ｄ軸に近い側の磁路幅Ｌ５０が、ｄ軸に遠い側の磁路幅Ｌ６１よりも有意に大きくなる。この場合、第２部位３２１２”の質量が大きくなり、遠心力に起因した各ブリッジ（特に第２部位３２１２”と第３部位３２１３との間のブリッジ４２”、４４”、４５”）における応力集中が顕著となりやすい。
　この点、本実施例（図５Ａに示す比較例も同様）によれば、第２磁石孔３２２が、ｄ軸を中心としたＷ字状の形態をなすので、必要な磁路幅Ｌ６１を確保しつつ、第２部位３２１２の質量を効率的に低減できる。これにより、遠心力に起因した各ブリッジ（特に第２部位３２１２と第３部位３２１３の間のブリッジ４２、４４、４５）における応力を効果的に低減できる。
　他方、図５Ａに示す比較例では、図６に対比で示すように、第２磁石孔３２２’が直線状の形態であるため、磁路幅Ｌ５０に比べて有意に大きくなる箇所（磁路幅Ｌ６０’の箇所）が生じる。具体的には、第２部位３２１２’では、第２磁石孔３２２’のＷ字状の形態のうちの、ｄ軸に対して片側部分（径方向内側への凸状の形態）の中央部分で、比較的大きい磁路幅Ｌ６０’が発生する。かかる比較的大きい磁路幅Ｌ６０’が発生すると、その分だけ、第２部位３２１２’の質量が大きくなり、遠心力に起因した各ブリッジ（特に第２部位３２１２’と第３部位３２１３との間のブリッジ４２’、４４’、４５’）における応力集中が顕著となりやすい。
　これに対して、本実施例によれば、第２磁石孔３２２が、上述したように、湾曲部（Ｒ４１、Ｒ４２参照）を有するので、図６に示すように、図５Ａに示す比較例で生じる上述した不都合を無くす又は低減できる。具体的には、本実施例によれば、第２部位３２１２において、第２磁石孔３２２のＷ字状の形態のうちの、ｄ軸に対して片側部分（径方向内側への凸状の形態）の中央部分で生じる磁路幅Ｌ６０を、比較例による磁路幅Ｌ６０’よりも有意に小さくできる。例えば、本実施例によれば、磁路幅Ｌ６０を磁路幅Ｌ６１と略同じにすることができる。この結果、本実施例によれば、必要な磁路幅（例えば磁路幅Ｌ６１以上の磁路幅）を第２部位３２１２の全体にわたって確保しつつ、遠心力に起因した各ブリッジ４２、４４、４５における応力を効果的に低減できる。
　また、本実施例によれば、第１磁石孔３２１もＷ字状の形態を有するので、同様の原理に基づいて、遠心力に起因した各ブリッジ４１、４３における応力を効果的に低減できる。なお、第１磁石孔３２１がＷ字状の形態を有すると、第１部位３２１１の質量の低減を図ることができる反面、第２部位３２１２に対応する部位の質量が増加しやすくなる。例えば、図５Ｂに示した別の比較例では、第１磁石孔３２１”がＷ字状の形態を有することから、その分だけｄ軸上での第２部位３２１２”の幅（径方向の幅）が大きくなり、第２部位３２１２”の質量が大きくなりやすい。
　これに対して、本実施例によれば、第１磁石孔３２１とともに第２磁石孔３２２がＷ字状の形態を有するので、第１部位３２１１及び第２部位３２１２のそれぞれの質量を効率的に低減できる。
　また、本実施例において、永久磁石６１、６２がボンド磁石材料により形成される場合、第１磁石孔３２１及び第２磁石孔３２２に、永久磁石６１、６２をそれぞれ隙間なく充填させることも可能である。この場合、第１磁石孔３２１及び第２磁石孔３２２にそれぞれ占める永久磁石６１、６２の量（容積）が最大化するので、モータ１のトルク特性を高めることができる。なお、かかる構成では、永久磁石６１、６２は、それぞれ、第１磁石孔３２１及び第２磁石孔３２２の湾曲部に対応した湾曲形態を有することになる。ただし、変形例では、永久磁石６１、６２がボンド磁石材料により形成される場合でも、フラックスバリア（空隙）が設定されてもよい。また、永久磁石６１、６２のいずれか一方だけがボンド磁石材料により形成されてもよい。また、永久磁石６１の一部だけ、及び／又は、永久磁石６２の一部だけが、ボンド磁石材料により形成されてもよい。
　次に、図７以降を参照して、他のいくつかの実施例について説明する。以下では、図２及び図３等を参照して上述した実施例を、「実施例１」と称し、実施例１に対する相違点について主に説明する。以下で他の実施例においては、上述した実施例１と同様であってよい構成要素については、同一の参照符号を付して説明を省略する場合がある。
　図７は、実施例２によるロータコア３２Ａの一部を示す平面図である。図７に示すロータコア３２Ａの部分は、図３に示した実施例１によるロータコア３２の部分と同じ部分である。これは、後で参照する図８～図１０についても同様である。
　実施例２によるロータコア３２Ａは、実施例１によるロータコア３２に対して、第１磁石孔３２１及び永久磁石６１が、第１磁石孔３２１Ａ及び永久磁石６１Ａで置換された点が異なる。
　実施例２による第１磁石孔３２１Ａは、実施例１による第１磁石孔３２１に対して、以下の相違点を有する。第１磁石孔３２１Ａは、実施例１による第１磁石孔３２１と同様に、Ｗ字状の形態を有するが、実施例１による第１磁石孔３２１とは異なり、径方向内側への凸状の形態は、湾曲部（Ｒ７１参照）を有する。図７に示す例では、第１磁石孔３２１Ａは、ｄ軸上の孔部分３２１Ａ－１と、ｄ軸の両側に分かれて配置される孔部分３２１Ａ－２の３つの部分うちの、孔部分３２１Ａ－２が、ｄ軸側に曲率中心を有する湾曲部（Ｒ７１参照）を有する。なお、この場合、第１磁石孔３２１Ａの全体としての形状中心線ＬＮ７は、ブリッジ４３Ａに対応する位置でも、同様の湾曲部を有する。
　この場合、孔部分３２１Ａ－２に係る湾曲部（Ｒ７１参照）の曲率半径は、第２磁石孔３２２に係る湾曲部（Ｒ４１、Ｒ４２参照）の曲率半径よりも小さくてよい。これにより、第１磁石孔３２１Ａと第２磁石孔３２２との間の磁路幅（すなわち第２部位３２１２Ａにおける磁路幅Ｌ６１Ａ）を、全体にわたって略一定にできる。
　実施例２による永久磁石６１Ａは、第１磁石孔３２１Ａの形態に対応した湾曲形態を有してよい。永久磁石６１Ａは、ボンド磁石材料により形成されてもよい。なお、図７に示す例では、永久磁石６１Ａは、ボンド磁石材料により形成され、第１磁石孔３２１Ａに隙間なく充填されているが、フラックスバリア（空隙）が設定されてもよい。
　このような実施例２によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。すなわち、第２磁石孔３２２のＷ字状の形態のうちの、ｄ軸に対して片側部分（径方向内側への凸状の形態）の中央部分で生じる磁路幅Ｌ６０Ａを、図５Ａに示した比較例による磁路幅Ｌ６０’よりも有意に小さくできる。この結果、本実施例によれば、必要な磁路幅（例えば磁路幅Ｌ６１Ａ以上の磁路幅）を第２部位３２１２Ａの全体にわたって確保しつつ、遠心力に起因した各ブリッジ４２、４４、４５における応力を効果的に低減できる。また、同様に、第１部位３２１１Ａの質量を低減し、遠心力に起因した各ブリッジ４１Ａ、４３Ａにおける応力を効果的に低減できる。
　また、実施例２によれば、第１磁石孔３２１Ａは、ｄ軸上の孔部分３２１Ａ－１が、径方向内側に曲率中心を有する湾曲部（Ｒ７２参照）を有する。これにより、かかる湾曲部が直線状である場合に比べて、ｄ軸上の磁路幅（磁路幅Ｌ６２Ａ参照）を、必要な磁路幅（例えば磁路幅Ｌ６１Ａ以上の磁路幅）を確保しつつ、低減できる。これにより、第２部位３２１２Ａの質量を低減し、遠心力に起因した各ブリッジ４２、４４、４５における応力を更に効果的に低減できる。なお、このような効果は、上述した実施例１についても同様である。
　図８は、実施例３によるロータコア３２Ｂの一部を示す平面図である。
　実施例３によるロータコア３２Ｂは、実施例１によるロータコア３２に対して、第１磁石孔３２１及び永久磁石６１が、第１磁石孔３２１Ｂ及び永久磁石６１Ｂで置換された点が異なる。また、実施例３によるロータコア３２Ｂは、実施例１によるロータコア３２に対して、第２磁石孔３２２及び永久磁石６２が、第２磁石孔３２２Ｂ及び永久磁石６２Ｂで置換された点が異なる。
　実施例３による第１磁石孔３２１Ｂ及び永久磁石６１Ｂは、図７を参照して上述した実施例２による第１磁石孔３２１Ａ及び永久磁石６１Ａと同様であってよい。
　実施例３による第２磁石孔３２２Ｂは、実施例１による第２磁石孔３２２に対して、以下の相違点を有する。第２磁石孔３２２Ｂは、実施例１による第２磁石孔３２２とは、中間ブリッジ４５に対応する部分が連結されている点が異なり、全体としての形態は同様である。従って、第２磁石孔３２２Ｂは、同様の湾曲部（Ｒ４３参照）を有する。
　実施例３による永久磁石６２Ｂは、第２磁石孔３２２Ｂの形態に対応した湾曲形態を有してよい。永久磁石６２Ｂは、ボンド磁石材料により形成されてもよい。なお、図８に示す例では、永久磁石６２Ｂは、ボンド磁石材料により形成され、第２磁石孔３２２Ｂに隙間なく充填されているが、フラックスバリア（空隙）が設定されてもよい。
　なお、実施例３においても、磁路幅Ｌ６０Ｂ、Ｌ６１Ｂ、Ｌ６２Ｂは、図７に示した実施例２による磁路幅Ｌ６０Ａ、Ｌ６１Ａ、Ｌ６２Ａとそれぞれ実質的に同様であることができる。
　このような実施例３によっても、上述した実施例１や実施例２と同様の効果が得られる。すなわち、本実施例によれば、必要な磁路幅（例えば磁路幅Ｌ６１Ｂ以上の磁路幅）を第２部位３２１２Ｂの全体にわたって確保しつつ、遠心力に起因した各ブリッジ４２Ｂ、４４Ｂにおける応力を効果的に低減できる。また、同様に、第１部位３２１１Ｂの質量を低減し、遠心力に起因した各ブリッジ４１Ｂ、４３Ｂにおける応力を効果的に低減できる。
　図９は、実施例４によるロータコア３２Ｃの一部を示す平面図である。
　実施例４によるロータコア３２Ｃは、実施例１によるロータコア３２に対して、第１磁石孔３２１及び永久磁石６１が、第１磁石孔３２１Ｃ及び永久磁石６１Ｃで置換された点が異なる。また、実施例４によるロータコア３２Ｃは、実施例１によるロータコア３２に対して、第２磁石孔３２２及び永久磁石６２が、第２磁石孔３２２Ｃ及び永久磁石６２Ｃで置換された点が異なる。
　実施例４による第１磁石孔３２１Ｃは、実施例１による第１磁石孔３２１に対して、以下の相違点を有する。第１磁石孔３２１Ｃは、実施例１による第１磁石孔３２１とは、ｄ軸の両側に２つ分かれて配置される点が異なり、全体としての形態は同様である。従って、第１磁石孔３２１Ｃは、同様の湾曲部（Ｒ７３参照）を有する。
　実施例４による永久磁石６１Ｃは、第１磁石孔３２１Ｃの形態に対応した湾曲形態を有してよい。永久磁石６１Ｃは、ボンド磁石材料により形成されてもよい。なお、図９に示す例では、永久磁石６１Ｃは、ボンド磁石材料により形成され、第１磁石孔３２１Ｃに隙間なく充填されているが、フラックスバリア（空隙）が設定されてもよい。
　実施例４による第２磁石孔３２２Ｃは、図８を参照して上述した実施例３による第２磁石孔３２２Ｂと同様であってよい。
　実施例４による永久磁石６２Ｃは、第２磁石孔３２２Ｃの形態に対応した湾曲形態を有してよい。永久磁石６２Ｃは、ボンド磁石材料により形成されてもよい。なお、図９に示す例では、永久磁石６２Ｃは、ボンド磁石材料により形成され、第２磁石孔３２２Ｃに隙間なく充填されているが、フラックスバリア（空隙）が設定されてもよい。
　なお、実施例４においても、磁路幅Ｌ６０Ｃ、Ｌ６１Ｃ、Ｌ６２Ｃは、上述した実施例１による磁路幅Ｌ６０、Ｌ６１、Ｌ６２（図６参照）とそれぞれ実質的に同様であることができる。
　このような実施例４によっても、上述した実施例１や実施例２と同様の効果が得られる。すなわち、本実施例によれば、必要な磁路幅（例えば磁路幅Ｌ６１Ｃ以上の磁路幅）を第２部位３２１２Ｃの全体にわたって確保しつつ、遠心力に起因した各ブリッジ４２Ｃ、４４Ｃにおける応力を効果的に低減できる。また、同様に、第１部位３２１１Ｃの質量を低減し、遠心力に起因した各ブリッジ４１Ｃ、４３Ｃにおける応力を効果的に低減できる。
　図１０は、実施例５によるロータコア３２Ｄの一部を示す平面図である。実施例５によるロータコア３２Ｄは、実施例１によるロータコア３２に対して、第２磁石孔３２２及び永久磁石６２が、第２磁石孔３２２Ｄ及び永久磁石６２Ｄで置換された点が異なる。第２磁石孔３２２Ｄ及び永久磁石６２Ｄは、図８を参照して上述した実施例３による第２磁石孔３２２Ｂ及び永久磁石６２Ｂと同様である。
　このような実施例５によっても、上述した実施例１と同様の効果が得られる。
　以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
　例えば、上述した実施例１（他の実施例も同様）では、第２磁石孔３２２に係る径方向内側への凸状の形態が湾曲部を有しているが、これに限られない。第１磁石孔３２１に係る径方向内側への凸状の形態だけが湾曲部を有してもよい。また、上述した実施例１（他の実施例も同様）では、第１磁石孔３２１は、軸方向に視てｄ軸に関して対称に周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含むが、第１磁石孔３２１は、単一の孔部分により形成されてもよい。
３０・・・ロータ（回転電機用ロータ）、３２、３２Ａ～Ｄ・・・ロータコア、３２８・・・外周面、３２１１、３２１１Ａ～Ｃ・・・第１部位、３２１２、３２１２Ａ～Ｃ・・・第２部位、３２１３・・・第３部位、３２１、３２１Ａ～Ｃ・・・第１磁石孔、３２２、３２２Ａ～Ｄ・・・第２磁石孔、６１、６１Ａ～Ｃ・・・永久磁石（第１永久磁石）、６２、６２Ａ～Ｄ・・・永久磁石（第２永久磁石）、Ｒ４１、Ｒ４２・・・湾曲部

Claims (5)

  1. 　第１磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるともに、周方向に連なる態様で２つ以上の孔部分を含む第２磁石孔が軸方向に視てｄ軸に関して対称に形成されるロータコアと、
    　前記第１磁石孔内に配置される第１永久磁石と、
    　前記第２磁石孔内に配置される第２永久磁石と、を含み、
    　前記ロータコアは、前記第１磁石孔よりも径方向外側に位置しかつ前記ロータコアの外周面を形成する第１部位と、前記第１磁石孔と前記第２磁石孔との間を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第２部位と、前記第２磁石孔よりも径方向内側を通って周方向両側が前記ロータコアの外周面まで延在する第３部位と、を含み、
    　前記第１磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、前記ロータコアの径方向内側への凸状の形態をなし、
    　前記第２磁石孔は、ｄ軸に対して周方向片側では、前記ロータコアの径方向内側への凸状の形態をなし、
    　前記第１磁石孔及び前記第２磁石孔のうちの少なくともいずれか一方は、ｄ軸を挟んで又はｄ軸を通ってｄ軸に対して周方向両側に延在する孔部分が、軸方向に視て、前記ロータコアの径方向外側への凸状の形態をなし、かつ、前記ロータコアの径方向内側への前記凸状の形態が、軸方向に視て、湾曲部を有する、回転電機用ロータ。
  2. 　前記少なくともいずれか一方は、前記第２磁石孔を含み、前記第２永久磁石は、前記湾曲部に対応する湾曲形態を有する、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
  3. 　前記少なくともいずれか一方は、前記第１磁石孔を更に含み、前記第１永久磁石は、前記湾曲部に対応する湾曲形態を有する、請求項２に記載の回転電機用ロータ。
  4. 　前記第２磁石孔に係る前記湾曲形態の曲率半径は、前記第１磁石孔に係る前記湾曲形態の曲率半径よりも大きい、請求項３に記載の回転電機用ロータ。
  5. 　前記第２永久磁石は、ボンド磁石材料により形成される、請求項１に記載の回転電機用ロータ。
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Citations (3)

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JP2017121152A (ja) * 2015-07-21 2017-07-06 アスモ株式会社 モータ
JP2018057155A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 三菱電機株式会社 回転電機の回転子
JP2019213431A (ja) * 2018-06-08 2019-12-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機用ロータ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017121152A (ja) * 2015-07-21 2017-07-06 アスモ株式会社 モータ
JP2018057155A (ja) * 2016-09-29 2018-04-05 三菱電機株式会社 回転電機の回転子
JP2019213431A (ja) * 2018-06-08 2019-12-12 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 回転電機用ロータ

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