JP2023167287A - 回転子及び電動機 - Google Patents

Abstract

【課題】減磁を抑制しつつ総磁束量を増加できる回転子及び電動機を提供する。【解決手段】回転子は、回転子鉄心２０と、第１主磁石７１と、第２主磁石７２と、第１補助磁石８１と、第２補助磁石８２とを備えている。回転子鉄心２０は、主磁石配置穴１１０及び補助磁石配置穴１２０を有する。第１主磁石７１は、主磁石配置穴１１０に配置されている。第２主磁石７２は、主磁石配置穴１１０において第１主磁石７１に対して回転中心側に配置されている。第１補助磁石８１は、補助磁石配置穴１２０に配置されている。第２補助磁石８２は、補助磁石配置穴１２０において第１補助磁石８１に対して回転中心側と反対側に配置されている。第１主磁石７１は、第２主磁石７２よりも保磁力が高い。第１補助磁石８１は、第２補助磁石８２よりも保磁力が高い。【選択図】図５

Description

本開示は、回転子及び電動機に関し、特に、複数の磁石を備える回転子、及び回転子を備える電動機に関する。

特許文献１には、電動機の回転子鉄心の内部に埋め込まれる永久磁石として、保磁力の異なる複数の磁石材料を寄せ集めて一体的に形成された永久磁石が開示されている。具体的には、特許文献１に記載の磁石では、最も高い保磁力を示す磁石材料より形成された高保磁力部が回転子鉄心の径方向外側に配置されている。

一方、特許文献１に記載の電動機とは別の従来例として、回転子鉄心の周方向に並んで配置された複数の主磁石と、それぞれ隣接する２つの主磁石の間に配置された複数の補助磁石とが設けられた回転子が知られている。

特開２００９－２７８４７号公報

ところで、主磁石及び補助磁石を備える従来の回転子では、主磁石の磁束と補助磁石の磁束とが互いに逆方向に作用する可能性があり、その場合は減磁が起こりやすく、そのために回転子の総磁束量の増加に限界がある。

本開示は上記の点に鑑みてなされたものであり、減磁を抑制しつつ総磁束量を増加できる回転子及び電動機を提供することを目的とする。

本開示の一態様に係る回転子は、回転子鉄心と、第１主磁石と、第２主磁石と、第１補助磁石と、第２補助磁石とを備えている。前記回転子鉄心は、主磁石配置穴及び補助磁石配置穴を有する。前記第１主磁石は、前記主磁石配置穴に配置されている。第２主磁石は、前記主磁石配置穴において前記第１主磁石に対して前記回転子鉄心の回転中心側に配置されている。第１補助磁石は、前記補助磁石配置穴に配置されている。前記第２補助磁石は、前記補助磁石配置穴において前記第１補助磁石に対して前記回転中心側と反対側に配置されている。前記第１主磁石は、前記第２主磁石よりも保磁力が高い。前記第１補助磁石は、前記第２補助磁石よりも保磁力が高い。

本開示の一態様に係る電動機は、前記回転子と固定子とを備えている。

本開示の一態様に係る回転子及び電動機によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を増加できる。

図１は、第１実施形態に係る電動機の平面図である。 図２は、同上の電動機の回転子の製造工程における第１工程を示す概略図である。 図３は、同上の回転子の製造工程における第２工程を示す概略図である。 図４は、同上の回転子の部分平面図である。 図５は、同上の回転子の主磁石と補助磁石における磁束分布を示す模式図である。 図６は、第２実施形態に係る回転子の部分平面図である。 図７は、同上の回転子の主磁石と補助磁石における磁束分布を示す模式図である。

（実施形態）
以下、本開示の実施形態に係る回転子及び電動機について図面を参照して詳細に説明する。ただし、下記の実施形態において説明する各図は模式的な図であり、各構成要素の大きさ及び厚さのそれぞれの比が必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。なお、以下の実施形態で説明する構成は本開示の一例に過ぎない。本開示は、以下の実施形態に限定されず、本開示の効果を奏することができれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

（第１実施形態）
（１）電動機の概要
図１～図３を用いて、本開示の実施形態に係る電動機１を説明する。電動機１は、インナーロータ型のモータである。

電動機１は、固定子２と、回転子１０とを有している。なお、これ以降の説明において、回転軸４０（後述）の軸心Ａ０（後述）が延びる方向を軸心方向Ａ１とし、回転子１０の周方向（回転方向）を周方向Ｃ１と呼ぶ。

（２）固定子
固定子２は、複数（図１では１２個）のティースブロックＴＢ１を備える。複数のティースブロックＴＢ１は、それぞれ同一の構成を有している。複数のティースブロックＴＢ１は、回転子１０を囲むように環状に結合されている。

複数のティースブロックＴＢ１の各々は、ティース６１と、コイル６９と、を有する。ティース６１の表面には、コイル６９が巻かれる。複数のコイル６９は、複数のティース６１に対応し、各コイル６９は、対応するティース６１に導体が巻かれることによって形成されている。

ティース６１は、磁性材料により形成されている。ティース６１は、例えば、複数の電磁鋼板が厚さ方向に積層された積層コアである。ティース６１は、胴部６２と、２つの外突部６３と、２つの内突部６４と、を含む。胴部６２の形状は、例えば、直方体状である。胴部６２は、径方向に延びている。２つの外突部６３は、胴部６２の外側から周方向Ｃ１に沿って突出している。２つの外突部６３は、互いに反対向きに突出している。２つの内突部６４は、胴部６２の内側から周方向Ｃ１に沿って突出している。２つの内突部６４は、互いに反対向きに突出している。

ティースブロックＴＢ１の外突部６３と、このティースブロックＴＢ１に隣り合うティースブロックＴＢ１の外突部６３とは、互いに結合されている。例えば、各外突部６３には凹凸が設けられており、凹凸の嵌め合いにより、互いに結合されている。このように、互いに隣り合う２つのティースブロックＴＢ１は、外突部６３において互いに結合されている。

（３）回転子
回転子１０は、回転子鉄心の内部に永久磁石が埋め込まれたＩＰＭ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ）型のロータである。回転子１０は、固定子２の径方向内側に配置され、回転子鉄心２０と、回転軸４０と、複数（図１では１０個）の主磁石３０と、複数（図１では１０個）の補助磁石８０とを備えている。

（３－１）回転子鉄心及び回転軸
回転子鉄心２０は、複数の電磁鋼板１７が厚さ方向に積層された積層コアである。複数の電磁鋼板１７の積層方向は、図３に示すように、軸心方向Ａ１である。回転子鉄心２０の中心には、図３に示すように、軸心方向Ａ１に回転子鉄心２０を貫通し、両端面でそれぞれ開口する軸孔１００が形成されている。

回転軸４０は、円柱状の部材であり、回転中心となる軸心Ａ０を有している。回転軸４０は、回転子鉄心２０の軸孔１００に挿入され、固定されている。

（３－２）主磁石配置穴及び補助磁石配置穴
回転子鉄心２０には、図２に示すように、複数（図２では１０個）の主磁石配置穴１１０及び複数（図２では１０個）の補助磁石配置穴１２０が設けられている。複数の主磁石配置穴１１０は、周方向Ｃ１に並んで設けられている。複数の補助磁石配置穴１２０は、周方向Ｃ１に並んで設けられている。主磁石配置穴１１０及び補助磁石配置穴１２０の各々は、軸心方向Ａ１に沿って延伸し、複数の電磁鋼板１７を軸心方向Ａ１に貫通している。主磁石配置穴１１０及び補助磁石配置穴１２０は、一方端が塞がれていてもよい。

（３－２－１）主磁石配置穴
複数の主磁石配置穴１１０は、図２に示すように、放射状に、具体的には周方向Ｃ１に等間隔に１０箇所設けられている。主磁石配置穴１１０は、開口形状が略長方形状であり、具体的には長手方向が径方向に沿っている。

（３－２－２）補助磁石配置穴
複数の補助磁石配置穴１２０は、図２に示すように、放射状に、具体的には周方向Ｃ１に等間隔に１０箇所設けられている。補助磁石配置穴１２０は、周方向Ｃ１において隣接する２つの主磁石配置穴１１０の間に設けられている。周方向Ｃ１に隣り合う主磁石配置穴１１０の周方向Ｃ１間に配置されている。より具体的には、補助磁石配置穴１２０は、開口形状がほぼ四角形状であり、回転子鉄心２０の内径側部分（軸心Ａ０に近い部分）に設けられている。補助磁石配置穴１２０の径方向長さは、主磁石配置穴１１０の径方向長さよりも短い。また、補助磁石配置穴１２０の開口面積は、主磁石配置穴１１０の開口面積よりも小さい。以上より、補助磁石配置穴１２０は、周方向Ｃ１に隣り合う主磁石配置穴１１０の径方向内側端同士の間に配置されている。なお、主磁石配置穴１１０と補助磁石配置穴１２０の径方向内側縁同士の径方向位置は、ほぼ一致又は近接している。

（３－３）主磁石及び補助磁石
主磁石３０及び補助磁石８０は、重希土類元素を含んでいる希土類磁石である。重希土類元素は、例えば、ジスプロシウム、テルビウム、ガドリニウム、ホルミウムである。すなわち、主磁石３０及び補助磁石８０に用いられる希土類磁石は、例えば、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石である。

（３－３－１）主磁石
主磁石３０は、回転子１０の駆動力となる磁束を発生する部材である。図４に示すように、主磁石３０は、各主磁石配置穴１１０と略同形状の直方体状に形成されており、各主磁石配置穴１１０に配置されて固定されている。主磁石３０は、磁極の方向が回転子鉄心２０の周方向Ｃ１に沿うように着磁されている。

図４に示すように、主磁石３０は、第１主磁石７１と、第２主磁石７２とを有している。第２主磁石７２は、第１主磁石７１の径方向内側（回転中心側）に配置されている。回転子鉄心２０の径方向において、第１主磁石７１は第２主磁石７２よりも短い。この実施形態では、第１主磁石７１は、磁石粉末材料から製造された焼結体であり、第２主磁石７２は、他の磁石粉末材料から製造された焼結された成形体である。これら２つの焼結体同士が貼り合わされることによって、主磁石３０が製造される。第１主磁石７１及び第２主磁石７２の表面には、表面被膜（図示せず）が設けられている。表面被膜は、合成樹脂や酸化膜、金属膜からなり、樹脂被覆、めっき、酸化処理または化成処理等によって形成される。これにより、主磁石３０の耐食性を向上できる。

第１主磁石７１と第２主磁石７２は、磁石粉末材料が異なっており、具体的には重希土類元素の含有量の割合が異なっている。さらに具体的には、第２主磁石７２の重希土類元素の割合は、第１主磁石７１の重希土類元素の割合よりも低い。第２主磁石７２に含まれる重希土類元素の重量パーセント濃度に対する第１主磁石７１に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する比は、２以上５０以下である。なお、第２主磁石７２に含まれる重希土類元素量は、０．２ｗｔ％以下である。以上より、第１主磁石７１は、第２主磁石７２よりも保磁力が高く、残留磁束密度が低い。

（３－３－２）補助磁石
補助磁石８０は、電動機１の駆動時に発生トルクを確保できるように主磁石３０を補助する。各補助磁石８０は、図４に示すように、各補助磁石配置穴１２０と略同形状の直方体状に形成され、各補助磁石配置穴１２０に配置されて固定されている。補助磁石８０は、磁極の方向が回転子鉄心２０の径方向に沿うように着磁されている。補助磁石８０は、主磁石３０に比べて径方向に短く、したがって体積も小さい。

図４に示すように、補助磁石８０は、第１補助磁石８１と、第２補助磁石８２とを有している。第２補助磁石８２は、第１補助磁石８１の径方向外側（回転中心側と反対側）に配置されている。回転子鉄心２０の径方向において、第１補助磁石８１と第２補助磁石８２は長さがほぼ同じである。この実施形態では、第１補助磁石８１及び第２補助磁石８２は、第１主磁石７１及び第２主磁石７２と同様に、互いに貼り合わされている。第１補助磁石８１及び第２補助磁石８２の表面には、第１主磁石７１及び第２主磁石７２と同様に、表面被膜（図示せず）が設けられている。

第１補助磁石８１と第２補助磁石８２は、磁石粉末材料が異なっており、具体的には重希土類元素の含有量の割合が異なっている。さらに具体的には、第２補助磁石８２の重希土類元素の重量パーセント濃度は、第１補助磁石８１の重希土類元素の重量パーセント濃度よりも低い。第２補助磁石８２に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する第１補助磁石８１に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度の比は、２以上５０以下である。なお、第２補助磁石８２に含まれる重希土類元素量は０．２ｗｔ％以下である。以上より、第１補助磁石８１は、第２補助磁石８２よりも保磁力が高いものの、第２補助磁石８２よりも残留磁束密度が低い。

なお、主磁石３０の第１主磁石７１と補助磁石８０の第１補助磁石８１は、特性又は材料が同じでもよいし、異なっていてもよい。主磁石３０の第２主磁石７２と補助磁石８０の第２補助磁石８２も同様である。

（４）主磁石と補助磁石により発生する磁界
図５を用いて、主磁石３０及び補助磁石８０付近における磁界を説明する。なお、図５は、説明の便宜のために磁束を概略的に示している。

主磁石３０の磁束１０２は、概ね周方向Ｃ１に沿って延びる。補助磁石８０の磁束１０３は、概ね回転子鉄心２０の径方向外側に延びている。

ここで、主磁石３０及び補助磁石８０には、固定子２からの逆磁界が作用している。具体的には、固定子２からの磁束１０１が、径方向内側に延びており、主磁石３０と補助磁石８０を通る。特に、磁束１０１のうち主磁石３０の径方向外側端（固定子２に最も近い部分）に、最も大きな反磁界（図５の磁束１０１Ａ）が印加されるので、従来であれば、主磁石３０の径方向外側端部の領域Ｘ１において磁束密度が低下しやすい。しかし、本実施形態では、主磁石３０の径方向外側端部に高保磁力の第１主磁石７１が配置されているので、固定子２からの磁束１０１Ａに起因する減磁を抑えることができる。また、第１主磁石７１に比べれば低保磁力ではあるが高残留磁束密度の第２主磁石７２を第１主磁石７１と組み合わせて用いることで、主磁石３０の総磁束量を多くできる。

一方、主磁石３０の磁束１０２のうち径方向内側の磁束１０２Ａは、補助磁石８０の径方向内側端に入り、さらに回りこむように延びており、そのため補助磁石８０の磁束１０３と逆方向に作用する。この場合に前述の磁束１０２Ａによって、補助磁石８０の径方向内側端部の領域Ｙ１において磁束密度が低下することが想定される。しかし、本実施形態では、補助磁石８０の径方向内側端部に高保磁力の第１補助磁石８１が配置されているので、主磁石３０からの磁束１０２Ａに起因する減磁を抑えることができる。また、第１補助磁石８１に比べれば低保磁力ではあるが高残留磁束密度の第２補助磁石８２を第１補助磁石８１と組み合わせて用いることで、補助磁石８０の総磁束量を多くできる。

上記のように主磁石３０の外径側を高保磁力・低残留磁束密度の第１主磁石７１とし、補助磁石８０の内径側を高保磁力・低残留磁束密度の第１補助磁石８１とすることで、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。つまり、単一成分の磁石材料からなる永久磁石に比べ、永久磁石の体積を小さくすることが可能となり、さらには電動機１の小型化、高出力化を図ることが可能になる。

（５）電動機の動作
電動機１は、以下のように動作する。図示しない電源接続部を通じて、互いに電気角で１２０°の位相差を有する３相の電流がそれぞれ複数のコイル６９に供給されて固定子２が励磁され、回転磁界が発生する。この回転磁界と、回転子１０に設けられた主磁石３０及び補助磁石８０が発生する磁界とが相互作用して、回転子１０に回転トルクが発生し、その結果、回転子１０が軸心Ａ０回りに回転する。

（６）回転子の製造方法
次に、回転子１０の製造方法を説明する。ただし、以下に説明する製造方法は一例であり、一部の工程の順番が入れ替わっても構わない。なお、以下に説明する製造方法は、種々の製造装置によって自動化されているが、一部の工程が人の手で行われても構わない。

回転子１０の製造方法は、少なくとも第１工程、第２工程、第３工程を含んでいる。

第１工程は、複数の主磁石配置穴１１０及び補助磁石配置穴１２０を有する回転子鉄心２０を準備する工程である。具体的には、元の電磁鋼板をプレス機により打ち抜いて、電磁鋼板１７を複数枚形成し、次に電磁鋼板１７を積層することで回転子鉄心２０を製造する。

第２工程は、回転子鉄心２０に主磁石３０及び補助磁石８０を取り付ける工程である。図２に示すように、主磁石配置穴１１０の各々に主磁石３０を配置し、補助磁石配置穴１２０の各々に補助磁石８０を配置する。

第３工程は、回転子鉄心２０に回転軸４０を取り付ける工程である。図３に示すように、保持された回転子鉄心２０の軸孔１００に、回転軸４０を圧入する。

なお、第３工程の後、回転子鉄心２０の主磁石配置穴１１０と主磁石３０との間隙に、補助磁石配置穴１２０と補助磁石８０との間隙に接着剤を塗布して樹脂層を形成してもよい。樹脂層を形成することで、主磁石３０及び補助磁石８０を回転子鉄心２０に対してより強固に固定できる。

（７）効果
上記実施形態によれば、主磁石３０において軸心Ａ０と反対側を高保磁力の第１主磁石７１とし、補助磁石８０において軸心Ａ０側を高保磁力の第１補助磁石８１とすることで、回転子１０において減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では各主磁石を構成する磁石（磁石成分）の数は２であったが、３以上であってもよい。

図６及び図７を用いて、そのような例を第２実施形態として説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付して、説明を適宜省略する。

（１）回転子
図６に示すように、回転子１０Ａにおいて、回転子鉄心２０Ａの各主磁石配置穴１１０に、これと略同形状の直方体状に形成された主磁石３０Ａが配置されて固定されている。主磁石３０Ａは、磁極の方向が回転子鉄心２０の周方向Ｃ１に沿うように着磁されている。

図４に示すように、主磁石３０Ａは、第１主磁石７１Ａと、第２主磁石７２Ａと、第３主磁石７３Ａとを有している。

第１主磁石７１Ａは、第１実施形態の第１主磁石７０と同様に、主磁石配置穴１１０の径方向外側端に配置されている。第２主磁石７２Ａは、第１実施形態の第２主磁石７２と同様に、主磁石配置穴１１０の径方向内側端に配置されている。第３主磁石７３Ａは、第１主磁石７０Ａと第２主磁石７２Ａとの間に配置されている。この実施形態では、第１主磁石７１、第２主磁石７２Ａ及び第３主磁石７３Ａは、各磁石粉末材料から製造された部分焼結体同士を貼り合わせて製造されている。第１主磁石７１、第２主磁石７２及び第３主磁石７３Ａの表面には、表面被膜（図示せず）が設けられている。

第１主磁石７１Ａと第２主磁石７２Ａと第３主磁石７３Ａは、磁石粉末材料が異なっており、具体的には重希土類元素の含有量の割合が異なっている。第１主磁石７１Ａと第２主磁石７２Ａと第３主磁石７３Ａの中では、第１主磁石７１Ａの重希土類元素の含有量（重量パーセント濃度）の割合が最も高く、第２主磁石７２Ａの重希土類元素の含有量の割合が最も低くなっている。言い換えると、第１主磁石７１Ａ、第３主磁石７３Ａ、第２主磁石７２Ａの順番で、重希土類元素の含有量の割合が高くなっており、そのため第１主磁石７１Ａが高保磁力となり、第３主磁石７３Ａが中保磁力となり、第２主磁石７２Ａが低保磁力となる。

（２）主磁石と補助磁石により発生する磁界
図７を用いて、主磁石３０Ａ及び補助磁石８０付近における磁界を説明する。なお、図７は、説明の便宜のために磁束を模式的にしめしている。

主磁石３０の磁束１０２は、概ね周方向Ｃ１に沿って延びる。補助磁石８０の磁束１０３は、概ね径方向外側に延びている。

ここで、主磁石３０Ａ及び補助磁石８０には、固定子２からの逆磁界が作用する。具体的には、固定子２からの磁束１０１が、径方向内側に延びており、主磁石３０Ａと補助磁石８０にも入っている。特に、磁束１０１のうち主磁石３０Ａの径方向外側端（固定子２に最も近い部分）に、最も大きな反磁界（図７の磁束１０１Ａ）が印加されるので、従来であれば、主磁石３０の径方向外側端部の領域Ｘ１において磁束密度が低下しやすい。しかし、本実施形態では、主磁石３０Ａの径方向外側端部に高保磁力の第１主磁石７１Ａが配置されているので、固定子２からの磁束１０１Ａに起因する減磁を抑えることができる。

一方、主磁石３０Ａの磁束１０２のうち径方向内側の磁束１０２Ａは、補助磁石８０の径方向内側端に入り、さらに回りこむように延びており、そのため補助磁石８０の磁束１０３と逆方向に作用する。この場合に前述の磁束１０２Ａによって、補助磁石８０の径方向内側端部の領域Ｙ１において磁束密度が低下することが想定される。しかし、本実施形態では、補助磁石８０の径方向内側端部に高保磁力の第１補助磁石８１が配置されているので、主磁石３０からの磁束１０２Ａに起因する減磁を抑えることができる。

上記のように回転子鉄心２０の内径側部分に補助磁石８０を配置し、主磁石３０の外径側を高保磁力・低残留磁束密度の第１主磁石７１Ａとし、補助磁石８０の内径側を高保磁力・低残留磁束密度の第１補助磁石８１とすることで、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。つまり、単一成分の磁石材料からなる永久磁石に比べ、永久磁石の体積を小さくすることが可能となり、電動機１の小型化、高出力化を図ることが可能になる。

また、本実施形態のような構造では、図７に示すよう、補助磁石８０の磁束１０３のうちの磁束１０３Ａが主磁石３０Ａの径方向中間部分に回り込むように入ることで、主磁石３０の径方向中間部分の領域Ｚ１において磁束密度が低下することが想定される。それに対して、本実施形態では、主磁石３０Ａの径方向中間部に中保磁力の第３主磁石７３Ａを配置しているので、補助磁石８０の逆磁界に起因する減磁が生じにくい。

第２主磁石７２Ａの径方向長さＬ１は、補助磁石配置穴１２０の径方向長さＬ２よりも長い。したがって、中保磁力の第３主磁石７３Ａの径方向長さを短く、つまり体積を減らすことができ、その結果、高残留磁束密度の第２主磁石７２Ａの径方向長さを長く、つまり体積を増やすことができるので、回転子１０Ａの総磁束を最大限にできる。なお、第２主磁石７２Ａの径方向長さＬ１を補助磁石配置穴１２０の径方向長さＬ２よりも長くすることで、第３主磁石７３Ａの径方向内側縁が補助磁石配置穴１２０の径方向外側縁よりも径方向外側に配置されている。ただし、主磁石３０Ａの内径側部分において補助磁石８０の径方向と外側縁と同じ径方向位置より径方向内側の部分には、補助磁石８０の磁束１０３は逆向きにはあまり又はほとんど作用しないので、上記のように第３主磁石７３Ａの径方向位置を設定しても問題は生じにくい。

（３）効果
上記実施形態では、主磁石３０Ａにおいて軸心Ａ０と反対側を高保磁力の第１主磁石７１Ａとし、補助磁石８０において軸心Ａ０側を高保磁力の第１補助磁石８１とすることで、回転子１０において減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

上記実施形態では、さらに、主磁石３０Ａの径方向中間部に中保磁力の第３主磁石７３Ａを配置することで、補助磁石８０の逆磁界に起因する減磁が生じにくい。さらに、第２主磁石７２Ａの径方向長さＬ１が補助磁石配置穴１２０の径方向長さＬ２よりも長くなっているので、中保磁力材の使用量は極力減らして、回転子１０の総磁束を最大限にできる。

（変形例）
上述の実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。上述の実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下、上述の実施形態の変形例を列挙する。以下に説明する変形例は、適宜組み合わせて適用可能である。

（１）電動機の変形例
第１実施形態及び第２実施形態はインナーロータ型の電動機を対象にしていたが、本開示はアウターロータ型の電動機にも適用できる。

第１実施形態及び第２実施形態はＩＰＭモータ（Ｉｎｔｅｒｉｏｒ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）を対象にしていたが、本開示はＳＰＭモータ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ Ｍａｇｎｅｔ Ｍｏｔｏｒ）にも適用できる。

回転子鉄心は、粉状の磁性体を加圧成形してなる圧粉材を主な構成要素とする圧粉コアであってもよい。

（２）磁石配置穴の変形例
磁石配置穴及び永久磁石の形状、数、位置は限定されない。永久磁石の形状は、平面視半径方向長さが短い矩形形状でもよい。

（３）磁石の変形例
第１実施形態では、第１主磁石は第２主磁石よりも残留磁束密度が低かった。しかし、両者は第１実施形態に記載の保磁力の高低関係が得られる複数の磁石材料により形成されていればよい。そのため、例えば、各磁石材料間で残留磁束密度が一致していてもよい。第１補助磁石と第２補助磁石の場合も同様である。

第２実施形態では、第１主磁石、第３主磁石、第２主磁石の順番で残留磁束密度が低かった。しかし、三者は第２実施形態に記載の保磁力の高低関係が得られる複数の磁石材料より形成されていればよい。そのため、例えば、各磁石材料間で残留磁束密度が一致していてもよい。

主磁石及び補助磁石に採用される永久磁石の例として、フェライト磁石、アルニコ磁石、サマリウムコバルト磁石、プラセオジム磁石、サマリウム鉄窒素磁石、白金磁石、セリウムコバルト磁石等が挙げられる。

主磁石及び補助磁石は、硬磁性材料の磁石粉末を樹脂やゴム等の結合剤と混合・混錬し、成形するボンド磁石であってもよいし、磁石粉末を高温で焼き固めた焼結磁石であってもよい。

（態様）
本明細書には、以下の態様が開示されている。

第１の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）は、回転子鉄心（２０、２０Ａ）と、第１主磁石（７１、７１Ａ）と、第２主磁石（７２、７２Ａ）と、第１補助磁石（８１）と、第２補助磁石（８２）と、を備えている。回転子鉄心（２０、２０Ａ）は、主磁石配置穴（１１０）及び補助磁石配置穴（１２０）を有する。第１主磁石（７１、７１Ａ）は、主磁石配置穴（１１０）に配置されている。第２主磁石（７２、７２Ａ）は、主磁石配置穴（１１０）において第１主磁石（７１、７１Ａ）に対して回転子鉄心（２０、２０Ａ）の回転中心（Ａ０）側に配置されている。第１補助磁石（８１）は、補助磁石配置穴（１２０）に配置されている。第２補助磁石（８２）は、補助磁石配置穴（１２０）において第１補助磁石（８１）に対して回転中心（Ａ０）側と反対側に配置されている。第１主磁石（７１、７１Ａ）は、第２主磁石（７２、７２Ａ）よりも保磁力が高い。第１補助磁石（８１）は、第２補助磁石（８２）よりも保磁力が高い。

この態様によれば、主磁石（３０）において回転中心（Ａ０）と反対側を高保磁力の第１主磁石（７１、７１Ａ）とし、補助磁石（８０）において回転中心（Ａ０）側を高保磁力の第１補助磁石（８１）とすることで、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第２の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１の態様において、第１主磁石（７１、７１Ａ）は、第２主磁石（７２、７２Ａ）よりも残留磁束密度が低い。第１補助磁石（８１）は、第２補助磁石（８２）よりも残留磁束密度が低い。

この態様によれば、第２主磁石（７２、７２Ａ）の残留磁束密度が第１主磁石（７１、７１Ａ）の残留磁束密度よりも高く、及び第２補助磁石（８２）の残留磁束密度が第１補助磁石（８１）の残留磁束密度よりも高い。したがって、主磁石（３０）全体について高い磁力が得られ、補助磁石（８０）全体について高い磁力が得られる。

第３の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１又は第２の態様において、第２補助磁石（８２）の重希土類元素量の重量パーセント濃度は、第１補助磁石（８１）の重希土類元素量の重量パーセント濃度よりも少ない。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第４の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第３の態様において、第２補助磁石（８２）に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する第１補助磁石（８１）に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度の比は、２以上５０以下である。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第５の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第３又は第４の態様において、第２補助磁石（８２）に含まれる重希土類元素量は０．２ｗｔ％以下である。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第６の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１～第５の態様のいずれか１つにおいて、第２主磁石（７２、７２Ａ）の重希土類元素量の重量パーセント濃度は、第１主磁石（７１、７１Ａ）の重希土類元素量の重量パーセント濃度よりも少ない。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第７の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第６の態様において、第２主磁石（７２、７２Ａ）に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する第１主磁石（７１、７１Ａ）に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度の比は、２以上５０以下である。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第８の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第６又は第７の態様において、第２主磁石（７２、７２Ａ）に含まれる重希土類元素量は０．２ｗｔ％以下である。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第９の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１～第８の態様のいずれか１つにおいて、回転子鉄心（２０、２０Ａ）の軸心方向（Ａ１）及び回転方向（Ｃ１）と直交する方向において、補助磁石配置穴（１２０）の長さは、主磁石配置穴（１１０）の長さよりも短い。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第１０の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１～第９の態様のいずれか１つにおいて、補助磁石配置穴（１２０）の開口面積は、主磁石配置穴（１１０）の開口面積よりも小さい。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第１１の態様に係る回転子（１０）では、第１～第１０の態様のいずれか１つにおいて、第１主磁石（７１）及び第２主磁石（７２）は互いに接着されている。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第１２の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）は、第１～第１１の態様のいずれか１つにおいて、第１主磁石（７１、７１Ａ）及び第２主磁石（７２、７１Ａ）の表面に設けられた被膜を更に備える。

この態様によれば、主磁石（３０）の耐食性を向上できる。

第１３の態様に係る回転子（１０Ａ）は、第１～第１２の態様のいずれか１つにおいて、主磁石配置穴（１１０）において、第１主磁石（７１Ａ）と第２主磁石（７２Ａ）との間に配置された第３主磁石（７３Ａ）を更に備えている。第３主磁石（７３Ａ）は、第１主磁石（７１Ａ）よりも保磁力が低く、かつ、第２主磁石（７２Ａ）よりも保磁力が高い。回転子鉄心（２０Ａ）の軸心方向（Ａ１）及び回転方向（Ｃ１）と直交する方向において、第２主磁石（７２Ａ）の長さ（Ｌ１）は、補助磁石配置穴（１２０）の長さ（Ｌ２）よりも長い。

この態様によれば、主磁石（３０Ａ）の第１磁石（７１Ａ）と第２主磁石（７２Ａ）の間に中保磁力の第３主磁石（７３Ａ）を配置することで、補助磁石（８０）の逆磁界に起因する減磁が生じにくい。さらに、回転子鉄心（２０Ａ）の軸心方向（Ａ１）及び回転方向（Ｃ１）と直交する方向において、第２主磁石（７２Ａ）の長さ（Ｌ１）が補助磁石配置穴（１２０）よりも長くなっているので、中保磁力材の使用量は極力減らして、回転子（１０）の総磁束を最大限にできる。

第１４の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１～第１３の態様のいずれか１つにおいて、主磁石配置穴（１１０）及び補助磁石配置穴（１２０）は、各々、回転方向（Ｃ１）に並んで複数設けられている。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

第１５の態様に係る回転子（１０、１０Ａ）では、第１～第１４の態様のいずれか１つにおいて、補助磁石配置穴（１１０）は、回転子鉄心（２０）の回転中心（Ａ０）側部分に設けられている。

この態様によれば、減磁を抑制して総磁束量を向上させることができる。

第１６の態様に係る電動機（１）は、第１～第１５の態様のいずれか１つに係る回転子（１０、１０Ａ）と、固定子（２）と、を備える。

この態様によれば、減磁を抑制しつつ総磁束量を向上させることができる。

１ ：電動機
２ ：固定子
１０ ：回転子
２０ ：回転子鉄心
４０ ：回転軸
７１ ：第１主磁石
７１Ａ ：第１主磁石
７２ ：第２主磁石
７２Ａ ：第２主磁石
７３Ａ ：第３主磁石
８１ ：第１補助磁石
８２ ：第２補助磁石
１１０ ：主磁石配置穴
１２０ ：補助磁石配置穴

Claims (16)

1. 主磁石配置穴及び補助磁石配置穴を有する回転子鉄心と、
   前記主磁石配置穴に配置されている第１主磁石と、
   前記主磁石配置穴において前記第１主磁石に対して前記回転子鉄心の回転中心側に配置されている第２主磁石と、
   前記補助磁石配置穴に配置されている第１補助磁石と、
   前記補助磁石配置穴において前記第１補助磁石に対して前記回転中心側と反対側に配置されている第２補助磁石と、
   を備え、
   前記第１主磁石は、前記第２主磁石よりも保磁力が高く、
   前記第１補助磁石は、前記第２補助磁石よりも保磁力が高い、
   回転子。
2. 前記第１主磁石は、前記第２主磁石よりも残留磁束密度が低く、
   前記第１補助磁石は、前記第２補助磁石よりも残留磁束密度が低い、
   請求項１に記載の回転子。
3. 前記第２補助磁石の重希土類元素量の重量パーセント濃度は、前記第１補助磁石の重希土類元素量の重量パーセント濃度よりも少ない、
   請求項１又は２に記載の回転子。
4. 前記第２補助磁石に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する前記第１補助磁石に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度の比は、２以上５０以下である、
   請求項３に記載の回転子。
5. 前記第２補助磁石に含まれる重希土類元素量は０．２ｗｔ％以下である、
   請求項３に記載の回転子。
6. 前記第２主磁石の重希土類元素量の重量パーセント濃度は、前記第１主磁石の重希土類元素量の重量パーセント濃度よりも少ない、
   請求項１又は２に記載の回転子。
7. 前記第２主磁石に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度に対する前記第１主磁石に含まれる重希土類元素量の重量パーセント濃度の比は、２以上５０以下である、
   請求項６に記載の回転子。
8. 前記第２主磁石に含まれる重希土類元素量は０．２ｗｔ％以下である、
   請求項６に記載の回転子。
9. 前記回転子鉄心の軸心方向及び回転方向と直交する方向において、前記補助磁石配置穴の長さは、前記主磁石配置穴の長さよりも短い、
   請求項１又は２に記載の回転子。
10. 前記補助磁石配置穴の開口面積は、前記主磁石配置穴の開口面積よりも小さい、
    請求項１又は２に記載の回転子。
11. 前記第１主磁石及び前記第２主磁石は互いに接着されている、
    請求項１又は２に記載の回転子。
12. 前記第１主磁石及び前記第２主磁石の表面に設けられた被膜を更に備える、
    請求項１又は２に記載の回転子。
13. 前記主磁石配置穴において、前記第１主磁石と前記第２主磁石との間に配置された第３主磁石を更に備え、
    前記第３主磁石は、前記第１主磁石よりも保磁力が低く、かつ、前記第２主磁石よりも保磁力が高く、
    前記回転子鉄心の軸心方向及び回転方向と直交する方向において、前記第２主磁石の長さは、前記補助磁石配置穴の長さよりも長い、
    請求項１又は２に記載の回転子。
14. 前記主磁石配置穴及び前記補助磁石配置穴は、各々、回転方向に並んで複数設けられている、
    請求項１又は２に記載の回転子。
15. 前記補助磁石配置穴は、前記回転子鉄心の回転中心側部分に設けられている、
    請求項１又は２に記載の回転子。
16. 請求項１又は２に記載の回転子と、
    固定子と、
    を備える、
    電動機。

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