JP6294720B2 - 永久磁石電動機 - Google Patents

Description

本発明は、永久磁石電動機に関し、特に、固定子巻線が集中巻方式で巻き付けられている永久磁石電動機に関する。

機器（例えば、冷蔵庫やエアコン等に設けられている圧縮機、車両、車両に搭載されている車載機器）を駆動する電動機として、例えば、特許文献１に開示されている永久磁石電動機が用いられている。
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、固定子に対して相対的に回転可能な回転子を備えている。固定子は、電磁鋼板を積層して構成された固定子コアと、固定子巻線を有している。固定子コアは、周方向に沿って配設されている複数のティースを有している。固定子巻線は、各ティースに、分布巻方式あるいは集中巻方式で巻き付けられている。回転子は、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されている。主磁極部には、磁石挿入孔が形成されているとともに、磁石挿入孔には永久磁石が挿入されている。
また、特許文献１に開示されている永久磁石電動機の回転子は、磁石挿入孔の外側に、永久磁石の減磁を防止するためのスリットが形成されている。

特開２０１２−９５４７４号公報

特許文献１には、回転子の永久磁石の外側にスリットを形成することにより、永久磁石の減磁を防止する技術が開示されている。
しかしながら、回転子の永久磁石の外側にスリットを形成する方法は、スリットの形状や位置を設定する必要があり、面倒である。
本発明者は、永久磁石電動機の永久磁石の減磁を防止する技術について種々検討した結果、固定子巻線が集中巻方式でティースに巻き付けられている永久磁石電動機において、永久磁石の減磁を簡単に防止することができる技術を見出した。
したがって、本発明の目的は、固定子巻線が集中巻方式でティースに巻き付けられている永久磁石電動機における永久磁石の減磁を簡単に防止することができる技術を提供することである。

本発明の永久磁石電動機は、固定子と、固定子に対して相対的に回転可能であり、永久磁石を有する回転子を備えている。
固定子は、磁性を有する板状部材、典型的には、電磁鋼板を積層した固定子コアと、固定子巻線を有している。固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って延びている固定子ヨークと、固定子ヨークから径方向に沿って延びているティースを有している。ティースは、固定子ヨークから径方向に沿って延びているティース基部と、ティース基部の先端側に設けられ、周方向に沿って延びているとともに固定子ヨークと反対側にティース先端面が形成されているティース先端部を有している。なお、周方向に隣接するティースによってスロットが形成されている。固定子巻線は、ティースに巻き付けられている。本発明では、固定子巻線は、集中巻方式で巻き付けられている。
回転子は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されている。主磁極部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。永久磁石としては、典型的には、希土類磁石が用いられる。
ここで、固定子のスロットの数をｓ、回転子の磁極の数（主磁極部あるいは補助磁極部の数）をｎ、固定子（固定子コア）を構成する板状部材の飽和磁束密度をＢｓ、回転子の永久磁石の残留磁束密度をＢｒ、回転子の外周面と固定子のティースのティース先端面との間の間隔をＧ、磁石挿入孔の長さをＬ、永久磁石の厚さをＨとする。
本発明では、固定子を構成する板状部材の飽和磁束密度Ｂｓが［２．１（Ｔ）≦Ｂｓ≦２．２５（Ｔ）］の範囲内、回転子の永久磁石の残留磁束密度Ｂｒが［１．２（Ｔ）≦Ｂｒ≦１．４５（Ｔ）］の範囲内、間隔Ｇが［０．５（ｍｍ）≦Ｇ≦０．６（ｍｍ）］の範囲内に設定されている。
さらに、本発明では、固定子のティースのティース基部の幅Ｗが、［式１］を満足するように設定されている。

［式１］
本発明では、固定子を構成する板状部材の飽和磁束密度Ｂｓ、回転子の永久磁石の残留磁束密度Ｂｒ、回転子の外周面と固定子のティースのティース先端面との間の間隔Ｇ、固定子のティースのティース基部の幅Ｗを、それぞれの設定条件が満足されるように設定することにより、固定子巻線が集中巻方式でティースに巻き付けられている永久磁石電動機における永久磁石の減磁を簡単に防止することができる。
主磁極部の磁石挿入孔および磁石挿入孔に挿入する永久磁石の断面形状は種々変更可能である。本発明の異なる形態では、磁石挿入孔および永久磁石は、軸方向に直角な断面で見て、回転子の主磁極部のｄ軸と交差する方向に直線状に延びている。
「ｄ軸」は、主磁極部の周方向中心と回転子中心を結ぶ線である。
本発明の他の異なる形態では、回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周側に飛び出ている第１の曲線形状に形成されている第１の曲線部分と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周側に飛び出ている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により形成されている。そして、第２の曲線部分の第２の曲線形状の曲率半径が、第１の曲線部分の第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されている。典型的には、第１の曲線形状は、ｄ軸上の回転子中心を中心とする円弧形状であり、第２の曲線形状は、ｑ軸上の、回転子中心より第２の曲線部分と反対側に離れた箇所を中心とする円弧形状である。
「ｑ軸」は、回転子の補助磁極部の周方向中心と回転子中心を結ぶ線である。
本形態では、間隔Ｇとして、回転子の外周面の第１の曲線部分と固定子のティースのティース先端面との間の間隔が用いられる。

本発明では、固定子巻線が集中巻方式でティースに巻き付けられている永久磁石電動機における永久磁石の減磁を簡単に防止することができる。

本発明の永久磁石回転機の第１の実施の形態の、軸方向に直交する断面図である。 図１の部分拡大図である。 本発明の永久磁石回転機の第２の実施の形態の、軸方向に直交する断面図である 図３の部分拡大図である。 ティースの幅と減磁開始電流との関係を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
なお、本明細書では、「軸方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、回転子中心を通る回転中心線の方向を示す。また、「周方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向（回転中心線の方向）に直角な断面でみて、回転子中心を中心とする円周方向を示す。また、「径方向」は、回転子が固定子に対して回転可能に支持されている状態において、軸方向に直角な断面でみて、回転子中心を通る方向を示す。
また、「ｄ軸」は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部の周方向中心と回転子中心を結ぶ線であり、「ｑ軸」は、軸方向に直角な断面で見て、補助磁極部の周方向中心と回転子中心を結ぶ線である。

図１、図２に、本発明の永久磁石電動機の第１の実施の形態が示されている。
図１は、本実施の形態の永久磁石電動機１００の、軸方向に沿った断面図である。また、図２は、図１の部分拡大図である。
また、本実施の形態の永久磁石電動機１００は、固定子１１０のスロットの数ｓが６、回転子１２０の磁極の数（主磁極部あるいは補助磁極部の数）ｎが４（極対数が２）の場合について説明する。

本実施の形態の永久磁石電動機１００は、固定子１１０と回転子１２０を備えている。
固定子１１０は、薄い板状の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層した積層体（「固定子コア」という）により構成されている。
固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、外周側に配置され、周方向に沿って延びている固定子ヨーク１１１と、固定子ヨーク１１１から径方向に沿って回転子中心Ｏ側に延びているティース１１２を有している。
ティース１１２は、固定子ヨーク１１１から径方向に沿って回転子中心Ｏ側に延びているティース基部１１２ａと、ティース基部１１２ａの先端側（回転子１２０側）に設けられ、周方向に沿って延びているティース先端部１１２ｂを有している。ティース先端部１１２ｂは、ティース基部１１２ａに対して周方向両側に延びているティース端部を有している。ティース先端部１１２ｂは、固定子ヨーク１１１と反対側（回転子１２０側）にティース先端面１１２ｃが形成されている。ティース先端面１１２ｃは、回転子中心Ｏを中心とする円弧形状に形成されている。
ティース１１２には、固定子巻線（図示省略）が集中巻方式で巻き付けられている。

回転子１２０は、薄い板状の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層した積層体（「回転子コア」という）により構成されている。
回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔１２３が形成されている主磁極部ａ、ｂ、ｃ、ｄと、補助磁極部ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａが周方向に沿って交互に配置されている。主磁極部ａ〜ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａを周方向に沿って交互に配置することにより、永久磁石の磁束によるマグネットトルクと、補助磁極部の突極性によるリラクタンストルクの両方を利用することができる。補助磁極部ａｂ〜ｄａの磁束通路幅を調整することによって、リラクタンストルクを調整することができる。
本実施の形態では、回転子１２０の外周面１２１は、軸方向に直角な断面で見て、回転子中心Ｏを中心とする円形形状に形成されている。
回転子１２０の回転軸挿入孔１２２には、回転軸（図示省略）が挿入される。

また、本実施の形態では、磁石挿入孔１２３は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部ａ〜ｄのｄ軸と直交する方向に直線状に延びるように形成されている。そして、磁石挿入孔１２３には、主磁極部ａ〜ｄのｄ軸と直交する方向に直線状に延びる（軸方向に直角な断面形状が長方形形状を有する）永久磁石１２４が挿入されている。なお、磁石挿入孔１２３の両端部に空隙１２３ａおよび１２３ｂが形成されるように永久磁石１２４が磁石挿入孔１２３に挿入される。例えば、永久磁石１２４の長さが磁石挿入孔１２３の長さより短くなるように永久磁石１２４を形成するとともに、磁石挿入孔１２３を形成する内壁に、磁石挿入孔１２３側に飛び出るように、永久磁石１２４の位置決め用の突起を形成する。永久磁石１２４の端部と磁石挿入孔の端部の間に空隙を設けることにより、永久磁石１２４から発生する磁束の短絡を防止することができる。
本実施の形態では、永久磁石１２４として希土類磁石が用いられている。
また、磁石挿入孔１２３の両端部と回転子１２０の外周面１２１との間に、永久磁石１２４から発生する磁束の短絡を防止するためのブリッジ部（図示省略）が形成されている。
主磁極部ａ〜ｄの磁石挿入孔１２３に挿入された永久磁石１２４は、隣接する主磁極部ａ〜ｄ同士が異極となるように着磁される。すなわち、周方向にＳ極とＮ極の主磁極部ａ〜ｄが交互に配置されるように磁化される。例えば、図２では、主磁極部ａの永久磁石１２４は、外周側がＳ極、内周側がＮ極に着磁され、主磁極部ａに隣接する主磁極部ｂ、ｄの永久磁石１２４は、外周側がＮ極、内周側がＳ極に着磁されている。

次に、本実施の形態の、固定子巻線が集中巻方式でティース１１２に巻き付けされている永久磁石電動機１００について、ティース１１２のティース基部１１２ａの幅Ｗ（以下、「ティース幅Ｗ」という）と減磁耐力（減磁開始電流）との関係について説明する。
固定子１１０のスロット１１３の数ｓが６、回転子１２０の磁極の数ｎが４である永久磁石電動機１００では、図２に示されているように、回転子１２０の永久磁石１２４には、最大２個のティース１１２（図２では、１１２Ａ、１１２Ｂ）を介して磁束が流れる。
そこで、２個のティース１１２（１１２Ａ、１１２Ｂ）のティース幅Ｗ（ｍｍ）の合計値２Ｗ（ｍｍ）（以下、「ティース幅合計値」という）と永久磁石１２４の減磁開始電流（Ａ）との関係を測定した。なお、減磁開始電流は、永久磁石の減磁が開始される電流であり、減磁開始電流が小さいほど減磁し易いことを表している。
なお、２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗと減磁開始電流との関係は、回転子１２０の直径が５４．８ｍｍ、固定子１１０のスロット１１３の数（スロット数）ｓが６、回転子１２０の磁極の数（磁極数）ｎが４、永久磁石１２４の残留磁束密度Ｂｒが１．４（Ｔ）、固定子１１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが２．２（Ｔ）、永久磁石１２４の厚さＨが２ｍｍ、磁石挿入孔１２４の長さＬが３２ｍｍ、回転子１２０の外周面１２１と固定子１１０のティース１２１のティース先端面１１２ｃとの間の間隔（ギャップ）Ｇが０．６ｍｍである永久磁石電動機１００について測定した。

図５に、２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗ（ｍｍ）と減磁開始電流（Ａ）との測定結果が示されている。
図５から、２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗが１３．８ｍｍ以下である場合に、減磁開始電流の低下が抑制されていることが分かる。
この条件は、［式２］で表される。

［式２］
なお、［式２］中の（１／ｓｉｎ６０°）は、図２に示されているように、永久磁石１２４には、２個のティース１１２（１１２Ａ、１１２Ｂ）を通る磁束の全部ではなく、一部が流れることによる係数である。
［式２］は２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗを表しているから、１個のティース１１２のティース幅Ｗは、［式３］で表される。

［式３］
すなわち、前述した永久磁石電動機では、ティース１１２のティース幅Ｗが６．９ｍｍ以下である場合に、減磁開始電流の低下が抑制される。

さらに測定を行った結果、固定子１１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが［２．１（Ｔ）≦Ｂｓ≦２．２５（Ｔ）］の範囲内、回転子１２０の永久磁石１２４の残留磁束密度Ｂｒが［１．２（Ｔ）≦Ｂｒ≦１．４５（Ｔ）］の範囲内、回転子１２０の外周面１２１と固定子１１０のティース１１２のティース先端面１１２ｃとの間の間隔（ギャップ）Ｇが［０．５（ｍｍ）≦Ｇ≦０．６（ｍｍ）］の範囲内である場合には、［式２］と同様の条件を満足することにより、減磁開始電流の低下が抑制されることが分かった。

なお、固定子１１０のスロット数ｓが１２、回転子１２０の磁極数ｎが８である場合には、スロット数ｓが６、磁極数ｎが４の場合と同様に、回転子１２０の永久磁石１２４には、最大２個のティース１１２を介して磁束が流れる。すなわち、スロット数ｓと磁極数ｎがこの組み合わせの場合には、［式２］は、２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗを表す。
また、固定子１１０のスロット数ｓが９、回転子１２０の磁極数ｎが６である場合には、スロット数ｓが６、磁極数ｎが４の場合と同様に、回転子１２０の永久磁石１２４には、最大２個のティース１１２を介して磁束が流れる。すなわち、スロット数ｓと磁極数ｎがこの組み合わせの場合には、［式２］は、２個のティース１１２のティース幅合計値２Ｗを表す。
以上のように、固定子巻線が集中巻方式でティース１１２に巻き付けられている場合には、固定子１１０のスロット数ｓと回転子１２０の磁極数ｎの組み合わせに関係なく、ティース１１２のティース幅Ｗが［式３］を満足する場合に、減磁開始電流の低下が抑制される。

以上の測定結果から、固定子巻線が集中巻方式でティース１１２に巻き付けられている永久磁石電動機１００では、固定子１１０のスロット数をｓ、回転子１２０の磁極数をｎ、固定子１１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度をＢｓ、回転子１２０の永久磁石１２４の残留磁束密度をＢｒ、回転子１２０の外周面１２１と固定子１１０のティース１１２のティース先端面１１２ｃとの間の間隔をＧ、磁石挿入孔１２３の長さをＬ、永久磁石１２４の厚さをＨとした場合、固定子１１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが［２．１（Ｔ）≦Ｂｓ≦２．２５（Ｔ）］の範囲内、回転子１２０の永久磁石１２４の残留磁束密度Ｂｒが［１．２（Ｔ）≦Ｂｒ≦１．４５（Ｔ）］の範囲内、間隔Ｇが［０．５（ｍｍ）≦Ｇ≦０．６（ｍｍ）］の範囲内に設定され、固定子１１０のティース１１２のティース幅Ｗが［式４］を満足するように設定されている場合に、永久磁石の減磁を防止することができる。

［式４］
このような条件を満足するようにティース１１２のティース幅Ｗを設定することにより、ティース１１２の磁束密度がほぼ飽和して回転子１２０に流れる磁束が抑制される。その結果、回転子内部の磁束密度が、永久磁石１２４を減磁させる状態まで高くならないように抑制される。
なお、ティース１１２のティース幅Ｗの下限値は、永久磁石電動機１００の所望の特性に応じて設定される。

なお、回転子１２０の直径が大きくなると、永久磁石の減磁を防止することができるティース幅Ｗも大きくなる。一方、回転子１２０の直径が小さくなると、永久磁石の減磁を防止することができるティース幅Ｗも小さくなる。
ここで、磁石挿入孔１２３の長さＬおよび厚さＨは、回転子１２０の直径が大きくなると大きくすることができ、一方、回転子１２０の直径が小さくなると小さくなる。
［式４］には、磁石挿入孔１２３の長さＬと厚さＨが含まれており、［式４］を満足するティース幅Ｗは、回転子１２０の直径が大きくなると大きくなり、一方、回転子１２０の直径が小さくなると小さくなる。
したがって、［式４］を満足するティース幅Ｗは、回転子１２０の直径を実質的に考慮したものとなっている。

図３、図４に、本発明の永久磁石電動機の第２の実施の形態が示されている。
図３は、本実施の形態の永久磁石電動機２００の、軸方向に沿った断面図である。また、図４は、図３の部分拡大図である。
また、本実施の形態の永久磁石電動機２００は、第１の実施の形態の永久磁石電動機１００と同様に、固定子２１０のスロット数ｓが６、回転子２２０の磁極数ｎが４の場合について説明する。
本実施の形態の永久磁石電動機２００は、回転子２２０の外周面２２１の形状が第１の実施の形態の永久磁石電動機１００と異なっている。

本実施の形態の永久磁石電動機２００は、固定子２１０と回転子２２０を備えている。
固定子２１０は、薄い板状の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層した固定子コアにより構成されている。
固定子コアは、軸方向に直角な断面で見て、外周側に配置され、周方向に沿って延びている固定子ヨーク２１１と、固定子ヨーク２１１から径方向に沿って回転子中心Ｏ側に延びているティース２１２を有している。ティース２１２は、ティース基部２１２ａと、回転子２２０側にティース先端面２１２ｃが形成されているティース先端部２１２ｂを有している。ティース先端面２１２ｃは、回転子中心Ｏを中心とする円弧形状に形成されている。
ティース２１２には、固定子巻線（図示省略）が集中巻方式で巻き付けられている。

回転子２２０は、薄い板状の電磁鋼板を軸方向に沿って複数枚積層した回転子コアにより構成されている。
回転子コアは、軸方向に直角な断面で見て、磁石挿入孔２２３が形成されている主磁極部ａ〜ｄと、補助磁極部ａｂ〜ｄａが周方向に沿って交互に配置されている。
回転子２２０の外周面２２１は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部ａ〜ｄのｄ軸と交差する、第１の曲線形状の第１の曲線部分２２１Ａと、補助磁極部ａｂ〜ｄａのｑ軸と交差する、第２の曲線形状の第２の曲線部分２２１Ｂにより形成されている。第１の曲線部分２２１Ａは、主磁極部ａ〜ｄの中心線（ｄ軸）上の回転子中心Ｏを曲率中心とする、半径Ｒ１の円弧形状に形成されている。また、第２の曲線部分２２１Ｂは、補助磁極部ａｂ〜ｄａの中心線（ｑ軸）上の、回転子中心Ｏから第２の曲線部分２２１Ｂと反対側に離れている点Ｐを曲率中心とする、半径Ｒ２（Ｒ２＞Ｒ１）を有する円弧形状に形成されている。
第１の曲線部分２２１Ａと第２の曲線部分２２１Ｂの周方向に沿った幅（第１の曲線部分２２１Ａと第２の曲線部分２２１Ｂとの境界部２２１ａ間の周方向に沿った幅）は、適宜選択することができる。

近年、永久磁石電動機の制御方式として、センサレス制御方式が用いられている。このセンサレス制御方式では、誘起電圧の波形が正弦波であると仮定し、入力電圧と入力電流を用いて回転子の位置を検出している。このセンサレス制御方式を用いている場合には、誘起電圧の波形に含まれる高調波成分が多くなると、回転子の位置検出制度が低下する。回転子の位置検出制度が低下すると、最適な制御を行うことができなくなり、永久磁石電動機の効率が低下する。
本実施の形態では、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分２２１Ｂの曲率半径を、主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分２２１Ａの曲率半径より大きく設定しているため、回転子２２０の外周面２２１が、第１の曲線部分２２１Ａと第２の曲線部分２２１Ｂの境界部２２１ａで急激に変化していない。これにより、第１の曲線部分２２１Ａと第２の曲線部分２２１Ｂの境界部２２１ａが固定子２１０のティース２１２が配置されている箇所を通過する時に、固定子２１０のティース２１２に流れる磁束の急激な変化が防止される。ティース２１２に流れる磁束の急激な変化が防止されることにより、誘起電圧に含まれる高調波成分が少なくなる。したがって、センサレス制御方式を用いている場合でも、最適な制御を行うことができ、永久磁石電動機の効率を向上させることができる。

本実施の形態の永久磁石電動機２００においても、第１の実施の形態の永久磁石電動機１００と同様に、ティース２１２のティース幅Ｗ等を前述した条件を満足するように設定することにより、永久磁石の減磁を防止することができる。
なお、本実施の形態では、回転子の直径は、第１の曲線部分２２１Ａ間の長さ（ｄ軸に沿った長さ）である。また、回転子２２０の外周面２２１と固定子２１０のティース２１２のティース先端面２１２ｃとの間の間隔Ｇは、第１の曲線部分２２１Ａとティース先端面２１２ｃとの間の間隔である。

すなわち、本実施の形態の永久磁石電動機２００においても、固定子２１０のスロット数をｓ、回転子２２０の磁極数をｎ、固定子２１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度をＢｓ、回転子２２０の永久磁石２２４の残留磁束密度をＢｒ、回転子２２０の外周面２２１と固定子２１０のティース２１２のティース先端面２１２ｃとの間の間隔をＧ、磁石挿入孔２２３の長さをＬ、永久磁石２２４の厚さをＨとした場合、固定子２１０を構成する電磁鋼板の飽和磁束密度Ｂｓが［２．１（Ｔ）≦Ｂｓ≦２．２５（Ｔ）］の範囲内、回転子２２０の永久磁石２２４の残留磁束密度Ｂｒが［１．２（Ｔ）≦Ｂｒ≦１．４５（Ｔ）］の範囲内、間隔Ｇが［０．５（ｍｍ）≦Ｇ≦０．６（ｍｍ）］の範囲内に設定され、固定子２１０のティース２１２のティース幅Ｗが［式４］を満足するように設定されている場合に、永久磁石の減磁を防止することができる。

本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲内で種々の変更、追加、削除が可能である。
磁石挿入孔および永久磁石の断面形状は、直線形状（長方形形状）に限定されず、円弧形状、Ｖ字形状等の種々の形状を選択することができる。
固定子のスロット数や回転子の磁極数の組み合わせは、適宜変更可能である。
固定子を構成する板状部材は、電磁鋼板に限定されない。
実施の形態で説明した構成は、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。

１００、２００ 永久磁石回転機
１１０、２１０ 固定子
１１１、２１１ 固定子ヨーク
１１２、１１２Ａ、１１２Ｂ、２１２、２１２Ａ、２１２Ｂ ティース
１１２ａ、２１２ａ ティース基部
１１２ｂ、２１２ｂ ティース先端部
１１２ｃ、２１２ｃ ティース先端面
１１３、２１３ スロット
１２０、２２０ 回転子
１２１、２２１ 外周面
１２２、２２２ 回転軸挿入孔
１２３、２２３ 磁石挿入孔
１２３ａ、１２３ｂ、２２３ａ、２２３ｂ 空隙
１２４、２２４ 永久磁石
２２１Ａ 第１の曲線部分
２２１Ｂ 第２の曲線部分

Claims (3)

1. 固定子と、前記固定子に対して相対的に回転可能な回転子を備え、
   前記固定子は、板状部材を積層して形成され、軸方向に直角な断面で見て、
   周方向に沿って延びている固定子ヨークと、
   前記固定子ヨークから径方向に沿って延びているティース基部と、前記ティース基部の先端側に設けられ、周方向に沿って延びているとともに前記固定子ヨークと反対側にティース先端面が形成されているティース先端部を有する複数のティースと、
   周方向に隣接する前記ティースによって形成される複数のスロットを有し、
   前記回転子は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に沿って交互に配置されているとともに、前記主磁極部には、永久磁石が挿入された磁石収容孔が形成されており、
   前記固定子は、前記ティースに集中巻方式で巻き付けられている固定子巻線を有する永久磁石電動機であって、
   前記固定子のスロットの数をｓ、前記回転子の磁極の数をｎ、前記固定子の板状部材の飽和磁束密度をＢｓ、前記回転子の永久磁石の残留磁束密度をＢｒ、前記回転子の外周面と前記固定子の前記ティース先端面との間の間隔をＧ、前記磁石挿入孔の長さをＬ、前記永久磁石の厚さをＨとした場合、前記固定子の板状部材の飽和磁束密度Ｂｓが［２．１（Ｔ）≦Ｂｓ≦２．２５（Ｔ）］の範囲内、前記回転子の永久磁石の残留磁束密度Ｂｒが［１．２（Ｔ）≦Ｂｒ≦１．４５（Ｔ）］の範囲内、前記間隔Ｇが［０．５（ｍｍ）≦Ｇ≦０．６（ｍｍ）］の範囲内に設定され、前記ティース基部の幅Ｗが、
   

   

   を満足するように設定されていることを特徴とする永久磁石電動機。
2. 請求項１に記載の永久磁石電動機であって、
   前記磁石挿入孔および前記永久磁石は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差する方向に直線状に延びていることを特徴とする永久磁石電動機、
3. 請求項１または２に記載の永久磁石電動機であって、
   前記回転子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、主磁極部のｄ軸と交差し、外周側に飛び出ている第１の曲線形状に形成されている第１の曲線部分と、補助磁極部のｑ軸と交差し、外周側に飛び出ている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により形成されているとともに、第２の曲線形状の曲率半径が、第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されており、
   前記間隔Ｇとして、前記回転子の外周面の前記第１の曲線部分と前記固定子の前記ティース先端面との間の間隔が用いられていることを特徴とする永久磁石電動機。

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