WO2007072707A1

WO2007072707A1 - 電動機並びにその回転子及び回転子用磁心

Info

Publication number: WO2007072707A1
Application number: PCT/JP2006/324726
Authority: WO
Inventors: Keiji Aota; Akio Yamagiwa; Yoshiki Yasuda
Original assignee: Daikin Industries, Ltd.
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2007-06-28
Also published as: KR101025084B1; JP4131276B2; EP1965484B1; JP2007174738A; KR20080068106A; AU2006327378A1; EP1965484A4; EP1965484A1; US20090026865A1; ES2633642T3; CN101326699A; AU2006327378B2; CN101326699B; US8853909B2

Abstract

　本発明は回転子表面の磁束密度を改善することを目的とする。永久磁石埋設用孔（１２）の端部からその中央へと軸（Ｑ）回りに配置された、第１非磁性部（１３）、第２非磁性部（１４）、第３非磁性部（１６）を備える。第２非磁性部（１４）と第３非磁性部（１６）との間には更に第４非磁性部（１５）を備える。永久磁石埋設用孔同士の間の位置を基準とする軸回りの角度は以下のように設定される。第１非磁性部と第２非磁性部の間の位置は第１の角度（θ７）で表される。第３非磁性部と第４非磁性部との間の位置は、第２の角度（２・θ７）で表され、第２の角度は第１の角度の２倍である。第３非磁性部の、磁極中央側の端部は第３の角度（θ３）で表される。第１の角度、第３の角度は、それぞれ永久磁石埋設用孔の個数の７倍の値、３倍の値で３６０度を除した値である。

Description

明細書

電動機並びにその回転子及び回転子用磁心

技術分野

[0001] この発明は電動機、特に永久磁石埋込型の電動機の回転子の構造に関する。

背景技術

[0002] 永久磁石埋込型の電動機の回転子においては、例えば鋼板が積層されて構成された磁心に永久磁石が埋め込まれる。また回転子の外周又は内周には、固定子が設けられる。

[0003] 当該永久磁石が発生する磁束の内、磁心のみを経由して固定子を経由しないものは、トルクの発生には有効に寄与しない。そこで磁心のみを経由する磁束を軽減するため、永久磁石の、磁極面とは異なる端部に、非磁性部を設ける構造が提案されている（例えば特許文献 1)。この非磁性部の形状を工夫することにより、鉄損、銅損の減少を企図した技術 (特許文献 2)や、擬似的なスキューを得る技術 (特許文献 3)や、奇数次高調波を低減する技術 (特許文献 4)も提案されて!ヽる。

[0004] 特許文献 1 :特開平 11 98731号公報

特許文献 2 :特開 2002— 4488号公報

特許文献 3 :特開 2000— 69695号公報

特許文献 4:国際公開第 2005Z004307号パンフレット

発明の開示

[0005] 一般に、回転子表面の磁束密度が正弦波状に分布していれば、固定子に鎖交する磁束も正弦波状となる。逆に高調波成分は鉄損や騒音の増加、制御性の困難を招来する。

[0006] そこで本発明は、回転子表面の磁束密度を改善する構造を提供することを目的とする。

[0007] この発明にかかる回転子用磁心（18)の第 1の態様は、軸 (Q)の周囲に配置された永久磁石埋設用孔（12)と、各々の前記永久磁石埋設用孔の端部から中央へと軸回りに配置された、第 1非磁性部（13)、第 2非磁性部（14)、第 3非磁性部（16)とを備える。

[0008] この発明にかかる回転子用磁心の第 2の態様は、その第 1の態様であって、前記軸

(Q)に沿った方向力もみて、前記第 1非磁性部（13)の面積は前記第 2非磁性部（1 4)の面積よりも大きぐ前記第 2非磁性部の面積は前記第 3非磁性部（16)の面積よりも大きい。

[0009] この発明にかかる回転子用磁心の第 3の態様は、その第 1の態様乃至第 2の態様のいずれかであって、前記第 3非磁性部（16)の、前記永久磁石埋設用孔（12)の中央部側の端部の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 3)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 3倍の値で 360度を除した値である。

[0010] この発明にかかる回転子用磁心の第 4の態様は、その第 1の態様乃至第 3の態様のいずれかであって、前記隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、前記第 1非磁性部（1 3)と前記第 2非磁性部（14)との間の位置に相当する角度（ Θ 7)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 7倍の値で 360度を除した値である。

[0011] この発明にかかる回転子用磁心の第 5の態様は、その第 1の態様乃至第 4の態様のいずれかであって、前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)は空隙である。

[0012] この発明にかかる回転子用磁心の第 6の態様は、その第 1の態様乃至第 5の態様のいずれかであって、前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)と共に前記軸 (Q)回りに配置され、前記第 2非磁性部と前記第 3非磁性部との間に配置された第 4の非磁性部（15)を更に備える。そして隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、前記第 3非磁性部（16)と前記第 4非磁性部（15)との間の位置に相当する角度 (2· Θ 7)が、前記第 1非磁性部（13)と前記第 2非磁性部（14)との間の位置に相当する角度（ 0 7)の 2倍である。

[0013] この発明にかかる回転子用磁心の第 7の態様は、その第 1の態様乃至第 5の態様のいずれかであって、前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)と共に前記軸 (Q)回りに配置され、前記第 2非磁性部と前記第 3非磁性部との間に配置された第 4の非磁性部（15)を更に備える。そして前記第 2非磁性部（ 14)と前記第 4磁性部（15)との間の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12) 同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 5) は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 5倍の値で 360度を除した値である。

[0014] この発明にかかる回転子用磁心の第 8の態様は、その第 6の態様乃至第 7の態様のいずれかであって、前記軸 (Q)に沿った方向からみて、前記第 4非磁性部（15)の面積は前記第 2非磁性部（14)の面積よりも小さぐかつ前記第 3非磁性部（16)の面積よりち大きい。

[0015] この発明にかかる回転子用磁心の第 9の態様は、その第 6の態様乃至第 8の態様のいずれかであって、前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)、前記第 4非磁性部（15)は空隙である。

[0016] この発明にかかる回転子用磁心の第 10の態様は、その第 1の態様乃至第 9の態様のいずれかであって、一の前記永久磁石埋設用孔（12)の端部に配置された前記第 1非磁性部（13)と、前記一の前記永久磁石埋設用孔に隣接する、他の前記永久磁石埋設用孔の端部に設けられた前記第 1非磁性部との間の距離 (L)は、固定子が対向する側へと前記軸 (Q)力も近づくほど広がる。

[0017] この発明にかかる回転子用磁心の第 11の態様は、軸 (Q)の周囲に配置された永久磁石埋設用孔（12)と、各々の前記永久磁石埋設用孔の端部から中央へと軸回りに延在し、少なくとも一つ段差 (PI, P2, P3, P4)を有してその延在方向に対する幅が狭くなる非磁性部（13d; 13e)とを備える。

[0018] この発明にかかる回転子用磁心の第 12の態様は、その第 11の態様であって、前記非磁性部（ 13d, 13e)の、前記永久磁石埋設用孔（ 12)の中央部側の端部（P4) の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 3)は、前記永久磁石埋設用孔（12) の個数の 3倍の値で 360度を除した値である。

[0019] この発明にかかる回転子用磁心の第 13の態様は、その第 11の態様乃至第 12の態様のいずれかであって、一の前記段差 (P2)の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 5)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 5倍の値で 360度を除した値である。

[0020] この発明にかかる回転子用磁心の第 14の態様は、その第 11の態様乃至第 13の態様のいずれかであって、一の前記段差 (P1)の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 7)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 7倍の値で 360度を除した値である。

[0021] この発明にかかる回転子用磁心の第 15の態様は、その第 11の態様乃至第 14の態様のいずれかであって、前記段差は少なくとも二つ設けられ、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、第 1の前記段差 (P3)の位置に相当する角度 (2· Θ 7)が、第 2の前記段差 (P1)の位置に相当する角度（ Θ 7)の 2倍である。

[0022] この発明にかかる回転子用磁心の第 16の態様は、その第 11の態様乃至第 15の態様の、ずれかであって、前記段差は前記永久磁石埋設用孔（ 12)側に現れる。

[0023] この発明にかかる回転子用磁心の第 17の態様は、その第 11の態様乃至第 15の態様のいずれかであって、前記段差は前記永久磁石埋設用孔（12)とは反対側に現れる。

[0024] この発明にかかる回転子用磁心の第 18の態様は、その第 11の態様乃至第 17の態様のいずれかであって、前記非磁性部（13d; 13e)は空隙である。

[0025] この発明にかかる回転子用磁心の第 19の態様は、その第 11の態様乃至第 18の態様のいずれかであって、一の前記永久磁石埋設用孔（₁₂)の端部に配置された前記非磁性部（13d: 13e)と、前記一の前記永久磁石埋設用孔に隣接する、他の前記永久磁石埋設用孔の端部に設けられた前記非磁性部との間の距離 (L)は、固定子が対向する側へと前記軸 (Q)力も近づくほど広がる。

[0026] この発明にかかる回転子は、本発明にかかる回転子用磁心の第 1乃至第 19の態様のいずれかと、前記永久磁石埋設用孔（12)に埋設された永久磁石（10)とを備える。 [0027] この発明にかかる電動機は、本発明にかかる回転子と、前記軸 (Q)に平行に前記回転子と対向する固定子（2)とを備える。望ましくは、前記固定子（2)には分布巻で電機子卷線が卷回される。

[0028] この発明にかかる回転子用磁心の第 1の態様によれば、永久磁石埋設用孔に永久磁石を埋設して回転子を形成した場合に、当該永久磁石によって得られる磁極の、極間と磁極中央部との間で、永久磁石力外部へと流れる界磁磁束の量の段差を緩和することができる。よって回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけることができる

[0029] また第 1非磁性部と第 2非磁性部との間、第 2非磁性部と第 3非磁性部との間、のそれぞれの位置が、永久磁石埋設用孔同士の間の位置を基準とする軸回りの角度に換算された値を、ゼロクロスする角度として有する高調波を低減しつつ、機械的強度を高めることができる。

[0030] この発明にかかる回転子用磁心の第 2の態様及び第 8の態様によれば、永久磁石埋設用孔の端部の方が、中央部よりも非磁性体の面積が大きくなるので、永久磁石埋設用孔に永久磁石を埋設して回転子を形成した場合に、当該永久磁石から発生する磁束は、永久磁石埋設用孔の端部の方が外部に流れにくくなる。よって回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけることができる。

[0031] この発明にかかる回転子用磁心の第 3の態様によれば、第 3非磁性部の、永久磁石埋設用孔の中央部側の端部は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 3次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 3次高調波の抑制を損なわない。

[0032] この発明にかかる回転子用磁心の第 4の態様によれば、第 1非磁性部と第 2非磁性部との間の位置に相当する角度は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 7次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 7次高調波の抑制を損なわず、機械的強度を高めることができる。

[0033] この発明にかかる回転子用磁心の第 5の態様、第 9の態様、第 18の態様によれば、打ち抜かれた鋼板を積層することで、容易に構成することができる。 [0034] この発明にかかる回転子用磁心の第 6の態様によれば、第 1非磁性部と第 2非磁性部との間の位置に相当する角度を、ゼロクロスする角度として有する高調波を低減しつつ、機械的強度を更に高めることができる。

[0035] この発明にかかる回転子用磁心の第 7の態様によれば、第 2非磁性部と第 4磁性部との間の位置は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 5次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 5次高調波の抑制を損なわず、機械的強度を高めることができる。

[0036] この発明にかかる回転子用磁心の第 10の態様及び第 19の態様によれば、固定子が対向する側において、磁心は磁気飽和しに《なる。よって固定子が対向する側において、一の永久磁石埋設用孔において挿入される永久磁石から発生する磁束が、これに隣接する他の永久磁石埋設用孔において挿入される永久磁石へと、回転子内で短絡的に流れることを防止し、固定子に鎖交してトルク発生に寄与する磁束が低減することを防止する。

[0037] この発明にかかる回転子用磁心の第 11の態様によれば、永久磁石埋設用孔に永久磁石を埋設して回転子を形成した場合に、当該永久磁石によって得られる磁極の、極間と磁極中央部との間で、永久磁石から外部へと流れる磁束量の段差は、非磁性部の幅が相違することによって緩和することができる。よって回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけることができる。

[0038] また非磁性部が有する段差の位置が、永久磁石埋設用孔同士の間の位置を基準とする軸回りの角度に換算された値を、ゼロクロスする角度として有する高調波を低減できる。

[0039] この発明にかかる回転子用磁心の第 12の態様によれば、非磁性部の永久磁石埋設用孔の中央部側の端部は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 3次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 3次高調波の抑制を損なわない。

[0040] この発明にかかる回転子用磁心の第 13の態様によれば、当該段差の位置は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 5次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 5次高調波の抑制を損なわない。

[0041] この発明にかかる回転子用磁心の第 14の態様によれば、当該段差の位置に相当する角度は、永久磁石埋設用孔に埋設される永久磁石が発生する磁束の 7次高調波が零となる位相に相当する位置であるので、この位置近傍で磁束が外部に流れても、 7次高調波の抑制を損なわない。

[0042] この発明にかかる回転子用磁心の第 15の態様によれば、第 2の段差の位置に相当する角度を、ゼロクロスする角度として有する高調波を低減できる。

[0043] 分布巻で電機子卷線が卷回される固定子を採用する場合には 3次高調波を抑制する要求が大きいので、当該発明に力かる電動機は力かる固定子について好適である。

[0044] この発明の目的、特徴、局面、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによつて、より明白となる。

図面の簡単な説明

[0045] [図 1]本発明の第 1の実施の形態に力かる回転子の構造を示す断面図である。

[図 2]回転子表面に現れる界磁磁束の波形を示すグラフである。

[図 3]磁極一つ分を取り出して磁束の分布を示す図である。

[図 4]磁極一つ分を取り出して磁束の分布を示す図である。

[図 5]磁極一つ分を取り出して磁束の分布を示す図である。

[図 6]図 3に示された構成の回転子の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。

[図 7]図 3に示された構成の電動機において、固定子に鎖交する磁束を回転子の回転角度に対して示すグラフである。

[図 8]図 4に示された構成の回転子の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。

[図 9]図 4に示された構成の電動機において、固定子に鎖交する磁束を回転子の回転角度に対して示すグラフである。

[図 10]図 5に示された構成の回転子の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。 [図 11]図 5に示された構成の電動機において、固定子に鎖交する磁束を回転子の回転角度に対して示すグラフである。

[図 12]図 6,図 8,図 10に示された回転子表面の磁束密度の空間的変化について、基本波成分に対する高調波成分の大きさを示すグラフである。

[図 13]図 7,図 9,図 11に示された鎖交磁束の磁束密度の大きさの時間的変化につ

Vヽて、基本波成分に対する高調波成分の大きさを示すグラフである。

[図 14]本発明の第 2の実施の形態に力かる回転子の一部を示す断面図である。

[図 15]本発明の第 2の実施の形態に力かる回転子の一部を示す断面図である。

[図 16]本発明の変形に力かる回転子の一部を示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0046] 第 1の実施の形態.

図 1は本発明の第 1の実施の形態に力かる回転子 103の構造を示す断面図であり、軸 Qに垂直な断面を示す。回転子 103は軸 Qを回転軸として、固定子（図示せず）に対して相対的に回転する。ここでは固定子が回転子 103の外側に存在する、いわゆるインナーロータ型の回転子を例示する。但し本発明は、固定子が回転子 103の内側に存在する、いわゆるアウターロータ型の回転子への適用を排除するものではない。

[0047] 回転子 103はその磁心 18と永久磁石 10とを備える。磁心 18は軸 Qの周囲に配置される永久磁石埋設用孔 12を有しており、永久磁石埋設用孔 12に永久磁石 10が埋設される。永久磁石 10は相互に極性が異なる磁極面 ION, 10Sを有している。隣接する永久磁石 10は、相互に異なる極性の磁極面を回転子 103の外周面に呈している。力かる磁極面の存在により、回転子 103はその外周側に磁極を発生させる。ここでは永久磁石 10は 4個（二対)設けられており、磁極対数は 2となる場合が例示されている。

[0048] 磁心 18は、例えば鋼板の積層によって形成することができ、締結孔 19に挿入される締結具（図示せず）によって軸 Q方向に沿つて隣接する鋼板が相互に積層される。

[0049] 永久磁石埋設用孔 12の各々の端部からは、その中央へと軸 Q回りに配置された、非磁性部 13, 14, 15, 16を備える。非磁性部 13, 14, 15, 16は例えば空隙であると、非磁性部 13, 14, 15, 16の位置を打ち抜いた鋼板の積層によって磁心 18を容易に構成することができる観点力望まし、。

[0050] 非磁性部 13, 14, 15, 16が永久磁石 10よりも回転子 103の外周面側に設けられており、回転子 103は外周面側で固定子と対向するので、非磁性部 13, 14, 15, 1 6は永久磁石 10から発生する磁束 (界磁磁束)が固定子へと鎖交することを阻害する。よって回転子 103の外部へと流れる界磁磁束 (これは固定子に鎖交する磁束量に相当する）の量は、磁極の極間と、磁極の中央部との間で段差を生じにくい。

[0051] 非磁性部 13は、磁心のみを経由して固定子を経由しない界磁磁束を低減する機能を有しているが、上述した界磁磁束の量の段差を軽減する機能も併有する。しかしながら、非磁性部 13のみでは、界磁磁束の量の段差の緩和は不十分であり、回転子 103の表面の磁束密度の変化と正弦波との相違は大きい。

[0052] しかし、非磁性部 14, 15, 16を備えることにより、回転子 103の表面の磁束密度の変化を正弦波に、より近づけることができる。非磁性部 13, 14, 15, 16を連続的に形成する場合と比較すると、これらの間に磁心 18が介在している本実施の形態の態様は、機械的強度の観点から望ましい。

[0053] 図 1において、永久磁石埋設用孔 12同士の間の位置を基準とする軸 Q回りの角度を示している。非磁性部 13, 14の間の位置は角度 Θ 7で表され、非磁性部 14, 15 の間の位置は角度 Θ 5で表され、非磁性部 15, 16の間の位置は角度 2· Θ 7で表される。また非磁性部 16の、磁極中央側の端部は角度 Θ 3で表される。換言すれば、これらの角度で表される位置で非磁性部は磁心 18を介して隣接することになる。但し、設計上の事情から、図 1に示されるように、非磁性部の配置に若干の位置ずれがあつてもよい。

[0054] 上記角度で示される位置において非磁性部が存在しなくても、当該位置が、高調波のゼロクロスする角度に対応していれば、そのような高調波の低減を損なうことがなぐかつ磁心 18の機械的強度を高めることができる。

[0055] 図 2は回転子表面に現れる界磁磁束の波形を示すグラフである。本実施の形態では極対数は 2であるので、回転子表面の角度に換算して 180度が界磁磁束の一周期となり、 0〜90度の範囲力磁極一つ分に相当する。 [0056] 曲線 LOは回転子表面に現れる界磁磁束の波形であり、曲線 LI, L3, L5, L7はそれぞれ上記界磁磁束の基本波、 3次高調波、 5次高調波、 7次高調波を示す。角度 Θ 3, Θ 5, 0 7において、それぞれ 3次高調波、 5次高調波、 7次高調波はゼロクロスする。換言すれば、永久磁石埋設用孔 12の 3倍の値で 360度を除した値を角度 Θ 3 とし、永久磁石埋設用孔 12の 5倍の値で 360度を除した値を角度 Θ 5とし、永久磁石埋設用孔 12の 7倍の値で 360度を除した値を角度 0 7とし、非磁性部 13, 14, 15, 16を上述のように配置すれば、高調波を抑制する効果を阻害せず、回転子表面に現れる界磁磁束の曲線 L0は曲線 Ll、即ち正弦波に近づく。しかも機械的強度を得ることがでさる。

[0057] 特に、非磁性部 16の、永久磁石埋設用孔 12の中央部 (磁極中央)側の端部は、界磁磁束の 3次高調波が零となる位相に相当する位置 (角度 Θ 3)である。そしてこの位置近傍で磁束が外部に流れても、 3次高調波の抑制を損なわない。この位置よりも磁極中央側の領域で非磁性部を設ける必要性は小さ、。当該領域でゼロクロスする高調波は 5次以上の高調波であるが、磁極中央においては正弦波の変動は小さぐまた当該領域において界磁磁束の量を稼ぐことも、トルクに寄与する界磁磁束を大きくする観点では望ましい設計事項である力である。

[0058] 他方、角度 Θ 3に対応する位置よりも、永久磁石埋設用孔 12の端部 (磁極の極間側)側では、 7次高調波が角度 0 7, 2· 0 7の二個所でゼロクロスする。よって非磁性部 15, 16の間の位置を角度 2· Θ 7に設定することにより、非磁性部 13, 14の間の位置 (角度 Θ 7に相当）をゼロクロスとする 7次高調波の抑制を阻害することなぐ機械的強度をより高めることができる。

[0059] また、図 1に示されるように、非磁性部 13の面積は非磁性部 14の面積よりも大きぐ非磁性部 14の面積は非磁性部 15の面積よりも大きぐ非磁性部 15の面積は非磁性部 16の面積よりも大きいことが望ましい。磁極の中央部力も極間に近づくほど非磁性体の面積が大きくなるので、永久磁石 10から発生する磁束は、永久磁石埋設用孔 1 2の端部の方が、外部に流れに《なる。よって回転子 103の表面の磁束密度をより正弦波に近づけることができる。

[0060] 図 3乃至図 5は磁極対が 2の回転子において、磁極一つ分を取り出して磁束の分布を示す図である。図 3は回転子 101と固定子 2との組み合わせを示し、図 4は回転子 102と固定子 2との組み合わせを示し、図 5は上述の回転子 103と固定子 2との組み合わせを示す。固定子 2はスロット 21を有しており、スロット 21には電機子卷線が卷回される。電機子卷線の卷回方法としては、集中卷、分布巻のいずれでもよいが、分布巻の場合には、集中巻と比較すると 3次高調波が顕著に発生し易いため、本発明は分布巻の固定子と組み合わせた電動機において好適である。

[0061] 図 3において回転子 101は、図 1の非磁性体 13に相当する、永久磁石 10の両端に非磁性体 13aを設けているが、非磁性体 14, 15, 16に相当する非磁性体は設けられていない。

[0062] 図 4において回転子 102は、図 1の非磁性体 13, 14に相当する、非磁性体 13b、 1 4bを設けている力非磁性体 15, 16に相当する非磁性体は設けられていない。

[0063] 図 6は図 3に示された構成の回転子 101の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。また図 7は図 3に示された構成の電動機において、固定子 2に鎖交する磁束を回転子 101の回転角度に対して示すグラフである。

[0064] 図 8は図 4に示された構成の回転子 102の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。また図 9は図 4に示された構成の電動機において、固定子 2に鎖交する磁束を回転子 102の回転角度に対して示すグラフである。

[0065] 図 10は図 5に示された構成の回転子 103の表面磁束密度を、回転子表面の角度に対して示すグラフである。また図 11は図 5に示された構成の電動機において、固定子 2に鎖交する磁束を回転子 103の回転角度に対して示すグラフである。

[0066] 図 7、図 9,図 11のいずれにおいても、実線及び破線は、それぞれ固定子 2のバックヨーク部及びティース部を通る磁束の磁束密度を示している。

[0067] 図 6,図 8,図 10を比較してわ力るように、回転子表面の磁束密度は、回転子 101よりも回転子 102が、回転子 103は回転子 102よりも更に、正弦波に近いことがわかる。図 10に示されるように、回転子 103の表面における磁束密度は、階段状になる。し力このような階段状の磁束密度が回転子表面に発生していても、固定子に鎖交する磁束は回転角に対して正弦波状になる。

[0068] 図 12は図 6,図 8,図 10に示された回転子表面の磁束密度の空間的変化 (表面の角度に対する変化に相当）について、基本波成分に対する高調波成分の大きさを示すグラフである。また図 13は図 7,図 9,図 11に示された鎖交磁束の磁束密度の大きさの時間的変化（回転角に対する変化に相当）について、基本波成分に対する高調波成分の大きさを示すグラフである。各次数において、左側棒グラフ、中央棒グラフ、右側棒グラフは、それぞれ回転子 101, 102, 103に対応する。

[0069] 回転子 102は回転子 103と同程度に、回転子 101に対して 5次高調波、 7次高調波を大きく低減させている。しかし 3次高調波については、回転子 103の方が回転子 102よりも顕著に低減させている。そしてこれは磁束密度の時間的変化についても同様である。

[0070] 以上のように本実施の形態では、回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけつつ、その機械的強度も向上させることができる。

[0071] 第 2の実施の形態.

図 14及び図 15は本発明の第 2の実施の形態に力かる回転子の一部を示す断面図である。本実施の形態では第 1の実施の形態における非磁性部 13, 14, 15, 16 を非磁性部 13d (図 14)又は非磁性部 13e (図 15)で置換した構成を提示する。

[0072] 非磁性部 13d, 13eのいずれも、空隙であれば、非磁性部 13d, 13eの位置が打ち抜かれた鋼板の積層によって磁心を容易に構成することができる観点力も望ま U、。

[0073] 非磁性部 13d, 13eのいずれも、永久磁石埋設用孔 12の端部から中央部へと軸回りに端部 P4まで延在し、段差 PI, P2, P3を有し、この延在方向に対する幅が狭くなる。つまり磁極の中央へと向力に従って、幅が狭くなる。図 14, 15では図の拡大のため、永久磁石埋設用孔 12の端部一つ分の近傍のみ示した力図 1に示された永久磁石埋設用孔 12の、ずれの端部にお、ても設けられることが望ま、。

[0074] 段差 PI, P2, P3は、非磁性部 13dでは永久磁石埋設用孔 12側に現れ、非磁性部 13eでは永久磁石埋設用孔 12とは反対側に現れる。

[0075] 第 2の実施の形態では非磁性体が連続して延在するので、非磁性体が離隔して複数設けられる第 1の実施の形態の方が、機械的強度を得やすい観点力は望ましい。し力打ち抜きなど、磁心を形成する観点からは、本実施の形態の方が望ましい。

[0076] 段差 PI, P2, P3及び端部 P4の位置は、それぞれ上記角度 Θ 7, Θ 5, 2· Θ 7, Θ 3に相当する。よって第 1の実施の形態と類似して、磁極の極間と磁極中央部との間で、永久磁石 10から外部へと流れる界磁磁束の量の段差は、非磁性部 13d, 13eの幅が相違することによって緩和することができる。よって回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけることができる。

[0077] 特に非磁性部 13d, 13eの幅が永久磁石埋設用孔 12の端部から中央部へと延在する方向に沿って狭くなることは、第 1の実施の形態における非磁性部 13, 14, 15, 16がこの順にそれらの面積が小さくなることと対応しており、回転子表面の磁束密度を正弦波に近づけ易い。

[0078] そして段差 PI, P2, P3及び端部 P4の位置力極間の位置を基準とする軸 Q回りの角度に換算された値を、ゼロクロスする角度として有する高調波を低減することができる。

[0079] 変形.

(0図 16は本発明の第 1の実施の形態の変形として採用できる構造を例示する断面図である。相互に隣接する異なる永久磁石埋設用孔 12の端部に配置されて、磁心 1 8を介して対向する一対の非磁性部 13の間の距離 Lは、固定子が対向する側 (ここでは外周側）へと軸 Q力も近づくほど広がることが望ましい。

[0080] このような構成を採ることにより、固定子が対向する側において、磁心は磁気飽和しにくくなる。よって固定子が対向する側において、永久磁石 10から発生する界磁磁束力これに隣接する他の永久磁石 10へと、回転子内で短絡的に流れることを防止する。これは、固定子に鎖交してトルク発生に寄与する磁束が低減することを防止する。

[0081] 同様にして、第 2の実施の形態の変形が可能である。即ち、相互に隣接する異なる永久磁石埋設用孔 12の端部に配置されて、磁心 18を介して対向する一対の非磁性部 13d (あるいは非磁性部 13e)の間の距離は、固定子が対向する側へと軸 Qから近づくほど広がることが望まし！/、。

[0082] GO第 1の実施の形態で示された非磁性部 13, 14, 15, 16と、第 2の実施の形態で示された非磁性部 13d, 13eの少なくとも、ずれか一方とを混在して磁心を形成してちょい。この発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例力この発明の範囲力外れることなく想定され得るものと解される。

Claims

請求の範囲

[1] 軸 (Q)の周囲に配置された永久磁石埋設用孔（ 12)と、

各々の前記永久磁石埋設用孔の端部力中央へと軸回りに配置された、第 1非磁性部（13)、第 2非磁性部（14)、第 3非磁性部（16)と

を備えた回転子用磁心（18)。

[2] 前記軸 (Q)に沿った方向からみて、

前記第 1非磁性部（13)の面積は前記第 2非磁性部（14)の面積よりも大きぐ前記第 2非磁性部の面積は前記第 3非磁性部（16)の面積よりも大きい、請求項 1記載の回転子用磁心（18)。

[3] 前記第 3非磁性部（16)の、前記永久磁石埋設用孔（12)の中央部側の端部の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 3)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 3倍の値で 360度を除した値である、請求項 1記載の回転子用磁心。

[4] 前記隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、前記第 1非磁性部（13)と前記第 2非磁性部（14)との間の位置に相当する角度（ Θ 7)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 7倍の値で 360度を除した値である、請求項 1記載の回転子用磁心。

[5] 前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)は空隙である、請求項 1記載の回転子用磁心。

[6] 前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)と共に前記軸 (Q)回りに配置され、前記第 2非磁性部と前記第 3非磁性部との間に配置された第 4の非磁性部（15)

を更に備え、

隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、前記第 3非磁性部（16)と前記第 4非磁性部（ 15)との間の位置に相当する角度 (2· Θ 7)が、前記第 1非磁性部（13)と前記第 2非磁性部（14)との間の位置に相当する角度（ Θ 7)の 2倍である、請求項 1記載の回転子用磁心。

[7] 前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)と共に前記軸 (Q)回りに配置され、前記第 2非磁性部と前記第 3非磁性部との間に配置された第 4の非磁性部（15)

を更に備え、

前記第 2非磁性部（14)と前記第 4磁性部（15)との間の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 5)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 5倍の値で 360度を除した値である、請求項 1記載の回転子用磁心。

[8] 前記軸 (Q)に沿った方向からみて、

前記第 4非磁性部（15)の面積は前記第 2非磁性部（14)の面積よりも小さぐかつ前記第 3非磁性部（16)の面積よりも大きい、請求項 6乃至請求項 7のいずれか一つに記載の回転子用磁心。

[9] 前記第 1非磁性部（13)、前記第 2非磁性部（14)、前記第 3非磁性部（16)、前記第 4非磁性部（15)は空隙である、請求項 6乃至請求項 7のいずれか一つに記載の回転子用磁心。

[10] 一の前記永久磁石埋設用孔（12)の端部に配置された前記第 1非磁性部（13)と、前記一の前記永久磁石埋設用孔に隣接する、他の前記永久磁石埋設用孔の端部に設けられた前記第 1非磁性部との間の距離 (L)は、固定子が対向する側へと前記軸 (Q)力も近づくほど広がる、請求項 1記載の回転子用磁心。

[11] 軸 (Q)の周囲に配置された永久磁石埋設用孔（ 12)と、

各々の前記永久磁石埋設用孔の端部力中央へと軸回りに延在し、少なくとも一つ段差 (PI, P2, P3, P4)を有してその延在方向に対する幅が狭くなる非磁性部（1 3d; 13e)と

を備えた回転子用磁心（18)。

[12] 前記非磁性部（13d, 13e)の、前記永久磁石埋設用孔（12)の中央部側の端部（P 4)の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 3)は、前記永久磁石埋設用孔（12 )の個数の 3倍の値で 360度を除した値である、請求項 11記載の回転子用磁心。

[13] 一の前記段差 (P2)の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 5)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 5倍の値で 360度を除した値である、請求項 11記載の回転子用磁心。

[14] 一の前記段差 (P1)の位置を、隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した値（ Θ 7)は、前記永久磁石埋設用孔（12)の個数の 7倍の値で 360度を除した値である、請求項 11記載の回転子用磁心。

[15] 前記段差は少なくとも二つ設けられ、

隣接する前記永久磁石埋設用孔（12)同士の間の位置を基準位置として前記所定位置 (Q)回りの角度に換算した場合、第 1の前記段差 (P3)の位置に相当する角度（ 2· Θ 7)が、第 2の前記段差 (P1)の位置に相当する角度（ Θ 7)の 2倍である、請求項 11記載の回転子用磁心。

[16] 前記段差は前記永久磁石埋設用孔（12)側に現れる、請求項 11記載の回転子用磁心。

[17] 前記段差は前記永久磁石埋設用孔（12)とは反対側に現れる、請求項 11記載の回転子用磁心。

[18] 前記非磁性部（13d; 13e)は空隙である、請求項 11記載の回転子用磁心。

[19] 一の前記永久磁石埋設用孔（12)の端部に配置された前記非磁性部（13d: 13e) と、前記一の前記永久磁石埋設用孔に隣接する、他の前記永久磁石埋設用孔の端部に設けられた前記非磁性部との間の距離 (L)は、固定子が対向する側へと前記軸

(Q)から近づくほど広がる、請求項 11記載の回転子用磁心。

[20] 請求項 1又は請求項 11のいずれか一つに記載の回転子用磁心と、

前記永久磁石埋設用孔（12)に埋設された永久磁石（10)と

を備える回転子（103)。

[21] 請求項 20記載の回転子と、

前記軸 (Q)に平行に前記回転子と対向する固定子 (2)と

を備える電動機。 [22] 前記固定子（2)には分布巻で電機子卷線が卷回される、請求項 21記載の電動機