JP2009136040A - 回転電機の回転子 - Google Patents

Abstract

【課題】モータ特性を低下させることなく永久磁石の減磁を抑制し、低コストで高信頼性の回転電機の回転子を提供する。
【解決手段】積層して構成された複数の回転子鉄心２の各々に周方向に沿って回転子鉄心２毎に軸方向に分割された複数の永久磁石６ａ，６ｂを設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子であって、複数の回転子鉄心２の隣接する回転子鉄心２間に非磁性材料からなる回転子抜板１４ａを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、回転電機の回転子に係り、特にモータ特性を低下させることなく永久磁石の減磁を抑制し、低コストで信頼性が高い回転電機の回転子に関する。

近年、永久磁石の目覚しい研究開発により、高磁気エネルギー積の永久磁石が開発され、回転電機の小型・高出力化が進められている。特にハイブリット自動車向けのような車両用を用途とする回転電機では、排出ガスの抑制、燃費向上のため、高効率化を強く求められている。また、搭載スペースが小さく、限られた空間の中で高トルク、高出力化を要求されており、これを達成するためには大電流及び起磁力を要する高エネルギー密度の回転電機を構成する必要がある。しかしながら、このような回転電機を実現するにあたり、様々な問題が招来する。

例えば、回転電機の電磁加振力が増加し、振動、騒音が発生する。特に、ハイブリット自動車向けでは、車室内の静粛性、並びに車外への騒音低減が厳しく求められている。

特許文献１には、スキューの効果と類似する効果を得るようにしてトルクリップル、振動、騒音を減少させることができるリラクタンス型回転電機の回転子が記載されている。このリラクタンス型回転電機の回転子は、外周部に磁気的凹凸部が交互に形成された円環状の鉄心材を多数積層して形成され内周部に軸方向に延びるキーを有する回転子鉄心と、この回転子鉄心の内周部に挿通され外周部にキーと係合するキー溝を有する回転軸とを備える。回転子鉄心は、複数のブロックに分割されていて、少なくとも三つのブロックにおいて、一つのブロックを構成する鉄心材は、キーを通る中心線を基準として磁気的凹凸部が回転方向及び反回転方向のうちの一方向に所定角度ずれるように形成され、このブロックの両端に位置するブロックを構成する鉄心材は、キーを通る中心線を基準として磁気的凹凸部が回転方向及び反回転方向のうちの他方向に所定角度ずれるように形成されている。

ここで、図１５は、特許文献１に記載の回転子の径方向断面図である。ブロック３の外周部には、外周に向かうに従って対向距離が順次大となる略長方形の一対の磁石挿入孔部５、５が形成されており、この一対の磁石挿入孔部５、５に永久磁石６、６が挿入されて接着、充填材などにより固定されている。更に、ブロック３の外周部には、一対の永久磁石６、６間に位置して空洞部７が形成されており、この空洞部７は、一対の永久磁石６、６に平行な二辺部と外周に沿う辺部とを有する略三角形状をなしている。

そして、ブロック３において、一対の磁石挿入孔部５、５及び永久磁石６、６並びに空洞部７が設けられた部分が磁束の通り難い磁気的凹部（ｑ軸）８であり、磁気的凹部８、８間の部分が磁束の通り易い磁気的凸部（ｄ軸）９であり、これらの磁気的凹部８、磁気的凸部９は所定の角度を存して交互に形成されている。更に、ブロック３の内周には、１８０度の間隔を存して２個のキー３０、３１が軸方向に延びるようにして形成されている。

ここで、ブロック３において、キー３０、３１の中心を通る中心線Ｌｏは磁気的凸部９を通るようになっているが、この中心線Ｌｏより回転方向Ｘと反対方向（時計方向）に角度Δθだけずれた中心線Ｌｏａを想定した場合、この中心線Ｌｏａに隣接する磁気的凹部８の中心を通る中心線Ｌｂとその中心線Ｌｏａとは所定の角度θをなすようになっている。従って、中心線Ｌｏａは磁気的凸部９の中心を通るようになる。

図１６は、特許文献１に記載の回転子の部分上面図である。回転子は、円環状の多数の鉄心材たる珪素鋼板を積層してなる回転子鉄心を有する。回転子鉄心は、等しい厚み寸法の４個（四つ）のブロック３、３および４、４に分割され、積層されている。図１６に示すように、ブロック３、４、４、３の中心線Ｌｂ、Ｌｃ、Ｌｃ、Ｌｂの直線状をなす軌跡は、一直線（従来）にはならずジグザグ状になるものであり、従って、回転子としては、かご型誘導電動機の回転子のスキューの効果と類似した効果を得ることができる。この場合、中心線Ｌｂ、Ｌｂと中心線Ｌｃ、Ｌｃとのずれ量が±０である必要がある。

しかし、回転子は、固定子巻線が施された図示しない固定子内に配置されるようになっている。回転子には、磁束が通り難い磁気的凹部（ｑ軸）と磁束が通り易い磁気的凸部（ｄ軸）とが形成されているので、これらの磁気的凹部および磁気的凸部上の空隙部分で、固定子巻線に電流を流すことにより蓄えられる磁気エネルギーが異なり、この磁気エネルギーの変化によりリラクタンストルクが発生する。また、回転子には、永久磁石６、６も設けられているので、永久磁石６、６と固定子の磁極との間の磁気吸引力及び磁気反発力によってもトルクが発生する。これにより、回転子が回転するようになる。

このとき、回転子に埋め込まれた永久磁石の固定子コイルに対する磁束が両端で同じように作用し、固定子コイルに流れる電流に対して永久磁石の漏れ磁束の作用を両端で相殺する方向に同じ量だけ働いて打ち消し合い、軸方向の振動を抑制する。

このように特許文献１に記載のリラクタンス型回転電機の回転子によれば、少なくとも一つのブロックにおける磁気的凹部の中心を通る中心線の軌跡は、その両端のブロックのそれとはずれるようになるので、かご型誘導電動機の回転子のスキューの効果と類似した効果を得ることができ、トルクリップル、振動、騒音を減少させることができる。
特開２００５−５１８９７号公報

しかしながら、小型で高出力である高エネルギー密度の回転電機は、上述した振動・騒音以外にも問題を生じる。当該回転電機は、高トルク、高出力を得るために、大電流、起磁力を必要とする。したがって、電機子巻線に流れる大電流は、電機子反作用磁界を永久磁石に加わるため、永久磁石の減磁という問題が生ずる。

図１７は、従来の永久磁石回転電機の回転子の外観を示す図である。回転子１は、回転子鉄心２と永久磁石６を備えている。回転子鉄心２は、磁化の容易方向と困難方向を形成している。すなわち、回転子鉄心２は、磁気的に凹凸を形成するために、磁化容易方向に沿って複数の永久磁石６を埋め込む永久磁石埋め込み穴を設けた電磁鋼板を積層して構成される。さらに、隣り合う磁極間部を通る電機子電流の磁束を打ち消すように磁化された永久磁石６を永久磁石埋め込み穴に配置する。すなわち、磁極部の両側にある永久磁石６の関係は、磁化方向が同一であり、磁極間部の両側に位置する２つの永久磁石６は、回転子１の円周方向において互いに磁化方向は逆となる。

特許文献１に記載の回転子鉄心２は、図１７に示すように、複数（図１７においては２つ）のブロックに分割され、積層されている。このブロック状の回転子鉄心２は、磁極１７を互いに周方向にずらして構成され、結束する段スキューにより、トルクリップル、振動、騒音を減少させる。また、図１７に示すように、分割スキュー面１６は、積層された複数のブロック状の回転子鉄心２の分割面を指す。

図１８は、従来の永久磁石回転電機の回転子１の軸断面斜視図である。図１８に示すように、永久磁石６の端面は、回転子鉄心２と接触している。したがって、回転子鉄心２からの電機子反作用による反磁界は、永久磁石６の端面、角部に加わる。これらの箇所は、耐減磁性が弱いため、永久磁石６の減磁を発生させる原因となる。なお、図１９は、従来の永久磁石回転電機の永久磁石６の磁束密度分布を示す図である。図１９に示すように、永久磁石６は、端面に減磁箇所１８を有する。

また、スキューを行わない回転電機においても、以下のような問題が生ずる。図２０は、従来の永久磁石回転電機の回転子１の軸断面図である。回転子鉄心２は、従来からスキューを構成しない場合においても、渦電流を避け強度を確保するために、軸方向に分割されている場合が多い。したがって、図２０に示すように、永久磁石６は、軸方向に分割されている。ここで、永久磁石６が予め着磁されたもの（先着磁磁石）の場合、永久磁石６は、分割面において組み立て時に軸方向に反発するため、空隙部１５を生ずる。

図２１は、従来の永久磁石回転電機の回転子１の軸断面拡大図である。２つの永久磁石６間に空隙部１５を生じた状態で回転電機を運転すると、回転子鉄心２は、耐減磁性の弱い永久磁石６の端面（減磁発生箇所２７）に電機子反作用による反磁界磁束２６を加える。このため、空隙部１５に面する永久磁石６の端面（減磁発生箇所２７）は、減磁を生じやすい。

図２２は、従来の永久磁石回転電機の永久磁石減磁状況を示す図である。減磁箇所２８は、永久磁石６における減磁を生じやすい箇所である。

また、減磁を防止する手段として、磁石厚さを増加させることが考えられる。しかしながら、永久磁石の材料費は、回転電機全体の３〜４割を占めるため、コストの観点から使用量を極力低減する必要がある。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、モータ特性を低下させることなく永久磁石の減磁を抑制し、低コストで高信頼性の回転電機の回転子を提供することを課題とする。

本発明に係る回転電機の回転子は、上記課題を解決するために、第１の発明は、積層して構成された複数の回転子鉄心の各々に周方向に沿って前記回転子鉄心毎に軸方向に分割された複数の永久磁石を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子であって、前記複数の回転子鉄心の隣接する回転子鉄心間に非磁性材料からなる回転子抜板を設けたことを特徴とする。

第２の発明は、積層して構成された複数の回転子鉄心の各々に周方向に沿って前記回転子鉄心毎に軸方向に分割された複数の永久磁石を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子であって、前記複数の永久磁石の各々は、前記回転子鉄心毎に周方向に所定角度ずらしたスキュー構造を形成するとともに、軸方向に対向した回転子鉄心と離間して設けられることを特徴とする。

本発明の第１の発明によれば、回転子の分割面において永久磁石間に空隙部を有する場合においても、モータ特性を低下させることなく永久磁石の減磁を抑制することができる。

本発明の第２の発明によれば、回転子の永久磁石がスキュー構造を有する場合においても、モータ特性を低下させることなく永久磁石の減磁を抑制することができる。

以下、本発明の回転電機の回転子の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

最初に図１乃至図３を用いて実施例１の構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の実施例１の回転電機の回転子軸断面図である。また図１（ｂ）は、回転子抜板１４ａの外観図である。また図２は、本発明の実施例１の回転電機の外観図である。また図３は、本発明の実施例１の回転電機の回転子１の外観図である。なお、本実施例においては、８極回転子の永久磁石式リラクタンス型回転電機の場合について述べるが、本発明は、永久磁石を用いた回転電機及び極数によらず実施可能である。

また、図１５乃至図２２等の従来技術における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施の形態の構成を説明する。固定子１０は、固定子鉄心１１と電機子巻線１２とを有する。固定子鉄心１１は、電磁鋼板の積層構成からなり、その内周側には電機子巻線１２を収容する固定子スロットと、回転子１に面する固定子ティース１３とを備える。回転子１は、固定子１０の内側に設けられ、回転子鉄心２と複数個の永久磁石６とを備える。回転子１と固定子ティース１３との間には間隙（エアギャップ）を有する。

回転電機の回転子１は、積層して構成された複数の回転子鉄心２の各々に周方向に沿って回転子鉄心２毎に軸方向に分割された複数の永久磁石６を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する。また、図３に示すように、永久磁石６が軸方向に分割された面には、回転子抜板１４ａが挿入されている。なお、回転子１は、複数のブロック状の回転子鉄心２からなる構成とも換言できる。その場合に、複数の永久磁石６の各々は、各ブロック毎に軸方向に分割される。回転子鉄心２の各ブロックは、１枚の電磁鋼板あるいは複数の電磁鋼板の積層構成からなる。

回転子１は、永久磁石埋め込み穴を磁化容易方向に沿って配置し、複数の永久磁石６をその永久磁石埋め込み穴に嵌め込んで接着剤で固定することにより、８つの凸極を形成し、外周面に磁気的な凹凸を形成する。さらに永久磁石６は、磁極部を通ってリラクタンストルクを発生させる磁束を横切る電機子電流の磁束を打ち消すように永久磁石埋め込み穴に挿入され、磁極の端部の漏れ磁界を抑制する。すなわち、磁極部の両側にある永久磁石６の関係は、磁化方向が同一であり、磁極間部の両側に位置する２つの永久磁石６は回転子１の円周方向において互いに磁化方向は逆となる。

従って回転子１は、周方向に磁気的に凹凸を有し、固定子鉄心１１に施された電機子巻線１２を流れる電流による回転磁界によって回転子シャフトを中心に回転する。

回転子鉄心２は、電磁鋼板の積層構成からなり、回転軸を中心とした円周方向に磁化容易方向と磁化困難方向とが交互に形成されている。すなわち、回転子鉄心２は、磁気的に凹凸を形成するために、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に、磁極を通ってリラクタンストルクを発生させる磁束の方向（磁化容易方向）に基づいて永久磁石６を埋め込む永久磁石埋め込み穴を設けた電磁鋼板を積層して構成される。

また、回転子抜板１４ａは、複数の回転子鉄心２の隣接する回転子鉄心２間に設けられ、非磁性材料により構成されている。この回転子抜板１４ａは、図１（ａ）（ｂ）に示すように、複数の永久磁石６の各々が軸方向に隣接する位置に永久磁石用穴２９ａを有し、永久磁石用穴２９ａを挟んで互いに対向する永久磁石６ａ，６ｂにより空隙部１５を形成する。なお、永久磁石６ａ及び６ｂは、複数の永久磁石６の中の一部を指す。以降の実施例においても同様である。また、非磁性材料とは、例えば銅やステンレスが考えられる。

図１（ａ）に示すように、永久磁石６は、回転子鉄心２毎に軸方向に永久磁石６ａと永久磁石６ｂとに分割されており、分割面において軸方向に空隙部１５を有する。回転子抜板１４ａが分割面に挿入されているため、空隙部１５は、回転子抜板１４ａの永久磁石用穴２９ａに該当する。特に、永久磁石６ａ，６ｂが予め着磁されている場合（先着磁磁石）、永久磁石６ａ，６ｂは、組み立て時に互いに軸方向に反発するため、分割面において空隙部１５を生じる。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図１（ａ）に示すように、回転子鉄心２及び永久磁石６の分割面には非磁性材料の回転子抜板１４ａが設けられている。したがって、２つの永久磁石６ａ，６ｂ間に空隙部１５を生じた状態で回転電機を運転した場合でも、図２１で説明した従来の場合と異なり、回転子抜板１４ａの非磁性材料から永久磁石６ａ及び６ｂの端面に対して電機子反作用により加えられる反磁界磁束は、非常に弱いものとなる。したがって、空隙部１５に面する永久磁石６ａ及び６ｂの端面は、従来に比して減磁を生じにくい。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る回転電機の回転子によれば、回転子鉄心２の分割面において永久磁石６ａ，６ｂ間に空隙部１５を有する場合においても、モータ特性を低下させることなく永久磁石６ａ，６ｂの減磁を抑制することができ、信頼性が向上する。特に、永久磁石６ａ，６ｂが予め着磁（先着磁磁石）されており、空隙部１５の発生が不可避である場合に有効である。

また、非磁性材料の回転子抜板１４ａを回転子鉄心２の分割面に挿入するのみなので、簡易な構成であり且つ低コストで減磁の抑制が可能である。

図４（ａ）は、本発明の実施例２の回転電機の回転子軸断面図である。また図４（ｂ）は、回転子抜板１４ｂの外観図である。まず、本実施の形態の構成を説明する。なお、図４において、図１における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。

基本的に構成は実施例１と同様である。回転子１は、積層して構成された複数の回転子鉄心２の各々に周方向に沿って回転子鉄心２毎に軸方向に分割された複数の永久磁石６を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子１である。また、永久磁石６が軸方向に分割された面には、非磁性材料の回転子抜板１４ｂが挿入されている。

実施例の構成と異なる点は、回転子抜板１４ｂの永久磁石用穴２９ｂが非磁性材料により埋められている点である。したがって、図４（ａ）に示すように、永久磁石６ａ，６ｂ間は、空隙部を有さず、回転子抜板１４ｂの非磁性材料により占められている。換言すれば、回転子抜板１４ｂは、複数の永久磁石６ａ，６ｂの各々が軸方向に隣接する位置に空隙部を有さずに非磁性材料で構成される。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図４（ａ）に示すように、回転子鉄心２及び永久磁石６の分割面には非磁性材料の回転子抜板１４ｂが設けられており、２つの永久磁石６ａ，６ｂ間も非磁性材料により占められている。したがって、回転電機を運転した場合でも、図２１で説明した従来の場合や実施例１の場合よりも、回転子抜板１４ｂの非磁性材料から永久磁石６ａ及び６ｂの端面に対して電機子反作用により加えられる反磁界磁束は、非常に弱いものとなる。したがって、永久磁石６ａ及び６ｂの端面は、減磁を生じにくい。

また、回転子１の組み立ての際に、永久磁石６ａ，６ｂは、間に非磁性材料を挟んで固定されるため、従来や実施例１の場合と異なり空隙部１５を有さず、永久磁石６の軸方向に対する位置決めが容易となる。すなわち、空隙部１５を有する場合には永久磁石６ａ，６ｂの位置が空隙部１５側にずれる可能性があるが、本実施例において、複数の永久磁石６の各々は、分割面に非磁性材料が設けられているため、自身の動作等により軸方向に対して位置がずれることは無い。

上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る回転電機の回転子によれば、回転子鉄心２の分割面において永久磁石６ａ，６ｂ間及びその周囲を非磁性材料で占めるため、モータ特性を低下させることなく永久磁石６ａ，６ｂの減磁を抑制することができ、信頼性が向上する。特に、永久磁石６ａ，６ｂが予め着磁（先着磁磁石）されており、空隙部１５の発生が不可避である場合に有効である。

また、実施例１と同様に、非磁性材料の回転子抜板１４ａを回転子鉄心２の分割面に挿入するのみなので、簡易な構成であり且つ低コストで減磁の抑制が可能である。

さらに、複数の永久磁石６の各々を回転子鉄心２に固定する接着剤が劣化した場合や、先着磁磁石である永久磁石６を組み立てる場合においても、分割面に空隙部１５を有さないため、軸方向位置を容易に且つ精度良く組み立てることができ、永久磁石６の位置の微調整等の組立工数が簡略化され、コストの低減に資するとともに、信頼性が向上する。

次に図５乃至図８を用いて実施例３の構成について説明する。図５は、本発明の実施例３の回転電機の回転子１の軸断面斜視図である。また図６は、回転子抜板１４ｃの外観図である。また図７は、回転子抜板１４ｃの拡大図である。さらに図８は、分割スキュー面の間隙と減磁の関係を示す図である。

また、図１５乃至図２２等の従来技術における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施の形態の構成を説明する。回転子１は、積層して構成された複数の回転子鉄心２の各々に周方向に沿って回転子鉄心２毎に軸方向に分割された複数の永久磁石６を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する。また、図５に示すように、永久磁石６が軸方向に分割された面（分割スキュー面１６）には、回転子抜板１４ｃが設けられている。

本実施例において、回転子鉄心２は、図１７で説明した従来例と同様に、積層して構成されている。複数のブロック状の回転子鉄心２は、磁極を互いに周方向にずらして構成され、結束する段スキューにより、回転子１を構成する。また、図５に示すように、回転子抜板１４ｃは、積層された複数のブロック状の回転子鉄心２の隣接する回転子鉄心２間（分割スキュー面１６）に設けられている。

すなわち、複数の永久磁石６の各々は、回転子鉄心２毎に周方向に所定角度ずらしたスキュー構造（段スキュー）を形成するとともに、軸方向に対向した回転子鉄心２と離間して設けられる。

回転子抜板１４ｃは、複数の永久磁石６の各々が軸方向に隣接する位置の双方に永久磁石用穴２９ｃを有する。したがって、永久磁石用穴２９ｃは、図６に示すように、両隣に隣接しスキュー構造を有する永久磁石６のいずれもが入るように、永久磁石用穴２９ａ，２９ｂよりも大きなものとなる。具体的には、図７に示すように、回転子抜板１４ｃが有する永久磁石用穴２９ｃは、回転子抜板１４ｃの一方の面に隣接する永久磁石６ｃ，６ｅが入る大きさであるとともに、回転子抜板１４ｃの他方の面に隣接する永久磁石６ｄ，６ｆが入る大きさである。図５，図７に示すように、永久磁石６ｃと６ｄとは、永久磁石用穴２９ｃ内にて接触する。接触箇所は、図７に示す永久磁石接触部２０ａである。同様に、永久磁石６ｅと６ｆとは、永久磁石用穴２９ｃ内にて接触する。接触箇所は、図７に示す永久磁石接触部２０ｂである。

図５に示すように、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、互いに一部接触する（永久磁石接触部２０ａ，２０ｂ）が、軸方向に対向する回転子鉄心２に対しては離間して構成され、間隙１９を間に有する。

なお、回転子抜板１４ｃは、本実施例において、非磁性材料からなるものとする。その他の構成は実施例１と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。上述したように、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対しては離間して構成され、間隙１９を間に有する。したがって、回転電機を運転した場合でも、間隙１９は、分割スキュー面１６において回転子鉄心２から永久磁石６の端面に対して加えられる電機子反作用による反磁界を防止する。

図８に示すように、分割スキュー面１６における間隙１９が大きくなるほど、永久磁石６の端面の減磁は、低減するからである。

本実施例において回転子抜板１４ｃは、非磁性材料からなるが、回転子鉄心２と同一材料によるものでもよい。その場合には、軸方向に対して隣接する永久磁石６に合わせた形状の永久磁石用穴２９ｃは必須である。永久磁石用穴２９ｃにより、永久磁石６は、分割スキュー面１６において軸方向に対向する回転子鉄心２との間に間隙１９を設けることができるからである。逆に、永久磁石用穴２９が無い場合には、永久磁石６は、回転子鉄心２と同一材料である回転子抜板１４ｃに軸方向に対して接触するため、減磁を抑制することができない。

さらに、本実施例における回転子抜板１４ｃを非磁性材料で構成することにより、永久磁石６の端面に対して回転子鉄心２から加えられる電機子反作用による反磁界を抑える。

上述のとおり、本発明の実施例３の形態に係る回転電機の回転子によれば、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対しては離間して構成され、間隙１９を間に有するので、永久磁石６に対する反磁界を防止することができ、永久磁石６の減磁を抑制するとともに信頼性が向上する。

特に、永久磁石６が組み立て後に着磁（後着磁磁石）され且つスキュー構造を有する場合に有効である。

また、分割スキュー面１６における回転子抜板１４ｃを回転子鉄心２と同一材料で構成することも可能であるため、材料コストを低減することができる。

さらに、分割スキュー面１６における回転子抜板１４ｃを非磁性材料にすることにより、より永久磁石６に対する反磁界を小さくすることができるので、永久磁石６の減磁を抑制し、更に信頼性が向上する。

次に図９、１０を用いて実施例４の構成について説明する。図９は、本発明の実施例４の回転電機の回転子１の軸断面斜視図である。また図１０は、回転子抜板１４ｄの外観図である。

まず、本実施の形態の構成を説明する。実施例３の構成と異なる点は、図１０に示すように、回転子抜板１４ｄが永久磁石用穴を有さない点である。したがって、図９に示すように、分割スキュー面１６は、全て非磁性材料の回転子抜板１４ｄで占められており、空隙を有さない。

しかしながら、複数の永久磁石６の各々が、回転子鉄心２毎に周方向に所定角度ずらしたスキュー構造を形成するとともに、軸方向に対向した回転子鉄心２と離間して設けられている点は、実施例３と同様である。回転子抜板１４ｄは、回転子鉄心２と同一材料ではなく、非磁性材料により構成されているからである。

その他の構成は、実施例３と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。上述したように、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対して非磁性材料の回転子抜板１４ｄを挟んで離間して構成されている。したがって、回転電機を運転した場合でも、回転子抜板１４ｄは、分割スキュー面１６において回転子鉄心２から永久磁石６の端面に対して加えられる電機子反作用による反磁界を抑制する。

また、回転子１の組み立ての際に、永久磁石６は、分割スキュー面１６に非磁性材料の回転子抜板１４ｄを挟んで固定されるため、実施例２の場合と同様に、永久磁石６の軸方向に対する位置決めが容易となる。

上述のとおり、本発明の実施例４の形態に係る回転電機の回転子によれば、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対して非磁性材料の回転子抜板１４ｄを挟んで離間して構成されるので、永久磁石６に対する反磁界を防止することができ、永久磁石６の減磁を抑制するとともに信頼性が向上する。

特に、永久磁石６が組み立て後に着磁（後着磁磁石）され且つスキュー構造を有する場合に有効である。

さらに、分割スキュー面１６における回転子抜板１４ｄを非磁性材料にすることにより、より永久磁石６に対する反磁界を小さくすることができるので、永久磁石６の減磁を抑制し、更に信頼性が向上する。

また、複数の永久磁石６の各々を回転子鉄心２に固定する接着剤が劣化した場合や、先着磁磁石である永久磁石６を組み立てる場合においても、分割スキュー面１６に非磁性材料の回転子抜板１４ｄを備えるため、軸方向位置を容易に且つ精度良く組み立てることができ、永久磁石６の位置の微調整等の組立工数が簡略化され、コストの低減に資するとともに、信頼性が向上する。

次に図１１，１２を用いて実施例５の構成について説明する。図１１は、本発明の実施例５の回転電機の回転子１の外観図である。また図１２は、回転子抜板１４ｅの外観図である。なお、図１１，１２において、従来例や実施例１乃至４で説明した図における構成要素と同一ないし均等のものは、前記と同一符号を以て示し、重複した説明を省略する。

まず、本実施の形態の構成を説明する。図１１は、回転子１における、積層して構成された複数の回転子鉄心２の各々が有する磁極２３の位置を示すが、各回転子鉄心２が磁極２３を有する点については実施例３，４と同様である。実施例３，４の構成と異なる点は、図１２に示すように、回転子抜板１４ｅが磁性部２１と非磁性部２２を有する点である。

回転子抜板１４ｅは、軸方向に隣接する回転子鉄心２の磁極２３の位置を磁性材料で構成し（磁性部２１）、複数の永久磁石の各々が軸方向に隣接する部位を含む磁性材料以外の部分を非磁性材料で構成する（非磁性部２２）。

具体的には、回転子抜板１４ｅは、軸方向に自己の回転子抜板１４ｅを挟んで隣接する２つの回転子鉄心２の磁極が周方向に重複する位置を磁性材料で構成する。図１１に示すように、磁性部２１は、回転子抜板１４ｅを挟んで隣接する２つの回転子鉄心２の磁極が周方向に重複する位置であり、回転子抜板１４ｅの斜線部を含む中心方向に伸びた扇形の部分を指す。

なお、回転子抜板１４ｅは、永久磁石６が隣接する部分に永久磁石用穴を有していてもよいが、本実施例においては永久磁石用穴を有さず、当該部分は非磁性材料により構成されているものとする。

複数の永久磁石６の各々が、回転子鉄心２毎に周方向に所定角度ずらしたスキュー構造を形成するとともに、軸方向に対向した回転子鉄心２と離間して設けられている点は、実施例３，４と同様である。

また、本実施例の回転電機の回転子１は、回転子抜板１４ｅの非磁性材料で構成された部分を冷却するための図示されない冷却用流路を備えるものとする。この冷却用流路は、例えば分割スキュー面１６の永久磁石間隙部に溝等を配置して構成される。

その他の構成は、実施例４と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。上述したように、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対して回転子抜板１４ｅの非磁性部２２を挟んで離間して構成されている。したがって、回転電機を運転した場合でも、回転子抜板１４ｅは、分割スキュー面１６において回転子鉄心２から永久磁石６の端面に対して加えられる電機子反作用による反磁界を抑制する。

また、回転子１の組み立ての際に、永久磁石６は、分割スキュー面１６に回転子抜板１４ｅの非磁性部２２を挟んで固定されるため、実施例４の場合と同様に、永久磁石６の軸方向に対する位置決めが容易となる。

さらに、回転子抜板１４ｅは、磁極部に該当する磁性部２１が磁性材料により構成されるので、磁気的な凹凸が形成され、リラクタンストルクを得ることができる。

さらに、回転子抜板１４ｅの非磁性部２２に備えられた冷却用流路は、空気やオイル等の冷媒を流すことにより、分割スキュー面１６等の永久磁石６の端面の冷却を強化することができ、永久磁石６の温度を低くすることができる。

上述のとおり、本発明の実施例５の形態に係る回転電機の回転子によれば、軸方向に対向する複数の永久磁石６は、軸方向に対向する回転子鉄心２に対して回転子抜板１４ｅの非磁性部２２を挟んで離間して構成されるので、永久磁石６に対する反磁界を防止することができ、永久磁石６の減磁を抑制するとともに信頼性が向上する。

さらに、分割スキュー面１６における回転子抜板１４ｅの非磁性部２２を非磁性材料にすることにより、より永久磁石６に対する反磁界を小さくすることができるので、永久磁石６の減磁を抑制し、更に信頼性が向上する。

また、複数の永久磁石６の各々を回転子鉄心２に固定する接着剤が劣化した場合や、先着磁磁石である永久磁石６を組み立てる場合においても、分割スキュー面１６に回転子抜板１４ｅの非磁性部２２を備えるため、軸方向位置を容易に且つ精度良く組み立てることができ、永久磁石６の位置の微調整等の組立工数が簡略化され、コストの低減に資するとともに、信頼性が向上する。

さらに、回転子抜板１４ｅは、磁極部に該当する磁性部２１が磁性材料により構成されるので、磁気的な凹凸が形成され、リラクタンストルクを得ることができ、回転電機のトルク及び出力を向上することができる。

さらに、回転子抜板１４ｅの非磁性部２２に備えられた冷却用流路は、分割スキュー面１６等の永久磁石６の端面の冷却を強化することができ、永久磁石６の温度を低く抑えるので、保磁力（耐減磁特性）の低下を抑制することができ、さらに信頼性を向上する。

図１３は、本発明の実施例６の回転電機の回転子軸断面図である。図１３における回転子１は、スキュー構造を有さないものとして描かれているが、スキュー構造を有していてもよい。また、実施例１乃至実施例５と異なる点は、回転子抜板を有さない点であるが、回転子抜板を有していてもよい。

また、複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部を耐減磁性を有する磁石（高保磁力永久磁石２４）により構成される。すなわち、高保磁力永久磁石２４は、永久磁石６の一部を構成するものとする。

その他の構成は、実施例１乃至５と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。上述したように、軸方向に対向する複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部を耐減磁性を有する磁石（高保磁力永久磁石２４）により構成するので、回転電機を運転した場合でも、分割面における回転子鉄心２から加えられる電機子反作用による反磁界にもかかわらず耐減磁性を向上することができる。

また、複数の永久磁石６の各々が有する分割面に面する端部に対して冷却を行う図示されない冷却手段（例えば上述した冷却流路）を備えることもできる。その場合には、図示されない冷却用流路は、空気やオイル等の冷媒を流すことにより、複数の永久磁石６の各々が有する分割面に面する端部の冷却を強化することができ、永久磁石６の温度を低くすることができる。

上述のとおり、本発明の実施例６の形態に係る回転電機の回転子によれば、軸方向に対向する複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部を耐減磁性を有する磁石（高保磁力永久磁石２４）により構成するので、永久磁石６に対する反磁界にもかかわらず、永久磁石６の耐減磁性を向上して減磁を抑制するとともに信頼性が向上する。

さらに、複数の永久磁石６の各々が有する分割面に面する端部に対して冷却を行う図示されない冷却手段を備える場合には、分割面の永久磁石６の端面の冷却を強化することができ、永久磁石６の温度を低く抑えるので、保磁力（耐減磁特性）の低下を抑制することができ、さらに信頼性が向上する。

図１４は、本発明の実施例７の回転電機の回転子軸断面図である。図１４における回転子１は、スキュー構造を有さないものとして描かれているが、スキュー構造を有していてもよい。また、実施例１乃至実施例５と異なる点は、回転子抜板を有さない点であるが、回転子抜板を有していてもよい。

また、複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部（永久磁石２５）を端部以外の部分（永久磁石６）に比して当該回転子の半径方向に対して厚さの厚い磁石（永久磁石２５）により構成される。すなわち、永久磁石６は、分割面に面する端部のみを厚さの厚い磁石（永久磁石２５）で構成され、それ以外の部分は通常の厚さの磁石で構成される。

その他の構成は、実施例６と同様であり、重複した説明を省略する。

次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。上述したように、軸方向に対向する複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部のみを厚さの厚い磁石（永久磁石２５）で構成されるので、回転電機を運転した場合でも、分割面における回転子鉄心２から加えられる電機子反作用による反磁界に対抗する磁力が高いため耐減磁性を向上することができる。

上述のとおり、本発明の実施例７の形態に係る回転電機の回転子によれば、軸方向に対向する複数の永久磁石６の各々は、分割面に面する端部のみを厚さの厚い磁石（永久磁石２５）で構成されるので、永久磁石６に対する反磁界に対抗する磁力が高く、永久磁石６の分割面及び端面の耐減磁性を向上して減磁を抑制するとともに信頼性が向上する。

本発明に係る回転電機の回転子は、回転電機や回転電機を動力源として搭載する車両等に利用可能である。

本発明の実施例１の形態の回転電機の回転子軸断面図及び回転子抜板の外観図である。 本発明の実施例１の形態の回転電機の外観図である。 本発明の実施例１の形態の回転電機の回転子の外観図である。 本発明の実施例２の形態の回転電機の回転子の軸断面図及び回転子抜板の外観図である。 本発明の実施例３の形態の回転電機の回転子の軸断面斜視図である。 本発明の実施例３の形態の回転子抜板の外観図である。 本発明の実施例３の形態の回転子抜板の拡大図である。 本発明の実施例３の形態の回転電機の回転子において分割スキュー面の間隙と減磁の関係を示す図である。 本発明の実施例４の形態の回転電機の回転子の軸断面斜視図である。 本発明の実施例４の形態の回転子抜板の外観図である。 本発明の実施例５の形態の回転電機の回転子の外観図である。 本発明の実施例５の形態の回転子抜板の外観図である。 本発明の実施例６の形態の回転電機の回転子軸断面図である。 本発明の実施例７の形態の回転電機の回転子軸断面図である。 従来の回転電機の回転子の径方向断面図である。 従来の回転電機の回転子の部分上面図である。 従来の永久磁石回転電機の回転子の外観を示す図である。 従来の永久磁石回転電機の回転子の軸断面斜視図である。 従来の永久磁石回転電機の永久磁石の磁束密度分布を示す図である。 従来の永久磁石回転電機の回転子の軸断面図である。 従来の永久磁石回転電機の回転子の軸断面拡大図である。 従来の永久磁石回転電機の永久磁石減磁状況を示す図である。

符号の説明

１ 回転子
２ 回転子鉄心
３，４ ブロック
５ 磁石挿入孔部
６，６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ，６ｆ 永久磁石
７ 空洞部
８ 磁気的凹部
９ 磁気的凸部
１０ 固定子
１１ 固定子鉄心
１２ 電機子巻線
１３ 固定ティース
１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ 回転子抜板
１５ 空隙部
１６ 分割スキュー面
１７ 磁極
１８ 減磁箇所
１９ 間隙
２０ａ，２０ｂ 永久磁石接触部
２１ 磁性部
２２ 非磁性部
２３ 磁極
２４ 高保磁力永久磁石
２５ 永久磁石
２６ 反磁界磁束
２７ 減磁発生箇所
２８ 減磁箇所
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 永久磁石用穴
３０，３１ キー

Claims (13)

1. 積層して構成された複数の回転子鉄心の各々に周方向に沿って前記回転子鉄心毎に軸方向に分割された複数の永久磁石を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子であって、
   前記複数の回転子鉄心の隣接する回転子鉄心間に非磁性材料からなる回転子抜板を設けたことを特徴とする回転電機の回転子。
2. 前記回転子抜板は、前記複数の永久磁石の各々が軸方向に隣接する位置に永久磁石用穴を有し、前記永久磁石用穴を挟んで互いに対向する前記永久磁石により空隙部を形成することを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
3. 前記回転子抜板は、前記複数の永久磁石の各々が軸方向に隣接する位置に空隙部を有さずに非磁性材料で構成されることを特徴とする請求項１記載の回転電機の回転子。
4. 積層して構成された複数の回転子鉄心の各々に周方向に沿って前記回転子鉄心毎に軸方向に分割された複数の永久磁石を設け、周方向に磁気的に凹凸を形成する回転電機の回転子であって、
   前記複数の永久磁石の各々は、前記回転子鉄心毎に周方向に所定角度ずらしたスキュー構造を形成するとともに、軸方向に対向した回転子鉄心と離間して設けられることを特徴とする回転電機の回転子。
5. 前記複数の回転子鉄心の隣接する回転子鉄心間に回転子抜板を設けたことを特徴とする請求項４記載の回転電機の回転子。
6. 前記回転子抜板は、非磁性材料からなることを特徴とする請求項５記載の回転電機の回転子。
7. 前記回転子抜板は、前記複数の永久磁石の各々が軸方向に隣接する位置の双方に永久磁石用穴を有することを特徴とする請求項５又は請求項６記載の回転電機の回転子。
8. 前記回転子抜板は、軸方向に隣接する前記回転子鉄心の磁極の位置を磁性材料で構成し、前記複数の永久磁石の各々が軸方向に隣接する部位を含む前記磁性材料以外の部分を非磁性材料で構成することを特徴とする請求項５乃至請求項７のいずれか１項記載の回転電機の回転子。
9. 前記回転子抜板は、軸方向に自己の回転子抜板を挟んで隣接する２つの前記回転子鉄心の磁極が周方向に重複する位置を磁性材料で構成することを特徴とする請求項８記載の回転電機の回転子。
10. 前記回転子抜板の非磁性材料で構成された部分を冷却する冷却用流路を備えることを特徴とする請求項７又は請求項９記載の回転電機の回転子。
11. 前記複数の永久磁石の各々は、分割面に面する端部を耐減磁性を有する磁石により構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載の回転電機の回転子。
12. 前記複数の永久磁石の各々は、分割面に面する端部を前記端部以外の部分に比して当該回転子の半径方向に対して厚さの厚い磁石により構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項記載の回転電機の回転子。
13. 前記複数の永久磁石の各々が有する分割面に面する端部に対して冷却を行う冷却手段を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項１２のいずれか１項記載の回転電機の回転子。