CN101326699B - 电动机及其转子和转子用磁芯 - Google Patents

Abstract

本发明提供电动机及其转子和转子用磁芯，其目的在于改善转子表面的磁通密度。转子用磁芯具有从永久磁铁埋设用孔(12)的端部向中央绕轴(Q)配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)。在第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)之间还具有第4非磁性部(15)。以永久磁铁埋设用孔彼此之间的位置为基准的绕轴的角度如下设定。第1非磁性部和第2非磁性部之间的位置用第1角度(θ7)表示。第3非磁性部和第4非磁性部之间的位置用第2角度(2·θ7)表示，第2角度是第1角度的2倍。第3非磁性部的靠磁极中央侧的端部用第3角度(θ3)表示。第1角度、第3角度分别是用永久磁铁埋设用孔的个数的7倍的值、3倍的值除360度后得到的值。

Description

电动机及其转子和转子用磁芯

技术领域

本发明涉及电动机，特别涉及永久磁铁埋入型的电动机的转子的结构。 

背景技术

在永久磁铁埋入型的电动机的转子中，例如在通过层叠钢板而构成的磁芯中埋入永久磁铁。并且，在转子的外周或内周设有定子。 

该永久磁铁所产生的磁通中的仅经由磁芯而不经由定子的磁通不能有效帮助产生扭矩。因此，为了减少仅经由磁芯的磁通，提出了在永久磁铁的与磁极面不同的端部设置非磁性部的结构(例如专利文献1)。通过研究该非磁性部的形状，也提出实现了铁损、铜损的减少的技术(专利文献2)、得到虚拟扭斜的技术(专利文献3)、降低奇数次谐波的技术(专利文献4)。 

专利文献1：日本特开平11-98731号公报 

专利文献2：日本特开2002-44888号公报 

专利文献3：日本特开2000-69695号公报 

专利文献4：国际公开第2005/004307号小册子 

一般地，如果转子表面的磁通密度分布为正弦波状，则与定子交链的磁通也为正弦波状。相反，谐波成分导致铁损和噪音的增加以及控制性的困难。 

发明内容

因此，本发明的目的在于，提供改善转子表面的磁通密度的结构。 

本发明的转子用磁芯18的第1方式为，该转子用磁芯18具有：配置在轴Q的周围的永久磁铁埋设用孔12；以及从各个所述永久磁铁埋设 用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部13、第2非磁性部14和第3非磁性部16。 

本发明的转子用磁芯的第2方式形成为，在其第1方式中，从沿着所述轴Q的方向观察，所述第1非磁性部13的面积比所述第2非磁性部14的面积大，所述第2非磁性部的面积比所述第3非磁性部16的面积大。 

本发明的转子用磁芯的第3方式形成为，在其第1方式～第2方式的任一方式中，将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来将所述第3非磁性部16的靠所述永久磁铁埋设用孔12的中央部侧的端部的位置换算为绕所述轴Q的角度后得到的值θ3是，用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的3倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第4方式形成为，在其第1方式～第3方式的任一方式中，在将所述邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴Q的角度的情况下，相当于所述第1非磁性部13和所述第2非磁性部14之间的位置的角度θ7是用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的7倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第5方式形成为，在其第1方式～第4方式的任一方式中，所述第1非磁性部13、所述第2非磁性部14以及所述第3非磁性部16是空隙。 

本发明的转子用磁芯的第6方式形成为，在其第1方式～第5方式的任一方式中，所述转子用磁芯还具有第4非磁性部15，该第4非磁性部15与所述第1非磁性部13、所述第2非磁性部14以及所述第3非磁性部16一起绕所述轴Q配置，且配置在所述第2非磁性部和所述第3非磁性部之间。而且，在将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴Q的角度的情况下，相当于所述第3非磁性部16和所述第4非磁性部15之间的位置的角度2·θ7是相当于所述第1非磁性部13和所述第2非磁性部14之间的位置的角度θ7的2倍。 

本发明的转子用磁芯的第7方式形成为，在其第1方式～第5方式的任一方式中，所述转子用磁芯还具有第4非磁性部15，该第4非磁性 部15与所述第1非磁性部13、所述第2非磁性部14以及所述第3非磁性部16一起绕所述轴Q配置，且配置在所述第2非磁性部和所述第3非磁性部之间。而且，将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来将所述第2非磁性部14和所述第4非磁性部15之间的位置换算为绕所述轴Q的角度后得到的值θ5是，用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的5倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第8方式形成为，在其第6方式～第7方式的任一方式中，从沿着所述轴Q的方向观察，所述第4非磁性部15的面积比所述第2非磁性部14的面积小，且比所述第3非磁性部16的面积大。 

本发明的转子用磁芯的第9方式形成为，在其第6方式～第8方式的任一方式中，所述第1非磁性部13、所述第2非磁性部14、所述第3非磁性部16以及所述第4非磁性部15是空隙。 

本发明的转子用磁芯的第10方式形成为，在其第1方式～第9方式的任一方式中，配置在一个所述永久磁铁埋设用孔12的端部的所述第1非磁性部13和设置在与所述一个所述永久磁铁埋设用孔邻接的另一个所述永久磁铁埋设用孔的端部的所述第1非磁性部之间的距离L越从所述轴Q接近定子所对置的一侧越宽。 

本发明的转子用磁芯的第11方式形成为，该转子用磁芯具有：配置在轴Q的周围的永久磁铁埋设用孔12；以及非磁性部13d、13e，其从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴延伸，至少具有一个阶梯差P1、P2、P3、P4，且其相对于延伸方向的宽度变窄。 

本发明的转子用磁芯的第12方式形成为，在其第11方式中，将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来将所述非磁性部13d、13e的靠所述永久磁铁埋设用孔12的中央部侧的端部P4的位置换算为绕所述轴Q的角度后得到的值θ3是，用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的3倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第13方式形成为，在其第11方式～第12方式的任一方式中，将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作 为基准位置来将一个所述阶梯差P2的位置换算为绕所述轴Q的角度后得到的值θ5是，用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的5倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第14方式形成为，在其第11方式～第13方式的任一方式中，将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来将一个所述阶梯差P1的位置换算为绕所述轴Q的角度后得到的值θ7是，用所述永久磁铁埋设用孔12的个数的7倍的值除360度后得到的值。 

本发明的转子用磁芯的第15方式形成为，在其第11方式～第14方式的任一方式中，所述阶梯差至少设置两个，在将邻接的所述永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴Q的角度的情况下，相当于第1所述阶梯差P3的位置的角度2·θ7是相当于第2所述阶梯差P1的位置的角度θ7的2倍。 

本发明的转子用磁芯的第16方式形成为，在其第11方式～第15方式的任一方式中，所述阶梯差出现在所述永久磁铁埋设用孔12侧。 

本发明的转子用磁芯的第17方式形成为，在其第11方式～第15方式的任一方式中，所述阶梯差出现在所述永久磁铁埋设用孔12的相反侧。 

本发明的转子用磁芯的第18方式形成为，在其第11方式～第17方式的任一方式中，所述非磁性部13d、13e是空隙。 

本发明的转子用磁芯的第19方式形成为，在其第11方式～第18方式的任一方式中，配置在一个所述永久磁铁埋设用孔12的端部的所述非磁性部13d、13e和设置在与所述一个所述永久磁铁埋设用孔邻接的另一个所述永久磁铁埋设用孔的端部的所述非磁性部之间的距离L越从所述轴Q接近定子所对置的一侧越宽。 

本发明的转子具有：本发明涉及的第1方式～第19方式的任一方式的转子用磁芯；以及埋设在所述永久磁铁埋设用孔12中的永久磁铁10。 

本发明的电动机具有：本发明涉及的转子；以及以与所述轴Q平行的方式与所述转子对置的定子2。优选在所述定子2上以分布卷绕的方式卷绕有电枢绕组。 

根据本发明的转子用磁芯的第1方式，在永久磁铁埋设用孔中埋设永久磁铁来形成转子的情况下，能够缓和在由该永久磁铁得到的磁极的极间与磁极中央部之间，从永久磁铁流向外部的励磁磁通的量的阶梯差。由此，能够使转子表面的磁通密度接近正弦波。 

并且，能够降低谐波，同时能够提高机械强度，所述谐波将第1非磁性部和第2非磁性部之间、第2非磁性部和第3非磁性部之间的各个位置转换为以永久磁铁埋设用孔彼此之间的位置为基准的绕轴的角度后得到的值作为零交叉的角度。 

根据本发明的转子用磁芯的第2方式和第8方式，由于永久磁铁埋设用孔的端部的非磁性体的面积比中央部的非磁性部的面积大，所以，在永久磁铁埋设用孔中埋设永久磁铁来形成转子的情况下，从该永久磁铁产生的磁通中，永久磁铁埋设用孔的端部的磁通难以流向外部。由此，能够使转子表面的磁通密度接近正弦波。 

根据本发明的转子用磁芯的第3方式，由于第3非磁性部的靠永久磁铁埋设用孔的中央部侧的端部是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通的3次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害3次谐波的抑制。 

根据本发明的转子用磁芯的第4方式，由于相当于第1非磁性部和第2非磁性部之间的位置的角度是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通的7次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害7次谐波的抑制，能够提高机械强度。 

根据本发明的转子用磁芯的第5方式、第9方式、第18方式，通过层叠打通后的钢板，能够容易地构成。 

根据本发明的转子用磁芯的第6方式，能够降低谐波，同时能够进一步提高机械强度，该谐波将相当于第1非磁性部和第2非磁性部之间的位置的角度作为零交叉的角度。 

根据本发明的转子用磁芯的第7方式，由于第2非磁性部和第4非磁性部之间的位置是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产 生的磁通的5次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害5次谐波的抑制，能够提高机械强度。 

根据本发明的转子用磁芯的第10方式和第19方式，在定子所对置的一侧，磁芯难以磁饱和。由此，在定子所对置的一侧，能够防止从插入一个永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通在转子内短路地流到插入与其邻接的另一个永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁，能够防止与定子交链并有助于扭矩产生的磁通的降低。 

根据本发明的转子用磁芯的第11方式，在永久磁铁埋设用孔中埋设永久磁铁来形成转子的情况下，能够通过非磁性部的宽度的差异来缓和在由该永久磁铁得到的磁极的极间与磁极中央部之间，从永久磁铁流向外部的磁通量的阶梯差。由此，能够使转子表面的磁通密度接近正弦波。 

并且，能够降低谐波，该谐波将非磁性部所具有的阶梯差的位置转换为以永久磁铁埋设用孔彼此之间的位置为基准的绕轴的角度后得到的值作为零交叉的角度。 

根据本发明的转子用磁芯的第12方式，由于非磁性部的靠永久磁铁埋设用孔的中央部侧的端部是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通的3次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害3次谐波的抑制。 

根据本发明的转子用磁芯的第13方式，由于该阶梯差的位置是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通的5次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害5次谐波的抑制。 

根据本发明的转子用磁芯的第14方式，由于相当于该阶梯差的位置的角度是相当于埋设在永久磁铁埋设用孔中的永久磁铁所产生的磁通的7次谐波为零的相位的位置，所以，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害7次谐波的抑制。 

根据本发明的转子用磁芯的第15方式，能够降低谐波，该谐波将相当于第2阶梯差的位置的角度作为零交叉的角度。 

在采用以分布卷绕的方式卷绕有电枢绕组的定子的情况下，抑制3 次谐波的要求增大，所以，本发明的电动机对于这种定子是适合的。 

本发明的目的、特征、方面以及优点，通过以下的详细说明和附图会更加清楚。 

附图说明

图1是示出本发明的第1实施方式的转子的结构的剖视图。 

图2是示出出现在转子表面的励磁磁通的波形的曲线图。 

图3是取出一个磁极示出磁通的分布的图。 

图4是取出一个磁极示出磁通的分布的图。 

图5是取出一个磁极示出磁通的分布的图。 

图6是相对于转子表面的角度示出图3所示的结构的转子的表面磁通密度的曲线图。 

图7是相对于转子的旋转角度示出在图3所示的结构的电动机中与定子交链的磁通的曲线图。 

图8是相对于转子表面的角度示出图4所示的结构的转子的表面磁通密度的曲线图。 

图9是相对于转子的旋转角度示出在图4所示的结构的电动机中与定子交链的磁通的曲线图。 

图10是相对于转子表面的角度示出图5所示的结构的转子的表面磁通密度的曲线图。 

图11是相对于转子的旋转角度示出在图5所示的结构的电动机中与定子交链的磁通的曲线图。 

图12是针对图6、图8、图10所示的转子表面的磁通密度的空间变化，示出谐波成分相对于基波成分的大小的曲线图。 

图13是针对图7、图9、图11所示的交链磁通的磁通密度的大小的时间变化，示出谐波成分相对于基波成分的大小的曲线图。 

图14是示出本发明的第2实施方式的转子的一部分的剖视图。 

图15是示出本发明的第2实施方式的转子的一部分的剖视图。 

图16是示出本发明的变形的转子的一部分的剖视图。 

具体实施方式

第1实施方式 

图1是示出本发明的第1实施方式的转子103的结构的剖视图，示出与轴Q垂直的剖面。转子103将轴Q作为旋转轴，相对于定子(未图示)相对旋转。这里，例示出定子存在于转子103的外侧的所谓内转子型的转子。但是，本发明没有排除对定子存在于转子103的内侧的所谓外转子型的转子的应用。 

转子103具有磁芯18和永久磁铁10。磁芯18具有配置在轴Q的周围的永久磁铁埋设用孔12，在永久磁铁埋设用孔12中埋设有永久磁铁10。永久磁铁10具有相互极性不同的磁极面10N、10S。邻接的永久磁铁10的相互不同极性的磁极面呈现于转子103的外周面。由于该磁极面的存在，使转子103的外周侧产生磁极。这里，例示永久磁铁10设置4个(两对)、磁极对数为2的情况。 

磁芯18例如可以通过钢板的层叠来形成，沿轴Q方向邻接的钢板通过插入紧固孔19的紧固件(未图示)相互层叠起来。 

磁芯18具有从永久磁铁埋设用孔12的各个端部向其中央绕轴Q配置的非磁性部13、14、15、16。若非磁性部13、14、15、16例如是空隙，则通过层叠打通了非磁性部13、14、15、16的位置的钢板能够容易地构成磁芯18，从这点来看是优选的。 

非磁性部13、14、15、16设置为比永久磁铁10靠近转子103的外周面侧，转子103在外周面侧与定子对置，因此，非磁性部13、14、15、16阻碍从永久磁铁10产生的磁通(励磁磁通)与定子交链。由此，流向转子103的外部的励磁磁通(这相当于与定子交链的磁通量)的量难以在磁极的极间与磁极的中央部之间产生阶梯差。 

非磁性部13具有降低仅经由磁芯而不经由定子的励磁磁通的功能，还同时具有减少上述的励磁磁通的量的阶梯差的功能。然而，仅通过非磁性部13，励磁磁通的量的阶梯差的缓和不充分，转子103表面的磁通密度的变化与正弦波的差异大。 

但是，由于具有非磁性部14、15、16，从而能够使转子103表面的磁通密度的变化更接近正弦波。与连续形成非磁性部13、14、15、16的情况相比，从机械强度的观点来看，优选磁芯18介于它们之间的本实施方式的形式。 

在图1中，示出以永久磁铁埋设用孔12彼此之间的位置为基准的绕轴Q的角度。非磁性部13、14之间的位置用角度θ7表示，非磁性部14、15之间的位置用角度θ5表示，非磁性部15、16之间的位置用角度2·θ7表示。并且非磁性部16的磁极中央侧的端部用角度θ3表示。换言之，在用这些角度表示的位置，非磁性部经由磁芯18邻接。但是，从设计上的情况来看，如图1所示，也可以在非磁性部的配置中存在一些位置偏差。 

即使在用上述角度表示的位置不存在非磁性部，如果该位置与谐波的零交叉的角度对应，则不会损害这种谐波的降低，且能够提高磁芯18的机械强度。 

图2是示出出现在转子表面的励磁磁通的波形的曲线图。在本实施方式中，极对数是2，因此，换算为转子表面的角度，180度为励磁磁通的一个周期，0～90度的范围相当于一个磁极部分。 

曲线L0是出现在转子表面的励磁磁通的波形，曲线L1、L3、L5、L7分别表示上述励磁磁通的基波、3次谐波、5次谐波、7次谐波。在角度θ3、θ5、θ7中，3次谐波、5次谐波、7次谐波分别零交叉。换言之，设用永久磁铁埋设用孔12的个数的3倍的值除360度后得到的值为角度θ3，设用永久磁铁埋设用孔12的个数的5倍的值除360度后得到的值为角度θ5，设用永久磁铁埋设用孔12的个数的7倍的值除360度后得到的值为角度θ7，若如上所述那样配置非磁性部13、14、15、16，则不会阻碍抑制谐波的效果，出现在转子表面的励磁磁通的曲线L0接近曲线L1，即接近正弦波。而且，能够获得机械强度。 

特别地，非磁性部16的靠永久磁铁埋设用孔12的中央部(磁极中央)侧的端部是相当于励磁磁通的3次谐波为零的相位的位置(角度θ3)。而且，即使在该位置附近，磁通流向外部，也不会损害3次谐波的抑制。 在比该位置靠近磁极中央侧的区域中设置非磁性部的必要性小。在该区域中零交叉的谐波为5次以上的谐波，但是，在磁极中央正弦波的变动小，并且在该区域中积攒励磁磁通的量也能够增大有助于扭矩的励磁磁通，从这种观点来看，是优选的设计事项。 

另一方面，在比与角度θ3对应的位置靠近永久磁铁埋设用孔12的端部(磁极的极间侧)侧，7次谐波在角度θ7、2·θ7这两个部位零交叉。由此，通过将非磁性部15、16之间的位置设定为角度2·θ7，不会阻碍使非磁性部13、14之间的位置(相当于角度θ7)零交叉的7次谐波的抑制，能够进一步提高机械强度。 

并且，如图1所示，优选非磁性部13的面积比非磁性部14的面积大，非磁性部14的面积比非磁性部15的面积大，非磁性部15的面积比非磁性部16的面积大。越从磁极的中央部接近极间，非磁性体的面积越大，因此，从永久磁铁10产生的磁通中，永久磁铁埋设用孔12的端部的磁通难以流向外部。由此，能够使转子103表面的磁通密度更接近正弦波。 

图3～图5是在磁极对为2的转子中取出一个磁极部分示出磁通的分布的图。图3示出转子101和定子2的组合，图4示出转子102和定子2的组合，图5示出上述转子103和定子2的组合。定子2具有狭缝21，在狭缝21上卷绕有电枢绕组。电枢绕组的卷绕方法可以是集中卷绕、分布卷绕中的任一种，在分布卷绕的情况下，与集中卷绕相比，易于显著地产生3次谐波，因此，本发明在与分布卷绕的定子组合的电动机中是适合的。 

在图3中，转子101在永久磁铁10的两端设置相当于图1的非磁性部13的非磁性部13a，但是，不设置相当于非磁性部14、15、16的非磁性部。 

在图4中，转子102设置相当于图1的非磁性部13、14的非磁性部13b、14b，但是，不设置相当于非磁性部15、16的非磁性体。 

图6是相对于转子表面的角度示出图3所示的结构的转子101的表面磁通密度的曲线图。并且，图7是相对于转子101的旋转角度示出在 图3所示的结构的电动机中与定子2交链的磁通的曲线图。 

图8是相对于转子表面的角度示出图4所示的结构的转子102的表面磁通密度的曲线图。并且，图9是相对于转子102的旋转角度示出在图4所示的结构的电动机中与定子2交链的磁通的曲线图。 

图10是相对于转子表面的角度示出图5所示的结构的转子103的表面磁通密度的曲线图。并且，图11是相对于转子103的旋转角度示出在图5所示的结构的电动机中与定子2交链的磁通的曲线图。 

在图7、图9、图11中，实线和虚线都分别表示通过定子2的背轭(back yoke)部和齿部的磁通的磁通密度。 

比较图6、图8、图10可知，关于转子表面的磁通密度，转子102比转子101更接近正弦波，转子103比转子102更接近正弦波。如图10所示，转子103表面的磁通密度为阶梯状。但是，即使在转子表面产生这种阶梯状的磁通密度，与定子交链的磁通相对于旋转角也为正弦波状。 

图12是针对图6、图8、图10所示的转子表面的磁通密度的空间变化(与相对于表面角度的变化相当)，示出谐波成分相对于基波成分的大小的曲线图。并且，图13是针对图7、图9、图11所示的交链磁通的磁通密度的大小的时间变化(与相对于旋转角的变化相当)，示出谐波成分相对于基波成分的大小的曲线图。在各次数中，左侧柱状图、中央柱状图和右侧柱状图分别对应于转子101、102、103。 

转子102与转子103相同程度地，相对于转子101大大降低了5次谐波、7次谐波。但是，转子103与转子102相比显著降低了3次谐波。而且，这在磁通密度的时间变化中也一样。 

如上所述，在本实施方式中，能够使转子表面的磁通密度接近正弦波，同时也能够提高其机械强度。 

第2实施方式 

图14和图15是示出本发明的第2实施方式的转子的一部分的剖视图。在本实施方式中，示出用非磁性部13d(图14)或非磁性部13e(图15)调换第1实施方式中的非磁性部13、14、15、16的结构。 

如果非磁性部13d、13e都是空隙，则通过层叠打通了非磁性部13d、  13e的位置的钢板能够容易地构成磁芯，从这一观点来看是优选的。 

非磁性部13d、13e都从永久磁铁埋设用孔12的端部向中央部绕轴延伸到端部P4，具有阶梯差P1、P2、P3，其相对于延伸方向的宽度变窄。即，随着朝向磁极的中央宽度变窄。在图14、15中，由于是放大图，所以仅示出永久磁铁埋设用孔12的一个端部部分的附近，但是，优选在图1所示的永久磁铁埋设用孔12的任何端部都设置。 

阶梯差P1、P2、P3在非磁性部13d中出现在永久磁铁埋设用孔12侧，在非磁性部13e中出现在永久磁铁埋设用孔12的相反侧。 

在第2实施方式中，由于非磁性部连续延伸，所以，从容易获得机械强度的观点来看，隔开设置多个非磁性部的第1实施方式是优选的。但是，从打通等形成磁芯的观点来看，本实施方式是优选的。 

阶梯差P1、P2、P3和端部P4的位置分别相当于上述角度θ7、θ5、2·θ7、θ3。由此，与第1实施方式类似，能够通过非磁性部13d、13e的宽度的差异来缓和在磁极的极间和磁极中央部之间，从永久磁铁10流向外部的励磁磁通的量的阶梯差。由此，能够使转子表面的磁通密度接近正弦波。 

特别地，非磁性部13d、13e的宽度沿着从永久磁铁埋设用孔12的端部向中央部延伸的方向变窄是对应于第1实施方式中的非磁性部13、14、15、16的面积按照该顺序减小，能够使转子表面的磁通密度易于接近正弦波。 

而且，能够降低谐波，该谐波将阶梯差P1、P2、P3和端部P4的位置换算为以极间的位置为基准的绕轴Q的角度后得到的值来作为零交叉的角度。 

变形 

(i)图16是例示出能够作为本发明的第1实施方式的变形而采用的结构的剖视图。优选配置在相互邻接的不同的永久磁铁埋设用孔12的端部并经由磁芯18而对置的一对非磁性部13之间的距离L越从轴Q接近定子所对置的一侧(这里为外周侧)越宽。 

通过采用这种结构，在定子所对置的一侧，磁芯难以磁饱和。由此， 在定子所对置的一侧，能够防止从永久磁铁10产生的励磁磁通在转子内短路地流到与其邻接的其他永久磁铁10。这能够防止与定子交链并有助于扭矩产生的磁通的降低。 

同样，第2实施方式可以变形。即，优选配置在相互邻接的不同的永久磁铁埋设用孔12的端部并经由磁芯18而对置的一对非磁性部13d(或非磁性部13e)之间的距离，越从轴Q接近定子所对置的一侧越宽。 

(ii)也可以使第1实施方式所示的非磁性部13、14、15、16和第2实施方式所示的非磁性部13d、13e中的至少任一方混在一起，来形成磁芯。 

对本发明进行了详细说明，但上述说明仅是所有方面中的例示，本发明不限于此。没有例示的无数变形例可以解释为在不脱离本发明范围的情况下能够想到。 

Claims (21)

1.一种转子用磁芯(18)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的永久磁铁埋设用孔(12)；以及

从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)，其中，

将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来将所述第3非磁性部(16)的靠所述永久磁铁埋设用孔(12)的中央部侧的端部的位置换算为绕所述轴(Q)的角度后得到的值(θ3)是，用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的3倍的值除360度后得到的值。

2.一种转子用磁芯(18)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的永久磁铁埋设用孔(12)；以及

从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)，其中，

在将所述邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴(Q)的角度的情况下，相当于所述第1非磁性部(13)和所述第2非磁性部(14)之间的位置的角度(θ7)是用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的7倍的值除360度后得到的值。

3.一种转子(103)，该转子(103)具有转子用磁芯(18)和埋设在永久磁铁埋设用孔(12)中的永久磁铁(10)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的所述永久磁铁埋设用孔(12)；以及

从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)，其中，

所述第1非磁性部(13)、所述第2非磁性部(14)以及所述第3非磁性部(16)是空隙。

4.一种转子用磁芯(18)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的永久磁铁埋设用孔(12)；以及

从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)，其中，

所述转子用磁芯还具有第4非磁性部(15)，该第4非磁性部(15)与所述第1非磁性部(13)、所述第2非磁性部(14)以及所述第3非磁性部(16)一起绕所述轴(Q)配置，且配置在所述第2非磁性部和所述第3非磁性部之间，

在将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴(Q)的角度的情况下，相当于所述第3非磁性部(16)和所述第4非磁性部(15)之间的位置的角度(2·θ7)是相当于所述第1非磁性部(13)和所述第2非磁性部(14)之间的位置的角度(θ7)的2倍。

5.一种转子用磁芯(18)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的永久磁铁埋设用孔(12)；以及

从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴配置的第1非磁性部(13)、第2非磁性部(14)和第3非磁性部(16)，其中，

所述转子用磁芯还具有第4非磁性部(15)，该第4非磁性部(15)与所述第1非磁性部(13)、所述第2非磁性部(14)以及所述第3非磁性部(16)一起绕所述轴(Q)配置，且配置在所述第2非磁性部和所述第3非磁性部之间，

将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来将所述第2非磁性部(14)和所述第4非磁性部(15)之间的位置换算为绕所述轴(Q)的角度后得到的值(θ5)是，用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的5倍的值除360度后得到的值。

6.根据权利要求4～5中的任一项所述的转子用磁芯，其中，

从沿着所述轴(Q)的方向观察，

所述第4非磁性部(15)的面积比所述第2非磁性部(14)的面积小，且比所述第3非磁性部(16)的面积大。

7.根据权利要求4～5中的任一项所述的转子用磁芯，其中，

所述第1非磁性部(13)、所述第2非磁性部(14)、所述第3非磁性部(16)以及所述第4非磁性部(15)是空隙。

8.根据权利要求1、2、4、5中的任一项所述的转子用磁芯，其中，

配置在一个所述永久磁铁埋设用孔(12)的端部的所述第1非磁性部(13)和设置在与所述一个所述永久磁铁埋设用孔邻接的另一个所述永久磁铁埋设用孔的端部的所述第1非磁性部之间的距离(L)越从所述轴(Q)接近定子所对置的一侧越宽。

9.根据权利要求3所述的转子，其中，

配置在一个所述永久磁铁埋设用孔(12)的端部的所述第1非磁性部(13)和设置在与所述一个所述永久磁铁埋设用孔邻接的另一个所述永久磁铁埋设用孔的端部的所述第1非磁性部之间的距离(L)越从所述轴(Q)接近定子所对置的一侧越宽。

10.一种转子用磁芯(18)，该转子用磁芯(18)具有：

配置在轴(Q)的周围的永久磁铁埋设用孔(12)；以及

非磁性部(13d、13e)，该非磁性部(13d、13e)从各个所述永久磁铁埋设用孔的端部向中央绕轴延伸，至少具有一个阶梯差(P1、P2、P3、P4)，且其相对于延伸方向的宽度变窄。

11.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来将所述非磁性部(13d、13e)的靠所述永久磁铁埋设用孔(12)的中央部侧的端部(P4)的位置换算为绕所述轴(Q)的角度后得到的值(θ3)是，用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的3倍的值除360度后得到的值。

12.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来将一个所述阶梯差(P2)的位置换算为绕所述轴(Q)的角度后得到的值(θ5)是，用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的5倍的值除360度后得到的值。

13.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来将一个所述阶梯差(P1)的位置换算为绕所述轴(Q)的角度后得到的值(θ7)是，用所述永久磁铁埋设用孔(12)的个数的7倍的值除360度后得到的值。

14.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

所述阶梯差至少设置两个，

在将邻接的所述永久磁铁埋设用孔(12)彼此之间的位置作为基准位置来换算为绕所述轴(Q)的角度的情况下，相当于第1所述阶梯差(P3)的位置的角度(2·θ7)是相当于第2所述阶梯差(P1)的位置的角度(θ7)的2倍。

15.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

所述阶梯差出现在所述永久磁铁埋设用孔(12)侧。

16.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

所述阶梯差出现在所述永久磁铁埋设用孔(12)的相反侧。

17.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

所述非磁性部(13d、13e)是空隙。

18.根据权利要求10所述的转子用磁芯，其中，

配置在一个所述永久磁铁埋设用孔(12)的端部的所述非磁性部(13d、13e)和设置在与所述一个所述永久磁铁埋设用孔邻接的另一个所述永久磁铁埋设用孔的端部的所述非磁性部之间的距离(L)越从所述轴(Q)接近定子所对置的一侧越宽。

19.一种转子(103)，该转子(103)具有：

权利要求1、2、4、5或10中的任一项所述的转子用磁芯；以及

埋设在所述永久磁铁埋设用孔(12)中的永久磁铁(10)。

20.一种电动机，该电动机具有：

权利要求19所述的转子；以及

以与所述轴(Q)平行的方式与所述转子对置的定子(2)。

21.根据权利要求20所述的电动机，其中，

在所述定子(2)上以分布卷绕的方式卷绕有电枢绕组。

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