JP2000270503A

JP2000270503A - 永久磁石電動機

Info

Publication number: JP2000270503A
Application number: JP11071707A
Authority: JP
Inventors: Masanori Murakami; 正憲村上; Kenji Narita; 憲治成田
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-29

Abstract

(57)【要約】【課題】永久磁石電動機において、マグネットトルク
とリラクタンストルクを併用してモータの高トルク化、
低コスト化を図り、機構的強度を図る。【解決手段】永久磁石電動機で回転磁界を発生する固
定子１の内側の回転子１０は、断面を長方形とした永久
磁石１１をｄ軸付近に同回転子１０の外周に沿って当該
極数分だけ等間隔に埋設している。永久磁石１１の断面
長方形の長辺側をｄ軸方向とし、かつ同長辺側を磁極と
して主磁極を形成する一方、固定子１からの磁束のうち
一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路を確保し、ｑ軸
側に補極を形成し、マグネットトルクおよびリラクタン
ストルクを発生する。主磁極と補極の間で、永久磁石１
１の両端部と回転子１０の外周との間には空気層となる
孔（フラックスバリア）１２ａ，１２ｂを形成し、この
フラックスバリア１２ａ，１２ｂと永久磁石１１の端部
との間にブリッジｋを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機や自動
車等に用いるモータの永久磁石電動機に係り、特に詳し
くは、マグネットトルクとリラクタンストルクを併用す
る永久磁石電動機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】永久磁石電動機は、例えば図１７に示す
構成のものがある。この永久磁石は回転磁界を発生する
２４スロットの固定子１内に回転子２を有しており、こ
の回転子２には当該永久磁石電動機の極数（４極）分だ
けの永久磁石３が外径に沿って円周方向に等間隔に埋設
されている。永久磁石３は、断面が長方形であり、この
長方形の側面を回転子２の外周側とシャフト４側に向け
て埋設し、しかもその側面側を磁極とするとともに、隣
接する永久磁石３を異極としている。

【０００３】また、隣接する永久磁石３の端部と回転子
２の外周との間には、磁束の短絡漏洩を防止するための
フラックスバリア５が設けられている。このようにし
て、永久磁石３を埋設した回転子２を用いることによ
り、マグネットトルクを発生させることができる。

【０００４】また、永久磁石電動機の回転子としては、
図１８に示す構成のものがある。なお、図中、図１７と
同一部分には同一符号を付して重複説明を省略する。ま
た、固定子については図１７を参照されたい。

【０００５】図１８において、この回転子６には、断面
をほぼ扇形状とした永久磁石７がその凸部である円弧を
回転子６の外周に沿って当該永久磁石電動機の極数（４
極）分だけ円周方向に等間隔に埋設されている。なお、
隣接する永久磁石７は図１７と同様に異極としている。
上記永久磁石７の磁石使用量は、その形状により図１７
に示す永久磁石３よりも多くなるため、マグネットトル
クの向上が期待できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記永久磁
石電動機においては、固定子１からの磁束のうち一方の
ｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路（磁路；図１７および
図１８の波線矢印参照）の確保が望めないため、リラク
タンストルクの発生がほとんど期待できない。

【０００７】そこで、図１７に示す回転子の場合、永久
磁石３とフラックスバリア５の間隔ｌを広くし、また図
１８に示す回転子の場合、隣接する永久磁石７の間ｒを
広くし、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路（図１７お
よび図１８の波線矢印参照）を確保してｑ軸インダクタ
ンスを大きくしている。すると、リラクタンスモータの
突極比に相当するｄ軸、ｑ軸インダクタンス差が大きく
なり、リラクタンストルクが発生し、マグネットトルク
と合わせた永久磁石電動機のトルクの向上が期待でき
る。

【０００８】しかし、この場合、上記間隔ｌ，ｒを広く
すると、永久磁石３，７の漏れ磁束が多くなり、マグネ
ットトルクが低下する。その結果、永久磁石のトルクの
向上が見込めないという問題点が生じる。

【０００９】また、図１９に示すように、図１８の回転
子６の変形したものがある。この回転子８には、断面を
ほぼ扇形状とした永久磁石９がその凸部である円弧をシ
ャフト４に向けて当該永久磁石電動機の極数（４極）分
だけ外周に沿って円周方向に等間隔に埋設されている。
なお、隣接する永久磁石７は図１７と同様に異極として
いる。

【００１０】この場合、隣接する永久磁石９の間をある
程度広くすることができることから、一方のｑ軸から他
方のｑ軸への磁路を確保することができる（図１９の波
線矢印参照）。これにより、ｑ軸インダクタンスが大き
くなり、リラクタンストルクの発生が期待できる。

【００１１】しかし、永久磁石９の磁束漏洩を少なくす
るためには、回転子８と永久磁石９の端部との間ｓを狭
くする必要があり、コア強度としては曲げ強さが要求さ
れるため、その間隔ｓを狭くすると、永久磁石９に働く
円心力に抗して同永久磁石９を支持するコア強度が低下
するという機構的問題点が生じ、特に高速回転時には、
回転子８の機構に不具合が生じ、信頼性の問題ともな
る。

【００１２】このように、従来の回転子にあっては、リ
ラクタンスの発生（つまりトルクの向上）、埋設する永
久磁石の磁束漏洩防止および永久磁石の保持機構のうち
の何れかに欠点を有しているため、それら全てを満足さ
せることができず、高トルク化、高効率化や機構的強度
の何れかが損なわれるものであった。

【００１３】本発明は、上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は、マグネットトルクとリラクタンスト
ルクを併用して高トルク化、高効率化を図り、機構的強
度の向上、ひいては信頼性の向上を図ることができるよ
うにした永久磁石電動機を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、回転磁界を発生する固定子の内側に回転
子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、
当該永久磁石をｄ軸付近に埋設し、該永久磁石を円周方
向に等間隔に配置して主磁極を形成し、かつ隣接する永
久磁石を異極とし、前記固定子からの磁束のうち一方の
ｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路（磁路）を確保して前
記回転子のｑ軸付近に補極を形成する一方、前記主磁極
と補極との間に空気層となる孔あるいは同回転子の外周
を部分的に切り欠いた切欠部を形成し、前記永久磁石に
よる磁束の短絡、漏洩を防止してなり、マグネットトル
クおよびリラクタンストルクを発生するようにしたこと
を特徴としている。

【００１５】前記永久磁石は、断面形状を長方形とし、
該長方形の長辺をｄ軸方向としてなるとよい。これによ
り、回転子内には固定子からの磁束のうち一方のｑ軸か
ら他方のｑ軸への磁束の路（磁路）が確実に確保され、
ｑ軸付近に補極を形成してリラクタンストルクを発生さ
せることができる。

【００１６】前記永久磁石は、断面形状を扇形とし、該
扇形の凸側（外側弧）を前記回転子の外周に向け、該扇
形の内側弧を当該シャフトに向けてなるとよい。また、
前記永久磁石は、断面形状を扇形とし、該扇形の凸側
（外側弧）を当該シャフトに向け、該扇形の内側弧を前
記回転子の外周に向けてなるとよい。これにより、断面
形状を長方形とした永久磁石よりも磁石使用量を多くす
ることが可能となり、マグネットトルクの向上が期待で
きる。

【００１７】前記永久磁石は、断面形状を蒲鉾形とし、
該蒲鉾形の凸側（弧側）を前記回転子の外周に向け、該
蒲鉾形の底辺を当該シャフトに向けてなるとよい。ま
た、前記永久磁石は、断面形状を蒲鉾形とし、該蒲鉾形
の凸側（外側弧）を当該シャフトに向け、該蒲鉾形の底
辺を前記回転子の外周に向けてなるとよい。これによ
り、断面形状を扇形とした永久磁石よりも磁石使用量を
多くすることが可能となり、マグネットトルクの向上が
期待できる。

【００１８】前記永久磁石は、断面形状をバスタブ形と
し、該バスタブ形の底部を当該シャフトに向け、該バス
タブ形の両端部を前記回転子の外周に向けてなるとよ
い。そのバスタブ形の両側辺をｑ軸に平行とすることよ
り、永久磁石の磁石使用量を多くすることができ、マグ
ネットトルクがより大きくなる一方、一方のｑ軸から他
方のｑ軸への磁路が確保され、リラクタンストルクの向
上が期待できる。

【００１９】本発明は、回転磁界を発生する固定子の内
側に回転子を有する永久磁石電動機において、前記回転
子には、断面形状を長方形としてなる一対の永久磁石を
ｄ軸に対して対称とし、該一対の永久磁石の一端部を当
該シャフトに向けて同シャフト側を鈍角となるように埋
設し、該一対の永久磁石を円周方向に等間隔に配置して
主磁極を形成し、かつ、隣接する一対の永久磁石を異極
とし、前記固定子からの磁束のうち一方のｑ軸から他方
のｑ軸への磁束の路（磁路）を確保して前記回転子のｑ
軸付近に補極を形成する一方、前記主磁極と補極との間
に空気層となる孔あるいは同回転子の外周を部分的に切
り欠いた切欠部を形成するとともに、前記一対の永久磁
石の端部側に空気層となる孔を形成し、前記永久磁石に
よる磁束の短絡、漏洩を防止してなり、マグネットトル
クおよびリラクタンストルクを発生するようにしたこと
を特徴としている。

【００２０】前記主磁極と補極との間に設けた空気層と
なる孔あるいは切欠部と前記永久磁石の端部との間に
は、同永久磁石の端部の幅より狭い幅のブリッジを形成
してなるとよい。そのブリッジの幅が狭いことから、永
久磁石の磁束漏れが適格に防止され、そのブリッジの長
さにより永久磁石の端面の全てが支持され、つまり支持
強度が高いものとなる。

【００２１】前記主磁極の円周方向の幅（あるいは弧
度）は、前記補極の円周方向の幅（あるいは弧度）より
大きくしてなるとよい。これにより、マグネットトルク
を主体とし、リラクタンストルクを補助的なものとする
ことにより、モータの高トルク化、高効率化が容易とな
る。

【００２２】前記永久磁石の材質は、フェライト磁石あ
るいは希土類磁石であるとよい。これにより、例えばコ
ストを優先させる場合にはフェライト磁石を用い、小型
化や高トルクを優先させる場合には希土類磁石を用いる
と、用途に応じたモータが可能となる。

【００２３】前記回転子は、電磁鋼板を自動プレスで打
ち抜くとともに、金型内で自動積層し、該自動プレスに
よって打ち抜いた孔に前記永久磁石を埋設してなるとよ
い。これにより、既に公知の自動積層方式を採用するこ
とができ、モータ製造の低コスト化が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図１
ないし図１６を参照して詳しく説明する。なお、図中、
図１７と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略
する。

【００２５】図１および図２において、本発明の第１の
実施例を示す三相四極の永久磁石電動機の回転子１０
は、ｄ軸付近に断面形状を長方形とした永久磁石１１を
同回転子１０の外周に沿って当該極数（四極）分だけ等
間隔とし、しかもそれら永久磁石１１の断面長方形の長
辺をシャフト４に向けて埋設し、この長辺側を磁極と
し、隣接する永久磁石を異極としている。

【００２６】永久磁石１１の断面形状は長方形であり、
その長方形の長辺が従来（図６参照）と比較して短くな
っており、前記固定子１からの磁束のうち一方のｑ軸か
ら他方のｑ軸へ磁束の路（磁路）を確保し（図１の波線
矢印参照）、永久磁石１１の磁極（主磁極）に対してリ
ラクタンスモータの突極部に相当する補極ｈを形成して
いる。なお、主磁極の円周方向の幅は、補極ｈの円周方
向の幅より大きく取り、つまり永久磁石１１の円周方向
の弧度は、同永久磁石１１の存在しない部分の円周方向
の弧度より大きくする。

【００２７】永久磁石１１の断面長方形の短辺は、従来
（図６参照）より長く、永久磁石１１の磁石使用量をで
きるだけ減らないようにしている。なお、永久磁石１１
の断面長方形の短辺は、固定子１からの磁束のうち一方
のｑ軸から他方のｑ軸への磁束を妨げない程度の長さと
する。

【００２８】回転子１０には、永久磁石１１の断面長方
形の両短辺側と外周との間にほぼ三角形状のフラックス
バリア（孔）１２ａ，１２ｂが形成されている。この空
気層のフラックスバリア１２ａ，１２ｂは永久磁石１１
による磁束の短絡、漏洩を防止し、つまりマグネットト
ルクの発生への寄与を大きくする。

【００２９】なお、フラックスバリア１２ａ，１２ｂの
外周側辺は回転子１０の外周に沿った円弧形状とし、他
の辺の１つはｑ軸に平行とし、残りの辺は永久磁石１１
の端面に平行とする。また、フラックスバリア１２ａ，
１２ｂの大きさは一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路幅
ができるだけ広く確保できる程度とするよい。

【００３０】永久磁石１１の断面長方形の短辺とフラッ
クスバリア１２ａ，１２ｂとの間には、永久磁石１１の
端部の幅ｂより狭い幅とした（この場合、回転子１０の
円周方向成分より半径方向成分の多い幅とした）ブリッ
ジｋが形成される。

【００３１】なお、回転子１０の外周と永久磁石１１と
の間、永久磁石１１とフラックスバリア１２ａ，１２ｂ
との間ａ、回転子１０の外周とフラックスバリア１２
ａ，１２ｂとの間は、例えば後述するコアシート１０ａ
の厚さｔ以上とする。これにより、後述するコア製造時
にバリ等の発生がなく、コア製造の歩留まりを向上さ
せ、製造コストの低下が可能となり、また、コアの機械
的強度を保つこともできる。

【００３２】上記構成とした回転子１０によると、隣接
する永久磁石１１の間隔は従来より広く、つまり固定子
１からの磁束のうち一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束
の路（磁路）が広く、その磁束が通り易い（図１の波線
矢印参照）。これは、リラクタンスモータの突極部に相
当する補極ｈの幅（回転子１０の中心に対しての弧度）
を大きくし、その磁路の磁気抵抗を小さくしてｑ軸イン
ダクタンスＬｑを大きくすることになる。

【００３３】また、永久磁石１１は、透磁率が悪くフラ
ックスバリアとして働き、この永久磁石１１は、一方の
ｄ軸から他方のｄ軸への磁束に対してほぼ直角に介在す
るため、その磁束が通りにくくなる。これは、その磁路
の磁気抵抗を大きくし、ｄ軸インダクタンスＬｄを小さ
くすることになる。したがって、リラクタンスモータの
突極比に相当するｄ軸、ｑ軸インダクタンス差（Ｌｄ−
Ｌｑ）が大きくなり、リラクタンストルクが発生し、し
かも大きなリラクタンストルクを発生させることができ
る。

【００３４】一方、永久磁石１１によるマグネットトル
クについて、その磁石使用量が従来の永久磁石電動機よ
り少なくなる可能性や、マグネットトルクが小さくなる
可能性がある。しかし、上述したように、永久磁石１１
の断面長方形の短辺側をある程度長くすれば、磁石使用
量を増やすことができ、また、フラックスバリア１２
ａ，１２ｂによって磁束漏れを防止してその少ない分を
補うこともできる。

【００３５】このように、上述したリラクタンストルク
を補助的トルクとし、主のマグネットトルクを補うこと
から、当該永久磁石電動機のトルク、つまりマグネット
トルクとリラクタンストルクを併用した合成トルクは従
来と変わらず、あるいはそれ以上とすることも可能であ
り、高トルク化、高効率化を実現することができる。

【００３６】また、永久磁石１１とフラックスバリア１
２ａ，１２ｂの間のブリッジｋは、回転子１０の半径方
向に長く、回転時に永久磁石１１の端面がブリッジｋの
全体にかかる。したがって、永久磁石１１を十分に支持
することができ、つまりコアの機構的強度が高く、特に
高速回転にも耐えることができる。

【００３７】さらに、永久磁石１１の材料として、フェ
ライト磁石や希土類磁石を用いる。フェライト磁石を用
いた場合は、モータの低コスト化に有効であり、希土類
磁石を用いた場合はモータの高トルク化、小型化に有効
となる。したがって、コストやトルク等を勘案して種々
適応的なモータを得ることができる。

【００３８】ここで、回転子１０の製造について説明す
ると、コアプレス金型を用いて自動プレスで電磁鋼板を
打ち抜き、金型内で一体的に形成するコア積層方式（自
動積層方式）を採用する。図３に示すように、このプレ
ス加工工程では、回転子１０のコアを打ち抜くが、シャ
フト４の孔（中心孔）４ａ、永久磁石１１を埋設する
孔、フラックスバリア１２ａ，１２ｂの孔を打ち抜き、
これらを打ち抜いたコアシート１０ａを積層してかし
め、固定する。なお、図３は図２のｄ軸方向の概略的断
面図である。

【００３９】上記自動積層方式によって自動的にプレ
ス、積層して得た回転子１０のコアの孔にＩＰＭ方式で
永久磁石１１を埋め込む。なお、永久磁石１１はｄ軸方
向と平行に磁化、着磁し、かつ隣接する永久磁石１１の
磁極は逆とする。

【００４０】このように、永久磁石１１の着磁を平行と
することにより、永久磁石１１を高精度で製造すること
ができる。つまり、着磁を高精度で行うことができ、製
造上の歩留まりもよい。

【００４１】なお、図示しないが、永久磁石１１がコア
内で移動したり、コアを飛び出さないように、上記かし
め、固定においては積層したコアの両端側に蓋（端子
板）を添えるとともに、かしめ用のリベットを通す。こ
の場合、コアのかしめとしては、リベットを通すだけな
く、コアシート１０ａのプレス加工積層時にも形成する
ことができ、コアの固定強度を増加させることができ
る。

【００４２】このように、リラクタンストルクを発生さ
せることができ、また永久磁石１１の磁束漏洩を防止す
ることができ、さらにコア機構強度の向上を図ることが
できる。また、大きいリラクタンストルクの発生および
永久磁石１１の磁束漏れ防止によるマグネットトルクの
向上により、つまりマグネットトルクとリラクタンスト
ルクを併用して高トルク、高効率のモータが実現でき
る。したがって、高トルク化、高効率化を図り、機構的
強度の向上の何れも満足させることができる。

【００４３】さらに、上記高トルク、高効率のモータを
例えば空気調和機の圧縮機モータ等として利用すれば、
空気調和機の低コスト化、空気調和機の運転効率の上昇
を図ることができる。なお、固定子１については、例え
ば外径側の巻線をＵ相、内径側の巻線をＷ相、その中間
の巻線をＶ相としている。また、２４スロットの固定子
１には三相（Ｕ相、Ｖ相およびＷ相）の電機子巻線が施
されているが、スロット数や電機子巻線が異なっていて
もよい。

【００４４】図４は、第１の実施例の変形例を示す永久
磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１および図２と同一部分には同一符号を付して重
複説明を省略し、また固定子１については図１を参照さ
れたい。

【００４５】図４において、この回転子１５は、第１の
実施例のフラックスバリア１２ａ，１２ｂの代わりにコ
アの外周を部分的に切り欠いて切欠部（空気層のフラッ
クスバリア）１６ａ，１６ｂを形成してなる。

【００４６】切欠部１６ａ，１６ｂは、フラックスバリ
ア１２ａ，１２ｂを回転子１０の外周まで延ばした形状
であり、シャフト４の軸方向に切り取ってなる。したが
って、永久磁石１１の磁束漏れがより少なくなり、マグ
ネットトルクの発生により寄与することになる。

【００４７】なお、コア機構強度の面については、ブリ
ッジｋが前実施例と同様に機能することから、その強度
に何等影響を及ぼすこともなく、つまり機構強度が高
い。また、リラクタンストルクの発生についても、前実
施例と同様に発生することは明かである。

【００４８】さらに、上記構成とした回転子１５を製造
する場合、前実施例と同じく、コア積層方式（自動積層
方式）を適用し、プレス加工工程において回転子１５の
コアを打ち抜く際、シャフト４の孔と、永久磁石１１を
埋設する孔と、切欠部１６ａ，１６ｂとを打ち抜き、こ
れらを打ち抜いたコアシート１０ａを積層してかしめ、
固定する。

【００４９】図５は本発明の第２の実施例を示す回転子
の概略的平面図である。なお、図中、図１および図２と
同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、また
固定子１については図１を参照されたい。

【００５０】図５において、この回転子２０は第１の実
施例に示した永久磁石１１に代えて断面形状を扇形とし
た永久磁石２１を用い、この永久磁石２１の凹側（断面
扇形状の内側弧）をシャフト４に向け、凸側を回転弧２
０の外周に向けて埋設している。なお、永久磁石２１の
凸側は回転弧２０の外周に沿った形状であり、その間隔
は前実施例同様にコアシート１０ａの厚さｔ以上とす
る。

【００５１】また、回転子２０には、永久磁石２１の断
面扇形状の両短辺側と外周との間にほぼ三角形状のフラ
ックスバリア２２ａ，２２ｂが形成されている。このフ
ラックスバリア２２ａ，２２ｂは第１の実施例と同様の
目的で形成されている。なお、フラックスバリア２２
ａ，２２ｂの形状については、重複することからその説
明を省略する。

【００５２】このことから、この実施例においては、第
１の実施例と同様の効果を奏するが、永久磁石２１の断
面形状を扇形としていることから、第１の実施例の永久
磁石１１よりも使用磁石量が多くなるため、マグネット
トルクを大きくすることができる。また、リラクタンス
トルクについては、第１の実施例と同様に発生する。

【００５３】図６は、第２の実施例の変形例を示す永久
磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２，図４および５と同一部分には同一符号
を付して重複説明を省略し、また固定子１については図
１を参照されたい。

【００５４】図６において、この回転子２５は、第１の
実施例の変形例と同じ目的のために、第２の実施例のフ
ラックスバリア２２ａ，２２ｂの代わりにコアの外周を
部分的に切り欠いて切欠部（空気層のフラックスバリ
ア）２６ａ，２６ｂを形成してなる。なお、切欠部２６
ａ，２６ｂについて、第１の実施例の変形例と同じ説明
になることから、その説明を省略する。

【００５５】図７は、本発明の第３の実施例を示す回転
子の概略的平面図である。なお、図中、図１および図２
と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、ま
た固定子１については図１を参照されたい。

【００５６】図７において、この回転子３０は第２の実
施例の永久磁石２１を逆形状とした永久磁石３１を用
い、この永久磁石３１の凸側（断面扇形状の外側弧）を
シャフト４に向け、その凹側を回転子３０の外周に向け
て埋設している。なお、永久磁石３１の凸側頂点とシャ
フト４との間はできるだけ広くし、つまり一方のｑ軸か
ら他方のｑ軸への磁路を確実に確保し、その凹側の端部
と回転子３０の外周囲との間は前実施例同様にコアシー
ト１０ａの厚さｔ以上とする。また、永久磁石３１の断
面扇形状の両短辺側と外周との間には、第２の実施例と
同様のフラックスバリア３２ａ，３２ｂが形成されてい
る。

【００５７】このことから、この実施例においては、第
２の実施例と同様の効果を奏する他に、永久磁石３１の
断面扇形形状の凸側をシャフト４に向けていることか
ら、例えば扇形状の曲率半径を変えることにより、永久
磁石３１の磁石使用量を第２の実施例の永久磁石２１よ
りも多くすることができ、つまりマグネットトルクを大
きくすることができる。また、リラクタンストルクにつ
いては、永久磁石２１の外側子弧が一方のｑ軸から他方
のｑ軸への磁路を阻害することもないことから、第１の
実施例と同様に発生する。

【００５８】図８は、第３の実施例の変形例を示す永久
磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２、図４および図７と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略し、また固定子１については
図１を参照されたい。

【００５９】図６において、この回転子３５は、第１の
実施例の変形例と同じ目的のために、第３の実施例のフ
ラックスバリア３２ａ，３２ｂの代わりにコアの外周を
部分的に切り欠いて切欠部（フラックスバリア）３６
ａ，３６ｂを形成してなる。なお、切欠部３６ａ，３６
ｂについて、第２の実施例の変形例と同じ説明になるこ
とから、その説明を省略する。

【００６０】図９は、本発明の第４の実施例を示す回転
子の概略的平面図である。なお、図中、図１および図２
と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、ま
た固定子１については図１を参照されたい。

【００６１】図９において、この回転子４０は第１の実
施例に示した永久磁石１１に代えて断面形状を蒲鉾形と
した永久磁石４１を用い、この永久磁石４１の凸側（断
面蒲鉾形状の弧側）を回転子４０の外周に向け、その底
辺側をシャフト４に向けて埋設している。なお、永久磁
石４１の凸側は回転子４０の外周に沿った形状であり、
その凸側の端部と回転子３０との間は前実施例同様にコ
アシート１０ａの厚さｔ以上とする。

【００６２】また、回転子４０には、永久磁石４１の断
面蒲鉾形状の両側辺と外周との間にほぼ三角形状のフラ
ックスバリア４２ａ，４２ｂが形成されている。このフ
ラックスバリア４２ａ，４２ｂは、第１の実施例と同様
の目的で形成されている。なお、フラックスバリア４２
ａ，４２ｂの形状については、第１の実施例と重複する
ことからその説明を省略する。

【００６３】このことから、この実施例においては、第
１の実施例と同様の効果を奏する他に、永久磁石４１の
断面蒲鉾形状の凸側が回転子４０の外周に沿っているこ
とから、第１の実施例の永久磁石１１よりも使用磁石量
が多くなり、つまりマグネットトルクを大きくすること
ができる。また、リラクタンストルクについては、第１
の実施例と同様に発生する。

【００６４】図１０は、第４の実施例の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２、図４および図９と同一部分には同一符
号を付して重複説明を省略し、また固定子１については
図１を参照されたい。

【００６５】図１０において、この回転子４５は、第１
の実施例の変形例と同じ目的のために、第４の実施例の
フラックスバリア４２ａ，４２ｂの代わりにコアの外周
を部分的に切り欠いて切欠部（フラックスバリア）４６
ａ，４６ｂを形成してなる。なお、切欠部４６ａ，４６
ｂについて、第１の実施例の変形例と同じ説明になるこ
とから、その説明を省略する。

【００６６】図１１は、本発明の第５の実施例を示す回
転子の概略的平面図である。なお、図中、図１および図
２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、
また固定子１については図１を参照されたい。

【００６７】図１１において、この回転子５０は、第４
の実施例に示した永久磁石４１を逆形状とした永久磁石
５１を用い、この永久磁石５１の凸側（断面蒲鉾形状の
弧側）をシャフト４に向け、その底辺を回転子５０の外
周に向けて埋設している。なお、永久磁石５０の凸側頂
点とシャフト４との間はできるだけ広くし、つまり一方
のｑ軸から他方のｑ軸への磁路を確実に確保し、その底
辺の端部と回転子５０の外周との間は前実施例同様にコ
アシート１０ａの厚さｔ以上とする。また、永久磁石５
１両端と回転子５０の外周との間には、第４の実施例と
同様のフラックスバリア５２ａ，５２ｂがされている。

【００６８】このことから、この実施例においては、第
４の実施例と同様の効果を奏する他に、永久磁石５１の
断面蒲鉾形状の凸側をシャフト４に向けていることか
ら、第４の実施例の永久磁石４１よりも使用磁石量が多
くなり、つまりマグネットトルクを大きくすることがで
きる。また、リラクタンストルクについては、永久磁石
４１の蒲鉾形の円弧が一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁
路を阻害することもないことから、第１の実施例と同様
に発生する。

【００６９】図１２は、第５の実施例の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２、図４および図１１と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略し、また固定子１について
は図１を参照されたい。

【００７０】図１２において、この回転子５５は、第１
の実施例の変形例と同じ目的のために、第５の実施例の
フラックスバリア５２ａ，５２ｂの代わりにコアの外周
を部分的に切り欠いて切欠部（空気層のフラックスバリ
ア）５６ａ，５６ｂを形成してなる。なお、切欠部５６
ａ，５６ｂについて、第１の実施例の変形例と同じ説明
になることから、その説明を省略する。

【００７１】図１３は、本発明の第６の実施例を示す回
転子の概略的平面図である。なお、図中、図１および図
２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、
また固定子１については図１を参照されたい。

【００７２】図１３において、この回転子６０は、第１
の実施例に示した永久磁石１１に代えて断面形状をバス
タブ形とした永久磁石６１を用い、この永久磁石６１の
底辺側（断面バスタタブ形状の底辺）をシャフト４に向
け、その両端側を回転子６０の外周に向けて埋設してい
る。

【００７３】なお、バスタブ形とは台形の底辺を省いた
上辺および両側辺に沿った形であり、その上辺および両
側辺を肉厚としたものである。このとき、その両側辺は
ｑ軸に平行にするとよく、永久磁石６１の凸側頂点とシ
ャフト４との間はできるだけ広くし、つまり一方のｑ軸
から他方のｑ軸への磁路を確実に確保し、その底辺の端
部と回転子６０の外周との間は前実施例同様にコアシー
ト１０ａの厚さｔ以上とする。

【００７４】回転子６０には、永久磁石６１の断面バス
タブ形状の両端側と外周との間にほぼ三角形状のフラッ
クスバリア６２ａ，６２ｂが形成されている。この場
合、断面バスタブ形状の両端部の角をカットし、このカ
ットした箇所に併せてフラックスバリア６２ａ，６２ｂ
を形成する。このフラックスバリア６２ａ，６２ｂは第
１の実施例と同様の目的で形成されている。なお、フラ
ックスバリア６２ａ，６２ｂの形状については、第１の
実施例と重複することからその説明を省略する。

【００７５】このことから、この実施例においては、第
１の実施例と同様の効果を奏するが、永久磁石６０の断
面バスタブ形状とし、その底辺をシャフト４に向けてい
ることから、第１の実施例の永久磁石１１よりも使用磁
石量が多くなり、つまりマグネットトルクを大きくする
ことができる。また、リラクタンストルクについては、
第１の実施例と同様に発生する。

【００７６】図１４は、第６の実施例の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２、図４および図１３と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略し、また固定子１について
は図１を参照されたい。

【００７７】図１４において、この回転子６５は、第１
の実施例の変形例と同じ目的のために、第６の実施例の
フラックスバリア６２ａ，６２ｂの代わりにコアの外周
を部分的に切り欠いて切欠部（フラックスバリア）６６
ａ，６６ｂを形成してなる。なお、切欠部６６ａ，６６
ｂについて、第１の実施例の変形例と同じ説明になるこ
とから、その説明を省略する。

【００７８】図１５は、本発明の第７の実施例を示す回
転子の概略的平面図である。なお、図中、図１および図
２と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略し、
また固定子１については図１を参照されたい。

【００７９】図１５において、この回転子７０は、第１
の実施例に示した永久磁石１１に代えて断面形状を長方
形とした永久磁石７１ａ，７１ｂを用い、この一対の永
久磁石７１ａ，７１ｂをシャフト４に向け、かつ永久磁
石７１ａ，７１ｂをｄ軸に対して対称で斜めとし（ハの
字とし）、それらの端のなす角を鈍角として埋設してい
る。なお、永久磁石７１ａ，７１ｂの他端部と回転子６
の外周との間は前実施例同様にコアシート１０ａの厚さ
ｔ以上とする。

【００８０】回転子６０には、永久磁石７１ａ，７１ｂ
の一端部側と外周との間にほぼ三角形状のフラックスバ
リア７２ａ，７２ｂが形成されている。このフラックス
バリア７２ａ，７２ｂは第１の実施例と同様の目的で形
成されている。なお、フラックスバリア７２ａ，７２ｂ
の形状については、第１の実施例と重複することからそ
の説明を省略する。

【００８１】また、永久磁石７１ａ，７１ｂの他端部
（シャフト４側の端部）の間には、ほぼ三角形のフラッ
クスバリア７２ｃが形成されている。このフラックスバ
リア７２ｃの辺は永久磁石７１ａ，７１ｂの端面に平行
とし、かつ、所定間隔とし、その残りの辺とシャフト４
との間を、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路を確保す
るように、できるだけ広くする。

【００８２】この実施例においては、第１の実施例と同
様の効果を奏する他に、一対の永久磁石７１ａ，７１ｂ
を当該極数分だけ埋設することから、つまり主磁極の磁
石量を分割していることから、コアの負担が軽減され、
信頼性の向上を図ることができる。また、一対の永久磁
石７１ａ，７１ｂを一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路
に沿って配置することができ、リラクタンストルクの発
生により寄与できるといった効果がある。さらに、磁石
使用量の増加が見込めることから、マグネットトルクの
向上も期待できる。

【００８３】図１６は、第７の実施例の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図１、図２、図４および図１５と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略し、また固定子１について
は図１を参照されたい。

【００８４】図１６において、この回転子６５は、第１
の実施例の変形例と同じ目的のために、第６の実施例の
フラックスバリア６２ａ，６２ｂの代わりにコアの外周
を部分的に切り欠いて切欠部（フラックスバリア）６６
ａ，６６ｂを形成してなる。なお、切欠部６６ａ，６６
ｂについて、第１の実施例の変形例と同じ説明になるこ
とから、その説明を省略する。

【００８５】したがって、上述した第２ないし第７の実
施例にあっては、少なくとも第１の実施例と同じ効果を
奏することは明かである。また、上記構成とした回転子
２０，３０，４０，５０，６０，７０を製造する場合、
第１の実施例と同じく、コア積層方式（自動積層方式）
を適用し、プレス加工工程において回転子２０，３０，
４０，５０，６０，７０のコアを打ち抜く際、シャフト
４の孔と、永久磁石２１，３１，４１，５１，６１，７
１ａ，７１ｂを埋設する孔と、フラックスバリア２２
ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ，５２
ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ
とを打ち抜き、これらを打ち抜いたコアシート１０ａを
積層してかしめ、固定する。

【００８６】上述した第２ないし第７の実施例の変形例
にあっては、少なくとも第１の実施例の変形例と同じ効
果を奏することは明かである。また、上記構成とした回
転子２５，３５，４５，５５，６５，７５を製造する場
合、第１の実施例の変形例と同じく、コア積層方式（自
動積層方式）を適用し、プレス加工工程において回転子
２５，３５，４５，５５，６５，７５のコアを打ち抜く
際、シャフト４の孔と、永久磁石２１，３１，４１，５
１，６１，７１ａ，７１ｂを埋設する孔と、切欠部２６
ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ，４６ａ，４６ｂ，５６
ａ，５６ｂ，６６ａ，６６ｂ，７６ａ，７６ｂ，７２ｃ
とを打ち抜き、これらを打ち抜いたコアシート１０ａを
積層してかしめ、固定する。

【００８７】

【発明の効果】以上説明した本発明によると、以下に述
べる効果を奏する。本発明は、当該永久磁石電動機の回
転子に永久磁石をｄ軸付近に埋設して主磁極を形成し、
その固定子からの磁束のうち一方のｑ軸から他方のｑ軸
への磁束の路（磁路）を確保してｑ軸付近に補極ｈを形
成し、リラクタンストルクを確実に発生することがで
き、主磁極の永久磁石によってマグネットトルクを発生
させることができ、このマグネットトルクとリラクタン
ストルクを併用してモータの高トルク化、高効率化を図
ることができるという効果がある。

【００８８】また、上記主磁極と補極の間において、永
久磁石の両端側と回転子の外周側との間に空気層となる
孔あるいは切欠部（いわゆるフラックスバリア）を形成
し、永久磁石の両端部と空気層の孔あるいは切欠部との
間にブリッジｋを形成し、このブリッジの幅ａを永久磁
石の端部幅ｂをより狭くしていることから、上記永久磁
石の磁束の短絡、漏洩を防止することができ、ひいては
マグネットトルクの向上に寄与することができる。しか
も、ブリッジｋの長さｂは、その幅ａより長いことか
ら、永久磁石の支持強度が大きく、機構的強度の向上、
ひいては信頼性の向上を図ることができ、特に高速回転
時にも耐える強度を得ることができるという効果があ
る。

【００８９】さらに、上記主磁極を一対の永久磁石で構
成し、この一対の永久磁石をシャフトに向けてｄ軸を対
称にハの字形状に埋設していることから、一方のｑ軸か
ら他方のｑ軸への磁路を確保してリラクタンストルクを
発生し、主磁極の磁石量を分割していることから、コア
の負担が軽減され、信頼性の向上を図ることができる。
また、磁石使用量の増加が可能であるためにマグネット
トルクの向上が図れ、ひいては高トルク、高効率化が図
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す永久磁石電動
機の概略的平面図。

【図２】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回
転子の概略的平面図。

【図３】図１に示す永久磁石電動機を説明するための回
転子の概略的断面図。

【図４】本発明の第１の実施例の変形例を示す永久磁石
電動機の回転子の概略的平面図。

【図５】本発明の第２の実施の形態を示す永久磁石電動
機の回転子の概略的平面図。

【図６】本発明の第２の実施例の変形例を示す永久磁石
電動機の回転子の概略的平面図。

【図７】本発明の第３の実施の形態を示す永久磁石電動
機の回転子の概略的平面図。

【図８】本発明の第３の実施例の変形例を示す永久磁石
電動機の回転子の概略的平面図。

【図９】本発明の第４の実施の形態を示す永久磁石電動
機の回転子の概略的平面図。

【図１０】本発明の第４の実施例の変形例を示す永久磁
石電動機の回転子の概略的平面図。

【図１１】本発明の第５の実施の形態を示す永久磁石電
動機の回転子の概略的平面図。

【図１２】本発明の第５の実施例の変形例を示す永久磁
石電動機の回転子の概略的平面図。

【図１３】本発明の第６の実施の形態を示す永久磁石電
動機の回転子の概略的平面図。

【図１４】本発明の第６の実施例の変形例を示す永久磁
石電動機の回転子の概略的平面図。

【図１５】本発明の第７の実施の形態を示す永久磁石電
動機の回転子の概略的平面図。

【図１６】本発明の第７の実施例の変形例を示す永久磁
石電動機の回転子の概略的平面図。

【図１７】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。

【図１８】従来の永久磁石電動機の回転子の概略的平面
図。

【図１９】従来の永久磁石電動機の回転子の概略的平面
図。

【符号の説明】

１固定子４シャフト４ａ中心孔（シャフト４の孔）１０，１５，２０，２５，３０，３５，４０，４５，５
０，５５，６０，６５，７０，７５回転子１０ａコアシート１１，２１，３１，４１，５１，６１，７１ａ，７１ｂ
永久磁石２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，４２ａ，４２ｂ，５
２ａ，５２ｂ，６２ａ，６２ｂ，７２ａ，７２ｂ，７２
ｃフラックスバリア（空気層）２６ａ，２６ｂ，３６ａ，３６ｂ，４６ａ，４６ｂ，５
６ａ，５６ｂ，６６ａ，６６ｂ，７６ａ，７６ｂ切欠
部（フラックスバリア；空気層）ａブリッジｋの幅ｂブリッジｋの長さｈ補極ｋブリッジｔコアシートの厚さ

フロントページの続きＦターム(参考） 5H619 AA01 BB01 BB06 BB13 BB15 BB22 BB24 PP02 PP06 PP08 5H621 AA03 BB07 GA01 GA04 HH09 JK02 JK05 5H622 AA03 CA02 CA07 CA10 CA13 CB01 CB04 CB05 DD01 DD02 PP03 PP10 PP11 QB02 QB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転磁界を発生する固定子の内側に回転
子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、
当該永久磁石をｄ軸付近に埋設し、該永久磁石を円周方
向に等間隔に配置して主磁極を形成し、かつ、隣接する
永久磁石を異極とし、前記固定子からの磁束のうち一方
のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路（磁路）を確保して
前記回転子のｑ軸付近に補極を形成する一方、前記主磁
極と補極との間に空気層となる孔あるいは同回転子の外
周を部分的に切り欠いた切欠部を形成し、前記永久磁石
による磁束の短絡、漏洩を防止してなり、マグネットト
ルクおよびリラクタンストルクを発生するようにしたこ
とを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】前記永久磁石は、断面形状を長方形と
し、該長方形の長辺をｄ軸方向としてなる請求項１に記
載の永久磁石電動機。
【請求項３】前記永久磁石は、断面形状を扇形とし、
該扇形の凸側（外側弧）を前記回転子の外周に向け、該
扇形の内側弧を当該シャフトに向けてなる請求項１に記
載の永久磁石電動機。
【請求項４】前記永久磁石は、断面形状を扇形とし、
該扇形の凸側（外側弧）を当該シャフトに向け、該扇形
の内側弧を前記回転子の外周に向けてなる請求項１に記
載の永久磁石電動機。
【請求項５】前記永久磁石は、断面形状を蒲鉾形と
し、該蒲鉾形の凸側（弧側）を前記回転子の外周に向
け、該蒲鉾形の底辺を当該シャフトに向けてなる請求項
１に記載の永久磁石電動機。
【請求項６】前記永久磁石は、断面形状を蒲鉾形と
し、該蒲鉾形の凸側（外側弧）を当該シャフトに向け、
該蒲鉾形の底辺を前記回転子の外周に向けてなる請求項
１に記載の永久磁石電動機。
【請求項７】前記永久磁石は、断面形状をバスタブ形
とし、該バスタブ形の底部を当該シャフトに向け、該バ
スタブ形の両端部を前記回転子の外周に向けてなる請求
項１に記載の永久磁石電動機。
【請求項８】回転磁界を発生する固定子の内側に回転
子を有する永久磁石電動機において、前記回転子には、
断面形状を長方形としてなる一対の永久磁石をｄ軸に対
して対称とし、該一対の永久磁石の一端部を当該シャフ
トに向けて同シャフト側を鈍角となるように埋設し、該
一対の永久磁石を円周方向に等間隔に配置して主磁極を
形成し、かつ、隣接する一対の永久磁石を異極とし、前
記固定子からの磁束のうち一方のｑ軸から他方のｑ軸へ
の磁束の路（磁路）を確保して前記回転子のｑ軸付近に
補極を形成する一方、前記主磁極と補極との間に空気層
となる孔あるいは同回転子の外周を部分的に切り欠いた
切欠部を形成するとともに、前記一対の永久磁石の端部
側に空気層となる孔を形成し、前記永久磁石による磁束
の短絡、漏洩を防止してなり、マグネットトルクおよび
リラクタンストルクを発生するようにしたことを特徴と
する永久磁石電動機。
【請求項９】前記主磁極と補極との間に設けた空気層
となる孔あるいは切欠部と前記永久磁石の端部との間に
は、同永久磁石の端部の幅より狭い幅のブリッジを形成
してなる請求項１，２，３，４，５，６，７または８に
記載の永久磁石電動機。
【請求項１０】前記主磁極の円周方向の幅（あるいは
弧度）は、前記補極の円周方向の幅（あるいは弧度）よ
り大きくしてなる請求項１，２，３，４，５，６，７ま
たは８に記載の永久磁石電動機。
【請求項１１】前記永久磁石の材質は、フェライト磁
石あるいは希土類磁石である請求項１，２，３，４，
５，６，７または８に記載の永久磁石電動機。
【請求項１２】前記回転子は、電磁鋼板を自動プレス
で打ち抜くとともに、金型内で自動積層し、該自動プレ
スによって打ち抜いた孔に前記永久磁石を埋設してなる
請求項１，２，３，４，５，６．７または８に記載の永
久磁石電動機。