JP2008167520A - 回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減する。
【解決手段】回転子鉄心１６は、電磁鋼板を回転子１４の回転軸方向に積層した積層鉄心部３６と、永久磁石１８付近に配設され圧粉磁心材料により成形された圧粉磁心部４６と、により構成されていることで、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗は、永久磁石１８の近接部の方が他の部分よりも高くなる。回転軸方向に磁束が流れやすい永久磁石１８付近に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部４６を部分的に配設することで、永久磁石１８付近を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機に関する。

この種の回転電機の関連技術が下記特許文献１に開示されている。特許文献１においては、電磁鋼板を回転子の回転軸方向に積層して回転子鉄心を形成し、この回転子鉄心に周方向に沿って複数個打ち抜き形成した磁石挿入溝に磁石を挿入・保持している。そして、磁石挿入溝の個数を極数に対して少なくとも２倍にすることで、特性向上及び小型化の両立を図り、また極数変更及び磁石磁束変更の要求に対し、同一の打ち抜き型、製造工程を共用するとともに同一の磁石を流用している。また、磁石挿入溝に磁石を挿入する際には、磁石に磁性ブロックを厚さ方向に重ね合わせて磁石挿入溝に挿入している。

その他にも、下記特許文献２〜７による回転電機が開示されている。

特開２００２−１３６００９号公報 特開２００１−３３９９２２号公報 特開２００１−１８６６９９号公報 特開２００５−３４１６５５号公報 特開２００２−４４９２０号公報 特開２００６−１５８０４９号公報 特開２００５−３２８６７９号公報

鉄心内を回転子の回転軸方向と垂直な面内方向に流れる磁束が飽和してくると、磁束が回転軸方向にも流れ出すようになる。そして、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れることで、この渦電流による損失（鉄損）が発生する。特許文献１においては、面内方向の渦電流を抑えるための対策はなされておらず、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失が増大する。特に、回転子鉄心における磁石付近や、固定子鉄心における回転子と対向するティース先端部では、磁束が回転軸方向に流れやすく、面内方向の渦電流による損失も発生しやすい。

本発明は、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減することができる回転電機を提供することを目的とする。

本発明に係る回転電機は、上述した目的を達成するために以下の手段を採った。

本発明に係る回転電機は、固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、回転子鉄心は、磁石付近に配設され、前記回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部を有することを要旨とする。

本発明によれば、回転子鉄心において磁束が回転子の回転軸方向に流れやすい部位に高比抵抗鉄心部を部分的に配設することで、回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。その結果、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減することができる。

本発明の一態様では、高比抵抗鉄心部は、前記回転軸方向に関する回転子鉄心の少なくとも一方の端部に配設されていることが好適である。この態様によれば、回転子鉄心において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に高比抵抗鉄心部をより効率的に配設することができる。

本発明の一態様では、高比抵抗鉄心部は、圧粉磁心材料により成形されており、回転子鉄心における高比抵抗鉄心部以外の部分は、電磁鋼板を前記回転軸方向に積層することで構成されていることが好適である。

また、本発明に係る回転電機は、固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、回転子鉄心における磁石付近には、前記回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に前記回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する渦電流経路分断手段が配設されていることを要旨とする。

本発明によれば、回転子鉄心において磁束が回転子の回転軸方向に流れやすい部位に渦電流経路分断手段を部分的に配設することで、回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断することができる。その結果、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減することができる。

本発明の一態様では、渦電流経路分断手段は、前記回転軸方向に関する回転子鉄心の少なくとも一方の端部に配設されていることが好適である。この態様によれば、回転子鉄心において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に渦電流経路分断手段をより効率的に配設することができる。

本発明の一態様では、渦電流経路分断手段としてスリットが配設されていることが好適である。この態様では、スリット内に、前記面内方向の比抵抗が回転子鉄心における他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部が配設されていることで、回転子鉄心内の磁束の流れに与える影響をより少なくすることができる。

また、本発明に係る回転電機は、固定子鉄心にティースが形成されティースにコイルが配設された固定子と、回転子と、を備え、ティース先端部と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、固定子鉄心は、ティース先端部に配設され、前記回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部を有することを要旨とする。

本発明によれば、固定子鉄心において磁束が回転子の回転軸方向に流れやすい部位に高比抵抗鉄心部を部分的に配設することで、回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。その結果、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減することができる。

本発明の一態様では、高比抵抗鉄心部は、前記回転軸方向に関するティースの少なくとも一方の端部に配設されていることが好適である。この態様によれば、固定子鉄心において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に高比抵抗鉄心部をより効率的に配設することができる。

本発明の一態様では、高比抵抗鉄心部は、圧粉磁心材料により成形されており、固定子鉄心における高比抵抗鉄心部以外の部分は、電磁鋼板を前記回転軸方向に積層することで構成されていることが好適である。

また、本発明に係る回転電機は、固定子鉄心にティースが形成されティースにコイルが配設された固定子と、回転子と、を備え、ティース先端部と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、ティース先端部には、前記回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に前記回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する渦電流経路分断手段が配設されていることを要旨とする。

本発明によれば、固定子鉄心において磁束が回転子の回転軸方向に流れやすい部位に渦電流経路分断手段を部分的に配設することで、回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断することができる。その結果、面内方向に渦電流が流れる場合に生じる損失を効率よく低減することができる。

本発明の一態様では、渦電流経路分断手段は、前記回転軸方向に関するティースの少なくとも一方の端部に配設されていることが好適である。この態様によれば、固定子鉄心において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に渦電流経路分断手段をより効率的に配設することができる。

本発明の一態様では、渦電流経路分断手段としてスリットが配設されていることが好適である。この態様では、スリット内に、前記面内方向の比抵抗が固定子鉄心における他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部が配設されていることで、固定子鉄心内の磁束の流れに与える影響をより少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための形態（以下実施形態という）を図面に従って説明する。

「実施形態１」
図１，２は、本発明の実施形態１に係る回転電機の概略構成を示す図である。図１は、軸心２２と直交する方向から見た固定子１２及び回転子１４の内部構成の概略を示し、図２は、軸心２２と平行方向から見た固定子１２及び回転子１４の内部構成の一部を示す。本実施形態に係る回転電機は、図示しないケーシングに固定された固定子（ステータ）１２と、固定子１２の径方向内側に配置され固定子１２に対し回転可能な回転子（ロータ）１４と、を備える。

回転子１４は、回転子鉄心（ロータコア）１６と、回転子鉄心１６の外周部に配設された複数の永久磁石１８と、を含む。複数の永久磁石１８は、回転子１４の周方向に沿って間隔をおいて配列されている。回転子１４には、その回転中心軸に沿って軸心２２が配設されており、軸心２２はケーシングに回動可能に支持されている。

固定子１２は、固定子鉄心（ステータコア）２６と、固定子鉄心２６に配設された複数の固定子コイル２８と、を含む。固定子鉄心２６には、径方向内側（回転子１４側）へ突出した複数のティース３０が固定子１２の周方向に沿って間隔をおいて配列されており、各固定子コイル２８は、これらのティース３０に配設されている。

固定子鉄心２６の内周部（ティース先端部３０ａ）と永久磁石１８（回転子鉄心１６の外周部）とは、回転子１４の回転軸方向（軸心２２の長手方向、以下単に回転軸方向とする）と直交する径方向に対向配置されている。各固定子コイル２８に順次電流を流すことにより各ティース３０が順次磁化され、回転磁界が形成される。そして、回転子１４の永久磁石１８の界磁束がこの回転磁界と相互作用して、吸引及び反発作用が生じ回転子１４が回転し、磁石トルクを得ることができる。なお、図１，２は、回転子鉄心１６が永久磁石１８の表面上（永久磁石１８よりも回転子１４の径方向外側）にも配設されており、永久磁石１８が回転子鉄心１６の内部に埋設された例を示している。この例では、磁石トルクに加えてリラクタンストルクも得ることができる。また、図２は、永久磁石１８をＶ字状に配置した例を示しているが、永久磁石１８の配置はこの例に限定されるものではない。

本実施形態では、回転子鉄心１６は、薄い珪素鋼板（電磁鋼板）を回転軸方向に積層した積層鉄心部３６と、圧粉磁心材料により成形された圧粉磁心部４６と、により構成されている。ここでの圧粉磁心材料は、鉄等の強磁性体の微小粒の表面に電気を通さない膜のコーティングを施した粉体を押し固めた材料である。圧粉磁心部４６は、回転子鉄心１６における永久磁石１８付近に配設されており、回転子鉄心１６における圧粉磁心部４６（永久磁石１８付近）以外の部分が積層鉄心部３６となっている。さらに、永久磁石１８付近の圧粉磁心部４６は、回転軸方向における一端部から他端部に渡って配設されている。なお、図２は、Ｖ字状に配置された永久磁石１８の径方向外側の近接部（Ｖ字の谷間部）と、永久磁石１８の径方向内側の近接部とに圧粉磁心部４６が配設された例を示している。

積層鉄心部３６においては、電磁鋼板が回転軸方向に積層されていることで、回転軸方向の比抵抗（電気抵抗）は高いものの、回転軸方向と垂直な平面の面内方向の比抵抗は低くなる。一方、圧粉磁心材料により成形された圧粉磁心部４６は、三次元方向に磁束を通すが、電流をほとんど通さない。そのため、圧粉磁心部４６においては、回転軸方向のみならず、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗も高くなる。その結果、回転子鉄心１６において、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）は、永久磁石１８の近接部（圧粉磁心部４６）の方が他の部分（積層鉄心部３６）よりも高くなる。このように、本実施形態では、回転子鉄心１６における永久磁石１８付近に配設され、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が回転子鉄心１６における他の部分よりも高く設定された高比抵抗鉄心部が圧粉磁心部４６により構成される。

電磁鋼板を回転軸方向に積層して回転子鉄心１６を構成する場合は、回転軸方向の磁気抵抗が、回転軸方向と垂直な面内方向の磁気抵抗よりも高くなる。しかし、回転子鉄心１６内を面内方向に流れる磁束が飽和してくると、磁束が回転軸方向にも流れ出すようになる。ここで、本願発明者が回転軸方向に流れる磁束が多く発生する部位を解析（数値計算）によって調べた結果を図３に示す。図３の解析結果に示すように、回転子鉄心１６における永久磁石１８の近接部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。さらに、永久磁石１８の近接部の中でも特に、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の端部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。図３において、Ｖ字状に配置されたＮ極磁石１８ｎの近接部（Ｖ字の谷間部）で且つ回転軸方向の端部である部位５２は、回転子鉄心１６から外部へ回転軸方向に磁束が多く流出する部位であり、Ｖ字状に配置されたＳ極磁石１８ｓの近接部（Ｖ字の谷間部）で且つ回転軸方向の端部である部位５４は、外部から回転子鉄心１６に回転軸方向に磁束が多く入り込む部位である。

圧粉磁心部４６を有さない（積層鉄心部３６のみで回転子鉄心１６を構成する）場合は、回転子鉄心１６内を流れる磁束が飽和してくると、永久磁石１８の近接部にて磁束が回転軸方向に流れ出す。特に、回転子１４のトルクが大きい場合には、回転子鉄心１６内を流れる磁束が飽和しやすくなり、磁束が回転軸方向に流れやすくなる。そして、回転子鉄心１６（永久磁石１８の近接部）において、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、例えば図４に示すように、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流３４が流れることで、この渦電流３４による損失（鉄損）が発生する。積層鉄心部３６においては、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）が低いため、回転軸方向に流れる磁束の変動に伴って発生する面内方向の渦電流３４も増大しやすい。

これに対して本実施形態では、回転子鉄心１６における永久磁石１８の近接部には、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が積層鉄心部３６（回転子鉄心１６における他の部分）よりも高い圧粉磁心部４６が配設されている。このように、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部４６を部分的に配設することで、回転子鉄心１６内（永久磁石１８の近接部）を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流３４を効率よく低減することができる。その結果、面内方向の渦電流３４による損失を効率よく低減することができ、回転電機の高効率化を実現することができる。

本実施形態では、例えば図５に示すように、回転子１４の周方向に沿って間隔をおいて配列された永久磁石１８間に圧粉磁心部４６を配設することもできる。これによって、永久磁石１８同士の間を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。

また、前述したように、回転軸方向に磁束が流れやすい部位である永久磁石１８の近接部の中でも特に、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の端部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。そこで、本実施形態では、例えば図６〜９に示すように、永久磁石１８の近接部の中でも、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の少なくとも一方の端部に圧粉磁心部４６を部分的に配設することもできる。ここで、図６は軸心２２と直交する方向から見た回転子１４の内部構成の概略を示し、図７は図６のＡ−Ａ断面の一部を示し、図８は図６のＢ−Ｂ断面の一部を示し、図９は図６のＣ−Ｃ断面の一部を示す。図６〜９に示す構成例によれば、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部４６をより効率的に配設することができる。なお、図６〜９は、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の両端部に圧粉磁心部４６を配設した例を示している。ただし、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の一端部または他端部に圧粉磁心部４６を配設することもできる。

以上の実施形態１の説明では、回転子鉄心１６が各永久磁石１８の表面（磁極面）上にも配設されているものとした。ただし、本実施形態では、各永久磁石１８の表面が回転子１４の表面（外周面）に露出していてもよい。この場合でも、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい永久磁石１８付近に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部４６を部分的に配設することで、面内方向の渦電流による損失を効率よく低減することができる。

「実施形態２」
図１０は、本発明の実施形態２に係る回転電機の概略構成を示す図であり、軸心２２と平行方向から見た回転子１４の内部構成の一部を示す。以下の実施形態２の説明では、実施形態１と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、実施形態１と比較して、回転子鉄心１６が電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成されており、回転子鉄心１６における永久磁石１８付近には、複数のスリット（空隙）４８が形成されている。図１０は、Ｖ字状に配置された永久磁石１８の径方向外側の近接部（Ｖ字の谷間部）にスリット４８が形成された例を示している。ここでのスリット４８は、回転子鉄心１６内（永久磁石１８の近接部）を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する役割を果たす。そして、各スリット４８の長手方向については、面内の渦電流の方向と直交するとともに回転子鉄心１６内の磁束の流れに与える影響を少なくする方向に設定することが好ましい。図１０に示す例では、各スリット４８の長手方向が、それに近接する永久磁石１８の磁極面の法線方向と平行（あるいはほぼ平行）である。そして、図１０に示す例では、永久磁石１８の磁極面の法線方向が回転子１４の径方向に対して回転子１４の周方向に傾斜しているため、各スリット４８の長手方向も回転子１４の径方向に対して回転子１４の周方向に傾斜している。

本実施形態では、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、スリット４８を部分的に形成している。このスリット４８によって面内方向の渦電流の経路が分断されることで、渦電流が循環する部分の断面積（面内方向の面積）が減少する。そのため、回転子鉄心１６内を面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができ、面内方向の渦電流による損失を効率よく低減することができる。

本実施形態では、例えば図１１に示すように、各スリット４８内に実施形態１の圧粉磁心部４６を充填することもできる。図１１に示す回転子鉄心１６においても、実施形態１と同様に、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）は、圧粉磁心部４６の方が他の部分よりも高くなる。そのため、図１１に示す構成例においても、回転子鉄心１６内を面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。さらに、図１１に示す構成例においては、各スリット４８内に圧粉磁心部４６を配設することで、各スリット４８での透磁率の低下を防ぐことができるので、回転子鉄心１６内の磁束の流れに与える影響をより少なくすることができる。

また、本実施形態では、例えば図１２に示すように、各スリット４８の長手方向を、回転子１４の径方向と平行（あるいはほぼ平行）に設定することもできる。図１２に示す例では、永久磁石１８の磁極面の法線方向が回転子１４の径方向に対して回転子１４の周方向に傾斜しているため、各スリット４８の長手方向がそれに近接する永久磁石１８の磁極面の法線方向に対して回転子１４の周方向に傾斜している。図１２に示すスリット４８によっても、回転子鉄心１６内（永久磁石１８の近接部）を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断することができる。

また、本実施形態では、例えば図１３に示すように、永久磁石１８の径方向内側の近接部や、回転子１４の周方向に沿って間隔をおいて配列された永久磁石１８間に、スリット４８を形成することもできる。図１３は、各スリット４８の長手方向が回転子１４の径方向と平行である例を示している。図１３に示す構成例においても、回転子鉄心１６内を面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。

また、本実施形態では、実施形態１の圧粉磁心部４６と同様に、永久磁石１８の近接部の中でも、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の少なくとも一方の端部にスリット４８を部分的に形成することもできる。これによって、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、スリット４８をより効率的に形成することができる。ここでは、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の両端部にスリット４８を形成することもできるし、回転軸方向に関する回転子鉄心１６の一端部または他端部にスリット４８を形成することもできる。

また、本実施形態でも、実施形態１と同様に、各永久磁石１８の表面が回転子１４の表面（外周面）に露出していてもよい。この場合でも、回転子鉄心１６において磁束が回転軸方向に流れやすい永久磁石１８付近に、スリット４８を部分的に形成することで、面内方向の渦電流による損失を効率よく低減することができる。

「実施形態３」
図１４，１５は、本発明の実施形態３に係る回転電機の概略構成を示す図である。図１４は、軸心２２と直交する方向から見た固定子１２及び回転子１４の内部構成の概略を示し、図１５は、軸心２２と平行方向から見た固定子鉄心２６（ティース３０）の構成の一部を示す。以下の実施形態３の説明では、実施形態１，２と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、固定子鉄心２６は、電磁鋼板を回転軸方向に積層した積層鉄心部５６と、圧粉磁心材料により成形された圧粉磁心部６６と、により構成されている。圧粉磁心部６６は、固定子鉄心２６におけるティース先端部３０ａに配設されており、固定子鉄心２６における圧粉磁心部６６（ティース先端部３０ａ）以外の部分が積層鉄心部５６となっている。さらに、ティース先端部３０ａの圧粉磁心部６６は、回転軸方向における一端部から他端部に渡って配設されている。なお、図１４は、回転子鉄心１６における永久磁石１８付近に圧粉磁心部４６を配設した例を示しているが、圧粉磁心部４６を省略することも可能である。

積層鉄心部５６においては、電磁鋼板が回転軸方向に積層されていることで、回転軸方向の比抵抗（電気抵抗）は高いものの、回転軸方向と垂直な平面の面内方向の比抵抗は低くなる。一方、圧粉磁心部６６は、三次元方向に磁束を通すが、電流をほとんど通さないため、回転軸方向のみならず、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗も高くなる。その結果、固定子鉄心２６において、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）は、ティース先端部３０ａ（圧粉磁心部６６）の方が他の部分（積層鉄心部５６）よりも高くなる。このように、本実施形態では、固定子鉄心２６におけるティース先端部３０ａに配設され、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が固定子鉄心２６における他の部分よりも高く設定された高比抵抗鉄心部が圧粉磁心部６６により構成される。

電磁鋼板を回転軸方向に積層して固定子鉄心２６を構成する場合は、回転軸方向の磁気抵抗が、回転軸方向と垂直な面内方向の磁気抵抗よりも高くなる。しかし、固定子鉄心２６内を面内方向に流れる磁束が飽和してくると、ティース先端部３０ａにて磁束が回転軸方向に流れ出す。特に、回転子１４のトルクが大きい場合には、固定子鉄心２６内を流れる磁束が飽和しやすくなる。そして、固定子鉄心２６（ティース先端部３０ａ）において、回転軸方向に流れる磁束が変動すると、回転軸方向と垂直な面内方向に渦電流が流れることで、この渦電流による損失が発生する。圧粉磁心部６６を有さない（積層鉄心部５６のみで固定子鉄心２６を構成する）場合は、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）が低いため、回転軸方向に流れる磁束の変動に伴って発生する面内方向の渦電流も増大しやすい。

これに対して本実施形態では、固定子鉄心２６におけるティース先端部３０ａには、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が積層鉄心部５６（固定子鉄心２６における他の部分）よりも高い圧粉磁心部６６が配設されている。このように、固定子鉄心２６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部６６を部分的に配設することで、固定子鉄心２６内（ティース先端部３０ａ）を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。その結果、面内方向の渦電流による損失を効率よく低減することができ、回転電機の高効率化を実現することができる。

また、回転軸方向に磁束が流れやすい部位であるティース先端部３０ａの中でも特に、回転軸方向に関する固定子鉄心２６（ティース３０）の端部にて回転軸方向に流れる磁束が多く発生している。そこで、本実施形態では、例えば図１６に示すように、ティース先端部３０ａの中でも、回転軸方向に関するティース３０の少なくとも一方の端部に圧粉磁心部６６を部分的に配設することもできる。図１６に示す構成例によれば、固定子鉄心２６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、面内方向の比抵抗の高い圧粉磁心部６６をより効率的に配設することができる。なお、図１６は、回転軸方向に関するティース３０の両端部に圧粉磁心部６６を配設した例を示している。ただし、回転軸方向に関するティース３０の一端部または他端部に圧粉磁心部６６を配設することもできる。

「実施形態４」
図１７は、本発明の実施形態４に係る回転電機の概略構成を示す図であり、軸心２２と平行方向から見た固定子鉄心２６（ティース３０）の構成の一部を示す。以下の実施形態４の説明では、実施形態１〜３と同様の構成または対応する構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

本実施形態では、固定子鉄心２６が電磁鋼板を回転軸方向に積層して構成されており、固定子鉄心２６におけるティース先端部３０ａには、複数のスリット（空隙）６８が形成されている。ここでのスリット６８は、固定子鉄心２６内（ティース先端部３０ａ）を回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する役割を果たす。そして、各スリット６８の長手方向については、面内の渦電流の方向と直交するとともに固定子鉄心２６内の磁束の流れに与える影響を少なくする方向に設定することが好ましい。図１７は、各スリット６８の長手方向が、固定子１２の径方向（回転子１４の径方向）と平行（あるいはほぼ平行）である例を示している。

本実施形態では、固定子鉄心２６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、スリット６８を部分的に形成している。このスリット６８によって面内方向の渦電流の経路が分断されることで、渦電流が循環する部分の断面積（面内方向の面積）が減少する。そのため、固定子鉄心２６内を面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができ、面内方向の渦電流による損失を効率よく低減することができる。

本実施形態では、例えば図１８に示すように、各スリット６８内に実施形態３の圧粉磁心部６６を充填することもできる。図１８に示す固定子鉄心２６においても、実施形態３と同様に、回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗（電気抵抗）は、圧粉磁心部６６の方が他の部分よりも高くなる。そのため、図１８に示す構成例においても、固定子鉄心２６内を面内方向に流れる渦電流を効率よく低減することができる。さらに、図１８に示す構成例においては、各スリット６８内に圧粉磁心部６６を配設することで、各スリット６８での透磁率の低下を防ぐことができるので、固定子鉄心２６内の磁束の流れに与える影響をより少なくすることができる。

また、本実施形態では、実施形態３の圧粉磁心部６６と同様に、ティース先端部３０ａの近接部の中でも、回転軸方向に関する固定子鉄心２６（ティース３０）の少なくとも一方の端部にスリット６８を部分的に形成することもできる。これによって、固定子鉄心２６において磁束が回転軸方向に流れやすい部位に、スリット６８をより効率的に形成することができる。ここでは、回転軸方向に関するティース３０の両端部にスリット６８を形成することもできるし、回転軸方向に関するティース３０の一端部または他端部にスリット６８を形成することもできる。

以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。

本発明の実施形態１に係る回転電機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の概略構成を示す図である。 回転子の回転軸方向に流れる磁束が多く発生する部位を説明する図である。 回転子の回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流を説明する図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回転電機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る回転電機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る回転電機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態３に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係る回転電機の概略構成を示す図である。 本発明の実施形態４に係る回転電機の他の概略構成を示す図である。

符号の説明

１２ 固定子、１４ 回転子、１６ 回転子鉄心、１８ 永久磁石、２２ 軸心、２６ 固定子鉄心、２８ 固定子コイル、３０ ティース、３０ａ ティース先端部、３６，５６ 積層鉄心部、４６，６６ 圧粉磁心部、４８，６８ スリット。

Claims (14)

1. 固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、
   回転子鉄心は、磁石付近に配設され、前記回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部を有する、回転電機。
2. 請求項１に記載の回転電機であって、
   高比抵抗鉄心部は、前記回転軸方向に関する回転子鉄心の少なくとも一方の端部に配設されている、回転電機。
3. 請求項１または２に記載の回転電機であって、
   高比抵抗鉄心部は、圧粉磁心材料により成形されており、
   回転子鉄心における高比抵抗鉄心部以外の部分は、電磁鋼板を前記回転軸方向に積層することで構成されている、回転電機。
4. 固定子と、回転子鉄心に磁石が配設された回転子と、を備え、固定子と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、
   回転子鉄心における磁石付近には、前記回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に前記回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する渦電流経路分断手段が配設されている、回転電機。
5. 請求項４に記載の回転電機であって、
   渦電流経路分断手段は、前記回転軸方向に関する回転子鉄心の少なくとも一方の端部に配設されている、回転電機。
6. 請求項４または５に記載の回転電機であって、
   渦電流経路分断手段としてスリットが配設されている、回転電機。
7. 請求項６に記載の回転電機であって、
   スリット内に、前記面内方向の比抵抗が回転子鉄心における他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部が配設されている、回転電機。
8. 固定子鉄心にティースが形成されティースにコイルが配設された固定子と、回転子と、を備え、ティース先端部と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、
   固定子鉄心は、ティース先端部に配設され、前記回転軸方向と垂直な面内方向の比抵抗が他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部を有する、回転電機。
9. 請求項８に記載の回転電機であって、
   高比抵抗鉄心部は、前記回転軸方向に関するティースの少なくとも一方の端部に配設されている、回転電機。
10. 請求項８または９に記載の回転電機であって、
    高比抵抗鉄心部は、圧粉磁心材料により成形されており、
    固定子鉄心における高比抵抗鉄心部以外の部分は、電磁鋼板を前記回転軸方向に積層することで構成されている、回転電機。
11. 固定子鉄心にティースが形成されティースにコイルが配設された固定子と、回転子と、を備え、ティース先端部と回転子とが回転子の回転軸方向と直交する径方向に対向配置された回転電機であって、
    ティース先端部には、前記回転軸方向に流れる磁束が変動した場合に前記回転軸方向と垂直な面内方向に流れる渦電流の経路を分断する渦電流経路分断手段が配設されている、回転電機。
12. 請求項１１に記載の回転電機であって、
    渦電流経路分断手段は、前記回転軸方向に関するティースの少なくとも一方の端部に配設されている、回転電機。
13. 請求項１１または１２に記載の回転電機であって、
    渦電流経路分断手段としてスリットが配設されている、回転電機。
14. 請求項１３に記載の回転電機であって、
    スリット内に、前記面内方向の比抵抗が固定子鉄心における他の部分よりも高い高比抵抗鉄心部が配設されている、回転電機。

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