WO2025126554A1 - 回転電機 - Google Patents

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WO2025126554A1
WO2025126554A1 PCT/JP2024/027651 JP2024027651W WO2025126554A1 WO 2025126554 A1 WO2025126554 A1 WO 2025126554A1 JP 2024027651 W JP2024027651 W JP 2024027651W WO 2025126554 A1 WO2025126554 A1 WO 2025126554A1
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WO
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magnet
layer
rotation side
counter
electric machine
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PCT/JP2024/027651
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English (en)
French (fr)
Inventor
和己 上村
友輔 竜野
義浩 深山
広大 岡崎
秀哲 有田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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    • 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]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility

Definitions

  • This disclosure relates to rotating electrical machines.
  • Permanent magnet rotating electric machines which are small and have the advantage of being able to produce high output, are used for rotating electric machines for industrial equipment and electric vehicles.
  • permanent magnet rotating electric machines permanent magnet synchronous rotating electric machines, in which permanent magnets are embedded inside the rotor core, are widely used.
  • a rotor In these rotating electric machines, a rotor is used that has two or more layers of slots inside the rotor core that open in a V shape toward the outer diameter side, and in which permanent magnets are embedded. In rotating electric machines configured in this way, reluctance torque can be actively used in addition to magnet torque.
  • a rotating electric machine having a rotor with multiple layers of permanent magnets embedded
  • a rotating electric machine has been proposed in which the spacing between the layers of the end of the permanent magnet located on the rotating side is made larger than the spacing between the layers of the permanent magnets in other parts in order to efficiently utilize the magnet torque and reluctance torque (see, for example, Patent Document 1).
  • Another rotating electric machine has been proposed in which the shape of the permanent magnet located on the rotating side and the shape of the permanent magnet located on the counter-rotating side are asymmetrical and a notch is provided on the outer circumferential surface of the rotor core on the counter-rotating side in order to improve the peak value of the combined torque of the magnet torque and the reluctance torque (see, for example, Patent Document 2).
  • the present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a rotating electric machine that can suppress torque reduction due to magnetic saturation in the center of the magnetic pole and improve peak torque.
  • the rotating electric machine disclosed herein has a stator having a stator core and a stator coil, and a rotor arranged with a gap on the inner diameter side of the stator, and the rotor is driven to rotate around the rotation axis by alternating current, the rotor has a rotor core and a plurality of magnets inserted into magnet slots provided in the rotor core, and in a cross section perpendicular to the rotation axis, the magnet slots have a structure in which V-shaped slots whose spacing increases toward the outer diameter side are arranged in multiple layers in the radial direction, and each of the multiple layers of magnet slots has a counter-rotation side magnet and a rotating side magnet inserted therein to form one pole, and the length along the magnet slot of the counter-rotation side magnet inserted in the magnet slot of the first layer is shorter than the length along the magnet slot of the rotating side magnet, and the counter-rotation side magnet inserted in the magnet slot of the first layer
  • the length along the magnet slot of the counter-rotation side magnet inserted into the magnet slot of the first layer is shorter than the length along the magnet slot of the rotating side magnet, and the line segment connecting the intersection of the line extending the outer diameter side edge along the magnet slot of the counter-rotation side magnet inserted into the magnet slot of the first layer with the line extending the outer diameter side edge along the magnet slot of the rotating side magnet, and the intersection of the line extending the inner diameter side edge along the magnet slot of the counter-rotation side magnet with the line extending the inner diameter side edge along the magnet slot of the rotating side magnet, is longer than the dimensional center line of one pole.
  • the shortest distance between the rotating side magnet inserted in the first layer magnet slot and the rotating side magnet inserted in the second layer magnet slot, which is located on the counter-rotation side, is greater than the shortest distance between the counter-rotation side magnet inserted in the first layer magnet slot and the counter-rotation side magnet inserted in the second layer magnet slot, and the spacing between the rotating side magnet inserted in the first layer magnet slot and the rotating side magnet inserted in the second layer magnet slot is set to be greater toward the inner diameter side, thereby suppressing torque reduction due to magnetic saturation in the center of the magnetic pole and improving peak torque.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine according to a first embodiment.
  • 2 is a cross-sectional view of a rotor in the rotating electric machine according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing a no-load phase voltage waveform in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in the rotating electric machine according to the first embodiment;
  • FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of a composite torque in the rotating electric machine according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a second embodiment.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a third embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to Embodiment 3.
  • FIG. 13 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to Embodiment 3.
  • FIG. 13 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to Embodiment 3.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a fourth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a fifth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a sixth embodiment.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a seventh embodiment of the present invention.
  • 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to an eighth embodiment of the present invention.
  • 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to a tenth embodiment.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to an eleventh embodiment of the present invention.
  • 23 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 12.
  • FIG. 23 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 13.
  • 23 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 15.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a rotating electric machine according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to a rotation axis described later.
  • the rotating electric machine 1 according to the present embodiment is composed of a ring-shaped stator 10 and a ring-shaped rotor 20 arranged on the inner diameter side of the stator 10 with a gap therebetween.
  • a cylindrical rotating shaft 30 is fixed to the center of the rotor 20.
  • the stator 10 and the rotor 20 are arranged coaxially with the rotating shaft 30 as a common axis.
  • the rotating electric machine according to the specification of the present disclosure will be described as rotating counterclockwise.
  • the counterclockwise direction is referred to as the rotation side
  • the clockwise direction is referred to as the counter-rotation side.
  • the rotating electric machine according to the specification of the present disclosure is mainly rotated counterclockwise around the rotation axis, but may also be rotated clockwise depending on the application.
  • the direction parallel to the rotating shaft 30 is called the axial direction
  • the direction perpendicular to the rotating shaft 30 is called the radial direction
  • the direction rotating around the rotating shaft 30 is called the circumferential direction.
  • the inner diameter side is the direction approaching the rotating shaft 30 in the radial direction
  • the outer diameter side is the direction moving away from the rotating shaft 30 in the radial direction.
  • the stator 10 is composed of a circular ring-shaped back core 11, teeth 12 extending from the back core 11 toward the inner diameter side, and stator coils 13 arranged in slots surrounded by adjacent teeth 12 and the back core 11.
  • the back core 11 and teeth 12 together form the stator core.
  • 48 teeth 12 are evenly arranged in the circumferential direction, and a stator coil 13 is arranged in each of the 48 slots formed between the teeth 12.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view in a direction perpendicular to the rotating shaft 30.
  • the rotor 20 of this embodiment is composed of a ring-shaped rotor core 21 and magnets.
  • the rotating shaft 30 is fixed to the center of the rotor core 21.
  • the rotor core 21 is provided with a first layer magnet slot 510 formed in a V-shape with the spacing increasing toward the outer diameter side, and a second layer magnet slot 520 formed on the inner diameter side of the first layer magnet slot 510.
  • the second layer magnet slot 520 is also formed in a V-shape like the first layer magnet slot 510.
  • the first layer magnet 411 is inserted into the slot on the counter-rotation side of the first layer magnet slot 510, and the first layer magnet 412 is inserted into the slot on the rotation side.
  • the second layer magnet 421 is inserted into the slot on the counter-rotation side of the second layer magnet slot 520, and the second layer magnet 422 is inserted into the slot on the rotation side.
  • the first layer magnets 411, 412 and the second layer magnets 421, 422 are flat permanent magnets, oriented parallel to the short sides and all magnetized in the same direction. These four permanent magnets form one pole, and eight of these poles are arranged at equal intervals around the circumference. As shown in Figure 2, the magnetization directions of adjacent poles are set to be opposite to each other in the radial direction.
  • the center of rotation of the rotor 20 is defined as point O.
  • the point on the inner diameter side of one pole where the distance between the adjacent poles on the counter-rotation side is the shortest is defined as point P1
  • the point on the inner diameter side of one pole where the distance between the adjacent poles on the rotation side is the shortest is defined as point P2.
  • the points where the distance between the second layer magnets 421 and 422 is the smallest are points P1 and P2, respectively.
  • the line segment connecting point P1 and point O is defined as line segment L1
  • the line segment connecting point P2 and point O is defined as line segment L2.
  • the bisector of line segments L1 and L2 is defined as line q1.
  • the line that has an electrical angle of ⁇ from line q1 to the rotation side centered on point O is defined as line q2.
  • One pole of the rotor 20 is the part surrounded by lines q1 and q2.
  • the line that has an electrical angle of ⁇ /2 from line q1 to the rotation side centered on point O is defined as line d1.
  • Straight line d1 is the dimensional centerline of one pole of rotor 20.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of the rotor in the rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor 20.
  • the length of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side along the magnet slot 510 is W411, and the length of the first layer magnet 412 on the rotation side along the magnet slot 510 is W412. In the rotating electric machine of this embodiment, W411 is shorter than W412.
  • the point where the line extending the long side of the outer diameter of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side intersects with the line extending the long side of the outer diameter of the first layer magnet 412 on the rotation side is defined as point P3, and the point where the line extending the long side of the inner diameter of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side intersects with the line extending the long side of the inner diameter of the first layer magnet 412 on the rotation side is defined as point P4.
  • the line segment connecting points P3 and P4 is defined as line segment L3. In the rotating electric machine of this embodiment, line segment L3 is located on the counter-rotation side of line d1.
  • the shortest distance between the first layer magnet 411 on the counter-rotation side and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is D11
  • the shortest distance between the first layer magnet 412 on the rotation side and the second layer magnet 422 on the rotation side is D12.
  • the shortest circumferential distance between the first layer magnet slot 510 and the second layer magnet slot 520 on the counter-rotation side is D21
  • the shortest circumferential distance between the first layer magnet slot 510 and the second layer magnet slot 520 on the rotation side is D22.
  • at least one of the conditions that D12 is larger than D11 and D22 is larger than D21 is satisfied.
  • the distance between the first layer magnet 411 and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side becomes larger toward the inner diameter side
  • the distance between the first layer magnet 411 and the second layer magnet 422 on the rotation side also becomes larger toward the inner diameter side.
  • the angle of the first layer magnet slot 510 formed in a V shape is larger than the angle of the second layer magnet slot 520 formed in a V shape.
  • FIG. 4 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 4 shows magnetic flux vectors under no-load conditions analyzed using the finite element method. Magnetic flux generated on the outer diameter side from the first layer magnet 411 on the counter-rotation side flows into the teeth 12 without changing direction in the region A1 between the first layer magnet 411 and the gap. Magnetic flux generated on the outer diameter side from the first layer magnet 412 on the rotation side also flows into the teeth 12 without changing direction in the region A2 between the first layer magnet 412 and the gap.
  • region B1 the magnetic path of the rotor core 21 between the first-layer magnet 411 and the second-layer magnet 421, which have low permeance, is narrow, so the magnetic flux flows in the direction along the long side of the first-layer magnet 411. The magnetic flux then flows from there into the first-layer magnet 411 and the opposing teeth 12. Magnetic flux flows into the second layer magnet 421 on the counter-rotation side from the rotor core 21 that constitutes the adjacent pole on the counter-rotation side, via region D1 on the inner diameter side of the second layer magnet 421, in the direction of line q1. On the other hand, the magnetic flux vector passing through region C1 close to line q1 near the surface of the rotor core 21 is small.
  • the magnetic flux vector that passes through region C2 close to line q2 near the surface of the rotor core 21 is small. Magnetic flux generated by both the second layer magnets 421 and 422 flows into region B3, and the magnetic flux that passes through region B3 flows into the first layer magnet 412 on the rotating side and region B2.
  • FIG. 5 is a diagram showing the no-load phase voltage waveform in the rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 5 shows the no-load phase voltage waveform analyzed using the finite element method.
  • the horizontal axis is the rotor position shown in electrical angle
  • the vertical axis is the relative value of the no-load phase voltage.
  • the no-load phase voltage waveform has two asymmetric peaks with low voltage on the lagging side with respect to the pole center at rotor positions of approximately 120 degrees and 300 degrees electrical angle. This is because, as shown in FIG.
  • Fig. 6 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • Fig. 6 shows magnetic flux vectors obtained by analyzing, using the finite element method, the conditions under which an armature magnetomotive force of a current phase that maximizes the composite torque is applied to the stator coil, while no magnetomotive force is applied to the rotor magnet.
  • the magnetic flux generated in the stator coil 13 flows from the teeth 12 into areas A1, B1, and C1 of the opposing rotor core 21.
  • the magnetic flux that flows into area A1 passes through areas A2 and B2 and returns to the teeth 12.
  • the direction of the magnetic flux in area A1 shown in Figure 6 is opposite to the direction of the magnetic flux in area A1 shown in Figure 4, and the two directions cancel each other out.
  • the direction of the magnetic flux in area A2 shown in Figure 6 intersects with the direction of the magnetic flux in area A2 shown in Figure 4.
  • the magnetic flux that flows into region B1 passes through regions B3 and B2 and returns to tooth 12.
  • the direction of the magnetic flux in region B1 shown in FIG. 6 is opposite to the direction of the magnetic flux in region B1 shown in FIG. 4, and the directions cancel each other out.
  • the direction of the magnetic flux in regions B2 and B3 shown in FIG. 6 is the same as the direction of the magnetic flux in regions B2 and B3 shown in FIG. 4, and the directions reinforce each other.
  • the magnetic flux that flows into region C1 passes through regions D1, D2, and C2 and returns to tooth 12. While the magnetic flux vectors of regions C1 and C2 shown in FIG. 4 are small, the magnetic flux vectors of regions C1 and C2 shown in FIG. 6 are magnetic flux vectors that point in opposite directions, and regions C1 and C2 are effectively used as magnetic paths. The direction of the magnetic flux in regions D1 and D2 shown in FIG. 6 intersects with the direction of the magnetic flux in regions D1 and D2 shown in FIG. 4.
  • FIG. 7 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 7 shows magnetic flux vectors obtained by analyzing the conditions under which the combined torque of the rotating electric machine is maximized using the finite element method.
  • regions A1 and B1 the direction of the magnetic flux due to the magnet magnetomotive force and the direction of the magnetic flux due to the armature magnetomotive force are opposite to each other, so the amount of magnetic flux is small.
  • regions A2, B2, and B3 the direction of the magnetic flux due to the magnet magnetomotive force and the direction of the magnetic flux due to the armature magnetomotive force are the same, so the amount of magnetic flux is large.
  • Figure 8 is a diagram showing the characteristics of the composite torque in the rotating electric machine according to this embodiment.
  • Figure 8 shows the results of an analysis using the finite element method of the change in the composite torque with respect to the current phase angle when the current value is constant in the rotating electric machine according to this embodiment.
  • the horizontal axis is the current phase angle
  • the vertical axis is the relative value of the composite torque.
  • the composite torque is a torque obtained by combining the magnet torque and the reluctance torque.
  • the solid line shows the composite torque of the rotating electric machine according to this embodiment
  • the dashed line shows the composite torque of the rotating electric machine according to the comparative example.
  • the comparative example rotating electric machine is a rotating electric machine having a rotor in which the shape of the first layer magnet slot 510 and the shapes of the first layer magnets 411, 421 are symmetrical with respect to the line d1 in the rotor of the rotating electric machine shown in Figure 3.
  • the current phase angle at which the composite torque of the rotating electric machine of this embodiment reaches its peak is smaller than the current phase angle at which the composite torque of the rotating electric machine of the comparative example reaches its peak.
  • the peak value of the composite torque of the rotating electric machine of this embodiment is greater than the peak value of the composite torque of the rotating electric machine of the comparative example.
  • the magnet torque reaches a positive peak value when the current phase angle is 0 degrees.
  • the positional relationship between the stator and rotor is such that the magnetic resistance from the q-axis is at a minimum, so the reluctance torque is zero (the d-axis current is zero).
  • the positional relationship between the stator and rotor is such that the magnetic resistance from the d-axis is at a minimum, so the reluctance torque is zero (the q-axis current is zero).
  • the arrangement of the magnets in the rotor can be made asymmetric and the current phase angle at which the magnetic resistance is maximum or minimum can be shifted from the current phase angle of 0 degrees or 90 degrees defined in the rotating electric machine of the comparative example, the peak position of the reluctance torque can be changed.
  • a reluctance torque equal to or greater than that of the rotating electric machine of the comparative example is generated when the current phase angle is 0 degrees, and a negative reluctance torque is generated when the current phase angle is 90 degrees, so that the reluctance torque can be advanced relative to the current phase angle.
  • the positive peak value of the composite torque becomes larger because the current phase angle when the magnet torque reaches its positive peak value and the current phase angle when the reluctance torque reaches its positive peak value approach each other.
  • the first layer magnets are arranged asymmetrically toward the counter-rotation side, and the length W411 of the long side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is made shorter than the length W412 of the long side of the first layer magnet 412 on the rotating side.
  • D12 which relates to the width of region B2 where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force reinforce each other, is made larger than D11, which relates to the width of region B1 where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other.
  • the rotating electric machine of this embodiment can suppress torque reduction due to magnetic saturation in the center of the magnetic pole and improve peak torque.
  • the magnet slots formed in a V shape are connected between the magnet slots on the counter-rotation side and the magnet slots on the rotation side, but the magnet slots on the counter-rotation side and the magnet slots on the rotation side may be separated on the inner diameter side.
  • Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 2.
  • Fig. 9 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is similar to the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the structure of the rotor shown in Fig. 9.
  • the rotor of this embodiment has three layers of magnet slots.
  • the rotor core 21 of this embodiment has a first layer magnet slot 510 formed in a V-shape with the spacing increasing toward the outer diameter side, a second layer magnet slot 520 formed on the inner diameter side of the first layer magnet slot 510, and a third layer magnet slot 530 formed on the inner diameter side of the second layer magnet slot 520.
  • the second layer magnet slot 520 and the third layer magnet slot 530 are also formed in a V-shape like the first layer magnet slot 510.
  • the first layer magnet 411 is inserted in the slot on the counter-rotation side of the first layer magnet slot 510, and the first layer magnet 412 is inserted in the slot on the rotation side.
  • first-layer magnets 411, 412, second-layer magnets 421, 422, and third-layer magnets 431, 432 are flat permanent magnets oriented parallel to their short sides and all magnetized in the same direction. These six permanent magnets form one pole, and eight of these poles are arranged at equal intervals in the circumferential direction. The magnetization directions of adjacent poles are set to be opposite to each other in the radial direction.
  • the center of rotation of the rotor 20 is defined as point O.
  • the point on the inner diameter side of the pole 1 where the distance between the adjacent poles on the counter-rotation side is the shortest is defined as point P1
  • the point on the inner diameter side of the pole 1 where the distance between the adjacent poles on the rotation side is the shortest is defined as point P2.
  • the points where the distance between the third layer magnets 431 and 432 is the smallest are points P1 and P2, respectively.
  • the line segment connecting point P1 and point O is defined as line segment L1
  • the line segment connecting point P2 and point O is defined as line segment L2.
  • the bisector of line segments L1 and L2 is defined as line q1.
  • the line that has an electrical angle of ⁇ from line q1 toward the rotation side centered on point O is defined as line q2.
  • One pole of the rotor 20 is the part surrounded by lines q1 and q2.
  • the line that has an electrical angle of ⁇ /2 from line q1 toward the rotation side centered on point O is defined as line d1.
  • Straight line d1 is the dimensional centerline of one pole of rotor 20.
  • the point where the line extending the long side of the outer diameter of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side intersects with the line extending the long side of the outer diameter of the first layer magnet 412 on the rotation side is defined as point P3, and the point where the line extending the long side of the inner diameter of the first layer magnet 411 on the rotation side intersects with the line extending the long side of the inner diameter of the first layer magnet 412 on the counter-rotation side is defined as point P4.
  • the line segment connecting points P3 and P4 is defined as line segment L3. In the rotating electric machine of this embodiment, line segment L3 is located on the counter-rotation side of line d1.
  • the length of the long side of the first layer magnet 411 on the rotating side is W411, and the length of the long side of the first layer magnet 412 on the counter-rotating side is W412. In the rotating electric machine of this embodiment, W411 is shorter than W412.
  • the shortest distance between the first layer magnet 411 on the counter-rotation side and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is D11
  • the shortest distance between the first layer magnet 412 on the rotation side and the second layer magnet 422 on the rotation side is D12.
  • the shortest circumferential distance between the first layer magnet slot 510 and the second layer magnet slot 520 on the counter-rotation side is D21
  • the shortest circumferential distance between the first layer magnet slot 510 and the second layer magnet slot 520 on the rotation side is D22.
  • at least one of the conditions that D12 is larger than D11 and D22 is larger than D21 is satisfied.
  • the distance between the first layer magnet 411 and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side becomes larger toward the inner diameter side
  • the distance between the first layer magnet 411 and the second layer magnet 422 on the rotation side also becomes larger toward the inner diameter side.
  • the angle of the first layer magnet slot 510 formed in a V shape is larger than the angle of the second layer magnet slot 520 formed in a V shape.
  • the angle of the third layer magnet slot 530 formed in a V shape is the same as the angle of the second layer magnet slot 520 formed in a V shape.
  • the angle of the first layer magnet slot formed in a V shape is larger than the angles of the magnet slots of the other layers formed in a V shape.
  • the first layer magnets are arranged asymmetrically toward the counter-rotation side, and the length W411 of the long side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is made shorter than the length W412 of the long side of the first layer magnet 412 on the rotating side, and D12, which relates to the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force reinforce each other, is made larger than D11, which relates to the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the distance between the first layer magnet 412 on the rotating side and the second layer magnet 422 on the rotating side, which is the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force reinforce each other, is made larger toward the inner diameter side.
  • the rotating electric machine of this embodiment can suppress torque reduction due to magnetic saturation in the center of the magnetic pole and improve peak torque.
  • Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 3.
  • Fig. 10 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is similar to the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the structure of the rotor shown in Fig. 10.
  • the first layer magnet slot 510 which is formed in a V-shape with the spacing increasing toward the outer diameter side, is composed of the first layer anti-rotation side magnet slot 511 and the rotation side magnet slot 512.
  • a central bridge 110 which is part of the rotor core 21, is provided between the anti-rotation side magnet slot 511 and the rotation side magnet slot 512.
  • the second layer magnet slot 520 which is formed in a V-shape with the spacing increasing toward the outer diameter side, is composed of the second layer anti-rotation side magnet slot 521 and the rotation side magnet slot 522.
  • a central bridge 120 which is part of the rotor core 21, is provided between the anti-rotation side magnet slot 521 and the rotation side magnet slot 522.
  • peripheral bridges 111, 112 which are part of the rotor core 21, are provided on the outer periphery of the counter-rotation side magnet slot 511 and the rotating side magnet slot 512 of the first layer, respectively, and peripheral bridges 121, 122, which are part of the rotor core 21, are provided on the outer periphery of the counter-rotation side magnet slot 521 and the rotating side magnet slot 522 of the second layer, respectively.
  • the configuration of the rotating electric machine of this embodiment is the same as that of embodiment 1, except for the shape of the magnet slot. That is, in the rotating electric machine of this embodiment, the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and is closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet 412 on the rotating side, D12, which relates to the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force reinforce each other, is made larger than D11, which relates to the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the distance between the first layer magnet 412 on the rotating side and the second layer magnet 422 on the rotating side, which are the regions where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force reinforce each other, is made larger toward the inner diameter side.
  • the rotating electric machine of this embodiment can suppress torque
  • the rotor is provided with an outer bridge and a center bridge, which reduces the stress concentration on the outer bridge caused by centrifugal force during rotation, thereby increasing the allowable rotation speed.
  • FIG. 11 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 11 shows magnetic flux vectors under no-load conditions analyzed using the finite element method.
  • a portion of the magnetic flux generated on the outer diameter side from the first layer magnet 411 on the counter-rotation side flows into region A4 of the central bridge 110.
  • a portion of the magnetic flux generated on the outer diameter side from the first layer magnet 412 on the rotation side also flows into region A4 of the central bridge 110.
  • a portion of the magnetic flux generated on the outer diameter side from the second layer magnet 421 on the counter-rotation side flows into region B4 of the central bridge 120.
  • a portion of the magnetic flux generated on the outer diameter side from the second layer magnet 422 on the rotation side also flows into region B4 of the central bridge 120.
  • the magnetic flux flowing in regions A1, A2, B1, B2, and B3 is reduced compared to FIG. 4 shown in embodiment 1.
  • Fig. 12 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • Fig. 12 shows magnetic flux vectors obtained by analyzing, using the finite element method, the conditions under which an armature magnetomotive force of a current phase that maximizes the composite torque is applied to the stator coil, while no magnetomotive force is applied to the rotor magnet.
  • the magnetic flux generated in the stator coil 13 flows from the teeth 12 into areas A1, A4, B1, and C1 of the opposing rotor core 21.
  • a portion of the magnetic flux that flows into areas A1 and A4 passes through areas B4, D2, and C2, and returns to the teeth 12.
  • the magnetic flux flowing in areas A2, B2, and B3 is reduced compared to FIG. 6 shown in embodiment 1.
  • FIG. 13 is a diagram showing magnetic flux vectors in a rotating electric machine according to this embodiment.
  • FIG. 13 shows magnetic flux vectors obtained by analyzing the conditions under which the combined torque of the rotating electric machine is maximized using the finite element method.
  • the leakage magnetic flux mentioned above does not contribute to torque, but the magnetic flux increases further in the center of the rotor where areas A4 and B4 are located.
  • This increased magnetic flux increases the magnetic flux density in the center of the rotor, and when this increases in combination with the effective magnetic flux and causes magnetic saturation, the effective magnetic flux decreases, leading to a decrease in torque.
  • the arrangement of areas A4 and B4 makes it easier for magnetic saturation to occur in the center of the rotor, so it is also effective in the rotating electric machine of this embodiment to increase the distance between the first layer magnet 412 and the second layer magnet 422 on the rotating side as it moves toward the inner diameter side.
  • Fig. 14 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 4.
  • Fig. 14 is an enlarged cross-sectional view of the outer periphery of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 14.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the outer bridge 111 on the counter-rotation side is between the outermost surface 510a on the counter-rotation side of the first layer magnet slot 510 and the outer surface 21a of the rotor core 21 that faces it.
  • the outer bridge 112 on the rotation side is between the outermost surface 510b on the rotation side of the first layer magnet slot 510 and the outer surface 21a of the rotor core 21 that faces it.
  • the radial width D111 of the outer bridge 111 on the counter-rotation side is set smaller than the radial width D112 of the outer bridge 112 on the rotation side. Since the length of the long side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet 412 on the rotation side, the mass of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is smaller than the mass of the first layer magnet 412 on the rotation side. Therefore, the stress applied to the outer bridge 111 by the centrifugal force during rotation is smaller than the stress applied to the outer bridge 112.
  • the radial width D111 of the outer bridge 111 on the counter-rotation side is made smaller than the radial width D112 of the outer bridge 112 on the rotation side, thereby reducing the leakage magnetic flux of the outer bridge.
  • Fig. 15 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 5.
  • Fig. 15 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 15.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the thickness D411 of the short side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is set to be greater than the thickness D412 of the short side of the first layer magnet 412 on the rotation side.
  • Increasing the amount of magnets is an effective way to increase torque, but increasing the amount of magnets reduces the area with low magnetic resistance and increases the magnet magnetomotive force, which causes magnetic saturation and inhibits torque increase. Therefore, making the thickness D411 of the short side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, larger than the thickness D412 of the short side of the first layer magnet 412 on the rotating side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other, can alleviate the inhibition of torque increase caused by magnetic saturation.
  • the effect of weakening the magnet magnetic flux by the armature magnetic flux can be more effectively utilized.
  • a similar effect can be obtained by making the thicknesses of the first layer magnets 411 and 412 the same and using a magnetic material with a higher residual magnetic flux density for the magnetic material of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side than the magnetic material of the first layer magnet 412 on the rotating side.
  • Fig. 16 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 6.
  • Fig. 16 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 16.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the thickness D421 of the short side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is set to be greater than the thickness D422 of the short side of the second layer magnet 422 on the rotation side.
  • Increasing the amount of magnets is an effective way to increase torque, but increasing the amount of magnets reduces the area with low magnetic resistance and increases the magnet magnetomotive force, which causes magnetic saturation and inhibits torque increase. Therefore, making the thickness D421 of the short side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, larger than the thickness D422 of the short side of the second layer magnet 422 on the rotating side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other, can alleviate the inhibition of torque increase caused by magnetic saturation.
  • the effect of weakening the magnet magnetic flux by the armature magnetic flux can be more effectively utilized.
  • the same effect can be obtained by making the thicknesses of the second layer magnets 421 and 422 the same and using a magnetic material with a higher residual magnetic flux density for the magnetic material of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side than for the magnetic material of the second layer magnet 422 on the rotating side.
  • Fig. 17 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 7.
  • Fig. 17 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 17.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotation side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnets on the rotation side and the second layer magnets on the rotation side is made larger toward the inner diameter side.
  • the first layer magnet 412 on the rotating side is composed of two split magnets 412a and 412b.
  • the shapes of the split magnets 412a and 412b are the same as the shape of the first layer magnet 411 on the counter-rotating side.
  • magnets of the same shape can be used as the first layer magnets, allowing magnets to be manufactured efficiently. Also, compared to when magnets of different shapes are used as the first layer magnets, the complexity of identifying magnets and the risk of handling errors can be reduced. Furthermore, by configuring the first layer magnet on the rotating side from two split magnets, the path of the eddy currents becomes longer and the magnetic resistance becomes higher, reducing the losses generated in the first layer magnet on the rotating side.
  • Fig. 18 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 8.
  • Fig. 18 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 18.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnets on the rotating side and the second layer magnets on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is composed of two split magnets 411a and 411b
  • the first layer magnet 412 on the rotation side is composed of three split magnets 412a, 412b, and 412c.
  • the split magnets 411a, 411b, 412a, 412b, and 412c all have the same shape.
  • the first layer magnet 411 on the counter-rotation side and the first layer magnet 412 on the rotation side may be composed of four or more split magnets of the same shape, other than as shown in FIG. 18. In this case, the number of split magnets constituting the first layer magnet 411 on the counter-rotation side should be less than the number of split magnets constituting the first layer magnet 412 on the rotation side.
  • the first layer magnets In a rotating electric machine configured in this way, multiple magnets of the same shape can be used as the first layer magnets, allowing magnets to be manufactured efficiently. Also, compared to using magnets of different shapes as the first layer magnets, the complexity of identifying magnets and the risk of handling errors can be reduced. Furthermore, by configuring the first layer magnet from multiple split magnets, the path of eddy currents becomes longer and the magnetic resistance becomes higher, allowing the loss generated in the first layer magnet to be reduced.
  • Fig. 19 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 9.
  • Fig. 19 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 19.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotation side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnets on the rotation side and the second layer magnets on the rotation side is made larger toward the inner diameter side.
  • the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is composed of two split magnets 421a and 421b.
  • the shapes of the split magnets 421a and 421b are the same as the shape of the second layer magnet 422 on the rotation side.
  • magnets of the same shape can be used as the second-layer magnets, allowing magnets to be manufactured efficiently. Also, compared to when magnets of different shapes are used as the second-layer magnets, the complexity of identifying magnets and the risk of handling errors can be reduced. Furthermore, by configuring the second-layer magnet on the counter-rotation side from two split magnets, the path of the eddy currents becomes longer and the magnetic resistance becomes higher, allowing the loss generated in the second-layer magnet on the counter-rotation side to be reduced.
  • Fig. 20 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 10.
  • Fig. 20 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 20.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotating side, the width of the region where the magnetomotive force of the magnet and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnetomotive force of the magnet and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnets on the rotating side and the second layer magnets on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the first layer magnet 412 on the rotating side is composed of two divided magnets 412a and 412b.
  • the second layer magnet 421 on the counter-rotating side is composed of four divided magnets 421a, 421b, 421c, and 421d.
  • the second layer magnet 422 on the rotating side is composed of four divided magnets 422a, 422b, 422c, and 422d.
  • the shapes of two or more of the divided magnets are set to the same shape.
  • the shapes of the magnets that are different are set to shapes that are easily distinguishable. In the example shown in Figure 20, the shapes of all the magnets other than divided magnet 412b are set to the same shape.
  • the first layer magnet 411 and the divided magnets 412a, 421a, 421b, 421c, 421d, 422a, 422b, 422c, and 422d all have the same shape.
  • the first layer magnet 412 and the second layer magnets 421 and 422 on the rotating side may be composed of five or more divided magnets of the same shape, other than those shown in FIG. 20.
  • first and second layer magnets In a rotating electric machine configured in this manner, multiple magnets of the same shape can be used as the first and second layer magnets, allowing magnets to be manufactured efficiently. In addition, because magnets of different shapes are shaped to be easily distinguished, the complexity of distinguishing magnets and handling errors can be reduced. Furthermore, by configuring the first and second layer magnets from multiple split magnets, the path of eddy currents becomes longer and the magnetic resistance increases, allowing losses generated in the first and second layer magnets to be reduced.
  • Fig. 21 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to an eleventh embodiment.
  • Fig. 21 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in the first embodiment, except for the structure of the rotor shown in Fig. 21.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetric and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotation side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnets on the rotation side and the second layer magnets on the rotation side is made larger toward the inner diameter side.
  • the rotating electric machine of this embodiment has a first layer magnet slot 510 formed in a V-shape with the spacing increasing toward the outer diameter side, a second layer magnet slot 520 formed on the inner diameter side of the first layer magnet slot 510, and a third layer magnet slot 530 formed on the inner diameter side of the second layer magnet slot 520.
  • the third layer magnet slot 530 has a bent slot on the counter-rotation side.
  • a third layer magnet 431 is inserted into the slot on the counter-rotation side of the third layer magnet slot 530, and a third layer magnet 432 is inserted into the slot on the rotation side.
  • the first layer magnet 412 on the rotating side is composed of two divided magnets 412a and 412b.
  • the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is composed of three divided magnets 421a, 421b, and 421c.
  • the second layer magnet 422 on the rotating side is composed of two divided magnets 422a and 422b.
  • the third layer magnet 431 on the counter-rotation side is composed of seven divided magnets 431a, 431b, 431c, 431d, 431e, 431f, and 431g.
  • the third layer magnet 432 on the rotating side is composed of four divided magnets 432a, 432b, 432c, and 432d.
  • the first layer magnet, second layer magnet, and third layer magnet may be composed of five or more divided magnets in addition to those shown in FIG. 21.
  • the number of split magnets that make up the magnet on the counter-rotation side can be configured to be different from the number of split magnets that make up the magnet on the rotation side.
  • the shapes of two or more magnets are set to be the same.
  • the shapes of the magnets that are different are set to be easily distinguishable.
  • first, second and third layer magnets In a rotating electric machine configured in this manner, multiple magnets of the same shape can be used as the first, second and third layer magnets, allowing magnets to be manufactured efficiently. In addition, because magnets of different shapes are easily distinguishable, the complexity of distinguishing magnets and handling errors can be reduced. Furthermore, by configuring the first, second and third layer magnets from multiple split magnets, the path of eddy currents becomes longer and the magnetic resistance increases, allowing the losses generated in the first, second and third layer magnets to be reduced.
  • Fig. 22 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 12.
  • Fig. 22 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 22.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnets on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnets on the rotation side, the width of the region where the magnetomotive force of the magnet and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnetomotive force of the magnet and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the distance between the first layer magnets on the rotation side and the second layer magnets on the rotation side is made larger toward the inner diameter side.
  • the length of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is W421, and the length of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side is W422.
  • W422 is shorter than W421.
  • the shortest distance between the first layer magnet 411 on the counter-rotation side and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is D11
  • the shortest distance between the first layer magnet 412 on the rotation side and the second layer magnet 422 on the rotation side is D12.
  • D12 is larger than D11.
  • the distance between the first layer magnet 412 on the rotation side and the second layer magnet 422 on the rotation side becomes larger as it goes toward the inner diameter side.
  • Increasing the amount of magnets is an effective way to increase torque, but increasing the amount of magnets reduces the area of low magnetic resistance and increases the magnet magnetomotive force, which causes magnetic saturation and inhibits torque increase. Therefore, in order to increase the amount of magnets on the counter-rotation side, where the magnet magnetomotive force and armature magnetomotive force weaken each other, compared to the amount of magnets on the rotation side, where the magnet magnetomotive force and armature magnetomotive force strengthen each other, making the length W422 of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side shorter than the length W421 of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side can alleviate the inhibition of torque increase caused by magnetic saturation. Therefore, in a rotating electric machine configured in this way, the effect of weakening the magnet magnetic flux by the armature magnetic flux can be more effectively utilized.
  • Fig. 23 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 13.
  • Fig. 23 is an enlarged cross-sectional view of the outer periphery of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 23.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the outermost surface 520a of the second-layer magnet slot 520 on the counter-rotation side and the outermost surface 21a of the rotor core 21 facing it form the counter-rotation side outer bridge 121.
  • the outermost surface 520b of the second-layer magnet slot 520 on the rotation side and the outermost surface 21a of the rotor core 21 facing it form the rotation side outer bridge 122.
  • the length of the long side of the second-layer magnet 421 on the counter-rotation side is longer than the length of the long side of the second-layer magnet 422 on the rotation side, so the mass of the second-layer magnet 421 on the counter-rotation side is heavier than the mass of the second-layer magnet 422 on the rotation side.
  • the stress applied to the outer bridge 122 by the centrifugal force during rotation is smaller than the stress applied to the outer bridge 121.
  • the radial width D122 of the outer bridge 122 on the rotation side is set smaller than the radial width D121 of the outer bridge 121 on the counter-rotation side.
  • the radial width D121 of the outer periphery bridge 121 on the counter-rotation side is set smaller than the radial width D122 of the outer periphery bridge 122 on the rotation side, so that leakage magnetic flux of the outer periphery bridge can be reduced.
  • Fig. 24 is an enlarged cross-sectional view of a rotor in a rotating electric machine according to embodiment 14.
  • Fig. 24 is an enlarged cross-sectional view of one pole of the rotor.
  • the configuration of the rotating electric machine according to this embodiment is the same as the configuration of the rotating electric machine described in embodiment 1, except for the rotor structure shown in Fig. 24.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the thickness D411 of the short side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side is set to be larger than the thickness D412 of the short side of the first layer magnet 412 on the rotation side.
  • the length W422 of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side is set to be shorter than the length W421 of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side.
  • the shortest distance D11 between the first layer magnet 411 and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is set to be smaller than the shortest distance D12 between the first layer magnet 412 and the second layer magnet 422 on the rotation side.
  • Increasing the amount of magnets is an effective way to increase torque, but increasing the amount of magnets reduces the area of low magnetic resistance and increases the magnet magnetomotive force, which causes magnetic saturation and inhibits torque increase. Therefore, making the thickness D411 of the short side of the first layer magnet 411 on the counter-rotation side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, larger than the thickness D412 of the short side of the first layer magnet 412 on the rotation side, which is the area where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other, and making the length W422 of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side shorter than the length W421 of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side, can alleviate the inhibition of torque increase caused by magnetic saturation.
  • the effect of weakening the magnet magnetic flux by the armature magnetic flux can be more effectively utilized.
  • the same effect can be achieved by making the first layer magnets 411 and 412 the same thickness and using a magnetic material for the first layer magnet 411 on the counter-rotation side that has a higher residual magnetic flux density than the magnetic material for the first layer magnet 412 on the rotation side.
  • the arrangement of the first layer magnets is asymmetrical and closer to the counter-rotation side, the length of the long side of the first layer magnet on the counter-rotation side is shorter than the length of the long side of the first layer magnet on the rotating side, the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force strengthen each other is made larger than the width of the region where the magnet magnetomotive force and the armature magnetomotive force weaken each other, and further, the gap between the first layer magnet on the rotating side and the second layer magnet on the rotating side is made larger toward the inner diameter side.
  • the thickness D421 of the short side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is set to be larger than the thickness D422 of the short side of the second layer magnet 422 on the rotation side.
  • the length W422 of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side is set to be shorter than the length W421 of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side.
  • the shortest distance D11 between the first layer magnet 411 on the counter-rotation side and the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is set to be smaller than the shortest distance D12 between the first layer magnet 412 on the rotation side and the second layer magnet 422 on the rotation side.
  • the thickness D421 of the short side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side is made larger than the thickness D422 of the short side of the second layer magnet 422 on the rotation side, and the length W422 of the long side of the second layer magnet 422 on the rotation side is made shorter than the length W421 of the long side of the second layer magnet 421 on the counter-rotation side, which can alleviate the inhibition of torque increase caused by magnetic saturation.
  • the effect of weakening the magnet magnetic flux by the armature magnetic flux can be more effectively utilized.
  • the same effect can be achieved by making the second-layer magnets 421 and 422 the same thickness and using a magnetic material for the second-layer magnet 421 on the counter-rotation side that has a higher residual magnetic flux density than the magnetic material for the second-layer magnet 422 on the rotation side.
  • a rotating electric machine including a stator having a stator core and a stator coil, and a rotor disposed on an inner diameter side of the stator via a gap, the rotor being driven to rotate in one direction about a rotation axis by an alternating current
  • the rotor has a rotor core and a plurality of magnets inserted into magnet slots provided in the rotor core, In a cross section perpendicular to the rotation axis,
  • the magnet slots have a structure in which V-shaped slots whose spacing increases toward the outer diameter side are arranged in multiple layers in the radial direction, and a counter-rotation side magnet and a rotation side magnet are inserted into each of the multiple-layered magnet slots to form one pole, a length of the counter-rotation side magnet inserted into the magnet slot of the first layer along the magnet slot is shorter than a length of the rotation side magnet along the magnet slot, a line segment connecting an intersection point between
  • Appendix 3 A rotating electric motor as described in Appendix 1 or 2, characterized in that the length along the magnet slot of the counter-rotation side magnet inserted into at least one of the magnet slots arranged in multiple layers is different from the length along the magnet slot of the rotating side magnet, at least one of the counter-rotation side magnet and the rotating side magnet is composed of a plurality of split magnets, and at least two or more of the multiple split magnets have the same shape.
  • Appendix 4 A rotating electric machine as described in any one of appendix 1 to 3, characterized in that the length along the magnet slot of the rotating side magnet inserted into the magnet slot of the second layer is shorter than the length along the magnet slot of the counter-rotating side magnet.
  • (Appendix 5) A rotating electric machine as described in any one of appendix 1 to 4, characterized in that the shortest distance between the outermost surface of the counter-rotation side of the magnet slot in the second layer and the outer peripheral surface of the rotor core is greater than the shortest distance between the outermost surface of the rotation side of the magnet slot in the second layer and the outer peripheral surface of the rotor core.
  • (Appendix 6) A rotating electric machine as described in any one of appendix 1 to 5, characterized in that the thickness of the magnet on the counter-rotation side inserted into at least one of the magnet slots arranged in multiple layers is greater than the thickness of the magnet on the rotation side.

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Abstract

磁石スロット（５１０、５２０）は、Ｖ字形状のスロットが径方向に多層に配置された構造を有し、磁石スロットにはそれぞれ反回転側の磁石（４１１、４２１）と回転側の磁石（４１２、４２２）とが挿入されて１極が構成されており、反回転側の１層目磁石の長さＷ４１１は、回転側の１層目磁石の長さＷ４１２よりも短く、２つの１層目磁石の外径側の長辺の延長線の交点Ｐ３と内径側の長辺の延長線の交点Ｐ４とを結んだ線分Ｌ３はｄ１よりも反回転側に位置し、回転側の２つの磁石間の最短距離Ｄ１２は、反回転側の２つの磁石間の最短距離Ｄ１１よりも大きく、回転側の１層目磁石と２層目磁石との間隔が内径側に行くにしたがって大きくなっている。

Description

回転電機
　本開示は、回転電機に関する。
　産業機器用途の回転電機、電気自動車用途の回転電機には、小型で高出力化に優位な永久磁石式回転電機が用いられている。永久磁石式回転電機の中でも、回転子コアの内部に永久磁石が埋め込まれた永久磁石式同期回転電機が多用されている。この回転電機においては、回転子コアの内部に外径側に向かってＶ字形に開く２層以上のスロットを有し、そのスロットに永久磁石が埋め込まれた回転子が採用されている。このように構成された回転電機においては、マグネットトルクに加えてリラクタンストルクも積極的に利用できる。
　永久磁石が多層に埋め込まれた回転子を有する回転電機として、マグネットトルクとリラクタンストルクとを効率よく利用するために、回転側に位置する永久磁石の端部の層間の間隔を他の部分の永久磁石の層間の間隔よりも大きくした回転電機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、別の回転電機として、マグネットトルクとリラクタンストルクとの合成トルクのピーク値を向上させるために、回転側に位置する永久磁石の形状と反回転側に位置する永久磁石の形状とを非対称にすると共に、反回転側の回転子コアの外周面に切り欠きを設けた回転電機が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
特開平８－３３６２４６号公報 国際公開第２０２０／１９４３９０号
　しかしながら、回転側に位置する永久磁石の端部の層間の間隔を他の部分の永久磁石の層間の間隔よりも大きくした従来の回転電機においては、反回転側に位置する２層目の永久磁石の磁束の一部が中央部を経由して回転側に位置する１層目の永久磁石へ流れ込むため、磁極の中央部が磁気飽和し易くトルクが低下するという問題があった。また、回転側に位置する永久磁石の形状と反回転側に位置する永久磁石の形状とを非対称にすると共に、反回転側の回転子コアの外周面に切り欠きを設けた従来の回転電機においては、永久磁石を多層に埋め込んだ場合、反回転側に位置する永久磁石の層間の間隔が回転側に位置する永久磁石の層間の間隔よりも大きくなるので、永久磁石の起磁力による磁束と電機子起磁力による磁束との相互作用によるピークトルクが低いという問題があった。
　本開示は、上述の課題を解決するためになされたもので、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる回転電機を提供することを目的とする。
　本開示の回転電機は、固定子コアおよび固定子コイルを有する固定子と、固定子の内径側にギャップを介して配置された回転子とを有し、交流電流で回転軸を中心に回転子が回転駆動される回転電機であって、回転子は、回転子コアと、回転子コアに設けられた磁石スロットに挿入された複数の磁石とを有し、回転軸と直交する断面において、磁石スロットは、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状のスロットが径方向に多層に配置された構造を有し、多層に配置された磁石スロットにはそれぞれ反回転側の磁石と回転側の磁石とが挿入されて１極が構成されており、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石の磁石スロットに沿った長さは、回転側の磁石の磁石スロットに沿った長さよりも短く、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石の磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線と回転側の磁石の磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線との交点と、反回転側の磁石の磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線と回転側の磁石の磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線との交点とを結んだ線分は、１極の寸法中心線よりも反回転側に位置し、１層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石との最短距離は、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石との最短距離よりも大きく、１層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石との間隔は、内径側に行くにしたがって大きくなっている。
　本開示の回転電機は、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石の磁石スロットに沿った長さは、回転側の磁石の磁石スロットに沿った長さよりも短く、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石の磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線と回転側の磁石の磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線との交点と、反回転側の磁石の磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線と回転側の磁石の磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線との交点とを結んだ線分は、１極の寸法中心線よりも反回転側に位置し、１層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石との最短距離は、１層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された反回転側の磁石との最短距離よりも大きく、１層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石と２層目の磁石スロットに挿入された回転側の磁石との間隔は、内径側に行くにしたがって大きく設定されているので、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる。
実施の形態１に係る回転電機の断面図である。 実施の形態１に係る回転電機における回転子の断面図である。 実施の形態１に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態１に係る回転電機における無負荷相電圧波形を示す図である。 実施の形態１に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態１に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態１に係る回転電機における合成トルクの特性を示す図である。 実施の形態２に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態３に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態３に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態３に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態３に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。 実施の形態４に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態５に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態６に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態７に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態８に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態９に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１０に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１１に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１２に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１３に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１４に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。 実施の形態１５に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。
　以下、本開示を実施するための実施の形態に係る回転電機について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一符号は同一もしくは相当部分を示している。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る回転電機の断面図である。図１は、後述する回転軸と直交する方向の断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る回転電機１は、円環形状の固定子１０と、固定子１０の内径側にギャップを介して配置された円環形状の回転子２０とで構成されている。回転子２０の中心部には、円柱形状の回転軸３０が固定されている。固定子１０と回転子２０とは、回転軸３０を共通の軸として同軸状に配置されている。回転軸３０の軸方向の両端にはベアリングが配置されており、固定子１０に対して回転子２０が回転自在に保持されている。図１に示すように、本開示の明細書に係る回転電機は、反時計回りに回転するものとして説明する。そして、反時計回りの方向を回転側、時計回りの方向を反回転側と称する。つまり、本開示の明細書に係る回転電機は、回転軸を中心に主に反時計回りに回転駆動されるが、用途に応じて時計回り回転駆動されるときもある。
　また、回転軸３０と平行な方向を軸方向、回転軸３０と直交する方向を径方向、回転軸３０の周りに回転する方向を周方向と称する。さらに、内径側とは径方向において回転軸３０へ近づく方向であり、外径側とは径方向において回転軸３０から遠ざかる方向である。
　固定子１０は、円環形状のバックコア１１と、バックコア１１から内径側に延伸されたティース１２と、隣り合うティース１２とバックコア１１とによって囲まれたスロットに配置された固定子コイル１３とで構成されている。バックコア１１とティース１２とは一体で固定子コアを構成している。本実施の形態の回転電機１においては、４８個のティース１２が周方向に均等に配置されており、ティース１２の間に形成された４８個のスロットにはそれぞれ固定子コイル１３が配置されている。
　図２は、本実施の形態に係る回転電機における回転子の断面図である。図２は、回転軸３０と直交する方向の断面図である。本実施の形態の回転子２０は、円環形状の回転子コア２１と磁石とで構成されている。回転子コア２１の中心部には回転軸３０が固定されている。
　回転子コア２１には、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０と、１層目の磁石スロット５１０よりも内径側に形成された２層目の磁石スロット５２０とが設けられている。２層目の磁石スロット５２０も１層目の磁石スロット５１０と同様にＶ字形状に形成されている。１層目の磁石スロット５１０の反回転側のスロットには１層目磁石４１１が挿入されており、回転側のスロットには１層目磁石４１２が挿入されている。また、２層目の磁石スロット５２０の反回転側のスロットには２層目磁石４２１が挿入されており、回転側のスロットには２層目磁石４２２が挿入されている。これ以降、磁石スロットに沿った方向を磁石の長辺と称し、長辺の方向と直交する方向を磁石の短辺と称する。１層目磁石４１１、４１２および２層目磁石４２１、４２２は平板形状の永久磁石であり、短辺に平行に配向されて全て同じ方向に着磁されている。これら４個の永久磁石で１つの極を形成しており、この１つの極が周方向に等間隔に８個配置されている。図２に示すように、隣り合う極の着磁方向は、径方向に互いに逆になるように設定されている。
　回転子２０の回転中心を点Ｏとする。１極の内径側でかつ反回転側で隣り合う極との距離が最短となる点を点Ｐ１とし、１極の内径側でかつ回転側で隣り合う極との距離が最短となる点を点Ｐ２とする。図２に示す回転子２０においては、２層目磁石４２１と４２２との間隔が最小となる点がそれぞれ点Ｐ１、点Ｐ２となる。そして、点Ｐ１と点Ｏとを結ぶ線分を線分Ｌ１とし、点Ｐ２と点Ｏとを結ぶ線分を線分Ｌ２とする。さらに、線分Ｌ１と線分Ｌ２との二等分線を直線ｑ１とする。点Ｏを中心に直線ｑ１から回転側に電気角でπの角度をもつ直線を直線ｑ２とする。回転子２０の１極は、直線ｑ１と直線ｑ２とに囲まれた部分となる。また、点Ｏを中心に直線ｑ１から回転側に電気角でπ／２の角度をもつ直線を直線ｄ１とする。直線ｄ１は、回転子２０の１極の寸法中心線となる。
　図３は、本実施の形態に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図３は、回転子２０の１つの極を拡大した断面図である。反回転側の１層目磁石４１１の磁石スロット５１０に沿った長さをＷ４１１とし、回転側の１層目磁石４１２の磁石スロット５１０に沿った長さをＷ４１２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｗ４１１はＷ４１２よりも短い。
　反回転側の１層目磁石４１１の外径側の長辺を延長させた直線と、回転側の１層目磁石４１２の外径側の長辺を延長させた直線とが交わる点を点Ｐ３とし、反回転側の１層目磁石４１１の内径側の長辺を延長させた直線と、回転側の１層目磁石４１２の内径側の長辺を延長させた直線とが交わる点を点Ｐ４とする。そして、点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ線分を線分Ｌ３とする。本実施の形態の回転電機においては、線分Ｌ３は直線ｄ１よりも反回転側に位置する。
　反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との最短距離をＤ１１とし、回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との最短距離をＤ１２とする。また、１層目の磁石スロット５１０と２層目の磁石スロット５２０との反回転側における周方向の最短距離をＤ２１とし、１層目の磁石スロット５１０と２層目の磁石スロット５２０との回転側における周方向の最短距離をＤ２２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｄ１２がＤ１１よりも大きいこと、およびＤ２２がＤ２１よりも大きいことの少なくとも一方の条件が満足されている。これらの２つの条件の少なくとも一方の条件が満足されていることは、回転側の１層目磁石４１１と回転側の２層目磁石４２２との間隔が反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との間隔よりも大きいことが満足されている。なお、本実施の形態において、これ以降の説明ではＤ１２がＤ１１よりも大きいことが満足されているとして説明する。
　また、反回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２１との間隔は内径側に行くにしたがって大きくなっており、回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２２との間隔も内径側に行くにしたがって大きくなっている。すなわち、Ｖ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０のなす角が、Ｖ字形状に形成された２層目の磁石スロット５２０のなす角よりも大きくなっている。
　このように構成された回転電機においては、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の磁路が狭くなり、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の磁路が広くなると共に、内径側に行くにしたがってそれらの磁路が広くなっている。そのため、この回転電機は、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる。以下にその理由を説明する。
　図４は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図４は、有限要素法を用いて解析した無負荷条件における磁束ベクトルを示している。反回転側の１層目磁石４１１から外径側に発生した磁束は、１層目磁石４１１とギャップとの間の領域Ａ１では方向を変えずにティース１２へ流れ込んでいる。回転側の１層目磁石４１２から外径側に発生した磁束も、１層目磁石４１２とギャップとの間の領域Ａ２では方向を変えずにティース１２へ流れ込んでいる。
　反回転側の２層目磁石４２１から外径側に発生した磁束は、一部は１層目磁石４１１と２層目磁石４２１とに挟まれた領域Ｂ１へ流れるが、他の一部は回転側の１層目磁石４１２と２層目磁石４２２とに挟まれた直線ｄ１を跨ぐ領域Ｂ３に流れる。その理由は、反回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さＷ４１１が回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さＷ４１２よりも短いこと、およびＤ１２がＤ１１よりも大きいことに起因する。領域Ｂ１ではパーミアンスの低い１層目磁石４１１と２層目磁石４２１とに挟まれた回転子コア２１の磁路が狭いため、磁束は１層目磁石４１１の長辺に沿う方向に流れる。さらに磁束は、そこから１層目磁石４１１および対向するティース１２へ流れ込む。反回転側の２層目磁石４２１には、反回転側の隣の極を構成する回転子コア２１から２層目磁石４２１の内径側の領域Ｄ１を経由して直線ｑ１の方向から磁束が流れ込んでいる。一方、回転子コア２１の表面近傍の直線ｑ１に近い領域Ｃ１を通る磁束ベクトルは小さい。
　回転側の２層目磁石４２２から外径側に発生した磁束は、一部が１層目磁石４１２と２層目磁石４２２とに挟まれた領域Ｂ２へ流れ込み、他の一部は領域Ｂ３へ流れ込む。領域Ｂ２ではパーミアンスの低い１層目磁石４１２と２層目磁石４２２とに挟まれた回転子コア２１の磁路が広いため、磁束は円弧を描く形で方向を変え、１層目磁石４１２および対向するティース１２へ流れ込む。回転側の２層目磁石４２２には、回転側の隣の極を構成する回転子コア２１から２層目磁石４２２の内径側の領域Ｄ２を経由して直線ｑ２の方向から磁束が流れ込んでいる。一方、回転子コア２１の表面近傍の直線ｑ２に近い領域Ｃ２を通る磁束ベクトルは小さい。領域Ｂ３には２層目磁石４２１、４２２の両方で発生した磁束が流れ込み、領域Ｂ３を通過した磁束は回転側の１層目磁石４１２および領域Ｂ２に流れ込んでいる。
　図５は、本実施の形態に係る回転電機における無負荷相電圧波形を示す図である。図５は、有限要素法を用いて解析した無負荷相電圧波形を示している。図５において、横軸は電気角で示した回転子の位置であり、縦軸は無負荷相電圧の相対値である。無負荷相電圧波形は、回転子の位置が電気角で１２０度および３００度付近の極中心に対して遅れ側の電圧が低い非対称な２つの山の波形となっている。これは、図４に示されたように、極中心に対して遅れ側では反回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２１とに挟まれた回転子コア２１の領域Ｂ１が狭いため強い磁気飽和が発生するが、極中心に対して進み側では回転側の１層目磁石４１２と２層目磁石４２２とに挟まれた回転子コア２１の領域Ｂ２およびＢ３が広いため磁気飽和が発生しにくいことに起因する。
　図６は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図６は、回転子の磁石には起磁力を与えない条件のもとで固定子コイルに合成トルクが最大となる電流位相の電機子起磁力を与える条件を有限要素法によって解析したときの磁束ベクトルを示している。
　固定子コイル１３で発生した磁束は、ティース１２から対向する回転子コア２１の領域Ａ１、領域Ｂ１および領域Ｃ１へ流れ込む。領域Ａ１へ流れ込んだ磁束は、領域Ａ２および領域Ｂ２を通り、ティース１２へ戻る。このとき、図６に示す領域Ａ１の磁束の方向は、図４に示す領域Ａ１の磁束の方向とは逆となり、互いに打ち消し合う方向である。図６に示す領域Ａ２の磁束の方向は、図４に示す領域Ａ２の磁束の方向と交差する方向である。
　領域Ｂ１へ流れ込んだ磁束は、領域Ｂ３および領域Ｂ２を通りティース１２へ戻る。このとき、図６に示す領域Ｂ１の磁束の方向は、図４に示す領域Ｂ１の磁束の方向とは逆となり、互いに打ち消し合う方向である。図６に示す領域Ｂ２および領域Ｂ３の磁束の方向は、図４に示す領域Ｂ２および領域Ｂ３の磁束の方向と同じ向きであり、互いに強め合う方向である。
　領域Ｃ１へ流れ込んだ磁束は、領域Ｄ１、領域Ｄ２および領域Ｃ２を通りティース１２へ戻る。図４に示す領域Ｃ１および領域Ｃ２の磁束ベクトルは小さかったが、図６に示す領域Ｃ１および領域Ｃ２の磁束ベクトルは互いに逆の向きの磁束ベクトルとなり、領域Ｃ１および領域Ｃ２は磁路として有効に利用されている。図６に示す領域Ｄ１および領域Ｄ２の磁束の方向は、図４に示す領域Ｄ１および領域Ｄ２の磁束の方向に交差する方向である。
　図７は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図７は、回転電機の合成トルクが最大となる条件を有限要素法によって解析したときの磁束ベクトルを示している。
　領域Ａ１および領域Ｂ１においては、上述の通り、磁石起磁力による磁束の方向と電機子起磁力による磁束の方向とが互いに逆になるため磁束量は少ない。一方、領域Ａ２、領域Ｂ２および領域Ｂ３においては、磁石起磁力による磁束の方向と電機子起磁力による磁束の方向とが同じになるため磁束量は多い。
　図８は、本実施の形態に係る回転電機における合成トルクの特性を示す図である。図８は、本実施の形態の回転電機において、電流値が一定の条件で電流位相角に対する合成トルクの変化を有限要素法によって解析した結果である。図８において、横軸は電流位相角であり、縦軸は合成トルクの相対値である。合成トルクは、マグネットトルクとリラクタンストルクとを合成したトルクである。図８において、実線は本実施の形態の回転電機の合成トルク、破線は比較例の回転電機の合成トルクである。ここで、比較例の回転電機とは、図３に示す回転電機の回転子において、１層目の磁石スロット５１０の形状および１層目磁石４１１、４２１の形状を直線ｄ１に対して対称にした回転子を有する回転電機である。
　図８に示すように、本実施の形態の回転電機の合成トルクがピークとなる電流位相角は比較例の回転電機の合成トルクがピークとなる電流位相角よりも小さくなる。また、本実施の形態の回転電機の合成トルクのピーク値は、比較例の回転電機の合成トルクのピーク値よりも大きくなる。
　１層目の磁石スロットの形状および１層目磁石の形状を直線ｄ１に対して対称にした比較例の回転電機においては、マグネットトルクは電流位相角が０度のときに正のピーク値となる。しかし、電流位相角が０度のときは固定子と回転子との位置関係がｑ軸からの磁気抵抗が最小となる位置関係になるため、リラクタンストルクはゼロになる（ｄ軸電流はゼロ）。一方、電流位相角が９０度のときは固定子と回転子との位置関係がｄ軸からの磁気抵抗が最小となる位置関係になるため、リラクタンストルクはゼロになる（ｑ軸電流はゼロ）。ここで、回転子の磁石の配置を非対称として磁気抵抗が最大または最小となる電流位相角を比較例の回転電機において定義した電流位相角０度または９０度からずらすことができれば、リラクタンストルクのピーク位置を変えることができる。１層目の磁石スロットの形状および１層目磁石の形状を直線ｄ１に対して反回転側に配した本実施の形態の回転電機においては、電流位相角０度のときに比較例の回転電機のリラクタンストルク以上のリラクタンストルクが発生し、電流位相角９０度のときに負のリラクタンストルクが発生するので、リラクタンストルクを電流位相角に対して進ませることができる。その結果、本実施の形態の回転電機においては、マグネットトルクが正のピーク値となるときの電流位相角とリラクタンストルクが正のピーク値となるときの電流位相角とが接近したことで合成トルクの正のピーク値がより大きくなったと推定される。
　上述の通り、本実施の形態の回転電機１においては、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に反回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さＷ４１１を回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さＷ４１２よりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域Ｂ２の幅に関係するＤ１２を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域Ｂ１の幅に関係するＤ１１よりも大きくし、さらに、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域Ｂ３の幅が領域Ｂ２の幅よりも大きくなるように回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。その結果、本実施の形態の回転電機は、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる。
　なお、本実施の形態の回転電機において、Ｖ字形状に形成された磁石スロットは反回転側の磁石スロットと回転側の磁石スロットとがつながっているが、反回転側の磁石スロットと回転側の磁石スロットとは内径側で分離されていてもよい。
実施の形態２．
　図９は、実施の形態２に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図９は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図９に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。
　本実施の形態の回転子は、磁石スロットが３層になっている。図９に示すように、本実施の形態の回転子コア２１には、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０と、１層目の磁石スロット５１０よりも内径側に形成された２層目の磁石スロット５２０と、２層目の磁石スロット５２０よりも内径側に形成された３層目の磁石スロット５３０とが設けられている。２層目の磁石スロット５２０および３層目の磁石スロット５３０も１層目の磁石スロット５１０と同様にＶ字形状に形成されている。１層目の磁石スロット５１０の反回転側のスロットには１層目磁石４１１が挿入されており、回転側のスロットには１層目磁石４１２が挿入されている。また、２層目の磁石スロット５２０の反回転側のスロットには２層目磁石４２１が挿入されており、回転側のスロットには２層目磁石４２２が挿入されている。さらには、３層目の磁石スロット５３０の反回転側のスロットには３層目磁石４３１が挿入されており、回転側のスロットには３層目磁石４３２が挿入されている。１層目磁石４１１、４１２、２層目磁石４２１、４２２および３層目磁石４３１、４３２は平板形状の永久磁石であり、短辺に平行に配向されて全て同じ方向に着磁されている。これら６個の永久磁石で１つの極を形成しており、この１つの極が周方向に等間隔に８個配置されている。隣り合う極の着磁方向は、径方向に互いに逆になるように設定されている。
　回転子２０の回転中心を点Ｏとする。１極の内径側でかつ反回転側で隣り合う極との距離が最短となる点を点Ｐ１とし、１極の内径側でかつ回転側で隣り合う極との距離が最短となる点を点Ｐ２とする。図９に示す回転子においては、３層目磁石４３１と４３２との間隔が最小となる点がそれぞれ点Ｐ１、点Ｐ２となる。そして、点Ｐ１と点Ｏとを結ぶ線分を線分Ｌ１とし、点Ｐ２と点Ｏとを結ぶ線分を線分Ｌ２とする。さらに、線分Ｌ１と線分Ｌ２との二等分線を直線ｑ１とする。点Ｏを中心に直線ｑ１から回転側に電気角でπの角度をもつ直線を直線ｑ２とする。回転子２０の１極は、直線ｑ１と直線ｑ２とに囲まれた部分となる。また、点Ｏを中心に直線ｑ１から回転側に電気角でπ／２の角度をもつ直線を直線ｄ１とする。直線ｄ１は、回転子２０の１極の寸法中心線となる。
　反回転側の１層目磁石４１１の外径側の長辺を延長させた直線と、回転側の１層目磁石４１２の外径側の長辺を延長させた直線とが交わる点を点Ｐ３とし、回転側の１層目磁石４１１の内径側の長辺を延長させた直線と、反回転側の１層目磁石４１２の内径側の長辺を延長させた直線とが交わる点を点Ｐ４とする。そして、点Ｐ３と点Ｐ４とを結ぶ線分を線分Ｌ３とする。本実施の形態の回転電機においては、線分Ｌ３は、直線ｄ１よりも反回転側に位置する。
　また、回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さをＷ４１１とし、反回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さをＷ４１２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｗ４１１はＷ４１２よりも短い。
　さらに、反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との最短距離をＤ１１とし、回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との最短距離をＤ１２とする。また、１層目の磁石スロット５１０と２層目の磁石スロット５２０との反回転側における周方向の最短距離をＤ２１とし、１層目の磁石スロット５１０と２層目の磁石スロット５２０との回転側における周方向の最短距離をＤ２２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｄ１２がＤ１１よりも大きいこと、およびＤ２２がＤ２１よりも大きいことの少なくとも一方の条件が満足されている。これらの２つの条件の少なくとも一方の条件が満足されていることは、回転側の１層目磁石４１１と回転側の２層目磁石４２２との間隔が反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との間隔よりも大きいことが満足されている。なお、本実施の形態において、これ以降の説明ではＤ１２がＤ１１よりも大きいことが満足されているとして説明する。
　また、反回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２１との間隔は内径側に行くにしたがって大きくなっており、回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２２との間隔も内径側に行くにしたがって大きくなっている。すなわち、Ｖ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０のなす角が、Ｖ字形状に形成された２層目の磁石スロット５２０のなす角よりも大きくなっている。なお、Ｖ字形状に形成された３層目の磁石スロット５３０のなす角は、Ｖ字形状に形成された２層目の磁石スロット５２０のなす角と同じである。言い換えると、Ｖ字形状に形成された１層目の磁石スロットのなす角は、Ｖ字形状に形成された他の層の磁石スロットのなす角よりも大きい。
　このように構成された回転電機においては、実施の形態１と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に反回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さＷ４１１を回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さＷ４１２よりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅に関係するＤ１２を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅に関係するＤ１１よりも大きくし、さらに、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。その結果、本実施の形態の回転電機は、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる。
実施の形態３．
　図１０は、実施の形態３に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１０は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１０に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。
　図１０に示すように、本実施の形態の回転子においては、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０は、１層目の反回転側磁石スロット５１１と回転側磁石スロット５１２とで構成されている。反回転側磁石スロット５１１と回転側磁石スロット５１２との間には、回転子コア２１の一部である中央ブリッジ１１０が設けられている。また、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された２層目の磁石スロット５２０は、２層目の反回転側磁石スロット５２１と回転側磁石スロット５２２とで構成されている。反回転側磁石スロット５２１と回転側磁石スロット５２２との間には、回転子コア２１の一部である中央ブリッジ１２０が設けられている。
　さらに、本実施の形態の回転子においては、回転時の遠心力により発生する応力を許容値以下とするために、１層目の反回転側磁石スロット５１１および回転側磁石スロット５１２の外周部には回転子コア２１の一部である外周ブリッジ１１１、１１２がそれぞれ設けられており、２層目の反回転側磁石スロット５２１および回転側磁石スロット５２２の外周部には回転子コア２１の一部である外周ブリッジ１２１、１２２がそれぞれ設けられている。
　本実施の形態の回転電機の構成は、磁石スロットの形状以外は、実施の形態１と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さを回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅に関係するＤ１２を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅に関係するＤ１１よりも大きくし、さらに、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。その結果、本実施の形態の回転電機は、磁極の中央部における磁気飽和によるトルク低下を抑制し、ピークトルクを向上させることができる。
　また、この回転電機においては、回転子に外周ブリッジおよび中央ブリッジが設けられているので、回転時の遠心力による外周ブリッジへの応力集中を緩和することができるため、許容回転数を拡大することができる。
　図１１は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図１１は、有限要素法を用いて解析した無負荷条件における磁束ベクトルを示している。反回転側の１層目磁石４１１から外径側に発生した磁束は、一部が中央ブリッジ１１０の領域Ａ４へ流れ込んでいる。また、回転側の１層目磁石４１２から外径側に発生した磁束も、一部が中央ブリッジ１１０の領域Ａ４へ流れ込んでいる。反回転側の２層目磁石４２１から外径側に発生した磁束は、一部が中央ブリッジ１２０の領域Ｂ４へ流れ込んでいる。さらに、回転側の２層目磁石４２２から外径側に発生した磁束も、一部が中央ブリッジ１２０の領域Ｂ４へ流れ込んでいる。その結果、領域Ａ１、領域Ａ２、領域Ｂ１、領域Ｂ２および領域Ｂ３に流れる磁束は、実施の形態１で示した図４に比べて減少している。
　図１２は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図１２は、回転子の磁石には起磁力を与えない条件のもとで固定子コイルに合成トルクが最大となる電流位相の電機子起磁力を与える条件を有限要素法によって解析したときの磁束ベクトルを示している。
　固定子コイル１３で発生した磁束は、ティース１２から対向する回転子コア２１の領域Ａ１、領域Ａ４、領域Ｂ１および領域Ｃ１へ流れ込む。領域Ａ１および領域Ａ４へ流れ込んだ磁束の一部は、領域Ｂ４、領域Ｄ２および領域Ｃ２を通り、ティース１２へ戻る。その結果、領域Ａ２、領域Ｂ２および領域Ｂ３に流れる磁束は、実施の形態１で示した図６に比べて減少している。
　図１３は、本実施の形態に係る回転電機における磁束ベクトルを示す図である。図１３は、回転電機の合成トルクが最大となる条件を有限要素法によって解析したときの磁束ベクトルを示している。
　領域Ａ１へ流れ込んだ磁束の一部は領域Ａ４へ流れ込んでおり、その一部は隣接する磁石を介して漏れ磁束としてループを形成している。また、領域Ｃ１、領域Ｄ１および反回転側の２層目磁石４２１を通過した磁束の一部は領域Ｂ４へ流れ込んでおり、その一部は隣接する磁石を介して漏れ磁束としてループを形成している。その結果、領域Ａ２、領域Ｂ１、領域Ｂ２および領域Ｂ３へ流れる磁束は、実施の形態１で示した図７に比べて減少する。
　前述した漏れ磁束はトルクに寄与しないが、領域Ａ４および領域Ｂ４が配される回転子の中央部では磁束がさらに増加する。この増加した磁束が回転子の中央部の磁束密度を増加させ有効磁束と合わせて磁気飽和を起こすと、有効磁束が減少してトルク低下につながる。領域Ａ４および領域Ｂ４が配されることは、回転子の中央部の磁気飽和が起こりやすくなるため、回転側の１層目磁石４１２と２層目磁石４２２との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしていることが本実施の形態の回転電機においても有効である。
実施の形態４．
　図１４は、実施の形態４に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１４は、回転子の１つの極の外周部を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１４に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１４に示すように、１層目の磁石スロット５１０の反回転側の最外周面５１０ａと、それと対向する回転子コア２１の外周面２１ａとの間が反回転側の外周ブリッジ１１１である。また、１層目の磁石スロット５１０の回転側の最外周面５１０ｂと、それと対向する回転子コア２１の外周面２１ａとの間が回転側の外周ブリッジ１１２である。
　本実施の形態の回転電機において、反回転側の外周ブリッジ１１１の径方向の幅Ｄ１１１は、回転側の外周ブリッジ１１２の径方向の幅Ｄ１１２よりも小さく設定されている。反回転側の１層目磁石４１１の長辺の長さは回転側の１層目磁石４１２の長辺の長さよりも短いので、反回転側の１層目磁石４１１の質量は回転側の１層目磁石４１２の質量よりも小さい。そのため、回転時の遠心力によって外周ブリッジ１１１にかかる応力は、外周ブリッジ１１２にかかる応力よりも小さい。本実施の形態の回転電機においては、反回転側の外周ブリッジ１１１の径方向の幅Ｄ１１１を回転側の外周ブリッジ１１２の径方向の幅Ｄ１１２よりも小さくすることで、外周ブリッジの漏れ磁束を低減することができる。
実施の形態５．
　図１５は、実施の形態５に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１５は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１５に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１５に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の１層目磁石４１１の短辺の厚みＤ４１１は、回転側の１層目磁石４１２の短辺の厚みＤ４１２よりも大きく設定されている。
　トルクを増加させるために磁石量を増やすことは１つの有効な手段であるが、磁石量の増加により磁気抵抗の小さい領域が減少し磁石起磁力が増加するため、磁気飽和が発生してトルク増加が阻害される。そのため、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の１層目磁石４１１の短辺の厚みＤ４１１を、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の１層目磁石４１２の短辺の厚みＤ４１２よりも大きくすることは、磁気飽和によるトルク増加の阻害を緩和させることができる。したがって、このように構成された回転電機においては、電機子磁束による磁石磁束を弱める効果をより有効に利用することができる。なお、１層目磁石４１１、４１２の厚みを同じとし、反回転側の１層目磁石４１１の磁石材料に回転側の１層目磁石４１２の磁石材料よりも残留磁束密度が大きい磁石材料を用いることで、同様の効果を得ることができる。
実施の形態６．
　図１６は、実施の形態６に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１６は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１６に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１６に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の２層目磁石４２１の短辺の厚みＤ４２１は、回転側の２層目磁石４２２の短辺の厚みＤ４２２よりも大きく設定されている。
　トルクを増加させるために磁石量を増やすことは１つの有効な手段であるが、磁石量の増加により磁気抵抗の小さい領域が減少し磁石起磁力が増加するため、磁気飽和が発生してトルク増加が阻害される。そのため、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の２層目磁石４２１の短辺の厚みＤ４２１を、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の２層目磁石４２２の短辺の厚みＤ４２２よりも大きくすることは、磁気飽和によるトルク増加の阻害を緩和させることができる。したがって、このように構成された回転電機においては、電機子磁束による磁石磁束を弱める効果をより有効に利用することができる。なお、２層目磁石４２１、４２２の厚みを同じとし、反回転側の２層目磁石４２１の磁石材料に回転側の２層目磁石４２２の磁石材料よりも残留磁束密度が大きい磁石材料を用いることで、同様の効果を得ることができる。
実施の形態７．
　図１７は、実施の形態７に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１７は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１７に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１７に示すように、本実施の形態の回転電機においては、回転側の１層目磁石４１２が２つの分割磁石４１２ａと４１２ｂとで構成されている。分割磁石４１２ａおよび４１２ｂの形状は、反回転側の１層目磁石４１１の形状と同じである。
　このように構成された回転電機においては、形状が同じ磁石を１層目磁石として用いることができるので、磁石を効率よく製造することができる。また、形状が異なる磁石を１層目磁石として用いる場合に比べて、磁石の判別の複雑さ、取り扱いの間違いなどを軽減することができる。さらに、回転側の１層目磁石を２つの分割磁石で構成することで、渦電流の経路が長くなり磁気抵抗が高くなるので、回転側の１層目磁石で発生する損失を低減することができる。
実施の形態８．
　図１８は、実施の形態８に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１８は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１８に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１８に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の１層目磁石４１１が２つの分割磁石４１１ａと４１１ｂとで構成されており、回転側の１層目磁石４１２が３つの分割磁石４１２ａと４１２ｂと４１２ｃとで構成されている。分割磁石４１１ａ、４１１ｂ、４１２ａ、４１２ｂおよび４１２ｃの形状は、全て同じである。なお、反回転側の１層目磁石４１１および回転側の１層目磁石４１２は、図１８に示す以外に、形状が同じ４個以上の複数の分割磁石で構成されていてもよい。この場合、反回転側の１層目磁石４１１を構成する分割磁石の個数を、回転側の１層目磁石４１２を構成する分割磁石の個数よりも少なくすればよい。
　このように構成された回転電機においては、形状が同じ複数の磁石を１層目磁石として用いることができるので、磁石を効率よく製造することができる。また、形状が異なる磁石を１層目磁石として用いる場合に比べて、磁石の判別の複雑さ、取り扱いの間違いなどを軽減することができる。さらに、１層目磁石を複数の分割磁石で構成することで、渦電流の経路が長くなり磁気抵抗が高くなるので、１層目磁石で発生する損失を低減することができる。
実施の形態９．
　図１９は、実施の形態９に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図１９は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図１９に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図１９に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の２層目磁石４２１が２つの分割磁石４２１ａと４２１ｂとで構成されている。分割磁石４２１ａおよび４２１ｂの形状は、回転側の２層目磁石４２２の形状と同じである。
　このように構成された回転電機においては、形状が同じ磁石を２層目磁石として用いることができるので、磁石を効率よく製造することができる。また、形状が異なる磁石を２層目磁石として用いる場合に比べて、磁石の判別の複雑さ、取り扱いの間違いなどを軽減することができる。さらに、反回転側の２層目磁石を２つの分割磁石で構成することで、渦電流の経路が長くなり磁気抵抗が高くなるので、反回転側の２層目磁石で発生する損失を低減することができる。
実施の形態１０．
　図２０は、実施の形態１０に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２０は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２０に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２０に示すように、本実施の形態の回転電機においては、回転側の１層目磁石４１２が２つの分割磁石４１２ａと４１２ｂとで構成されている。また、反回転側の２層目磁石４２１が４つの分割磁石４２１ａと４２１ｂと４２１ｃと４２１ｄとで構成されている。さらに、回転側の２層目磁石４２２が４つの分割磁石４２２ａと４２２ｂと４２２ｃと４２２ｄとで構成されている。
　本実施の形態の回転電機においては、反回転側の１層目磁石４１１、回転側の１層目磁石の分割磁石４１２ａ、４１２ｂ、および２層目磁石の分割磁石４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃ、４２２ｄの内、２つ以上の分割磁石の形状が同じ形状に設定されている。形状が異なる磁石の形状は判別が容易な形状に設定されている。図２０に示す例では、分割磁石４１２ｂ以外の磁石の形状は全て同じ形状に設定されている。
　１層目磁石４１１、分割磁石４１２ａ、４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２１ｄ、４２２ａ、４２２ｂ、４２２ｃおよび４２２ｄの形状は、全て同じ形状である。なお、回転側の１層目磁石４１２および２層目磁石４２１、４２２は、図２０に示す以外に、形状が同じ５個以上の複数の分割磁石で構成されていてもよい。
　このように構成された回転電機においては、形状が同じ複数の磁石を１層目磁石および２層目磁石として用いることができるので、磁石を効率よく製造することができる。また、形状が異なる磁石を判別が容易な形状としているので、磁石の判別の複雑さ、取り扱いの間違いなどを軽減することができる。さらに、１層目磁石および２層目磁石を複数の分割磁石で構成することで、渦電流の経路が長くなり磁気抵抗が高くなるので、１層目磁石および２層目磁石で発生する損失を低減することができる。
実施の形態１１．
　図２１は、実施の形態１１に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２１は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２１に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２１に示すように、本実施の形態の回転電機においては、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された１層目の磁石スロット５１０と、１層目の磁石スロット５１０よりも内径側に形成された２層目の磁石スロット５２０と、２層目の磁石スロット５２０よりも内径側に形成された３層目の磁石スロット５３０とが設けられている。３層目の磁石スロット５３０は、反回転側のスロットが屈曲している。３層目の磁石スロット５３０の反回転側のスロットには３層目磁石４３１が挿入されており、回転側のスロットには３層目磁石４３２が挿入されている。
　本実施の形態の回転電機においては、回転側の１層目磁石４１２が２つの分割磁石４１２ａと４１２ｂとで構成されている。反回転側の２層目磁石４２１が３つの分割磁石４２１ａと４２１ｂと４２１ｃとで構成されている。回転側の２層目磁石４２２が２つの分割磁石４２２ａと４２２ｂとで構成されている。反回転側の３層目磁石４３１が７つの分割磁石４３１ａと４３１ｂと４３１ｃと４３１ｄと４３１ｅと４３１ｆと４３１ｇとで構成されている。回転側の３層目磁石４３２が４つの分割磁石４３２ａと４３２ｂと４３２ｃと４３２ｄとで構成されている。なお、１層目磁石、２層目磁石および３層目磁石は、図２１に示す以外に、５個以上の複数の分割磁石で構成されていてもよい。この場合、反回転側の磁石を構成する分割磁石の個数と、回転側の磁石を構成する分割磁石の個数とを異なるように構成すればよい。
　本実施の形態の回転電機においては、反回転側の１層目磁石４１１、回転側の１層目磁石の分割磁石４１２ａ、４１２ｂ、２層目磁石の分割磁石４２１ａ、４２１ｂ、４２１ｃ、４２２ａ、４２２ｂ、３層目磁石の分割磁石４３１ａ、４３１ｂ、４３１ｃ、４３１ｄ、４３１ｅ、４３１ｆ、４３１ｇ、４３２ａ、４３２ｂ、４３２ｃ、４３２ｄの内、２つ以上の磁石の形状が同じに設定されている。形状が異なる磁石の形状は判別が容易な形状に設定されている。
　このように構成された回転電機においては、形状が同じ複数の磁石を１層目磁石、２層目磁石および３層目磁石として用いることができるので、磁石を効率よく製造することができる。また、形状が異なる磁石を判別が容易な形状としているので、磁石の判別の複雑さ、取り扱いの間違いなどを軽減することができる。さらに、１層目磁石、２層目磁石および３層目磁石を複数の分割磁石で構成することで、渦電流の経路が長くなり磁気抵抗が高くなるので、１層目磁石、２層目磁石および３層目磁石で発生する損失を低減することができる。
実施の形態１２．
　図２２は、実施の形態１２に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２２は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２２に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２２に示すように、反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さをＷ４２１とし、回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さをＷ４２２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｗ４２２はＷ４２１よりも短い。また、反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との最短距離をＤ１１とし、回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との最短距離をＤ１２とする。本実施の形態の回転電機においては、Ｄ１２はＤ１１よりも大きい。さらに、回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との間隔は、内径側に行くにしたがって大きくなっている。
　トルクを増加させるために磁石量を増やすことは１つの有効な手段であるが、磁石量の増加により磁気抵抗の小さい領域が減少し磁石起磁力が増加するため、磁気飽和が発生してトルク増加が阻害される。そのため、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の磁石量を磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の磁石量よりも増やすために、回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さＷ４２２を、反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さＷ４２１よりも短くすることは、磁気飽和によるトルク増加の阻害を緩和させることができる。したがって、このように構成された回転電機においては、電機子磁束による磁石磁束を弱める効果をより有効に利用することができる。
実施の形態１３．
　図２３は、実施の形態１３に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２３は、回転子の１つの極の外周部を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２３に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２３に示すように、２層目の磁石スロット５２０の反回転側の最外周面５２０ａと、それと対向する回転子コア２１の外周面２１ａとの間が反回転側の外周ブリッジ１２１である。また、２層目の磁石スロット５２０の回転側の最外周面５２０ｂと、それと対向する回転子コア２１の外周面２１ａとの間が回転側の外周ブリッジ１２２である。本実施の形態の回転電機においては、反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さは回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さよりも長いので、反回転側の２層目磁石４２１の質量は回転側の２層目磁石４２２の質量よりも重い。そのため、回転時の遠心力によって外周ブリッジ１２２にかかる応力は、外周ブリッジ１２１にかかる応力よりも小さい。本実施の形態の回転電機においては、回転側の外周ブリッジ１２２の径方向の幅Ｄ１２２は、反回転側の外周ブリッジ１２１の径方向の幅Ｄ１２１よりも小さく設定されている。
　このように構成された回転電機においては、反回転側の外周ブリッジ１２１の径方向の幅Ｄ１２１が回転側の外周ブリッジ１２２の径方向の幅Ｄ１２２よりも小さく設定されているので、外周ブリッジの漏れ磁束を低減することができる。
実施の形態１４．
　図２４は、実施の形態１４に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２４は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２４に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２４に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の１層目磁石４１１の短辺の厚みＤ４１１は、回転側の１層目磁石４１２の短辺の厚みＤ４１２よりも大きく設定されている。また、回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さＷ４２２は、反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さＷ４２１よりも短く設定されている。さらに、反回転側の１層目磁石４１１と２層目磁石４２１との最短距離Ｄ１１は、回転側の１層目磁石４１２と２層目磁石４２２との最短距離Ｄ１２よりも小さく設定されている。
　トルクを増加させるために磁石量を増やすことは１つの有効な手段であるが、磁石量の増加により磁気抵抗の小さい領域が減少し磁石起磁力が増加するため、磁気飽和が発生してトルク増加が阻害される。そのため、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の１層目磁石４１１の短辺の厚みＤ４１１を磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の１層目磁石４１２の短辺の厚みＤ４１２よりも大きくすること、および回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さＷ４２２を反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さＷ４２１よりも短くすることは、磁気飽和によるトルク増加の阻害を緩和させることができる。したがって、このように構成された回転電機においては、電機子磁束による磁石磁束を弱める効果をより有効に利用することができる。なお、１層目磁石４１１、４１２の厚みを同じとし、反回転側の１層目磁石４１１の磁石材料に回転側の１層目磁石４１２の磁石材料よりも残留磁束密度が大きい磁石材料を用いることで、同様の効果を得ることができる。
実施の形態１５．
　図２５は、実施の形態１５に係る回転電機における回転子の拡大断面図である。図２５は、回転子の１つの極を拡大した断面図である。本実施の形態に係る回転電機の構成は、図２５に示す回転子の構造以外は、実施の形態１で説明した回転電機の構成と同様である。すなわち、本実施の形態の回転電機においても、実施の形態１の回転電機と同様に、１層目磁石の配置を非対称として反回転側に寄せると共に、反回転側の１層目磁石の長辺の長さを回転側の１層目磁石の長辺の長さよりも短くし、また、磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域の幅を磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域の幅よりも大きくし、さらに、回転側の１層目磁石と回転側の２層目磁石との間隔を内径側に行くにしたがって大きくしている。
　図２５に示すように、本実施の形態の回転電機においては、反回転側の２層目磁石４２１の短辺の厚みＤ４２１は、回転側の２層目磁石４２２の短辺の厚みＤ４２２よりも大きく設定されている。また、回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さＷ４２２は、反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さＷ４２１よりも短く設定されている。さらに、反回転側の１層目磁石４１１と反回転側の２層目磁石４２１との最短距離Ｄ１１は、回転側の１層目磁石４１２と回転側の２層目磁石４２２との最短距離Ｄ１２よりも小さく設定されている。
　トルクを増加させるために磁石量を増やすことは１つの有効な手段であるが、磁石量の増加により磁気抵抗の小さい領域が減少し磁石起磁力が増加するため、磁気飽和が発生してトルク増加が阻害される。そのため、磁石起磁力と電機子起磁力とが弱め合う領域である反回転側の磁石量を磁石起磁力と電機子起磁力とが強め合う領域である回転側の磁石量よりも増やすために、反回転側の２層目磁石４２１の短辺の厚みＤ４２１を回転側の２層目磁石４２２の短辺の厚みＤ４２２よりも大きくすること、および回転側の２層目磁石４２２の長辺の長さＷ４２２を反回転側の２層目磁石４２１の長辺の長さＷ４２１よりも短くすることは、磁気飽和によるトルク増加の阻害を緩和させることができる。したがって、このように構成された回転電機においては、電機子磁束による磁石磁束を弱める効果をより有効に利用することができる。なお、２層目磁石４２１、４２２の厚みを同じとし、反回転側の２層目磁石４２１の磁石材料に回転側の２層目磁石４２２の磁石材料よりも残留磁束密度が大きい磁石材料を用いることで、同様の効果を得ることができる。
　以下、本開示の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）
　固定子コアおよび固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内径側にギャップを介して配置された回転子とを有し、交流電流で回転軸を中心に前記回転子が一方向に回転駆動される回転電機であって、
　前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアに設けられた磁石スロットに挿入された複数の磁石とを有し、
　前記回転軸と直交する断面において、
　前記磁石スロットは、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状のスロットが径方向に多層に配置された構造を有し、多層に配置された前記磁石スロットにはそれぞれ反回転側の磁石と回転側の磁石とが挿入されて１極が構成されており、
　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さは、前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さよりも短く、
　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線と前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線との交点と、前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線と前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線との交点とを結んだ線分は、前記１極の寸法中心線よりも反回転側に位置し、
　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石との最短距離は、１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石との最短距離よりも大きく、
　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石との間隔は、内径側に行くにしたがって大きくなっていることを特徴とする回転電機。
（付記２）
　１層目の前記磁石スロットの反回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離は、１層目の前記磁石スロットの回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離よりも小さいことを特徴とする付記１に記載の回転電機。
（付記３）
　多層に配置された前記磁石スロットの少なくとも１つの前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さと前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さとは異なっており、前記反回転側の磁石および前記回転側の磁石の少なくとも一方は、複数の分割磁石で構成されており、複数の前記分割磁石の少なくとも２つ以上は同じ形状であることを特徴とする付記１または２に記載の回転電機。
（付記４）
　２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さは、前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さよりも短いことを特徴とする付記１から３のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記５）
　２層目の前記磁石スロットの反回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離は、２層目の前記磁石スロットの回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離よりも大きいことを特徴とする付記１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記６）
　多層に配置された前記磁石スロットの少なくとも１つの前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の厚みは、前記回転側の磁石の厚みよりも大きいことを特徴とする付記１から５のいずれか１項に記載の回転電機。
（付記７）
　外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された前記磁石スロットは、反回転側磁石スロットと回転側磁石スロットとで構成されており、前記反回転側磁石スロットと前記回転側磁石スロットとの間には前記回転子コアの一部である中央ブリッジが設けられていることを特徴とする付記１から６のいずれか１項に記載の回転電機。
　本開示は、様々な例示的な実施の形態および実施例が記載されているが、１つまたは複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様および機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。
　したがって、例示されていない無数の変形例が、この明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　１　回転電機、１０　固定子、１１　バックコア、１２　ティース、１３　固定子コイル、２０　回転子、２１　回転子コア、３０　回転軸、４１１、４１２　１層目磁石、４２１、４２２　２層目磁石、４３１、４３２　３層目磁石、５１０、５２０、５３０　磁石スロット、５１１、５２１　反回転側磁石スロット、５１２、５２２　回転側磁石スロット。

Claims (7)

  1. 　固定子コアおよび固定子コイルを有する固定子と、前記固定子の内径側にギャップを介して配置された回転子とを有し、交流電流で回転軸を中心に前記回転子が回転駆動される回転電機であって、
    　前記回転子は、回転子コアと、前記回転子コアに設けられた磁石スロットに挿入された複数の磁石とを有し、
    　前記回転軸と直交する断面において、
    　前記磁石スロットは、外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状のスロットが径方向に多層に配置された構造を有し、多層に配置された前記磁石スロットにはそれぞれ反回転側の磁石と回転側の磁石とが挿入されて１極が構成されており、
    　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さは、前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さよりも短く、
    　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線と前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った外径側の辺を延長させた直線との交点と、前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線と前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った内径側の辺を延長させた直線との交点とを結んだ線分は、前記１極の寸法中心線よりも反回転側に位置し、
    　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石との最短距離は、１層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石との最短距離よりも大きく、
    　１層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石と２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石との間隔は、内径側に行くにしたがって大きくなっていることを特徴とする回転電機。
  2. 　１層目の前記磁石スロットの反回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離は、１層目の前記磁石スロットの回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の回転電機。
  3. 　多層に配置された前記磁石スロットの少なくとも１つの前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さと前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さとは異なっており、前記反回転側の磁石および前記回転側の磁石の少なくとも一方は、複数の分割磁石で構成されており、複数の前記分割磁石の少なくとも２つ以上は同じ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の回転電機。
  4. 　２層目の前記磁石スロットに挿入された前記回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さは、前記反回転側の磁石の前記磁石スロットに沿った長さよりも短いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の回転電機。
  5. 　２層目の前記磁石スロットの反回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離は、２層目の前記磁石スロットの回転側の最外周面と前記回転子コアの外周面との最短距離よりも大きいことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の回転電機。
  6. 　多層に配置された前記磁石スロットの少なくとも１つの前記磁石スロットに挿入された前記反回転側の磁石の厚みは、前記回転側の磁石の厚みよりも大きいことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の回転電機。
  7. 　外径側に向かって間隔が大きくなるＶ字形状に形成された前記磁石スロットは、反回転側磁石スロットと回転側磁石スロットとで構成されており、前記反回転側磁石スロットと前記回転側磁石スロットとの間には前記回転子コアの一部である中央ブリッジが設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の回転電機。
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