JP2000333390A

JP2000333390A - 永久磁石電動機

Info

Publication number: JP2000333390A
Application number: JP11136989A
Authority: JP
Inventors: Masanori Murakami; 正憲村上
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30
Anticipated expiration: 2019-05-18
Also published as: JP4324821B2

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低コスト化で高トルク
化、高効率化を実現する。【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、ｄ軸付近に断面長方形の
第１の永久磁石１１を埋設し、この第１の永久磁石１１
を円周方向に等間隔に配置し、ｑ軸付近に角柱形状の第
２の永久磁石１２を埋設し、この第２の永久磁石１２を
円周方向に等間隔に配置し、第１および第２の永久磁石
によって当該永久磁石の主磁極を形成し、第１の永久磁
石１１と第２の永久磁石１２との間に、一方のｑ軸から
他方のｑ軸への磁束の路（磁路）を確保して補極ｈ１，
ｈ２を形成してなる。第１の永久磁石１１の両端部側に
はフラクスバリア１３ａ，１３ｂを形成し、第２の永久
磁石１２の端部にはシャフト４方向に延びた断面長方形
のフラックスバリアを形成してなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機や電気
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】永久磁石電動機としては、例えば図１０
に示す構成のものがある。この永久磁石電動機は、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。

【０００３】永久磁石３は断面形状が長方形であり、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。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
漏洩、短絡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、回転力となるマグネットト
ルクを発生させることができる。

【０００４】しかし、永久磁石３の磁束の漏洩、短絡を
防止するためには、同永久磁石３とフラックスバリア５
との間の距離ｌが極めて小さいため、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）が確保されない。したがって、ｑ軸インダクタンス
とｄ軸インダクタンスの差が殆どなく、リラクタンスト
ルクの発生が期待できない。

【０００５】そこで、例えば図１１に示す構造の回転子
６が提案されている。この回転子６は、主磁極を形成す
るため断面長方形の永久磁石７をｑ軸上に埋め込んだ構
造になっている。この場合、固定子１からの磁束のう
ち、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路が確保さ
れ、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁束に対して永久磁
石７がフラックスバリの機能を発揮するため、ｑ軸イン
ダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が大きくなり、
リラクタンストルクが発生する。

【０００６】したがって、マグネットトルクとリラクタ
ンストルクによる合成トルクが当該永久磁石電動機のモ
ータトルクとなり、大きなトルクを得ることができる。
なお、図中、図１０と同一部分には同一符号を付して重
複説明を省略し、また固定子は図１０を参照されたい。

【０００７】

【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、リラクタンストルクが発生するも
のの、永久磁石７が図１０に示した回転子よりも小さく
なるため、マグネットトルクが図１０に示した回転子２
の場合よりも小さいという欠点がある。この欠点を解消
し、マグネットトルクの増大を図るためには、マグネッ
トの使用量を増加するか、磁力の強いマグネット材料
（希土類磁石）を使用し、永久磁石７を大きくすればよ
い。

【０００８】しかし、このようにマグネットの使用量を
増やせば、その分コストが上昇し、また、磁力の強いマ
グネット材料として例えば希土類磁石を使用すると、こ
れはフェライト磁石と比較して高価であることから、や
はりコスト高になってしまう。

【０００９】また、回転子６の永久磁石７の大きさと、
回転子２の方の永久磁石２の大きさとの違いから、図１
０に示した永久磁石電動機の方が、より大きなマグネッ
トトルクを得ることができる。したがって、回転子６を
用いた永久磁石電動機において、第１０図に示した永久
磁石電動機で発生するマグネットトルクの大きさを得よ
うとすると、永久磁石７のマグネット使用量をより増加
せねばならず、コストがさらに上昇することになる。

【００１０】このように、従来の永久磁石電動機にあっ
ては、低コストでモータの高トルク化、高効率化を図る
ことが困難であった。

【００１１】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、しかも低
コストで実現す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。

【００１２】

【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、
ｄ軸付近に第１の永久磁石を埋設し、該第１の永久磁石
を円周方向に等間隔に配置し、ｑ軸付近に第２の永久磁
石を埋設し、該第２の永久磁石を円周方向に等間隔に配
置し、前記第１および第２の永久磁石によって当該永久
磁石の主磁極を形成し、前記第１の永久磁石と第２の永
久磁石との間に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
第２の永久磁石を挟んで補極を形成し、前記第１の永久
磁石の両端部側に空気層の孔、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、かつ、ｑ軸上に
前記第２の永久磁石と当該シャフトとの間に空気層の孔
を形成してなることを特徴としている。

【００１３】前記第１の永久磁石は断面形状を長方形と
し、該長方形の長辺はｄ軸方向に向けて配置され、前記
第２の永久磁石は角柱形とし、該角柱形の長辺はｑ軸方
向に配置され、前記第１の永久磁石の磁力は、前記第２
の永久磁石の磁力以上にするとよい。これにより、第１
の永久磁石と第２の永久磁石との間に、固定子からの磁
束のうち、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路が確
実に確保される。また製品の設計時に、第２の永久磁石
の角柱形の長辺の長さを調整することにより、マグネッ
トトルクの大きさを調整し、さらにその角柱形の長辺を
短くして第２の永久磁石のマグネット使用量を調整すれ
ば、低コスト化が図れる。

【００１４】前記第１の永久磁石の両端部側の空気層の
孔は、その一辺を同端部面に平行とし、前記第１の永久
磁石の端部と前記孔との間に、当該コアシートの厚さ以
上のブリッジを形成し、前記第２の永久磁石と当該シャ
フトとの間の空気層の孔は、同第２の永久磁石の埋設孔
と一体化した長方形にするとよい。

【００１５】前記第１の永久磁石の両端部側の切欠部
は、前記回転子の外周をＶ溝形状に切り欠き、その一辺
を同端部面と平行とし、前記第１の永久磁石の端部と切
欠部との間に当該コアシートの厚さ以上のブリッジを形
成しており、前記第２の永久磁石と当該シャフトとの間
の空気層の孔は、同第２の永久磁石の埋設孔と一体化し
た長方形にするとよい。

【００１６】前記第１の永久磁石の両端部側の空気層の
孔は、その一辺を同端部面と平行とし、前記第２の永久
磁石と当該シャフトとの間の空気層の孔は同第２の永久
磁石の端部側から隣接する第２の永久磁石の端部側に渡
った変形台形とし、該変形台形の上辺を前記シャフトの
周囲に沿った形状とするとともに、その両辺をｑ軸に沿
った直線形状とし、その底辺を逆円弧としており、前記
第１の永久磁石の端部と孔との間、前記変形台形の孔と
前記第２の永久磁石の端部との間、および前記隣接する
孔の間に、当該コアシートの厚さ以上のブリッジを形成
するとよい。

【００１７】前記第１の永久磁石の両端部側の切欠部
は、前記回転子の外周をＶ溝形状に切り欠き、その一辺
を同端部面と平行とし、前記第２の永久磁石と当該シャ
フトとの間の空気層の孔は同第２の永久磁石の端部から
当該シャフト側に向けて延びるとともに、その先端を左
右分けたＹ字形状で、同第２の永久磁石の埋設孔と一体
化し、該Ｙ字形状の先端面は前記シャフト側の周囲に沿
った円弧とするとともに、その側辺は逆円弧とし、前記
第１の永久磁石の端部と切欠部との間、および前記隣接
する孔の間に当該コアシートの厚さ以上のブリッジを形
成するとよい。これにより、第１および第２の永久磁石
の磁束の漏洩、短絡が低減され、回転子であるコアの強
度を強め、つまり機械的強度が高くなる。

【００１８】前記第２の永久磁石の端部と前記回転子の
外周との間を、同第２の永久磁石の幅より狭い幅に切り
取って切取部を形成するとよい。これにより、第２の永
久磁石の磁束の漏洩、短絡がより低減される。

【００１９】前記第１の永久磁石と第２の永久磁石の間
の領域に当該コアを固定するためのリベットを通し、該
リベットを磁性材で構成するとよい。これにより、回転
子のコアが確実に固定され、また固定子からの磁束のう
ち、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路を阻むこと
もなく、リラクタンストルクの発生を阻害しない。

【００２０】前記第１および第２の永久磁石の材質はフ
ェライト磁石あるいは希土類磁石にするとよい。例え
ば、フェライト磁石を用いた場合は、モータの低コスト
化が可能となり、希土類磁石を用いた場合は、モータの
高トルク化、小型化が可能となる。

【００２１】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第１および第２の永久磁石を
埋設するとよい。

【００２２】前記回転子を組み込んでブラシレスＤＣモ
ータとしてなるとよい。このブラシレスＤＣモータを空
気調和機の圧縮機に利用すれば、空気調和機の低コスト
化、空気調和機の運転効率の上昇が図れる。

【００２３】

【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９を参照して詳しく説明する。なお、図中、図
１０と同一部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

【００２４】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、断面形状を長方形とした第１の永久磁石１１をｄ軸
付近に埋め込み、かつ、同回転子１０の外周に沿って当
該極数（四極）分だけ等間隔に配置するとともに、断面
形状を角形とした第２の永久磁石１２をｑ軸付近に埋め
込み、かつ、同回転子１０の外周に沿って当該極数（四
極）分だけ等間隔に配置している。また、第１の永久磁
石１１の両端側にフラックスバリア１３ａ，１３ｂの孔
が形成され、第２の永久磁石１２のシャフト側端部に
は、同シャフトに向けたフラックスバリア１４の孔が形
成されている。

【００２５】第１の永久磁石１１は、断面長方形の側辺
に直角方向に着磁し、隣接する第１の永久磁石１１とは
逆方向の着磁としている。つまり、隣接する第１の永久
磁石１１，１１は異極になっている。第２の永久磁石１
２は、ｑ軸方向の辺を長くした断面角形の角柱であり、
その断面の長辺に対して直角方向に着磁とし、隣接する
第２の永久磁石１３の相対する面を同極としている。つ
まり、隣接する第２の永久磁石１２によって第１の永久
磁石による磁極と同極を構成する。上記第１および第２
の永久磁石１１，１２によって主磁極が形成され、つま
り当該モータの四極が形成される。

【００２６】なお、第１および第２の永久磁石１１，１
２と回転子１０の外周との間隔は、後述するコアシート
１０ａの厚さｔ以上間（少なくともｔ〜３ｔ）としてお
り、第１および第２の永久磁石１１，１２の磁束の漏
洩、短絡を防止し、当該コアの強度を保つ働きをする。

【００２７】フラクスバリア１３ａ，１３ｂは、第１の
永久磁石１１の両端部側に位置し、ほぼ三角形の孔であ
り、第１の永久磁石１１の磁束の漏洩、短絡を防止す
る。なお、フラックスバリア１３ａ，１３ｂの一辺は第
１の永久磁石１１の端面（短辺）に平行であり、その間
のブリッジｋ１はコアシート１０ａの厚さｔ以上（例え
ばｔ〜３ｔ）としており、当該コアの強度を保つ働きも
する。また、フラックスバリア１３ａ，１３ｂと回転子
１０の外周との間隔はコアシート１０ａの厚さｔ以上間
（例えばｔ〜３ｔ）にするとよい。さらに、フラックス
バリア１３ａ，１３ｂはできるだけ小さくするとよい。

【００２８】すなわち、第２の永久磁石１２と同フラッ
クスバリア１３ａ，１３ｂとの間が広くなり、固定子１
の磁束のうち、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路
（磁路幅）をできるだけ広く確保することできるからで
ある。なお、上記一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁路を
確保するためには、第１の永久磁石１１の断面長方形の
長辺を従来（図６参照）と比較して短くするとよい。

【００２９】フラックスバリア１４は、第２の永久磁石
１２の端部からシャフト４の方へ延びた長方形の孔であ
り、第２の永久磁石１２の磁束の漏洩、短絡を防止す
る。また、フラックスバリア１４が第２の永久磁石１２
の孔と一体化していることから、その長方形の孔の短辺
は第２の永久磁石１２の幅より小さくなっており、第２
の永久磁石１２が当該コア内で移動することもない。な
お、フラックスバリア１４とシャフト４との間は当該コ
アの強度を保つ意味からも、コアシート１０ａの厚さｔ
以上（例えばｔ〜３ｔ）とする。

【００３０】このようにして、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２の波線矢印参照）、第１および第２の永久磁
石１１，１２による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ｈ１，ｈ２を形成する。なお、
主磁極の円周方向の幅は、補極ｈ１，ｈ２の円周方向の
幅より大きくするとよい。

【００３１】上記構成とした回転子１０によると、主磁
極を形成する第１および第２の永久磁石１１，１３は、
従来例に示した図１０の回転子２と図１１の回転子６と
を組み合わせた形になることから、マグネットトルクが
従来例よりも大きくなる。また、フラックスバリア１３
ａ，１３ｂと第２の永久磁石１２との間では、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）が通り易いため、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。

【００３２】しかも、第１および第２の永久磁石１１，
１３は、透磁率が悪いばかりでなく、空気層のフラック
スバリア１４が存在することから、一方のｄ軸から他方
のｄ軸へ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−Ｌ
ｑ）が大きくなり、リラクタンストルクが大きくなる。

【００３３】このように、リラクタンストルクが補助的
に発生することから、主のマグネットトルクと合わさっ
た合成トルク、つまり当該永久磁石電動機のトルクが大
きくなり、高トルク、高効率のモータを実現することが
できる。また、製品の設計時には、第１および第２の永
久磁石１１，１２のマグネット使用量を調整でき、特
に、第２の永久磁石１２のｑ軸方向の長さの調整が容易
であり、適応的なトルクのモータを実現することができ
る。

【００３４】しかも、従来例と比較して同程度のマグネ
ット使用量、同程度のコストで高トルク化、高効率化を
図ることができる。例えば、第２の永久磁石１２の幅方
向（断面長方形の短辺側）を短くしなくとも、第２の永
久磁石１２の大きさ（磁力）を小さくすることができ、
低コスト化が容易となる。これは、着磁方向の厚さが小
さいと、永久磁石の劣下が激しく、当該永久磁石電動機
の品質低下となるからである。

【００３５】さらに、ブリッジｋ１がコアシート１０ａ
の厚さｔ以上であることから、第１の永久磁石１１を十
分に保持することができる。また、第２の永久磁石１２
と回転子１０の外周との間がコアシート１０ａの厚さｔ
以上であることから、第２の永久磁石１２を十分に保持
することができ、特に高速回転にも耐えることができ
る。しかも、後述するコア製造時には、バリ等の発生も
なく、コア製造の歩留まりが向上し、製造コストの低下
が可能となる。また、コアの機械的強度を保つこともで
き、特に、回転時のコア強度が保たれることから、モー
タの信頼性も向上する。

【００３６】さらにまた、第１および第２の永久磁石１
１，１２の材料として、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永久磁石
の材料を選択し、種々の適応的なモータを得ることがで
きる。

【００３７】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、同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。

【００３８】図３に示すように、このプレス加工工程で
は、回転子１０のコアを打ち抜き、シャフト４の孔（中
心孔）４ａ、第１および第２の永久磁石１１，１２を埋
設する孔、フラックスバリア１３ａ，１３ｂ，１４の孔
を打ち抜く。そして、これら打ち抜いたコアシート１０
ａ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
で第１および第２永久磁石１１，１２を埋め込む。な
お、第１の永久磁石１１はｄ軸方向と平行に磁化、着磁
し、隣接する第１の永久磁石１１の磁極は逆とする。ま
た、第２の永久磁石１２はｑ軸に対して直角方向に磁
化、着磁し、隣接する第２の永久磁石１３の相対する面
を同極とし、この面の磁極を第１の永久磁石１１の磁極
面と異極とする。このように、第１および第２の永久磁
石１１，１２の着磁をそれぞれ平行とすることにより、
第１および第２の永久磁石１１，１２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。

【００４０】また、図示しないが、第１および第２の永
久磁石１１，１２がコア内で移動したり、コアが飛び出
さないように、上述した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、図４に示すか
しめ用のリベット１５を通す。

【００４１】図４に示すように、リベット１５は、第１
の永久磁石１１と第２の永久磁石１２との間の領域に通
し、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束に対して悪影響
（例えば乱れ）を与えないように、その材質には透磁率
のよい磁性材を用いる。なお、図４中、図２と同一部分
には同一符号を付して重複説明を省略する。

【００４２】また、コアのかしめとしては、リベット１
５を通すだけなく、コアシート１０ａのプレス加工積層
時にも形成すれば、コアの固定強度をより増加させるこ
とができる。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のブラシレスＤＣモータとし
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。

【００４３】なお、固定子１は、例えば、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５は、第２の実施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５において、この回転子２０は、図１お
よび図２に示したフラックスバリア１３ａ，１３ｂに代
え、同回転子２０の外周をＶ溝形状に切り欠いた切欠部
（空気層のフラックスバリア）２１ａ，２１ｂを形成し
てなる。切欠部２１ａ，２１ｂの一辺は、第１の永久磁
石１１の端面に平行であり、その間は前実施例のブリッ
ジｋ１と同様のブリッジｋ２となる。したがって、この
ブリッジｋ２により、前実施例と同様の効果が発揮され
る。

【００４６】また、その他辺は、ｑ軸に平行である。つ
まり、切欠部２１ａ，２１ｂは、鋭角のＶ溝形状であ
り、そのＶ溝の深さがフラックスバリア１３ａ，１３ｂ
の一辺の長さ程度である。したがって、回転子１からの
磁束のうち、一方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束を阻む
こともなく、前実施例と同程度のリラクタンストルクを
発生させることができる。

【００４７】なお、上記構成とした回転子２０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２０のコ
アを打ち抜く際、シャフト４の孔と、第１および第２の
永久磁石１１，１２をＩＰＭ方式で埋設する孔、フラッ
クスバリア１４の孔および切欠部２１ａ，２１ｂ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。回転子２０の製造においては、前
実施例で説明したように、第１および第２の永久磁石１
１，１２を埋め込む他に、両端側に端子板を添えてリベ
ットを通す。

【００４８】図６は、本発明の第１の実施例の変形例を
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
略する。

【００４９】図６において、この回転子３０は、第２の
永久磁石１２の端部側のコアを部分的に切り取った切取
部（空気層のフラックスバリア）３１を形成してなる。
切取部３１は、回転子３０の外周から第２の永久磁石１
２の端部（断面長方形の短辺）に達する所定幅の溝とな
り、第２の永久磁石１２の磁束の漏れ、短絡防止の効果
を発揮する。この場合、切取部３１の幅は広いほど、そ
の磁束の漏れ、短絡防止の効果を発揮するが、第２の永
久磁石１２の断面長方形の短辺の長さより狭くする必要
がある。すなわち、第２の永久磁石１２をコア内に固定
しておく必要があるからである。なお、本実施例は他に
第１の実施例と同様の作用、効果を奏し、また回転子３
０の製造についても、第１の実施例と同様でよいことか
ら、その説明を省略する。

【００５０】図７は、上記変形例を第２の実施例に適用
した本発明の第２の実施例の変形例を示す回転子の概略
的平面図である。なお、図中、図５と同一部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。図７において、この
回転子４０は、図６に示した切取部３１と同じく、第２
の永久磁石１２の端部側のコアを部分的に切り取った切
取部（空気層のフラックスバリア）４１を形成してな
る。

【００５１】したがって、切取部４１は、第２の永久磁
石１２の磁束の漏れ、短絡防止の効果を発揮する。ま
た、その切取部４１の幅は、広いほど、その効果を発揮
するが、第２の永久磁石１２の断面長方形の短辺の長さ
より狭くする。なお、本実施例は他に第２の実施例と同
様の作用、効果を奏し、また回転子４０の製造について
も、第１の実施例と同様でよいことから、その説明を省
略する。

【００５２】図８は、本発明の第３の実施例を示す永久
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
複説明を省略する。

【００５３】図８において、この回転子５０は、図１お
よび図２に示したフラックスバリア１４に代え、第２の
永久磁石１２の端部側から隣接する第２の永久磁石１２
の端部側に渡った孔のフラックスバリア５１を形成して
なる。フラックスバリア５１は、ｑ軸を境として左右に
延びた変形台形形状であるが、この変形台形形状はその
底辺を逆円弧とし、その両辺を直線とし、その上辺をシ
ャフト４の周囲に沿った円弧としてなる。

【００５４】フラックスバリア５１と第２の永久磁石１
２との間は、コアシート１０ａの厚さｔ以上（例えばｔ
〜３ｔ）のブリッジｋ３であり、隣接するフラックスバ
リア５１は、互いに直線部分で相対しており、この間は
コアシートの厚さｔ以上（例えばｔ〜３ｔ）のブリッジ
ｋ４になっている。したがって、フラックスバリア５１
が第１の実施例に示したフラックスバリア１４の場合よ
りも広く、第２の永久磁石１２の磁束の漏洩、短絡をよ
り低減できるため、マグネットトルクの向上が図れる。

【００５５】また、フラックスバリア５１は、第１の永
久磁石１１側が逆円弧であることから、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
阻むこともない。しかも、フラックスバリア５１は、上
述したフラックスバリア１４より大きいため、一方のｄ
軸から他方のｄ軸への磁路をより阻むことから、リラク
タンストルクの向上が図れる。

【００５６】さらに、上記フラックスバリア５１による
と、第１の永久磁石１１側が逆円弧形状であることか
ら、このフラックスバリア５１と第１の永久磁石１１と
の間にはある程度広い領域を確保することができ、図４
に示したリベット１５を余裕をもって通すことができ
る。さらにまた、前実施例でも説明したように、ブリッ
ジｋ３，ｋ４によりコア強度を保つことができる。

【００５７】なお、本実施例は、他に第１の実施例と同
様の作用、効果を奏し、また回転子５０の製造について
も、第１の実施例と同様でよいことから、その説明を省
略する。また、本実施例は、第１の実施例の変形例およ
び第２の実施例（変形例も含む）にも適用し、上記効果
を得ることができる。

【００５８】図９は、本発明の第４の実施例を示す永久
磁石電動機の回転子の概略的平面図である。なお、図
中、図５と同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００５９】図９において、この回転子６０は、図５に
示したフラックスバリア１４に代え、第２の永久磁石１
２の端部からシャフト４に延び、その先端を左右分けた
Ｙ字形状のフラックスバリア６１を形成してなる。フラ
ックスバリア６１は、その先端面がシャフト４の周囲に
沿った円弧であり、かつその先端を左右に開いたＹ字形
状であるが、その側辺は逆円弧となっている。

【００６０】フラックスバリア６１と第２の永久磁石１
２の孔とは、一体化していることから、フラックスバリ
ア６１の端部の幅は、第２の永久磁石１２の端部幅より
狭くなっている。すなわち、第２の実施例で説明したよ
うに、第２の永久磁石１２がコア内で動かないようにす
る。フラックスバリア６１の左右に分かれている先端面
は直線形状であり、隣接するフラックスバリア６１の先
端同士が相対している。つまり、その相対する先端面は
平行であり、その間はコアシート１０ａの厚さｔ以上
（例えばｔ〜３ｔ）のブリッジｋ５になっている。

【００６１】したがって、フラックスバリア６１は、第
２の実施例に示したフラックスバリア１４の場合より広
く、第２の永久磁石１２の磁束の漏洩、短絡をより低減
することができるため、マグネットトルクの向上が図れ
る。また、フラックスバリア６１の側辺が逆円弧である
ことから、固定子１からの磁束のうち、一方のｑ軸から
他方のｑ軸への磁束の路を阻むこともない。しかも、フ
ラックスバリア６１が上記フラックスバリア１４より大
きいことから、一方のｄ軸から他方のｄ軸への磁路をよ
り阻むことになり、リラクタンストルクの向上が図れ
る。

【００６２】さらに、上記フラックスバリア６１による
と、第１の永久磁石１１側が逆円弧形状であることか
ら、このフラックスバリア６１と第１の永久磁石１１と
の間には、ある程度広い領域を確保することができ、図
４に示したリベット１５を余裕をもって通すことができ
る。さらにまた、前実施例でも説明したように、ブリッ
ジｋ５によりコア強度を保つことができる。

【００６３】なお、本実施例は、他に第２の実施例と同
様の作用、効果を奏し、また回転子６０の製造について
も、第２の実施例と同様でよいことから、その説明を省
略する。また、本実施例は第１の実施例（変形例も含
む）および第２の実施例の変形例にも適用し、上述効果
を得ることができる。

【００６４】

【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、第１の永久磁石と第２の
永久磁石との間に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
軸付近に補極を形成し、第１の永久磁石の両端部側にそ
の磁路を阻害しない程度の孔あるいは切欠部を形成す
る。また、磁束の漏洩、短絡を防止するために第２の永
久磁石の端部側にフラックスバリアを形成していること
から、リラクタンストルクが確実に発生し、主磁極の永
久磁石によってマグネットトルクが効果的に発生する。
したがって、このマグネットトルクとリラクタンストル
クを併用することによりモータの高トルク化、高効率化
を図ることができる。

【００６５】また、製品の設計時には、少なくとも第２
の永久磁石のｑ軸方向の長さを調整すれば、コスト、高
トルク、高効率とを勘案して必要とするモータを得るこ
とができる。例えば、第２の永久磁石のｑ軸方向を短く
し、マグネット使用量を減らして低コストを図る一方、
第２の永久磁石とシャフトとの間のフラックスバリアが
広く（ｑ軸方向に長く）なるため、マグネットトルクを
補うリラクタンストルクの発生に寄与し、高トルク化、
高効率化を実現することができるという効果がある。

【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の実施例を示す永久磁石電動機の
回転子の概略的平面図。

【図６】図１および図２に示す第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７】図５に示す第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８】本発明の第３の実施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の実施例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】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。

【図１１】従来の永久磁石電動機の概略的平面図。

【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）１０，２０，３０，４０，５０，６０回転子１０ａコアシート１１第１の永久磁石１２第２の永久磁石１３ａ，１３ｂ、１４，５１，６１フラックスバリア
（空気層の孔）２１ａ，２１ｂ切欠部（空気層のフラックスバリア）３１，４１切取部（空気層のフラックスバリア）ｈ１，ｈ２補極ｋ１，ｋ２，ｋ３，ｋ４，ｋ５ブリッジｔコアシートの厚さ

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、
ｄ軸付近に第１の永久磁石を埋設し、該第１の永久磁石
を円周方向に等間隔に配置し、ｑ軸付近に第２の永久磁
石を埋設し、該第２の永久磁石を円周方向に等間隔に配
置し、前記第１および第２の永久磁石によって当該永久
磁石の主磁極を形成し、前記第１の永久磁石と第２の永
久磁石との間に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
第２の永久磁石を挟んで補極を形成し、前記第１の永久
磁石の両端部側に空気層の孔、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、かつ、ｑ軸上に
前記第２の永久磁石と当該シャフトとの間に空気層の孔
を形成してなることを特徴とする永久磁石電動機。
【請求項２】前記第１の永久磁石は断面形状を長方形
とし、該長方形の長辺はｄ軸方向に向けて配置され、前
記第２の永久磁石は角柱形とし、該角柱形の長辺はｑ軸
方向に配置され、前記第１の永久磁石の磁力は、前記第
２の永久磁石の磁力以上としてなる請求項１に記載の永
久磁石電動機。
【請求項３】前記第１の永久磁石の両端部側の空気層
の孔は、その一辺を同端部面に平行とし、前記第１の永
久磁石の端部と前記孔との間に、当該コアシートの厚さ
以上のブリッジを形成し、前記第２の永久磁石と当該シ
ャフトとの間の空気層の孔は、同第２の永久磁石の埋設
孔と一体化した長方形である請求項１または２に記載の
永久磁石電動機。
【請求項４】前記第１の永久磁石の両端部側の切欠部
は、前記回転子の外周をＶ溝形状に切り欠き、その一辺
を同端部面と平行とし、前記第１の永久磁石の端部と切
欠部との間に当該コアシートの厚さ以上のブリッジを形
成し、前記第２の永久磁石と当該シャフトとの間の空気
層の孔は、同第２の永久磁石の埋設孔と一体化した長方
形である請求項１または２に記載の永久磁石電動機。
【請求項５】前記第１の永久磁石の両端部側の空気層
の孔は、その一辺を同端部面と平行とし、前記第２の永
久磁石と当該シャフトとの間の空気層の孔は、同第２の
永久磁石の端部側から隣接する第２の永久磁石の端部側
に渡った変形台形とし、該変形台形の上辺を前記シャフ
トの周囲に沿った形状とするとともに、その両辺をｑ軸
に沿った直線形状とし、その底辺を逆円弧としており、
前記第１の永久磁石の端部と孔との間、前記変形台形の
孔と前記第２の永久磁石の端部との間、および前記隣接
する孔の間に、当該コアシートの厚さ以上のブリッジを
形成してなる請求項１または２に記載の永久磁石電動
機。
【請求項６】前記第１の永久磁石の両端部側の切欠部
は、前記回転子の外周をＶ溝形状に切り欠き、その一辺
を同端部面と平行とし、前記第２の永久磁石と当該シャ
フトとの間の空気層の孔は、同第２の永久磁石の端部か
ら当該シャフト側に向けて延びるとともに、その先端を
左右分けたＹ字形状でかつ、同第２の永久磁石の埋設孔
と一体化し、該Ｙ字形状の先端面は、前記シャフトの周
囲に沿った円弧とするとともに、その側辺は逆円弧と
し、前記第１の永久磁石の端部と切欠部との間および前
記隣接する孔の間に当該コアシートの厚さ以上のブリッ
ジを形成してなる請求項１または２に記載の永久磁石電
動機。
【請求項７】前記第２の永久磁石の端部と前記回転子
の外周との間を、同第２の永久磁石の幅より狭い幅に切
り取って切取部を形成してなる請求項１，２，３，４，
５または６に記載の永久磁石電動機。
【請求項８】前記第１の永久磁石と第２の永久磁石の
間の領域に当該コアを固定するためのリベットを通し、
該リベットを磁性材で構成した請求項１，２，３，４，
５，６または７に記載の永久磁石電動機。
【請求項９】前記第１および第２の永久磁石の材質は
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１０】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第１および第２の永久磁
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。
【請求項１１】前記回転子を組み込んでブラシレスＤ
Ｃモータとしてなる請求項１，２，３，４，５，６，
７，８，９または１０に記載の永久磁石電動機。