JP6355859B1 - 回転子及び回転電機 - Google Patents

Abstract

回転子（２）は、１つの磁極（７）に対して複数の磁石挿入孔（６）が形成された回転子コア（３）と、複数の磁石挿入孔（６）のそれぞれに挿入される永久磁石（５）とを備える。回転子コア（３）の中心軸（ＡＸ）と磁極中心（７１）とを結ぶ線を含み、かつ、中心軸（ＡＸ）の軸線方向（Ｄ２）に平行な磁極中心面（ＳＶ）に対して、磁石挿入孔（６）は、対称に周方向（Ｄ１）に形成される。中心軸（ＡＸ）の軸線方向（Ｄ２）における中心を通り、かつ、磁極中心面（ＳＶ）に直交する軸線方向中心面（ＳＨ）に対して、永久磁石（５）は、非対称になるように軸線方向（Ｄ２）に配置されると共に、磁極中心面（ＳＶ）に対して非対称になるように周方向（Ｄ１）に配置される。磁極中心（７１）は、周方向（Ｄ１）における磁極（７）の外周面（３１）の幅を二等分する線（９）上に位置する。

Description

本発明は、回転子コアを備えた回転子及び回転電機に関する。

回転子コアに永久磁石が埋め込まれた埋込磁石型回転電機においてコギングトルクを低減するための構造としては、段スキュー構造の回転子が知られている。しかしながら段スキュー構造の回転子は、複雑な構成であるため製造時間が長くなり生産性が低いという課題がある。

特許文献１に開示される回転子の回転子コアには３つの磁石挿入孔が形成され、３つの磁石挿入孔のそれぞれには永久磁石が挿入されている。１つの磁極は３つの永久磁石により形成され、１つの磁極を形成する３つの永久磁石は、回転子の周方向における磁極の中心に対して周方向に対称に配置され、回転子コアの積層方向における中心に対して積層方向に非対称に配置される。

特開２００３−３３３７７８号公報

しかしながら特許文献１に開示される回転子は、周方向における磁極の中心に配置される永久磁石と、この永久磁石に隣接する永久磁石とによる段スキュー角が小さいため、軸方向に分かれた複数の回転コアのそれぞれを周方向に大きくずらして積層するといった複雑な製造方法を採用することなくコギングトルクを低減できる回転子の開発が望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、構造を複雑化することなくコギングトルクを低減できる回転子を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の回転子は、１つの磁極に対して複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、複数の磁石挿入孔のそれぞれに挿入される永久磁石とを備え、回転子コアの中心軸と磁極の磁極中心とを結ぶ線を含み、かつ、中心軸の軸線方向に平行な磁極中心面に対して、磁石挿入孔は、対称に回転子コアの周方向に形成され、中心軸の軸線方向における中心を通り、かつ、磁極中心面に直交する軸線方向中心面に対して、永久磁石は、非対称になるように軸線方向に配置されると共に、磁極中心面に対して非対称になるように周方向に配置され、磁極中心は、周方向における磁極の外周面の幅を二等分する線上に位置する。複数の磁石挿入孔を構成する第１磁石挿入孔、第２磁石挿入孔及び第３磁石挿入孔は、周方向に、第１磁石挿入孔、第３磁石挿入孔及び第２磁石挿入孔の順に配列される。第１磁石挿入孔及び第２磁石挿入孔は、回転子コアの中心軸に直交する面を軸方向視して、互いの対向面間の距離が中心軸から回転子コアの外周面に向かって広がるようにＶ字状に形成される。第３磁石挿入孔は、磁極中心に形成されると共に、第１磁石挿入孔及び第２磁石挿入孔のそれぞれを形作る壁面の径方向内側に形成される。第１磁石挿入孔に挿入される永久磁石は、回転子コアの軸方向の第１端面寄りに設けられる。第２磁石挿入孔に挿入される永久磁石は、回転子コアの第１端面とは逆側の第２端面寄りに設けられる。第３磁石挿入孔に挿入される永久磁石は、回転子コアの軸方向中心に設けられることを特徴とする。

本発明に係る回転子は、構造を複雑化することなくコギングトルクを低減できるという効果を奏する。

実施の形態１に係る回転子を備えた回転電機の軸垂直断面図 図１に示す回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図 図２に示す回転子コアの両端面の端板を配置した状態を示す図 実施の形態２に係る回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示す軸垂直断面図 図４に示される１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図 実施の形態３に係る回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図 実施の形態１に係る回転子の第１の変形例を示す図 実施の形態１に係る回転子の第２の変形例を示す図 実施の形態３に係る回転子の変形例を示す図 実施の形態４に係る回転子を備えた回転電機の軸垂直断面図

以下に、本発明の実施の形態に係る回転子及び回転電機を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る回転子を備えた回転電機の軸垂直断面図である。図１に示す回転電機１００は、固定子１と固定子１の内側に設けられる回転子２とを備える。回転子２は、回転子コア３と、回転子コア３に設けられるシャフト４と、複数の永久磁石５とを備える。以下では、回転子コア３の中心軸ＡＸにおける軸線方向を単に「軸線方向」と称し、回転子コア３の径方向を単に「径方向」と称し、回転子コア３の周方向を単に「周方向」と称する。

回転子コア３は、不図示の電磁鋼板母材から環状に打ち抜かれた複数の薄板を軸線方向に積層して構成される。複数の薄板は、かしめ、溶接又は接着で相互に固定される。回転子コア３と固定子１との間には隙間が確保されている。シャフト４は、回転子コア３の軸心部に、焼嵌め、冷嵌め又は圧入により固定される。

回転子コア３には複数の磁石挿入孔６が形成されている。複数の磁石挿入孔６のそれぞれは周方向Ｄ１に沿って配列される。周方向Ｄ１に隣接する磁石挿入孔６は互いに離間している。

回転子２は２０個の永久磁石５を備え、回転子２には１０個の磁極７が形成される。１つの磁極７は、周方向Ｄ１に隣接する２つの磁石挿入孔６のそれぞれに挿入された永久磁石５の組により形成される。複数の永久磁石５の組は、周方向Ｄ１に沿って、異なる極性が交互になるように配列され、磁化配向方向が径方向となるように着磁されている。

図２は図１に示す回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図である。図２に示すように１つの磁極７を形成する永久磁石５は、第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄにより構成される。

回転子コア３には磁石挿入孔６が形成される。磁石挿入孔６は、第１の永久磁石５Ｕが挿入される第１の磁石挿入孔６１と、第２の永久磁石５Ｄが挿入される第２の磁石挿入孔６２とにより構成される。

第１の磁石挿入孔６１及び第２の磁石挿入孔６２のそれぞれは、直方体状に形成されると共に、回転子コア３の外周面３１寄りに形成される。第１の磁石挿入孔６１及び第２の磁石挿入孔６２のそれぞれは、回転子コア３の軸線方向における一端面３２から他端面３３まで貫通する。回転子コア３の軸線方向は図２中に矢印Ｄ２で示される方向である。第１の磁石挿入孔６１及び第２の磁石挿入孔６２のそれぞれは、周方向Ｄ１に互いに隣接して配列される。

第１の磁石挿入孔６１及び第２の磁石挿入孔６２は、磁極中心面ＳＶに対して線対称に形成されている。磁極中心面ＳＶは、回転子コア３の中心軸ＡＸと回転子コア３の周方向Ｄ１における磁極中心７１とを結ぶ線８を含み、かつ、中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２に平行な面である。磁極中心７１は、周方向Ｄ１における磁極７の外周面３１の幅を二等分する線９上に位置する。

第１の磁石挿入孔６１に挿入される第１の永久磁石５Ｕは、回転子コア３の一端面３２寄りに配置され、第２の磁石挿入孔６２に挿入される第２の永久磁石５Ｄは、回転子コア３の他端面３３寄りに配置される。

軸線方向Ｄ２における回転子コア３の一端面３２から他端面３３までの幅をＬｒとし、幅Ｌｒを二等分した幅をＬｒ／２とし、軸線方向Ｄ２における第１の永久磁石５Ｕの幅をＬｍｕとし、軸線方向Ｄ２における第２の永久磁石５Ｄの幅をＬｍｄとしたとき、幅Ｌｍｕ及び幅Ｌｍｄのそれぞれは、幅Ｌｒ／２に等しい。言い換えると幅Ｌｒは、幅Ｌｍｕ及び幅Ｌｍｄのそれぞれを２倍した長さに等しい。

このように第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、磁極中心面ＳＶに対して非対称になるように周方向Ｄ１に配置されると共に、回転子コア３の積層方向、すなわち軸線方向Ｄ２に垂直な軸線方向中心面ＳＨに対して非対称になるように軸線方向Ｄ２に配置される。

また第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、磁極中心面ＳＶと軸線方向中心面ＳＨとの交線ＣＬに対して点対称に配置される。軸線方向中心面ＳＨは、回転子コア３の中心軸ＡＸの軸線方向Ｄ２における中心７２を通り、かつ、磁極中心面ＳＶに直交する面であり、軸線方向中心３４を含む面である。この構成により、永久磁石５を段スキュー状に配置でき、回転子２の何れの回転方向に対しても同等のスキュー効果が得られるため、何れの回転方向に対しても同等のコギングトルク低減効果が得られる。従って複数の回転コアを周方向Ｄ１にずらして積層するといった複雑な製造方法を採用しなくとも簡素な構造でコギングトルクを低減できる。

上記の特許文献１に開示される回転子では、永久磁石が回転子の周方向における磁極の中心に対して周方向に対称に配置されているため、２つの永久磁石の組では１つの磁極を形成することができない。これに対して実施の形態１に係る回転子２は、スキュー配置された２つの永久磁石で１つの磁極を形成できると共に、段スキュー角が大きいため、特許文献１の回転子に比べて構造が簡素化され、製造コストの低減が可能であり、コギングトルク低減効果を高めることができる。

また実施の形態１に係る回転子２によれば、何れの回転方向に対しても同等のスキュー効果が得られるため、何れの回転方向に対しても同等のコギングトルク低減効果が得られる。従って実施の形態１に係る回転子２によれば、特にサーボモータ及び電動パワーステアリングといった製品に好適な回転電機１００を得ることができる。

また実施の形態１に係る回転子２は、軸線方向Ｄ２における第１の永久磁石５Ｕの端面位置は、回転子コア３の一端面３２の位置と一致しており、軸線方向Ｄ２における第２の永久磁石５Ｄの端面位置は、回転子コア３の他端面３３の位置と一致している。そして第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄのそれぞれの軸線方向Ｄ２における位置は、各永久磁石を第１の磁石挿入孔６１及び第２の磁石挿入孔６２のそれぞれに押し切り挿入することで決めることができる。そのため実施の形態１に係る回転子２によれば、永久磁石５の挿入工程が簡便となり、製造費用をより一層低価にすることができる。

図３は図２に示す回転子コアの両端面に端板を配置した状態を示す図である。第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの軸線方向Ｄ２への飛び出し防止のため、回転子コア３には、図３に示すように、一端面３２に配置される端板５ａと他端面３３に配置される端板５ｂとが設けられてもよい。なお図３では端板５ａ，５ｂが径方向Ｄ３における回転子コア３の中心部まで伸びる形状であるが、端板５ａ，５ｂは、第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの飛び出しを防止できる形状であれば、図示例に限定されない。また端板５ａ，５ｂには、締結部材を挿入するための穴が設けられてもよいし、図１に示すシャフト４が貫通する貫通穴が設けられてもよい。

また第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄのそれぞれは、磁極中心面ＳＶに対して非対称に配置されていればよいため、それぞれの軸線方向長が異なっていてもよい。

また本実施の形態では、回転子コア３に形成された複数の磁極７のそれぞれを構成する複数の永久磁石５の配置パターンが、磁極７毎に一致している。これによりコギングトルクを最も効果的に低減できる。ただし複数の磁極７の内の１つを形成する永久磁石５が磁極中心面ＳＶに対し非対称に配置されている場合でも、コギングトルクが低減可能である。

またＮ極を成す磁極７とＳ極を成す磁極７とが、磁極間の境界面に対して対称に配置されている場合でも、何れの回転方向に対しても同等にコギングトルクを低減可能な構造となる。

実施の形態２．
図４は実施の形態２に係る回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示す軸垂直断面図である。図５は図４に示される１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図である。実施の形態２に係る回転子２Ａの回転子コア３Ａでは、１つの磁極７を形成する２つの永久磁石の内、第１の永久磁石５Ｕが第１の磁石挿入孔６１Ａに挿入され、第２の永久磁石５Ｄが第２の磁石挿入孔６２Ａに挿入される。

第１の永久磁石５Ｕと第１の磁石挿入孔６１Ａとの間には、磁束短絡防止用の空隙３ＦＢが形成される。図４では図示を省略しているが、第２の永久磁石５Ｄと第２の磁石挿入孔６２Ａとの間にも同様の空隙が形成されているものとする。

第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａは、周方向Ｄ１に互いに離間して形成されると共に、磁極中心面ＳＶに対して線対称に形成されている。また第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａは、互いの対向面４ＶＬ間の距離が、中心軸ＡＸから回転子コア３Ａの外周面３１に向かって広がるように形成される。言い換えると第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａは、回転子コア３Ａを中心軸ＡＸに直交する面を軸方向視して、Ｖ字状に形成されている。

第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、磁化配向方向が矢印４１で示す方向となるように着磁される。すなわち第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、周方向Ｄ１における第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａのそれぞれの対向面４ＶＬに対して直角方向となるように着磁される。そして回転子コア３Ａでは、このように着磁された第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの組が、異なる極性を交互にして周方向Ｄ１に配列される。

第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄで発生する磁束は、周方向Ｄ１に隣接する磁石挿入孔を避けて波線矢印４２のように、回転子コア３Ａの径方向Ｄ３外側に向かい、図１に示す固定子１に流入する。

１つの磁極７を構成する第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａの互いの対向面４ＶＬの成す角度αは９０°未満である。この構成により、１つの磁極７の断面積を狭くしながら磁束量を向上させることができ、モータトルクが大きい回転電機を得ることができる。

図５に示すように、第１の磁石挿入孔６１Ａに挿入される第１の永久磁石５Ｕは、回転子コア３Ａの一端面３２寄りに配置され、第２の磁石挿入孔６２Ａに挿入される第２の永久磁石５Ｄは、回転子コア３Ａの他端面３３寄りに配置される。

第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、磁極中心面ＳＶに対して非対称になるように周方向Ｄ１に配置されると共に、回転子コア３の積層方向、すなわち軸線方向Ｄ２に垂直な軸線方向中心面ＳＨに対して非対称になるように軸線方向Ｄ２に配置される。また第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄは、交線ＣＬに対して点対称に配置される。

実施の形態２に係る回転子２Ａによれば、実施の形態１に係る回転子２と同様の効果を得ることができると共に、モータトルクをより一層高めることができる。

実施の形態３．
図６は実施の形態３に係る回転子に形成された複数の磁極の内、１つの磁極に対応する永久磁石の配置状態を示すスケルトン斜視図である。実施の形態３に係る回転子２Ｂの回転子コア３Ｂでは、第１の永久磁石５Ｕ、第２の永久磁石５Ｄ及び第３の永久磁石５Ｍにより、１つの磁極７が形成される。

第１の永久磁石５Ｕは第１の磁石挿入孔６１Ｂに挿入され、第２の永久磁石５Ｄは第２の磁石挿入孔６２Ｂに挿入される。第３の永久磁石５Ｍは、周方向Ｄ１における磁極中心７１に形成される第３の磁石挿入孔６３Ｂに挿入される。

第１の磁石挿入孔６１Ｂ、第２の磁石挿入孔６２Ｂ及び第３の磁石挿入孔６３Ｂは、周方向Ｄ１に互いに離間して形成されると共に、磁極中心面ＳＶに対して線対称に形成されている。第１の磁石挿入孔６１Ｂ、第２の磁石挿入孔６２Ｂ及び第３の磁石挿入孔６３Ｂは、周方向Ｄ１に対して第１の磁石挿入孔６１Ｂ、第３の磁石挿入孔６３Ｂ、第２の磁石挿入孔６２Ｂの順で配列される。

第１の磁石挿入孔６１Ｂ、第２の磁石挿入孔６２Ｂ及び第３の磁石挿入孔６３Ｂのそれぞれは、回転子コア３Ｂの軸線方向Ｄ２における一端面３２から他端面３３まで貫通する。第１の磁石挿入孔６１Ｂ、第２の磁石挿入孔６２Ｂ及び第３の磁石挿入孔６３Ｂのそれぞれは、直方体状に形成されると共に、回転子コア３Ｂの外周面３１寄りに形成される。

第１の磁石挿入孔６１Ｂ及び第２の磁石挿入孔６２Ｂは、互いの対向面間の距離が、中心軸ＡＸから回転子コア３Ｂの外周面３１に向かって広がるように形成される。第３の磁石挿入孔６３Ｂは、径方向Ｄ３における第１の磁石挿入孔６１Ｂ及び第２の磁石挿入孔６２Ｂの内側に形成される。

第１の磁石挿入孔６１Ｂに挿入される第１の永久磁石５Ｕは、回転子コア３Ｂの一端面３２寄りに配置され、第２の磁石挿入孔６２Ｂに挿入される第２の永久磁石５Ｄは、回転子コア３Ｂの他端面３３寄りに配置される。第３の磁石挿入孔６３Ｂに挿入される第３の永久磁石５Ｍは、軸線方向中心３４に配置させる。すなわち軸線方向Ｄ２に３分割された３つの永久磁石は、軸線方向Ｄ２における回転子コア３Ｂの上側と中心側と下側とに配置される。

実施の形態３に係る回転子２Ｂによれば、３つの永久磁石による起磁力の変化が滑らかになり、コギングトルクをより一層低減することができる。なお実施の形態３に係る回転子２Ｂでは、第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの軸線方向長が同一であれば、第１の永久磁石５Ｕ、第２の永久磁石５Ｄ及び第３の永久磁石５Ｍのそれぞれの軸線方向長を同一にする必要はない。また第３の永久磁石５Ｍの位置決めは、第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄよりも容易ではないため、第３の永久磁石５Ｍが挿入された後、軸線方向Ｄ２の幅が等しい不図示の非磁性スペーサを、第３の磁石挿入孔６３Ｂの隙間、すなわち第３の永久磁石５Ｍの上下側に設けてもよい。これにより第３の永久磁石５Ｍの位置決め精度が向上し、コギングトルクの低減効果をさらに向上させることができる。

また実施の形態３に係る回転子２Ｂによれば、３つの永久磁石が軸線方向Ｄ２に対して斜めの角度で配置されるため、特許文献１の回転子に比べてスキューの効果が大きくなり、コギングトルクをさらに低減できる。

図７は実施の形態１に係る回転子の第１の変形例を示す図である。図７に示す回転子２Ｃでは、図２に示す第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの代わりに、第１の永久磁石５Ｕ１及び第２の永久磁石５Ｄ１が用いられる。第１の永久磁石５Ｕ１は、軸線方向Ｄ２に２分割された永久磁石５Ｕａ，５Ｕｂにより構成され、第２の永久磁石５Ｄ１は、軸線方向Ｄ２に２分割された永久磁石５Ｄａ，５Ｄｂにより構成される。

第１の磁石挿入孔６１に挿入される第１の永久磁石５Ｕ１は、回転子コア３の一端面３２寄りに配置され、第２の磁石挿入孔６２に挿入される第２の永久磁石５Ｄ１は、回転子コア３の他端面３３寄りに配置される。

軸線方向Ｄ２における回転子コア３の一端面３２から他端面３３までの幅をＬｒとし、軸線方向Ｄ２における第１の永久磁石５Ｕ１の幅をＬｍｕとし、軸線方向Ｄ２における第２の永久磁石５Ｄ１の幅をＬｍｄとしたとき、幅Ｌｍｕ及び幅Ｌｍｄのそれぞれは、幅Ｌｒ／２よりも長くかつ幅Ｌｒよりも短い。このように第１の永久磁石５Ｕ１及び第２の永久磁石５Ｄ１は、周方向Ｄ１においてそれぞれの一部が重なり合うように配置される。図７に示す回転子２Ｃによれば、段スキュー状の配置としながら磁束量を多くすることができるため、コギングトルクを抑制しながらモータトルクを高めることができる。

図８は実施の形態１に係る回転子の第２の変形例を示す図である。図８に示す回転子２Ｄでは、図２に示す第１の永久磁石５Ｕ及び第２の永久磁石５Ｄの代わりに、第１の永久磁石５Ｕ２及び第２の永久磁石５Ｄ２が用いられる。第１の磁石挿入孔６１に挿入される第１の永久磁石５Ｕ２は、回転子コア３の一端面３２寄りに配置され、第２の磁石挿入孔６２に挿入される第２の永久磁石５Ｄ２は、回転子コア３の他端面３３寄りに配置される。

軸線方向Ｄ２における回転子コア３の一端面３２から他端面３３までの幅をＬｒとし、軸線方向Ｄ２における第１の永久磁石５Ｕ２の幅をＬｍｕとし、軸線方向Ｄ２における第２の永久磁石５Ｄ２の幅をＬｍｄとしたとき、幅Ｌｍｕ及び幅Ｌｍｄのそれぞれは、幅Ｌｒ／２よりも長くかつ幅Ｌｒよりも短い。

第１の永久磁石５Ｕ２及び第２の永久磁石５Ｄ２は、周方向Ｄ１においてそれぞれの一部が重なり合うように配置される。図８に示す回転子２Ｄによれば、段スキュー状の配置としながら磁束量を多くすることができるため、コギングトルクを抑制しながらモータトルクを高めることができる。

また回転子２Ｄでは第１の永久磁石５Ｕ２及び第２の永久磁石５Ｄ２は同一寸法であり、第１の永久磁石５Ｕ２の周方向幅Ｗｍｕが第２の永久磁石５Ｄ２の周方向幅Ｗｍｄに等しく、第１の永久磁石５Ｕ２の径方向幅Ｔｍｕが第２の永久磁石５Ｄ２の径方向幅Ｔｍｄに等しい。このように同一寸法の第１の永久磁石５Ｕ２及び第２の永久磁石５Ｄ２を用いることにより、寸法が異なる２種類以上の永久磁石を用いる場合に比べて品質のバラツキが抑制されて歩留まりが向上し、永久磁石の製造費用を低減できる。

図９は実施の形態３に係る回転子の変形例を示す図である。図９に示す回転子２Ｅでは、図６に示す第３の永久磁石５Ｍの代わりに、第３の永久磁石５Ｎが用いられる。第３の永久磁石５Ｎは、第３の磁石挿入孔６３Ｂに挿入され、軸線方向Ｄ２に２分割された永久磁石５Ｎａ，５Ｎｂにより構成される。

軸線方向Ｄ２における第３の永久磁石５Ｎの幅は、軸線方向Ｄ２における回転子コア３の幅に等しい。第１の永久磁石５Ｕ及び第３の永久磁石５Ｎの軸線方向Ｄ２における一部が、周方向Ｄ１において重なり合うように配置され、第２の永久磁石５Ｄ及び第３の永久磁石５Ｎは、周方向Ｄ１においてそれぞれの一部が重なり合うように配置される。図９に示す回転子２Ｅによれば、段スキュー状の配置としながら磁束量を多くすることができるため、コギングトルクを抑制しながらモータトルクを高めることができる。

実施の形態４．
図１０は実施の形態４に係る回転子を備えた回転電機の軸垂直断面図である。図１０の回転子２Ｆでは、２つの磁石挿入孔６のそれぞれに挿入された２つの永久磁石５の組により１つの磁極７が形成される。２つの磁石挿入孔６は図４に示す第１の磁石挿入孔６１Ａ及び第２の磁石挿入孔６２Ａと同様の形状である。従って２つの磁石挿入孔６のそれぞれに挿入される永久磁石５は、軸線方向上側と軸線方向下側とに配置される。回転子２Ｆの磁極７の数は１４個であり、それぞれの磁極７は、周方向に配列される。

固定子１は突極が１２個の１２スロットを備える。実施の形態４に係る回転子２Ｆを備えた回転電機１００Ａでは、回転子２Ｆ側と固定子１側の磁極の対向面積が近くなるため、効果的にモータトルクを高めることができる。従って実施の形態４によれば、コギングトルクが小さくかつモータトルクが大きい回転電機１００Ａを得ることができる。

また実施の形態１，２，４に係る回転子では、回転子コアに形成される磁石挿入孔の数が１つの磁極に対して２つである。これにより、１つの磁極に対して３つ以上の磁石挿入孔が形成される場合に比べて品質のバラツキが抑制されて、回転子コアの製造における歩留まりが向上すると共に、１つの磁極を構成する永久磁石の数量を低減しながらスキュー構造が得られてコギングトルクを低減可能である。

また実施の形態１から４に係る回転子では、回転子コアに用いられる全ての永久磁石の形状が同一となるように構成してもよい。この構成により寸法が異なる２種類以上の永久磁石を用いる場合に比べて歩留まりが向上し、永久磁石の製造費用を低減できる。

また実施の形態１から４に係る回転子では、回転子コアに形成される全ての磁石挿入孔の形状が同一となるように構成してもよい。この構成により寸法が異なる２種類以上の磁石挿入孔を形成する場合に比べて永久磁石の設置が容易化され、回転子の製造費用を低減できる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 固定子、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ 回転子、３，３Ａ，３Ｂ 回転子コア、３ＦＢ 空隙、４ シャフト、４ＶＬ 対向面、５，５Ｄａ，５Ｄｂ，５Ｎａ，５Ｎｂ，５Ｕａ，５Ｕｂ 永久磁石、５Ｄ，５Ｄ１，５Ｄ２ 第２の永久磁石、５Ｍ，５Ｎ 第３の永久磁石、５Ｕ，５Ｕ１，５Ｕ２ 第１の永久磁石、５ａ，５ｂ 端板、６ 磁石挿入孔、７ 磁極、８ 結ぶ線、９ 二等分する線、３１ 外周面、３２ 一端面、３３ 他端面、３４ 軸線方向中心、６１，６１Ａ，６１Ｂ 第１の磁石挿入孔、６２，６２Ａ，６２Ｂ 第２の磁石挿入孔、６３Ｂ 第３の磁石挿入孔、７１ 磁極中心、７２ 中心、１００，１００Ａ 回転電機、ＡＸ 中心軸、Ｄ１ 周方向、Ｄ２ 軸線方向、ＳＨ 軸線方向中心面、ＳＶ 磁極中心面。

Claims (7)

1. １つの磁極に対して複数の磁石挿入孔が形成された回転子コアと、
   複数の前記磁石挿入孔のそれぞれに挿入される永久磁石と
   を備え、
   前記回転子コアの中心軸と前記磁極の磁極中心とを結ぶ線を含み、かつ、前記中心軸の軸線方向に平行な磁極中心面に対して、前記磁石挿入孔は、対称に前記回転子コアの周方向に形成され、
   前記中心軸の軸線方向における中心を通り、かつ、前記磁極中心面に直交する軸線方向中心面に対して、前記永久磁石は、非対称になるように前記軸線方向に配置されると共に、前記磁極中心面に対して非対称になるように前記周方向に配置され、
   前記磁極中心は、前記周方向における前記磁極の外周面の幅を二等分する線上に位置し、
   複数の前記磁石挿入孔を構成する第１磁石挿入孔、第２磁石挿入孔及び第３磁石挿入孔は、前記周方向に、前記第１磁石挿入孔、前記第３磁石挿入孔及び前記第２磁石挿入孔の順に配列され、
   前記第１磁石挿入孔及び前記第２磁石挿入孔は、前記回転子コアの前記中心軸に直交する面を軸方向視して、互いの対向面間の距離が前記中心軸から前記回転子コアの外周面に向かって広がるようにＶ字状に形成され、
   前記第３磁石挿入孔は、前記磁極中心に形成されると共に、前記第１磁石挿入孔及び前記第２磁石挿入孔のそれぞれを形作る壁面の径方向内側に形成され、
   前記第１磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石は、前記回転子コアの軸方向の第１端面寄りに設けられ、
   前記第２磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石は、前記回転子コアの前記第１端面とは逆側の第２端面寄りに設けられ、
   前記第３磁石挿入孔に挿入される前記永久磁石は、前記回転子コアの軸方向中心に設けられることを特徴とする回転子。
2. 前記回転子コアに形成された複数の前記磁極のそれぞれを構成する複数の前記永久磁石の配置パターンは、前記磁極毎に一致することを特徴とする請求項１に記載の回転子。
3. １つの前記磁極を構成する複数の前記永久磁石は、前記磁極中心面と前記軸線方向中心面との交線に対して点対称に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転子。
4. １つの前記磁極を構成する複数の前記永久磁石は、前記周方向においてそれぞれの一部が重なり合うように配置されることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の回転子。
5. 前記回転子コアに用いられる全ての前記永久磁石の形状は同一であることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の回転子。
6. 前記回転子コアに形成される全ての前記磁石挿入孔の形状は同一であることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の回転子。
7. 請求項１から６の何れか一項に記載の回転子と、内部に前記回転子が配置される固定子とを備えた回転電機であって、
   前記磁極の数は、１０×ｎ個又は１４×ｎ個であり、
   前記固定子のスロット数は、１２×ｍ個であり、
   前記ｎ及び前記ｍは自然数であることを特徴とする回転電機。

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