CN104937817A - 转子和具备该转子的旋转电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供能够进行高速旋转、谋求高转矩化、并且能够提升组装性的转子和具备该转子的旋转电机。构成1个磁极的永磁体通过将3个磁体块(8a、8b、8c)在周向上互相分开地排列而构成。3个磁体块(8a、8b、8c)各自的与转子铁芯(7)的轴心正交的截面形状向径向外方成为凸状，而且形成为越是远离磁极中心(20)的磁体块，其周向宽度越窄，在周向上排列的3个磁体块(8a、8b、8c)相对于通过磁极中心(20)和转子铁芯(7)的轴心的平面构成为镜面对称。

Description

转子和具备该转子的旋转电机

技术领域

本发明涉及例如电动汽车、混合动力车等所应用的电动机和发电机等旋转电机和搭载在该旋转电机上的转子，特别是涉及一种在转子铁芯的外周侧埋入有永磁体的永磁体埋入型的转子。

背景技术

在以往的永磁体埋入型旋转电机中，由用转子铁芯的分割片分割出的多个永磁体构成各磁极，确保抗离心力强度，能够实现高速旋转，并且将永磁体分别形成为随着从周向中央部靠近分割片而永磁体的外周侧和转子铁芯的外周之间的距离逐渐变大，减少通过分割片泄漏的永磁体的磁通量，防止转矩下降(例如参照专利文献1)。

在另一个以往的永磁体型旋转电机中，将构成各磁极的多个永磁体的周向上的配置设为使磁化方向成为向极中心汇集的方向或者以放射状扩展的方向的海尔贝克(日文：ハルバック)阵列，减小了齿槽转矩(例如参照专利文献2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－272030号公报

专利文献2：日本特开2002－354721号公报

发明内容

发明所要解决的问题

专利文献1对于齿槽转矩没有任何考虑，但根据专利文献2的记载，将构成各磁极的多个永磁体的周向上的配置设为海尔贝克阵列，能够减小齿槽转矩。

但是，在专利文献1、2中，由于全部的永磁体都制作成相同形状，因此，在将磁化方向不同的永磁体以成为海尔贝克阵列的方式装入到形成在转子铁芯上的磁体插入孔中时，容易发生误装，存在转子的组装性降低这样的课题。

本发明即是为了解决上述课题而完成的，其目的在于得到这样的转子和具备该转子的旋转电机：由多个磁体块构成1个磁极，能够进行高速旋转，而且减少磁极间的磁通泄漏，谋求高转矩化，并且能够抑制发生磁体块误装入到转子铁芯，提升组装性。

用于解决问题的方案

本发明的转子中，多个永磁体分别埋入在转子铁芯的外周侧，在周向上以设定好的间距配设而构成磁极，构成磁极的上述永磁体分别通过将n个(其中，n是3以上的自然数)磁体块在周向上互相分开地排列而构成。上述n个磁体块分别与上述转子铁芯的轴心正交的截面形状向径向外方成为凸状，而且其周向宽度形成为使最接近磁极间中心的磁体块最窄，在周向排列的上述n个磁体块相对于通过磁极中心和上述转子铁芯的轴心的平面构成为镜面对称。

发明效果

采用本发明，由于构成磁极的永磁体分别由形成为向径向外方凸状的截面形状的n个磁体块构成，因此，提高了抗离心力强度，能够进行高速旋转，并且减少了磁极间的泄漏磁通，能够实现高转矩化。

并且，在周向上排列的n个磁体块形成为使最接近磁极间中心的磁体块的周向宽度最窄，而且相对于通过磁极中心和转子铁芯的轴心的平面构成为镜面对称。因此，能够抑制发生将磁体块装入到转子铁芯时的误装入，能够提高转子的组装性。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的横剖视图。

图2是说明构成本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图3是说明构成本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子内部的泄漏磁通的路径的示意图。

图4是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转矩解析结果的图。

图5是说明本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子的磁体块的磁化方向的图。

图6是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转矩和磁化方向之间的关系的图。

图7是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的转矩和磁化方向之间的关系的图。

图8是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的各周向宽度比的最大转矩的图。

图9是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的最大转矩时的磁化方向和磁体的周向宽度比的关系的图。

图10是说明构成本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的图。

图11是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图。

图12是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的每个频率的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图。

图13是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的齿槽转矩/转矩和磁化方向之间的关系的图。

图14是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩/转矩最小时的磁化方向和磁体的周向宽度比之间的关系的图。

图15是说明构成本发明的实施方式3的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图16是说明构成本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图17是表示本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的桥部的径向宽度和转矩之间的关系的图。

图18是说明构成本发明的实施方式5的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图19是说明构成本发明的实施方式6的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图20是说明构成本发明的实施方式7的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

图21是说明构成本发明的实施方式8的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

具体实施方式

以下，使用附图说明本发明的永磁体埋入型旋转电机的转子的较佳实施方式。

实施方式1.

图1是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的横剖视图，图2是说明构成本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图，图3是说明本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子内部的泄漏磁通的路径的示意图，图4是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转矩解析结果的图。另外，在图1中，为了方便起见，省略了定子绕组。此外，横剖视图是表示与旋转轴的轴心垂直的截面的剖视图。

在图1中，永磁体埋入型旋转电机1包括：定子2，其具有圆环状的定子铁芯3和安装在定子铁芯3上的定子绕组4；以及转子5，其固定在旋转轴6上，在与定子铁芯3之间确保恒定的间隙，以能够旋转的方式配设在定子2的内周侧。

定子铁芯3包括圆环状的铁芯靠背(日文：コアバック)3a和分别自铁芯靠背3a的内周面向径向内方突出且在周向上以等角间距排列的12根极齿3b，其例如通过将被冲裁成相同形状的许多张电磁钢板层叠一体化而制成。而且，由铁芯靠背3a和相邻的极齿3b围成的区域构成极槽3c。定子绕组4由将导体线在极齿3b上分别卷绕多圈而制成的12根集中绕组线圈4a构成。而且，12根集中绕组线圈4a例如在周向上按照U相、V相、W相的顺序重复4次地排列。

转子5包括将外周面设为圆筒面的转子铁芯7、以贯通转子铁芯7的轴心位置的方式安装而利用压入、热压配合、或者键固定于转子铁芯7中的旋转轴6、以及分别由3个磁体块8a、8b、8c构成且以贯通转子铁芯7的外周侧的方式安装的8组永磁体8。在周向上相邻的8组永磁体8分别以在周向上使磁极交替地不同的方式配置。

转子铁芯7例如通过将被冲裁成环状的电磁钢板层叠一体化而制成。而且，如图2所示，磁体插入孔10a、10b、10c的组各自具有将内周面设为相同曲率半径的圆弧面、将外周面设为曲率半径比内周面小的圆弧面的截面扇形的孔形状，在轴向上贯通转子铁芯7的外周侧，在周向上以等角间距形成有8组。磁体插入孔10a、10c形成为相同的孔形状，隔着肋部11b配设在磁体插入孔10b的周向两侧。这样配设的磁体插入孔10a、10b、10c相对于通过磁极中心20(例如N极的周向中央位置)和旋转轴6(转子铁芯7)的轴心的平面成为镜面对称。

在此，磁体插入孔10a、10c的周向宽度θc小于磁体插入孔10b的周向宽度θb。此外，桥部12a、12c的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tc)小于桥部12b的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tb)。

另外，桥部12b是转子铁芯7在磁体插入孔10b外周侧的部位，桥部12a、12c分别是转子铁芯7在磁体插入孔10a、10c外周侧的部位。将通过磁极间中心21(N极和S极之间的周向中央位置)和旋转轴6的轴心的平面与磁体插入孔10a、10c之间的转子铁芯7的部位分别设为肋部11a、11c。肋部11a、11c成为一体而构成磁极之间的肋部。

磁体块8a、8b、8c分别制作成具有与转子铁芯7的轴向长度相等的长度且与磁体插入孔10a、10b、10c的孔截面形状大致一致的、在径向外方具有凸状的截面形状的柱状体。而且，磁体块8a、8b、8c分别插入到磁体插入孔10a、10b、10c中，利用粘接剂等固定。另外，磁体块8a、8b、8c的材料较佳的是易于制作成目标形状的粘结磁体，但采用钕磁体、钐钴磁体、铁氧体磁体等烧结磁体亦可。

并且，如图2所示，磁体块8b被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方，磁体块8a、8c被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方且朝向磁极中心20。也就是说，构成永磁体8的3个磁体块8a、8b、8c以在周向上成为海尔贝克(Halbach)阵列的方式排列，在转子铁芯7的表面产生N极。

此外，如图3所示，永磁体8的构成S极的磁体块8b被磁化取向为使磁化方向9朝向径向内方，磁体块8a、8c被磁化取向为使磁化方向9朝向径向内方且朝向远离磁极中心20的方向。这3个磁体块8a、8b、8c以在周向上成为海尔贝克阵列的方式排列，在转子铁芯7的表面产生S极。

这样，在周向上相邻的8组永磁体8分别被磁化取向为在周向上磁极交替地不同。而且，这样在周向上排列的、构成各组永磁体8的磁体块8a、8b、8c的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。

这样构成的永磁体埋入型旋转电机1作为8极12槽的内转子型的电动机或者发电机进行动作。

采用该实施方式1，各组永磁体8由3个磁体块8a、8b、8c构成，磁体块8a、8b、8c形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块8a、8b、8c的周向上的配置成为海尔贝克阵列。因此，确保了抗离心力强度，能够进行高速旋转，永磁体8的磁通不易通过桥部12a、12b、12c泄漏，能够防止转矩下降，并且减小齿槽转矩。

并且，磁体块8a、8c的周向宽度θc小于磁体块8b的周向宽度θb，构成各组永磁体8的磁体块8a、8b、8c的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因此，磁体块8a、8c无法插入到磁体插入孔10b中，磁体块8b无法插入到磁体插入孔10a、10c中，因此，磁体块8a、8b、8c的误装变少，能够提升转子5的组装性。

接着，说明转子5的抗离心力强度。

在转子5旋转时，离心力分别作用于磁体块8a、8b、8c。而且，作用于磁体块8b的离心力由桥部12b承受，应力集中在桥部12b的最小宽度部。此外，作用于磁体块8a、8c的离心力由桥部12a、12c承受，应力集中在桥部12a、12c的最小宽度部。在此，磁体块8b的周向宽度θb大于磁体块8a、8c的周向宽度θc，磁体块8b的重量最重。因此，作用于磁体块8b的离心力大于作用于磁体块8a、8b的离心力。由此，在桥部12b的最小宽度部产生的应力大于在桥部12a、12c的最小宽度部产生的应力。

因而，桥部12b的最小宽度部的最小距离Tb被设定为能够克服作用于磁体块8b的离心力而保持磁体块8b的宽度。另一方面，桥部12a、12c的最小宽度部的最小距离Tc是能够克服作用于磁体块8a、8c的离心力而保持磁体块8a、8c的宽度即可，能够被设定为比Tb小的宽度。另外，肋部11b被设定为与桥部12b的最小距离Tb同等的宽度，肋部11a、11c被设定为与桥部12a、12c的最小距离Tc同等的宽度。

在此，如图3所示，在转子5的内部存在从构成N极的磁体块8b通过作为转子铁芯7的外周侧的桥部12a、12b、12c而流动到构成S极的磁体块8b的泄漏磁通13和通过肋部11b流动的泄漏磁通14。而且，泄漏磁通13在N极和S极之间产生，特别有问题。根据桥部12a、12c的最小宽度部的最小距离Tc来决定该泄漏磁通13的大小。

在该实施方式1中，由于使桥部12a、12c的最小距离Tc小于桥部12b的最小距离Tb，因此，与使3个桥部12a、12b、12c的最小距离全部相等即设为最小距离Tb的情况相比，能够减少磁极之间的泄漏磁通量。由此，能够提高电动机的无负荷感应电压，能够增大转矩。

在此，在图4中表示对桥部12a、12b、12c的最小距离Tb、Tc和转矩之间的关系进行磁场解析的结果。根据图4能够确认，相对于设为Tb＝Tc的情况而言，在设为Tb＝1.3Tc的情况下转矩上升了0.2％。

接着，使用图5～图9说明磁体块8a、8b、8c的磁化方向9和转矩之间的关系。图5是说明本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转子的磁体块的磁化方向的图，图6是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的转矩和磁化方向之间的关系的图，图7是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的转矩和磁化方向之间的关系的图，图8是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的各周向宽度比的最大转矩的图，图9是表示本发明的实施方式1的永磁体埋入型旋转电机的最大转矩时的磁化方向和磁体的周向宽度比之间的关系的图。

在图5中，磁体块8b的磁化方向9在与旋转轴6的轴心正交的平面中与磁体块8b的周向中心线22平行。磁体块8a、8c的磁化方向9在与旋转轴6的轴心正交的平面中相对于与磁体块8a、8c的周向中心线22正交的直线23倾斜取向角度α。在此，在取向角度α是0°的情况下，磁化方向9与周向一致，在取向角度α是90°的情况下，磁化方向9与径向一致。另外，磁体块8a的周向中心线22是在与旋转轴6的轴心正交的平面中通过磁体块8a的周向中心位置和旋转轴6的轴心的直线。磁体块8b、8c的周向中心线22也同样。而且，磁体块8b的周向中心线22与磁极中心20一致。

首先，在图6中表示将磁体块8a、8c的周向宽度θc与磁体块8b的周向宽度θb之比设为1：2.5，改变磁体块8a、8c的磁化方向9的取向角度α而对转矩进行磁场解析的结果。根据图6可知，在取向角度α是20°～40°的范围内，电动机的转矩具有极大值。

接着，在图7中表示在设为Tb＝Tc，磁体块8a、8c的周向宽度θc与磁体块8b的周向宽度θb之比是1：1、1：2、1：2.5、1：3、1：4以及1：6的情况下改变磁体块8a、8c的磁化方向9的取向角度α而对转矩进行磁场解析的结果。另外，在图7中，转矩以将周向宽度比(θb/θc)是1：1的情况下的最大转矩设为1的方式被规格化。根据图7可知，在周向宽度比(θb/θc)不同时，转矩为最大的取向角度α不同。

在此，根据图7所示的解析结果，在图8中表示各周向宽度比(θb/θc)的最大转矩。在图8中表示了设为Tb＝Tc的情况下的最大转矩，周向宽度比(θb/θc)＝1的情况与由3个磁体块构成专利文献1所示的形状的永磁体的情况相当。根据图8可知随着周向宽度比(θb/θc)变大，转矩变大。另外，通过设为Tb＞Tc，泄漏磁通减少，因此，能够获得更大的转矩。

接着，根据图7所示的解析结果，在图9中表示转矩为最大时的取向角度α与周向宽度比(θb/θc)之间的关系。根据图9可知，转矩为最大的取向角度α与周向宽度比(θb/θc)处于比例关系，随着周向宽度比(θb/θc)变大，取向角度α变小。根据图9，取向角度α和周向宽度比(θb/θc)之间的关系能够用式1表示。

α＝－4.8×(θb/θc)+49.7[°]   (式1)

根据图7可知，在转矩为最大的取向角度α的附近，在该取向角度α的±10°的范围内，转矩相对于转矩最大值的变化量为1％以下。因此，为了增大转矩，期望将取向角度α设定为满足式2。

α1min≤α≤α1max   (式2)

另外，α1min和α1max为下述的值。

α1min＝39.7－4.8×(θb/θc)[°] (其中，θb/θc≤8.27)

α1min＝0[°] (其中，θb/θc＞8.27)

α1max＝59.7－4.8×(θb/θc)[°] (其中，θb/θc≤10.35)

α1max＝10[°] (其中，θb/θc＞10.35)

另外，在上述实施方式1中，每1个极的永磁体8由3个磁体块8a、8b、8c构成，但如图10所示，磁体块8b也可以由被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方且位于磁极中心的磁体块80b2、和被磁化取向为使磁化方向9与磁体块8b2的磁化方向9平行且位于磁体块80b2的周向两侧的2个磁体块80b1、80b3构成。

实施方式2.

在上述实施方式1中，表示了转矩为最大的取向角度和磁体块的周向宽度比之间的关系，但在该实施方式2中表示齿槽转矩和取向角度之间的关系。图11是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图，图12是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的每个频率的齿槽转矩和磁化方向之间的关系的图，图13是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的周向宽度比不同的情况下的齿槽转矩/转矩和磁化方向之间的关系的图，图14是表示本发明的实施方式2的永磁体埋入型旋转电机的齿槽转矩/转矩为最小时的磁化方向和磁体的周向宽度比之间的关系的图。另外，取向角度α的定义与上述实施方式1相同。

首先，图11中表示将磁体块8a、8c的周向宽度θc与磁体块8b的周向宽度θb之比设为1：2.5，以平均转矩最大的取向角度α的时的转矩将齿槽转矩的振幅规格化的结果。根据图11可知，在取向角度α是45°时，齿槽转矩的绝对值具有极小值。此外，根据图11可知在取向角度α是30°～60°的范围内，电动机的齿槽转矩变小。

接着，在图12中表示将磁体块8a、8c的周向宽度θc和磁体块8b的周向宽度θb之比设为1：2.5，改变磁体块8a、8c的磁化方向9的取向角度α而针对每个频率成分(6f、12f、18f)对齿槽转矩进行磁场解析的结果。另外，f是电角度每1周期的频率。在图12中，纵轴表示齿槽转矩，0以上的情况表示正的值，0以下的情况表示负的值。在此，齿槽转矩是负的值表示在将取向角度α是0°的时的齿槽转矩6f成分的相位设为0°的情况下，相位是180°(6f的相位翻转)。根据图12可知，齿槽转矩的6f成分在取向角度45°附近取最小值。并且还可知，在取向角度45°以上时，不会产生齿槽转矩的12f成分和18f成分。

鉴于这些内容，从增大转矩且减小齿槽转矩的方面考虑，优选的是根据图6和图11将取向角度α设定为30°以上、45°以下的范围。此外，若存在多个频率成分，则减小齿槽转矩的马达的电流控制变复杂。因此，从使减小齿槽转矩的马达的电流控制变容易的方面考虑，优选的是根据图12将取向角度α设定在基本上不会产生齿槽转矩的除6f成分之外的频率成分的45°以上、60°以下的范围。

接着，在图13中表示在设为Tb＝Tc，磁体块8a、8c的周向宽度θc与磁体块8b的周向宽度θb之比是1：1、1：2、1：2.5、1：3、1：4以及1：6的情况下以平均转矩最大的取向角度α时的转矩将齿槽转矩的振幅规格化的结果。根据图13可知，若周向宽度比(θb/θc)不同，则齿槽转矩/转矩为最小的取向角度α不同。

接着，根据图13所示的结果，在图14中表示齿槽转矩/转矩为最小时的取向角度α与周向宽度比(θb/θc)之间的关系。根据图14可知，齿槽转矩/转矩为最小的取向角度α与周向宽度比(θb/θc)处于比例关系，随着周向宽度比(θb/θc)变大，取向角度α变小。根据图14，取向角度α和周向宽度比(θb/θc)之间的关系能够用式3表示。

α＝－27.5×(θb/θc)+110.8[°]   (式3)

图13可知，在齿槽转矩/转矩为最小的取向角度α的附近，在该取向角度α的±10°的范围内，齿槽转矩/转矩相对于齿槽转矩/转矩最小值的变化量为0.5％以下。因此，为了减小齿槽转矩/转矩，期望将取向角度α设定为满足式4。

α2min≤α≤α2max   (式4)

另外，α2min和α2max为下述的值。

α2min＝100.8－27.5×(θb/θc)[°] (其中，θb/θc≤3.67)

α2min＝0[°] (其中，θb/θc＞3.67)

α2max＝120.8－27.5×(θb/θc)[°] (其中，θb/θc≤4.03)

α2max＝10[°] (其中，θb/θc＞4.03)

实施方式3.

图15是说明构成本发明的实施方式3的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

在图15中，转子铁芯7A中，从磁体块8a、8c的周向中心线22到磁极间中心21侧的端部的区域中的桥部12a、12c的径向宽度恒定，即，成为最小距离Tc。

另外，实施方式3除了采用转子铁芯7A替代转子铁芯7这一点之外与上述实施方式1同样地构成。

在该实施方式3中，1个磁极由3个磁体块8a、8b、8c构成，磁体块8a、8b、8c形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块8a、8b、8c的周向上的配置成为海尔贝克阵列。并且，磁体块8a、8c的周向宽度θc小于磁体块8b的周向宽度θb，构成1个磁极的磁体块8a、8b、8c的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因而，在该实施方式3中，也能够获得与上述实施方式1同样的效果。

采用该实施方式3，桥部12a、12c的周向中央位置的径向宽度的最小距离Tc短于桥部12b的周向中央位置的径向宽度的最小距离Tb，从磁体块8a、8c的周向中心线22到磁极间中心21侧的端部的区域中的桥部12a、12c的径向宽度成为最小距离Tc。因此，从构成N极的磁体块8b通过桥部12a、12c流动到构成S极的磁体块8b的泄漏磁通量减少，能够提高电动机的转矩。

实施方式4.

图16是说明构成本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图，图17是表示本发明的实施方式4的永磁体埋入型旋转电机的桥部的径向宽度和转矩之间的关系的图。

在图16中，3个磁体块8a1、8b、8c1构成1个磁极。而且，磁体块8a1、8c1分别被制作成磁极中心20侧的侧面的径向长度短于磁极间中心21侧的侧面的径向长度的截面扇形的截面形状的柱状体。此外，磁体块8a1、8c1与磁体块8a、8c同样地被磁化取向。而且，磁体插入孔10a1、10b、10c1分别贯通将外周面设为圆筒面的转子铁芯7B的外周侧，形成为与磁体块8a1、8b、8c1的截面形状大致相等的孔形状。

3个磁体块8a1、8b、8c1分别插入到磁体插入孔10a1、10b、10c1，利用粘接剂等固定在转子铁芯7B上。这样在周向上排列的、构成1个磁极的3个磁体块8a1、8b、8c1的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。而且，桥部12a1、12c1的磁极间中心21侧的端部的径向宽度Tcr小于磁极中心20侧的端部的径向宽度Tcl。

另外，其他的结构与上述实施方式1同样地构成。

在该实施方式4中，1个磁极由3个磁体块8a1、8b、8c1构成，磁体块8a1、8b、8c1形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块8a1、8b、8c1的周向上的配置成为海尔贝克阵列。并且，磁体块8a1、8c1的周向宽度小于磁体块8b的周向宽度，构成1个磁极的磁体块8a1、8b、8c1的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因而，在该实施方式4中，也能够获得与上述实施方式1同样的效果。

采用该实施方式4，磁体块8a1、8c1分别相对于通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称，但构成1个磁极的磁体块8a1、8b、8c1的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因此，磁体块8a1通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块8c1相等。由此，磁体块8a1、8c1不会误组装于磁体插入孔10a1、10c1，能够谋求提升转子的组装性。并且，能够将构成1个磁极的3个磁体块8a1、8b、8c1以2种磁体块构成，能够削减部件件数，能够谋求低成本化。

接着，在图17中表示对将Tcl/Tcr设为1和1.7时的转矩进行磁场解析的结果。另外，设为Tb＝Tc。根据图17能够确认，通过使桥部12a1、12c1的磁极间中心21侧的端部的径向宽度Tcr小于磁极中心20侧的端部的径向宽度Tcl，能够减少磁极间的泄漏磁通量，能够增大转矩。

实施方式5.

图18是说明构成本发明的实施方式5的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

在图12中，3个磁体块8a2、8b、8c2构成1个磁极。而且，磁体块8a2、8c2分别被制作成将截面扇形的磁极间中心21侧且内周侧的角部倒棱角的截面形状的柱状体。此外，磁体块8a2、8c2与磁体块8a、8c同样地被磁化取向。磁体插入孔10a2、10b、10c2分别贯通将外周面做成圆筒面的转子铁芯7B的外周侧，形成为与磁体块8a2、8b、8c2的截面形状大致相等的孔形状。

3个磁体块8a2、8b、8c2分别插入到磁体插入孔10a2、10b、10c2中，利用粘接剂等固定在转子铁芯7C上。这样在周向上排列的、构成1个磁极的3个磁体块8a2、8b、8c2的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。

另外，其他的结构与上述实施方式1同样地构成。

在该实施方式5中，1个磁极由3个磁体块8a2、8b、8c2构成，磁体块8a2、8b、8c2形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块8a2、8b、8c2的周向上的配置成为海尔贝克阵列。此外，磁体块8a2、8c2的周向宽度小于磁体块8b的周向宽度，桥部12a2、12c2的周向中央位置的径向宽度的最小距离短于桥部12b的周向中央位置的径向宽度的最小距离。并且，构成1个磁极的磁体块8a2、8b、8c2的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因而，在该实施方式5中，也能够获得与上述实施方式1同样的效果。

采用该实施方式5，磁体块8a2、8c2分别相对于通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称，但构成1个磁极的磁体块8a2、8b、8c2的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因此，磁体块8a2通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块8c2相等。由此，磁体块8a2、8c2不会误组装于磁体插入孔10a2、10c2，能够谋求提升转子的组装性。并且，能够将构成1个磁极的3个磁体块8a2、8b、8c2以2种磁体块构成，能够削减部件件数，能够谋求低成本化。

另外，在上述实施方式5中，将磁体块8a2、8c2形成为将截面扇形的磁极间中心21侧且内周侧的角部倒棱角的截面形状，相对于通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称。但是，只要在周向上排列的3个磁体块8a2、8b、8c2的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称，使磁体块8a2、8c2相对通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称的手段并不限定于将角部倒棱角的手段。

实施方式6.

图19是说明构成本发明的实施方式6的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

在图19中，构成1个磁极的永磁体由4个磁体块33a、33b、33c、33d构成。

磁体插入孔30a、30b、30c、30d各自具有把将内周面设为相同曲率半径的圆弧面、将外周面设为曲率半径比内周面小的圆弧面的截面扇形的磁极间中心21侧且内周侧的角部倒棱角而成的孔形状，在轴向上贯通将外周面设为圆筒面的转子铁芯7D的外周侧，在周向上互相分开地形成。磁体插入孔30b、30c隔着肋部31a在周向上配设。而且，磁体插入孔30a、30d隔着肋部31a分别配设在磁体插入孔30b、30c的周向两侧。这样配设的磁体插入孔30a、30b、30c、30d相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。此外，虽未图示，但磁体插入孔30a、30b、30c、30d的组在转子铁芯7D的外周侧在周向上以等角间距形成有8组。

在此，磁体插入孔30a、30d的周向宽度θd小于磁体插入孔30b、30c的周向宽度θe。此外，桥部32a、32b、32c、32d分别形成在转子铁芯7D的外周面和磁体插入孔30a、30b、30c、30d之间。而且，桥部32a、32d的周向中央位置的径向宽度(最小距离Td)小于桥部32b、32c的周向中央位置的径向宽度(最小距离Te)。

磁体块33a、33b、33c、33d分别被制作成具有与转子铁芯7D的轴向长度相等的长度、而且具有与磁体插入孔30a、30b、30c、30d的孔截面形状大致一致的、向径向外方凸状的截面形状的柱状体。而且，磁体块33a、33b、33c、33d分别插入到磁体插入孔30a、30b、30c、30d中，利用粘接剂等固定。

并且，磁体块33a、33b、33c、33d被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方且朝向磁极中心20。而且，磁体块33b、33c的取向角度大于磁体块33a、33d的取向角度。也就是说，构成1个磁极的4个磁体块33a、33b、33c、33d以在周向上成为海尔贝克(Halbach)阵列的方式排列，在转子铁芯7D的表面产生N极。

此外，构成S极的4个磁体块33a、33b、33c、33d以在周向上成为海尔贝克阵列的方式被磁化取向为朝向径向内方且朝向磁极中心20，在转子铁芯7D的表面产生S极。

这样构成的构成1个磁极的4个磁体块33a、33b、33c、33d的形状和磁化方向9，相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。

另外，其他的结构与上述实施方式1同样地构成。

在该实施方式6中，1个磁极由4个磁体块33a、33b、33c、33d构成，磁体块33a、33b、33c、33d形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块33a、33b、33c、33d的周向上的配置成为海尔贝克阵列。此外，磁体块33a、33d的周向宽度θd小于磁体块33b、33c的周向宽度θe，桥部32a、32d的最小距离Td短于桥部32b、32c的最小距离Te。并且，构成1个磁极的磁体块33a、33b、33c、33d的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因而，在该实施方式6中，也能够获得与上述实施方式1同样的效果。

采用该实施方式6，磁体块33a、33b、33c、33d分别相对于通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称，但构成1个磁极的磁体块33a、33b、33c、33d的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因此，磁体块33a通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块33d相等。同样，磁体块33b通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块33c相等。由此，磁体块33a、33b、33c、33d不会误组装于磁体插入孔30a、30b、30c、30d，能够提升转子的组装性。并且，能够将构成1个磁极的4个磁体块33a、33b、33c、33d以2种磁体块构成，能够削减部件件数，能够谋求低成本化。

实施方式7.

图20是说明构成本发明的实施方式7的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

在图20中，构成1个磁极的永磁体由5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e构成。

磁体插入孔40c具有将内周面设为设定好的曲率半径的圆弧面、将外周面设为曲率半径比内周面小的圆弧面的截面扇形的孔形状，在轴向上贯通转子铁芯7E的外周侧地形成。并且，磁体插入孔40a、40b、40d、40e各自具有把将内周面设为与磁体插入孔40c的内周面相同的曲率半径的圆弧面、将外周面设为曲率半径比内周面小的圆弧面的截面扇形的磁极间中心21侧且内周侧的角部倒棱角而成的孔形状，在轴向上贯通转子铁芯7E的外周侧地形成。磁体插入孔40b、40d分别隔着肋部41a配设在磁体插入孔40c的周向两侧。而且，磁体插入孔40a、40e分别隔着肋部41b配设在磁体插入孔40b、40d的周向两侧。这样配设的磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。此外，虽未图示，但磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e的组在转子铁芯7E的外周侧在周向上以等角间距形成有8组。

在此，磁体插入孔40a、40e的周向宽度θf小于磁体插入孔40b、40d的周向宽度θg。磁体插入孔40b、40d的周向宽度θg小于磁体插入孔40c的周向宽度θh。此外，桥部42a、42b、42c、42d、42e分别形成在转子铁芯7E的外周面和磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e之间。而且，桥部42a、42e的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tf)小于桥部42b、42d的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tg)。并且，桥部42b、42d的周向中央位置的径向宽度(最小距离Tg)小于桥部42c的周向中央位置的径向宽度(最小距离Th)。

磁体块43a、43b、43c、43d、43e分别被制作成具有与转子铁芯7E的轴向长度相等的长度、而且具有与磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e的孔截面形状大致一致的、向径向外方凸状的截面形状的柱状体。而且，磁体块43a、43b、43c、43d、43e分别插入到磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e中，利用粘接剂等固定。

并且，磁体块43c被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方。磁体块43a、43b、43d、43e被磁化取向为使磁化方向9朝向径向外方且朝向磁极中心20。而且，磁体块43b、43d的取向角度大于磁体块43a、43e的取向角度。也就是说，构成1个磁极的5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e以在周向上成为海尔贝克(Halbach)阵列的方式排列，在转子铁芯7E的表面产生N极。

此外，构成S极的磁体块43c被磁化取向为使磁化方向9朝向径向内方。构成S极的磁体块43a、43b、43d、43e被磁化取向为使磁化方向9朝向径向内方且朝向磁极中心20。也就是说，构成S极的5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e在周向上成为海尔贝克阵列，在转子铁芯7E的表面产生S极。

这样构成的构成1个磁极的5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。

另外，其他的结构与上述实施方式1同样地构成。

在该实施方式7中，1个磁极由5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e构成，磁体块43a、43b、43c、43d、43e形成为向径向外方凸状的截面形状，磁体块43a、43b、43c、43d、43e的周向上的配置成为海尔贝克阵列。此外，磁体块43a、43e的周向宽度θf、磁体块43b、43d的周向宽度θg、以及磁体块43c的周向宽度θh成为θf＜θg＜θh。此外，桥部42a、42e的最小距离Tf、桥部42b、42d的最小距离Tg、以及桥部42c的最小距离Th成为Tf＜Tg＜Th。并且，构成1个磁极的磁体块43a、43b、43c、43d、43e的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因而，在该实施方式7中，也能够获得与上述实施方式1同样的效果。

采用该实施方式7，磁体块43a、43b、43d、43e分别相对于通过周向中心线22和旋转轴6的轴心的平面成为非对称，但构成1个磁极的磁体块43a、43b、43c、43d、43e的形状和磁化方向9相对于通过磁极中心20和旋转轴6的轴心的平面成为镜面对称。因此，磁体块43a通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块43e相等。同样，磁体块43b通过翻转，其形状和磁化方向9实质上与磁体块43d相等。由此，磁体块43a、43b、43c、43d、43e不会误组装于磁体插入孔40a、40b、40c、40d、40e，能够提升转子的组装性。并且，能够将构成1个磁极的5个磁体块43a、43b、43c、43d、43e以3种磁体块构成，能够削减部件件数，能够谋求低成本化。

另外，在上述实施方式7中，桥部42a～42e的径向宽度的最小距离Tf、Tg、Th成为Tf＜Tg＜Th，但从减少磁极间的泄漏磁通量的方面考虑，满足Tf＜Tg、Th即可。

此外，在上述实施方式7中，磁体块43a、43e的周向宽度θf、磁体块43b、43d的周向宽度θg、以及磁体块43c的周向宽度θh成为θf＜θg＜θh，但磁体块43b、43d的周向宽度θg并不一定必须小于磁体块43c的周向宽度θh，满足θf＜θg、θh即可。

实施方式8.

图21是说明构成本发明的实施方式8的永磁体埋入型旋转电机的转子的1个磁极的永磁体的结构的主要部分剖视图。

在图21中，磁体块8b3、8c3的与旋转轴6的轴心正交的平面上的角部被倒圆角。转子铁芯7F将外周面设为圆筒面，磁体插入孔10b3、10c3贯通将外周面设为圆筒面的转子铁芯7F的外周侧，形成为与磁体块8b3、8c3的截面形状大致相等的孔形状。在此，桥部12b、12c利用细线所示的倒圆角之前的磁体块8b、8c2的形状来定义。

另外，虽未图示，但配设在磁体块8b3和磁体插入孔10b3的周向相反侧的磁体块8a3和磁体插入孔10a3也与磁体块8c3和磁体插入孔10c3同样地构成。

在实施方式8中，除了3个磁体块8b3、8c3的角部被倒圆角这一点之外，与上述实施方式5同样地构成，因此，能够获得与上述实施方式5同样的效果。

此外，由于磁体块8b3、8c3的角部被倒圆角，因此，在离心力作用于磁体块8b3、8c3时，能够缓和磁体块8b3、8c3的倒圆角部处的应力集中，能够提高磁体块8b3、8c3的抗离心力强度。

另外，在上述各实施方式中，对8极12槽的永磁体埋入型旋转电机进行了说明，但极数与槽数之比并不限定于2：3。

此外，在上述各实施方式中，对由3个～5个磁体块构成1个磁极的情况进行了说明，但构成1个磁极的磁体块的个数并不限定于3～5。也就是说，构成1个极的多个磁体块分别形成为向径向外方凸状的截面形状，多个磁体块的周向上的配置成为海尔贝克阵列，对于多个磁体块而言，越是位于远离磁极中心的位置的磁体块，其周向宽度越小，多个磁体块只要相对于通过磁极中心和旋转轴的轴心的平面成为镜面对称，构成各极的磁体块的个数就也可以是6个以上。

附图标记说明

1、永磁体埋入型旋转电机；5、转子；7、7A、7B、7C、7D、7E、7F、转子铁芯；8a、8a1、8a2、8a3、8b、8b3、8c、8c1、8c2、8c3、33a、33b、33c、33d、43a、43b、43c、43d、43e、磁体块；9、磁化方向；20、磁极中心；21、磁极间中心；22、周向中心线。

Claims (10)

1.一种转子，该转子的多个永磁体分别埋入在转子铁芯的外周侧且在周向上以设定的间距配设而构成磁极，构成磁极的上述永磁体分别通过将n个磁体块在周向上互相分开地排列而构成，其中，n是3以上的自然数，其特征在于，

上述n个磁体块各自的与上述转子铁芯的轴心正交的截面形状向径向外方成为凸状，而且，其周向宽度形成为使最接近磁极间中心的磁体块最窄，

在周向排列的上述n个磁体块相对于通过磁极中心和上述转子铁芯的轴心的平面构成为镜面对称。

2.根据权利要求1所述的转子，其特征在于，上述n个磁体块形成为越是远离磁极中心的磁体块，其周向宽度越窄。

3.根据权利要求1或2所述的转子，其特征在于，上述n个磁体块在周向上以海尔贝克阵列排列。

4.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，构成上述磁极的上述永磁体由3个上述磁体块构成，在将配设在上述磁极的中心的上述磁体块的磁化方向设为径向，将配设在上述磁极的中心的上述磁体块的周向宽度设为θb，将配设在磁极间侧的上述磁体块的周向宽度设为θc，将配设在上述磁极间侧的上述磁体块的取向角度设为α时，上述α满足α1min≤α≤α1max，上述α1min和上述α1max是

α1min＝39.7－4.8×(θb/θc)[°]，其中，θb/θc≤8.27，

α1min＝0[°]，其中，θb/θc＞8.27，

α1max＝59.7－4.8×(θb/θc)[°]，其中，θb/θc≤10.35，

α1max＝10[°]，其中，θb/θc＞10.35。

5.根据权利要求3所述的转子，其特征在于，构成上述磁极的上述永磁体由3个上述磁体块构成，在将配设在上述磁极的中心的上述磁体块的磁化方向设为径向，将配设在上述磁极的中心的上述磁体块的周向宽度设为θb，将配设在磁极间侧的上述磁体块的周向宽度设为θc，将配设在上述磁极间侧的上述磁体块的取向角度设为α时，上述α满足α2min≤α≤α2max，上述α2min和上述α2max是

α2min＝100.8－27.5×(θb/θc)[°]，其中，θb/θc≤3.67，

α2min＝0[°]，其中，θb/θc＞3.67，

α2max＝120.8－27.5×(θb/θc)[°]，其中，θb/θc≤4.03，

α2max＝10[°]，其中，θb/θc＞4.03。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的转子，其特征在于，最接近磁极间中心的上述磁体块和上述转子铁芯的外周面之间的最小距离短于上述多个永磁体的剩余的上述磁体块和上述转子铁芯的外周面之间的最小距离。

7.根据权利要求6所述的转子，其特征在于，最接近磁极间中心的上述磁体块和上述转子铁芯的外周面之间的距离在从该磁体块的周向中央位置到磁极间中心侧的端部为止的区域维持在上述最小距离。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的转子，其特征在于,最接近磁极间中心的上述磁体块的磁极间中心侧的端部和上述转子铁芯的外周面之间的距离短于该磁体块的磁极中心侧的端部和上述转子铁芯的外周面之间的距离。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的转子，其特征在于，除了位于上述磁极中心的上述磁体块之外的上述磁体块相对于通过该磁体块的周向中央和上述转子铁芯的轴心的平面构成为非对称。

10.一种旋转电机，其特征在于，所述的旋转电机具备权利要求1至9中任一项所述的转子。