JP2020167912A

JP2020167912A - Permanent magnet motor

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Publication number: JP2020167912A
Application number: JP2019069440A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　光彦; Mitsuhiko Sato; 光彦佐藤; 金子　清一; Seiichi Kaneko; 清一金子
Original assignee: Aichi Electric Co Ltd
Current assignee: Aichi Electric Co Ltd
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP6886994B2

Abstract

To provide a permanent magnet motor in which a q-axial inductance during a low-torque operation in which a current is small, is reduced.SOLUTION: The number of slots 115 of a stator 110 is set to 24, the number of pole pairs P of a rotator 120 is set to 2, and a diameter K of the rotator 120 is set so as to satisfy [45 mm≤K≤90 mm]. A minimal distance H along a radial direction between a second outer peripheral surface part 120d of the rotator 120 and an extension line of a first outer peripheral surface part 120a is set to 2.5 times or more of a minimal distance G between the first outer peripheral surface part 120a of the rotator 120 and a teeth tip surface 114a of the stator 110. An opening angle θ (a mechanical angle) of the first outer peripheral surface part 120a of the rotator 120 against a rotation center O of the rotator 120 is set so as to satisfy [39.5°≤θ≤45.5°]. If the number of the slots is set to 36 and the number of pole pairs P is set to 3, it is set so as to satisfy [(39.5°×2/3)≤θ≤(45.5°×2/3)].SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、回転子に形成された磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている永久磁石電動機に関する。 The present invention relates to a permanent magnet motor in which a permanent magnet is inserted into a magnet insertion hole formed in a rotor.

圧縮機、空調器、車載機器等の駆動装置として永久磁石電動機が用いられている。永久磁石としては、安価なフェライト磁石や、フェライト磁石より高価であるが、残留磁束密度や保持力が大きい希土類磁石、例えば、ネオジウム（Ｎｄ）と鉄（Ｆｅ）を含むネオジウム磁石が用いられる。
永久磁石電動機としては、例えば、特許文献１や非特許文献１に開示されている永久磁石電動機が知られている。特許文献１や非特許文献１に開示されている永久磁石電動機は、固定子と回転子を備えている。回転子は、主磁極と補助磁極を有し、主磁極には、磁石挿入孔が形成され、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。このような永久磁石電動機のトルクＴは、永久磁石による磁束量をΦ、ｑ軸電流をＩｑ、ｄ軸電流をＩｄ、ｑ軸インダクタンスをＬｑ、ｄ軸インダクタンスをＬｄ、回転子の極対数をＰとすると、以下の式で表される。
Ｔ＝Ｐ［Φ×Ｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）×Ｉｄ×Ｉｑ］
上式の右辺の第１項は、永久磁石の磁束によるマグネットトルクを示し、第２項は、回転子の突極性（ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとの差）によるリラクタンストルクを示している。
ここで、（Ｌｑ＞Ｌｄ）に設定するとともに、固定子巻線の電流を進角制御する（負のｄ軸電流Ｉｄを流す）ことにより、リラクタンストルクが正となり、マグネットトルクとリラクタンストルクの和であるトルクＴが増加する。
このため、従来の永久磁石電動機では、リラクタンストルクを有効に利用して永久磁石電動機のトルクＴを増加させるために、ｑ軸インダクタンスＬｑがｄ軸インダクタンスＬｄより十分に大きくなるように構成されている。なお、リラクタンストルクを有効に利用することにより、固定子のティースに巻き付ける固定子巻線の巻数を低減することができる。その結果、固定子巻線の抵抗値が低減され、銅損が低減される。
固定子のティースには、永久磁石による磁束と固定子巻線に電流が流れることによって発生する磁束が流れる。固定子巻線に電流が流れることによって発生する磁束は、電流が増大するにしたがって増加する。すなわち、ティースを流れる磁束は、固定子巻線に流れる電流の増加とともに増加する。このため、固定子巻線に流れる電流が増大すると、ティースの磁束密度が飽和し、ｑ軸インダクタンスＬｑが低下する。
従来の永久磁石電動機は、高効率で、高トルクを発生することを目的としている。すなわち、電流が大きい領域において、ｑ軸インダクタンスＬｑがｄ軸インダクタンスＬｄより大きくなるように設定される。このため、従来の永久磁石電動機では、ｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスＬqは、図９に示されている電流特性を有する。すなわち、ｄ軸インダクタンスＬｄは、電流が増減してもほぼ同じである。一方、ｑ軸インダクタンスＬｑは、電流が小さい時は大きく、電流の増加にともなって、ティースの磁束密度の飽和により低下する。 Permanent magnet electric motors are used as drive devices for compressors, air conditioners, in-vehicle devices, and the like. As the permanent magnet, an inexpensive ferrite magnet or a rare earth magnet which is more expensive than the ferrite magnet but has a large residual magnetic flux density and holding power, for example, a neodymium magnet containing neodymium (Nd) and iron (Fe) is used.
As the permanent magnet electric motor, for example, the permanent magnet electric motor disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 is known. The permanent magnet electric motor disclosed in Patent Document 1 and Non-Patent Document 1 includes a stator and a rotor. The rotor has a main magnetic pole and an auxiliary magnetic pole, a magnet insertion hole is formed in the main magnetic pole, and a permanent magnet is inserted in the magnet insertion hole. The torque T of such a permanent magnet motor is Φ for the amount of magnetic flux generated by the permanent magnet, Iq for the q-axis current, Id for the d-axis current, Lq for the q-axis inductance, Ld for the d-axis inductance, and P for the number of pole pairs of the rotor. Then, it is expressed by the following equation.
T = P [Φ × Iq + (Ld-Lq) × Id × Iq]
The first term on the right side of the above equation shows the magnet torque due to the magnetic flux of the permanent magnet, and the second term shows the reluctance torque due to the salient pole of the rotor (the difference between the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq). There is.
Here, by setting (Lq> Ld) and controlling the advance angle of the stator winding current (flowing a negative d-axis current Id), the reluctance torque becomes positive, and the sum of the reluctance torque and the reluctance torque becomes positive. The torque T is increased.
Therefore, in the conventional permanent magnet motor, the q-axis inductance Lq is configured to be sufficiently larger than the d-axis inductance Ld in order to effectively utilize the reluctance torque and increase the torque T of the permanent magnet motor. .. By effectively using the reluctance torque, the number of turns of the stator winding wound around the teeth of the stator can be reduced. As a result, the resistance value of the stator winding is reduced and the copper loss is reduced.
The magnetic flux generated by the magnetic flux generated by the permanent magnet and the magnetic flux generated by the current flowing through the stator winding flow through the teeth of the stator. The magnetic flux generated by the current flowing through the stator winding increases as the current increases. That is, the magnetic flux flowing through the teeth increases as the current flowing through the stator winding increases. Therefore, when the current flowing through the stator winding increases, the magnetic flux density of the teeth saturates and the q-axis inductance Lq decreases.
Conventional permanent magnet motors are intended to generate high efficiency and high torque. That is, in the region where the current is large, the q-axis inductance Lq is set to be larger than the d-axis inductance Ld. Therefore, in the conventional permanent magnet electric motor, the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq have the current characteristics shown in FIG. That is, the d-axis inductance Ld is almost the same even if the current increases or decreases. On the other hand, the q-axis inductance Lq is large when the current is small, and decreases due to saturation of the magnetic flux density of the teeth as the current increases.

特開２００２−１３６０１１号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2002-136011

電気学会論文集、Ｖｏｌ．１１３−Ｄ、Ｎｏ．１１、頁１３３０−１３３１、１９９３年Proceedings of the Institute of Electrical Engineers of Japan, Vol. 113-D, No. 11, pp. 1330-1331, 1993

従来の永久磁石電動機は、高トルクを得ることが求められていたため、低電流領域において、ｑ軸インダクタンスＬｑがｄ軸インダクタンスＬｄより十分大きくなるように構成されていた。また、従来の永久磁石電動機は、高トルクで運転されることが多かったため、銅損が多く、ｑ軸インダクタンスによる鉄損は問題とされていなかった。
ここで、近年の省エネルギー化の進展にともない、永久磁石電動機は、電流が小さい低トルクで運転される期間が長くなっている。永久磁石電動機を低トルクで運転する場合には、固定子巻線に小さい電流が流れる。この場合、固定子巻線に流れる電流による銅損は少なくなる。一方、従来の永久磁石電動機のｑ軸インダクタンスＬｑは、図９に示されているように、電流が小さいと大きい。ｑ軸インダクタンスＬｑが大きいと、ｑ軸インダクタンスＬｑによる鉄損も多くなる。このため、電流が大きい高トルクでの運転では問題とされていなかった、ｑ軸インダクタンスＬｑによる鉄損の問題が顕在化している。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、ｑ軸インダクタンス、特に、電流が小さい低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスを低減した永久磁石電動機を提供することを目的とする。 Since the conventional permanent magnet electric motor is required to obtain high torque, the q-axis inductance Lq is configured to be sufficiently larger than the d-axis inductance Ld in the low current region. Further, since the conventional permanent magnet motor is often operated with high torque, there is a large amount of copper loss, and iron loss due to q-axis inductance has not been a problem.
Here, with the progress of energy saving in recent years, the permanent magnet electric motor has been operated for a long period of time with a small current and a low torque. When operating a permanent magnet motor with low torque, a small current flows through the stator windings. In this case, the copper loss due to the current flowing through the stator winding is reduced. On the other hand, the q-axis inductance Lq of the conventional permanent magnet motor is large when the current is small, as shown in FIG. When the q-axis inductance Lq is large, the iron loss due to the q-axis inductance Lq also increases. For this reason, the problem of iron loss due to the q-axis inductance Lq, which has not been a problem in operation with a large current and high torque, has become apparent.
The present invention has been devised in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a permanent magnet electric motor in which the q-axis inductance, particularly the q-axis inductance when operating at a low torque with a small current is reduced. To do.

本発明の永久磁石電動機は、固定子と回転子を備えている。
固定子は、周方向に沿って延在するヨークと、ヨークから径方向に沿って径方向内側に延在し、径方向内側に周方向に沿って延在するティース先端面が形成されている複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成される複数のスロットと、各ティースに分布巻き方式で巻き付けられている固定子巻線を有している。ティース先端面によって、固定子内周面が形成される。
回転子は、固定子内側空間内に回転可能に支持されている。また、回転子は、周方向に沿って主磁極と補助磁極が交互に配置されているとともに、主磁極には、軸方向に沿って延在する磁石挿入孔が形成されている。そして、磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている。永久磁石としては、種々の永久磁石を用いることができるが、好適には、ネオジウム系磁石が用いられる。より好適には、ディスプロシウム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ）が拡散されたネオジウム磁石が用いられる。磁石挿入孔に挿入された永久磁石によって、主磁極と補助磁極が規定され、また、主磁極のｄ軸と補助磁極のｑ軸が規定される。なお、ｄ軸は、回転子の回転中心と主磁極の周方向中央を結ぶ線として規定され、ｑ軸は、回転子の回転中心と補助磁極の周方向中央を結ぶ線として規定される。
回転子の外周面は、主磁極のｄ軸と交差する第１外周面部分と、補助磁極のｑ軸と交差する第２外周面部分を有している。第２外周面部分は、第１外周面部分より径方向内側に配置されている。第１外周面部分と第２外周面部分は、好適には、回転子の回転中心を中心点とする、異なる半径の円弧形状を有している。もちろん、第１外周面部分や第２外周面部分の形状は、これに限定されない。
第１発明では、固定子のスロットの数が２４に設定され、回転子の極対数Ｐが２（極数が４）に設定され、回転子の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
また、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが、回転子の第１外周面部分と固定子のティース先端面（固定子内周面）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上に設定されている（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）。なお、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが長くなると、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の配置スペースが狭くなり、十分な磁束を確保することができなくなる。このため、好適には、［Ｈ≦３．５×Ｇ］を満足するように設定される。
また、回転子の回転中心に対する回転子の第１外周面部分の中心角θ（機械角度）が、［３９．５度≦θ≦４５．５度］を満足するように設定されている。
第２発明では、固定子のスロットの数が３６に設定され、回転子の極対数Ｐが３（極数が６）に設定され、回転子の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
また、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが、回転子の第１外周面部分と固定子のティース先端面（固定子内周面）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上に設定されている（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）。なお、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが長くなると、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の配置スペースが狭くなり、十分な磁束を確保することができなくなる。このため、好適には、［Ｈ≦３．５×Ｇ］を満足するように設定される。
また、回転子の回転中心に対する回転子の第１外周面部分の中心角θ（機械角度）が、［（３９．５度×２／３）≦θ≦（４５．５度×２／３）］を満足するように設定されている。
第１発明および第２発明では、ｑ軸インダクタンス、特に、電流が小さい低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスを、従来の永久磁石電動機のｑ軸インダクタンスに比べて大幅に低減することができる。これにより、低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスによる鉄損を大幅に低減することができ、効率を向上させることができる。
第１発明および第２発明の異なる形態では、回転子の外周面は、第１外周面部分と第２外周面部分との間に、直線状に延在する接続部分を有する。接続部分は、好適には、ｄ軸に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在するように形成されるが、径方向（回転中心線を通る方向）に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在するように形成することもできる。接続部分が直線状に延在していると、第１外周面部分と第２外周面部分との間の磁気抵抗が大きく変化する。これにより、磁束が第１外周面部分に集中し、効率が向上する。
本形態では、第２外周面部分を容易に形成することができる。
第１発明および第２発明の異なる形態では、磁石挿入孔は、Ｖ字状、直線状、台形状、円弧状のいずれかの形状に配置されている。
本形態では、種々の構成の回転子を有する永久磁石電動機を得ることができる。 The permanent magnet electric motor of the present invention includes a stator and a rotor.
The stator has a yoke extending along the circumferential direction and a tooth tip surface extending radially inward from the yoke along the radial direction and extending radially inward. It has a plurality of teeth, a plurality of slots formed by adjacent teeth in the circumferential direction, and a stator winding wound around each tooth in a distributed winding manner. The inner peripheral surface of the stator is formed by the tip surface of the teeth.
The rotor is rotatably supported in the space inside the stator. Further, in the rotor, main magnetic poles and auxiliary magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, and magnet insertion holes extending along the axial direction are formed in the main magnetic poles. Then, a permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. As the permanent magnet, various permanent magnets can be used, but a neodymium magnet is preferably used. More preferably, a neodymium magnet in which dysprosium (Dy) or terbium (Tb) is diffused is used. The permanent magnet inserted into the magnet insertion hole defines the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole, and also defines the d-axis of the main magnetic pole and the q-axis of the auxiliary magnetic pole. The d-axis is defined as a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the main magnetic pole, and the q-axis is defined as a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the auxiliary magnetic pole.
The outer peripheral surface of the rotor has a first outer peripheral surface portion that intersects the d-axis of the main magnetic pole and a second outer peripheral surface portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole. The second outer peripheral surface portion is arranged radially inward from the first outer peripheral surface portion. The first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion preferably have arc shapes having different radii with the center of rotation of the rotor as the center point. Of course, the shape of the first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion is not limited to this.
In the first invention, the number of slots of the stator is set to 24, the number of pole pairs P of the rotor is set to 2 (the number of poles is 4), and the diameter K of the rotor satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. It is set to do.
Further, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion is the tooth tip surface (fixed) of the first outer peripheral surface portion of the rotor and the stator. It is set to be 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction with the child inner peripheral surface ([H ≧ 2.5 × G]). When the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor becomes longer, the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. The arrangement space of the magnet becomes narrow, and it becomes impossible to secure a sufficient magnetic flux. Therefore, it is preferably set so as to satisfy [H ≦ 3.5 × G].
Further, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is set so as to satisfy [39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees].
In the second invention, the number of slots of the stator is set to 36, the number of pole pairs P of the rotor is set to 3 (the number of poles is 6), and the diameter K of the rotor satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. It is set to do.
Further, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion is the tooth tip surface (fixed) of the first outer peripheral surface portion of the rotor and the stator. It is set to be 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction with the child inner peripheral surface ([H ≧ 2.5 × G]). When the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor becomes longer, the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. The arrangement space of the magnet becomes narrow, and it becomes impossible to secure a sufficient magnetic flux. Therefore, it is preferably set so as to satisfy [H ≦ 3.5 × G].
Further, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is [(39.5 degrees × 2/3) ≦ θ ≦ (45.5 degrees × 2/3). ] Is set to satisfy.
In the first invention and the second invention, the q-axis inductance, particularly the q-axis inductance when operating at a low torque with a small current, can be significantly reduced as compared with the q-axis inductance of a conventional permanent magnet motor. As a result, iron loss due to q-axis inductance during operation with low torque can be significantly reduced, and efficiency can be improved.
In different embodiments of the first and second inventions, the outer peripheral surface of the rotor has a linearly extending connecting portion between the first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion. The connecting portion is preferably formed so as to extend linearly in parallel with the d-axis (including "approximately parallel"), but is parallel in the radial direction (direction passing through the rotation center line) ("approximately parallel"). It can also be formed so as to extend linearly (including). When the connecting portion extends linearly, the magnetic resistance between the first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion changes significantly. As a result, the magnetic flux is concentrated on the first outer peripheral surface portion, and the efficiency is improved.
In this embodiment, the second outer peripheral surface portion can be easily formed.
In the different embodiments of the first invention and the second invention, the magnet insertion holes are arranged in any of V-shaped, linear, trapezoidal, and arc-shaped.
In this embodiment, it is possible to obtain a permanent magnet electric motor having rotors having various configurations.

本発明の永久磁石電動機では、ｑ軸インダクタンス、特に、低回転数、低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスを低減することができる。 In the permanent magnet electric motor of the present invention, the q-axis inductance, particularly the q-axis inductance when operating at a low rotation speed and a low torque, can be reduced.

第１実施形態の永久磁石電動機の断面図である。It is sectional drawing of the permanent magnet electric motor of 1st Embodiment. 図１の要部拡大図である。It is an enlarged view of the main part of FIG. 第１外周面部分の中心角θ（機械角度）と、効率およびコギングトルクとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the central angle θ (mechanical angle) of the 1st outer peripheral surface portion, efficiency and cogging torque. 第１実施形態の永久磁石電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスの電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current characteristic of the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance of the permanent magnet electric motor of 1st Embodiment. 第２実施形態の永久磁石電動機の回転子の断面図である。It is sectional drawing of the rotor of the permanent magnet electric motor of 2nd Embodiment. 第３実施形態の永久磁石電動機の回転子の断面図である。It is sectional drawing of the rotor of the permanent magnet electric motor of 3rd Embodiment. 第４実施形態の永久磁石電動機の回転子の断面図である。It is sectional drawing of the rotor of the permanent magnet electric motor of 4th Embodiment. 第５実施形態の永久磁石電動機の回転子の断面図である。It is sectional drawing of the rotor of the permanent magnet electric motor of 5th Embodiment. 従来の永久磁石電動機のｄ軸インダクタンスＬｄおよびｑ軸インダクタンスの電流特性を示すグラフである。It is a graph which shows the current characteristic of the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance of a conventional permanent magnet electric motor.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書中では、「軸方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、回転子の回転中心を通る回転中心線の延在方向を示す。「周方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直交する方向から見て、回転子の回転中心を中心点とする円周方向を示す。「径方向」という記載は、回転子が固定子に対して回転可能に配置されている状態において、軸方向に直交する方向から見て、回転子の回転中心を通る方向を示す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present specification, the description "axial direction" indicates the extending direction of the rotation center line passing through the rotation center of the rotor in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator. .. The description of "circumferential direction" refers to the circumferential direction centered on the center of rotation of the rotor when viewed from a direction orthogonal to the axial direction in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator. Shown. The description "radial direction" indicates a direction passing through the rotation center of the rotor when viewed from a direction orthogonal to the axial direction in a state where the rotor is rotatably arranged with respect to the stator.

本発明の永久磁石電動機の第１実施形態１００を、図１、図２を参照して説明する。図１は、第１実施形態の永久磁石電動機１００の断面図であり、図２は、図１の要部拡大図である。
永久磁石電動機１００は、固定子１１０と回転子１２０により構成されている。
固定子１１０は、板状の電磁鋼板を複数枚積層して形成された固定子コアにより構成されている。固定子１１０は、周方向に沿って延在するヨーク１１１と、ヨーク１１１から径方向内側に延在するティース１１２を有している。ティース１１２は、ヨークから径方向に沿って径方向内側に延在するティース基部１１３と、ティース基部１１３の径方向内側に連設され、周方向に沿って延在するティース先端部１１４により形成されている。ティース先端部１１４の径方向内側には、ティース先端面１１４ａが形成されている。ティース先端面１１４ａは、回転中心Ｏを中心点とする円弧形状に形成されている。各ティース１１２のティース先端面１１４ａによって、固定子１１０の内側に固定子内側空間が形成される。ティース先端面１１４ａが、本発明の「固定子内周面」に対応する。
周方向に隣接するティース１１２によりスロット１１５が形成されている。
本実施形態の永久磁石電動機１００では、ティース１１２（スロット１１５）が、２４個設けられている（２４スロットの永久磁石電動機）。そして、固定子巻線（図示省略）は、分布巻き方式で各ティース１１２（詳しくは、ティース基部１１３）に巻き付けられている。
固定子巻線を分布巻き方式で巻き付ける方法としては、種々の方法を用いることができる。
固定子巻線を分布巻き方式で巻き付けることにより、集中巻き方式で巻き付ける場合に比べて、銅損が多いが、高出力を得ることができるとともに、振動や騒音を低減することができる。 The first embodiment 100 of the permanent magnet electric motor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a cross-sectional view of the permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment, and FIG. 2 is an enlarged view of a main part of FIG.
The permanent magnet electric motor 100 is composed of a stator 110 and a rotor 120.
The stator 110 is composed of a stator core formed by laminating a plurality of plate-shaped electromagnetic steel sheets. The stator 110 has a yoke 111 extending along the circumferential direction and a teeth 112 extending radially inward from the yoke 111. The teeth 112 are formed by a teeth base 113 extending radially inward from the yoke and a teeth tip 114 connected radially inward of the teeth base 113 and extending radially inward. ing. A tooth tip surface 114a is formed on the radial inside of the tooth tip 114. The tooth tip surface 114a is formed in an arc shape with the rotation center O as the center point. A space inside the stator is formed inside the stator 110 by the tooth tip surface 114a of each tooth 112. The tooth tip surface 114a corresponds to the "stator inner peripheral surface" of the present invention.
Slot 115 is formed by teeth 112 adjacent to each other in the circumferential direction.
In the permanent magnet electric motor 100 of the present embodiment, 24 teeth 112 (slots 115) are provided (24-slot permanent magnet electric motor). The stator winding (not shown) is wound around each tooth 112 (specifically, the tooth base 113) by a distributed winding method.
As a method of winding the stator winding by the distributed winding method, various methods can be used.
By winding the stator winding by the distributed winding method, copper loss is large as compared with the case of winding by the centralized winding method, but high output can be obtained and vibration and noise can be reduced.

回転子１２０は、板状の電磁鋼板を複数枚積層して形成された回転子コアにより構成されている。回転子１２０は、内周面２１０により形成される回転軸挿入孔に回転軸（図示省略）が挿入され、固定子１１０の固定子内側空間内に回転可能に配置されている。本実施形態では、回転子１２０は、第１外周面部分１２０ａ（後述する）とティース先端面１１４ａ（固定子内周面）との間に空隙（エアギャップ）が保持されるように配置されている。
回転子１２０は、周方向に沿って主磁極［Ａ］〜［Ｄ］と補助磁極［ＡＢ］〜［ＤＡ］が交互に配置されている。本実施形態では、回転子１２０の主磁極の数（極数）が４に設定されている。すなわち、４極構造の回転子１２０を有している（４極の永久磁石電動機）。なお、極数が４の回転子は、極対数Ｐが２である回転子と呼ばれる。
各主磁極には第１磁石挿入孔１３１、第２磁石挿入孔１３２が形成され、第１磁石挿入孔１３１、第２磁石挿入孔１３２には第１永久磁石１４１、第２永久磁石１４２が挿入されている。第１永久磁石１４１、第２永久磁石１４２としては、種々の永久磁石を用いることができるが、好適には、ネオジウム系磁石が用いられる。より好適には、ディスプロシウム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ）が拡散されたネオジウム磁石が用いられる。
第１永久磁石１４１、第２永久磁石１４２によって、主磁極［Ａ］〜［Ｄ］と補助磁極［ＡＢ］〜［ＤＡ］が規定され、また、主磁極［Ａ］〜［Ｄ］のｄ軸と補助磁極［ＡＢ］〜［ＤＡ］のｑ軸が規定される。
ｄ軸は、回転中心Ｏと主磁極［Ａ］〜［Ｄ］の周方向中心を結ぶ線として規定され、ｑ軸は、回転中心Ｏと補助磁極［ＡＢ］〜［ＤＡ］の周方向中心を結ぶ線として規定される。 The rotor 120 is composed of a rotor core formed by laminating a plurality of plate-shaped electromagnetic steel sheets. The rotor 120 has a rotating shaft (not shown) inserted into the rotating shaft insertion hole formed by the inner peripheral surface 210, and is rotatably arranged in the space inside the stator of the stator 110. In the present embodiment, the rotor 120 is arranged so that a gap (air gap) is maintained between the first outer peripheral surface portion 120a (described later) and the tooth tip surface 114a (stator inner peripheral surface). There is.
In the rotor 120, main magnetic poles [A] to [D] and auxiliary magnetic poles [AB] to [DA] are alternately arranged along the circumferential direction. In this embodiment, the number of main magnetic poles (number of poles) of the rotor 120 is set to 4. That is, it has a rotor 120 having a 4-pole structure (a 4-pole permanent magnet motor). A rotor having 4 poles is called a rotor having 2 pole logarithms.
A first magnet insertion hole 131 and a second magnet insertion hole 132 are formed in each main magnetic pole, and a first permanent magnet 141 and a second permanent magnet 142 are inserted into the first magnet insertion hole 131 and the second magnet insertion hole 132. Has been done. As the first permanent magnet 141 and the second permanent magnet 142, various permanent magnets can be used, but a neodymium magnet is preferably used. More preferably, a neodymium magnet in which dysprosium (Dy) or terbium (Tb) is diffused is used.
The first permanent magnets 141 and the second permanent magnets 142 define the main magnetic poles [A] to [D] and the auxiliary magnetic poles [AB] to [DA], and the d-axis of the main magnetic poles [A] to [D]. And the q-axis of the auxiliary magnetic poles [AB] to [DA] are defined.
The d-axis is defined as a line connecting the rotation center O and the circumferential centers of the main magnetic poles [A] to [D], and the q-axis is the circumferential center of the rotation center O and the auxiliary magnetic poles [AB] to [DA]. It is defined as a connecting line.

回転子１２０の回転子外周面は、ｄ軸と交差する第１外周面部分１２０ａ、ｑ軸と交差し、第１外周面部分１２０ａより径方向内側に形成されている第２外周面部分１２０ｄ、第１外周面部分１２０ａと第２外周面部分１２０ｄを接続する接続部分１２０ｂおよび１２０ｃを有している。第２外周面部分１２０ｄ、接続部分１２０ｂおよび１２０ｃは、第１外周面部分１２０ａを切欠いた切欠部の底面、周方向一方側（時計方向側）の側面および周方向他方側（反時計方向側）の側面ということもできる。
本実施形態では、第１外周面部分１２０ａは、回転中心Ｏを中心点とする半径Ｒ１（Ｒ１＝Ｋ／２）の円弧形状を有し、第２外周面部分１２０ｄは、回転中心Ｏを中心点とする、半径Ｒ１より小さい半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）の円弧形状を有している。また、接続部分１２０ｂ、１２０ｃは、ｄ軸に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在している。接続部分１２０ｂ、１２０ｃの形状は、回転中心Ｏを通る径方向に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在するように形成することもできる。なお、第１外周面部分１２０ａ、第２外周面部分１２０ｄ、接続部分１２０ｂ、１２０ｃの形状は、これに限定されない。 The rotor outer peripheral surface of the rotor 120 has a first outer peripheral surface portion 120a that intersects the d-axis, and a second outer peripheral surface portion 120d that intersects the q-axis and is formed radially inward from the first outer peripheral surface portion 120a. It has connecting portions 120b and 120c that connect the first outer peripheral surface portion 120a and the second outer peripheral surface portion 120d. The second outer peripheral surface portion 120d, the connecting portions 120b and 120c are the bottom surface of the notched portion notched from the first outer peripheral surface portion 120a, the side surface on one side in the circumferential direction (clockwise side) and the other side in the circumferential direction (counterclockwise side). It can also be said to be the side of.
In the present embodiment, the first outer peripheral surface portion 120a has an arc shape having a radius R1 (R1 = K / 2) centered on the rotation center O, and the second outer peripheral surface portion 120d is centered on the rotation center O. It has an arc shape with a radius R2 (R2 <R1) smaller than the radius R1 as a point. Further, the connecting portions 120b and 120c extend linearly in parallel with the d-axis (including "substantially parallel"). The shapes of the connecting portions 120b and 120c can also be formed so as to extend linearly in a radial direction (including "substantially parallel") passing through the center of rotation O. The shapes of the first outer peripheral surface portion 120a, the second outer peripheral surface portion 120d, and the connecting portions 120b and 120c are not limited to this.

本実施形態では、主磁極［Ａ］〜［Ｄ］には、直線状に延在する第１磁石挿入孔１３１と第２磁石挿入孔１３２が、ｄ軸を挟んで両側に、回転中心Ｏ側に飛び出ているＶ字状に形成されている。
第１磁石挿入孔１３１の内周側端壁部と第２磁石挿入孔１３２の内周側端壁部の間には、ｄ軸に平行（「略平行」を含む）に延在する中央ブリッジ部１２５が形成されている。また、第１磁石挿入孔１３１の外周側端壁部と第２外周面部分１２０ｂの間には、外周ブリッジ部１２６が形成され、第２磁石挿入孔１３２の外周側端壁部と第２外周面部分１２０ｂの間には、外周ブリッジ部１２７が形成されている。
第１磁石挿入孔１３１と第２磁石挿入孔１３２には、直線状に延在する第１永久磁石１４１と第２永久磁石１４２が挿入されている。第１永久磁石１４１および第２永久磁石１４２の両端には、空隙が設けられている。 In the present embodiment, the first magnet insertion holes 131 and the second magnet insertion holes 132 extending linearly are provided on both sides of the main magnetic poles [A] to [D] on both sides of the d-axis on the rotation center O side. It is formed in a V shape that protrudes into the magnet.
A central bridge extending parallel to the d-axis (including "substantially parallel") between the inner peripheral side end wall of the first magnet insertion hole 131 and the inner peripheral end wall of the second magnet insertion hole 132. Part 125 is formed. Further, an outer peripheral bridge portion 126 is formed between the outer peripheral side end wall portion of the first magnet insertion hole 131 and the second outer peripheral surface portion 120b, and the outer peripheral side end wall portion and the second outer peripheral surface portion of the second magnet insertion hole 132 are formed. An outer peripheral bridge portion 127 is formed between the surface portions 120b.
The first permanent magnet 141 and the second permanent magnet 142 extending linearly are inserted into the first magnet insertion hole 131 and the second magnet insertion hole 132. Spaces are provided at both ends of the first permanent magnet 141 and the second permanent magnet 142.

次に、本実施形態において、ｑ軸インダクタンスＬｑを低減する構成について説明する。
なお、本実施形態では、回転子１２０の直径Ｋが、［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］の範囲内に設定されている。また、前述したように、固定子１１０のスロット１１５の数が２４に設定され（２４スロット）、回転子１２０の主磁極の数が４に設定されている（４極あるいは極対数Ｐが２）。 Next, in the present embodiment, a configuration for reducing the q-axis inductance Lq will be described.
In the present embodiment, the diameter K of the rotor 120 is set within the range of [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. Further, as described above, the number of slots 115 of the stator 110 is set to 24 (24 slots), and the number of main magnetic poles of the rotor 120 is set to 4 (4 poles or 2 pole logarithms P). ..

図２に示されているように回転子１２０を流れる磁束として、磁束Φ１〜磁束Φ４が考えられる。
磁束Φ１は、隣接する主磁極間を流れる磁束である。例えば、主磁極Ａのｄ軸側から回転子１２０に流れ込み、主磁極Ａに対して周方向一方側（図２において、時計方向）に隣接する主磁極Ｂのｄ軸側から流れ出る磁束である。磁束Φ１によってｄ軸インダクタンスＬｄが定まる。
磁束Φ２は、第１外周面部分１２０ａを介して流れる磁束である。例えば、第１外周面部分１２０ａの周方向他方側から回転子１２０に流れ込み、同じ第１外周面部分１２０ａの周方向一方側から流れ出る。
磁束Φ３は、隣接する補助磁極間を流れる磁束である。例えば、主磁極Ａと主磁極Ａに対して周方向他方側（図２において、反時計方向）に隣接する主磁極Ｄとの間の補助磁極ＤＡ側から回転１２０に流れ込み、主磁極Ａと主磁極Ａに対して周方向一方側に隣接する主磁極Ｂとの間の補助磁極ＡＢ側から流れ出る。
磁束Φ４は、主磁極の内周側を流れる磁束である。例えば、主磁極Ａの周方向他方側から回転子１２０に流れ込み、磁石挿入孔１３１の外周側および磁石挿入孔１３２の外周側を介して主磁極Ａの周方向一方側から流れ出る磁束である。
磁束Φ２〜Φ４によってｑ軸インダクタンスＬｑが決まる。 As the magnetic flux flowing through the rotor 120 as shown in FIG. 2, magnetic flux Φ1 to magnetic flux Φ4 can be considered.
The magnetic flux Φ1 is a magnetic flux flowing between adjacent main magnetic poles. For example, it is a magnetic flux that flows into the rotor 120 from the d-axis side of the main magnetic pole A and flows out from the d-axis side of the main magnetic pole B adjacent to one side in the circumferential direction (clockwise in FIG. 2) with respect to the main magnetic pole A. The d-axis inductance Ld is determined by the magnetic flux Φ1.
The magnetic flux Φ2 is a magnetic flux that flows through the first outer peripheral surface portion 120a. For example, it flows into the rotor 120 from the other side in the circumferential direction of the first outer peripheral surface portion 120a, and flows out from one side in the circumferential direction of the same first outer peripheral surface portion 120a.
The magnetic flux Φ3 is a magnetic flux flowing between adjacent auxiliary magnetic poles. For example, the main magnetic pole A and the main magnetic pole A flow into the rotation 120 from the auxiliary magnetic pole DA side between the main magnetic pole A and the main magnetic pole D adjacent to the other side in the circumferential direction (counterclockwise direction in FIG. 2). It flows out from the auxiliary magnetic pole AB side between the main magnetic pole B adjacent to one side in the circumferential direction with respect to the magnetic pole A.
The magnetic flux Φ4 is a magnetic flux flowing on the inner peripheral side of the main magnetic pole. For example, it is a magnetic flux that flows into the rotor 120 from the other side in the circumferential direction of the main magnetic pole A and flows out from one side in the circumferential direction of the main magnetic pole A via the outer peripheral side of the magnet insertion hole 131 and the outer peripheral side of the magnet insertion hole 132.
The q-axis inductance Lq is determined by the magnetic fluxes Φ2 to Φ4.

ｑ軸インダクタンスＬｑを減少させるために、磁束Φ３および磁束Φ４が流れ難いように構成する。本実施形態では、第２外周面部分１２０ｄと、第１外周面部分１２０ａを周方向に沿って延ばした線（図２に２点鎖線で示されている延在線）との間の径方向に沿った距離の最小値（最短距離）Ｈを大きくしている。すなわち、切欠部の径方向に沿った深さの最小値（最小深さ）Ｈを大きくしている。
種々検討した結果、第２外周面部分１２０ｄと第１外周面部分１２０ａの延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈを、第１外周面部分１２０ａと固定子内周面（固定子１１０のティース先端面１１４ａ）との間の径方向に沿った距離の最小値（最短距離）Ｇの２．５倍以上に（［Ｈ≧２．５×Ｇ］を満足するように）設定することにより、磁束Φ３および磁束Φ４が流れ難くなることが判明した。なお、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが長くなると、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の配置スペースが狭くなり、十分な磁束を確保することができなくなる。このため、好適には、［Ｈ≦３．５×Ｇ］を満足するように設定される。 In order to reduce the q-axis inductance Lq, the magnetic flux Φ3 and the magnetic flux Φ4 are configured to be difficult to flow. In the present embodiment, in the radial direction between the second outer peripheral surface portion 120d and the line extending the first outer peripheral surface portion 120a along the circumferential direction (extended line shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2). The minimum value (shortest distance) H of the distance along the line is increased. That is, the minimum value (minimum depth) H of the depth along the radial direction of the notch portion is increased.
As a result of various studies, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion 120d and the extending line of the first outer peripheral surface portion 120a is determined by the first outer peripheral surface portion 120a and the inner peripheral surface of the stator (fixer). Set to 2.5 times or more (satisfying [H ≧ 2.5 × G]) of the minimum value (shortest distance) G of the distance along the radial direction from the tooth tip surface 114a) of 110. As a result, it was found that the magnetic flux Φ3 and the magnetic flux Φ4 became difficult to flow. When the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor becomes longer, the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. The arrangement space of the magnet becomes narrow, and it becomes impossible to secure a sufficient magnetic flux. Therefore, it is preferably set so as to satisfy [H ≦ 3.5 × G].

次に、［Ｈ≧２．５×Ｇ］を満足するように設定し、低トルク（すなわち、小さい電流）で運転した状態で、第１外周面部分１２０ａの回転中心Ｏに対する中心角θ（機械角度）について検討した。なお、第１外周面部分１２０ａの中心角θは、第１外周面部分１２０ａと周方向一方側の接続部分１２０ｃとの接続部Ｎと回転中心Ｏを結ぶ線と、第１外周面部分１２０ａと周方向他方側の接続部分１２０ｂとの接続部Ｍと回転中心Ｏを結ぶ線により形成される角度である。
角度θが変化すると、回転子１２０が回転中に、回転子１２０の第１外周面部分１２０ａと対向するティース１１２の数が変化する。すなわち、第１外周面部分１２０ａを介して流れる磁束量が変化する。
なお、ティース間隔（周方向に隣接する、ティース１１２の中心線の周方向に沿った間隔）の中心角Ｗは、スロット１１５の数Ｓによって一義的に定まる（［Ｗ（度）＝３６０度／Ｓ］）。 Next, the central angle θ (machine) with respect to the rotation center O of the first outer peripheral surface portion 120a is set so as to satisfy [H ≧ 2.5 × G] and operated with a low torque (that is, a small current). Angle) was examined. The central angle θ of the first outer peripheral surface portion 120a includes a line connecting the connection portion N between the first outer peripheral surface portion 120a and the connection portion 120c on one side in the circumferential direction and the rotation center O, and the first outer peripheral surface portion 120a. It is an angle formed by a line connecting the connection portion M with the connection portion 120b on the other side in the circumferential direction and the rotation center O.
When the angle θ changes, the number of teeth 112 facing the first outer peripheral surface portion 120a of the rotor 120 changes while the rotor 120 is rotating. That is, the amount of magnetic flux flowing through the first outer peripheral surface portion 120a changes.
The central angle W of the tooth spacing (distance along the circumferential direction of the center line of the teeth 112 adjacent to the circumferential direction) is uniquely determined by the number S of slots 115 ([W (degree) = 360 degrees /). S]).

角度θに対する電動機の効率とコギングトルクとの関係が、図３に示されている。
図３から、角度θが３５度と５０度の範囲内（［３５度≦θ≦５０度］）で、効率が高いことが理解できる。
また、角度θが３９．５度と４５．５度の範囲内（［３９．５度≦θ≦４５．５度］）で、コギングトルクが小さいことが理解できる。
以上の点から、第２外周面部分１２０ｄと第１外周面部分１２０ａの延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈを、第１外周面部分１２０ａと固定子内周面（ティース先端面１４１ａ）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上（［Ｈ≧２．５×Ｇ］に設定するとともに、第１外周面部分１２０ａの中心角θを３９．５度と４５．５度の範囲内（［３９．５度≦θ≦４５．５度］）に設定することにより、低トルクで運転した場合に、コギングトルクを低減しながら効率を向上させることができることが理解できる。 The relationship between the efficiency of the electric motor and the cogging torque with respect to the angle θ is shown in FIG.
From FIG. 3, it can be understood that the efficiency is high when the angle θ is within the range of 35 degrees and 50 degrees ([35 degrees ≤ θ ≤ 50 degrees]).
Further, it can be understood that the cogging torque is small when the angle θ is within the range of 39.5 degrees and 45.5 degrees ([39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees]).
From the above points, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion 120d and the extending line of the first outer peripheral surface portion 120a is set between the first outer peripheral surface portion 120a and the inner peripheral surface of the stator (teeth tip). The center angle θ of the first outer peripheral surface portion 120a is set to 39.5 times or more ([H ≧ 2.5 × G]) of the shortest distance G along the radial direction with the surface 141a). By setting within the range of degrees and 45.5 degrees ([39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees]), it is possible to improve efficiency while reducing cogging torque when operating at low torque. I understand what I can do.

本実施形態の永久磁石電動機１００、すなわち、固定子１１０のスロット１１５の数が２４、回転子１２０の極対数Ｐが２、回転子１２０の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足、回転子１２０の第２外周面部分１２０ｄと第１外周面部分１２０ａの延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが、第１外周面部分１２０ａと固定子１１０の固定子内周面（ティース先端面１１４ａ）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上、第１外周面部分１２０ａの中心角θが［３９．５度≦θ≦４５．５度］を満足している永久磁石電動機１００におけるｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの電流特性が、図４に示されている。
図４と図９を比較すると、本実施形態の永久磁石電動機１００におけるｑ軸インダクタンスは、図９に示されている、従来の永久磁石電動機におけるｑ軸インダクタンスより低減していること、特に、電流が小さい領域において大幅に低減していることが理解できる。
なお、永久磁石として、ネオジウム系磁石、より好適には、ディスプロシウム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ）が拡散されたネオジウム磁石が用いられ、回転子の極対数Ｐが２に設定され、回転子の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足する範囲内において、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の形状が、永久磁石電動機で用いられている一般的な形状に設定される場合には、図４に示されているｑ軸インダクタンスの電流特性が得られる。
以上のように、本実施形態の永久磁石電動機は、電流が小さい低トルクでの運転時において、ｑ軸インダクタンスＬｑによる鉄損を大幅に低減することができ、効率を向上させることができる。 The permanent magnet electric motor 100 of the present embodiment, that is, the number of slots 115 of the stator 110 is 24, the number of pole pairs P of the rotor 120 is 2, and the diameter K of the rotor 120 satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm] and rotates. The shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion 120d of the child 120 and the extending line of the first outer peripheral surface portion 120a is the stator inner peripheral surface of the first outer peripheral surface portion 120a and the stator 110. 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction with the tooth tip surface 114a), and the central angle θ of the first outer peripheral surface portion 120a satisfies [39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees]. The current characteristics of the d-axis inductance Ld and the q-axis inductance Lq in the permanent magnet electric motor 100 are shown in FIG.
Comparing FIGS. 4 and 9, the q-axis inductance of the permanent magnet motor 100 of the present embodiment is smaller than the q-axis inductance of the conventional permanent magnet motor shown in FIG. 9, in particular, the current. It can be seen that is significantly reduced in a small area.
As the permanent magnet, a neodymium magnet, more preferably a neodymium magnet in which disprosium (Dy) or terbium (Tb) is diffused is used, the pole pair number P of the rotor is set to 2, and the rotor is used. The shape of the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole, becomes a general shape used in the permanent magnet electric motor within the range where the diameter K of the magnet satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. When set, the current characteristics of the q-axis inductance shown in FIG. 4 are obtained.
As described above, the permanent magnet electric motor of the present embodiment can significantly reduce the iron loss due to the q-axis inductance Lq during operation at a low torque with a small current, and can improve the efficiency.

第１実施形態の永久磁石電動機１００では、軸方向に直角な断面で見て、４極構造（極対数Ｐ＝２）で、各主磁極Ａ〜Ｄに、直線状に延在する第１磁石挿入孔１３１および第２磁石挿入孔１３２が、回転中心Ｏ側に飛び出ているＶ字状に形成され、第１磁石挿入孔１３１および第２磁石挿入孔１３２それぞれに、直線状に延在する第１永久磁石１４１および第２永久磁石１４２が挿入されている回転子１２０を用いたが、回転子の各主磁極の磁石挿入孔の配置形状等は種々変更可能である。 The permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment has a four-pole structure (pole pair number P = 2) when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, and a first magnet extending linearly on each of the main magnetic poles A to D. The insertion hole 131 and the second magnet insertion hole 132 are formed in a V shape protruding toward the rotation center O side, and extend linearly in each of the first magnet insertion hole 131 and the second magnet insertion hole 132. Although the rotor 120 into which the 1st permanent magnet 141 and the 2nd permanent magnet 142 are inserted is used, the arrangement shape of the magnet insertion holes of each main magnetic pole of the rotor can be changed in various ways.

第２実施形態の永久磁石電動機の回転子２２０が、図５に示されている。
図５に示されている回転子２２０は、４極構造（極対数Ｐ＝２）で、各主磁極に、直線状に延在する磁石挿入孔２３１が、ｄ軸と交差する方向（好適には、直角な方向）に形成されている。そして、磁石挿入孔２３１に、直線状に延在する永久磁石２４１が挿入されている。
回転子２２０の外周面は、ｄ軸と交差する第１外周面部分２２０ａ、ｑ軸と交差する第２外周面部分２２０ｄ、接続部分２２０ｂおよび２２０ｃを有している。 The rotor 220 of the permanent magnet motor of the second embodiment is shown in FIG.
The rotor 220 shown in FIG. 5 has a four-pole structure (pole logarithm P = 2), and a magnet insertion hole 231 extending linearly in each main magnetic pole intersects the d-axis (preferably). Is formed in the direction perpendicular to). Then, a permanent magnet 241 extending linearly is inserted into the magnet insertion hole 231.
The outer peripheral surface of the rotor 220 has a first outer peripheral surface portion 220a that intersects the d-axis, a second outer peripheral surface portion 220d that intersects the q-axis, and connecting portions 220b and 220c.

第３実施形態の永久磁石電動機の回転子３２０が、図６に示されている。
図６に示されている回転子３２０は、４極構造（極対数Ｐ＝２）で、各主磁極に、円弧状に延在する磁石挿入孔３３１が、ｄ軸と交差するとともに、回転中心０側に飛び出るように形成されている。そして、磁石挿入孔３３１に、円弧状に延在する永久磁石３４１が挿入されている。
回転子３２０の外周面は、ｄ軸と交差する第１外周面部分３２０ａ、ｑ軸と交差する第２外周面部分３２０ｄ、接続部分３２０ｂおよび３２０ｃを有している。 The rotor 320 of the permanent magnet motor of the third embodiment is shown in FIG.
The rotor 320 shown in FIG. 6 has a 4-pole structure (pole logarithm P = 2), and magnet insertion holes 331 extending in an arc shape intersect the d-axis at each main magnetic pole, and the center of rotation. It is formed so as to pop out to the 0 side. Then, a permanent magnet 341 extending in an arc shape is inserted into the magnet insertion hole 331.
The outer peripheral surface of the rotor 320 has a first outer peripheral surface portion 320a that intersects the d-axis, a second outer peripheral surface portion 320d that intersects the q-axis, and connecting portions 320b and 320c.

第４実施形態の永久磁石電動機の回転子４２０が、図７に示されている。
図７に示されている回転子４２０は、４極構造（極対数Ｐ＝２）で、各主磁極に、直線状に延在する第１〜第３磁石挿入孔４３１〜４３３が、回転中心Ｏ側に飛び出る台形状に形成されている。そして、第１〜第３磁石挿入孔４３１〜４３３それぞれに、直線状に延在する第１〜第３永久磁石４４１〜４４３が挿入されている。
回転子４２０の外周面は、ｄ軸と交差する第１外周面部分４２０ａ、ｑ軸と交差する第２外周面部分４２０ｄ、接続部分４２０ｂおよび４２０ｃを有している。
なお、各主磁極に、回転中心Ｏ側に飛び出ている台形状の磁石挿入孔を形成し、磁石挿入孔に、直線状に延在する第１〜第３の永久磁石を挿入することもできる。 The rotor 420 of the permanent magnet motor of the fourth embodiment is shown in FIG.
The rotor 420 shown in FIG. 7 has a four-pole structure (pole logarithm P = 2), and the first to third magnet insertion holes 431 to 433 extending linearly on each main magnetic pole are rotation centers. It is formed in a trapezoidal shape that protrudes to the O side. Then, the first to third permanent magnets 441 to 443 extending linearly are inserted into each of the first to third magnet insertion holes 431 to 433.
The outer peripheral surface of the rotor 420 has a first outer peripheral surface portion 420a that intersects the d-axis, a second outer peripheral surface portion 420d that intersects the q-axis, and connecting portions 420b and 420c.
It is also possible to form a trapezoidal magnet insertion hole protruding toward the rotation center O side in each main magnetic pole, and insert the first to third permanent magnets extending linearly into the magnet insertion hole. ..

第５実施形態の永久磁石電動機の回転子５２０が、図８に示されている。
図８に示されている回転子５２０は、６極構造（極対数Ｐ＝３）（極対数が２である永久磁石電動機）で、各主磁極に、第１実施形態の回転子１２０と同様に、直線状に延在する第１磁石挿入孔５３１と第２磁石挿入孔５３２が、ｄ軸を挟んで両側に、回転中心Ｏ側に飛び出ているＶ字状に形成されている。そして、第１磁石挿入孔５３１および第２磁石挿入孔５３２それぞれに、直線状に延在している第１永久磁石５４１および第２永久磁石５４２が挿入されている。
なお、第５実施形態の永久磁石電動機では、固定子のスロットが、３６個設けられている（３６スロットの永久磁石電動機）。
また、本実施形態の永久磁石電動機では、回転子の回転中心Ｏに対する回転子５２０の第１外周面部分５２０ａの中心角θ（機械角度）が、［（３９．５度×２／３）≦θ≦（４５．５度×２／３）］を満足するように設定されている。
回転子５２０の直径Ｋは、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
回転子５２０の第２外周面部分５２０ｄと第１外周面部分５２０ａの延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈは、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、第１外周面部分５２０ａと固定子内周面との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）に設定されている。
本実施形態の永久磁石電動機においても、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、低トルクでの運転時における、ｑ軸インダクタンスＬｑを大幅に低減することができる。これにより、低トルクでの運転時における、ｑ軸インダクタンスＬｑによる鉄損を大幅に低減することができ、効率を向上させることができる。 The rotor 520 of the permanent magnet motor of the fifth embodiment is shown in FIG.
The rotor 520 shown in FIG. 8 has a 6-pole structure (pole pair number P = 3) (permanent magnet motor having a pole pair number of 2), and has the same main magnetic poles as the rotor 120 of the first embodiment. The first magnet insertion hole 531 and the second magnet insertion hole 532 extending linearly are formed in a V shape protruding toward the rotation center O side on both sides of the d-axis. Then, the first permanent magnet 541 and the second permanent magnet 542 extending linearly are inserted into the first magnet insertion hole 531 and the second magnet insertion hole 532, respectively.
The permanent magnet motor of the fifth embodiment is provided with 36 stator slots (36-slot permanent magnet motor).
Further, in the permanent magnet electric motor of the present embodiment, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion 520a of the rotor 520 with respect to the rotation center O of the rotor is [(39.5 degrees × 2/3) ≦. θ ≦ (45.5 degrees × 2/3)] is set to be satisfied.
The diameter K of the rotor 520 is set so as to satisfy [45 mm ≦ K ≦ 90 mm] as in the permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment.
The shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion 520d of the rotor 520 and the extending line of the first outer peripheral surface portion 520a is the first outer peripheral surface as in the permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment. It is set to be 2.5 times or more ([H ≧ 2.5 × G]) of the shortest distance G along the radial direction between the surface portion 520a and the inner peripheral surface of the stator.
In the permanent magnet motor of the present embodiment as well, similarly to the permanent magnet motor 100 of the first embodiment, the q-axis inductance Lq during operation at low torque can be significantly reduced. As a result, iron loss due to the q-axis inductance Lq during operation at low torque can be significantly reduced, and efficiency can be improved.

本発明は、実施形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である、
回転子の各主磁極に形成される磁石挿入孔の形状、数や配置位置、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の形状、数や挿入位置等は適宜変更可能である。
実施形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。 The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions can be made.
The shape, number and arrangement position of the magnet insertion holes formed in each main magnetic pole of the rotor, the shape, number and insertion position of the permanent magnets to be inserted into the magnet insertion holes can be appropriately changed.
Each configuration described in the embodiment may be used alone, or a plurality of configurations selected as appropriate may be used in combination.

１００永久磁石電動機
１１０固定子
１１１ヨーク
１１２ティース
１１３ティース基部
１１４ティース先端部
１１４ａティース先端面（固定子内周面）
１１５スロット
１２０、２２０、３２０、４２０、５２０回転子
１２０ａ、２２０ａ、３２０ａ、４２０ａ、５２０ａ第１外周面部分
１２０ｂ、１２０ｃ、２２０ｂ、２２０ｃ、３２０ｂ、３２０ｃ、４２０ｂ、４２０ｃ、５２０ｂ、５２０ｃ接続部分
１２０ｄ、２２０ｄ、３２０ｄ、４２０ｄ、５２０ｄ第２外周面部分
１２５中央ブリッジ部
１２６、１２７外周ブリッジ部
１３１、１３２、２３１、３３１、４３１、４３２、４３３、５３１、５３２磁石挿入孔
１４１、１４２、２４１、３４１、４４１、４４２、４４３、５４１、５４２永久磁石
２１０内周面（回転子内周面） 100 Permanent magnet motor 110 Stator 111 York 112 Teeth 113 Teeth base 114 Teeth tip 114a Stator tip surface (stator inner peripheral surface)
115 Slots 120, 220, 320, 420, 520 Rotors 120a, 220a, 320a, 420a, 520a First outer peripheral surface portions 120b, 120c, 220b, 220c, 320b, 320c, 420b, 420c, 520b, 520c connection portions 120d, 220d, 320d, 420d, 520d Second outer peripheral surface portion 125 Central bridge portion 126, 127 Outer peripheral bridge portion 131, 132, 231, 331, 431, 432, 433, 53, 532 Magnet insertion holes 141, 142, 241, 341, 441, 442, 443, 541, 542 Permanent magnet 210 inner peripheral surface (rotor inner peripheral surface)

本発明の永久磁石電動機は、固定子と回転子を備えている。
固定子は、周方向に沿って延在するヨークと、ヨークから径方向に沿って径方向内側に延在し、径方向内側に周方向に沿って延在するティース先端面が形成されている複数のティースと、周方向に隣接するティースによって形成される複数のスロットと、各ティースに分布巻き方式で巻き付けられている固定子巻線を有している。ティース先端面によって、固定子内周面が形成される。
回転子は、固定子内側空間内に回転可能に支持されている。また、回転子は、周方向に沿って主磁極と補助磁極が交互に配置されているとともに、主磁極には、軸方向に沿って延在する磁石挿入孔が形成されている。そして、磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている。永久磁石としては、種々の永久磁石を用いることができるが、好適には、ネオジウム系磁石が用いられる。より好適には、ディスプロシウム（Ｄｙ）やテルビウム（Ｔｂ）が拡散されたネオジウム磁石が用いられる。磁石挿入孔に挿入された永久磁石によって、主磁極と補助磁極が規定され、また、主磁極のｄ軸と補助磁極のｑ軸が規定される。なお、ｄ軸は、回転子の回転中心と主磁極の周方向中央を結ぶ線として規定され、ｑ軸は、回転子の回転中心と補助磁極の周方向中央を結ぶ線として規定される。
回転子の外周面は、主磁極のｄ軸と交差する第１外周面部分と、補助磁極のｑ軸と交差する第２外周面部分と、第１外周面部分と第２外周面部分を接続する接続部分を有している。第１外周面部分は、回転子の回転中心を中心点とする半径Ｒ１の円弧形状を有し、第２外周面部分は、回転子の回転中心を中心点とし、半径Ｒ１より小さい半径Ｒ２（Ｒ２＜Ｒ１）の円弧形状を有している。
第１発明では、固定子のスロットの数が２４に設定され、回転子の極対数Ｐが２（極数が４）に設定され、回転子の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
また、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが、回転子の第１外周面部分と固定子のティース先端面（固定子内周面）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上に設定されている（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）。なお、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが長くなると、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の配置スペースが狭くなり、十分な磁束を確保することができなくなる。このため、好適には、［Ｈ≦３．５×Ｇ］を満足するように設定される。
また、回転子の回転中心に対する回転子の第１外周面部分の中心角θ（機械角度）が、［３９．５度≦θ≦４５．５度］を満足するように設定されている。
第２発明では、固定子のスロットの数が３６に設定され、回転子の極対数Ｐが３（極数が６）に設定され、回転子の直径Ｋが［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
また、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが、回転子の第１外周面部分と固定子のティース先端面（固定子内周面）との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上に設定されている（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）。なお、回転子の第２外周面部分と第１外周面部分の延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈが長くなると、磁石挿入孔、すなわち、磁石挿入孔に挿入される永久磁石の配置スペースが狭くなり、十分な磁束を確保することができなくなる。このため、好適には、［Ｈ≦３．５×Ｇ］を満足するように設定される。
また、回転子の回転中心に対する回転子の第１外周面部分の中心角θ（機械角度）が、［（３９．５度×２／３）≦θ≦（４５．５度×２／３）］を満足するように設定されている。
第１発明および第２発明では、ｑ軸インダクタンス、特に、電流が小さい低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスを、従来の永久磁石電動機のｑ軸インダクタンスに比べて大幅に低減することができる。これにより、低トルクで運転する際におけるｑ軸インダクタンスによる鉄損を大幅に低減することができ、効率を向上させることができる。
第１発明および第２発明の異なる形態では、接続部分は、直線状に延在している。接続部分は、好適には、ｄ軸に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在するように形成されるが、径方向（回転中心線を通る方向）に平行（「略平行」を含む）に直線状に延在するように形成することもできる。接続部分が直線状に延在していると、第１外周面部分と第２外周面部分との間の磁気抵抗が大きく変化する。これにより、磁束が第１外周面部分に集中し、効率が向上する。
本形態では、第２外周面部分を容易に形成することができる。
第１発明および第２発明の異なる形態では、磁石挿入孔は、Ｖ字状、直線状、台形状、円弧状のいずれかの形状に配置されている。
本形態では、種々の構成の回転子を有する永久磁石電動機を得ることができる。 The permanent magnet electric motor of the present invention includes a stator and a rotor.
The stator has a yoke extending along the circumferential direction and a tooth tip surface extending radially inward from the yoke along the radial direction and extending radially inward. It has a plurality of teeth, a plurality of slots formed by adjacent teeth in the circumferential direction, and a stator winding wound around each tooth in a distributed winding manner. The inner peripheral surface of the stator is formed by the tip surface of the teeth.
The rotor is rotatably supported in the space inside the stator. Further, in the rotor, main magnetic poles and auxiliary magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, and magnet insertion holes extending along the axial direction are formed in the main magnetic poles. Then, a permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole. As the permanent magnet, various permanent magnets can be used, but a neodymium magnet is preferably used. More preferably, a neodymium magnet in which dysprosium (Dy) or terbium (Tb) is diffused is used. The permanent magnet inserted into the magnet insertion hole defines the main magnetic pole and the auxiliary magnetic pole, and also defines the d-axis of the main magnetic pole and the q-axis of the auxiliary magnetic pole. The d-axis is defined as a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the main magnetic pole, and the q-axis is defined as a line connecting the rotation center of the rotor and the circumferential center of the auxiliary magnetic pole.
The outer peripheral surface of the rotor connects a first outer peripheral surface portion that intersects the d-axis of the main magnetic pole, a second outer peripheral surface portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole, and a first outer peripheral surface portion and a second outer peripheral surface portion. It has a connecting part to be connected . The first outer peripheral surface portion has an arc shape having a radius R1 centered on the rotation center of the rotor, and the second outer peripheral surface portion has a radius R2 smaller than the radius R1 with the rotation center of the rotor as the center point. It has an arc shape of R2 <R1).
In the first invention, the number of slots of the stator is set to 24, the number of pole pairs P of the rotor is set to 2 (the number of poles is 4), and the diameter K of the rotor satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. It is set to do.
Further, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion is the tooth tip surface (fixed) of the first outer peripheral surface portion of the rotor and the stator. It is set to be 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction with the child inner peripheral surface ([H ≧ 2.5 × G]). When the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor becomes longer, the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. The arrangement space of the magnet becomes narrow, and it becomes impossible to secure a sufficient magnetic flux. Therefore, it is preferably set so as to satisfy [H ≦ 3.5 × G].
Further, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is set so as to satisfy [39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees].
In the second invention, the number of slots of the stator is set to 36, the number of pole pairs P of the rotor is set to 3 (the number of poles is 6), and the diameter K of the rotor satisfies [45 mm ≦ K ≦ 90 mm]. It is set to do.
Further, the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion is the tooth tip surface (fixed) of the first outer peripheral surface portion of the rotor and the stator. It is set to be 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction with the child inner peripheral surface ([H ≧ 2.5 × G]). When the shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor becomes longer, the magnet insertion hole, that is, the permanent magnet inserted into the magnet insertion hole. The arrangement space of the magnet becomes narrow, and it becomes impossible to secure a sufficient magnetic flux. Therefore, it is preferably set so as to satisfy [H ≦ 3.5 × G].
Further, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is [(39.5 degrees × 2/3) ≦ θ ≦ (45.5 degrees × 2/3). ] Is set to satisfy.
In the first invention and the second invention, the q-axis inductance, particularly the q-axis inductance when operating at a low torque with a small current, can be significantly reduced as compared with the q-axis inductance of a conventional permanent magnet motor. As a result, iron loss due to q-axis inductance during operation with low torque can be significantly reduced, and efficiency can be improved.
In the different forms of the first invention and the second invention, the connecting portion extends linearly. The connecting portion is preferably formed so as to extend linearly in parallel with the d-axis (including "approximately parallel"), but is parallel in the radial direction (direction passing through the rotation center line) ("approximately parallel"). It can also be formed so as to extend linearly (including). When the connecting portion extends linearly, the magnetic resistance between the first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion changes significantly. As a result, the magnetic flux is concentrated on the first outer peripheral surface portion, and the efficiency is improved.
In this embodiment, the second outer peripheral surface portion can be easily formed.
In the different embodiments of the first invention and the second invention, the magnet insertion holes are arranged in any of V-shaped, linear, trapezoidal, and arc-shaped.
In this embodiment, it is possible to obtain a permanent magnet electric motor having rotors having various configurations.

第５実施形態の永久磁石電動機の回転子５２０が、図８に示されている。
図８に示されている回転子５２０は、６極構造（極対数Ｐ＝３）（極対数が３である永久磁石電動機）で、各主磁極に、第１実施形態の回転子１２０と同様に、直線状に延在する第１磁石挿入孔５３１と第２磁石挿入孔５３２が、ｄ軸を挟んで両側に、回転中心Ｏ側に飛び出ているＶ字状に形成されている。そして、第１磁石挿入孔５３１および第２磁石挿入孔５３２それぞれに、直線状に延在している第１永久磁石５４１および第２永久磁石５４２が挿入されている。
なお、第５実施形態の永久磁石電動機では、固定子のスロットが、３６個設けられている（３６スロットの永久磁石電動機）。
また、本実施形態の永久磁石電動機では、回転子の回転中心Ｏに対する回転子５２０の第１外周面部分５２０ａの中心角θ（機械角度）が、［（３９．５度×２／３）≦θ≦（４５．５度×２／３）］を満足するように設定されている。
回転子５２０の直径Ｋは、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、［４５ｍｍ≦Ｋ≦９０ｍｍ］を満足するように設定されている。
回転子５２０の第２外周面部分５２０ｄと第１外周面部分５２０ａの延在線との間の径方向に沿った最短距離Ｈは、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、第１外周面部分５２０ａと固定子内周面との間の径方向に沿った最短距離Ｇの２．５倍以上（［Ｈ≧２．５×Ｇ］）に設定されている。
本実施形態の永久磁石電動機においても、第１実施形態の永久磁石電動機１００と同様に、低トルクでの運転時における、ｑ軸インダクタンスＬｑを大幅に低減することができる。これにより、低トルクでの運転時における、ｑ軸インダクタンスＬｑによる鉄損を大幅に低減することができ、効率を向上させることができる。
The rotor 520 of the permanent magnet motor of the fifth embodiment is shown in FIG.
The rotor 520 shown in FIG. 8 has a 6-pole structure (pole pair number P = 3) (permanent magnet motor having a pole pair number of 3 ), and has the same main magnetic poles as the rotor 120 of the first embodiment. The first magnet insertion hole 531 and the second magnet insertion hole 532 extending linearly are formed in a V shape protruding toward the rotation center O side on both sides of the d-axis. Then, the first permanent magnet 541 and the second permanent magnet 542 extending linearly are inserted into the first magnet insertion hole 531 and the second magnet insertion hole 532, respectively.
The permanent magnet motor of the fifth embodiment is provided with 36 stator slots (36-slot permanent magnet motor).
Further, in the permanent magnet electric motor of the present embodiment, the central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion 520a of the rotor 520 with respect to the rotation center O of the rotor is [(39.5 degrees × 2/3) ≦. θ ≦ (45.5 degrees × 2/3)] is set to be satisfied.
The diameter K of the rotor 520 is set so as to satisfy [45 mm ≦ K ≦ 90 mm] as in the permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment.
The shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion 520d of the rotor 520 and the extending line of the first outer peripheral surface portion 520a is the first outer peripheral surface as in the permanent magnet electric motor 100 of the first embodiment. It is set to be 2.5 times or more ([H ≧ 2.5 × G]) of the shortest distance G along the radial direction between the surface portion 520a and the inner peripheral surface of the stator.
In the permanent magnet motor of the present embodiment as well, similarly to the permanent magnet motor 100 of the first embodiment, the q-axis inductance Lq during operation at low torque can be significantly reduced. As a result, iron loss due to the q-axis inductance Lq during operation at low torque can be significantly reduced, and efficiency can be improved.

Claims

A stator and a rotor that is rotatably supported by the stator.
The stator includes a yoke extending along the circumferential direction and a plurality of teeth extending radially inward from the yoke and having a tooth tip surface extending radially inward along the circumferential direction. It has a plurality of slots formed by teeth adjacent to each other in the circumferential direction, and a stator winding wound around each of the teeth in a distributed winding manner.
In the rotor, main magnetic poles and auxiliary magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, a magnet insertion hole is formed in the main magnetic pole, a permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole, and the main pole is also inserted. A rotor outer peripheral surface including a first outer peripheral surface portion that intersects the d-axis of the magnetic pole and a second outer peripheral surface portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole and is formed radially inward from the first outer peripheral surface portion. Is a permanent magnet electric motor that has
The number of slots in the stator is set to 24
The pole logarithm P of the rotor is set to 2,
The diameter K of the rotor is set so as to satisfy [45 mm ≦ K ≦ 90 mm].
The shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor is the first outer peripheral surface portion of the rotor and the said. It is set to 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction between the stator and the tip surface of the teeth.
The central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is set so as to satisfy [39.5 degrees ≤ θ ≤ 45.5 degrees]. A permanent magnet electric motor that features.

A stator and a rotor that is rotatably supported by the stator.
The stator includes a yoke extending along the circumferential direction and a plurality of teeth extending radially inward from the yoke and having a tooth tip surface extending radially inward along the circumferential direction. It has a plurality of slots formed by teeth adjacent to each other in the circumferential direction, and a stator winding wound around each of the teeth in a distributed winding manner.
In the rotor, main magnetic poles and auxiliary magnetic poles are alternately arranged along the circumferential direction, a magnet insertion hole is formed in the main magnetic pole, a permanent magnet is inserted into the magnet insertion hole, and the main pole is also inserted. A rotor outer peripheral surface including a first outer peripheral surface portion that intersects the d-axis of the magnetic pole and a second outer peripheral surface portion that intersects the q-axis of the auxiliary magnetic pole and is formed radially inward from the first outer peripheral surface portion. Is a permanent magnet electric motor that has
The number of slots in the stator is set to 36
The pole logarithm P of the rotor is set to 3,
The diameter K of the rotor is set so as to satisfy [45 mm ≦ K ≦ 90 mm].
The shortest distance H along the radial direction between the second outer peripheral surface portion of the rotor and the extending line of the first outer peripheral surface portion of the rotor is the first outer peripheral surface portion of the rotor and the said. It is set to 2.5 times or more the shortest distance G along the radial direction between the stator and the tip surface of the teeth.
The central angle θ (mechanical angle) of the first outer peripheral surface portion of the rotor with respect to the rotation center of the rotor is [(39.5 degrees × 2/3) ≦ θ ≦ (45.5 degrees × 2/3). )] Is a permanent magnet electric motor that is set to satisfy.

The permanent magnet electric motor according to claim 1 or 2.
A permanent magnet electric motor characterized in that the outer peripheral surface of the rotor has a connecting portion extending linearly between the first outer peripheral surface portion and the second outer peripheral surface portion.

The permanent magnet electric motor according to any one of claims 1 to 3.
The permanent magnet electric motor is characterized in that the magnet insertion holes are arranged in any one of a V shape, a straight line shape, a trapezoidal shape, and an arc shape.