JP7362788B2 - 回転電機の回転子 - Google Patents

Description

この発明の実施形態は、永久磁石を有する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、このような永久磁石を用いた永久磁石型の回転電機が電車や自動車の電動機あるいは発電機として適用されつつある。通常、永久磁石型の回転電機は、円筒状の固定子と、この固定子の内側に回転自在に支持された円柱形状の回転子と、を備えている。回転子は、回転子鉄心と、この回転子鉄心内に埋め込まれた複数の永久磁石と、を備えている。

このような永久磁石型の回転電機として、１磁極当たり２枚の磁石をＶ字状に配置し、かつ、磁石を収容している磁石スロットを回転子鉄心の表面に開放した構成の回転電機が提案されている。上記構成の回転電機では、回転子鉄心のブリッジにおける磁石の磁束漏れを低減し、磁石重量当たりに発生する磁石トルクを増加することが可能となる。あるいは、回転電機のトルクを維持したまま磁石重量を低減することが可能となる。

しかしながら、この構成では、大トルクを発生する状況下で、Ｖ字状に配置された磁石の内側に位置する鉄心部に加わる円周方向の電磁力により、磁極中央付近に位置するブリッジに強い曲げ応力が加わる。そのため、ブリッジの強度不足が生じる可能性がある。あるいは、耐応力のためにブリッジを太くした場合、磁束漏れが増加するため、磁石重量の低減が困難となる。

特開２０１４－５０２０８号公報 特開２０１８－４６７０３号公報 特開２０１５－１７１１５８号公報 特開２０１４－６０８３６号公報 ＷＯ２０１８／１８０６３６Ａ１

この発明の実施形態の課題は、回転子鉄心における強度を維持しつつ小型化および軽量化を図ることができ、しかも永久磁石の不可逆減磁を回避できる回転電機の回転子を提供することにある。

実施形態によれば、回転電機の回転子は、回転子鉄心および複数の永久磁石を備える。上記回転子鉄心は、中心軸線を中心とする円周方向に並ぶ複数の磁極、これら磁極ごとに前記円周方向に間隔を置いて配置された複数の磁石保持スロット、前記磁極ごとに前記円周方向における前記各磁石保持スロットの相互間に位置する外周側鉄心部、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットと前記中心軸線との間に位置する内周側鉄心部、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットの相互間の位置において前記外周側鉄心部と前記内周側鉄心部との間に掛け渡された複数のブリッジ、前記各磁極において前記各ブリッジの中途部から前記各磁石保持スロットへ延びる複数の磁石保持突起、前記磁極ごとに前記各ブリッジの中途部の相互間に掛け渡された第２ブリッジ、を含む。上記各永久磁石は、前記各磁石保持スロットに収まり、前記各磁石保持突起に接する。前記各磁石保持突起は、前記回転子鉄心の径方向における前記各永久磁石の厚さの中央部付近に向かって延びている。

図１は、第１実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図。 図２は、第１実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図３は、図２の要部における磁束の流れを示す図。 図４は、第２実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。 図５は、図４の要部を拡大して示す図。 図６は、第３実施形態に係る回転電機の回転子の一部を拡大して示す横断面図。

以下に、図面を参照しながら、この発明の実施形態について説明する。なお、実施形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施形態とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術を参酌して適宜、設計変更することができる。

［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る永久磁石型の回転電機の横断面図、図２は、回転子の１磁極部分を拡大して示す断面図である。
図１に示すように、回転電機１０は、例えば、インナーロータ型の回転電機として構成され、図示しない固定枠に支持された環状あるいは円筒状の固定子１２と、固定子の内側に中心軸線Ｃの回りで回転自在に、かつ固定子１２と同軸的に支持された回転子１４と、を備えている。回転電機１０は、例えば、ハイブリッド自動車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＥＶ）において、駆動モータあるいは発電機に好適に適用される。

固定子１２は、円筒状の固定子鉄心１６と固定子鉄心１６に巻き付けられた電機子巻線（コイル）１８とを備えている。固定子鉄心１６は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層して構成されている。固定子鉄心１６の内周部には、複数のスロット２０が形成されている。複数のスロット２０は、円周方向に等間隔を置いて並んでいる。各スロット２０は、固定子鉄心１６の内周面に開口し、この内周面から放射方向に延出している。また、各スロット２０は、固定子鉄心１６の軸方向の全長に亘って延在している。複数のスロット２０を形成することにより、固定子鉄心１６の内周部は、回転子１４に面する複数（例えば、本実施形態では４８個）の固定子ティース２１を構成している。電機子巻線１８は複数のスロット２０に挿通され、各固定子ティース２１に巻き付けられている。電機子巻線１８に電流を流すことにより、固定子１２（固定子ティース２１）に所定の鎖交磁束が形成される。

回転子１４は、両端が図示しない軸受により回転自在に支持された円柱形状のシャフト（回転軸）２２と、このシャフト２２の軸方向ほぼ中央部に固定された円筒形状の回転子鉄心２４と、回転子鉄心２４に埋め込まれた複数の永久磁石Ｍと、を有している。回転子１４は、固定子１２の内側に僅かな隙間（エアギャップ）を置いて同軸的に配置されている。すなわち、回転子１４の外周面は、僅かな隙間をおいて、固定子１２の内周面に対向している。回転子鉄心２４は中心軸線Ｃと同軸的に形成された内孔２５を有している。シャフト２２は内孔２５に挿通および嵌合され、回転子鉄心２４と同軸的に延在している。回転子鉄心２４は、磁性材、例えば、ケイ素鋼などの円環状の電磁鋼板（鉄心片）を多数枚、同芯状に積層した積層体として構成されている。回転子鉄心２４は、鉄心片の積層方向に延びる前記中心軸線Ｃと、中心軸線Ｃと同軸の外周面と、を有している。

本実施形態において、回転子１４は、複数磁極、例えば、８磁極を有している。回転子鉄心２４において、中心軸線Ｃおよび円周方向に隣合う磁極間の境界を通り回転子鉄心２４の径方向に延びる軸をｑ軸、およびｑ軸に対して円周方向に電気的に９０°離間した軸、つまり、磁極の中心と中心軸線Ｃとを通る軸、をｄ軸と称する。固定子１２によって形成される鎖交磁束の流れ易い方向がｑ軸となる。ｄ軸およびｑ軸は、回転子鉄心２４の円周方向に交互に、かつ、所定の位相で設けられている。回転子鉄心２４の１磁極分とは、円周方向に隣合う２本のｑ軸間の領域（１／８周の周角度領域）をいう。これにより、回転子鉄心２４は、８極（磁極）に構成されている。１磁極のうちの円周方向中央がｄ軸となる。

図１および図２に示すように、回転子鉄心２４には、１磁極ごとに、複数の永久磁石、例えば、２つの永久磁石Ｍが埋設されている。回転子鉄心２４の円周方向において、各ｄ軸の両側に、永久磁石Ｍを装填するための磁石保持スロット３４が形成されている。磁石保持スロット３４については、磁石保持空洞部あるいは磁石埋め込み孔と称する場合もある。２つの永久磁石Ｍは、それぞれ磁石保持スロット３４内に装填および配置され、例えば、接着剤等により回転子鉄心２４に固定されている。

図２に示すように、各磁石保持スロット３４は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。回転子鉄心２４の中心軸線Ｃと直交する横断面でみた場合、２つの磁石保持スロット３４は、ｄ軸に対して線対称に形成および配置され、例えば、ほぼＶ字状に並んで配置されている。

フラックスバリアとして機能する各磁石保持スロット３４は、永久磁石Ｍの断面形状に対応しその永久磁石Ｍが収まる矩形状の磁石装填領域３４ａを有している。回転子鉄心２４は、磁石装填領域３４ａの内周側端からｄ軸の側に延出した内周側磁気空隙３４ｂを有し、磁石装填領域３４ａの外周側端から回転子鉄心２４の外周に開放した外周側磁気空隙３４ｃを有している。

回転子鉄心２４は、磁石装填領域３４ａの長手方向両端において磁石保持スロット３４の内側縁（内周側長辺）３５ｂから外周側磁気空隙３４ｃ内に突出する磁石保持突起３４ｄを有している。

磁石装填領域３４ａは、平坦な内側縁３５ｂと、この内側縁３５ｂと隙間を置いて平行に対向する平坦な外側縁（外周側長辺）３５ａとの間に形成されている。内側縁３５ｂおよび外側縁３５ａは、ｄ軸に対して、９０度よりも小さい角度θで傾斜して延在している。すなわち、磁石装填領域３４ａは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように傾斜して設けられている。角度θは、図示の例に限定されることなく、任意に変更可能である。

内周側磁気空隙３４ｂは、磁石装填領域３４ａの内周側端（ｄ軸側に位置する端）からｄ軸に向かって延出している。内周側磁気空隙３４ｂは、ｄ軸と間隔を置いて互いに対向している。外周側磁気空隙３４ｃは、磁石装填領域３４ａの外周側端（回転子鉄心の外周面側に位置する端）から回転子鉄心２４の外周面に向かって延出し、回転子鉄心２４の外周に開放あるいは開口している。

内周側磁気空隙３４ｂおよび外周側磁気空隙３４ｃは、永久磁石Ｍの長手方向両端部における磁束（磁石磁束という）の短絡を防ぐフラックスバリアとして機能するとともに、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。とくに、回転子鉄心２４の外周に開放した外周側磁気空隙３４ｃは、回転子鉄心２１内での磁石磁束の短絡を抑制する。これにより、回転電機１の性能が向上し、ひいては回転電機１の小型化および軽量化が図れる。

永久磁石Ｍは、例えば、横断面が矩形状の細長い平板状に形成され、回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しい長さを有している。永久磁石Ｍは回転子鉄心２４のほぼ全長に亘って埋め込まれている。永久磁石Ｍは、軸方向（長手方向）に複数に分割された磁石を組み合わせて構成されてもよく、この場合、複数の磁石の合計の長さが回転子鉄心２４の軸方向長さとほぼ等しくなるように形成される。

図２に示したように、各永久磁石Ｍは、矩形状の断面形状を有し、この断面は、互いに平行に対向する一対の長辺および互いに対向する一対の短辺を有している。永久磁石Ｍの断面形状は、矩形状（長方形）に限らず、平行四辺形としてもよい。

永久磁石Ｍにおいて、一対の長辺にそれぞれ沿う面が磁力線の始まるところと終わるところの磁極面Ｍａ，Ｍｂとなり、一対の短辺にそれぞれ沿う面が磁力線の出入りがない非磁極面Ｍｃ，Ｍｄとなる。永久磁石Ｍは、磁石保持スロット３４の磁石装填領域３４ａに装填される。この装填に伴い、永久磁石Ｍの磁極面Ｍａが磁石装填領域３４ａの外側縁３５ａに当接し、永久磁石Ｍの磁極面Ｍｂが磁石装填領域３４ａの内側縁３５ｂに当接し、永久磁石Ｍの非磁極面Ｍｃが内周側磁気空隙３４ｂに臨んで後述の磁石保持突起７０に当接し、永久磁石Ｍの非磁極面Ｍｃが外周側磁気空隙３４ｃに臨んで磁石保持突起３４ｄに当接する。これらの当接により、永久磁石Ｍは、長手方向の位置が位置決めされた状態で磁石装填領域３４ａ内に保持される。永久磁石Ｍは接着剤等により回転子鉄心２４に固定されてもよい。ｄ軸の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、ほぼＶ字状に並んで配置されている。すなわち、２つの永久磁石Ｍは、内周側端から外周側端に向かうに従って、ｄ軸からの距離が徐々に広がるように配置されている。

各永久磁石Ｍは、長辺に垂直な方向に磁化されている。ｄ軸の円周方向の両側に位置する２つの永久磁石Ｍ、すなわち、１磁極を構成する２つの永久磁石Ｍは、磁化方向が同一となるように配置されている。また、各ｑ軸の円周方向の両側に位置する２つの永久磁石Ｍは、磁化方向が逆向きとなるように配置されている。本実施形態では、回転電機１０は、隣接する１磁極毎に永久磁石ＭのＮ極とＳ極の表裏を交互に配置した８磁極（４極対）の永久磁石埋め込み型の回転電機を構成している。

回転子鉄心２４は、磁極ごとに、外周面に近い位置にかつｄ軸上の位置に、空隙孔（空洞）２６を有している。回転子鉄心２４は、内孔２５に近い位置にかつｑ軸上の位置に、２つの磁極に跨ってそれぞれ形成された空隙孔（空洞）２７を有する。

各空隙孔２６は、３つの辺からなるほぼ二等辺三角形の断面形状を有し、回転子鉄心２４の軸方向の全長に亘って形成されている。各空隙孔２６を形成する３つの内周面２６ａ，２６ｂ，２６ｃのうち、二等辺三角形の底辺に相当する内周面２６ａがｄ軸と直交する状態で回転子鉄心２４に近接し、残りの２つの内周面２６ｂ，２６ｃが外周面から徐々に離れるようにｄ軸に向かって傾斜している。

各空隙孔２７は、７つの辺からなる多角形の断面形状を有し、回転子鉄心２４の軸方向の全長に亘って形成されている。各空隙孔２７を形成する７つの内周面２７ａ～２７ｇのうち、最も大きい内周面２７ａがｑ軸と直交する状態で回転子鉄心２４の内孔２５の内周面と対峙し、この内周面２７ａの両側から回転子鉄心２４の外周に向け立ち上がる２つの内周面２７ｂ，２７ｇがｄ軸を挟んで対峙し、この内周面２７ｂ，２７ｇに続く２つの内周面２７ｃ，２７ｆがそれぞれｑ軸に向かって延び、この内周面２７ｃ，２７ｆに続く残りの２つの内周面２７ｄ，２７ｅが回転子鉄心２４の外周面に近づくようにｑ軸に向かって徐々に傾斜している。各空隙孔２７は、各空隙孔２６より大きい。これら空隙孔２６，２７は、冷媒（冷却油）の通路となり、回転子鉄心２４の軽量化にも寄与する。

回転子鉄心２４は、各磁極において、円周方向において２つの磁石保持スロット３４の間に位置する扇状の外周側鉄心部（外周領域または第１鉄心部ともいう）２４ａと、２つの磁石保持スロット３４と内孔２５（シャフト２２）との間に位置する内周側鉄心部（内周領域または第２鉄心部ともいう）２４ｂと、この外周側鉄心部２４ａと内周側鉄心部２４ｂとを連結したブリッジ６０と、を備えている。
ブリッジ６０は、２つの内周側磁気空隙３４ｂの相互間において径方向に並んで配置された２つのセンタ磁気空隙４０と、一方の内周側磁気空隙３４ｂと各センタ磁気空隙４０との間の位置において外周側鉄心部２４ａおよび内周側鉄心部２４ｂの相互間に掛け渡された１本の第１センタブリッジ５０ａと、他方の内周側磁気空隙３４ｂと各センタ磁気空隙４０との間の位置において外周側鉄心部２４ａおよび内周側鉄心部２４ｂの相互間に掛け渡されたもう１本の第１センタブリッジ５０ａと、各センタ磁気空隙４０の相互間においてｄ軸とほぼ直交して延在し２本の第１センタブリッジ５０ａの相互間に掛け渡されてその第１センタブリッジ５０ａ同士を互いに連結した柱状の第２センタブリッジ（結合要素）５０ｂと、を備えている。

２つのセンタ磁気空隙４０は、回転子鉄心２４を軸方向に貫通して形成されている。２つのセンタ磁気空隙４０は、互いにほぼ同じ大きさの矩形の断面形状に形成されている。

２本の第１センタブリッジ５０ａは、ｄ軸とほぼ平行に延びる柱状に形成されている。各第１センタブリッジ５０ａは、磁石装填領域３４ａの内側縁３５ｂとセンタ磁気空隙４０の中心軸線Ｃの側の端縁４１ａとを結んだ位置から磁石装填領域３４ａの外側縁３５ａとセンタ磁気空隙４０の外周側の端縁４１ｂとを結んだ位置まで延びている。回転子鉄心２１の円周方向における各第１センタブリッジ５０ａの幅は、互いに同じであり、磁石磁束の漏れが少なくなるようできるだけ細く、しかしながら当該第１センタブリッジ５０ａのそれぞれに生じる遠心応力に適応する必要最小限の状態に、設定されている。

結合要素として機能する第２センタブリッジ５０ｂは、例えば、ｄ軸およびセンタ磁気空隙４０を横切って延びる柱状に形成され、一方の第１センタブリッジ５０ａの長手方向の中央部と他方の第１センタブリッジ５０ａの長手方向の中央部とに連結されている。回転子鉄心２１の径方向における第２センターブリッジ５０ｂの幅は、回転子鉄心２１の円周方向における各第１センタブリッジ５０ａの幅とほぼ同じである。第２センタブリッジ５０ｂは、２本の第１センタブリッジ５０ａを連結することにより、第１センタブリッジ５０ａおよびブリッジ６０の強度を上げているとともに、回転子鉄心２４の外周側鉄心部２４ａと内周側鉄心部２４ｂとを繋ぐ役割も兼ねている。

以上のように、回転子鉄心２４のブリッジ６０は、２本の第１センタブリッジ５０ａを第２センタブリッジ５０ｂで連結しているので、第１センタブリッジ５０ａを太くすることなく第１センタブリッジ５０ａの強度を向上することが可能となる。そのため、大きなトルクが発生する状況下で、回転子鉄心２４の外周側鉄心部２４ａに円周方向の電磁力が加わった場合でも、第１センタブリッジ５０ａおよび第２センタブリッジ５０ｂにより外周側鉄心部２４ａを安定して支持することができる。例えば、２つの第１センタブリッジ５０ａが同方向に倒れる動きを第２センタブリッジ５０ｂの連結によって抑止することもできる。同時に、磁石磁束の漏れが低減することから、磁石重量当たりに発生する磁石トルクを増加させることが可能となる。これにより、同体格の回転電機でのトルクおよび出力が向上し、あるいは、同出力を維持したまま、回転電機の小型化および軽量化を図ることが可能となる。更に、使用磁石重量の低減により回転子の低コスト化を図ることができる。

とくに、回転子鉄心２１は、磁極ごとに、各第１センタブリッジ５０ａの中途部から各磁石保持スロット３４へ延びる２つの磁石保持突起７０を有している。

これら磁石保持部７０は、各第１センタブリッジ５０ａの長手方向の中央部から各磁石保持スロット３４へ向けそれぞれ起立する起立部７０ａを含むとともに、その起立部７０ａから各内周側磁気空隙３４ｂを通って各磁石保持スロット３４へ延びる棒状部７０ｂを含み、その棒状部７０ｂの先端が各永久磁石Ｍの非磁極面Ｍｃのほぼ中央部に接する。棒状部７０ｂの先端は、曲面形状を有している。

各磁石保持部７０の棒状部７０ｂにより、各内周側磁気空隙３４ｂの領域が径方向に２つに分離された形状となっている。

各磁石保持スロット３４内の永久磁石Ｍは、磁極面Ｍａが磁石装填領域３４ａの外側縁３５ａに当接し、磁極面Ｍｂが磁石装填領域３４ａの内側縁３５ｂに当接し、非磁極面Ｍｃが磁石保持突起７０に当接し、非磁極面Ｍｃが磁石保持突起３４ｄに当接している。これにより、永久磁石Ｍは、長手方向の位置が位置決めされた状態で磁石装填領域３４ａ内に保持されている。

回転電機１の高負荷運転等により回転子鉄心２１および各永久磁石Ｍが高温になったとき、弱め界磁制御等による反磁界が固定子１０から回転子鉄心２１に加わることがある。この反磁界が加わった場合に回転子鉄心２１に生じる磁束（反磁界の磁束および磁石磁束）の流れの実測結果を図３に破線で示している。

各第１センターブリッジ５０ａは、各内周側磁気空隙３４ｂと外周側に位置するセンタ磁気空隙４０との間の外周側端部（長手方向の一端部）が磁石磁束で飽和状態となり、各内周側磁気空隙３４ｂと内周側に位置するセンタ磁気空隙４０との間の内周側端部（長手方向の他端部）も磁石磁束で飽和状態となる。つまり、回転子鉄心２１に反磁界が加わっても、その反磁界の磁束は、各第１センターブリッジ５０ａの両端部（外周側端部および内周側端部）で遮断され、各第１センターブリッジ５０ａの中途部の各磁石保持部７０には流入しない。

各永久磁石Ｍを通った反磁界の磁束が各磁石保持部７０の棒状部７０ｂの先端に向かうことも考えられるが、各磁石保持部７０が存する各第１センターブリッジ５０ａは両端部（外周側端部および内周側端部）が磁石磁束の飽和によって目詰まりの状態つまり高磁気抵抗の状態にあるので、各永久磁石Ｍを通った反磁界の磁束が各磁石保持部７０の棒状部７０ｂに流入する事態も回避することができる。

したがって、反磁界の磁束が各磁石保持部７０を通って各永久磁石Ｍを掠め通る不具合は発生しない。

各第１センターブリッジ５０ａの磁気抵抗は、各磁石保持部７０の起立部７０ａが各第１センターブリッジ５０ａの両端部（外周側端部および内周側端部）から離れているほど、換言すると各磁石保持部７０の起立部７０ａが各第１センターブリッジ５０ａの中央部に寄っているほど、大ききくなる。

なお、各永久磁石Ｍの外周側およびその周辺部について視ると、非磁極面Ｍｄに接する磁石保持突起３４ｄが外周側磁気空隙３４ｃ内に突出している。この磁石保持突起３４ｄの先端と磁石装填領域３４ａの内側縁３５ａとの間の距離は、磁石装填領域３４ａの内側縁３５ａ，３５ｂの相互間の距離よりも、短い。このため、磁石保持突起３４ｄの先端と磁石装填領域３４ａの内側縁３５ａとの間は磁束が通り易い状況にある。よって、反磁界の磁束が各磁石保持突起３４ｄを通って各永久磁石Ｍを掠め通る可能性は残る。
しかしながら、上記したように、各永久磁石Ｍの内周側の非磁極面Ｍｃに接する各磁石保持部７０には反磁界の磁束が通らないので、その分、各永久磁石Ｍにおける不可逆減磁を回避することができる。

不可逆減磁の対策として、保磁力の高い永久磁石Ｍを採用したり、永久磁石Ｍの厚み（磁極面Ｍａ，Ｍｂの相互間の厚み）を大きくするといった処置があるが、これらの処置はコストの上昇や回転電機１の大型化を招いてしまう。本実施形態ではそのような処置を講じることなく不可逆減磁を回避できるので、コストの上昇や回転電機１の大型化といった不具合は生じない。

とくに、第２センタブリッジ５０ｂの両端部は、各第１センタブリッジ５０ａにおける各磁石保持部７０の起立部７０ａが存する部位と回転子鉄心２１の円周方向において反対側の部位に、接続されている。これにより、各第１センタブリッジ５０ａに生じる遠心応力が、磁石保持部７０の起立部７０ａが存する側と第２センタブリッジ５０ｂが存する側において平衡になる。よって、各第１センタブリッジ５０ａの撓み等の変形を防ぐことができる。

［２］第２実施形態
上記第１実施形態において各第１センタブリッジ５０ａの相互間に第２センタブリッジ５０ｂが無い構成を第２実施形態として図４により説明する。この第２実施形態において、第１実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。

回転子鉄心２４は、磁極ごとに、各第１センタブリッジ５０ａの相互間に、１つのセンタ磁気空隙４０を有している。

センタ磁気空隙４０は、中心軸線Ｃ側の端縁４１ａ、外周側の端縁４１ｂ、各第１センタブリッジ５０ａに隣接する側縁４１ｃ，４１ｄからなる矩形の断面形状を有し、回転子鉄心２４の軸方向の全長に亘って形成されている。センタ磁気空隙４０を形成する４つの端縁４１ａ～４１ｄのうち、中心軸線Ｃ側の端縁４１ａと外周側の端縁４１ｂとがｄ軸と直交する状態で互いにほぼ平行に対峙し、各第１センタブリッジ５０ａに隣接する側縁４１ｃ，４１ｄがｄ軸を挟んで互いにほぼ平行に対峙している。

各第１センタブリッジ５０ａは、各磁石保持部７０の起立部７０ａが存する部位と回転子鉄心２４の円周方向において反対側の部位に、ｄ軸側に湾曲状に突出する突出部７１を有する。この突出部７１の形成に伴い、センタ磁気空隙４０の側縁４１ｃ，４１ｄがｄ軸側に湾曲状に凹んでいる。

これら突出部７１の存在により、各第１センタブリッジ５０ａに生じる遠心応力が、磁石保持部７０が存する側と突出部７１が存する側において平衡となる。これにより、各第１センタブリッジ５０ａの撓み等の変形を防ぐことができる。結果として、磁石保持部７０および突出部７１を除く各第１センタブリッジ５０ａの幅をできるだけ細くすることができる。

図５に示すように、各第１センタブリッジ５０ａにおいて、各突出部７１より外周側の領域でその各突出部７１の形状が直線状から湾曲状に変わる変曲点（センタ磁気空隙４０の側縁４１ｃ，４１ｄの形状が直線状から湾曲状に変わる変曲点）をＡ１，Ａ１、各突出部７１より内周側の領域でその各突出部７１の形状が直線状から湾曲状に変わる変曲点（センタ磁気空隙４０の側縁４１ｃ，４１ｄの形状が直線状から湾曲状に変わる変曲点）をＡ２，Ａ２、各突出部７１の湾曲状の変形が磁石保持部７０から最も遠い点をＡ３，Ａ３、各磁石保持部７０より外周側の領域でその各磁石保持部７０の起立部７０ａが湾曲状に立上り始める変曲点をＢ１，Ｂ１、各磁石保持部７０より内周側の領域でその各磁石保持部７０の起立部７０ａが湾曲状に立上り始める変曲点をＢ２，Ｂ２とした場合、中心軸線Ｃから第１距離のところに変曲点Ａ１，Ａ１，Ｂ１，Ｂ１が存し、中心軸線Ｃから第２距離（＜第１距離）のところに変曲点Ａ２，Ａ２，Ｂ２，Ｂ２が存し、中心軸線Ｃから第３距離（第１距離より短く第２距離より長い）のところに点Ａ３，Ａ３が存する。

そして、各第１センタブリッジ５０ａにおいて、変曲点Ａ１，Ｂ１の中点と変曲点Ａ２，Ｂ２の中点とを結ぶ直線から点Ａ１までの距離をＷＡ１とし、その直線から点Ａ３までの距離をＷＡ３とした場合、例えば、ＷＡ３＞（ＷＡ１×２）の関係（＝ＷＡ３はＷＡ１の２倍より大きい）が定められている。この関係は、一例であり、各第１センタブリッジ５０ａの実際の形状や大きさ等に応じて適宜に調整すればよい。

これら突出部７１の存在により、各第１センタブリッジ５０ａに生じる遠心応力が、磁石保持部７０が存する側と突出部７１が存する側において平衡となる。これにより、各第１センタブリッジ５０ａの撓み等の変形を防ぐことができる。結果として、磁石保持部７０および突出部７１を除く各第１センタブリッジ５０ａの幅を細くする効果が得られる。

他の構成および効果は第１実施形態と同じである。

［３］第３実施形態
第２実施形態において各第１センタブリッジ５０ａに突出部７１が無い構成を、第３実施形態として図６により説明する。この第３実施形態において、第２実施形態と同一部分には同一符号を付し、その詳細な説明については省略する。

各第１センタブリッジ５０ａは、各磁石保持スロット３４と対応する側に磁石保持部７０を有しているが、センタ磁気空隙４０と対応する側に突出部７１を有していない。突出部７１が無いので、センタ磁気空隙４０の端縁４１ｃ，４１ｄが平坦となっている。

各突出部７１が無くても各第１センタブリッジ５０ａが十分な強度を有していて、各第１センタブリッジ５０ａに撓み等の変形の心配がない場合には、本実施形態の構成としてもよい。
他の構成および効果は第１実施形態と同じである。

なお、この発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
例えば、回転子の磁極数、寸法、形状等は、前述した実施形態に限定されることなく、設計に応じて種々変更可能である。回転子の各磁極における永久磁石の設置数は、２つに限らず、必要に応じて、増加可能である。ブリッジを構成する第１センタブリッジは、２本に限らず、３本以上としてもよい。

Claims (4)

1. 中心軸線を中心とする円周方向に並ぶ複数の磁極と、これら磁極ごとに前記円周方向に間隔を置いて配置された複数の磁石保持スロットと、前記磁極ごとに前記円周方向における前記各磁石保持スロットの相互間に位置する外周側鉄心部と、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットと前記中心軸線との間に位置する内周側鉄心部と、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットの相互間の位置において前記外周側鉄心部と前記内周側鉄心部との間に掛け渡された複数のブリッジと、前記各磁極において前記各ブリッジの中途部から前記各磁石保持スロットへ延びる複数の磁石保持突起と、前記磁極ごとに前記各ブリッジの中途部の相互間に掛け渡された第２ブリッジと、を含む回転子鉄心と、
   前記各磁石保持スロットに収まり、前記各磁石保持突起に接する複数の永久磁石と、
   を備え、
   前記各磁石保持突起は、前記回転子鉄心の径方向における前記各永久磁石の厚さの中央部付近に向かって延びている、
   回転電機の回転子。
2. 中心軸線を中心とする円周方向に並ぶ複数の磁極と、これら磁極ごとに前記円周方向に間隔を置いて配置された複数の磁石保持スロットと、前記磁極ごとに前記円周方向における前記各磁石保持スロットの相互間に位置する外周側鉄心部と、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットと前記中心軸線との間に位置する内周側鉄心部と、前記磁極ごとに前記各磁石保持スロットの相互間の位置において前記外周側鉄心部と前記内周側鉄心部との間に掛け渡された複数のブリッジと、前記各磁極において前記各ブリッジの中途部から前記各磁石保持スロットへ延びる複数の磁石保持突起と、を含む回転子鉄心と、
   前記各磁石保持スロットに収まり、前記各磁石保持突起に接する複数の永久磁石と、
   を備え、
   前記各ブリッジは、前記各磁石保持突起が存する部位と前記円周方向において反対側の部位に突出部を含み、
   前記各磁石保持突起は、前記回転子鉄心の径方向における前記各永久磁石の厚さの中央部付近に向かって延びている、
   回転電機の回転子。
3. 前記各永久磁石は、一対の磁極面およびこれら磁極面と交差する一対の非磁極面を有し、この一対の非磁極面の一方が前記各磁石保持突起に接する、
   請求項１または請求項２に記載の回転電機の回転子。
4. 前記各磁石保持突起は、前記各ブリッジのそれぞれ中途部から前記各磁石保持スロットへ向けそれぞれ起立する起立部を含むとともに、その起立部から前記各磁石保持スロットへ延びる棒状部を含み、その棒状部の先端が前記各永久磁石の非磁極面に接する、
   請求項３に記載の回転電機の回転子。

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