JP2020078200A - 回転電機のロータ - Google Patents

Abstract

【課題】回転電機の出力性能を向上させつつ、磁極部を冷却することができる回転電機のロータを提供する。【解決手段】回転電機のロータ１０は、ロータコア２０と、磁極部３０と、を備える。磁極部３０は、外径側磁石部３１０と、内径側磁石部３２０と、を含む、径方向に沿って少なくとも二層の磁石部３００を有する。ロータコア２０は、正面視で、外径側磁石挿入孔４１０と、内径側磁石挿入孔４２１、４２２と、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間に、ｄ軸と重なるように設けられる第２冷媒流路孔９０と、を備え、外径側磁石挿入孔４１０と第２冷媒流路孔９０との間に形成される磁路の最小幅Ｄ９が、外径側磁石挿入孔４１０と内径側磁石挿入孔４２１、４２２との間に形成される磁路の最小幅Ｄ１１、Ｄ１２以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、電動車両等に搭載される回転電機のロータに関し、特に、複数の円弧磁石を備える回転電機のロータに関する。

従来から、回転電機に使用されるロータとして、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ロータが知られている。このような回転電機のロータにおいて、ロータの外径側に位置する円弧磁石と、ロータの内径側に位置する円弧磁石とが、間隔を置いて２層に配置された磁極部を有するものがある。例えば、特許文献１には、ロータの外径側に位置する外径側円弧磁石と、ロータの内径側に位置する内径側円弧磁石とが、略同一の板厚を有し、略同心円状に配置された磁極部を有する回転電機のロータが開示されている。特許文献１の回転電機のロータでは、円弧磁石が径方向で２層に配置されているので、円弧磁石が１層のみに配置されたロータに比べて磁石量が増え、マグネットトルクを大きくすることができる。

特開平０９−２３３７４４号公報

近年、駆動源として回転電機が用いられるハイブリッド車両やＥＶ車両において、より高出力な回転電機が求められている。しかしながら、回転電機の高出力化に伴い、回転電機の性能に大きな影響を及ぼす永久磁石の温度上昇が問題となっている。そのため、回転電機の出力性能を向上させつつ、磁極部を効率的に冷却する方法が模索されている。

本発明は、回転電機の出力性能を向上させつつ、磁極部を冷却することができる回転電機のロータを提供する。

ロータコアと、
周方向に沿って配置される複数の磁極部と、
該磁極部を構成する複数の円弧磁石と、を備える回転電機のロータであって、
各磁極部は、
径方向に沿って少なくとも二層の磁石部を有し、
前記磁石部は、
径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一つの前記円弧磁石から構成される外径側磁石部と、
前記径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一対の前記円弧磁石から構成される内径側磁石部と、を含み、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０°隔てた軸をｑ軸とした場合、
前記ロータコアは、正面視で、
前記外径側磁石部を構成する前記少なくとも一つの前記円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔と、
前記内径側磁石部を構成する前記少なくとも一対の前記円弧磁石が挿入される内径側磁石挿入孔と、
前記外径側磁石部と前記内径側磁石部との間に、前記ｄ軸と重なるように設けられる冷媒流路孔と、を備え、
前記外径側磁石挿入孔と前記冷媒流路孔との間に形成される磁路の最小幅が、前記外径側磁石挿入孔と前記内径側磁石挿入孔との間に形成される磁路の最小幅以上である。

本発明によれば、回転電機の出力性能を向上させつつ、磁極部を冷却することができる。

本発明の一実施形態の回転電機のロータの正面図である。 図１の回転電機のロータの磁極部周辺の拡大図である。 本発明の一実施形態の回転電機のロータの変形例を示す図である。

以下、本発明の回転電機のロータの一実施形態を、添付図面に基づいて説明する。

図１に示すように、一実施形態の回転電機のロータ１０は、ロータシャフト（不図示）の外周部に取り付けられるロータコア２０と、ロータコア２０の内部に周方向に所定の間隔で形成された複数の磁極部３０（本実施形態では１２個）と、を備え、ステータ（不図示）の内周側に配置されている。

ロータコア２０は、同一形状の略円環状の電磁鋼板２００が軸方向に複数積層されて形成されている。ロータコア２０は、円環中心Ｃと同中心のロータシャフト孔２１と、隣り合う磁極部３０間に形成された第１冷媒流路孔７０と、を有する。さらに、円環中心Ｃと各磁極部３０の中心とを結ぶ、各磁極部３０の中心軸をｄ軸（図中ｄ−ａｘｉｓ）、ｄ軸に対し電気角で９０°隔てた軸をｑ軸（図中ｑ−ａｘｉｓ）とした場合、ロータコア２０は、各磁極部３０に対応するように、ロータコア２０の外径側にｄ軸を横切るように形成された外径側磁石挿入孔４１０と、外径側磁石挿入孔４１０の内径側にｄ軸を挟んで径方向外側に向かって広がる略ハの字状に形成された一対の内径側磁石挿入孔４２１、４２２と、内径側磁石挿入孔４２１、４２２のｄ軸側端部に形成され、それぞれ径方向に延びる一対のリブ５１０、５２０と、一対のリブ５１０、５２０間に形成された空隙部６０と、一対の内径側磁石挿入孔４２１、４２２と外径側磁石挿入孔４１０との間に、ｄ軸と重なるように設けられる第２冷媒流路孔９０と、を有する。外径側磁石挿入孔４１０及び内径側磁石挿入孔４２１、４２２は、いずれも径方向内側に凸となる円弧形状を有する。

各磁極部３０は、外径側磁石部３１０及び内径側磁石部３２０を含む磁石部３００を有する。外径側磁石部３１０は、外径側磁石挿入孔４１０に挿入され、径方向内側に凸となるように配置された外径側円弧磁石８１０から構成される。内径側磁石部３２０は、一対の内径側磁石挿入孔４２１、４２２にそれぞれ挿入され、径方向内側に凸となるように配置された一対の内径側円弧磁石８２１、８２２から構成される。

外径側円弧磁石８１０及び一対の内径側円弧磁石８２１、８２２は、径方向に磁化されている。また、外径側円弧磁石８１０及び一対の内径側円弧磁石８２１、８２２は、隣り合う磁極部３０と磁化方向が異なり、磁極部３０が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。

ここで、ロータ１０の正面視において、円環中心Ｃを下方、ｄ軸方向外径側を上方として見て、一対の内径側磁石挿入孔４２１、４２２は、ｄ軸に対して左側に第１内径側磁石挿入孔４２１、右側に第２内径側磁石挿入孔４２２が配置され、一対のリブ５１０、５２０は、ｄ軸を挟んで左側に第１リブ５１０、右側に第２リブ５２０が配置され、一対の内径側円弧磁石８２１、８２２は、ｄ軸を挟んで左側に第１内径側円弧磁石８２１、右側に第２内径側円弧磁石８２２が配置されている。

さらに、外径側磁石部３１０と、内径側磁石部３２０と、空隙部６０と、第２冷媒流路孔９０とは、ｄ軸について対称に配置されている。これにより、リラクタンストルクを得るための効率的な配置とすることができる。

以降、本明細書等では説明を簡単且つ明確にするために、ロータ１０の正面視において、円環中心Ｃを下方、ｄ軸方向外径側を上方と定義して説明する。図２〜５には、ロータ１０の上方をＵ、下方をＤ、左側をＬ、右側をＲ、として示す。

図２に示すように、外径側円弧磁石８１０は、同じ円弧中心Ｃ１０を有する内周面８１０Ｎ及び外周面８１０Ｆと、左側端面８１０Ｌと、右側端面８１０Ｒと、を有する。第１内径側円弧磁石８２１は、同じ円弧中心Ｃ２１を有する内周面８２１Ｎ及び外周面８２１Ｆと、ｑ軸側端面８２１Ｑと、ｄ軸側端面８２１Ｄと、を有する。第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１は、ｄ軸に対して第１内径側円弧磁石８２１と反対側の右側に位置している。第２内径側円弧磁石８２２は、同じ円弧中心Ｃ２２を有する内周面８２２Ｎ及び外周面８２２Ｆと、ｑ軸側端面８２２Ｑと、ｄ軸側端面８２２Ｄと、を有する。第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２は、ｄ軸に対して第２内径側円弧磁石８２２と反対側の左側に位置している。

ここで、外径側円弧磁石８１０の円弧中心Ｃ１０は、ｄ軸上に位置している。これにより、外径側磁石部３１０をｄ軸上に円弧中心を有する一つの円弧磁石で構成できるので、シンプルな構造で効率的にマグネットトルクを得ることができる。

さらに、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端面８２１Ｄと第１内径側円弧磁石８２１の円弧中心Ｃ２１とを結ぶ第１仮想線Ｌ１と、第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端面８２２Ｄと第２内径側円弧磁石８２２の円弧中心Ｃ２２とを結ぶ第２仮想線Ｌ２との交点Ｘは、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間のｄ軸上に位置している。

外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２は、例えば、熱間加工プロセスを用いた成形により形成されたリング状磁石を径方向に切断した円弧磁石を用いることができる。

一般に、熱間押出し成形等の熱間加工プロセスを用いた成形によりリング状磁石を形成する場合、熱間押出し成形することにより、ランダムに配向していたリング状磁石素材の結晶群に径方向の応力が作用し、リング状磁石素材の結晶群は、応力方向と同方向に配向する。その結果、径方向に配向した異方性リング状磁石が得られる。

したがって、高性能な磁化特性を持ったリング状磁石を得るためには、リング状磁石素材の結晶群に作用する応力が全域で均一となることが望ましい。しかし、リング状磁石素材のリング半径が小さく、リング状磁石素材の肉厚が大きい場合は、リング状磁石素材の結晶群に作用する応力が不均一となり、リング状磁石の配向度が低下してしまう。また、リング状磁石素材の肉厚が不均一の場合も、リング状磁石素材の結晶群に作用する応力が不均一となり、リング状磁石の配向度が低下してしまう。よって、リング状磁石素材の結晶群に作用する応力が全域で均一となるためには、（リング状磁石素材の肉厚）／（リング状磁石素材のリング半径）の値が、所定範囲内にある必要があり、円弧磁石の磁石量を増やすに際し、高性能な磁化特性を持った円弧磁石を複数層に配置するには、板厚に応じて円弧磁石の円弧半径も大きくする必要がある。

第１内径側円弧磁石８２１の板厚ｄ２１及び第２内径側円弧磁石８２２の板厚ｄ２２は、外径側円弧磁石８１０の板厚ｄ１０よりも大きくなっている。これにより、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２の磁石量を増やすことができ、回転電機のマグネットトルクを大きくできるので、回転電機の出力性能を向上できる。

また、第１内径側円弧磁石８２１の板厚ｄ２１及び第２内径側円弧磁石８２２の板厚ｄ２２を大きくした分、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎの円弧半径ｒ２１及び第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎの円弧半径ｒ２２は、外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎの円弧半径ｒ１０よりも大きくなっている。これにより、高性能な磁化特性を持つ外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２を用いることができるので、回転電機の出力性能を向上できる。

ここで、外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎの円弧半径ｒ１０と、外径側円弧磁石８１０の板厚ｄ１０との比であるｄ１０／ｒ１０と、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎの円弧半径ｒ２１と、第１内径側円弧磁石８２１の板厚ｄ２１との比であるｄ２１／ｒ２１と、第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎの円弧半径ｒ２２と、第２内径側円弧磁石８２２の板厚ｄ２２との比であるｄ２２／ｒ２２とは、所定範囲で略同一の値であることが好ましい。より好ましくは、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎの円弧半径ｒ２１と第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎの円弧半径ｒ２２とが同一、かつ、第１内径側円弧磁石８２１の板厚ｄ２１と第２内径側円弧磁石８２２の板厚ｄ２２が同一であり、第１内径側円弧磁石８２１と第２内径側円弧磁石８２２とが同一形状となっている。

さらに、第１内径側円弧磁石８２１と外径側円弧磁石８１０との距離及び第２内径側円弧磁石８２２と外径側円弧磁石８１０との距離は、いずれも、ｑ軸からｄ軸に近づくに従って長くなっている。

これにより、磁極部３０の周方向長さが大きくなることを抑制できるので、ロータ１０が大型化するのを抑制できる。したがって、ロータ１０は、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２の磁石量を増やすに際し、大型化を抑制しつつ、高性能な磁化特性を持つ外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２を用いることが可能となる。また、ロータ１０におけるｑ軸に沿った磁路（以下、ｑ軸磁路とも呼ぶ）を広くとることができ、回転電機のリラクタンストルクを大きくできるので、回転電機の出力性能を向上できる。さらに、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２と、外径側円弧磁石８１０とによるマグネット磁束がｄ軸に集約されやすくなり、回転電機のマグネットトルクを効率的に利用でき、回転電機の出力性能を向上できる。

外径側磁石挿入孔４１０は、外径側円弧磁石８１０の内周面８１０Ｎ及び外周面８１０Ｆに沿って形成された内周壁面４１０Ｎ及び外周壁面４１０Ｆと、左側壁面４１０Ｌと、右側壁面４１０Ｒと、を有する。第１内径側磁石挿入孔４２１は、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎ及び外周面８２１Ｆに沿って形成された内周壁面４２１Ｎ及び外周壁面４２１Ｆと、ｑ軸側壁面４２１Ｑと、ｄ軸側壁面４２１Ｄと、を有する。第２内径側磁石挿入孔４２２は、第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎ及び外周面８２２Ｆに沿って形成された内周壁面４２２Ｎ及び外周壁面４２２Ｆと、ｑ軸側壁面４２２Ｑと、ｄ軸側壁面４２２Ｄと、を有する。

第２冷媒流路孔９０は、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間に、ｄ軸と重なるように設けられている。

これにより、第２冷媒流路孔９０によって、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間で、ｄ軸上に空隙を有することになるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。

また、第２冷媒流路孔９０は、外径側磁石挿入孔４１０と第２冷媒流路孔９０との間に形成される磁路の最小幅Ｄ９が、外径側磁石挿入孔４１０と第１内径側磁石挿入孔４２１との間に形成される磁路の最小幅Ｄ１１及び外径側磁石挿入孔４１０と第２内径側磁石挿入孔４２２との間に形成される磁路の最小幅Ｄ１２よりも大きくなるように配置されている。

これにより、ロータ１０におけるｑ軸磁路は、第２冷媒流路孔９０によって狭くなることがなく、ｑ軸インダクタンスの低下を抑制できる。

したがって、第２冷媒流路孔９０によって、ｑ軸インダクタンスの低下を抑制しつつ、ｄ軸インダクタンスを低減することができるので、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となり、回転電機の出力性能を向上させることができる。

さらに、第２冷媒流路孔９０によって、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間に冷媒を供給することができるので、発熱体である外径側磁石部３１０及び内径側磁石部３２０を冷却することができる。

第２冷媒流路孔９０は、第１仮想線Ｌ１と、第２仮想線Ｌ２と、第１内径側円弧磁石８２１の内周面８２１Ｎに沿って延びる円弧状の第１延長線Ｅ１と、第２内径側円弧磁石８２２の内周面８２２Ｎに沿って延びる円弧状の第２延長線Ｅ２と、によって囲まれる領域Ｓに設けられている。

これにより、第２冷媒流路孔９０は、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２によるマグネット磁束の磁路を狭めることなく、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間に配置される。よって、回転電機の出力性能が低下することなく、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間に第２冷媒流路孔９０を設けることができる。

本実施形態では、第２冷媒流路孔９０は、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との交点Ｘに位置する外径側頂部９０Ｔと、外径側頂部９０Ｔから第１仮想線Ｌ１に沿って径方向内側に延びる第１側壁部９１と、外径側頂部９０Ｔから第２仮想線に沿って径方向内側に延びる第２側壁部９２と、第１側壁部９１の径方向内側端部から第２側壁部９２の径方向内側端部へと周方向に延びる内径側壁部９３と、を有する。

これにより、第２冷媒流路孔９０の外径側頂部９０Ｔは、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との交点Ｘに位置するので、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、第２冷媒流路孔９０を最も径方向外側に配置できる。したがって、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、外径側磁石部３１０と内径側磁石部３２０との間の最も径方向外側に冷媒を供給できるので、特に冷却が困難な外径側磁石部３１０をより効果的に冷却することができる。

さらに、第２冷媒流路孔９０は、第１側壁部９１が第１仮想線Ｌ１に沿って延び、第２側壁部９２が第２仮想線Ｌ２に沿って延びているので、第１内径側円弧磁石８２１及び第２内径側円弧磁石８２２によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、第２冷媒流路孔９０の周方向長さを最も長くすることができる。また、第２冷媒流路孔９０によって、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端面８２１Ｄ近傍の周方向外側及び第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端面８２２Ｄ近傍の周方向外側が空隙となるため、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端面８２１Ｄ近傍の回り込み磁束、及び第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端面８２２Ｄ近傍の回り込み磁束を低減することができる。

また、第１内径側円弧磁石８２１のｄ軸側端面８２１Ｄとｄ軸との間には、径方向に延びる第１リブ５１０が形成され、第２内径側円弧磁石８２２のｄ軸側端面８２２Ｄとｄ軸との間には、径方向に延びる第２リブ５２０が形成されている。さらに、第１リブ５１０と第２リブ５２０の間は、空隙部６０となっている。よって、空隙部６０は、ｄ軸と重なるように設けられている。

これにより、内径側磁石部３２０において、ｄ軸上が空隙となるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。よって、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差を大きくすることができるので、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となり、回転電機の出力性能を向上できる。

第１リブ５１０は、第１内径側磁石挿入孔４２１のｄ軸側壁面４２１Ｄと、空隙部６０の左側壁面６１によって構成されている。第２リブ５２０は、第２内径側磁石挿入孔４２２のｄ軸側壁面４２２Ｄと、空隙部６０の右側壁面６２によって構成されている。

したがって、第１内径側円弧磁石８２１による遠心荷重は第１リブ５１０が受け、第２内径側円弧磁石８２２による遠心荷重は、第２リブ５２０が受けることとなる。すなわち、第１リブ５１０と第２リブ５２０は、第１内径側円弧磁石８２１による遠心荷重と第２内径側円弧磁石８２２による遠心荷重とを、それぞれ別個に受けることとなる。これにより、第１内径側円弧磁石８２１と第２内径側円弧磁石８２２の重量バラツキに起因してロータコア２０に発生する曲げ応力を低減することができる。

さらに、第１リブ５１０と第２リブ５２０は、径方向内側に向かって第１リブ５１０と第２リブ５２０との距離Ｄ５が長くなる略ハの字状に設けられている。これにより、第１リブ５１０の径方向外側端部５１１及び径方向内側端部５１２と、第２リブ５２０の径方向外側端部５２１及び径方向内側端部５２２のいずれも、角Ｒを大きくすることができるので、第１リブ５１０及び第２リブ５２０の径方向両端部への応力集中を緩和することができる。

ここで、空隙部６０には、冷媒が供給されていてもよい。これにより、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２の近傍に冷媒を供給することができるので、外径側円弧磁石８１０、第１内径側円弧磁石８２１、及び第２内径側円弧磁石８２２をより効果的に冷却することができる。

なお、図３に示すように、第２冷媒流路孔９０は、第１仮想線Ｌ１に沿って径方向内側に延びる第１側壁部９１と、第２仮想線に沿って径方向内側に延びる第２側壁部９２と、第１側壁部９１の径方向内側端部から第２側壁部９２の径方向内側端部へと周方向に延びる内径側壁部９３と、第１側壁部９１の径方向外側端部から第２側壁部９２の径方向外側端部へと径方向内側に向かって凸の円弧形状に延びる外径側壁部９４と、を有していてもよい。

これにより、ロータコア２０の製造誤差により、外径側磁石挿入孔４１０と第１内径側磁石挿入孔４２１との間に形成されるｑ軸磁路の幅、または外径側磁石挿入孔４１０と第２内径側磁石挿入孔４２２との間に形成されるｑ軸磁路の幅が大きくなった場合でも、ｑ軸インダクタンスが低下するのを防止できる。また、ロータ１０の回転時における遠心力による第２冷媒流路孔９０の径方向外側での応力集中を緩和することができる。

なお、前述した実施形態は、適宜、変形、改良、等が可能である。

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

（１） ロータコア（ロータコア２０）と、
周方向に沿って配置される複数の磁極部（磁極部３０）と、
該磁極部を構成する複数の円弧磁石（外径側円弧磁石８１０、内径側円弧磁石８２１、８２２）と、を備える回転電機のロータ（ロータ１０）であって、
各磁極部は、
径方向に沿って少なくとも二層の磁石部（磁石部３００）を有し、
前記磁石部は、
径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一つの前記円弧磁石（外径側円弧磁石８１０）から構成される外径側磁石部（外径側磁石部３１０）と、
前記径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一対の前記円弧磁石（内径側円弧磁石８２１、８２２）から構成される内径側磁石部（内径側磁石部３２０）と、を含み、
各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０°隔てた軸をｑ軸とした場合、
前記ロータコアは、正面視で、
前記外径側磁石部を構成する前記少なくとも一つの前記円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔（外径側磁石挿入孔４１０）と、
前記内径側磁石部を構成する前記少なくとも一対の前記円弧磁石が挿入される内径側磁石挿入孔（内径側磁石挿入孔４２１、４２２）と、
前記外径側磁石部と前記内径側磁石部との間に、前記ｄ軸と重なるように設けられる冷媒流路孔（第２冷媒流路孔９０）と、を備え、
前記外径側磁石挿入孔と前記冷媒流路孔との間に形成される磁路の最小幅（最小幅Ｄ９）が、前記外径側磁石挿入孔と前記内径側磁石挿入孔との間に形成される磁路の最小幅（最小幅Ｄ１１、Ｄ１２）以上である、回転電機のロータ。

（１）によれば、外径側磁石部と内径側磁石部との間に冷媒流路孔を有するので、外径側磁石部と内径側磁石部との間に冷媒を供給することができ、磁極部を冷却することができる。
また、各磁極部は、径方向に沿って少なくとも二層の磁石部を有するので、各磁極部における磁石量を増やすことができ、回転電機のマグネットトルクを大きくできる。
さらに、冷媒流路孔はｄ軸と重なるように設けられるので、ロータコアは、外径側磁石部と内径側磁石部との間でｄ軸上に空隙を有することになるため、ｄ軸インダクタンスを低減することができる。一方で、外径側磁石挿入孔と冷媒流路孔との間に形成される磁路の最小幅が、外径側磁石挿入孔と内径側磁石挿入孔との間に形成される磁路の最小幅以上であるので、ロータにおけるｑ軸磁路が冷媒流路孔によって狭くなることがなく、ｑ軸インダクタンスの低下を抑制できる。したがって、冷媒流路孔によって、ｑ軸インダクタンスの低下を抑制しつつ、ｄ軸インダクタンスを低減することができるので、リラクタンストルクを有効に利用することが可能となり、回転電機の出力性能を向上させることができる。

（２） （１）に記載の回転電機のロータであって、
前記内径側磁石部の前記一対の円弧磁石は、
前記ｄ軸に対し前記周方向で一方側に位置する第１円弧磁石（第１内径側円弧磁石８２１）と、
前記ｄ軸に対し前記周方向で他方側に位置する第２円弧磁石（第２内径側円弧磁石８２２）と、を備え、
前記第１円弧磁石の円弧中心（円弧中心Ｃ２１）が、前記ｄ軸に対し前記周方向で他方側に位置し、
前記第２円弧磁石の円弧中心（円弧中心Ｃ２２）が、前記ｄ軸に対し前記周方向で一方側に位置し、
前記冷媒流路孔は、前記ロータコアの正面視で、
前記第１円弧磁石のｄ軸側端面（ｄ軸側端面８２１Ｄ）と該第１円弧磁石の前記円弧中心とを結ぶ第１仮想線（第１仮想線Ｌ１）と、前記第２円弧磁石のｄ軸側端面（ｄ軸側端面８２２Ｄ）と該第２円弧磁石の前記円弧中心とを結ぶ第２仮想線（第２仮想線Ｌ２）と、前記第１円弧磁石の内周面（内周面８２１Ｎ）に沿って延びる円弧状の第１延長線（第１延長線Ｅ１）と、前記第２円弧磁石の内周面（内周面８２２Ｎ）に沿って延びる円弧状の第２延長線（第２延長線Ｅ２）と、によって囲まれる領域（領域Ｓ）に設けられる、回転電機のロータ。

（２）によれば、冷媒流路孔は、ロータコアの正面視で、第１円弧磁石のｄ軸側端面と該第１円弧磁石の前記円弧中心とを結ぶ第１仮想線と、第２円弧磁石のｄ軸側端面と該第２円弧磁石の円弧中心とを結ぶ第２仮想線と、第１円弧磁石の内周面に沿って延びる円弧状の第１延長線と、第２円弧磁石の内周面に沿って延びる円弧状の第２延長線と、によって囲まれる領域に設けられるので、冷媒流路孔によって一対の内径側円弧磁石によるマグネット磁束の磁路を狭めることが抑制される。これにより、回転電機の出力性能が低下することなく、外径側磁石部と内径側磁石部との間に冷媒流路孔を設けることができる。

（３） （２）に記載の回転電機のロータであって、
前記冷媒流路孔は、前記第１仮想線に沿って延びる第１側壁部（第１側壁部９１）と、前記第２仮想線に沿って延びる第２側壁部（第２側壁部９２）と、を有する回転電機のロータ。

（３）によれば、冷媒流路孔は、第１側壁部が第１仮想線に沿って延び、第２側壁部が第２仮想線に沿って延びているので、一対の内径側円弧磁石によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、冷媒流路孔の周方向長さを最も長くすることができる。また、冷媒流路孔によって、ロータコアは、一対の内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍の周方向外側がいずれも空隙となるため、一対の内径側円弧磁石のｄ軸側端面近傍の回り込み磁束を低減することができる。

（４） （３）に記載の回転電機のロータであって、
前記第１仮想線と前記第２仮想線との交点（交点Ｘ）は、前記外径側磁石部と前記内径側磁石部との間に位置し、
前記冷媒流路孔は、前記交点を外径側頂部（外径側頂部９０Ｔ）として、該外径側頂部から前記第１側壁部及び前記第２側壁部が延びる形状を有する、回転電機のロータ。

（４）によれば、冷媒流路孔の外径側頂部は、第１仮想線と第２仮想線との交点に位置するので、一対の内径側円弧磁石によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、冷媒流路孔を最も径方向外側に配置できる。したがって、一対の内径側円弧磁石によるマグネット磁束の磁路を狭めない範囲で、外径側磁石部と内径側磁石部との間の最も径方向外側に冷媒を供給できるので、外径側磁石部をより効果的に冷却することができる。

（５） （３）に記載の回転電機のロータであって、
前記冷媒流路孔は、前記径方向内側に向かって凸の円弧形状の外径側壁部（外径側壁部９４）を有する、回転電機のロータ。

（５）によれば、冷媒流路孔は、径方向内側に向かって凸の円弧形状の外径側壁部を有するので、ロータコアの製造誤差により、外径側磁石挿入孔と一対の内径側磁石挿入孔との間に形成されるｑ軸磁路の幅が大きくなった場合でも、ｑ軸インダクタンスが低下するのを防止できる。また、ロータの回転時における遠心力による冷媒流路孔の径方向外側での応力集中を緩和することができる。

（６） （１）から（５）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
前記外径側磁石部と、前記内径側磁石部と、前記冷媒流路孔とは、前記ｄ軸について対称である、回転電機のロータ。

（６）によれば、外径側磁石部と、内径側磁石部と、冷媒流路孔とは、ｄ軸について対称であるので、リラクタンストルクを得るための効率的な配置とすることができる。

（７） （１）から（６）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
前記外径側磁石部の前記少なくとも一つの円弧磁石は、前記ｄ軸上に円弧中心（円弧中心Ｃ１０）を有する一つの円弧磁石（外径側円弧磁石８１０）から構成される、回転電機のロータ。

（７）によれば、外径側磁石部の少なくとも一つの円弧磁石は、ｄ軸上に円弧中心を有する一つの円弧磁石から構成されるので、シンプルな構造で効率的にマグネットトルクを得ることができる内径側磁石部を構成できる。

（８） （１）から（７）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
前記内径側磁石部の前記円弧磁石と前記外径側磁石部の前記円弧磁石との距離は、前記ｄ軸に近づくに従って広くなる、回転電機のロータ。

（８）によれば、内径側磁石部の円弧磁石と外径側磁石部の円弧磁石との距離は、ｑ軸からｄ軸に近づくに従って広くなっている。これにより、磁極部の周方向長さが大きくなることを抑制できるので、ロータが大型化するのを抑制できる。また、ｑ軸磁路を広くとることが可能となるので、回転電機のリラクタンストルクを大きくできる。さらに、内径側磁石部の円弧磁石と外径側磁石部の円弧磁石とによるマグネット磁束がｄ軸に集約されやすくなるので、回転電機のマグネットトルクを効率的に利用できる。

（９） （１）から（８）のいずれかに記載の回転電機のロータであって、
各円弧磁石は、内周面と外周面とが同じ円弧中心（円弧中心Ｃ１０、Ｃ２１、Ｃ２２）を有し、
前記円弧磁石の板厚（板厚ｄ１０、ｄ２１、ｄ２２）は、前記内径側磁石部の方が前記外径側磁石部よりも大きく、
前記円弧磁石の円弧半径（円弧半径ｒ１０、ｒ２１、ｒ２２）は、前記内径側磁石部の方が前記外径側磁石部よりも大きい、回転電機のロータ。

（９）によれば、円弧磁石の板厚及び円弧半径は、内径側磁石部の方が外径側磁石部よりも大きい。即ち、内径側磁石部の円弧磁石の板厚を外径側磁石部の円弧磁石の板厚よりも増やした分、円弧磁石の円弧半径を大きくすることができる。したがって、各磁極部における磁石量を増やすに際し、高性能な磁化特性を持った円弧磁石を用いることが可能となり、回転電機の出力性能を向上できる。

１０ ロータ
２０ ロータコア
３０ 磁極部
３００ 磁石部
３１０ 外径側磁石部
３２０ 内径側磁石部
４１０ 外径側磁石挿入孔
４２１、４２２ 内径側磁石挿入孔
８１０ 外径側円弧磁石
８２１ 第１内径側円弧磁石（内径側円弧磁石）
８２１Ｎ 内周面
８２１Ｄ ｄ軸側端面
８２２ 第２内径側円弧磁石（内径側円弧磁石）
８２２Ｎ 内周面
８２２Ｄ ｄ軸側端面
９０ 第２冷媒流路孔（冷媒流路孔）
９０Ｔ 外径側頂部
９１ 第１側壁部
９２ 第２側壁部
９４ 外径側壁部
Ｃ１０、Ｃ２１、Ｃ２２ 円弧中心
ｄ１０、ｄ２１、ｄ２２ 板厚
ｒ１０、ｒ２１、ｒ２２ 円弧半径
Ｄ９、Ｄ１１、Ｄ１２ 最小幅
Ｌ１ 第１仮想線
Ｌ２ 第２仮想線
Ｅ１ 第１延長線
Ｅ２ 第２延長線
Ｓ 領域
Ｘ 交点

Claims (9)

1. ロータコアと、
   周方向に沿って配置される複数の磁極部と、
   該磁極部を構成する複数の円弧磁石と、を備える回転電機のロータであって、
   各磁極部は、
   径方向に沿って少なくとも二層の磁石部を有し、
   前記磁石部は、
   径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一つの前記円弧磁石から構成される外径側磁石部と、
   前記径方向内側に凸となるように配置される少なくとも一対の前記円弧磁石から構成される内径側磁石部と、を含み、
   各磁極部の中心軸をｄ軸、該ｄ軸に対し電気角で９０°隔てた軸をｑ軸とした場合、
   前記ロータコアは、正面視で、
   前記外径側磁石部を構成する前記少なくとも一つの前記円弧磁石が挿入される外径側磁石挿入孔と、
   前記内径側磁石部を構成する前記少なくとも一対の前記円弧磁石が挿入される内径側磁石挿入孔と、
   前記外径側磁石部と前記内径側磁石部との間に、前記ｄ軸と重なるように設けられる冷媒流路孔と、を備え、
   前記外径側磁石挿入孔と前記冷媒流路孔との間に形成される磁路の最小幅が、前記外径側磁石挿入孔と前記内径側磁石挿入孔との間に形成される磁路の最小幅以上である、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、
   前記内径側磁石部の前記一対の円弧磁石は、
   前記ｄ軸に対し前記周方向で一方側に位置する第１円弧磁石と、
   前記ｄ軸に対し前記周方向で他方側に位置する第２円弧磁石と、を備え、
   前記第１円弧磁石の円弧中心が、前記ｄ軸に対し前記周方向で他方側に位置し、
   前記第２円弧磁石の円弧中心が、前記ｄ軸に対し前記周方向で一方側に位置し、
   前記冷媒流路孔は、前記ロータコアの正面視で、
   前記第１円弧磁石のｄ軸側端面と該第１円弧磁石の前記円弧中心とを結ぶ第１仮想線と、前記第２円弧磁石のｄ軸側端面と該第２円弧磁石の前記円弧中心とを結ぶ第２仮想線と、前記第１円弧磁石の内周面に沿って延びる円弧状の第１延長線と、前記第２円弧磁石の内周面に沿って延びる円弧状の第２延長線と、によって囲まれる領域に設けられる、回転電機のロータ。
3. 請求項２に記載の回転電機のロータであって、
   前記冷媒流路孔は、前記第１仮想線に沿って延びる第１側壁部と、前記第２仮想線に沿って延びる第２側壁部と、を有する回転電機のロータ。
4. 請求項３に記載の回転電機のロータであって、
   前記第１仮想線と前記第２仮想線との交点は、前記外径側磁石部と前記内径側磁石部との間に位置し、
   前記冷媒流路孔は、前記交点を外径側頂部として、該外径側頂部から前記第１側壁部及び前記第２側壁部が延びる形状を有する、回転電機のロータ。
5. 請求項３に記載の回転電機のロータであって、
   前記冷媒流路孔は、前記径方向内側に向かって凸の円弧形状の外径側壁部を有する、回転電機のロータ。
6. 請求項１から５のいずれか一項に記載の回転電機のロータであって、
   前記外径側磁石部と、前記内径側磁石部と、前記冷媒流路孔とは、前記ｄ軸について対称である、回転電機のロータ。
7. 請求項１から６のいずれか一項に記載の回転電機のロータであって、
   前記外径側磁石部の前記少なくとも一つの円弧磁石は、前記ｄ軸上に円弧中心を有する一つの円弧磁石から構成される、回転電機のロータ。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の回転電機のロータであって、
   前記内径側磁石部の前記円弧磁石と前記外径側磁石部の前記円弧磁石との距離は、前記ｄ軸に近づくに従って広くなる、回転電機のロータ。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載の回転電機のロータであって、
   各円弧磁石は、内周面と外周面とが同じ円弧中心を有し、
   前記円弧磁石の板厚は、前記内径側磁石部の方が前記外径側磁石部よりも大きく、
   前記円弧磁石の円弧半径は、前記内径側磁石部の方が前記外径側磁石部よりも大きい、回転電機のロータ。

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