JP2022072214A - 回転電機のロータ及び回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の出力トルクが低下することを防止しつつ、ロータコアの特定部分に応力が集中することを低減できる回転電機のロータ及び回転電機を提供する。【解決手段】回転電機のロータ２０は、ロータコア３０と、リング部材５０と、を備え、ロータコア３０は、リング部材５０に締付固定されている。ロータコア３０の外周面３２には、ｑ軸と重なる位置で径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部３３と、ｑ軸と重なる位置で溝部３３から径方向外側に突出し、溝部３３よりも周方向幅が短い突出部３４と、が設けられている。突出部３４には、突出部３４の基端部３４２よりも、周方向一方側及び周方向他方側に突出する一対の鍔部３６が設けられている。突出部３４の先端部３４１の外周面３４１ａ、及び、一対の鍔部３６の外周面３６ａは、ロータコア３０の外周面３２と同一中心かつ同一径の円弧形状を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、電動車両などに搭載される回転電機のロータ、及び回転電機に関する。

近年、ハイブリッド車、バッテリ駆動車、燃料電池車等の電動車両の普及が進んでおり、これら電動車両には、電動機、発電機等の回転電機が搭載されている。そして、電動車両に搭載される回転電機の１つに、ロータコアの内部に周方向に所定の間隔で複数個の永久磁石を配置したＩＰＭ(Interior Permanent Magnet)型の回転電機が知られている。

電動車両の普及に伴い、電動車両に搭載される回転電機には、出力性能の向上がより一層求められている。ＩＰＭ型の回転電機の場合、出力性能を向上するためには、ロータコアの内部に配置された複数個の永久磁石を、できるだけロータコアの径方向外側に配置し、磁石挿入孔とロータコアの外周面との間に形成される接続リブが細くすることが有効である。

しかしながら、接続リブが細くなると、ロータの回転時に、永久磁石の遠心力によって、ロータコアが永久磁石から径方向の外側方向の遠心荷重を受けた場合に、接続リブに応力が集中し、ロータコア、特に接続リブが径方向外側に変形しやすくなってしまうため、永久磁石をロータコアの径方向外側に配置し、接続リブを細くすることには限界がある。

そこで、例えば、特許文献１には、永久磁石が挿入された磁石挿入孔が形成されたロータコアと、ロータコアの外周面を取り囲む略円環形状のリング部材と、を備え、ロータコアがリング部材に締付固定されている回転電機のロータが開示されている。特許文献１に記載の回転電機のロータは、ロータコアの外周面はリング部材によって取り囲まれているので、ロータの回転時に、ロータコアが遠心力荷重を受けた場合であっても、ロータコア、特に接続リブが径方向外側に変形するのを防止できる。

また、例えば、特許文献２には、周方向に所定の間隔で複数の磁極部が形成された略円環形状のロータコアを備え、各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、ロータコアの外周面には、周方向においてｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部が設けられている回転電機のロータが開示されている。特許文献２に記載の回転電機のロータは、溝部が形成されていることによって、磁石挿入孔の周方向端部と、ロータコアの外周面との間に形成される接続リブが細くなる。

特開２０１６－１００９５５号公報 特開２０１７－１６３７３０号公報

しかしながら、特許文献２に記載の回転電機のロータは、磁石挿入孔の周方向端部と、ロータコアの外周面との間に形成される接続リブが細くなる一方で、ｑ軸磁路となる溝部において、ロータコアとステータとの径方向のギャップが大きくなり、ロータコアとステータとの径方向のギャップが大きくなるほどｑ軸磁路の磁気抵抗が大きくなるので、ｑ軸磁束が減少し、回転電機の出力トルクが低下してしまうという課題があった。

また、特許文献１に記載の発明に特許文献２に記載の発明を適用して、ロータコアの外周面には、周方向においてｑ軸と重なる位置に径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部が設けられており、接続リブが特許文献１に記載の発明よりも細くなったロータコアを略円環形状のリング部材に締付固定すると、ロータコアがリング部材から受ける締付荷重によって、溝部の周方向端部に応力が集中してしまう、という課題が生じる。

本発明は、回転電機の出力トルクが低下することを防止しつつ、ロータコアの特定部分に応力が集中することを低減できる回転電機のロータ及び回転電機を提供する。

本発明は、
周方向に所定の間隔で複数の磁極部が形成された略円環形状のロータコアと、
前記ロータコアの外周面を覆う略円環形状のリング部材と、を備え、
各磁極部は、前記ロータコアを軸方向に貫通する少なくとも１つの磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、を有し、
前記ロータコアは、前記リング部材に締付固定されている、回転電機のロータであって、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
軸方向から見て、
前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔は、周方向に延びる外径側壁面と、前記外径側壁面と径方向内側で対向して周方向に延びる内径側壁面と、前記外径側壁面の周方向一方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向一方側の端部とを接続する第１端部と、前記外径側壁面の周方向他方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向他方側の端部とを接続する第２端部と、を有し、
前記ロータコアの前記外周面には、
周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部と、
周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、前記溝部から径方向外側に突出し、前記溝部よりも周方向幅が短い突出部と、が設けられており、
前記溝部は、前記突出部よりも前記周方向一方側に形成される第１側面と、前記突出部よりも前記周方向他方側に形成される第２側面と、を有し、
前記溝部の前記第１側面は、前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と対向するように形成され、
前記溝部の前記第２側面は、前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と対向するように形成され、
前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と、前記溝部の前記第２側面と、の間には、第１リブが形成され、
前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と、前記溝部の前記第１側面と、の間には、第２リブが形成され、
前記突出部には、前記突出部の径方向内側で前記溝部に接続する基端部よりも、前記周方向一方側及び前記周方向他方側に突出する一対の鍔部が設けられており、
前記突出部の径方向外側の先端部における径方向外側の外周面、及び、前記一対の鍔部における径方向外側の外周面は、前記ロータコアの前記外周面と同一中心かつ同一径の円弧形状を有する。

本発明によれば、ｑ軸磁束が減少することを防止して回転電機の出力トルクが低下することを防止しつつ、リング部材から受ける締付荷重を突出部の先端部の外周面と一対の鍔部の外周面とで分散して受け、ロータコアの特定部分に応力が集中することを低減できる。

本発明の一実施形態の回転電機を軸方向一方側から見た正面図である。 図１の回転電機のロータコア及びリング部材の斜視図である。 図１の回転電機のロータの要部拡大図である。 図１の要部拡大図である。

以下、本発明の回転電機のロータ及び該ロータを備える回転電機の一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面は、符号の向きに見るものとする。

＜回転電機の全体構成＞
図１に示すように、本実施形態の回転電機１０は、回転軸心ＲＣを回転軸心として回転し、回転軸心ＲＣを中心とする略円環形状のロータ２０と、ロータ２０の外周面２０ａを取り囲むように配置されたステータ６０と、を備える。

本明細書等では、断りなく軸方向、径方向、周方向というときは、ロータ２０の回転軸心ＲＣを基準にした方向をいう。また、軸方向内側とは、軸方向における回転電機１０の中央側をいい、軸方向外側とは、軸方向における回転電機１０の中央から離れる側をいう。

図１及び図２に示すように、ロータ２０は、周方向に所定の間隔で複数の磁極部４０が形成された回転軸心ＲＣを中心とする略円環形状のロータコア３０と、ロータコア３０の外周面３２を覆う略円環形状のリング部材５０と、を備える。本実施形態では、ロータコア３０には、周方向に所定の間隔で８個の磁極部４０が形成されている。ロータコア３０は、リング部材５０に圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等により締付固定されている。ロータ２０の外周面２０ａは、リング部材５０の外周面によって構成される。リング部材５０は、高強度の非磁性体材料によって形成されており、例えば、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチック）によって形成されている。

ロータコア３０は、同一形状の略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて形成されている。ロータコア３０は、軸方向から見て、回転軸心ＲＣと同中心の略円形の内周面３１と、回転軸心ＲＣと同中心の略円形で内周面３１よりも大径の外周面３２と、を有する。内周面３１には、不図示のロータシャフトが、圧入、焼き嵌め、冷やし嵌め等により締付固定される。

したがって、本実施形態のロータコア３０は、ロータシャフトから内周面３１に入力される径方向外側方向の締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる径方向外側方向の遠心力荷重を受ける一方、リング部材５０から外周面３２に入力される径方向内側方向の締付荷重を受ける。これにより、ロータシャフトから内周面３１に入力される径方向外側方向の締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる径方向外側方向の遠心力荷重によってロータコア３０に生じる応力が、リング部材５０から外周面３２に入力される径方向内側方向の締付荷重によって相殺されるので、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる遠心力荷重によってロータコア３０が変形することを抑制できる。

図３に示すように、各磁極部４０は、ロータコア３０を軸方向に貫通する磁石挿入孔４１と、磁石挿入孔４１に挿入された永久磁石４２と、によって構成されている。

回転軸心ＲＣと各磁極部４０の中心とを結ぶ、各磁極部４０の中心軸をｄ軸（図中ｄ－ａｘｉｓ）、ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸（図中ｑ－ａｘｉｓ）とした場合、各磁極部４０の磁石挿入孔４１は、軸方向から見て、ｄ軸と交差する位置に配置され、ｄ軸に対して対称な形状であり、径方向内側に向かって凸の略円弧形状を有する第１磁石挿入孔４１１と、第１磁石挿入孔４１１よりも径方向外側に位置し、ｄ軸と交差する位置に配置され、ｄ軸に対して対称な形状であり、径方向内側に向かって凸の略円弧形状を有する第２磁石挿入孔４１２と、第２磁石挿入孔４１２よりも径方向外側に位置し、ｄ軸と交差する位置に配置され、ｄ軸に対して対称な形状であり、径方向内側に向かって凸の略円弧形状を有する第３磁石挿入孔４１３と、を有する。

各磁極部４０の永久磁石４２は、第１磁石挿入孔４１１に挿入され、径方向内側に向かって凸となるように配置された略円弧形状の第１永久磁石４２１と、第２磁石挿入孔４１２に挿入され、径方向内側に向かって凸となるように配置された略円弧形状の第２永久磁石４２２と、第３磁石挿入孔４１３に挿入され、径方向内側に向かって凸となるように配置された略円弧形状の第３永久磁石４２３と、を有する。

各磁極部４０の永久磁石４２、すなわち、第１永久磁石４２１、第２永久磁石４２２、及び第３永久磁石４２３は、径方向に磁化されている。また、永久磁石４２、すなわち、第１永久磁石４２１、第２永久磁石４２２、及び第３永久磁石４２３は、隣り合う磁極部４０の磁化方向が異なり、磁極部４０は、周方向で交互に磁化方向が異なるように配置されている。

第１磁石挿入孔４１１は、軸方向から見て、円弧中心がロータコア３０よりも径方向外側のｄ軸上に位置する略円弧形状で、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる外径側壁面４１１ａと、円弧中心が外径側壁面４１１ａと同一の略円弧形状で、外径側壁面４１１ａと径方向内側で対向して、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる内径側壁面４１１ｂと、外径側壁面４１１ａの周方向一方側（図３中、反時計回り側）の端部と内径側壁面４１１ｂの周方向一方側の端部とを接続する第１端部４１１ｃと、外径側壁面４１１ａの周方向他方側（図３中、時計回り側）の端部と内径側壁面４１１ｂの周方向他方側の端部とを接続する第２端部４１１ｄと、を有する。第１磁石挿入孔４１１の外径側壁面４１１ａ及び内径側壁面４１１ｂは、周方向一方側の端部及び周方向他方側の端部が、ロータコア３０の外周面３２の近傍に位置するように略円弧形状に延びている。

第２磁石挿入孔４１２は、軸方向から見て、円弧中心がロータコア３０よりも径方向外側のｄ軸上に位置する略円弧形状で、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる外径側壁面４１２ａと、円弧中心が外径側壁面４１２ａと同一の略円弧形状で、外径側壁面４１２ａと径方向内側で対向して、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる内径側壁面４１２ｂと、外径側壁面４１２ａの周方向一方側（図３中、反時計回り側）の端部と内径側壁面４１２ｂの周方向一方側の端部とを接続する第１端部４１２ｃと、外径側壁面４１２ａの周方向他方側（図３中、時計回り側）の端部と内径側壁面４１２ｂの周方向他方側の端部とを接続する第２端部４１２ｄと、を有する。第２磁石挿入孔４１２の外径側壁面４１２ａ及び内径側壁面４１２ｂは、周方向一方側の端部及び周方向他方側の端部が、ロータコア３０の外周面３２の近傍に位置するように略円弧形状に延びている。

第３磁石挿入孔４１３は、軸方向から見て、円弧中心がロータコア３０よりも径方向外側のｄ軸上に位置する略円弧形状で、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる外径側壁面４１３ａと、円弧中心が外径側壁面４１３ａと同一の略円弧形状で、外径側壁面４１３ａと径方向内側で対向して、ｄ軸に対して対称に周方向に延びる内径側壁面４１３ｂと、外径側壁面４１３ａの周方向一方側（図３中、反時計回り側）の端部と内径側壁面４１３ｂの周方向一方側の端部とを接続する第１端部４１３ｃと、外径側壁面４１３ａの周方向他方側（図３中、時計回り側）の端部と内径側壁面４１３ｂの周方向他方側の端部とを接続する第２端部４１３ｄと、を有する。第３磁石挿入孔４１３の外径側壁面４１３ａ及び内径側壁面４１３ｂは、周方向一方側の端部及び周方向他方側の端部が、ロータコア３０の外周面３２の近傍に位置するように略円弧形状に延びている。

第１磁石挿入孔４１１に挿入された第１永久磁石４２１は、軸方向から見て、ｄ軸を交差して、ｄ軸に対して略対称に、第１磁石挿入孔４１１の第１端部４１１ｃの近傍から第２端部４１１ｄの近傍まで周方向に延びている。

第２磁石挿入孔４１２に挿入された第２永久磁石４２２は、軸方向から見て、ｄ軸を交差して、ｄ軸に対して略対称に、第２磁石挿入孔４１２の第１端部４１２ｃの近傍から第２端部４１２ｄの近傍まで周方向に延びている。

第３磁石挿入孔４１３に挿入された第３永久磁石４２３は、軸方向から見て、ｄ軸を交差して、ｄ軸に対して略対称に、第３磁石挿入孔４１３の第１端部４１３ｃの近傍から第２端部４１３ｄの近傍まで周方向に延びている。

ロータコア３０の外周面３２には、周方向においてｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部３３と、周方向においてｑ軸と重なる位置に、溝部３３から径方向外側に突出し、溝部３３よりも周方向幅が短い突出部３４と、が設けられている。したがって、溝部３３は、突出部３４よりも周方向一方側（図３中、反時計回り側）に形成される第１側面３３１と、突出部３４よりも周方向他方側（図３中、時計回り側）に形成される第２側面３３２と、を有する。

突出部３４は、径方向外側の端部である先端部３４１と、径方向内側の端部であり溝部３３に接続する基端部３４２と、を有する。

突出部３４には、突出部３４の基端部３４２よりも、周方向一方側（図３中、反時計回り側）及び周方向他方側（図３中、時計回り側）に突出する一対の鍔部３６が設けられている。

突出部３４の先端部３４１における径方向外側の外周面３４１ａ、及び、一対の鍔部３６における径方向外側の外周面３６ａは、ロータコア３０の外周面３２と同一中心かつ同一径の円弧形状を有する。

溝部３３の第１側面３３１は、ｑ軸の周方向一方側（図３中、反時計回り側）に位置する磁極部４０に設けられた第１磁石挿入孔４１１の第２端部４１１ｄと対向するように形成されている。溝部３３の第２側面３３２は、ｑ軸の周方向他方側（図３中、時計回り側）に位置する磁極部４０に設けられた第１磁石挿入孔４１１の第１端部４１１ｃと対向するように形成されている。

そして、ｑ軸の周方向他方側（図３中、時計回り側）に位置する磁極部４０に設けられた第１磁石挿入孔４１１の第１端部４１１ｃと、溝部３３の第２側面３３２と、の間には、第１リブ３５１が形成される。ｑ軸の周方向一方側（図３中、反時計回り側）に位置する磁極部４０に設けられた第１磁石挿入孔４１１の第２端部４１１ｄと、溝部３３の第１側面３３１と、の間には、第２リブ３５２が形成される。

第２磁石挿入孔４１２の第１端部４１２ｃと、ロータコア３０の外周面３２との間には、第３リブ３５３が形成される。第２磁石挿入孔４１２の第２端部４１２ｄと、ロータコア３０の外周面３２との間には、第４リブ３５４が形成される。

第３磁石挿入孔４１３の第１端部４１３ｃと、ロータコア３０の外周面３２との間には、第５リブ３５５が形成される。第３磁石挿入孔４１３の第２端部４１３ｄと、ロータコア３０の外周面３２との間には、第６リブ３５６が形成される。

ロータコア３０において、第１リブ３５１及び第２リブ３５２が細いほど、第１リブ３５１及び第２リブ３５２を通ってロータコア３０内で循環する回り込み磁束が低減し、回転電機１０の出力トルクが向上する。同様に、第３リブ３５３～第６リブ３５６についても、細いほど、第３リブ３５３及び第４リブ３５４を通ってロータコア３０内で循環する回り込み磁束が低減し、回転電機１０の出力トルクが向上する。

一方、ロータコア３０において、第１リブ３５１及び第２リブ３５２は、細いほど強度が低下し、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる遠心力荷重によって、変形が生じやすくなる。同様に、ロータコア３０において、第３リブ３５３～第６リブ３５６についても、細いほど強度が低下し、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０の遠心力荷重によって、変形が生じやすくなる。

しかしながら、本実施形態では、ロータコア３０は、リング部材５０に締付固定されているので、ロータコア３０の外周面３２は、リング部材５０に当接している。したがって、第１リブ３５１～第６リブ３５６を細くしても、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる遠心力荷重によって第１リブ３５１～第６リブ３５６が径方向外側に変形することを、リング部材５０によって防止できる。

これにより、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる遠心力荷重によって第１リブ３５１～第６リブ３５６が変形することを防止しつつ、回転電機１０の出力トルクを向上できる。

ところで、ロータコア３０の外周面３２の周方向においてｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部３３が設けられており、突出部３４が設けられていない場合、ｑ軸磁路となる溝部３３において、ロータコア３０とステータ６０との径方向のギャップが大きくなり、ロータコア３０とステータ６０との径方向のギャップが大きくなるほどｑ軸磁路の磁気抵抗が大きくなるので、ｑ軸磁束が減少し、回転電機１０の出力トルクが低下してしまう。

また、ロータコア３０の外周面３２の周方向においてｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部３３が設けられており、突出部３４が設けられていない場合、ロータコア３０がリング部材５０から受ける締付荷重によって、溝部３３の周方向端部３３ａに応力が集中してしまう。

本実施形態では、周方向においてｑ軸と重なる位置に、溝部３３から径方向外側に突出する突出部３４が設けられているので、ｑ軸磁束が減少することを防止でき、回転電機１０の出力トルクが低下することを防止できる。

一方、周方向においてｑ軸と重なる位置に、溝部３３から径方向外側に突出する突出部３４が設けられており、一対の鍔部３６が設けられていない場合、突出部３４の先端部３４１における径方向外側の外周面３４１ａは、ロータコア３０の外周面３２と同一中心かつ同一径の円弧形状を有するので、突出部３４の先端部３４１の外周面３４１ａはリング部材５０に当接し、突出部３４は、リング部材５０から締付荷重を受け、突出部３４の先端部３４１に応力が集中してしまう。

本実施形態では、突出部３４には、周方向一方側（図３中、反時計回り側）及び周方向他方側（図３中、時計回り側）に突出する一対の鍔部３６が設けられており、突出部３４の先端部３４１における外周面３４１ａ、及び、一対の鍔部３６における径方向外側の外周面３６ａは、ロータコア３０の外周面３２と同一中心かつ同一径の円弧形状を有するので、突出部３４の先端部３４１の外周面３４１ａに加えて、一対の鍔部３６の外周面３６ａもリング部材５０に当接する。これにより、突出部３４の先端部３４１の外周面３４１ａと、一対の鍔部３６の外周面３６ａとで、リング部材５０から受ける締付荷重を分散して受けることができ、突出部３４の先端部３４１に応力が集中することを低減できる。

このようにして、本実施形態のロータ２０は、ｑ軸磁束が減少することを防止して回転電機１０の出力トルクが低下することを防止しつつ、リング部材５０から受ける締付荷重を分散して受け、ロータコア３０の特定部分に応力が集中することを低減できる。

さらに、本実施形態では、第１磁石挿入孔４１１は、ｄ軸と交差して周方向に延び、第１端部４１１ｃが溝部３３の第２側面３３２と対向し、第２端部４１１ｄが溝部３３の第１側面３３１と対向する。そして、第１磁石挿入孔４１１は、第１端部４１１ｃと第２端部４１１ｄとの間に、外径側壁面４１１ａと内径側壁面４１１ｂとを接続する中間リブを有していない。

これにより、ロータシャフトから受けるロータコア３０の内周面３１への締付荷重、及びロータ２０の回転によってロータコア３０に生じる遠心力荷重によって、中間リブに応力が集中することを防止でき、さらに、中間リブを通ってロータコア３０内で循環する回り込み磁束を生じさせないようにすることができるので、回転電機１０の出力トルクがより向上する。

図１に戻って、ステータ６０は、ロータ２０の外周面２０ａから径方向に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。したがって、径方向において、ロータ２０の外周面２０ａとステータ６０の内周面６０ａとの間には、隙間部９０が形成される（図４参照）。

ステータ６０は、ロータ２０の外周面２０ａから径方向に所定の間隔を隔てて配置された略円環形状のステータコア７０と、ステータコア７０に取り付けられたコイル８０と、を備える。

ステータコア７０は、同一形状の略円環形状の電磁鋼板が軸方向に複数積層されて形成されている。

ステータコア７０は、略円環形状のステータヨーク部７１と、該ステータヨーク部７１の内周面から径方向に中心へ向かって突出する複数のティース部７２と、を備える。複数のティース部７２は、周方向に沿って互いに等間隔に配置されている。本実施形態では、ティース部７２は、ステータコア７０の周方向に沿って等間隔に４８個配置されている。ステータコア７０の周方向に隣接するティース部７２の間には、スロット部７３が形成されている。スロット部７３は、周方向に沿って互いに等間隔に複数形成されている。本実施形態では、スロット部７３は、周方向に沿って等間隔に４８個配置されている。

各ティース部７２の径方向内側の先端面７２ａは、軸方向から見て、回転軸心ＲＣを中心とする円弧形状となっている。ステータ６０の内周面６０ａは、各ティース部７２の先端面７２ａによって構成される。

コイル８０は、ステータコア７０の各スロット部７３に挿入され、ティース部７２を巻回するＵ相、Ｖ相、Ｗ相の巻線によって構成される。

図４に示すように、軸方向から見て、ロータコア３０の突出部３４の先端部３４１に設けられた一対の鍔部３６の周方向突端部３６ｂと、溝部３３の周方向端部３３ａとの周方向距離Ｄ１は、ロータコア３０の突出部３４の先端部３４１における外周面３４１ａと、ステータ６０のティース部７２の先端面７２ａとの径方向距離Ｄ２よりも長くなっている。

これにより、鍔部３６の周方向突端部３６ｂと溝部３３の周方向端部３３ａとを短絡して、ロータコア３０内で循環する回り込み磁束を低減できる。

したがって、突出部３４の先端部３４１の外周面３４１ａと、一対の鍔部３６の外周面３６ａとで、リング部材５０から受ける締付荷重を分散して受け、突出部３４の先端部３４１に応力が集中することを低減しつつ、鍔部３６の周方向突端部３６ｂと溝部３３の周方向端部３３ａとを短絡してロータコア３０内で循環する回り込み磁束を低減することができるので、突出部３４の先端部３４１に応力が集中することを低減しつつ、回転電機１０の出力トルクをより向上できる。

以上、本発明の一実施形態について、添付図面を参照しながら説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。

例えば、本実施形態では、ロータコア３０には、第１磁石挿入孔４１１の径方向外側に、第２磁石挿入孔４１２及び第３磁石挿入孔４１３が設けられており、第２永久磁石４２２及び第３永久磁石４２３が挿入されているものとしたが、ロータ２０は、第２磁石挿入孔４１２及び第３磁石挿入孔４１３、並びに、第２永久磁石４２２及び第３永久磁石４２３を有していなくてもよい。また、ロータ２０は、第２磁石挿入孔４１２及び第３磁石挿入孔４１３、並びに、第２永久磁石４２２及び第３永久磁石４２３に加えて、第１磁石挿入孔４１１の径方向外側に、さらに磁石挿入孔及び永久磁石を有していてもよい。

また、例えば、本実施形態では、第１磁石挿入孔４１１は、軸方向から見て、ｄ軸と交差する位置に配置され、ｄ軸に対して対称な形状であり、径方向内側に向かって凸の略円弧形状を有するものとしたが、第１磁石挿入孔４１１は、軸方向から見て、ｄ軸の周方向一方側及び周方向他方側それぞれに設けられて一対となっており、一対の第１磁石挿入孔４１１は、ｄ軸に対して対称な位置及び形状であってもよい。また、第１磁石挿入孔４１１は、軸方向から見て、ｄ軸と交差する位置と、ｄ軸よりも周方向一方側と、ｄ軸よりも周方向他方側と、に周方向に３つ並んで設けられており、３つの第１磁石挿入孔４１１は、ｄ軸に対して対称な位置及び形状であってもよい。

本明細書には少なくとも以下の事項が記載されている。括弧内には、上述の実施形態において対応する構成要素等を一例として示しているが、これに限定されるものではない。

（１） 周方向に所定の間隔で複数の磁極部（磁極部４０）が形成された略円環形状のロータコア（ロータコア３０）と、
前記ロータコアの外周面（外周面３２）を覆う略円環形状のリング部材（リング部材５０）と、を備え、
各磁極部は、前記ロータコアを軸方向に貫通する少なくとも１つの磁石挿入孔（第１磁石挿入孔４１１）と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石（第１永久磁石４２１）と、を有し、
前記ロータコアは、前記リング部材に締付固定されている、回転電機のロータ（ロータ２０）であって、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
軸方向から見て、
前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔は、周方向に延びる外径側壁面（外径側壁面４１１ａ）と、前記外径側壁面と径方向内側で対向して周方向に延びる内径側壁面（内径側壁面４１１ｂ）と、前記外径側壁面の周方向一方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向一方側の端部とを接続する第１端部（第１端部４１１ｃ）と、前記外径側壁面の周方向他方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向他方側の端部とを接続する第２端部（第２端部４１１ｄ）と、を有し、
前記ロータコアの前記外周面には、
周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部（溝部３３）と、
周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、前記溝部から径方向外側に突出し、前記溝部よりも周方向幅が短い突出部（突出部３４）と、が設けられており、
前記溝部は、前記突出部よりも前記周方向一方側に形成される第１側面（第１側面３３１）と、前記突出部よりも前記周方向他方側に形成される第２側面（第２側面３３２）と、を有し、
前記溝部の前記第１側面は、前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と対向するように形成され、
前記溝部の前記第２側面は、前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と対向するように形成され、
前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と、前記溝部の前記第２側面と、の間には、第１リブ（第１リブ３５１）が形成され、
前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と、前記溝部の前記第１側面と、の間には、第２リブ（第２リブ３５２）が形成され、
前記突出部には、前記突出部の径方向内側で前記溝部に接続する基端部（基端部３４２）よりも、前記周方向一方側及び前記周方向他方側に突出する一対の鍔部（鍔部３６）が設けられており、
前記突出部の径方向外側の先端部（先端部３４１）における径方向外側の外周面（外周面３４１ａ）、及び、前記一対の鍔部における径方向外側の外周面（外周面３６ａ）は、前記ロータコアの前記外周面と同一中心かつ同一径の円弧形状を有する、回転電機のロータ。

（１）によれば、周方向においてｑ軸と重なる位置に、溝部から径方向外側に突出する突出部が設けられているので、ｑ軸磁束が減少することを防止でき、回転電機の出力トルクが低下することを防止できる。
また、突出部には、周方向一方側及び周方向他方側に突出する一対の鍔部が設けられており、突出部の径方向外側の先端部における径方向外側の外周面、及び、一対の鍔部における径方向外側の外周面は、ロータコアの外周面と同一中心かつ同一径の円弧形状を有するので、突出部の先端部の外周面に加えて、一対の鍔部の外周面もリング部材に当接する。これにより、突出部の先端部の外周面と、一対の鍔部の外周面とで、リング部材から受ける締付荷重を分散して受けることができ、突出部の先端部に応力が集中することを低減できる。
このようにして、ロータは、ｑ軸磁束が減少することを防止して回転電機の出力トルクが低下することを防止しつつ、リング部材から受ける締付荷重を分散して受け、ロータコアの特定部分に応力が集中することを低減できる。

（２） （１）に記載の回転電機のロータであって、
軸方向から見て、
各磁極部に設けられた所定の前記磁石挿入孔は、
前記ｄ軸と交差して周方向に延び、
前記第１端部が前記溝部の前記第２側面と対向し、
前記第２端部が前記溝部の前記第１側面と対向し、
前記第１端部と前記第２端部との間に、前記外径側壁面と前記内径側壁面とを接続する中間リブを有していない、回転電機のロータ。

（２）によれば、磁石挿入孔は、第１端部と第２端部との間に、外径側壁面と内径側壁面とを接続する中間リブを有していないので、ロータシャフトから受けるロータコアの内周面への締付荷重、及びロータの回転によってロータコアに生じる遠心力荷重によって、中間リブに応力が集中することを防止でき、さらに、中間リブを通ってロータコア内で循環する回り込み磁束を生じさせないようにすることができるので、回転電機の出力トルクがより向上する。

（３） （１）又は（２）に記載のロータと、
前記ロータの前記外周面から径方向に所定の間隔を隔てて配置されたステータコア（ステータコア７０）、及び該ステータコアに取り付けられたコイル（コイル８０）、を有するステータ（ステータ６０）と、を備える回転電機（回転電機１０）であって、
前記ステータコアは、
周方向に沿って等間隔で複数設けられた、前記径方向の内側へ突出する複数のティース部（ティース部７２）と、前記周方向で隣接する前記ティース部の間に形成された複数のスロット部（スロット部７３）と、を有し、
前記鍔部の周方向突端部（周方向突端部３６ｂ）と前記溝部の周方向端部（周方向端部３３ａ）との周方向距離（周方向距離Ｄ１）は、前記突出部の前記先端部における前記外周面と前記ティース部の径方向内側の先端面（先端面７２ａ）との径方向距離（径方向距離Ｄ２）よりも長い、回転電機。

（３）によれば、鍔部の周方向突端部と溝部の周方向端部との周方向距離は、突出部の先端部における外周面とステータのティース部の先端面との径方向距離よりも長いので、鍔部の周方向突端部と溝部の周方向端部とを短絡して、ロータコア内で循環する回り込み磁束を低減できる。
これにより、突出部の先端部の外周面と、一対の鍔部の外周面とで、リング部材から受ける締付荷重を分散して受け、突出部の先端部に応力が集中することを低減しつつ、鍔部の周方向突端部と溝部の周方向端部とを短絡してロータコア内で循環する回り込み磁束を低減することができるので、突出部の先端部に応力が集中することを低減しつつ、回転電機の出力トルクをより向上できる。

１０ 回転電機
２０ ロータ
３０ ロータコア
３２ 外周面
３３ 溝部
３３ａ 周方向端部
３３１ 第１側面
３３２ 第２側面
３４ 突出部
３４１ 先端部
３４１ａ 外周面
３４２ 基端部
３５１ 第１リブ
３５２ 第２リブ
３６ 鍔部
３６ａ 外周面
３６ｂ 周方向突端部
４０ 磁極部
４１１ 第１磁石挿入孔（磁石挿入孔）
４１１ａ 外径側壁面
４１１ｂ 内径側壁面
４１１ｃ 第１端部
４１１ｄ 第２端部
４２１ 第１永久磁石（永久磁石）
５０ リング部材
６０ ステータ
７０ ステータコア
７２ ティース部
７２ａ 先端面
７３ スロット部
８０ コイル
Ｄ１ 周方向距離
Ｄ２ 径方向距離

Claims (3)

1. 周方向に所定の間隔で複数の磁極部が形成された略円環形状のロータコアと、
   前記ロータコアの外周面を覆う略円環形状のリング部材と、を備え、
   各磁極部は、前記ロータコアを軸方向に貫通する少なくとも１つの磁石挿入孔と、前記磁石挿入孔に挿入された永久磁石と、を有し、
   前記ロータコアは、前記リング部材に締付固定されている、回転電機のロータであって、
   各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０度隔てた軸をｑ軸とした場合、
   軸方向から見て、
   前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔は、周方向に延びる外径側壁面と、前記外径側壁面と径方向内側で対向して周方向に延びる内径側壁面と、前記外径側壁面の周方向一方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向一方側の端部とを接続する第１端部と、前記外径側壁面の周方向他方側の端部と前記内径側壁面の前記周方向他方側の端部とを接続する第２端部と、を有し、
   前記ロータコアの前記外周面には、
   周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、径方向内側に窪んで軸方向に延びる溝部と、
   周方向において前記ｑ軸と重なる位置に、前記溝部から径方向外側に突出し、前記溝部よりも周方向幅が短い突出部と、が設けられており、
   前記溝部は、前記突出部よりも前記周方向一方側に形成される第１側面と、前記突出部よりも前記周方向他方側に形成される第２側面と、を有し、
   前記溝部の前記第１側面は、前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と対向するように形成され、
   前記溝部の前記第２側面は、前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と対向するように形成され、
   前記ｑ軸の前記周方向他方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第１端部と、前記溝部の前記第２側面と、の間には、第１リブが形成され、
   前記ｑ軸の前記周方向一方側に位置する前記磁極部に設けられた前記磁石挿入孔の前記第２端部と、前記溝部の前記第１側面と、の間には、第２リブが形成され、
   前記突出部には、前記突出部の径方向内側で前記溝部に接続する基端部よりも、前記周方向一方側及び前記周方向他方側に突出する一対の鍔部が設けられており、
   前記突出部の径方向外側の先端部における径方向外側の外周面、及び、前記一対の鍔部における径方向外側の外周面は、前記ロータコアの前記外周面と同一中心かつ同一径の円弧形状を有する、回転電機のロータ。
2. 請求項１に記載の回転電機のロータであって、
   軸方向から見て、
   各磁極部に設けられた所定の前記磁石挿入孔は、
   前記ｄ軸と交差して周方向に延び、
   前記第１端部が前記溝部の前記第２側面と対向し、
   前記第２端部が前記溝部の前記第１側面と対向し、
   前記第１端部と前記第２端部との間に、前記外径側壁面と前記内径側壁面とを接続する中間リブを有していない、回転電機のロータ。
3. 請求項１又は２に記載のロータと、
   前記ロータの前記外周面から径方向に所定の間隔を隔てて配置されたステータコア、及び該ステータコアに取り付けられたコイル、を有するステータと、を備える回転電機であって、
   前記ステータコアは、
   周方向に沿って等間隔で複数設けられた、前記径方向の内側へ突出する複数のティース部と、前記周方向で隣接する前記ティース部の間に形成された複数のスロット部と、を有し、
   前記鍔部の周方向突端部と前記溝部の周方向端部との周方向距離は、前記突出部の前記先端部における前記外周面と前記ティース部の径方向内側の先端面との径方向距離よりも長い、回転電機。
   

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