CN101304204B - 永磁式旋转机械 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种永磁式旋转机械。在转子的各主磁极部上，径向配置有多层磁铁插入孔。转子的外周面由具有与主磁极部的d轴交叉的第一曲线形状的第一外周面，和具有与辅助磁极部的q轴交叉的第二曲线形状的第二外周面形成。第二曲线形状的曲率半径，大于第一曲线形状的曲率半径。在径向相邻配置的层中，中心侧的层的磁铁插入孔的端壁的q轴侧端部，与外周侧的层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。隔着辅助磁极部在周向对向配置的层中，一个层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部与另一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。

Description

永磁式旋转机械 

技术领域

本发明涉及永磁式旋转机械，特别涉及具有在磁铁插入孔中插入了永久磁铁的转子的永磁式旋转机械。 

背景技术

对空调机(空调装置)或电冰箱等的压缩机进行驱动的电动机、对车辆或者车载装置等进行驱动的电动机等，可以采用具有在磁铁插入孔中插入了永久磁铁的转子的永磁式电动机(所谓“永久磁铁埋入式电动机”(InteriorPermanent Motor：IPM Motor))。 

永久磁铁埋入式电动机具备：有齿的定子、经由齿的齿顶面隔间隙可旋转地配置的转子。在转子上，从垂直轴向的剖面看，周向交替配置主磁极部和辅助磁极部。在主磁极部上配置有能够插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

永久磁铁埋入式电动机的输出转矩T由下式表示。 

T＝p[φ·Iq+(Ld-Lq)Id·Iq] 

这里，p为极对数，φ为磁通量，Id为d轴电流，Iq为q轴电流，Ld为d轴电感，Lq为q轴电感。 

由该式可知，永久磁铁埋入式电动机能够利用由磁通量φ产生的磁转矩和由电感差(Ld-Lq)产生的磁阻转矩这两者。由此能够以较小电流进行驱动，因此效率较高。 

近年来，作为永磁式电动机的控制方式，可以采用无传感器控制方式。在这种无传感器控制方式中，假设定子绕组感应产生的电动势的波形(定子绕组的电动势波形)为正弦波，使用输入电压和输入电流检测转子的旋转位置。但是，在永久磁铁埋入式电动机的定子绕组的电动势波形中含有较多的高次谐波成分。因此，在将无传感器控制方式用作永久磁铁埋入式电动机的控制方式时，由于电动势波形中所含高次谐波成分，会使转子位置检测精度降低。若转子位置检测精度降低，则无法进行最佳控制而使效率降低。此外，在电动势波形所含高次谐波成分较多时，会导致由高次谐波成分引起的铁损 增加而使效率降低。 

因此，本发明者研发并提出了能够使电动势波形所含高次谐波成分减少的永久磁铁埋入式电动机(JP特开2004-260972号公报，JP特开2005-86955号公报)。在这种永久磁铁埋入式电动机中，转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成。各第一外周面具有与主磁极部的d轴交叉的第一曲线形状。各第二外周面具有与辅助磁极部的q轴交叉的第二曲线形状。并且，第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。 

通过采用配置了多层永久磁铁的转子，来提高永磁式电动机的输出转矩。因此，本发明者对具有配置了多层永久磁铁的转子的永磁式电动机(多层结构的永磁式电动机)与上述由第一外周面和第二外周面形成转子外周面的技术的结合进行了研究。但是，在由第一外周面和第二外周面形成转子外周面的技术中，为了减少电动势波形所含的高次谐波成分，而使q轴附近的间隙增大。当q轴附近的间隙增大时，q轴电感减小而使磁阻转矩减小。磁阻转矩减小会使效率降低。 

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在多层结构的永磁式旋转机械中，使电动势波形所含的高次谐波成分减少，同时使q轴电感增大的技术。 

在本发明一个方式涉及一种永磁式旋转机械(多层结构的永磁式旋转机械)，具备定子和转子，定子具有齿，齿在转子对向一侧具有齿顶面，而且，当从与轴向交叉的方向观察时，在转子的周向上交替配置有主磁极部和辅助磁极部，在各主磁极部的径向上以多层配置有插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

从与轴向交叉的方向看，转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成。各第一外周面具有与主磁极部的d轴交叉而形成为向外周方向凸出的第一曲线形状。各第二外周面具有与辅助磁极部的q轴交叉而形成为向外周方向凸出的第二曲线形状。第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。将与辅助磁极部的q轴交叉的第二曲线形状的曲率半径设定为，大于和主磁极部的d轴交叉的第一曲线形状的曲率半径，从而能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分。特别是，将在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁配置在与第二外周面相对向的位置上，从而能够有效 地减少多层结构的永磁式旋转机械的电动势波形中所含的高次谐波成分。 

并且设定为，在相同主磁极部上径向相邻配置的层中，外周侧的层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，和中心侧的层的磁铁插入孔的端壁的q轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。由此，在主磁极部上径向相邻配置的层中，能够使流经处于外周侧的层的插入孔的外周侧的部分和辅助磁极部之间的磁通量(短路磁通量)减少。通过该短路磁通量的减小，能够减小与辅助磁极部对应的部位(q轴附近)的间隙。q轴附近的间隙减小会使磁阻转矩增大。其中，将连接转子中心和主磁极部的周向中心的连接线称为d轴，将连接转子中心和辅助磁极部的周向中心的连接线称为q轴。 

在本方式中，使与辅助磁极部对应的部位的间隙增大，从而能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分，并且抑制与辅助磁极部对应的部位的间隙增大，使磁阻转矩增大。由此，能够提高永磁式旋转机械的效率。 

在上述方式中设定为，隔着辅助磁极部在周向上对向配置的、主磁极部的中心侧的层中的一个层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，和另一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。由此，能够使流过在隔着辅助磁极部相邻配置的主磁极部中一个主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分，和在另一主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分之间的磁通量(短路磁通量)减小。通过该短路磁通量的减小，能够使与辅助磁极部对应的部位的间隙进一步减小。 

在本方式中，能够进一步提高永磁式旋转机械的效率。 

本发明另一方式涉及的永磁式旋转机械(多层结构的永磁式电动机)，与上述一个方式同样地，具备定子和转子，定子具有齿，齿在转子对向一侧具有齿顶面，而且，当从与轴向交叉的方向观察时，在转子的周向上交替配置有主磁极部和辅助磁极部，在各主磁极部的径向上以多层配置有插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

与上述一个方式同样地，从与轴向交叉的方向看，转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成。各第一外周面具有与主磁极部的d轴交叉而形成为向外周方向凸出的第一曲线形状。各第二外周面具有与辅助磁极部的q轴交叉而形成为向外周方向凸出的第二曲线形状。第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。 

并且设定为，隔着辅助磁极部在周向上对向配置的、主磁极部的中心侧的层中，一个层的磁铁 插入孔的端壁的d轴侧端部和另一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的长度，大于齿顶面的周向长度。由此，能够使流过在隔着辅助磁极相邻配置的主磁极部中的一个主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分，和在另一主磁极部上相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分之间的短路磁通量减小。通过该短路磁通量的减小，能够减小与辅助磁极部对应的部位(q轴附近)的间隙。q轴附近的间隙减小会使磁阻转矩增大。其中，将连接转子中心和主磁极部的周向中心的连接线称为d轴，将连接转子中心和辅助磁极部的周向中心的连接线称为q轴。 

在本发明中，通过使与辅助磁极部对应的部位的间隙增大，能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分，并且抑制与辅助磁极部对应的部位的间隙增大，使磁阻转矩增大。从而提高永磁式旋转机械的效率。 

第一外周面的第一曲线形状，优选形成为在d轴上具有曲率中心的圆弧形状。并且，第二外周面的第二曲线形状，优选形成为在q轴上具有曲率中心的圆弧形状。从而易于形成第一外周面和第二外周面。 

另外，第一外周面的第一曲线形状，优选形成为以转子的中心作为曲率中心的圆弧形状。另外，第二外周面的第二曲线形状，优选形成为以向与第二外周面相反方向偏离了转子的中心的位置为曲率中心的圆弧形状。从而更加易于形成第一外周面和第二外周面。另外，能够使与辅助磁极部对应的部位上的空隙平滑地变化，并且抑制第一外周面和第二外周面的交界位置上的空隙的急剧变化。因此能够更加有效地减少电动势波形中所含的高次谐波成分。 

从与轴向交叉的方向看，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，可以将中心侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的长度，设定为大于外周侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的长度。“永久磁铁的长度”意味着：从与轴向交叉的方向看，沿着磁铁插入孔的长度。 

多层结构的永磁式旋转机械，利用了由从主磁极部的中央部分流入流出的磁通以及从在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)流入流出的磁通所产生的磁转矩。从主磁极部的中央部分流入流出的磁通，与从在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁流入流出的磁通量之和对应。另外，从在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)流入流出的磁通， 与从各层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁流入流出的磁通量之差对应。因此构成为从在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中所插入的各个永久磁铁流入流出的磁通量不同。一般构成为，流入流出的磁通量是用从中心侧的层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁流入流出的磁通量，减去从外周侧的层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁流入流出的磁通量所得的磁通量。在本方式中，由于改变了径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁的长度，因此能够使用相同特性的永久磁铁。 

作为对从径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁分别流入流出的磁通量进行改变的方法，可以采用在各层的磁铁插入孔中插入具有不同特性的永久磁铁的方法。使用该方法时，作为径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中插入的永久磁铁，可以使用相同长度的永久磁铁。当然，也可以在径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中，插入特性和长度不同的永久磁铁。 

通过使用本发明的技术，能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分，并且使q轴电感增大。从而提高多层结构的永磁式旋转机械的效率。 

附图说明

图1是使用了永磁式电动机的压缩机的一例的纵向剖面图。 

图2是图1所示的永磁式电动机的转子的纵向剖面图。 

图3是第一实施例的永磁式电动机的定子和转子的横向剖面图。 

图4是说明第一实施例的永磁式电动机的要部结构的图。 

图5是说明第一实施例的永磁式电动机的要部结构的图。 

图6是说明第二实施例的永磁式电动机的要部结构的图。 

图7是说明第二实施例的永磁式电动机的要部结构的图。 

图8是表示各实施例的效率特性的图表。 

图9是表示在主磁极部上径向相邻配置的磁铁插入孔中插入永久磁铁的另一例的图。 

具体实施方式

以下参照附图对本发明实施例进行说明。 

在图1和图2中示出了使用永磁式电动机30的压缩机的一例。图1是压缩机10的纵向剖面图。图2为图1所示永磁式电动机30的转子50的纵向剖面图。另外，虽然在图1中示出了单层构造的永磁式电动机30，但是在以下说明的本发明实施例中，可以使用多层结构的永磁式电动机30。 

压缩机10由压缩机构部20、永磁式电动机30、蓄液器(accumulator)70等构成。压缩机构部20和永磁式电动机30配置在密闭容器11内。在密闭容器11上设有吸入管71和排出管12。 

蓄液器70分离冷却介质(例如制冷气体)和润滑油。通过蓄液器70分离的冷却介质，经由吸入管71回到压缩机构部20。另外，通过蓄液器70分离的润滑油，回到润滑油槽25。 

压缩机20具有气缸21、由旋转轴60驱动的偏心转子22。压缩机构部20通过偏心转子22的旋转，在气缸21内压缩从吸入管71吸入的冷却介质。 

经过压缩机构部20压缩的冷却介质，通过在永磁式电动机30的定子40上形成的通路(槽、孔、切口)、在转子50上形成的通路孔、定子40和转子50之间的间隙等，从排出管12排出。 

另外，通过旋转轴60的旋转，使贮存在润滑油槽25中的润滑油供给到压缩机构部20的滑动部。润滑了滑动部的润滑油回到润滑油槽25。 

在图1所示的压缩机10中，混合了冷却介质和润滑油的介质从排出管12排出。 

永磁式电动机30具备定子40和转子50。 

定子40层叠多枚薄板状电磁钢板而成。定子40如图3所示在内周侧具有齿42。定子40的外周形状可以适当地进行确定。齿42包括齿主体部42a、从齿主体部42a的顶端延伸到周向两侧的齿端部42b、42c。另外，齿42在与转子50的外周面相对的部位上，具有横跨齿端部42b和42c的齿顶面42d。 

通过齿42形成有槽口43。在槽口43内以分布卷绕方式或集中卷绕的典型方式设置定子绕组41(参照图1)。 

转子50为筒状，且可旋转地设置于定子40的内周侧。对于转子50的外周面和定子40的齿42的齿顶面42d之间的间隙，在规定范围内进行设定。 

转子50层叠多枚薄板状的电磁钢板而成。在转子50上如图2所示轴向形成有旋转轴插入孔59、磁铁插入孔55、铆接销插入孔51。 

另外，虽然未在图2中示出，在转子50的轴向上还形成有通路孔(例如图3所示的51a1、51a2～51d1、51d2)。 

在旋转轴插入孔59中，例如通过“压入法”或者“热压配合法”插入旋转轴60。使用“热压配合法”，在对转子50进行加热后，将旋转轴60插入旋转轴插入孔59中。使用“压入法”，对旋转轴60施加强力，从而将旋转轴60插入旋转轴插入孔59中。 

在磁铁插入孔55中插入永久磁铁56。 

在层叠体的轴向两端部上设有端板53。并且，通过插入到铆接销插入孔51中的铆接销52，使层叠体和端板53一体化。54是用于调整压缩机构部20的偏心转子22的不平衡量的配重。 

另外，在各电磁钢板上形成有在层叠各电磁钢板时用于固定各电磁钢板的卷边固定部。 

下面对本实施例的永磁式电动机30的结构进行详细说明。 

[第一实施例] 

第一实施例的永磁式电动机30的定子40和转子50的结构如图3所示。图3是从垂直轴向的方向看定子40和转子50的剖面图。 

在本实施例中，使用磁极数为4(极对数为2)的转子50。并且，定子绕组以分布卷绕方式卷绕。在以下说明的其他实施例中也同样。 

转子50，从垂直轴向的方向看，周向交替配置主磁极部和辅助磁极部。在主磁极部上设有能够插入永久磁铁的磁铁插入孔。 

下面用[a]、[b]、[c]、[d]表示各主磁极部，用[ab]、[bc]、[cd]、[da]表示各辅助磁极部。另外，对于在主磁极部[a]～[d]上设置的要素标记符号[a]～[d]或者[A]～[D]，对在辅助磁极部[ab]～[da]上设置的要素标记符号[ab]～[da]或者[AB]～[DA]。 

通过将主磁极部[a]～[d]和辅助磁极部[ab]～[da]在周向上交替配置，从而能够利用从永久磁铁流入流出的磁通所产生的磁转矩，和由辅助磁极部[ab]～[da]的突极性产生的磁阻转矩这两者，其中所述永久磁铁插入在主磁极部[a]～[d]上配置的磁铁插入孔中。 

并且在下文中，将连接旋转轴插入孔59的中心(转子50的中心O)和主磁极部[a]～[d]的周向中心的连接线称为“主磁极部的中心线”或者“d轴”， 将连接旋转轴插入孔59的中心(转子50的中心O)和辅助磁极部[ab]～[da]的周向中心的连接线称为“辅助磁极部的中心线”或者“q轴”。 

从垂直轴向的方向看，转子50的外周面由第一外周面50A～50D和第二外周面50AB～50DA形成。 

第一外周面50A～50D对应于主磁极部[a]～[d]。第一外周面50A～50D分别具有与主磁极部[a]～[d]的d轴交叉且凸起部朝向外周方向的第一曲线形状。 

第二外周面50AB～50DA对应于辅助磁极部[ab]～[da]。第二外周面50AB～50DA分别具有与辅助磁极部[ab]～[da]的q轴交叉且凸起部朝向外周方向的第二曲线形状。第二曲线形状的曲率半径设定为大于第一曲线形状的曲率半径。 

第一外周面50A和第二外周面50DA、50AB在连接点50A1、50A2连接。其他的第一外周面和第二外周面也同样地连接。 

在本实施例中，第一外周面50A～50D形成为以转子50的中心O为中心且具有曲率半径Rd(＝转子50的半径R)的圆弧形状。另外，第二外周面50AB～50DA以向第二外周面50AB～50DA相反方向偏离了转子50中心O的位置(例如在外周面50CD的情况下为点Q)为曲率中心，形成为具有比曲率半径Rd还大的曲率半径Rq(Rq＞Rd)的圆弧形状。第一外周面50A～50D的圆弧形状的曲率中心，也并不是必须为转子50的中心O，而可以是位于转子50的中心O附近。即，所谓“以转子50的中心O为中心”，包含“以转子50的中心O附近位置为中心”的结构。 

第一外周面50A～50D，对应于本发明的“具有第一曲线形状的第一外周面”。另外，第二外周面50AB～50DA，对应于本发明的“具有第二曲线形状的第二外周面”。 

第一外周面50A～50D的第一曲线形状和第二外周面50AB～50DA的第二曲线形状，不限于圆弧形状。 

通过将对应于辅助磁极部[ab]～[da]的第二外周面50AB～50DA的曲率半径Rq设定为比对应于主磁极部[a]～[d]的第一外周面50A～50D的曲率半径Rd更大，从而能够使辅助磁极部[ab]～[da]的q轴附近的间隙(气隙：air gap)Gq大于主磁极部[a]～[d]的d轴附近的间隙Gd(Gq＞Gd)。另外，第一外周 面50A～50D以转子50的中心O为中心，形成为具有曲率半径Rd的圆弧形状，第二外周面50AB～50DA以从向第二外周面50AB～50DA相反方向偏离了转子50中心O的位置Q为中心，形成为具有曲率半径Rq(Rq＞Rd)的圆弧形状。由此，对于对应于第二外周面50AB～50DA的部位的空隙，从对应于q轴的部位开始，沿着周向从对应于q轴的部位的空隙Gq逐渐减小为对应于d轴的部位的空隙Gd。因此，在第一外周面50A～50D和第二外周面50AB～50DA的交界位置，通过配置有定子40的齿42的部位时，能够抑制流过定子40的齿42的磁通的急剧变化。通过抑制流过齿42的磁通的急剧变化，从而使定子绕组41感应产生的感应电压的波形(定子绕组42的电动势波形)所含的高次谐波成分减少。由此，即使在使用无传感器控制方式来控制永磁式电动机的情况下，也能够高精度地检测转子的旋转位置，其中所述无传感器控制方式基于输入电压和输入电流来检测转子位置。因此，能够对流过定子绕组的电流进行最佳控制，从而提高永磁式电动机的效率。 

另外，在使第一外周面50A～50D以转子50的中心O为中心形成为圆弧形状的情况下，第一外周面50A～50D与齿顶面42d之间的间隙小，并且恒定。由此，在第一外周面50A～50D通过配置有齿42的部位时，磁通能够平顺地流过齿42。 

在转子50的主磁极部[a]～[d]上，径向配置了多层永久磁铁。在本实施例中，永久磁铁配置为2层。 

由于在主磁极部[a]～[d]上配置的磁铁插入孔为相同形状，因此对在主磁极部[a]上配置的磁铁插入孔进行说明。 

在主磁极部[a]上，从与轴向交叉的方向看，在径向的中心侧配置有第一磁铁插入孔55a，在径向的外周侧配置有第二磁铁插入孔57a。 

第一磁铁插入孔55a对应于本发明的“径向相邻配置的层中的中心侧的层的磁铁插入孔”。另外，第二磁铁插入孔57a对应于本发明的“径向相邻配置的层中的外周侧的层的磁铁插入孔”。 

以下将磁铁插入孔55a称为“第一层的磁铁插入孔”，将磁铁插入孔57a称为“第二层的磁铁插入孔”。 

第一层的磁铁插入孔55a包括在与d轴交叉的方向上延伸的中央部、从中央部的两端部在外周方向上沿着q轴延伸的第一和第二外周部。在本实施 例中，磁铁插入孔55a的中央部由在垂直d轴的方向上延伸的中心侧的中央壁55a1和外周侧的中央壁55a2形成。另外，第一外周部由q轴侧的侧壁55a3、d轴侧的侧壁55a4和端壁55a7形成。q轴侧的侧壁55a3，从中心侧的中央壁55a1的一侧端部在外周方向上沿着q轴延伸。d轴侧的侧壁55a4，从外周侧的中央壁55a2的一侧端部在外周方向上沿着q轴延伸。端壁55a7，在q轴侧的侧壁55a3的外周侧的端部与d轴侧的侧壁55a4的外周侧的端部之间，沿着转子50的外周面(第二外周面50DA)延伸。另外，第二外周部，由q轴侧的侧壁55a5、d轴侧的侧壁55a6和端壁55a8形成。q轴侧的侧壁55a5，从中心侧的中央壁55a1的另一侧端部在外周方向上沿着q轴延伸。d轴侧的侧壁55a6，从外周侧的中央壁55a2的另一侧端部在外周方向上沿着q轴延伸。端壁55a8，在q轴侧的侧壁55a5的外周侧的端部与d轴侧的侧壁55a6的外周侧的端部之间，沿着转子50的外周面(第二外周面50AB)延伸。 

同样地，第二层的磁铁插入孔57a包括在垂直d轴的方向上延伸的中央部、从中央部的两端部在外周方向上沿着q轴延伸的第一和第二外周部。磁铁插入孔57a的中央部由中心侧的中央壁57a1和外周侧的中央壁57a2形成。另外，第一外周部包括从中央壁57a1的一侧端部在外周方向上延伸的q轴侧的侧壁57a3、从中央壁57a2的一侧端部在外周方向上延伸的d轴侧的侧壁57a4、在侧壁57a3和57a4的外周侧的端部之间沿着转子的外周面延伸的端壁57a7。另外，第二外周部包括从中央壁57a1的另一侧端部在外周方向上延伸的q轴侧的侧壁57a5、从中央壁57a2的另一侧端部在外周方向上延伸的d轴侧的侧壁57a6、在侧壁57a5和57a6的外周侧的端部之间沿着转子的外周面延伸的端壁57a8。 

在主磁极部[b]～[d]上也配置有与主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a和第二层的磁铁插入孔57a形状同样的第一层的磁铁插入孔55b～55d和第二层的磁铁插入孔57b～57d。 

在第一层的磁铁插入孔55a～55d的端壁55a7、55a8～55d7、55d8与转子50的外周面之间，以及第二层的磁铁插入孔57a～57d的端壁55a7、55a8～55d7、55d8与转子50的外周面之间，设有桥接部。由此，能够提高对于离心力的转子50的强度。 

如上所述，在本实施例中，在主磁极部[a]～[d]上，从与轴向交叉的方向 看，分别径向相邻配置了与第一层对应的磁铁插入孔55a～55d以及与第二层对应的磁铁插入孔57a～57d，其中所述第一层具有向中心侧凸起(朝外周方向为凹状)的梯形形状。由此构成双层构造的转子50。 

在主磁极部[a]～[d]上配置的第一层的磁铁插入孔55a～55d和第二层的磁铁插入孔57a～57d中，分别插入永久磁铁56a～56d和58a～58d。作为永久磁铁，可以采用铁氧体磁铁或者稀土磁铁等。 

在本实施例中，在磁铁插入孔55a～55d和57a～57d的中央部内，分别插入有永久磁铁56a～56d和58a～58d。永久磁铁56a～56d和58a～58d的垂直轴向的剖面形状为长方形。 

以在永久磁铁56a～56d、58a～58d与磁铁插入孔55a～55d、57a～57d之间形成间隙的方式，将永久磁铁56a～56d、58a～58d插入磁铁插入孔55a～55d、57a～57d。例如采用“间隙配合法”插入。通过采用“间隙配合法”将永久磁铁插入磁铁插入孔，与使用“压入法”或“热压配合法”插入时相比，能够简单地将永久磁铁插入磁铁插入孔。从而避免永久磁铁断裂或破损。 

在主磁极部[a]～[d]的第一层的磁铁插入孔55a～55d和第二层的磁铁插入孔57a～57d中插入的永久磁铁56a～56d和58a～58d，被磁化为与相邻的主磁极部极性不同。例如如图4所示，插入主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a和第二层的磁铁插入孔57a的永久磁铁56a和58a，被磁化为中心侧为S极而外周侧为N极。另一方面，与主磁极部[a]相邻的主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d和第二层的磁铁插入孔57d中插入的永久磁铁56d和58d，被磁化为中心侧为N极，外周侧为S极。由此，使N极的主磁极部和S极的主磁极部在周向上交替配置。 

作为磁化永久磁铁的方法，例如可以采用在将旋转轴60插入转子50的旋转轴插入孔59后，在与转子50相对的定子40的定子绕组41中通过磁化用电流的方法。 

在多层结构的永磁式电动机中，利用了分别从永久磁铁流入流出的磁通量的差所对应的磁转矩，其中所述永久磁铁插入在主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中。例如图6所示，如果从主磁极部[a]的第一层的永久磁铁56a流入流出的磁通量为N1(或者S1)，从第二层的永久磁铁58a流入流出的磁通量为S2(或者N2)，则从各层的磁铁插入孔的端壁之间的部 分(层间部分)流入流出(N1-S2)的磁通量，其中所述磁铁插入孔径向相邻地配置在主磁极部[a]上。 

在本实施例中，在主磁极部[a]～[d]上径向相邻配置的层中，中心侧的层(第一层)的磁铁插入孔55a～55d中插入了永久磁铁56a～56d，该永久磁铁56a～56d的长度大于外周侧的层(第二层)的磁铁插入孔57a～57d中插入的永久磁铁58a～58d的长度。这里，“永久磁铁的长度”意味着，从垂直轴向的方向看，沿着磁铁插入孔的长度。由此，在主磁极部[a]～[d]上径向相邻配置的第一层的磁铁插入孔55a～55d和第二层的磁铁插入孔57a～57d中，即使插入了具有相同极性(例如相同磁通密度)的永久磁铁的情况下，从第一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁流入流出的磁通量和从第二层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁流入流出的磁通量也不同。 

另外，也可以在主磁极部[a]～[d]的第一层的磁铁插入孔55a～55d和第二层的磁铁插入孔57a～57d中插入具有不同特性(例如磁通密度不同)的永久磁铁。 

另外，作为使从永久磁铁流入流出的磁通量分别不同的方法，可以采用各种方法，其中所述永久磁铁插入在径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中。例如可以采用这样的方法，即如图9所示，可以使用向第一层的磁铁插入孔55a中，插入永久磁铁56a的方法，其中所述永久磁铁56a与第二层的磁铁插入孔57a中所插入的永久磁铁58a长度相同且特性不同。 

另外，在本实施例中，各层的磁铁插入孔配置为，使从各个永久磁铁流入流出磁通量的差所流入流出的部分，即各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)与第二外周面相对，其中所述永久磁铁插入在主磁极部[a]～[d]上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔中。例如，第一层的磁铁插入孔55a和第二层的磁铁插入孔57a配置为，使主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，和第二外周面50DA相对。 

另外，如上所述，在本实施例中，与第二外周面50DA对应的部位的间隙从对应于q轴的部位开始，沿着周向从对应于q轴的部位的间隙Gq逐渐减小为对应于d轴的部位的间隙Gd。由此，从第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7和第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分流入流出的磁 通量(从永久磁铁56a流入流出的磁通量与从永久磁铁58a流入流出的磁通量的差)，流过逐渐变化的空隙。因此，流过第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，和定子40的齿42之间的磁通量的急剧变化能够得到抑制。通过抑制这种流过齿42的磁通量的急剧变化，能够有效地减少电动势波形中所含的高次谐波成分。 

在永久磁铁能够在磁铁插入孔中移动的情况下，优选设置用于确定永久磁铁在磁铁插入孔内位置的定位部件。例如，在磁铁插入孔55a、57a～55d、57d内的规定位置上，设置向磁铁插入孔55a、57a～55d、57d的内侧凸出的定位部件。 

虽然在本实施例中，是将永久磁铁56a、58a～56d、58d插入到磁铁插入孔55a、57a～55d、57d的中央部，但是也可以插入到外周部。并且，虽然考虑到制造的容易性，优选使用垂直轴向的剖面形状为长方形的永久磁铁，但是也可以采用其他形状的永久磁铁。另外，插入磁铁插入孔中的永久磁铁的数量也可以适当选择。 

另外，为了防止在磁铁插入孔上的与转子50的外周面相对的部分发生磁通短路，优选设置空隙部等非磁性区域。例如在磁铁插入孔的端壁与插入磁铁插入孔的永久磁铁的端部之间设置非磁性区域。 

在主磁极部[a]～[d]或辅助磁极部[ab]～[da]上，设有流过冷却介质或润滑油等介质的通路孔。 

在本实施例中，在主磁极部[a]～[d]上，相对于第一层(中心侧的层)的磁铁插入孔55a～55d在中心侧设置通路孔51a1、51a2～51d1、51d2。另外，在辅助磁极部[ab]～[da]上，转子50的内周侧设置铆接销插入孔51ab～51da。通路孔和铆接销插入孔形成为轴向贯通转子50的孔(贯通孔)。通路孔51a1、51a2～51d1、51d2设置为相对于主磁极部[a]～[d]的中心线(d轴)左右对称。铆接销插入孔51ab～51da设置在辅助磁极部[ab]～[da]的中心线(q轴)上。 

将通路孔51a1、51a2～51d1、51d2设置在转子50的内周侧，与设置在转子50的外周侧的情况相比，能够减小作用于在通路孔内流动的介质(冷却介质或润滑油等)的离心力。由此，能够使在通路孔51a1、51a2～51d1、51d2内流动的介质的流体阻力降低，而使介质易于在通路孔51a1、51a2～51d1、51d2内流动。 

下面研究主磁极部的各层的磁铁插入孔的配置关系。 

下面考虑主磁极部[a]～[d]的第一层(中心侧的层)的磁铁插入孔55a～55d和第二层(外周侧的层)的磁铁插入孔57a～57d如图5所示配置的情况。在图5中，第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的q轴侧端部，与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7的d轴侧端部之间的周向长度[m]，小于齿42的齿顶面42d的周向长度[k]([m≤k])。另外，第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的q轴侧端部，与磁铁插入孔55a的q轴侧的侧壁55a3和端壁55a7的连接部相对应。另外，第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7的d轴侧端部，与磁铁插入孔57a的d轴侧的侧壁57a4和端壁57a7的连接部相对应。 

此时，磁通从主磁极部[a]的处于第二层的磁铁插入孔57a的外周侧的部分，经由齿42C和齿42A向辅助磁极部[da]流过。该磁通是用于产生转矩的磁通。 

另外，由于[m≤k]的关系，产生了第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7的d轴侧端部和第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的q轴侧端部，同时与一个齿42B的齿顶面42d相对的状态。在该状态时，磁通(短路磁通)经由齿42B，流过主磁极部[a]的处于第二层的磁铁插入孔57a的外周侧的部分与辅助磁极部[da]之间。 

因此，在满足[m≤k]的条件时，为了减小短路磁通量，需要增大对应于辅助磁极部的部位的间隙。如果增大对应于辅助磁极部的部位的间隙，则q轴电感减小而使磁阻转矩减小。 

在本实施例中构成为如图4所示，主磁极部[a]的第一层(中心侧的层)的磁铁插入孔55a的端壁55a7的q轴侧端部，与第二层(外周侧的层)的磁铁插入孔57a的端壁57a7的d轴侧端部之间的周向长度[m]，大于齿42的齿顶面42d的周向长度[k]([m＞k])。 

由此，第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7的d轴侧端部，和第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的q轴侧端部，不会同时朝向一个齿42的齿顶面42d。即，从主磁极部[a]的处于第二层的磁铁插入孔57a的外周侧的部分，经由齿42流过辅助磁极部[da]的磁通量(短路磁通量)减小。因此能够减小对应于辅助磁极部的部位的间隙。若对应于辅助磁极部的部位的间隙减小，则能够增大q轴电感，增大磁阻转矩。通过增大磁阻转矩，能够提高永磁式 电动机的效率。 

如上所述，在本实施例中，转子的外周面由分别具有第一曲线形状的第一外周面和分别具有第二曲线形状的第二外周面构成，并且设定为第二曲线形状的曲率半径大于第一曲线形状的曲率半径，其中所述第一曲线形状与主磁极部的d轴交叉，所述第二曲线形状与辅助磁极部的q轴交叉。由此能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分。特别是在本实施例中，主磁极部的相邻的各层的磁铁插入孔的端壁，配置在与第二外周面相对的位置上。由此流过径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)与齿之间的磁通急剧变化能够被抑制。从而能够有效地减少多层结构的永磁式电动机的电动势波形中所含的高次谐波成分。 

并且在本实施例中设定为，在相同主磁极部上相邻配置的层中的外周侧的层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，与中心侧的层所对应的磁铁插入孔的端壁的q轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。从而能够使经由相同的齿流过处于外周侧的层所对应的磁铁插入孔的外周侧的部分与辅助磁极部之间的磁通量(短路磁通量)减小。通过该短路磁通量的减小，能够减小辅助磁极部所对应的部位的间隙，提高永磁式电动机的效率。 

[第二实施例] 

下面说明第二实施例。 

第二实施例由与第一实施例相同的结构要素构成。并且第二实施例能够与第一实施例同样地，使多层结构的永磁式电动机的电动势波形中所含的高次谐波成分减少，并且抑制与辅助磁极部对应的部位的间隙增大，从而使磁阻转矩增大。 

对隔着辅助磁极部在周向对向设置的各层磁铁插入孔的配置关系进行研究。 

下面考虑隔着辅助磁极部在周向对向设置的各层磁铁插入孔如图7所示配置的情况。在图7中，主磁极部[a]的层中的第二层(辅助磁极部[da]侧的层)的磁铁插入孔55a的端壁55a7的d轴侧端部，隔着辅助磁极部[da]与主磁极部[a]相邻配置的主磁极部[d]的层中的第一层(辅助磁极部[da]侧的层)的磁铁插入孔55d的端壁55d8的d轴侧端部之间的周向长度[n]，小于齿42的齿顶面42d的周向长度[k]([n≤k])。另外，主磁极部[a]的第一层的磁铁 插入孔55a的端壁55a7的d轴侧端部，与磁铁插入孔55a的d轴侧的侧壁55a4和端壁55a7的连接部相对应。另外，主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8的d轴侧端部，与磁铁插入孔55d的d轴侧的侧壁55d6和端壁55d8的连接部相对应。 

此时，磁通从主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，经由齿42C和齿42A，向相邻的主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8与第二层的磁铁插入孔57d的端壁57d8之间的部分流动。该磁通量例如与从永久磁铁56a流入流出的磁通量与从永久磁铁58a流入流出的磁通量的差相对应，其中所述永久磁铁56a插入在主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a中，所述永久磁铁58a插入在第二层的磁铁插入孔57a中。该磁通是用于产生转矩的磁通。 

另外，由于[n≤k]的关系，会产生主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，和主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8与第二层的磁铁插入孔57d的端壁57d8之间的部分，同时与一个齿42B的齿顶面42d相对的状态。在该状态时，磁通(短路磁通)经由齿42B，流过主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，以及主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8与第二层的磁铁插入孔57d的端壁57d8之间。 

因此，在满足[n≤k]的条件的情况下，为了减小短路磁通量，需要使与辅助磁极部相对应的部位的间隙增大。如果与辅助磁极部相对应的部位的间隙增大，则q轴电感减小，磁阻转矩减小。 

在本实施例中构成为如图6所示，主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的d轴侧端部，隔着辅助磁极部[da]与主磁极部[a]相邻配置的主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8的d轴侧端部之间的周向长度n，大于齿42的齿顶面42d的周向长度k([n＞k])。 

由此，主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7的d轴侧端部，和与主磁极部[a]相邻配置的主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8的d轴侧端部，不会同时与一个齿42的齿顶面42d相对。即，能够使经由相同的齿42，流过主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a的端壁55a7 与第二层的磁铁插入孔57a的端壁57a7之间的部分，和主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d的端壁55d8与第二层的磁铁插入孔57d的端壁57d8之间的部分之间的磁通量(短路磁通量)减小。通过该短路磁通量的减小，能够减小与辅助磁极部对应的部位的间隙，提高永磁式电动机的效率。 

主磁极部[a]的第一层的磁铁插入孔55a和主磁极部[d]的第一层的磁铁插入孔55d，与本发明的“隔着辅助磁极部在周向上对向配置的层中的一个层的磁铁插入孔和另一层的磁铁插入孔”相对应。 

如上所述在本实施例中，在多层结构的永磁式旋转机械中，转子的外周面由分别具有第一曲线形状的第一外周面和分别具有第二曲线形状的第二外周面构成，并且设定为第二曲线形状的曲率半径大于第一曲线形状的曲率半径，其中所述第一曲线形状与主磁极部的d轴交叉，所述第二曲线形状与辅助磁极部的q轴交叉。由此，能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分。特别是在本实施例中，主磁极部各层的磁铁插入孔的端壁，配置在与第二外周面相对的位置上。由此，能够抑制流过各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)和齿之间的磁通急剧地变化，其中所述磁铁插入孔为径向相邻配置。因此能够有效地减少多层结构的永磁式电动机的电动势波形中所含的高次谐波成分。 

并且在本实施例中设定为，隔着辅助磁极部在周向上对向配置的层中的一个层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，与另一层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。由此，能够减小从在一个主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分，流向在与一个主磁极部相邻配置的另一主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分的磁通量(短路磁通量)。通过该短路磁通量的减小，能够使对应于辅助磁极部的部位的间隙减小，提高永磁式电动机的效率。 

[第三实施例] 

下面对第三实施例进行说明。 

第三实施例具备第一实施例的结构和第二实施例的结构。 

即，在第三实施例中的多层结构的永磁式旋转机械中，转子的外周面由分别具有第一曲线形状的第一外周面和分别具有第二曲线形状的第二外周 面构成，并且设定为第二曲线形状的曲率半径大于第一曲线形状的曲率半径，其中所述第一曲线形状与主磁极部的d轴交叉，所述第二曲线形状与辅助磁极部的q轴交叉。特别是主磁极部的各层的磁铁插入孔的端壁，配置在与第二外周面相对的位置上。由此，能够抑制流过各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分(层间部分)与齿之间的磁通发生急剧地变化，其中所述磁铁插入孔为径向相邻配置。因此，能够有效地减少多层结构的永磁式电动机的电动势波形中所含的高次谐波磁通成分。 

并且，在主磁极部上径向相邻配置的层中，外周侧的层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，与中心侧的层所对应的磁铁插入孔的端壁的q轴侧端部之间的周向长度，设定为大于齿顶面的周向长度。由此，能够使经由相同的齿，流过处于外周侧的层所对应的磁铁插入孔的外周侧的部分与辅助磁极部之间的磁通量(短路磁通量)减小。 

并且，隔着辅助磁极部在周向上对向配置的层中的一个层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部，与另一层所对应的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，设定为大于齿顶面的周向长度。由此，能够使经由相同的齿，流过在一个主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分，和在另一主磁极部上径向相邻配置的各层的磁铁插入孔的端壁之间的部分之间的磁通量(短路磁通量)减小，其中所述另一主磁极部隔着辅助磁极部与一个主磁极部相邻配置。 

因此，能够使辅助磁极部所对应的部位的间隙进一步减小，从而进一步提高多层结构的永磁式电动机的效率。 

第一实施例、第二实施例和第三实施例的效率特性如图8所示。图8的横轴表示通电超前角(电角(electrical angle))，纵轴表示效率(％)。 

单点划线表示了下述这种永磁式电动机的效率特性，所述永磁式电动机的转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成、q轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gq1[＝1.2mm]、d轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gd1[＝0.5mm]，并且满足[m≤k](图5的条件)或者[n≤k](图7的条件)中任意一个条件。 

双点划线表示了下述这种永磁式电动机的效率特性，所述永磁式电动机的转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成、q轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gq2[＝0.6mm](0.5mm＜Gp2＜Gq1)、d轴所对应的部位的间隙(气 隙)为Gd1[＝0.5mm]，并且满足[m≤k](图5的条件)或者[n≤k](图7的条件)中任意一个条件。 

虚线表示了下述这种永磁式电动机的效率特性，所述永磁式电动机的转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成、q轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gq2[＝0.6mm](0.5mm＜Gp2≤Gq1)、d轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gd1[＝0.5mm]，并且满足[m＞k](第一实施例的条件)或者[n＞k](第二实施例的条件)中任意一个条件。 

实线表示了下述这种永磁式电动机的效率特性，所述永磁式电动机的转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成、q轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gq2[＝0.6mm](0.5mm＜Gp2≤Gq1)、d轴所对应的部位的间隙(气隙)为Gd1[＝0.5mm]，并且满足[m＞k]和[n＞k](第三实施例的条件)。 

另外，各效率特性是除了上述条件外具有相同结构的多层结构的永磁式电动机所对应的特性。 

根据图8中双点划线所示效率特性和单点划线所示效率特性可知，即使转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成，但是如果满足条件[m≤k](图5的条件)或者条件[n≤k](图7的条件)中任意一方，则即使使q轴所对应的部位的间隙Gp减小，效率也不会提高。 

另外，根据图8中虚线所示的效率特性可知，在满足条件[m＞k](第一实施例的条件)或者条件[n＞k](第二实施例的条件)中任意一方时，可以通过减小q轴所对应的部位的间隙Gq来提高效率。 

另外，根据图8中实线所示的效率特性可知，在满足条件[m＞k]和[n＞k](第三实施例的条件)时，可以通过减小q轴所对应的部位的间隙Gq来进一步提高效率。 

根据上述内容可知，在多层结构的永磁式电动机中，使转子的外周面由第一外周面和第二外周面形成，并且满足条件[m＞k](第一实施例的条件)，或者条件[n＞k](第二实施例的条件)，或者条件[m＞k]及[n＞k](第三实施例的条件)，从而能够减少电动势波形中所含的高次谐波成分，增大磁阻转矩。 

本发明并不仅限于上述实施例的结构，而可以进行各种变更、追加、删除。磁铁插入孔不仅限于梯形形状，也可以是V字形状或者曲线形状(例如圆弧形状)。或者，可以是在与d轴交叉的方向上延伸的直线形状。永久磁 铁的形状、数量、插入位置等，都可以适当选择。可以在转子的外周面上与磁铁插入孔的端壁相对应的部位上设置切口。也可以在转子的外周面和磁铁插入孔的端壁之间设孔。如上所述永久磁铁配置为2层，但是也可以配置为3层以上。如上所述对永磁式电动机进行了说明，但是本说明书所公开的技术，可以适用于具有在磁铁插入孔中插入了永久磁铁的转子的各种结构的永磁式旋转机械。 

Claims (15)

1.一种永磁式旋转机械，具备定子和转子，定子具有齿，齿在转子对向一侧具有齿顶面，而且，当从与轴向交叉的方向观察时，在转子的周向上交替配置有主磁极部和辅助磁极部，在各主磁极部的径向上以多层配置有插入永久磁铁的磁铁插入孔，该永磁式旋转机械的特征在于，

当从与轴向交叉的方向观察时，转子的外周面由具有第一曲线形状的第一外周面和具有第二曲线形状的第二外周面形成，并且第二曲线形状的曲率半径设定为比第一曲线形状的曲率半径更大，上述第一曲线形状与主磁极部的d轴交叉，并形成为向外周方向凸出的形状，上述第二曲线形状与辅助磁极部的q轴交叉，并形成为向外周方向凸出的形状，

在相同主磁极部上的径向上相邻配置的层中，外周侧的层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部和中心侧的层的磁铁插入孔的端壁的q轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度，

其中，将连接转子中心和主磁极部的周向中心的连接线称为d轴，将连接转子中心和辅助磁极部的周向中心的连接线称为q轴。

2.如权利要求1所述的永磁式旋转机械，其特征在于，在隔着辅助磁极部对向配置于周向上的主磁极部的中心侧的层中，一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部和另一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度。

3.如权利要求1或2所述的永磁式旋转机械，其特征在于，第一外周面形成为在d轴上具有曲率中心的圆弧形状，第二外周面形成为在q轴上具有曲率中心的圆弧形状。

4.如权利要求3所述的永磁式旋转机械，其特征在于，第一外周面形成为将转子的中心作为曲率中心的圆弧形状，第二外周面形成为将向第二外周面的相反方向偏离了转子中心的位置作为曲率中心的圆弧形状。

5.如权利要求1、2、4中任一项所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，中心侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度，大于外周侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度。

6.如权利要求3所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，中心侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度，大于外周侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度。

7.如权利要求1、2、4、6中任一项所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度，与另一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度不同。

8.如权利要求3所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度，与另一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度不同。

9.如权利要求5所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度，与另一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度不同。

10.一种永磁式旋转机械，具备定子和转子，定子具有齿，齿在转子对向一侧具有齿顶面，而且，当从与轴向交叉的方向观察时，在转子的周向上交替配置有主磁极部和辅助磁极部，在各主磁极部的径向上以多层配置有插入永久磁铁的磁铁插入孔，该永磁式旋转机械特征在于，

当从与轴向交叉的方向观察时，转子的外周面由具有第一曲线形状的第一外周面和具有第二曲线形状的第二外周面形成，并且第二曲线形状的曲率半径设定为比第一曲线形状的曲率半径更大，上述第一曲线形状与主磁极部的d轴交叉，并形成为向外周方向凸出的形状，上述第二曲线形状与辅助磁极部的q轴交叉，并形成为向外周方向凸出的形状，

在隔着辅助磁极部对向配置于周向上的主磁极部的中心侧的层中，一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部和另一层的磁铁插入孔的端壁的d轴侧端部之间的周向长度，大于齿顶面的周向长度，

其中，将连接转子中心和主磁极部的周向中心的连接线称为d轴，将连接转子中心和辅助磁极部的周向中心的连接线称为q轴。

11.如权利要求10所述的永磁式旋转机械，其特征在于，第一外周面形成为在d轴上具有曲率中心的圆弧形状，第二外周面形成为在q轴上具有曲率中心的圆弧形状。

12.如权利要求11所述的永磁式旋转机械，其特征在于，第一外周面形成为将转子的中心作为曲率中心的圆弧形状，第二外周面形成为将向第二外周面的相反方向偏离了转子中心的位置作为曲率中心的圆弧形状。

13.如权利要求10～12中任一项所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，中心侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度，大于外周侧的层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁沿着磁铁插入孔的长度。

14.如权利要求10～12中任一项所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度，与另一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度不同。

15.如权利要求13所述的永磁式旋转机械，其特征在于，当从与轴向交叉的方向观察时，在相同主磁极部的径向上相邻配置的层中，一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度，与另一层的磁铁插入孔中所插入的永久磁铁的磁通密度不同。

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