JP5565170B2 - 永久磁石式回転機 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石を内装した回転子に漏れ磁束低減用のフラックスバリアを形成した永久磁石式回転機に関する。

従来の永久磁石式回転機の一つとして埋込磁石式回転機が挙げられる。
この埋込磁石式回転機は、回転子内部に永久磁石を埋込み、永久磁石から発生する磁束が固定子に巻回した励磁コイルとの鎖交磁束量に応じて発生するマグネットトルクに加えて、回転子鉄心の磁気抵抗を利用したリラクタンストルクを利用した回転機であり、小型高出力高効率回転機として広く用いられている。

埋込磁石式回転機においてトルクを増大する方法の一つとして、永久磁石をＶ字形状に配置し、回転子鉄心の磁極中心方向に延びるｄ軸方向のインダクタンスと、ｄ軸から電気角９０度ずれて磁極間にあるｑ軸方向のインダクタンスの差を大きくし、リラクタンストルクを有効利用する方法が知られている。リラクタンストルクは、励磁コイルから発生する磁束を永久磁石の磁束を弱める方向、すなわちｄ軸方向へ発生させることで得られる。

ここで、上述したように磁石磁束と相反する方向へ励磁コイルから磁束を発生することで、図９に示す磁束線図のように、励磁コイルからの磁束は回転子鉄心内部の深部、すなわち軸に近いところまで通過せず、回転子鉄心の外周面に集中する。これにより、回転子鉄心の外周面に近い磁極間側の永久磁石の端部は永久磁石の磁化方向の磁束と逆向きの磁束の影響を大きく受け、他の部分に比べて減磁が起こり易くなる。

このような減磁の問題を解決する策として、磁極間側の永久磁石の端部に連続する状態でフラックスバリアを回転子鉄心の外周面に凸となるように設けることで、励磁コイルから磁石の磁化方向の磁束と逆向きの磁束の影響を受けた場合でも、永久磁石の磁束は、磁気抵抗の大きい回転子鉄心内側へとは向かわず、回転子鉄心の外周面へと向かうため、減磁の起こり難い永久磁石式回転機を得る施策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、永久磁石をＶ字状に配置し、リラクタンストルクを増加し、トルクを有効に活用しつつ、永久磁石の磁化方向と直交する方向の両端部を中央部より磁化方向に厚くして永久磁石端部の減磁耐性を向上させ、減磁の起こり難い永久磁石式回転機を得る施策が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００８−１４８３９１号公報 特開２００８−２８３８２３号公報

しかしながら、前述した特許文献１に記載された従来例にあっては、磁極間側の永久磁石の端面に連続するフラックスバリアを回転子鉄心の外周面に凸となるように設けるようにしているので、回転子鉄心の外周面に近接して永久磁石を配置する構造では、回転子鉄心の外周面との距離が短くなるため適用することが困難であるという未解決の課題がある。

また、前述した特許文献２に記載された従来例にあっては、永久磁石の磁化方向と直交する方向の両端部を中央部に対して厚く製作するようにしているので、永久磁石を切削加工によって凹状に形成するか若しくは予め凹状の型を製作し、型抜きを行う等の加工作業が必要となるとともに、凹状の形状を長方形磁石の組合せで構成することもできるが、部品点数及び磁石挿入工数が増えて作業時間が長くなり、加工費が嵩むという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、製作容易性を確保して製作費の増加を抑制しつつ、永久磁石の減磁耐性を向上することができる永久磁石式回転機を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明の一の形態に係る永久磁石式回転機は、コイルが巻回された複数のティースとヨークとを有する固定子と、該固定子の内側に空隙を隔てて回転自在に配設された回転子鉄心を有する回転子とを備え、前記回転子鉄心は、円周方向に等間隔で、外周側に開いたＶ字形状の磁石挿入孔が軸方向に形成され、該磁石挿入孔にＶ字形状の内側同士が同極性となって磁極を形成し、且つ円周方向に隣接する磁極が異極性となるように永久磁石が挿入された構成を有する永久磁石式回転機であって、前記永久磁石は軸直角方向の断面形状が長方形に形成され、前記磁石挿入孔に挿通した前記永久磁石の外周端側に第１のフラックスバリアを形成するとともに、当該永久磁石の外周端側における前記磁極側に減磁耐性を向上させる第２のフラックスバリアを形成し、前記第１のフラックスバリアは、前記磁石挿入孔の円周方向端面に、所定距離離れて対向形成され、前記第１のフラックスバリアと前記磁石挿入孔との間を前記回転軸側及び前記磁極側の少なくとも何れか一方で連通する補助フラックスバリアを形成したことを特徴としている。

この構成によると、第２のフラックスバリアで励磁コイルから発生する磁束は、磁極間側の回転子鉄心の外周面に集中するものの、磁気抵抗の大きい上記第２のフラックスバリアを通る磁束量は小さくなる。したがって、磁極間側の永久磁石の磁化方向の磁束と逆向きの磁束の影響を小さくすることができ、磁極間側の永久磁石端部の減磁を抑制できる。さらに、永久磁石の断面形状は長方形状とするため、永久磁石の切削加工が少なくて済み、製作時間の短縮と製作費の抑制との双方を行うことができる。また、永久磁石両端部を厚くする形状に比べて、少材料で構成することができ、材料費を削減することができる。

また、第１のフラックスバリアによって、磁極間側への漏れ磁束を低減することができるとともに、磁石挿入孔及び第１のフラックスバリア間に回転子鉄心部が介在しているので、回転子鉄心の遠心力強度を確保することができる。

また、第１のフラックスバリアと磁石挿入孔との間に補助フラックスバリアが形成され、この補助フラックスバリアでも漏れ磁束を低減できるので、永久磁石の磁極間側及び磁極側の何れか一方の漏れ磁束をより低減することができ、磁極間側及び磁極側の少なくとも何れか一方の永久磁石端部の減磁を抑制することができる。

また、本発明の他の形態に係る永久磁石式回転機は、前記第２のフラックスバリアは、前記永久磁石の外周方向端面から所定距離内方側に当該永久磁石の側面に沿って扁平な断面長方形状に形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、第２のフラックスバリアによって、無負荷誘起電圧の低下を抑制して減磁耐性を向上させることができる。

また、本発明の他の形態に係る永久磁石式回転機は、前記第２のフラックスバリアは、前記永久磁石の中央部側端部から外周方向端面に向かうに従い永久磁石の側面からの距離が長くなる三角孔形状及び台形孔形状の何れか一方の形状に形成されていることを特徴としている。
この構成によれば、第２のフラックスバリアが回転子鉄心の外周面側に凸となる形状とされているので、永久磁石で発生する磁束は、磁気抵抗の大きい回転子鉄心内側へとは向かわず、回転子鉄心の外周面へと向かうようになり、磁極間側の永久磁石端部の減磁をより抑制できる。

本発明によれば、第２のフラックスバリアを形成することによって、固定子のコイルから発生する磁束は磁極間側の回転子鉄心の外周面に集中するものの、磁気抵抗の大きい第２のフラックスバリアを通る磁束量を小さくすることができる。このため、磁極間側の永久磁石の磁化方向の磁束と逆向きの磁束の影響を小さくすることができる。したがって、永久磁石を断面長方形に形成しても、無負荷誘起電圧の低下を抑制することができ、減磁耐性を向上させることができる。したがって、減磁耐性の高い高性能の永久磁石を使用する必要がないとともに、永久磁石の加工が容易となり、材料費を削減することができるとともに、製作時間の短縮及び製作費の削減を図ることができるという効果が得られる。

本発明に係る永久磁石式回転機の第１の実施形態を示す断面図である。 図１の回転子鉄心の要部を拡大して示す正面図である。 第１の実施形態と従来例との無負荷誘起電圧低下率を示すグラフである。 第１の実施形態と従来例とのコギングトルクを示すグラフである。 第１の実施形態の変形例を示す回転子鉄心の拡大正面図である。 本発明の第２の実施形態における回転子鉄心の拡大正面図である。 本発明の第２の実施形態の変形例を示す拡大正面図である。 本発明の第３の実施形態における回転子鉄心の拡大正面図である。 回転子の磁束線図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る永久磁石式回転機の第１の実施形態を示す断面図である。この図１において、永久磁石式回転機１はインナーロータ形の埋込磁石式同期回転機で構成されている。
この永久磁石式回転機１は、円筒状の固定子２と、この固定子２の内周側に所定の空隙を介して対向して回転自在に配置された回転子３とを備えている。ここで、回転子３はその中心部に嵌挿された回転軸３ａに支持されて回転自在に配置されている。

固定子２は、外周面側にヨーク４が形成され、内周面側に円周方向に等間隔で例えば３６個のスロット５が形成されて３６個のティース６が形成されている。各ティース６にはスロット５内に巻装された励磁コイル７が巻回されている。ここで、励磁コイル７の巻き方については大別すると集中巻と分布巻とに分けられる。本発明は集中巻及び分布巻の両者において効果を発揮するものであり、図１によって巻き方を限定するものではない。

一方、回転子３は、図２に拡大して示すように、６個の磁極１１ａ〜１１ｆが形成された積層鉄心で形成される回転子鉄心１２を備えている。この回転子鉄心１２は、軸方向に貫通して形成された複数例えば６組の磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと、これら磁石挿入孔１３ａ，１３ｂ内に周方向に隣り合う磁極例えば１１ａ及び１１ｂが異極性となるように挿入した永久磁石１４とを備えている。ここで、永久磁石１４は例えば希土類磁石である残留磁束密度１．３Ｔ程度の磁石で構成されている。

各磁極１１ａ〜１１ｆは、一対の磁石挿入孔１３ａ，１３ｂを回転軸３ａの回転中心軸に向かって凸となり、回転子鉄心１２の外周面に向かって拡がるＶ字形状に配置することにより、扇状に形成されている。
そして、一対の磁石挿入孔１３ａ，１３ｂのそれぞれは、軸直角方向の断面形状が長方形状に形成されている。これに応じて、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂに挿入される永久磁石１４も軸直角方向の断面形状が長方形状に形成されている。ここで、永久磁石１４間の外周側開角θが図２に示すように例えば１６０°程度に設定されている。

また、回転子３の磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの形成は、回転子を構成する積層鉄板を積層する前にプレス機によって打ち抜いて磁石挿入孔１３ａ，１３ｂを形成するか、または鋼板を積層して回転子鉄心を形成した後にプレス機で打ち抜いて磁石挿入孔１３ａ，１３ｂを形成する。
そして、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転子鉄心１２の外周面側端面すなわち磁極間側端面に連通して、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂが形成されているとともに、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの外周面側における磁極１１ａ〜１１ｆ側の減磁が起こり易い部分に第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂが形成され、さらに磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転軸３ａ側の端面に第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂが形成されている。

ここで、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂは、図２で拡大図示するように、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転子鉄心１２の外周面側端面に連通して形成されている。第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂは、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの外周面側端面の外周面側から回転子鉄心１２の外周面に沿って磁極間に延長する内周面２１と、この内周面２１の磁極間側端部から回転軸３ａの中心に向かって延長する内周面２２と、この内周面２２の内周側端部から磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの長辺と平行に延長する内周面２３とで断面台形孔状に形成されている。ここで、内周面２３と磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転軸３ａ側の長辺との間に内周面２３が外周面側となる磁石位置決め用段部２４が形成されている。

また、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂは、図２で拡大図示するように、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転子鉄心１２の外周面側端面における磁極１１ａ〜１１ｆ側に磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの長辺に沿って延長する扁平な長方形状に形成されている。
さらに、第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂは、図２で拡大図示するように、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転子鉄心１２の回転軸３ａ側端面に連通して磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの磁極側長辺に連接する内周面２５と、その内側端部から回転軸３ａの中心に向かって延長する内周面２６と、その回転軸３ａ側端部から磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転軸３ａ側の長辺に沿って磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの内側端面に達する内周面２７とで台形孔形状に形成されている。ここで、内周面２７と磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転軸３ａ側の長辺との間に内周面２７が外周面側となる磁石位置決め用段部２８が形成されている。また、隣接する第３のフラックスバリア１７ａ及び１７ｂ間には回転子鉄心１２が介在されている。

さらに、永久磁石１４は、直方体の永久磁石の磁極面を研磨加工するか型抜き加工することにより磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの断面形状と略等しく形成されている。そして、断面長方形に形成した永久磁石１４を各磁石挿入孔１３ａ，１３ｂ内に、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂに形成した永久磁石位置決め用段部２４と、第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂに形成した磁石位置決め用段部２８とに短辺となる側面を当接させて挿入し、接着剤又は充填材によって磁石挿入孔１３ａ，１３ｂ内に固定する。

これによって、永久磁石１４の回転子鉄心１２の外周面側端面が第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂに対向するとともに、永久磁石１４の回転子鉄心１２の外周面側端部における磁極１１ａ〜１１ｆ側が第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂに対向する。さらに、永久磁石１４の回転子鉄心１２の回転軸３ａ側の端面が第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂに対向する。

このように、上記第１の実施形態によると、永久磁石式回転機１が埋込永久磁石式回転機の構成を有するので、回転子３の磁極１１ａ〜１１ｆにおける永久磁石１４間の円周方向の中央部と回転軸３ａの軸心とを結ぶ線がｄ軸となる。
また、回転子３の隣接する磁極１１ａ及び１１ｂ、１１ｂ及び１１ｃ、１１ｃ及び１１ｄ、１１ｄ及び１１ｅ、１１及び１１ｆ、１１ｆ及び１１ａ間における異なる極性の永久磁石１４間と回転軸３ａの軸心とを結ぶ線がｑ軸となる。
したがって、ｄ軸方向の磁束の磁路には空隙Ｇと同じ磁気抵抗の大きな永久磁石１４が存在し、磁束は通りにくいが、ｑ軸方向の磁束は回転子鉄心１２を通ることができるため、この方向の磁気抵抗は小さくなり、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑとがＬｄ＜Ｌｑの突極性を有する。

ここで、トルクの一般式は下記式で表すことができる。
Ｔ＝Ｐｎ（Φｉｑ＋（Ｌｄ−Ｌｑ）ｉｄｉｑ）
ただし、Ｐｎ：極対数，Φ：電機子鎖交磁束，ｉｑ：ｑ軸電流，ｉｄ：ｄ軸電流，Ｌｑ：ｑ軸インダクタンス，Ｌｄ：ｄ軸インダクタンスである。
このトルクの一般式より、ｑ軸電流ｉｑに比例するマグネットトルクの項とｑ軸電流ｉｑとｄ軸電流ｉｄの積に比例するリラクタンストルクの項が存在する。したがって，負のｄ軸電流を通電することにより、マグネットトルクにリラクタンストルクを加算した高トルク化を図ることができる。

このように、永久磁石式回転機１として永久磁石１４をＶ字形状に配置した埋込永久磁石式回転機の構成を採用することにより、高トルク化を図ることができるものである。しかしながら、永久磁石１４の磁化方向と直交する両端部で減磁耐性を得るには、前述した従来例のように永久磁石の磁化方向と直交する両端部における磁化方向の厚みを中央部より厚くする必要がある。

ところが、Ｖ字形状に配置された永久磁石１４のＶ字の頂点付近は回転子３の深部にあるため、減磁の要因となる固定子２の励磁コイル６で生じる永久磁石１４の磁束と反磁界方向の磁束は通過しにくいとともに、この部分に第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂが形成されているので、漏れ磁束を抑制することができ、永久磁石の厚みを厚くする必要はない。

一方、Ｖ字形状に配置された永久磁石１４のＶ字の開放端付近すなわち、回転子鉄心１２の外周面側の磁極間側では、前述したように、固定子２の励磁コイル７で発生される磁束は、回転子鉄心１２の外周面に集中する。これにより、回転子鉄心１２の外周面に近い磁極間側の永久磁石１４の端部は永久磁石１４の磁化方向の磁束と逆向きの磁束の影響を大きく受け、他の部分に比べて減磁が起こり易くなる。

しかしながら、上記第１の実施形態では、この減磁が起こりやすくなる部分に、端部側の第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂに加えて端部側における磁極１１ａ〜１１ｆ側に第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを形成して、減磁耐性を向上させている。
ここで、磁界解析によって、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを追加する前後における定格電流に対して５倍の電流を通電後の無負荷誘起電圧を算出し、通電前の無負荷誘起電圧に対する低下率すなわち無負荷誘起電圧低下率を求めると、図３に示すようになる。この図３から明らかなように、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂの追加していない比較例１では無負荷誘起電圧低下率は３．５％となる。一方、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを追加した本実施形態の実施例では、無負荷誘起電圧低下率を０．７ポイント改善した。

このように、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを設けることにより、永久磁石１４の磁極間側端部での漏れ磁束を低減し、永久磁石１４の動作点（パーミアンス係数）を高くすることができる。また、これにより励磁コイル７に鎖交する磁束が増加するため第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを設けない比較例１に比べて同トルク出力時の電流を小さくできる。したがって、５倍の電流通電時の励磁コイル７による磁束も小さくでき、減磁耐量を向上することができる。

なお、参考までに、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを設けることなく、永久磁石１４を構成する残留磁束密度が１．３Ｔ程度の希土類磁石から保持力の大きい残留磁束密度か１．２５Ｔ程度の希土類磁石に変更した比較例２によっても、図３に示すように、無負荷誘起電圧低下率を３％に低下させることができる。これに対して、本実施形態では、保持力が低い残留磁束密度が１．３Ｔ程度の希土類磁石を使用しながら、保持力が高い残留磁束密度が１．２５Ｔ程度の希土類磁石を使用する場合以上の減磁耐性を得ることができる。

そして、上記の減磁耐性が得られる本実施形態の実施例と保持力の大きい残留磁束密度が１．２５Ｔ程度の希土類磁石を使用した比較例２のそれぞれについてスキューを施した場合のスキュー角［°］とコギングトルクとの関係を解析した結果を図４に示す。
この図４から明らかなように、実施例及び比較例２はともにスキュー角を設けない場合ではコギングトルクが実施例では１５．１％、比較例２では１７．０％になり、この状態からスキュー角を大きくするに従ってコギングトルクが低下する。そして、スキュー角９°で両者のコギングトルクがともに１．７％となり、スキュー角１０°でコギングトルク１％を下回るコギングトルクとなる実施例では０．２％、比較例２では０．１％となっており、実施例でも比較例と同等のコギングトルク抑制効果を発揮することができる。また、さらにスキュー角を１１°にすると、コギングトルクが実施例及び比較例２でともに１．３％となり、１％を超えることになる。このことから、コギングトルクを例えば１％以下にするためには、スキュー角を１０°付近に設定することが望ましい。

また、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂに回転子鉄心１２の外周面との距離を一定とする内周面２１を有する台形孔形状とすることにより、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂを回転子鉄心１２の外周面に近づけて配置することが可能となる。このため、磁極間側の永久磁石１４の漏れ磁束をさらに低減でき、磁極間側の永久磁石１４の端部の減磁を抑制することができる。なお、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂの孔形状は、台形孔形状とする場合に限らず、内周面２１を有する三角孔形状としても上記と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記第１の実施形態のように、永久磁石１４を、軸直角方向断面を長方形断面とする直方体に形成すればよいので、永久磁石１４の製作を容易に行うことができ、製作時間を短縮することができるとともに、永久磁石１４の磁石挿入孔１３ａ，１３ｂへの挿入工数も最小限の工数で済み。
さらに、上記第１の実施形態のように、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂ及び第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂに磁石位置決め用段部２４及び２８を形成することにより、これら磁石位置決め用段部２４及び２８によって永久磁石１４の位置決めを正確に行うことができるとともに、回転子３を高速回転させたときの遠心力強度を確保することができる。

なお、上記第１の実施形態においては、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂ及び第３のフラックスバリア１７ａ，１７ｂに磁石位置決め用段部２４及び２８を設けた場合について説明したが、これら磁石位置決め用段部２４及び２８を省略し、これらに代えて図５に示すように、第１のフラックスバリア１５ａ，１５ｂの内周面２３に磁極１１ａ〜１１ｆ側に突出する凸部２９を形成し、この凸部２９の永久磁石１４側を位置決め段部として使用するようにしてもよい。この場合、凸部の形状は正方形である必要はなく、永久磁石１４を位置決め可能な形状であれば任意の形状とすることができる。
また、上記第１の実施形態においては、磁石位置決め用段部２４及び２８を形成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、永久磁石１４に掛かる遠心力が小さい場合には、磁石位置決め用段部２４及び２８を省略することができる。

次に、本発明の第２の実施形態を図６について説明する。
この第２の実施形態では、前述した第１の実施形態における第１のフラックスバリアの配置及び形状を変更するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図６に示すように、第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂが磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの回転子鉄心１２の外周面側端面に対して所定距離だけ外周面側に離れた位置つまり磁石挿入孔１３ａ，１３ｂに対して回転子鉄心１２を介在させた位置に細長い長方形孔形状に形成されている。

この第２の実施形態によると、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂとが切り離されて両者間に回転子鉄心１２が介在しているので、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂに挿入される永久磁石１４は、その回転子鉄心１２の外周面側端面が磁石挿入孔１３ａ，１３ｂを形成する回転子鉄心１２の壁面によって位置決めされる。
そして、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂとが分離されて間に回転子鉄心１２が介在するので、回転子３を高速回転させた場合の回転子鉄心１２の遠心力強度を向上させることができる。

なお、上記第２の実施形態においては、第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂが磁石挿入孔１３ａ，１３ｂに対して分離して配置されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂとを両者の回転軸３ａ側で連通する補助フラックスバリア３２ａ，３２ｂを形成するようにしてもよい。この場合には、補助フラックスバリア３２ａ，３２ｂでも磁極間側の永久磁石１４の漏れ磁束を低減させることができる。このため、永久磁石１４の漏れ磁束をより低減することができ、磁極間側の永久磁石１４の端部の減磁をより抑制することができる。補助フラックスバリア３２ａ，３２ｂは磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂとを両者の回転軸３ａ側で連通する場合に限らず、回転子鉄心１２の外周面側すなわち磁極１１ａ〜１１ｆ側で磁石挿入孔１３ａ，１３ｂと第１のフラックスバリア３１ａ，３１ｂとを連通するように形成してもよく、さらには回転軸３ａ側及び磁極１１ａ〜１１ｆ側の双方に形成するようにしてもよい。

次に、本発明の第３の実施形態を図８について説明する。
この第３の実施形態は、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂの形状を変更したものである。
すなわち、第３の実施形態では、図８に示すように、前述した第２の実施形態における第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂが、磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの中央より端部から回転子鉄心１２の外周面側すなわち磁極間側の端面に行くに従い磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの側面からの距離が徐々に長くなり、回転子鉄心１２の外周面との距離が徐々に短くなる三角孔形状に形成されている。

この第３の実施形態によると、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂが回転子鉄心１２の外周面側に凸となるように形成されているので、永久磁石１４の磁束は、磁気抵抗の大きい回転子鉄心１２の内側へとは向かわず、回転子鉄心１２の外周面側へと向かうようになる。したがって、磁極間側の永久磁石１４の減磁を抑制することができる。

なお、上記第３の実施形態においては、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂを三角孔形状に形成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂの磁石挿入孔１３ａ，１３ｂの中央部側端部を磁石挿入孔１３ａ，１３ｂから所定距離だけ回転子鉄心１２の外周面側に離すように平行移動させて台形孔形状に形成するようにしてもよい。
また、上記第３の実施形態においては、第２のフラックスバリア１６ａ，１６ｂの磁極側内周面が平面状である場合について説明したが、これに限定されるものではなく、二次曲面に形成するようにしてもよい。

１…永久磁石式回転機、２…固定子、３…回転子、３ａ…回転軸、４…ヨーク、５…スロット、６…ティース、７…励磁コイル、１１ａ〜１１ｆ…磁極、１２…回転子鉄心、１３ａ，１３ｂ…磁石挿入孔、１４…永久磁石、１５ａ，１５ｂ…第１のフラックスバリア、１６ａ，１６ｂ…第２のフラックスバリア、１７ａ，１７ｂ…第３のフラックスバリア、２１〜２３…内周面、２４…磁石位置決め用段部、２５〜２７…内周面、２８…磁石位置決め用段部、３１ａ，３１ｂ…第２のフラックスバリア、３２ａ，３２ｂ…補助フラックスバリア

Claims (3)

1. コイルが巻回された複数のティースとヨークとを有する固定子と、該固定子の内側に空隙を隔てて回転自在に配設された回転子鉄心を有する回転子とを備え、
   前記回転子鉄心は、円周方向に等間隔で、外周側に開いたＶ字形状の磁石挿入孔が軸方向に形成され、該磁石挿入孔にＶ字形状の内側同士が同極性となって磁極を形成し、且つ円周方向に隣接する磁極が異極性となるように永久磁石が挿入された構成を有する永久磁石式回転機であって、
   前記永久磁石は軸直角方向の断面形状が長方形に形成され、
   前記磁石挿入孔に挿通した前記永久磁石の外周端側に第１のフラックスバリアを形成するとともに、当該永久磁石の外周端側における前記磁極側に減磁耐性を向上させる第２のフラックスバリアを形成し、
   前記第１のフラックスバリアは、前記磁石挿入孔の円周方向端面に、所定距離離れて対向形成され、
   前記第１のフラックスバリアと前記磁石挿入孔との間を前記回転軸側及び前記磁極側の少なくとも何れか一方で連通する補助フラックスバリアを形成した
   ことを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式回転機。
2. 前記第２のフラックスバリアは、前記永久磁石の外周方向端面から所定距離内方側に当該永久磁石の側面に沿って扁平な断面長方形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転機。
3. 前記第２のフラックスバリアは、前記永久磁石の中央部側端部から外周方向端面に向かうに従い永久磁石の側面からの距離が長くなる三角孔形状及び台形孔形状の何れか一方の形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式回転機。

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