JP2002136011A

JP2002136011A - 永久磁石電動機

Info

Publication number: JP2002136011A
Application number: JP2000326345A
Authority: JP
Inventors: Masanori Murakami; 正憲村上
Original assignee: Fujitsu General Ltd
Current assignee: Fujitsu General Ltd
Priority date: 2000-10-26
Filing date: 2000-10-26
Publication date: 2002-05-10

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
およびリラクタンストルクを発生させ、永久磁石の形
状、大きさによらず、回転子から出る磁束の方向性に自
由度を持たせて高トルク、高効率のモータを得ることを
目的とする。【解決手段】回転磁界を発生する固定子１５の内側の
回転子１０は、当該半径方向に断面円弧形状とした永久
磁石１１をその円弧の頂点をシャフト３に向け、当該極
数分だけ円周方向に等間隔に埋め込み、かつ、その円弧
の内側を磁極として隣接する極を異極にするとともに、
永久磁石１１の両端部と回転子１０の外周との間にフラ
ックスバリアの溝１２を形成し、永久磁石１１をその外
周から離して埋め込んでいる。溝１２の形状により、回
転子１０から出る磁束の方向をｄ軸方向に集中させ、永
久磁石１１の形状、大きさを変えた場合には、それに応
じて溝１２の開きを変えてｄ軸方向の磁束密度が変化し
ないようにする。

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電気自
動車等に用いるモータで、マグネットトルクの発生だけ
でなく、リラクタンストルクも発生する永久磁石電動機
に係り、特に詳しくは、低コスト化、高トルク化、低ト
ルクリップル化を勘案して適応的なモータが得られるよ
うにした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、回転磁界を発生する
所定スロット数の固定子の内側に、所定極数の回転子を
配置したものが一般的な構成である。例えば、図１０に
示す回転子１は、永久磁石電動機の極数（４極）分だけ
の永久磁石（例えばフェライト磁石）２を円周方向に等
間隔に埋め込んでなる。なお、３はシャフト（回転軸）
である。

【０００３】上記永久磁石２は、断面円弧形状で、その
円弧の頂点をシャフト３に向けて逆円弧の形に、つま
り、その凹側を回転子１の外周側として埋め込んでい
る。この場合、永久磁石２の両端部がｑ軸方向に向き、
その円弧の中心がｄ軸の線上方向となる。また、永久磁
石２の凹側を回転子１の磁極とし、隣接する永久磁石２
同士を異極となるようにしている。

【０００４】上記永久磁石２を埋め込んだ回転子１によ
ると、回転力となるマグネットトルクを発生させること
ができるだけなく、リラクランストルクも期待できる。
すなわち、永久磁石２が回転子１の外周に対して断面凹
形状（つまり逆円弧形状）であることから、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）が確保され、しかも一方のｄ軸から他方のｄ軸
への磁束の路が永久磁石２で阻害されるため、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
が発生する。このため、マグネットトルクとリラクタン
ストルクとを併せたトータルトルクが向上し、ひいては
効率の高いモータを実現することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、永久磁石電
動機において、回転子の表面からの磁束は固定子を介し
て分布するが、回転子１から出る磁束の範囲（磁束幅）
が埋め込む永久磁石の大きさ、形状に依存するため、永
久磁石２の形状等によりトルクやトルクリップルの大き
さが決まってしまう。また、永久磁石電動機をインバー
タ制御する場合では、固定子のスロット数（歯の数）、
歯幅、巻線の構成および固定子の永久磁石の形状等によ
ってはインバータの通電角と回転子からの磁束とがトル
ク発生等に有効に作用しない部分が生じることがある。

【０００６】図１０に示す回転子１にあっては、永久磁
石２の使用量（円弧の中心方向長さ；扇の幅）、つま
り、その大きさを変えると、回転子１から出る磁束の範
囲が変わり、回転子１から出る磁束の範囲を変えること
になる。したがって、回転子１の磁束は、永久磁石２の
形状等により決まってしまうため、表面から出る磁束の
方向性に自由度を持たせることが難しく、トルクやトル
クリップル等を勘案した適応的なモータを得ることがで
きない。

【０００７】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、回転子の表面から出る磁束の方向性
に自由度を持たせて高トルク、高効率のモータを得、ま
たトルクやトルクリップル等を勘案した適応的なモータ
を得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。

【０００８】

【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永久
磁石を埋め込んだ回転子を有する永久磁石電動におい
て、上記回転子は、上記永久磁石を当該回転子の外周に
対して断面凹形状として同永久磁石の当該回転子外周側
を磁極のｄ軸方向とし、かつ、その永久磁石の両端部側
をｑ軸の方向として上記永久磁石と当該回転子の外周と
の間に所定領域を形成するとともに、上記永久磁石の両
端部と当該回転子の外周との間にフラックスバリアを形
成してなり、上記永久磁石を同外周から離して隣接する
永久磁石を異極に着磁し、上記フラックスバリアの形状
により当該回転子の表面から出る磁束の方向を可変可能
としてマグネットトルクおよびリラクタンストルクを得
るようにしたことを特徴としている。

【０００９】上記永久磁石の断面凹形状は、円弧形状あ
るいは台形の上辺および両斜辺に沿った形状であり、上
記円弧形状の永久磁石の場合には、その円弧の頂点を当
該回転子のシャフトに向け、その両端部をｑ軸に垂直な
辺としてなり、上記台形の上辺および両斜辺に沿った形
状の場合には、その上辺を上記シャフトに向け、その両
斜辺をｑ軸に平行とし、かつその両斜辺の端部をｑ軸に
垂直な辺にするとよい。これにより、回転子には、固定
子からの磁束が一方のｑ軸から他方のｑ軸へ通る磁路が
形成され、永久磁石によって一方のｄ軸から他方のｄ軸
への磁束が阻害されることから、リラクタンストルクが
発生する。

【００１０】上記永久磁石の両端部と当該回転子の外周
との間に形成するフラックスバリアは、同回転子の外周
を当該シャフトの軸方向に切り欠いた溝あるいは孔と
し、この溝あるいは孔は、上記永久磁石の両端部側から
当該回転子の外周に向かって広がる形状、あるいは、上
記永久磁石の両端部側からｑ軸に平行とした形状、もし
くは、上記永久磁石の両端部側から当該回転子の外周に
向かって狭まる形状とし、上記永久磁石の両端部と溝と
の間、あるいは、上記永久磁石の両端部と孔との間は、
上記回転子を構成するコアシートの厚さ以上にするとよ
い。これにより、永久磁石の磁束の短絡、漏洩が防止さ
れ、また、永久磁石の形状、大きさに依らず、溝の開口
の大きさ、孔の開き具合いを変えることにより、回転子
から出る磁束の方向性に自由度を持たせることにより、
高トルク化、高効率化、低トルクリップル化が図れる。

【００１１】上記永久磁石には、フェライト磁石を用い
るとよい。これにより、上記断面円弧形状、台形の上辺
および両斜辺に沿った形状の永久磁石が現実に得られ、
しかも低コストに済ませられる。

【００１２】上記回転子の永久磁石を４個とし、同回転
子を四極ロータとして上記固定子を６スロット構成にす
るとともに、各歯に集中巻により巻線を施し、かつ、こ
の巻線を三相巻線とし、１２０度通電方式を適用すると
よい。これにより、回転子および固定子の磁束の有効利
用が図ることができるとともに、この三相四極の永久磁
石電動機に１２０度通電方式を採用することにより、極
めて効率的な回転が実現でき、その効率が最も高くなる
という効果がある。

【００１３】上記永久磁石の間で当該シャフトの回りに
リベットを通し、あるいは、上記永久磁石と回転子の外
周との間の領域でｄ軸上にリベットを通し、上記回転子
のコアを固定し、このリベットを磁性材で構成するとよ
い。コアシートを積層したコアの両端部に蓋をしてリベ
ットを通すことにより、内部に埋め込まれた永久磁石が
移動し、飛び出すこともなく、信頼性の向上が図れるだ
けでなく、回転子内の磁束の流されの乱れが少なくな
る。

【００１４】上記回転子は、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、この自動プレス
によって打ち抜いた孔に上記永久磁石を埋め込むとよ
い。これにより、従来の製造技術によって当該回転子を
製造することができ、製造コストが安価に済む。

【００１５】

【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。

【００１６】図１および図２において、本発明の第１の
実施例を示す永久磁石電動機の回転子１０は、図１０と
同様に断面円弧形状の永久磁石１１を逆円弧形状となる
ように配置し、当該電動機の極数（例えば四極）だけ円
周方向に等間隔に埋め込み、少なくともその永久磁石１
１の円弧の長さを図１０の永久磁石２よりも短くし、そ
の永久磁石１１の両端部側のｑ軸付近（回転子１０の外
周部）を切り欠いて溝（フラックスバリア）１２を形成
し、永久磁石１１を溝１２の分だけ回転子１０の外周
（仮想外周）から遠ざけた位置に配置してなる。

【００１７】上記永久磁石１１は、フェライト磁石を用
いて断面円弧形状とし、その内側円弧（言い替えると、
扇形状の内側）を回転子１０の磁極として隣接する永久
磁石１１の磁極を異極とし、当該モータを四極としてい
る。

【００１８】溝１２の切り欠きは、隣接する永久磁石１
１の端部の辺と平行で、その２つの永久磁石１１の一方
の端部から他方の端部までの直線と、この直線の両端部
からそれぞれ回転子１０の外周円の縁までその溝１２を
広げるように、ｑ軸に対称で同ｑ軸と鋭角をなすような
直線とからなる構成とする。つまり、台形の上辺および
両斜辺に相当する直線からなり、かつ、シャフト３の軸
方向に形成されている。

【００１９】上記構成とした回転子１０によると、溝１
２の形状をｄ軸方向に広げていることから、例えば回転
子１０から出る磁束がｄ軸方向に集中するため、磁束の
幅が狭くなる（その磁束の密度が高くなる）。また、そ
の溝１２の広がりの調整によりその磁束密度を適応的に
なもの、つまり固定子１５の構造に最適なものとするこ
とが可能である。

【００２０】さらに、永久磁石１１の大きさを変え、例
えばその円弧形状の幅（回転子１０の中心方向の長さ）
を薄くし、磁石使用量を減らした場合には、その溝１２
の開きを大きくすれば、回転子１０から出る磁束のｄ軸
方向の集中度が大きく変化しないことから、磁束の密度
を低下させることもない。

【００２１】さらにまた、上記溝１２により、永久磁石
１１の磁束の漏洩、短絡を防止する。したがって、マグ
ネットトルクの向上を図ることができるだけでなく、永
久磁石１１の大きさに依らず、その磁束がｄ軸方向に集
中することから、ｄ軸側の突極性を高めることができ
る。なお、永久磁石１１をフェライト磁石としているこ
とから、断面円弧形状を現実的に製造することができ、
低コスト化にも寄与する。

【００２２】上記永久磁石電動機において発生するリラ
クタンストルクに関しては、固定子からの磁束のうち一
方のｑ軸から他方のｑ軸への磁束の路を確保する。これ
は、リラクタンストルクが一方のｄ軸から他方のｄ軸へ
の磁束の路に対してほぼ直角に介在することから、ｄ
軸、ｑ軸インダクタンス差（Ｌｄ−Ｌｑ）が大きくなる
からである。

【００２３】また、永久磁石１１と回転子１０の外周と
の間には空気層の溝１２が介在し、永久磁石１１は回転
子１０の外周から離れた形となることから、永久磁石１
１の表面の渦電流が低減する。つまり、渦電流による損
失が低減する。

【００２４】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。

【００２５】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、その外周に溝１２
を形成するように打ち抜くとともに、同時にシャフト３
の孔、永久磁石１１を埋め込む孔をち抜き、これら孔を
打ち抜いたコアシート１０ａを積層する。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。

【００２６】なお、永久磁石１１は、例えばｄ軸に平行
方向に磁化、着磁し、隣接する永久磁石１１を異極とす
る。また、永久磁石１１の埋設孔と溝１２との間のブリ
ッジｋ１はコアシート１０ａの厚さｔ以上（例えばｔ〜
３ｔ）とする。これにより、後述するコア製造時にバリ
等の発生もなく、コア製造の歩留まりが向上することか
ら、製造コストの低下が可能である。また、コアの機械
的強度を保つことができ、特に回転時のコアの強度が保
たれ、モータの信頼性も向上する。

【００２７】さらに、永久磁石１１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）１３を添えると
ともに、リベット１４を通す。また、リベット１４は、
図２の実線および図３に示すように、隣接する永久磁石
１１の間のｑ軸線上で、シャフト３の周囲に通し、ある
いは、図２の波線に示すように、各永久磁石１１と回転
子１０の外周との間の領域でｄ軸線上に通すとよい。こ
の場合、コアシート１０ａを打ち抜く際にそのリベッ１
４の孔も打ち抜くことになる。

【００２８】上記リベット１４を永久磁石１１と回転子
１０の外周との間の領域に通す場合では、余裕をもって
通すことができるが、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）が起こらないようにす
るため、リベット１４の材質には透磁率のよい磁性体を
用いるとよい。なお、上記リベット１４を通すだけな
く、かしめをコアシート１０ａのプレス加工積層時に形
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。

【００２９】ここで、回転子１０の外側に配置される固
定子について説明すると、この固定子１５は６スロット
構造とし、各歯１５ａには集中巻の巻線１６ａ，１６
ｂ，１６ｃをそれぞれ相対する歯１５ａに施している。
例えば、相対する巻線１６ａを１つの相（例えばＵ相）
とし、その時計方向の隣の巻線１６ｂをＶ相とし、さら
にその隣の巻線１６ｃをＷ相としている。この永久磁石
電動機は、三相四極モータとなり、インバータ通電によ
り回転磁界を発生する。

【００３０】また、各歯１５ａの歯幅は回転子１０の各
磁極の幅（溝１２を除いた外周幅）を勘案して決め、あ
るいは、回転子１０の各磁極の幅（溝１２を除いた外周
幅）は各歯１５ａの歯幅を勘案して決めれば、磁束の有
効利用を図ることができる。

【００３１】そして、この永久磁石電動機において１２
０度通電方式を採用すると、６スロット構造の固定１５
の磁極ピッチと回転１０の磁極ピッチを最適なピッチと
し、モータ効率を最も高くすることが可能である。この
場合、隣接する溝１２の円孤（回転子１０の外周）の中
心角が最大で６０度となるように、その溝１２を形成す
るとよい。

【００３２】ところで、上述した高トルク、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、空気調和機の性能アッ
プ（運転効率の上昇、振動や騒音の低下）を図ることが
できる。

【００３３】なお、図１においては、回転子１０に永久
磁石１１を４つ埋め込み、６スロットの固定子１５にＵ
相、Ｗ相、Ｖ相の巻線１６ａ，１６ｂ，１６ｃを施して
いるが、回転子１０の極数を他の極数とし、固定子１５
のスロット数を他の数として異なる巻数を施すようにし
てもよい。

【００３４】図４は、第１の実施例の第１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。また、固定子については、図１を参照さ
れたい。

【００３５】図４において、この回転子２０は、永久磁
石１１の両端部側に形成する溝（フラックスバリア）２
１の開口部の幅をその両端部の幅と同じとし、を第１の
実施例の溝１２よりも狭くし、溝２１を除いた外周幅を
第１の実施例よりも広くしている。

【００３６】上記溝２１の切り欠きは、隣接する永久磁
石１１の端部の辺と平行で、２つの永久磁石１１の一方
の端部から他方の端部までの直線と、この直線の両端部
からそれぞれｑ軸に平行な直線とからなり、シャフト３
の軸方向に形成している。なお、上記回転子２０の製造
については、第１の実施例と同様であることから、その
説明を省略する。

【００３７】図５は、第１の実施例の第２の変形例を示
す永久磁石電動機の回転子の概略的構造図である。な
お、図中、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。また、固定子については、図１を参照さ
れたい。

【００３８】図５において、この回転子３０は、永久磁
石１１の両端部側に形成する溝（フラックスバリア）３
１の開口部の幅を狭め、第２の変形例の溝２１よりも狭
くし、溝２１を除いた外周幅を第２の実施例よりも広く
してなる。

【００３９】上記溝３１の切り欠きは、隣接する永久磁
石１１の端部の辺と平行で、その２つの永久磁石１１の
一方の端部から他方の端部までの直線と、この直線の両
端部からそれぞれ回転子１０の外周円の縁まで溝３１を
狭くするように、ｑ軸に対称で同ｑ軸と鋭角をなすよう
な直線とからなる。つまり、台形の底辺および両斜辺に
相当する直線からなり、これら直線にしたがってシャフ
ト３の軸方向に形成している。なお、上記回転子３０の
製造については、第１の実施例と同様であることから、
その説明を省略する。

【００４０】ここで、上記第１の実施例の第１および第
２の変形例によると、図４および図５から明かなよう
に、永久磁石１１の両端部（ｑ軸側）に形成する溝２
１，３１の開口部の広さが第１の実施例の回転子１０よ
りも狭くなっている。すなわち、上述したように、回転
子２０の各磁極の幅（溝２１を除いた外周幅）が第１の
実施例よりも広くなり、回転子３１の各磁極の幅（溝３
１を除いた外周幅）が第２の変形例よりも広くなってい
る。

【００４１】したがって、永久磁石１１の大きさを変
え、例えばその円弧形状の幅（回転子１０の中心方向の
長さ）を厚くして磁石使用量を増やした場合、溝の開き
を小さくすれば、回転子１０から出る磁束のｄ軸方向集
中度が変わることがなく、磁束の密度が低下することも
ない。

【００４２】また、上述した第１の実施例、同実施例の
第１および第２の変形例の溝１２，２１，３１の形状を
永久磁石１１の形状に合わせて選択し、かつ、その溝２
１の開き角、溝３１の閉じ角を選択すれば、回転子の表
面から出る磁束の方向性に自由度を持たせ、トルクやト
ルクリップル等を勘案した適応的なモータを得ることが
可能である。例えば、トルクリップル低減の観点からす
ると、第２の変形例の回転子３０の方が第１の実施例の
回転子１０よりも良好であり、第１の変形例の回転子２
０はそれらの中間的なものとなる。

【００４３】また、例えばインバータ通電角と回転子か
らの磁束との有効利用（その１つとしてトルクの向上）
の観点からすると、第１の実施例の回転子１０の方が第
２の変形例の回転子３０よりも良好であり、第１の変形
例の回転子２０はそれらの中間的なものとなる。

【００４４】なお、それらのことは、固定子のスロット
数や、巻線の構成（構造等）によっても異なる。したが
って、固定子１５のスロット数や、巻線の構成（構造）
に応じて回転子１０，２０，３０を用いる。つまり、そ
のような固定子と回転子を最適に組み合わせることによ
り、トルクリップルを低減し、インバータ通電角に対す
る回転子からの磁束の有効利用に寄与させることができ
る。

【００４５】図６ないし図８は、本発明の第２の実施例
および同実施例の第１および第２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。また、溝形状
については、図６の回転子４０は図２の回転子１０に対
応し、図７の回転子５０は図４の回転子２０に対応し、
図８の回転子６０は図５の回転子３０に対応している。

【００４６】さらに、第２の実施例、同実施例の第１の
変形例および第２の変形例では、上述した第１の実施
例、同実施例の第１の変形例および第２の変形例の永久
磁石１１に代えて、その断面形状を台形の上辺および両
辺に沿い、かつ所定幅を有する直線形状にした永久磁石
４１を用いている。

【００４７】図６において、第２の実施例の回転子４０
は、台形状の上辺をシャフト３側に向けた永久磁石４１
を永久磁石１１と同様に配置し、その永久磁石４１を回
転子４０の外周に対して断面凹形状となるように埋め込
むとともに、第１の実施例と同じ溝１２を形成してな
る。なお、隣接する永久磁石４１は異極であり、また他
の部分についても、第１の実施例と同様である。

【００４８】図７において、第２の実施例の第１の変形
例の回転子５０は、回転子２０と同様に永久磁石４１を
埋め込むとともに、第１の実施例の第１の変形例と同様
と同じ溝２１を形成してなる。

【００４９】図８において、第２の実施例の第１の変形
例の回転子６０は、回転子３０と同様に永久磁石４１を
埋め込むとともに、第１の実施例の第２の変形例と同様
と同じ溝３１を形成してなる。なお、第１および第２の
変形例においては、隣接する永久磁石４１は異極であ
り、また他の部分についても、第１の実施例の第１の変
形例および第２の変形例と同様である。

【００５０】この場合、例えば図６に示す回転子４０の
永久磁石４１の磁束と、図２に示す永久磁石１１の磁束
とが全く同じ形に分布することはなく、以下同様に、図
７に示す回転子５０の永久磁石４１の磁束と図４に示す
永久磁石１１の磁束と、図８に示す回転子６０の永久磁
石４１の磁束と図５に示す永久磁石１１の磁束とが同様
に分布する。

【００５１】このように、回転子４０，５０，６０に埋
め込む永久磁石４１の形状を同回転子の外周に対して凹
形状とし、つまり回転子１０，２０，３０と同様として
いることから、上述した第１の実施例、同実施例の第１
および第２の変形例と同じ効果が得られる。

【００５２】したがって、永久磁石４１を埋め込んだ回
転子４０，５０，６０のうち、固定子のスロット数や巻
線の構成（構造）を換算して最適な回転子を選択すれ
ば、つまり、トルクリップルを低減し、インバータ通電
角に対して回転子からの磁束を有効利用できるような回
転子を第１の実施例、同実施例の第１および第２の変形
例と同様に選択すれば、高トルク化、高効率化を図るこ
とができる。

【００５３】本発明を総轄的に説明すると、溝１２，２
１，３１の形状により、回転子に埋め込む永久磁石とし
て、断面円弧形状の永久磁石１１や、断面形状を台形の
上辺および両斜辺に沿った形状（例えば断面バスタブ形
状）とした永久磁石４１等を用いても、埋め込む永久磁
石の形状、大きさに左右されず、その形状に自由度を持
たせることができる。したがって、固定子の形状（スロ
ット数や巻線構成等）に最適な永久磁石の構造および回
転子の表面を形成し、インバータ通電角に対して回転子
からの磁束を最適な、つまり、最大に有効利用する回転
子の構成とし、高トルク、高効率のモータを実現するこ
とができる。

【００５４】なお、本発明の永久磁石の形状としては、
断面円弧形状の永久磁石１１の場合にその円弧の半径を
可変するようにしてもよい。また、その永久磁石の形状
としては、断面を台形の上辺および両斜辺に沿った形状
（断面バスタブ）とした永久磁石４１の場合、その上辺
および両斜辺の長さを可変し、またその上辺と斜辺のな
す角度を可変してもよい。

【００５５】さらに、その永久磁石の形状としては、回
転子の外周に対して断面凹形状であればよい。この場
合、マグネットトルクおよびリラクタンストルクを勘案
して、その永久磁石の形状を決めれば、高トルク、高効
率を実現し、また、トルクやコスト等を考慮した適応的
なモータを得ることができる。

【００５６】さらに、上述した溝１２，２１，３１の代
わりに、同形状の孔を設けるようにしてもよい。一例と
して、第１の実施例の回転子１０に適応した第３の実施
例の回転子７０につき、図９を参照して説明する。な
お、図中、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。

【００５７】図９に示すように、この回転子７０は溝１
２の構成する両斜線の短部を当該外周に沿った円弧とし
て孔７１を形成している。この場合、孔７１と回転子７
０の外周との間のブリッジｋ２はブリッジｋ１と同様の
理由から、コアシート１０ａの厚さｔ以上とする。

【００５８】さらにまた、上述した回転子２０，３０，
４０，５０，６０，７０においては、第１の実施例と同
様に、両端に蓋１３を添えてリベット１４を通すが（図
２参照）、断面を台形に沿った形状とした永久磁石４１
を埋め込んだ回転子４０，５０，６０にあっては、永久
磁石４１とシャフト３との間の領域が狭いことから、永
久磁石４１と当該外周との間の領域に通す方が好まし
い。

【００５９】

【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。本発明の永久磁石電動機は、回転磁
界を発生する固定子の内側の回転子に、永久磁石を当該
回転子の外周に対して断面凹形状として同永久磁石の当
該回転子外周側を磁極のｄ軸方向とし、かつ、その永久
磁石の両端部側をｑ軸の方向とし、上記永久磁石と当該
回転子の外周との間に所定領域を形成するとともに、上
記永久磁石の両端部と当該回転子の外周との間にフラッ
クスバリアを形成してなり、上記永久磁石を同外周から
離して隣接する永久磁石を異極に着磁する。このため、
上記フラックスバリアの形状により、当該回転子の表面
から出る磁束の方向を可変可能としていることから、マ
グネットトルクおよびリラクタンストルクが発生すると
ともに、その永久磁石の磁束の短絡、漏洩を防止し、そ
の永久磁石の大きさ、形状に依らずに、回転子の表面か
ら出る磁束の方向性に自由度を持たせることができる。
また、トルクを向上させ、トルクリップルを低減し、高
トルク、高効率のモータを得、さらに、トルク、トルク
リップル、モータコストを勘案した適応的なモータを得
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
機の概略的構造図。

【図２】図１に示す永久磁石電動機の回転子を説明する
ための概略的平面図。

【図３】図１に示す永久磁石電動機の回転子を説明する
ため概略的側面図。

【図４】本発明の第１の実施例の第１の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子を説明するため概略的平面図。

【図５】本発明の第１の実施例の第２の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子を説明するため概略的平面図。

【図６】本発明の第２の実施例を示す永久磁石電動機の
回転子を説明するための概略的平面図。

【図７】本発明の第２の実施例の第１の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子を説明するための概略的平面図。

【図８】本発明の第２の実施例の第２の変形例を示す永
久磁石電動機の回転子を説明するための概略的平面図。

【図９】本発明の第３の実施例を示す永久磁石電動機の
回転子を説明するための概略的平面図。

【図１０】従来の永久磁石電動機の回転子を説明するた
めの概略的平面図。

【符号の説明】

３シャフト１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０回転子１０ａコアシート１１永久磁石（断面円弧形状）１２，２１，３１溝（フラックスバリア）１３蓋１４リベット１５固定子１５ａ歯（固定子の）１６ａ巻線（集中巻のＵ相）１６ｂ巻線（集中巻のＶ相）１６ｃ巻線（集中巻のＷ相）４１永久磁石（断面台形の上辺および両斜辺に沿った
形状）７１孔（フラックスバリア）ｔコアシートの厚さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０２Ｋ 19/10 Ｈ０２Ｋ 19/10 Ａ 21/14 21/14 ＭＦターム(参考） 5H002 AA09 AB07 AC06 AE08 5H619 AA01 AA07 AA10 BB02 BB06 BB24 PP02 PP04 PP08 5H621 BB10 GA01 GA04 GA12 GA15 HH01 HH09 JK05 5H622 AA03 CA02 CA07 CA13 CB05 CB06 DD01 PP10 PP11 PP14 PP16 QA03 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永久
磁石を埋め込んだ回転子を有する永久磁石電動におい
て、前記回転子は、前記永久磁石を当該回転子の外周に
対して断面凹形状として同永久磁石の当該回転子外周側
を磁極のｄ軸方向とし、かつ、その永久磁石の両端部側
をｑ軸の方向として前記永久磁石と当該回転子の外周と
の間に所定領域を形成するとともに、前記永久磁石の両
端部と当該回転子の外周との間にフラックスバリアを形
成してなり、前記永久磁石を同外周から離して隣接する
永久磁石を異極に着磁し、前記フラックスバリアの形状
により当該回転子の表面から出る磁束の方向を可変可能
としてマグネットトルクおよびリラクタンストルクを得
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】前記永久磁石の断面凹形状は、円弧形状
あるいは台形の上辺および両斜辺に沿った形状であり、
前記円弧形状の永久磁石の場合には、その円弧の頂点を
当該回転子のシャフトに向け、その両端部をｑ軸に垂直
な辺としてなり、前記台形の上辺および両斜辺に沿った
形状の場合には、その上辺を前記シャフトに向け、その
両斜辺をｑ軸に平行とし、かつ、その両斜辺の端部をｑ
軸に垂直な辺としてなる請求項１に記載の永久磁石電動
機。
【請求項３】前記永久磁石の両端部と当該回転子の外
周との間に形成するフラックスバリアは、同回転子の外
周を前記シャフトの軸方向に切り欠いた溝あるいは孔と
し、該溝あるいは孔は、前記永久磁石の両端部側から当
該回転子の外周に向かって広がる形状、あるいは、前記
永久磁石の両端部側からｑ軸に平行とした形状、もしく
は、前記永久磁石の両端部側から当該回転子の外周に向
かって狭まる形状とし、前記永久磁石の両端部と溝との
間、あるいは、前記永久磁石の両端部と孔との間は、前
記回転子を構成するコアシートの厚さ以上としてなる請
求項１または２に記載の永久磁石電動機。
【請求項４】前記永久磁石には、フェライト磁石を用
いてなる請求項１，２または３に記載の永久磁石電動
機。
【請求項５】前記回転子の永久磁石を４個とし、同回
転子を四極ロータとして前記固定子を６スロット構成に
するとともに、各歯に集中巻により巻線を施し、かつ、
該巻線を三相巻線として１２０度通電方式を適用してな
る請求項１，２，３または４に記載の永久磁石電動機。
【請求項６】前記永久磁石の間で当該シャフトの回り
にリベットを通し、あるいは、前記永久磁石と回転子の
外周との間の領域でｄ軸上にリベットを通し、前記回転
子のコアを固定して該リベットを磁性材で構成した請求
項１，２，３，４または５に記載の永久磁石電動機。
【請求項７】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め込んでなる
請求項１，２，４，５または６に記載の永久磁石電動
機。