JP2011055619A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】トルクリップルを低減するために、リラクタンストルクを用いることなく、マグネットトルクのみで十分にトルク出力を向上させた永久磁石式回転電機を得る。
【解決手段】回転子３０Ａと、回転子３０Ａに対向配置された固定子２０とを具備している。回転子３０Ａは、断面外周形状が真円の回転子鉄心３１Ａと、回転子鉄心３１Ａの外周側に形成された複数の収納孔３４に埋め込まれた永久磁石３２Ａとを備えている。永久磁石３２Ａの断面形状は多角形形状を有し、多角形の少なくとも１つの角部に間隙部を有する。
【選択図】図１

Description

この発明は、永久磁石式回転電機に関し、特に回転子鉄心の内部に永久磁石を埋め込んで構成されたインテリアル・パーマネントマグネット・モータ（以下、「ＩＰＭ」と略記する）に関するものである。

一般的に、永久磁石を用いた永久磁石式回転電機は、回転子と、回転子内に配置されて磁極を形成する複数の永久磁石と、回転子に対向して取り囲むように配置された固定子とを備えている（たとえば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の永久磁石式回転電機において、固定子は、回転子に対向する面にコイル（巻線）が設けられており、巻線に交流電流を通電することにより回転磁界を形成する。
上記構成からなる永久磁石式回転電機は、運転中において、回転子に埋め込まれている永久磁石の磁束と回転磁界の磁束とが、回転子と固定子との間のエアギャップを介して連結し、回転子を同期速度で回転させる。

回転子は、磁極ごとに永久磁石挿着溝を有する回転子鉄心と、永久磁石挿着溝に挿着される永久磁石とを備えている。
固定子は、ティースおよびスロットを有する固定子鉄心と、ティースに巻回されてスロット内に装着された固定子巻線とにより構成されている。

回転子と固定子との間には、回転子と固定子とが接触して破損しないように、わずかな隙間が形成されている。
従来の永久磁石式回転電機は、固定子内の固定子巻線に交流電流を通電することによって形成される回転磁界と、回転子内の永久磁石が作る起磁力との相互作用により、回転子が回転磁界に同期して回転して、回転トルクを発生する。

特に、ＩＰＭにおいては、トルク出力の構成要素として、永久磁石によるマグネットトルクと、ｄ軸インダクタンスとｑ軸インダクタンスとの差によって生じるリラクタンストルクと、の２種類を用いることができる。
上記永久磁石式回転電機においては、マグネットトルクを維持したまま、リラクタンストルクを大きくすることにより、トルク出力の向上を図っている。

特開２０００−７８７８４号公報

従来の永久磁石式回転電機は、特許文献１に記載の構成の場合、リラクタンストルクを用いることから、トルクの脈動成分であるトルクリップルが大きくなるという課題があった。

また、大きいリラクタンストルクを得るために、永久磁石と回転子の外周との間の領域を大きく設定していることから、同領域の磁束飽和が十分に起こらず、固定子に鎖交しない漏れ磁束が大きくなり、マグネットトルクに寄与する永久磁石の起磁力の基本波が小さくなるので、マグネットトルクが小さくなるという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、マグネットトルクが十分に大きく、トルクリップルの小さい永久磁石式回転電機を得ることを目的とする。

この発明に係る永久磁石式回転電機は、断面外周形状が円状の回転子鉄心、回転子鉄心の外周側に沿って等間隔に形成された複数の収納孔、および、複数の収納孔に埋め込まれた複数の永久磁石を具備する回転子と、回転子との対向面側に等間隔に配置された複数のティースを有する固定子鉄心、および、複数のティースに巻回された複数の固定子巻線を具備し、回転子の外周部に対向配置された固定子と、を備え、複数の永久磁石の各々の断面形状は、多角形形状であり、多角形の少なくとも１つの角部に間隙部を有するものである。

この発明によれば、永久磁石と回転子外周との間の領域を小さく設定したことにより、永久磁石の磁束が有効に固定子に鎖交するので、マグネットトルクを大きくすることができる。

この発明の実施の形態１に係る永久磁石式回転電機の構成を示す断面図である。 図１内の回転子の外周部を拡大して示す断面図である。 一般的な電流の進み位相とトルクリップルとの関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１に係る第２構成例による回転子の外周部を拡大して示す断面図である。 この発明の実施の形態１に係る第３構成例による回転子の外周部を拡大して示す断面図である。 永久磁石幅と回転子半径との比に対するトルク出力の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態１における永久磁石幅と半径との比が０．４８の場合の永久磁石形状を示す断面図である。 この発明の実施の形態１における永久磁石幅と半径との比が０．５４の場合の永久磁石形状を示す断面図である。 この発明の実施の形態１におけるブリッジ長ｂと永久磁石の埋め込み深さｄとの定義を断面図で示す説明図である。 この発明の実施の形態１における永久磁石の埋め込み深さｄとブリッジ長ｂとの比に対するトルク出力の関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態２における回転子半径とマグネットトルクを最大化する磁極数との関係を示す説明図である。 この発明の実施の形態３に係る永久磁石式回転電機の構成を示す断面図である。 この発明の実施の形態４に係る永久磁石式回転電機の構成を示す断面図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係る永久磁石式回転電機１０Ａの構成を示す断面図であり、図２は図１内の回転子３０Ａを拡大して示す断面図である。
図１において、永久磁石式回転電機１０Ａは、永久磁石３２Ａを有する回転子３０Ａと、回転子３０Ａの周囲に設けられた固定子２０とを備えている。

回転子３０Ａは、磁極ごとに永久磁石挿着溝を有する回転子鉄心３１Ａと、永久磁石挿着溝に挿着される永久磁石３２Ａとを備えている。
固定子２０は、ティース２２およびスロット２３を有する固定子鉄心２１と、ティース２２に巻回されてスロット２３内に装着された固定子巻線２４とにより構成されている。

回転子３０Ａと固定子２０との間には、回転子３０Ａと固定子２０とが接触して破損しないように、わずかな隙間４０が形成されている。
永久磁石式回転電機１０Ａは、固定子２０内の固定子巻線２４に交流電流を通電することによって形成される回転磁界と、回転子３０Ａ内の永久磁石３２Ａが作る起磁力との相互作用により、回転子３０Ａが回転磁界に同期して回転して、回転トルクを発生する。

図１においては、回転子３０Ａ内の永久磁石３２Ａの個数（磁極数）を１０とした例を示す。固定子２０に形成されたティース２２の数は１２個である。
なお、固定子鉄心２１は、積層された電磁鋼板などにより構成されている。また、外周形状が真円の回転子鉄心３１Ａも積層された電磁鋼板などにより構成され、回転軸（シャフト）３３に対して、焼きばめ、または圧入などにより装着されている。

図２の断面図においては、多角形形状の永久磁石３２Ａの一例として、六角形状の場合を示している。
図２において、六角形状の永久磁石３２Ａは、高さｈおよび幅ｗのサイズを有し、回転子鉄心３１Ａの外周部に沿ってほぼ等間隔に形成された収納孔（貫通孔）３４に埋め込まれている。このように、永久磁石３２Ａの断面形状を六角形とすることにより、すべての角を鈍角または直角にできるので、減磁耐力を向上する効果がある。また永久磁石３２Ａの加工が簡略化でき、加工費の大幅な削減を図ることができる。

また、回転子鉄心３１Ａの外周面と収納孔３４の外周端部との間には、ブリッジ部３５が形成されている。また永久磁石３２Ａの少なくとも１つの角部には間隙部３６が設けられている。間隙部３６を設けることにより、永久磁石３２Ａの回転子鉄心３１Ａへの埋め込みが容易となる。永久磁石３２Ａ間の磁気抵抗を確保できる。
さらに、間隙部３６を小さくすることにより、永久磁石３２Ａの断面積を確保することが可能になり、トルクを大きくすることができる。なお、間隙部３６は、永久磁石３２Ａの断面において、高さｈの半分以下に設定することが好ましい。

図３は一般的な電流の進み位相とトルクリップルとの関係を示す説明図であり、回転子３０Ａの形状が同一の永久磁石式回転電機について、固定子巻線２４への通電電流の誘起電圧に対する進み位相とトルクリップルとの関係を示している。以下、図３を参照しながら、回転子鉄心３１Ａの円形状の適性について説明する。

トルク出力の構成要素には、マグネットトルクとリラクタンストルクとの２種類がある。ここで、電流の進み位相が大きくなるほど、リラクタンストルクを用いることに対応する。
図３において、電流の進み位相が大きいほど、トルクリップルが大きくなることが分かる。
すなわち、リラクタンストルクを用いるほど、トルクリップルは大きくなるので、トルク出力を大きく保ちながらトルクリップルを低減するためには、マグネットトルクを大きく保ち、リラクタンストルクを用いないようにすることが望ましい。

ここで、マグネットトルクの大きい回転子３０Ａの外形形状を考える。
回転子３０Ａの外形形状を考えることは、回転子３０Ａと固定子２０との隙間４０の長さの周方向分布を考えることに帰着される。
回転子３０Ａと固定子２０との隙間４０の長さが小さいほど、漏れ磁束（永久磁石３２Ａの磁束のうちの固定子２０に鎖交しない磁束）が少なく、マグネットトルクは大きくなる。

一方で、回転子３０Ａと固定子２０との接触を防ぐために、回転子３０Ａと固定子２０との隙間４０の長さは一定以上に確保する必要がある。
そこで、全周方向の隙間４０の長さについて、回転子３０Ａと固定子２０の接触を防ぐことのできる最小の長さにすることが、マグネットトルクの増大に効果的である。
以上のことから、マグネットトルクの大きい回転子３０Ａを得る際には、回転子３０Ａの外形形状は、真円に近いことが望ましい。

次に、永久磁石３２Ａの断面形状について考える。
永久磁石３２Ａの断面形状は、複雑なほど加工が困難となって価格が高くなるので、多角形とすることが好ましい。また、複数の磁石周りに磁力線を発生させるために、磁石間の磁気抵抗を上げる必要があり、磁石間隔を極力小さくする必要がある。さらに、間隙部３６を設けることにより、磁石埋め込みが容易になる。

図４は回転子３０Ａの第２構成例を拡大して示す断面図である。
図４において、永久磁石３２Ａは、断面形状が四角形（台形）に構成され、間隙部３６を介して収納孔３４に埋め込まれている。
また、前述（図２）と同様に、回転子鉄心３１Ａの外周面と収納孔３４の外周端部との間には、ブリッジ部３５が形成されている。

図４のように、永久磁石３２Ａの断面形状を四角形とし、間隙部３６を設けて収納孔３４に埋め込むことにより、前述（図２）と同様に、容易かつ安価に永久磁石３２Ａを加工でき、永久磁石３２Ａの回転子鉄心３１Ａへの埋め込みが容易となる。また、永久磁石３２Ａ間の磁気抵抗を確保することができる。

図５は回転子３０Ａの第３構成例を拡大して示す断面図である。
図５において、永久磁石３２Ａは、断面形状が長方形に構成され、間隙部３６を介して収納孔３４に埋め込まれている。
図５の構成により、前述（図２）と同様に、永久磁石３２Ａの加工が簡略化でき、加工費の大幅な削減を図ることができる。また、間隙部３６を設けることにより、永久磁石３２Ａの回転子鉄心３１Ａへの埋め込みが容易となる。さらに、永久磁石３２Ａ間の磁気抵抗を確保することができる。

なお、間隙部３６は、回転子３０Ａの特性を損なうことなく、永久磁石３２Ａを収納孔３４に埋め込み易くする形状であればよいが、三角形状、台形、扇形状が好ましい。

図６は永久磁石３２Ａの幅ｗと回転子３０Ａの半径Ｒとの比（＝ｗ／Ｒ）に対するトルク出力の関係を示す説明図であり、同一断面積の永久磁石３２Ａにおいて幅ｗが異なる場合での、永久磁石３２Ａの幅ｗと回転子３０Ａの半径Ｒとの比ｗ／Ｒとトルク出力との関係を示している。

次に、図７および図８の断面図を用いて、永久磁石３２Ａの幅ｗと回転子３０Ａの半径Ｒとの比ｗ／Ｒについて検討する。
図７においては、たとえばｗ／Ｒを０．４８とした例を示しており、図８においては、ｗ／Ｒを０．５４とした例を示している。
図８において、幅ｗを大きくするために、永久磁石３２Ａの断面形状を六角形とし、角部が鋭角とならないようにしている。

図６から明らかなように、永久磁石３２Ａの幅ｗと回転子３０Ａの半径Ｒとの比ｗ／Ｒが大きければ大きいほど（すなわち、永久磁石３２Ａの幅ｗが大きいほど）、トルク出力が大きいことが分かる。
したがって、図７の場合よりも図８の場合の方が、トルク出力が大きい。

次に、図９を参照しながら、回転子鉄心３１Ａの断面形状について考える。
回転子鉄心３１Ａの外形形状については、前述の通り、マグネットトルクを大きくするために、真円形状であることが最適である。
図９はブリッジ長ｂと永久磁石の埋め込み深さｄとの定義を断面図で示す説明図であり、回転子３０Ａの半径Ｒとした場合を示している。

図９において、ブリッジ部３５は、永久磁石３２Ａと回転子３０Ａの外周との間の領域の中で、一番細くなっている部分（回転子鉄心３１Ａの外周面から収納孔３４の外周端部までの部分）であり、ブリッジ長ｂは、ブリッジ部３５の幅である。
また、永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄは、永久磁石３２Ａの中央部から回転子３０Ａの外周までの距離である。

まず、ブリッジ長ｂについては、ブリッジ長ｂが大きいほど、隣接する永久磁石３２Ａの磁束がブリッジ部３５を介して漏れ磁束となり易いことから、ブリッジ長ｂは小さい方が望ましい。
一方で、鋼板を打ち抜くプレスにおいて、鋼板の板厚よりも幅を小さく打ち抜くことは困難であることから、ブリッジ長ｂを板厚以上に設定する必要がある。

次に、図１０を参照しながら、マグネットトルクを最大化する永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄについて検討する。
図１０は永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄとブリッジ長ｂとの比（＝ｄ／ｂ）に対するトルク出力の関係を示す説明図であり、同一形状の条件下で永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄを変化させた場合のトルク出力の変化を示している。

ここでは、永久磁石３２Ａの断面積を一定とし、断面形状を長方形としたときの、ブリッジ長ｂと極間長を一定とした条件下において、磁石の埋め込み深さｄを変化させた際のトルク出力変化を求めた。
すなわち、図１０は、図５および図９の構成において、回転子半径Ｒを２１ｍｍ、磁極数を１０、ブリッジ長ｂおよび極間長を０．５ｍｍ、永久磁石３２Ａの１極分の断面積を２４ｍｍ^２とした場合に、磁石埋め込み深さｄを変化させた場合のトルク出力を示している。

図１０から明らかなように、ｄ／ｂを２．４５とした形状において、トルクは最大となり、ｄ／ｂを２未満とした形状およびｄ／ｂを４より大きくした形状においては、ｄ／ｂを２．４５とした形状に比べて、トルクが１０％以上減少している。

ＩＰＭにおいては、永久磁石３２Ａの特性１０％は有意に働くので、ｄ／ｂの値は、２以上かつ４以下に設定することが望ましい。
以上のことから、トルクリップルを抑えながらトルク出力を最大化するためには、まずリラクタンストルクを用いずにマグネットトルクのみを用いることとし、できる限りマグネットトルクを大きくする。
また、永久磁石３２Ａの断面形状については、上述のとおり、多角形とするのが好ましく、永久磁石幅ｗをできるだけ大きくするために、六角形状がさらに好ましい。

この発明の実施の形態１によれば、永久磁石と回転子外周との間の領域を小さく設定したことにより、永久磁石の磁束が有効に固定子に鎖交するので、マグネットトルクを大きくすることができる。

また、永久磁石３２Ａの断面形状が多角形形状であることから、加工が容易であり、安価にすることができる。
さらに、永久磁石３２Ａの幅ｗを広げたことにより、マグネットトルクを大きくすることができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１では、回転子３０Ａ内の複数の永久磁石３２Ａの磁極数Ｐについて詳細に言及しなかったが、所定の条件下で定まる一定数以上の極数に設定することが望ましい。
以下、図１および図９とともに、図１１を参照しながら、この発明の実施の形態２に係る永久磁石式回転電機の磁極数Ｐについて、具体的に説明する。

一般に、永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄは、回転子３０Ａの半径Ｒと、ブリッジ長ｂと、磁極数Ｐとを用いて、以下の式（１）のように表される。

ｄ＝（Ｒ−ｂ）（１−ｃｏｓ（π／Ｐ））＋ｂ ・・・（１）

式（１）から、埋め込み深さｄとブリッジ長ｂとの比ｄ／ｂの条件２≦ｄ／ｂ≦４は、以下の式（２）にように表すことができる。

π／ａｒｃｃｏｓ｛（Ｒ−４ｂ）／（Ｒ−ｂ）｝＜Ｐ＜π／ａｒｃｃｏｓ｛（Ｒ−２ｂ）／（Ｒ−ｂ）｝ ・・・（２）

式（２）から明らかなように、複数の永久磁石３２Ａの磁極数Ｐは、回転子半径Ｒおよびブリッジ長ｂに応じて、一定数以上の条件を満たすことが必要である。
一方、回転子鉄心３１Ａは、金型を用いてプレス機にて電磁鋼板を打ち抜き、積層して製造されるが、プレス機にて打ち抜きが可能な最小鉄心幅が板厚程度であることから、ブリッジ長ｂを板厚程度よりも小さく設定することは不可能である。

たとえば、板厚０．３５ｍｍの鋼板を用いた場合には、最小のブリッジ長ｂは、板厚と等しい０．３５ｍｍとなる。
図１１は回転子半径Ｒとマグネットトルクを最大化する磁極数Ｐとの関係を示す説明図であり、ブリッジ長を０．３５ｍｍとした際の、式（２）を満たす磁極数Ｐを示している。
図１１から明らかなように、回転子半径Ｒが大きければ大きいほど、マグネットトルクを大きくするための磁極数Ｐは大きくなる。

以上のように、この発明の実施の形態２に係る永久磁石式回転電機によれば、回転子３０Ａの磁極数Ｐと、回転子３０Ａの半径Ｒおよびブリッジ長ｂとの関係が式（２）を満たすことから、永久磁石３２Ａの埋め込み深さｄの小さい回転子３０Ａを得ることができるので、漏れ磁束が小さく、マグネットトルクを大きくすることができる。

したがって、複数の永久磁石３２Ａの磁極数Ｐを、回転子半径Ｒと回転子鉄心３１Ａのブリッジ長ｂ（ブリッジ部３５の厚さ）とから定まる一定数以上の極数に設定し、かつ永久磁石３２Ａと回転子３０Ａの外周との間の領域を小さく設定してマグネットトルクを大きくするとともに、永久磁石３２Ａの断面形状を、たとえば長方形にして、可能な限り永久磁石幅ｗを大きく設定することにより、加工コストを下げることと、マグネットトルクを大きくすることと、を両立させることができる。また、ｗがｈより十分に長くした場合は六角形や八角形などの多角形でも同様の効果がある。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１、２（図１）では、固定子２０の同一のティース２２に対して１つの固定子巻線２４を巻回した構成を適用したが、トルク出力を確実に向上させるために、図１２のように、固定子２０Ｂの同一のティース２２に対して、３相交流のうちの２相が通電している２つの巻線２４ａ、２４ｂを巻回した構成を適用することが望ましい。

図１２はこの発明の実施の形態３に係る永久磁石式回転電機の構成を示す断面図である。
図１２においては、永久磁石３２Ａの磁極数が１０であり、固定子２０Ｂのティース２２の数が１２個であり、固定子２０Ｂの同一のティース２２には、３相交流のうちの異なる２相が通電している２つの巻線が巻回されている。

すなわち、３相を「Ｕ、Ｖ、Ｗ」で表示し、固定子巻線２４ａ、２４ｂの巻極性を「＋、−」で表示した場合、各ティース２２に巻回される固定子巻線２４ａ、２４ｂの相別および極性は、図面上端側から時計回りの順に、（Ｕ＋／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｖ＋）、（Ｖ−／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｗ＋）、（Ｗ−／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｕ−）、（Ｕ＋／Ｖ−）、（Ｖ＋／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｗ−）、（Ｗ＋／Ｕ−）となるように設定されている。

ここで、１つのティース２２に巻回する相は、（Ｘ／Ｙ）内に示されており、また、「Ｕ＋」と「Ｕ−」とは、巻極性（巻き方向）が互いに逆であることを示している。
ただし、同一のティース２２に巻回されている２つの固定子巻線２４ａ、２４ｂの配置順序は、特に限定されず、図示された順序とは逆であってもよい。

以上のように、この発明の実施の形態３（図１２）に係る永久磁石式回転電機によれば、永久磁石３２Ａの極数は１０であり、固定子２０Ｂのティース数は１２個であり、固定子２０Ｂの同一のティース２２は、３相交流の異なる２相の電流が通電される２つの固定子巻線２４ａ、２４ｂを有する。

複数のティース２２の各々に巻回される固定子巻線２４ａ、２４ｂは、同一ティースに巻回される固定子巻線の相別および極性を（Ｘ／Ｙ）で表示し、３相交流の各相をＵ、Ｖ、Ｗで表示し、同一ティースに巻回される固定子巻線の巻極性を＋、−で表示したときに、（Ｕ＋／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｖ＋）、（Ｖ−／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｗ＋）、（Ｗ−／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｕ−）、（Ｕ＋／Ｖ−）、（Ｖ＋／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｗ−）、（Ｗ＋／Ｕ−）、の順序となるように設定されている。

これにより、高次の巻線係数が小さくなるので、トルクリップルを低減し、また永久磁石に生じる渦電流損失を低減することが可能となる。

実施の形態４．
図１３はこの発明の実施の形態４による永久磁石式回転電機１０Ｃの構成を示す断面図であり、６相交流による通電状態を示している。

図１３において、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して、または、符号の後に「Ｃ」を付して詳述を省略する。
図１３においても、永久磁石３２Ａの極数は１０であり、固定子２０のティース数は１２個である。
ただし、固定子２０の各ティース２２に巻回された固定子巻線２４には、６相の交流が通電されている。

ここで、６相の交流とは、２組の３相交流からなり、一方の組を「Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１」で表示し、他方の組を「Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２」で表示する。
２組の３相交流（Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１）および（Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２）は、互いに電気角で３０度の位相差を有している。

また、前述（図１２）のように、固定子巻線２４の巻極性を「＋、−」と表示した場合、各ティース２２に巻回される固定子巻線３４の相別および極性は、図面上端側から時計回りの順に、Ｕ１＋、Ｕ２−、Ｖ１−、Ｖ２＋、Ｗ１＋、Ｗ２−、Ｕ１−、Ｕ２＋、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｗ１−、Ｗ２＋となるように設定されている。

以上のように、この発明の実施の形態４（図１３）によれば、永久磁石３２Ａの極数は１０であり、固定子２０のティース数は１２個であり、複数のティース２２の各々に巻回される固定子巻線２４には、６相の交流電流が通電される。

この６相の交流電流は、２組の３相交流からなり、複数のティース２２の各々に巻回される固定子巻線２４の相別および極性は、２組の３相交流の一方の組を「Ｕ１、Ｖ１、Ｗ１」と表示し、２組の３相交流の他方の組を「Ｕ２、Ｖ２、Ｗ２」と表示し、巻極性を「＋、−」と表示したときに、Ｕ１＋、Ｕ２−、Ｖ１−、Ｖ２＋、Ｗ１＋、Ｗ２−、Ｕ１−、Ｕ２＋、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｗ１−、Ｗ２＋、の順序となる。

これにより、各固定子巻線に誘起される電圧と同期した電流を流すことが可能になるので、さらにマグネットトルクを大きくしてトルク出力を向上させることができる。

１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 永久磁石式回転電機、２０、２０Ｂ 固定子、２１ 固定子鉄心、２２ ティース、２３ スロット、２４、２４ａ 固定子巻線、３０Ａ 回転子、３１Ａ 回転子鉄心、３２Ａ 永久磁石、３３ 回転軸、３４ 収納孔、３５ ブリッジ部、３６ 間隙部、４０ 隙間、ｂ ブリッジ長、ｄ 埋め込み深さ、ｈ 永久磁石高さ、ｗ 永久磁石幅、Ｒ 回転子半径。

Claims (7)

1. 断面外周形状が円状の回転子鉄心、
   前記回転子鉄心の外周側に沿って等間隔に形成された複数の収納孔、および、
   前記複数の収納孔に埋め込まれた複数の永久磁石を具備する回転子と、
   前記回転子との対向面側に等間隔に配置された複数のティースを有する固定子鉄心、および、
   前記複数のティースに巻回された複数の固定子巻線を具備し、前記回転子の外周部に対向配置された固定子と、を備え、
   前記複数の永久磁石の各々の断面形状は、多角形形状であり、前記多角形形状の少なくとも１つの角部に間隙部を有することを特徴とする永久磁石式回転電機。
2. 前記複数の永久磁石の各々の断面形状は、長方形または六角形であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
3. 前記間隙部の断面形状は、三角形、台形、扇形状のうち少なくともいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
4. 前記回転子鉄心の外周面から前記複数の永久磁石の各々の中心部までの埋め込み深さｄと、前記回転子鉄心の外周面から前記複数の収納孔の各々の外周端部までのブリッジ長ｂとの比ｄ／ｂの値は、２以上かつ４以下に設定されたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
5. 前記回転子の磁極数Ｐと、前記回転子の半径Ｒおよび前記ブリッジ長ｂとの関係は、以下の式、
   π／ａｒｃｃｏｓ｛（Ｒ−４ｂ）／（Ｒ−ｂ）｝＜Ｐ＜π／ａｒｃｃｏｓ｛（Ｒ−２ｂ）／（Ｒ−ｂ）｝
   を満たすことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。
6. 前記複数の永久磁石の磁極数は１０であり、
   前記固定子のティース数は１２個であり、
   前記固定子の同一のティースは、３相交流の異なる２相の電流が通電される２つの固定子巻線を有し、
   前記複数のティースの各々に巻回される固定子巻線は、
   前記同一ティースに巻回される固定子巻線の相別および極性を（Ｘ／Ｙ）で表示し、
   前記３相交流の各相をＵ、Ｖ、Ｗで表示し、
   前記同一ティースに巻回される固定子巻線の巻極性を「＋、−」で表示したときに、
   （Ｕ＋／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｖ＋）、（Ｖ−／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｗ＋）、（Ｗ−／Ｕ＋）、（Ｕ−／Ｕ−）、（Ｕ＋／Ｖ−）、（Ｖ＋／Ｖ＋）、（Ｗ＋／Ｖ−）、（Ｗ−／Ｗ−）、（Ｗ＋／Ｕ−）、
   の順序となるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。
7. 前記永久磁石の極数は１０であり、
   前記固定子のティース数は１２個であり、
   前記複数のティースの各々に巻回される固定子巻線には、６相の交流電流が通電され、
   前記６相の交流電流は、２組の３相交流からなり、
   前記複数のティースの各々に巻回される固定子巻線の相別および極性は、
   前記２組の３相交流の一方の組をＵ１、Ｖ１、Ｗ１と表示し、
   前記２組の３相交流の他方の組をＵ２、Ｖ２、Ｗ２と表示し、
   巻極性を＋、−と表示したときに、
   Ｕ１＋、Ｕ２−、Ｖ１−、Ｖ２＋、Ｗ１＋、Ｗ２−、Ｕ１−、Ｕ２＋、Ｖ１＋、Ｖ２−、Ｗ１−、Ｗ２＋、
   の順序となるように設定されたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の永久磁石式回転電機。

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