JP2008104323A - 永久磁石式リラクタンス型回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】高速回転に耐えうる回転子強度を確保しつつ、モータ損失を低減することで効率の向上、並びに回転電機の発熱を抑制し、限られた空間の中で高トルク、高出力、並びに信頼性が向上する永久磁石式リラクタンス型回転電機を提供する。
【解決手段】電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、永久磁石の幅をＷ_ｐｍ［ｍｍ］、回転子の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、

なる関係を満たすように構成する。
【選択図】なし

Description

本発明は、永久磁石を複合した永久磁石式回転電機に係り、特に限られた空間の中で高トルク、高出力、並びに信頼性が向上する永久磁石式回転電機に関する。

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永久磁石量を増やし、高速化する必要がある。従って、高遠心力に伴う回転子鉄心強度が必要であり、さらには損失密度増加によって熱的な問題が発生していることから、モータ損失の低減が必要である。

図１０は、従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子１０の構成を示す図である。回転子１０は、回転子鉄心８と永久磁石２を備えている。回転子鉄心８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８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８個の永久磁石２を埋め込む永久磁石埋め込み穴１を設けた電磁鋼板を積層して構成される。８個の永久磁石埋め込み穴１は十字状に配置されることにより４つの凸極を形成する。つまり、非磁性部３の両側に位置する永久磁石埋め込み穴１で挟まれる部分が磁極的な凹部で磁極間部となる。さらに、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磁化された永久磁石２を永久磁石埋め込み穴１に配置する。すなわち、磁極部の両側にある永久磁石２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２は、回転子１０の円周方向において互いに磁化方向は逆となる。

磁束φｄは、ｄ軸の電機子電流による回転子鉄心８の磁極軸に沿った方向の成分の磁束を示す。磁極部の鉄心を磁路とするため、この方向の磁路は、磁気抵抗が極めて小であり、磁束が流れ易い磁気的構成になっている。

図１１は、ｑ軸の電機子電流による磁極間部の中央部と回転子１０の中心を結ぶ軸に沿った方向の成分の磁束φｑを示す。この磁極間部の磁束φｑは非磁性部３と磁極間部の永久磁石２を横断する磁路を形成する。非磁性部３の比透磁率は“１"であり、永久磁石２の比透磁率もほぼ“１"であるので、高磁気抵抗の作用で電機子電流による磁束φｑは低下する。

永久磁石２の鎖交磁束φｍは、ｑ軸の電機子電流による磁極間中心軸方向成分の磁束φｑと逆方向に分布して、磁極間部から侵入する電機子磁束φｑを反発し、打ち消し合う。磁極間上の空隙部においては、永久磁石２の磁束φｍにより電機子電流が作る空隙磁束密度が低下することになり、磁極上の空隙磁束密度と比較して大きく変化することになる。すなわち、回転子１０の位置に対する空隙磁束密度の変化が大となり、磁気エネルギ変化が大となる。さらに、負荷時においては、磁極と磁極間の境界で磁気的に短絡する磁性部１１があり、負荷電流により強く磁気飽和する。これにより、磁極間に分布する永久磁石２の磁束が増加する。したがって、永久磁石２の磁気抵抗と永久磁石２の磁束により空隙磁束分布に変化の大きな凹凸ができるので、磁気エネルギ変化が著しく大となり、大きな出力が得られる。

図１２は、特許文献１における永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子形状を示す。回転子鉄心８における、非磁性部３の両側に位置する永久磁石埋め込み穴１によって挟まれる部分が磁極間部であり、磁気的な凹部をなしている。そして、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方向に磁化された永久磁石２を永久磁石埋め込み穴１に配置してある。非磁性部３は空隙部によって構成してある。

回転子鉄心８内の永久磁石埋め込み穴１には、当該穴内に突き出すように永久磁石位置決め用突起４が形成してある。また、永久磁石位置決め用突起４の付け根部のＲ加工部５（逃げ）は、非磁性部３と反対側の永久磁石２の着磁方向と直角に交わる面側に設けてある。

このように永久磁石位置決め用突起４を設け、永久磁石２を支持することにより応力の集中する薄肉部（外周側薄肉部６、薄肉ブリッジ部７）の強度を確保することで高出力、高速化を図っている。またＲ加工部５の応力値を最小限に抑え、高速回転及び信頼性が向上する。

図１３は、特許文献２における永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子１０の一部の詳細を示す径方向拡大断面図である。図１３に示すように、回転子１０は、磁極間となる磁束の通り難いｑ軸方向に配置された空洞９の回転子半径方向外側の回転子鉄心８の平均肉厚をＷq a v e ［ｍ］、空洞９の周方向の幅をＬ［ｍ］、極数をＰ、回転子１０の半径をＲ［ｍ］とした場合に、ＰＬ／２πＲＷq a v e ≧１３０なる関係を満たすように構成している。

このように図１３の永久磁石式リラクタンス型回転電機は、Ｖ字状に配置した永久磁石２の外周側に空洞９（磁極間空隙部）を配置し、その寸法形状を数値限定し、高トルクを得ることで高出力、且つ可変速運転が可能である。
特開２００１−３３９９１９号公報 特開２００１−３３９９２２号公報

しかしながら図１２に示す従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機は、永久磁石位置決め用突起４によって永久磁石２を支持することにより回転子鉄心強度を確保し、高出力、高速化が可能となるが、高速化に伴い鉄損、高調波損失等が増大し、効率が大幅に低下する。さらに小型、高出力化によって損失密度（発熱密度）が増加するため、回転電機の温度が大幅に上昇し、絶縁劣化、永久磁石の熱減磁等を生じ、信頼性が低下するという問題がある。

また図１３に示す回転子は、永久磁石２の外周側に配置した空洞９（磁極間空隙部）の寸法形状を数値限定することにより、高トルク化を可能とするが、特に高速回転領域において、高トルクを得るための寸法形状と低損失となる寸法形状が異なるため、モータ損失を十分に抑えることができず、効率の低下、並びに温度上昇に伴う信頼性の低下を招くという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、高速回転に耐えうる回転子強度を確保しつつ、モータ損失を低減することで効率の向上、並びに回転電機の発熱を抑制し、限られた空間の中で高トルク、高出力、並びに信頼性が向上する永久磁石式リラクタンス型回転電機を提供することを課題とする。

本発明に係る電磁波物理量測定装置は、上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記永久磁石の幅をＷ_ｐｍ［ｍｍ］、前記回転子の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、

なる関係を満たすように構成したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記永久磁石の厚さをｔ_ｐｍ［ｍｍ］、前記回転子の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、

なる関係を満たすように構成したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、Ｖ字状に配置された２つの前記永久磁石の回転子外周側角部頂点と回転子軸中心とで形成される開角を磁石角度αとした場合に、前記磁石角度αは、電気角で８２度以上９２度以下であることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、前記磁極を挟んで隣り合う前記永久磁石に隣接する磁石横外周側空隙部と回転子軸中心とで形成される開角を磁極角度βとした場合に、前記磁極角度βは、電気角で２６度以上５８度以下であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、Ｖ字状に配置された２つの前記永久磁石の略中間の回転子外周側に配置された磁極間空隙部の周方向両端部と回転子軸中心とで形成される開角を磁極間空隙角度γとした場合に、前記磁極間空隙角度γは、電気角で５度以上３５度以下であることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、前記回転子の極数が８であり、前記固定子スロット数が４８であることを特徴とする。

本発明の請求項１記載の発明によれば、永久磁石の幅、回転子の外半径、及び極数を調節するので、高速回転に耐え得る回転子鉄心強度を確保し、モータ損失を抑えて効率を向上させることができる。

本発明の請求項２記載の発明によれば、永久磁石の厚さ、回転子の外半径、及び極数を調節するので、高速運転領域及び低速運転領域のいずれの場合においても損失を抑えて効率を向上させることができる。

本発明の請求項３記載の発明によれば、Ｖ字状に配置された２つの永久磁石の回転子外周側角部頂点と回転子軸中心とで形成される磁石角度を調節するので、モータ損失を抑えて効率を向上させることができる。

本発明の請求項４記載の発明によれば、磁極を挟んで隣り合う永久磁石に隣接する磁石横外周側空隙部と回転子軸中心とで形成される磁極角度を調節するので、高トルク性能を維持するとともに、モータ損失を抑えて効率を向上させることができる。

本発明の請求項５記載の発明によれば、Ｖ字状に配置された２つの永久磁石の略中間の回転子外周側に配置された磁極間空隙部の周方向両端部と回転子軸中心とで形成される磁極間空隙角度を調節するので、モータ損失を抑えて効率を向上させることができる。

本発明の請求項６記載の発明によれば、最適な回転子の極数及び固定子スロット数を選択することにより、最大限にモータ特性（トルク、損失、応力）を良好にすることができる。

以下、本発明の永久磁石式リラクタンス型回転電機の実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施例１の永久磁石式リラクタンス型回転電機の径方向断面図である。また図２は、本発明の実施例１の永久磁石式リラクタンス型回転電機の径方向断面拡大図である。なお、図１０乃至図１３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１２は、固定子鉄心１４と電機子巻線１６とを有する。固定子鉄心１４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１６を収容する固定子スロット１７と、回転子１０に面する固定子ティース１８とを備える。ここでは固定子スロットの数は４８個である。回転子１０は、固定子１２の内側に設けられ、回転子鉄心８と複数個の永久磁石２と複数個の冷却穴２０とを備える。回転子１０と固定子ティース１８との間には間隙を有する。

図２は図１に示す回転子１０の径方向拡大断面図である。回転子鉄心８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８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）に沿って永久磁石２を埋め込む永久磁石埋め込み穴１を設けた電磁鋼板を積層して構成される。

図１において回転子１０は、永久磁石埋め込み穴１の配置により、８つの凸極を形成する。つまり、磁極間空隙部９ａの両側に位置する永久磁石埋め込み穴１で挟まれる部分は、磁極的な凹部で磁極間部である。さらに永久磁石２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１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２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２は回転子１０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１０は、周方向に磁気的に凹凸を有し、固定子鉄心１４に施された電機子巻線１６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。

永久磁石２は、永久磁石２の幅をＷ_ｐｍ［ｍｍ］、回転子１０の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、１．６≦Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒ≦１．９となる関係を満たすように配置されている。本実施例においては、回転子１０の極数は８である。

また永久磁石２は、永久磁石２の厚さをｔ_ｐｍ［ｍｍ］、回転子１０の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、０．５５≦Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒ≦０．７となる関係を満たすように配置されている。

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３は、回転電機損失及び回転子応力とＰ×Ｗ_ｐｍ／Ｒとの関係を示す依存特性図である。図３に示すように、極数Ｐと永久磁石幅Ｗ_ｐｍを乗じて回転子外半径Ｒで除した数値を増加させる、すなわち回転子外半径Ｒに対する極数Ｐ、永久磁石幅Ｗ_ｐｍの割合が大きくなると、回転子応力も比例して増大する。高速回転に耐えうる回転子強度を確保するため、回転子応力は低く抑える必要がある。Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒが１．９のときに、回転子応力は、１．０となる。ここで、回転子応力及び損失の値は、無次元単位Ｐ．Ｕ（Ｐｏｗｅｒ Ｕｎｉｔ）で表される。この無次元単位における１．０は、過去の製品のデータに基づいて定められた仕様を指し、回転子応力及び損失を１．０以下に抑えることを目標として開発が行われる。

一方、Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒを減少させる、すなわち回転子外半径Ｒに対する極数Ｐ、永久磁石幅Ｗ_ｐｍの割合が小さくなると、回転電機損失は反比例して増大する。Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒが１．６のときに、損失の値は、１．０となる。

従って、回転子鉄心の強度を成立しつつ、損失を最小とする回転子外半径Ｒに対する極数Ｐ、永久磁石幅Ｗ_ｐｍの割合は１．９であることが判る。また、Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒの値が１．６以上１．９以下の範囲になるように構成することで、回転電機損失及び回転子応力のいずれの値も１．０以下に抑えることができる。

図４は、損失とＰ×ｔ_ｐｍ／Ｒとの関係を示す依存特性図である。図４に示すように、極数Ｐと永久磁石厚さｔ_ｐｍを乗じて回転子外半径Ｒで除した数値を増加させる、すなわち回転子外半径Ｒに対する極数Ｐ、永久磁石厚さｔ_ｐｍの割合が大きくなると、主に高速運転領域で発生する鉄損が増加するため、回転電機損失１は比例して増大する。Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒが０．７のときに、損失の値は、１．０となる。

一方、Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒを減少させる、すなわち回転子外半径Ｒに対する極数Ｐ、永久磁石厚さｔ_ｐｍの割合が小さくなると、主に低速運転領域で発生する銅損が増加するため、回転電機損失２は反比例して増大する。Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒが０．５５のときに、損失の値は、１．０となる。

従って、高速運転領域の回転電機損失１を抑制するとともに、低速運転領域の回転電機損失２を小さくするＰ×ｔ_ｐｍ／Ｒの値は、０．５５以上０．７以下である。

ここで、上述した高速運転領域及び低速運転領域について説明する。図５は、本実施例の永久磁石式リラクタンス型回転電機の駆動特性を示す図である。斜線で示されたトルクが一定で回転数が約３０００ｒｐｍ以下の領域をここでは低速運転領域と呼ぶ。この領域においては、高トルク、大電流となるため、銅損の割合が高くなる。また、回転数が上昇するにつれ徐々にトルクが下がる回転数が約３０００ｒｐｍ以上の領域をここでは高速運転領域と呼ぶ。この領域においては、磁束を抑えるため固定子１２側からの弱め界磁制御が必要となり、高調波磁束による鉄損の割合が高くなる。

上述のとおり、本発明の実施例１の形態に係る永久磁石式リラクタンス型回転電機によれば、Ｐ×Ｗ_ｐｍ／Ｒの値を１．９以下とすることにより、回転子強度確保をすることができるので、回転子１０の破損などの恐れがなくなり、信頼性が向上する。またＰ×Ｗ_ｐｍ／Ｒの値を１．６以上とすることにより、回転電機損失を小さくし、回転電機の効率を向上させることができる。さらに回転電機の損失による発熱が抑制されるので、巻線の絶縁劣化、永久磁石の熱減磁を生じることなく、信頼性を向上させることができる。

また、Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒの値を０．７以下とすることにより、高速運転領域の回転電機損失を小さくできる。さらに、Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒの値を０．５５以上とすることにより、低速運転領域の回転電機損失を小さくできる。したがって、Ｐ×ｔ_ｐｍ／Ｒの値を０．５５以上０．７以下とすることで、回転電機の効率を向上させることができる。さらに、回転電機の損失による発熱を抑制することができるので、巻線の絶縁劣化、永久磁石の熱減磁を生じることなく、信頼性を向上させることができる。

さらに、回転子１０の極数が８であり、固定子スロット１７の数が４８であるので、最適な回転子の極数及び固定子スロット数を選択したことにより、最大限にモータ特性（トルク、損失、応力）を良好にすることができる。

図６は、本発明の実施例２の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面拡大図である。まず、本実施の形態の構成を説明する。なお、図６において、図１又は図２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と同じである。ここで、Ｖ字状に配置された２つの永久磁石２の回転子外周側角部頂点と、回転子軸中心とで形成される開角を磁石角度αとする。永久磁石２は、磁石角度αが電気角で８２度以上９２度以下となる関係を満たすように配置されている。

ここで電気角は、隣り合うＮ、Ｓ間の角度を電気的にπ［ｒａｄ］と考えた場合の角度を指す。極数をｐとした場合、電気角は普通の角度（機械角度）のｐ／２である。本実施例において、極数は８であるため、機械角度が２０．５度以上２３度以下である場合に、電気角は、８２度以上９２度以下となる。

また、磁極部を挟んで隣り合う磁石横外周側空隙部２２と回転子軸中心とで形成される開角を磁極角度βとする。磁石横外周側空隙部２２は、磁極角度βが電気角で２６度以上５８度以下となる関係を満たすように配置されている。

また、Ｖ字状に配置された２つの永久磁石２の略中間の回転子外周側に配置された磁極間空隙部９ａの周方向両端部と回転子軸中心とで形成される開角を磁極間空隙角度γとする。磁極間空隙部９ａは、磁極間空隙角度γが電気角で５度以上３５度以下となる関係をみたすように配置されている。

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７は、回転電機損失と磁石角度αとの関係を示す依存特性図である。図７に示すように、電気角で磁石角度αを変化させた場合、回転電機損失は、磁石角度αが電気角８８度付近であるときに最小となる。また回転電機損失は、磁石角度αが８８度付近から離れるにつれて増加し、磁石角度αが８２度及び９２度であるときに１．０となる。

図８は、トルク及び回転電機損失と磁極角度βとの関係を示す依存特性図である。図８に示すように、磁極角度βを変化させた場合、トルクは、磁極角度βが電気角５０度付近であるときに最大となる。またトルクは、磁極角度βが５０度付近から離れるにつれて減少し、磁極角度βが２６度及び６８度であるときに１．０となる。

また回転電機損失は、磁極角度βを増加させる、すなわち回転子外周面の磁極幅の割合を高くするにつれて増加する。磁極角度βが電気角５８度であるときに回転電機損失は、１．０となる。従って、一定以上のトルクを維持しつつ、回転電機損失を小さくする磁極角度βは、電気角で２６度以上５８度以下である。

図９は、回転電機損失と磁極間空隙角度γとの関係を示す依存特性図である。図９に示すように、磁極間空隙角度γを変化させた場合、回転電機損失は、磁極間空隙角度γが電気角２３度付近であるときに最小となる。また回転電機損失は、磁極間空隙角度γが２３度付近から離れるにつれて増加し、磁極間空隙角度γが電気角で５度及び３５度であるときに１．０となる。従って、回転電機損失を小さくするためには、磁極間空隙部角度γは、５度以上３５以下にする必要がある。

上述のとおり、本発明の実施例２の形態に係る永久磁石式リラクタンス型回転電機によれば、磁石角度αを電気角で８２度以上９２度以下とするので、回転電機損失を小さくすることができ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、磁極角度βを電気角で２６度以上５８度以下とするので、一定以上のトルクを得ることが可能となり、高出力、高トルク性能を維持することができる。それと同時に、回転電機損失を小さくすることができるため、実施例１と同様の効果を得ることができる。

また、磁極間空隙角度γを電気角で５度以上３５度以下とするので、回転電機損失を小さくすることができ、実施例１と同様の効果を得ることができる。

本発明に係る永久磁石式リラクタンス型回転電機は、回転電機および回転電機を動力源として搭載する車両に利用可能である。

本発明の実施例１の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の径方向断面図である。 本発明の実施例１の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面拡大図である。 本発明の実施例１の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機のＰ×Ｗ_ｐｍ／Ｒに対する回転電機損失及び回転子応力を示す依存特性図である。 本発明の実施例１の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機のＰ×ｔ_ｐｍ／Ｒに対する回転電機損失を示す依存特性図である。 本発明の実施例１の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の駆動特性を示す図である。 本発明の実施例２の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の径方向断面拡大図である。 本発明の実施例２の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の磁石角度αに対する回転電機損失を示す依存特性図である。 本発明の実施例２の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の磁極角度βに対する回転電機損失及び回転電機トルクを示す依存特性図である。 本発明の実施例２の形態の永久磁石式リラクタンス型回転電機の磁極間空隙角度γに対する回転電機損失を示す依存特性図である。 従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子径方向の断面図である。 従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子径方向の断面図である。 従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子径方向の拡大断面図である。 従来の永久磁石式リラクタンス型回転電機の回転子の一部の詳細な構成例を示す径方向拡大断面図である。

符号の説明

１ 永久磁石埋め込み穴
２ 永久磁石
３ 非磁性部
４ 永久磁石位置決め用突起
５ Ｒ加工部（逃げ）
６ 外周側薄肉部
７ 薄肉ブリッジ部
８ 回転子鉄心
９ 空洞
９ａ 磁極間空隙部
１０ 回転子
１１ 磁性部
１２ 固定子
１４ 固定子鉄心
１６ 電機子巻線
１７ 固定子スロット
１８ 固定子ティース
２０ 冷却穴
２２ 磁石横外周側空隙部

Claims (6)

1. 電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、
   前記永久磁石の幅をＷ_ｐｍ［ｍｍ］、前記回転子の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、
   

   

   なる関係を満たすように構成したことを特徴とする永久磁石式リラクタンス型回転電機。
2. 電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、
   前記永久磁石の厚さをｔ_ｐｍ［ｍｍ］、前記回転子の外半径をＲ［ｍｍ］、極数をＰとした場合に、
   

   

   なる関係を満たすように構成したことを特徴とする永久磁石式リラクタンス型回転電機。
3. 電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、
   Ｖ字状に配置された２つの前記永久磁石の回転子外周側角部頂点と回転子軸中心とで形成される開角を磁石角度αとした場合に、前記磁石角度αは、電気角で８２度以上９２度以下であることを特徴とする永久磁石式リラクタンス型回転電機。
4. 電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、
   前記磁極を挟んで隣り合う前記永久磁石に隣接する磁石横外周側空隙部と回転子軸中心とで形成される開角を磁極角度βとした場合に、前記磁極角度βは、電気角で２６度以上５８度以下であることを特徴とする永久磁石式リラクタンス型回転電機。
5. 電機子巻線を持つ固定子と、リラクタンストルクを発生させる磁極の側面に前記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に沿って回転子鉄心に永久磁石埋め込み穴を設け、前記磁束を横切る電機子の磁束を打ち消すように前記永久磁石埋め込み穴に永久磁石を挿入して、前記磁極の端部の漏れ磁界を抑制し、周方向に磁気的に凹凸を有する回転子とを備えた永久磁石式リラクタンス型回転電機において、
   Ｖ字状に配置された２つの前記永久磁石の略中間の回転子外周側に配置された磁極間空隙部の周方向両端部と回転子軸中心とで形成される開角を磁極間空隙角度γとした場合に、前記磁極間空隙角度γは、電気角で５度以上３５度以下であることを特徴とする永久磁石式リラクタンス型回転電機。
6. 前記回転子の極数が８であり、前記固定子スロット数が４８であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の永久磁石式リラクタンス型回転電機。

Images