JP2015146682A - 永久磁石埋込型電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】磁力の弱い永久磁石を組み込んでも実用上差し支えのない永久磁石埋込型電動機を提供する。【解決手段】コイルを有する固定子と、前記固定子に沿って可動であり、一方の磁極が前記固定子を向くように配置された第１永久磁石２２を有する第１可動子２と、前記第１可動子２の少なくとも一端側端面に固定され、一方の磁極の方向が前記一端側端面を向くように配置された第２永久磁石３１を保持するための、前記可動方向に離間した複数の磁石保持部５…５を有し、少なくとも一部が磁性体からなる第２可動子３と、前記第２永久磁石３１の、前記第１可動子２とは反対側に位置し、少なくとも一部が磁性体からなるヨーク４と、を備える永久磁石埋込型電動機である。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば、希少な元素を使用しない永久磁石を組み込んだ永久磁石埋込型電動機に関するものである。

永久磁石埋込型電動機（「ＩＰＭモータ」ともいう）には、例えばネオジム磁石等の磁力が強い永久磁石が組み込まれている。ネオジム磁石の場合、保磁力を高めるためにジスプロシウムが添加されている。このジスプロシウムは、レアアース（希土類）のうちでも特に希少であって産出地域が限られている元素である。前記希少な元素は、国際情勢の影響を受けて輸入が途絶えたり、価格が高騰したりする可能性があるため、磁力の強い永久磁石の供給が不安定となる原因になっている。

そこで、比較的国際情勢の影響を受けにくい元素を成分とする永久磁石（例えばサマリウムコバルト磁石やフェライト磁石）を組み込んだ永久磁石埋込型電動機が研究されている。ところが、このような永久磁石は、ネオジム磁石等に比べて磁力が弱いという問題点がある。磁力の強い永久磁石を組み込んだ従来の電動機の構成のままで前記磁力の弱い永久磁石を組み込んでも高出力の電動機を実現できない。また、前記従来の電動機と同じ出力にするためには電動機が大型化してしまう。よって、実用上差し支えがある。

ここで特許文献１に係る発明は、高出力の永久磁石埋込型電動機に関するものである。特許文献１に係る発明は、固定子、回転子、ヨークを備える。回転子は固定子の内部で回転可能に配置され、第１永久磁石を有する第１回転子と、第１回転子に対し軸方向両側に位置する第２回転子とからなる。第１永久磁石は、一方の磁極が固定子を向くように第１回転子に配置されている。そして第２回転子には、前記第１永久磁石において外周側の磁極と同じ磁極を、第１回転子側を向くように第２永久磁石が配置されている。また、ヨークは、第２永久磁石に対して磁路を構成するために設けられている。

前記構成の永久磁石埋込型電動機では、第２永久磁石が第１永久磁石に対し並列に配置されているため、第２永久磁石の磁束と第１永久磁石の磁束とが重畳する磁気回路が形成される。このことから、特許文献１によると、当該文献の発明により、小型高出力で高効率な永久磁石埋込型電動機を提供することができるとされている。

ここで特許文献１には、構成の一例として、第２永久磁石が第１回転子に接着されることが記載されている。しかし、接着では回転子の回転に伴う力（具体的には遠心力）を受けて接着層が破壊されることで、第２永久磁石が第１回転子から外れてしまい、固定子や電動機のケーシングに衝突する可能性がある。そのため、第２永久磁石を保持するための保持部材を設けることが望ましい。

前記第２永久磁石は、発した磁束が全て第１永久磁石の磁束と重畳するように構成されることが、電動機の出力を高めるため理想的である。ところが、保持部材を磁性体で形成した場合、第２永久磁石から発する磁束の一部が、保持部材の内部を通って当該第２永久磁石に戻ってしまい、第１回転子を通らないことがある（つまり、磁束が漏れることがある）。このように磁束が漏れると、当該漏れた磁束は固定子を通らないことから（言い換えると、第２永久磁石と固定子との間を通る磁束が目減りすることにより）、電動機の出力に寄与できない。このため、前記のような磁束が漏れる構成では、第２永久磁石の発した磁束が全て第１永久磁石の磁束と重畳する構成と比較して、前記漏れの分マグネットトルク及びリラクタンストルクが低下してしまうことで、電動機の出力が低くなってしまう。

なお、保持部材を非磁性体で形成することも可能であって、この場合、前記磁束の漏れは起こりにくい。しかし、第１回転子は第１永久磁石から固定子に向かう磁路を構成するため、積層鋼板等の磁性体で形成される。このため、保持部材を第１回転子と素材が異なる非磁性体で形成するよりも、積層鋼板等の磁性体で形成した方が、例えば第１回転子と保持部材とを一体に形成できるため、特にコスト面で有利である。

特開２００６−２１１８０１号公報

そこで本発明は、第２永久磁石を保持するための保持部材を磁性体で形成しつつも、磁束が漏れることが原因の出力低下を抑制することで、磁力の弱い永久磁石を組み込んでも実用上差し支えのない永久磁石埋込型電動機を提供することを課題とする。

本発明は、コイルを有する固定子と、前記固定子に沿って可動であり、一方の磁極が前記固定子を向くように配置された第１永久磁石を有する第１可動子と、前記第１可動子の少なくとも一端側端面に固定された第２可動子であって、一方の磁極の方向が前記一端側端面を向くように配置された第２永久磁石を保持するための、前記可動方向に離間した複数の磁石保持部を有し、少なくとも一部が磁性体からなる第２可動子と、前記第２永久磁石の、前記第１可動子とは反対側に位置し、少なくとも一部が磁性体からなるヨークと、を備える永久磁石埋込型電動機である。

この構成によれば、第２可動子は、第２永久磁石を保持するための、可動方向に離間した複数の磁石保持部を有する。前記複数の磁石保持部は可動方向に離間していることから、少なくとも一部が磁性体からなる第２可動子における、隣り合う磁石保持部に保持された他の第２永久磁石に流れる漏れ磁束の磁気回路が発生することを抑制できる。このため、第２永久磁石を保持するための保持部材を磁性体で形成しつつも、第２永久磁石の発した磁束が漏れることを抑制できる。よって、電動機の出力低下、また、出力を維持するために電動機を大型化することを避けられる。

また本発明は、前記固定子に対して、前記第１可動子、第２可動子、ヨークが回転するよう構成された、回転型の永久磁石埋込型電動機であって、前記第１可動子は、前記第１永久磁石を配置できる空間が形成された、軸方向に延びる第１永久磁石配置部を有し、前記第２可動子は、径内側に位置する本体部と、前記本体部の外縁から径外に突出する突出部と、前記突出部に対して径方向外側部で交わる外周部と、を有し、前記磁石保持部は、前記第２可動子にて、前記本体部、前記突出部、前記外周部により構成された部分であり、前記突出部は、前記本体部との接続部分と前記外周部との接続部分との間で磁気飽和する磁気飽和部を有し、前記磁気飽和部は、前記第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外に位置するものとできる。

この構成によれば、磁気飽和部は、第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外に位置する。このため、径内方向に向かおうとする磁束を磁気飽和部に導くことよって、磁束の漏れ抑制を効果的にできる。

また、前記磁気飽和部は、前記第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外であり、かつ、径方向外縁の軸方向延長位置よりも径内に位置するものとできる。

この構成によれば、磁気飽和部は、第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外であり、かつ、径方向外縁の軸方向延長位置よりも径内に位置する。このため、フラックスバリア（磁束障壁）として機能する前記第１永久磁石配置部に磁気飽和部を位置させることができる。よって、前記突出部における磁束の漏れ抑制を更に効果的にできる。

また、前記磁気飽和部は、前記突出部における他の部分の幅寸法及び前記外周部の幅寸法よりも幅寸法が小さく形成された部分とできる。この構成によれば、突出部の幅方向寸法を絞ることで磁気飽和部を形成できる。このため、磁気飽和部を容易に形成できる。

また、前記磁石保持部は、前記本体部、前記突出部、前記外周部により構成される保持空間に、前記第２永久磁石が位置するよう構成され、前記保持空間は、軸方向視にて前記第１永久磁石配置部のうちで前記第１永久磁石が位置する部分よりも広い範囲に形成されることができる。

この構成によれば、磁石保持部の空間は、軸方向視にて前記第１永久磁石よりも大きい。このため、第１回転子に第２回転子が固定された状態とされていても、前記空間を通して第１永久磁石を第１回転子に取り付けできるため、工程順が限定されない。よって、製造工程の制約を小さくできる。

また、前記ヨークは、外周部における、軸方向視にて前記第２永久磁石に一致する部分に、回転方向に離間している複数の突出部を備えるものとできる。この構成によれば、ヨークが複数の突出部を備える。このため、ヨークの本体を除き、突出部以外で磁性体を存在しないようにできる。よって、磁束の漏れがヨークで発生することを抑制できる。

本発明は、磁力の弱い永久磁石を組み込んでも、電動機の出力低下、また、出力を維持するために電動機を大型化することを避けられる。よって、実用上差し支えのない永久磁石埋込型電動機を提供できる。

本発明の一実施形態に係る永久磁石埋込型電動機の、固定子、回転子等を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る永久磁石埋込型電動機の、回転子の構成を示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る第２回転子の正面図である。 本発明の一実施形態に係る、第１回転子と第２回転子との位置関係、及び、漏れ磁束の抑制を示す正面図である。 （Ａ）〜（Ｄ）とも、本発明の磁石保持部材の変形形態を示す正面図である。 （Ａ）は本発明の他の変形形態に係るヨークを示す要部拡大正面図であり、（Ｂ）は当該ヨークの一部、及び、当該ヨークに隣接する第２回転子の一部を示す水平断面の断面図であり、（Ｃ）は更に他の変形形態に係るヨークの一部、及び、当該ヨークに隣接する第２回転子の一部を示す水平断面の断面図である。

本発明につき、一実施形態を取り上げて、図面とともに以下説明を行う。本実施形態は回転型の永久磁石埋込型電動機（回転モータ）であり、図１に示すように、固定子１、第１可動子としての第１回転子２、第２可動子としての第２回転子３、ヨーク４を備え、更に、磁石保持部５（図３及び図４参照）を備える。以下、第１回転子２、第２回転子３、ヨーク４をまとめて回転子と呼ぶこともある。なお、図１ではモータケーシングの図示を省略しており、回転軸（シャフト）６についても回転子に対応する部分のみを図示している。なお、以下の「軸方向」「軸周り方向」とは、この回転軸（シャフト）６の延びる方向を基準としている。

固定子１は、円筒状の固定子本体１１と、固定子本体１１内に複数配置されるコイル１２…１２とを備える。固定子本体１１は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板製であって、周方向に均等に位置する複数のスロット１１１…１１１を備えている。各スロット１１１は軸方向に延びる空間を有している。このスロット１１１の空間に、通電により磁界が発生するコイル１２が配置されている。

回転子は、固定子１に磁界が生じることで回転子との間に引き起こされる磁気吸引力及び磁気反発力により、当該固定子１に対して軸周り方向（周方向）に回転する部分である。この回転子の一部である第１回転子２は、前記固定子１の径方向内部に配置されている。前記固定子１の内周面と第１回転子２の外周面との間には径方向に所定寸法の隙間が保たれている。この第１回転子２は、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板製であって、図２に示すように、径方向外側の領域には、周方向に均等に位置する複数の第１永久磁石配置部２１…２１を備えている。各第１永久磁石配置部２１は、軸方向に延びる空間を有しており、この空間は軸方向視で径方向に対して傾くように延びている。周方向に隣り合う２箇所の第１永久磁石配置部２１，２１は、径方向に延びる仮想の面（図示しない）に対して対称となっており、当該２箇所の第１永久磁石配置部２１，２１が軸方向視でＶ字状となっている。このＶ字状とされた第１永久磁石配置部２１，２１の１組が第１回転子２における１個の極（電動機における極）を構成する。各第１永久磁石配置部２１には、一方の磁極が前記固定子１を向くように（詳しくは、一方の磁極が各第１永久磁石配置部２１の厚さ方向を向くように）第１永久磁石２２が配置されている。このため各極Ｐにおいて、第１永久磁石２２から発する磁束は固定子１に向かうように流れる。また、図２に示すように、第１永久磁石２２は第１永久磁石配置部２１の一部に配置されており、第１永久磁石２２の位置しない部分は空間が残されている。この残された空間はフラックスバリア（磁束障壁）として機能する（なお、第１永久磁石配置部２１内の第１永久磁石２２自体も自己の磁束以外の磁束に対してはフラックスバリア（磁束障壁）となる）。

本実施形態では、周方向に隣り合う２箇所の第１永久磁石配置部２１，２１がＶ字状となっており、各第１永久磁石配置部２１に第１永久磁石２２が位置しているがこれに限定されない。例えば、軸方向視で一連のＵ字状に第１永久磁石配置部２１が形成され、このＵ字状の第１永久磁石配置部２１に１個の第１永久磁石２２が位置することで、第１回転子２における１個の極を構成することもできる。また、第１永久磁石配置部２１は、径方向に間隔をおいて二重以上に重ねて形成されることもできる。

第２回転子３は、本実施形態では、図２に示すように、前記第１回転子２の軸方向（幅方向）両端側端面に固定された板状体である。このため第２回転子３は、第１回転子２と共に回転する。この第２回転子３は磁性体からなり、図３に示す形状とされている。具体的には、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板製の板状体である。この第２回転子３は、図２または図４に示すように、一方の磁極の方向が軸方向を向くように配置された第２永久磁石３１を有する。第２永久磁石３１は軸方向視で四隅にアールを有する略長方形である。このため加工性に優れる。第２永久磁石３１は第１回転子２における軸方向端面に接着により固定されている。第２回転子３が第１回転子２に固定された際、第２永久磁石３１（図４に破線で示す）は、第１永久磁石配置部２１及び第１永久磁石２２に対して一部が重なるように位置する。図示のように第２永久磁石３１の一方及び他方の磁極面が、第１回転子２における、第１永久磁石配置部２１の径方向外縁２１２よりも径外である扇形の領域２３（この領域２３の軸方向における内側部分に、第１永久磁石２２及び第２永久磁石３１の磁束が通る）に重なる位置にあるため、第２永久磁石３１が発する磁束を第１永久磁石２２から発する磁束と重畳させて固定子１に向かわせることができる。よって、第１永久磁石２２に磁力の弱い永久磁石を用いた場合であっても、第２永久磁石３１の磁束が第１永久磁石２２自体の磁束と重畳することにより磁束の強化がなされるため、電動機を駆動させるためのトルク（マグネットトルク）を保つことができる。第２回転子３は第２永久磁石３１を保持するための磁石保持部５を備える。この磁石保持部５については後述する。

図３に示すように、前記第２回転子３は径内側に位置する略円板状の本体部３２と、本体部３２の外縁から略径外方向に突出する２本の突出部３３，３３と、前記２本の突出部３３，３３の径外方向先端を結び、前記２本の突出部３３，３３の径方向外側部にそれぞれ交わる外周部３４とを備える。第２回転子３は、複数の第２永久磁石３１…３１を保持するための複数の磁石保持部５…５を備える。各磁石保持部５は、第２回転子３にて、前記本体部３２、前記突出部３３、前記外周部３４により構成された部分である。前述のように突出部３３が本体部３２から径外方向に突出していることから、前記複数の磁石保持部５…５は周方向（回転子の可動方向）に離間して位置している。このように複数の磁石保持部５…５を周方向に離間させることで、第２回転子３の外周領域で周方向へ磁束が流れることを抑制でき、周方向に隣り合う磁石保持部５，５間に漏れ磁束の磁気回路が発生することを抑制できる。本実施形態では、図３に示すように、周方向に均等に８箇所の磁石保持部５…５が形成されている。

ここで、第２回転子３の厚さ寸法（軸方向寸法）は、第２永久磁石３１の厚さ寸法よりも大きく形成することが好ましい。それは、第２回転子３を構成する積層鋼板の強度よりも第２永久磁石３１の強度の方が小さいため、第２回転子３と第２永久磁石３１とが同一厚さであるか、または、第２回転子３よりも第２永久磁石３１の方が厚いと、第２永久磁石３１が他の構成部材や工具等に衝突した際に破損する可能性が高いからである。

突出部３３は、前記本体部３２との接続部分と前記外周部３４との接続部分との間で磁気飽和する磁気飽和部を有するブリッジ部３３１を備える。このブリッジ部３３１は、図４に示すように、前記突出部３３における他の部分及び前記外周部３４の幅寸法よりも幅寸法が小さい（幅狭な）部分である。このような幅寸法が小さい（幅狭な）ブリッジ部３３１を形成することにより、ブリッジ部３３１を通り抜けようとする磁束密度があるレベルを超えると、最も幅狭な部分３３１ａにて磁束が通りにくくなる磁気飽和を起こさせることができる。この最も幅狭な部分３３１ａが磁気飽和部である。このブリッジ部３３１の最も幅狭な部分３３１ａは、第１回転子２の第１永久磁石配置部２１、特に、第１永久磁石配置部２１にて第１永久磁石２２の位置しない空間部分に軸方向視にて一致している。

ここで、第２永久磁石３１から漏れた磁束Ｆが、第１回転子２を経由して、図４に示すように、第２回転子３内を外周部３４から突出部３３経由で本体部３２に通り抜けようとしても、幅方向に交わる断面における断面積が絞られたブリッジ部３３１にて磁気飽和が生じる。このため、突出部３３の径内位置と径外位置との間で磁路が分断されることで、外周部３４から本体部３２に通り抜ける漏れ磁束の磁気回路は発生しない。このことから、外周部３４から本体部３２に通り抜ける磁束の漏れを抑制し、この、漏れを抑制した第２永久磁石３１の磁束を第１永久磁石２２の磁束に加えることができる。よって、抑制できた漏れ磁束の分、電動機を駆動させるためのトルク（マグネットトルク）の低下を抑制できる。そして、磁束漏れの抑制に伴い、リラクタンストルクの低下も抑制できる。

このようにブリッジ部３３１で磁気飽和を生じさせるためには、ブリッジ部３３１のうち磁気飽和部として機能する最も幅狭な部分３３１ａを、第１永久磁石配置部２１における径方向内縁２１１の軸方向延長位置よりも径外の領域（第１永久磁石配置部２１と領域２３とを加えた領域）に位置させる必要がある。最も幅狭な部分３３１ａが第１永久磁石配置部２１における径方向内縁２１１の軸方向延長位置よりも径内に位置していた場合、漏れ磁束はブリッジ部３３１に到るまでに突出部３３から第１回転子２に通り抜けてしまい、漏れ磁束の磁気回路が発生することを抑制できないためである。更に、ブリッジ部３３１の最も幅狭な部分３３１ａは、本実施形態のように、第１永久磁石配置部における径方向内縁２１１の軸方向延長位置よりも径外であり、かつ、径方向外縁２１２の軸方向延長位置よりも径内に位置することがより好ましい。

外周部３４は、回転子の回転時に遠心力がかかる第２永久磁石３１を支持する部分である。この外周部３４により、第２永久磁石３１が遠心力により第１回転子２から外れ、固定子１や電動機のケーシングに衝突することを抑制できる。

また、突出部３３は長手方向が径方向に略一致している。より正確に述べると、各磁石保持部５における、対向する２本の突出部３３，３３の対称中心線が径方向に一致している。このため、前記遠心力により突出部３３にかかる力の方向（前記遠心力により第２永久磁石３１が飛び出そうとする方向に一致）が突出部３３の長手方向に略一致するため、突出部３３に発生する応力は力の作用点までの距離が影響しない引張応力が主にとなる。よって、磁石保持部５に、局所的に曲げ応力が発生することで、磁石保持部５の一部が破壊されることを抑制できる。

また、外周部３４と突出部３３との接続部分３５は、周方向外側に膨出した略半円形状とされている。接続部分３５がこのように丸みを帯びた形状とされることで、前記遠心力により当該接続部分３５にかかる応力を緩和できる。

更に、磁石保持部５は、前記本体部３２、突出部３３、外周部３４により囲まれる保持空間５ａに、第２永久磁石３１（図４に破線で示す）を位置させることができるように構成されている。

ここで本体部３２は、磁石保持部５の形成された部分にて径内方向に凹んだ形状である切欠部３２１を備える。このため、保持空間５ａは本体部３２の外周部のうち、磁石保持部５に隣接する部分を切り欠くように形成される。各磁石保持部５における、対向する２箇所の切欠部３２１,３２１の幅方向（図４上の左右方向）の距離は、突出部３３，３３において保持空間５ａに面する内縁部３３２，３３２同士の距離よりも小さい。よって、切欠部３２１と突出部３３間に図示左右方向に延びる段部３６が形成されている。なお、前記切欠部３２１,３２１の幅方向の距離は、略長方形である第２永久磁石３１の長辺寸法よりも小さい。

また、突出部３３の径外寄りの位置には、保持空間５ａへと突出する支持突部３７が形成されている。この支持突部３７は、幅寸法（図４上の上下寸法）につき、根元側（突出部３３の側）が大きく、先端側（保持空間５ａの側）が小さい先細りの形状とされている。

第２永久磁石３１は、外周部３４の径内側縁部３４１、前記段部３６、前記支持突部３７の先端が接触することで支持される。外周部３４の径内側縁部３４１については、第２永久磁石３１にかかる遠心力を確実に外周部３４が受けるようにするため、第２永久磁石３１の径外縁部と全面的に接触しているが、この前記径内側縁部３４１を除き、第２永久磁石３１と磁石保持部５とは限定された範囲で接触する。このため、第２永久磁石３１と磁石保持部５とが直接接触することによる磁束の漏れを、接触範囲を小さくした分抑制できる。

図４に示すように、前記保持空間５ａは軸方向視にて、前記Ｖ字状とされた第１永久磁石配置部２１，２１の１組において、第１永久磁石２２，２２が位置する部分よりも広い範囲に形成されている。これにより、第１回転子２に第２回転子３が固定された状態とされていても、保持空間５ａを通して第１永久磁石２２を第１永久磁石配置部２１に挿入できるため、工程順が限定されない。このため回転子を製造しやすい。また、第１回転子２単体の状態で必ずしも第１永久磁石２２を取り付けておく必要がないことから、例えば第１回転子２及び第２回転子３が積層鋼板で構成される場合には、第１回転子２を構成する積層鋼板に第２回転子３を構成する積層鋼板を連続的に積層することで、第１回転子２と第２回転子３とを一体に形成することもできる。このように連続的に積層できるとコスト面で有利である。ただしこれに限定されず、第１回転子２と第２回転子３とを別個に形成しておき、後に両者を接着等により一体とすることもできる。

ヨーク４は、図２に示すように前記第２回転子３の軸方向両端側に固定されている。このヨーク４は磁性体からなり、固定子１と回転子本体２との間を磁気的に接続することで、両者間の磁気回路を構成できる。このヨーク３は具体的には、電磁鋼板が軸方向に積層された積層鋼板製の板状体である。このヨーク４は、径内側に位置する本体部４１と、本体部４１の外縁から径外に突出し、周方向に離間している複数の突出部４２…４２を備える。このように複数の突出部４２…４２を周方向に離間させることで、ヨーク４の外周領域で周方向へ磁束が流れることを抑制でき、周方向に隣り合う突出部４２，４２間に漏れ磁束の磁気回路が発生することを抑制できる。各突出部４２は、軸方向視で、第２永久磁石３１の径外側の縁部と周方向の縁部とに略一致する形状である。そして、本体部４１を除き、軸方向視で第２永久磁石３１に重ならない部分には磁性体が位置しない。突出部４２を前記形状とすることにより、第２永久磁石３１の磁束を第１永久磁石２２に通すための磁気回路を構成するために機能する部分だけでヨーク４を構成できるため、前記磁気回路に関係のない磁束の漏れがヨーク４で発生することを抑制できる。

以上、本発明につき一実施形態を取り上げて説明してきたが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、前記実施形態の永久磁石埋込型電動機は回転型（回転モータ）であったが、リニアモータとして実施することも可能である。リニアモータの場合、前記実施形態での回転子に対応する可動子が、所定長さ（直線状または湾曲状）に形成された固定子に沿って可動に構成される。ただし、リニアモータの場合、前記回転モータのような遠心力はほとんど発生しないので、磁石保持部５の形状につき、遠心力を考慮して外周部３４の形状を決定する必要はない。その代わり、可動子の加速・減速の際に第２永久磁石３１にかかる力を考慮して、第２永久磁石３１を支持できるように突出部３３の形状を決定する必要がある。

また、回転型の永久磁石埋込型電動機（回転モータ）の場合、前記実施形態では径方向内側に回転子が位置し、径方向外側に固定子が位置するよう構成されていたが、逆に、径方向内側に固定子が位置し、径方向外側に回転子が位置するよう構成されることもできる。

また、磁石保持部５は前記実施形態のほか種々に変形できる。以下に変形例を数種示す。図５（Ａ）は、磁石保持部５を突出部３３と外周部３４のみで構成したものである。この場合の磁石保持部５は、第１回転子２の軸方向端面に、かしめや接着により取り付けられる。この磁石保持部５においては、突出部３３のうち径内部分を省略できるため、前記実施形態のようなブリッジ部を設けることなしに、漏れ磁束を伝えないようにできる。

図５（Ｂ）は、本体部３２の一部を残して磁石保持部５を枠状に形成したものである。この場合の磁石保持部５も前記と同様、第１回転子２の軸方向端面に取り付けられる。この磁石保持部５では、前記実施形態と同様、ブリッジ部３３１において磁気飽和を生じさせることにより漏れ磁束を伝えないようにしている。

図５（Ａ）（Ｂ）のように磁石保持部５を形成することで、例えば、円板状である第２回転子３の本体部３２を省略できる。このため、第２永久磁石３１を遠心力に抗して支持でき、かつ、回転子を軽量化できる。

図５（Ｃ）は、各突出部３３を並列する２本の部分から構成したものである。前記２本の部分がブリッジ部３３１となる。また、図５（Ｄ）は、外周部３４における周方向中央部分を省略したものである。この場合、第２永久磁石３１に働く遠心力は、外周部３４のほか、第２永久磁石３１自身でも負担されることになるが、前記実施形態と同様、第２永久磁石３１が遠心力により第１回転子２から外れることを抑制できる。

また、ヨーク４を、回転子のうち軸方向一端側にのみ位置させることもできる。また、第１回転子２、第２回転子３、ヨーク４は積層鋼板製のものに限定されず、少なくとも一つを、例えば金属粉を圧縮成形してなるもの、または金属のムク材からなるものとすることもできる。更に、第１回転子２、第２回転子３、ヨーク４につき、部分的に非磁性体を用いることもできる。また、第２永久磁石３１は、前記実施形態の略長方形に限定されず、種々の形状とできる。

また、図２、図４に示すように、１組の第１永久磁石２２，２２に対応し、前記実施形態では１個の第２永久磁石３１が設けられているがこれに限定されず、複数の永久磁石を集合させて第２永久磁石３１が構成されることもできる。このように複数の磁石を集合させた方が、第１永久磁石配置部２１の径方向外側に隣接する扇形の領域２３に、軸方向視で一致するように第２永久磁石３１を形成できるため、第２永久磁石３１に磁束の強化に関する無駄な部分が発生せず有利である。

次に、図６と共に、ヨーク４の変形形態について説明する。前述のように、第２回転子３の厚さ寸法（軸方向寸法）は、第２永久磁石３１の厚さ寸法よりも大きくしておくことが、第２永久磁石３１を破損しにくくする観点においては好ましい。しかしこうすると、第２永久磁石３１が第１回転子２の軸方向端面に固定されることから、第２永久磁石３１とヨーク４との間に空間ができてしまう。このため、この空間が磁気ギャップとなって、第２永久磁石３１からヨーク４に磁束が伝わりにくくなる。

このような磁気ギャップの形成を抑制するため、この変形形態では、ヨーク４が軸方向視にて図６（Ａ）に示す形状とされている。具体的には、突出部４２が前記実施形態よりも周方向及び径方向に一回り大きく形成され、第２永久磁石３１の軸方向視の大きさに略一致した嵌め込み孔４２ａが形成された形状である。この変形形態では、嵌め込み孔４２ａの周囲は全て本体部４１及び突出部４２に囲まれているが、これに限定されず、周方向または径方向に外部と連通した空間を形成することもできる。

前記嵌め込み孔４２ａには、磁性体からなる嵌め込み板４３（図６（Ａ）におけるハッチング部分）が取り付けられる。この変形形態では、軸方向視にて嵌め込み板４３は嵌め込み孔４２ａと略同一形状とされているが、これに限定されない。例えば、軸方向視にて嵌め込み孔４２ａが第２永久磁石３１よりも大きく形成されていた場合には、嵌め込み後に嵌め込み孔４２ａの空間の一部が残るような形状であってもよい。ただし、第２永久磁石３１とヨーク４とを通る磁気回路を構成するため、突出部４２と嵌め込み板４３とは磁束が通るように接触していることが望ましい。

嵌め込み板４３はヨーク４の一部を構成する。この嵌め込み板４３の厚さ寸法（軸方向寸法）は、ヨーク４の厚さ寸法に、第２回転子３の厚さ寸法と第２永久磁石３１の厚さ寸法との差（つまり磁気ギャップとなる空間の厚さ寸法に相当する）を加えた寸法以上とされている。

このように形成された嵌め込み板４３を嵌め込み孔４２ａに取り付けることにより、図６（Ｂ）に示すように、第２永久磁石３１と嵌め込み板４３とを密着させることができるため、第２永久磁石３１とヨーク４との間に前記磁気ギャップとなる空間ができることを抑制できる。このため、第１永久磁石配置部２１と第１永久磁石２２とにより形成される磁気回路において、磁束をスムーズに流すことができる。

また、前記変形形態とは逆に、第２永久磁石３１の厚さ寸法（軸方向寸法）を、第２回転子３の厚さ寸法よりも大きくすることもできる。この変形形態にあっては、前記変形形態と同様に嵌め込み板４３を用いる場合、図６（Ｃ）に示すように、嵌め込み板４３の厚さ寸法は、ヨーク４の厚さ寸法から、第２回転子３の厚さ寸法と第２永久磁石３１の厚さ寸法との差を引いた寸法以上とされる。

このように、第２永久磁石３１の厚さ寸法を、第２回転子３の厚さ寸法（軸方向寸法）よりも大きくすることにより、前記変形形態と同様、第２永久磁石３１とヨーク４との間で空間ができることを抑制でき、第１永久磁石配置部２１と第１永久磁石２２とにより形成される磁気回路において、磁束をスムーズに流すことができる。更に、図６（Ｃ）に示すように、第２回転子３の突出部３３と嵌め込み板４３とを離すことができるため、突出部３３と嵌め込み板４３との間で磁気回路の短絡が発生することを抑制できる。

１ 固定子
１２ コイル
２ 第１可動子、第１回転子
２１ 第１永久磁石配置部
２１１ 第１永久磁石配置部における径方向内縁
２１２ 第１永久磁石配置部における径方向外縁
２２ 第１永久磁石
３ 第２可動子、第２回転子
３１ 第２永久磁石
３２ 本体部
３３ 突出部
３３１ａ 磁気飽和部、ブリッジ部のうち最も幅狭な部分
３４ 外周部
４ ヨーク
４２ 突出部
５ 磁石保持部
５ａ 保持空間

Claims (6)

1. コイルを有する固定子と、
   前記固定子に沿って可動であり、一方の磁極が前記固定子を向くように配置された第１永久磁石を有する第１可動子と、
   前記第１可動子の少なくとも一端側端面に固定された第２可動子であって、一方の磁極が前記一端側端面を向くように配置された第２永久磁石を保持するための、前記可動方向に離間した複数の磁石保持部を有し、少なくとも一部が磁性体からなる第２可動子と、
   前記第２永久磁石の、前記第１可動子とは反対側に位置し、少なくとも一部が磁性体からなるヨークと、を備える永久磁石埋込型電動機。
2. 前記固定子に対して、前記第１可動子、第２可動子、ヨークが回転するよう構成された、回転型の永久磁石埋込型電動機であって、
   前記第１可動子は、前記第１永久磁石を配置できる空間が形成された、軸方向に延びる第１永久磁石配置部を有し、
   前記第２可動子は、径内側に位置する本体部と、前記本体部の外縁から径外に突出する突出部と、前記突出部に対して径方向外側部で交わる外周部と、を有し、
   前記磁石保持部は、前記第２可動子にて、前記本体部、前記突出部、前記外周部により構成された部分であり、
   前記突出部は、前記本体部との接続部分と前記外周部との接続部分との間で磁気飽和する磁気飽和部を有し、
   前記磁気飽和部は、前記第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外に位置する請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
3. 前記磁気飽和部は、前記第１永久磁石配置部における径方向内縁の軸方向延長位置よりも径外であり、かつ、径方向外縁の軸方向延長位置よりも径内に位置する請求項２に記載の永久磁石埋込型電動機。
4. 前記磁気飽和部は、前記突出部における他の部分の幅寸法及び前記外周部の幅寸法よりも幅寸法が小さく形成された部分である請求項２または３に記載の永久磁石埋込型電動機。
5. 前記磁石保持部は、前記本体部、前記突出部、前記外周部により囲まれる保持空間に、前記第２永久磁石が位置するよう構成され、
   前記保持空間は、軸方向視にて前記第１永久磁石配置部のうちで前記第１永久磁石が位置する部分よりも広い範囲に形成されている請求項２〜４のいずれかに記載の永久磁石埋込型電動機。
6. 前記ヨークは、外周部における、軸方向視にて前記第２永久磁石に一致する部分に、回転方向に離間している複数の突出部を備える請求項２〜５のいずれかに記載の永久磁石埋込型電動機。

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