永久磁石回転機
【課題】磁束量を増加させて効率を高めることができる技術を提供する。
【解決手段】回転子３０の外周面は、曲率半径が異なる第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａにより形成されている。主磁極部ａ〜ｄには、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容３４ａ〜３４ｄが設けられている。これにより、中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄ、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１は、中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている。また、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１は、中心点ｃ１１と異なる中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている。
【解決手段】回転子３０の外周面は、曲率半径が異なる第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａにより形成されている。主磁極部ａ〜ｄには、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容３４ａ〜３４ｄが設けられている。これにより、中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄ、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１は、中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている。また、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１は、中心点ｃ１１と異なる中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石回転機に関し、特に、永久磁石回転機の効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン（空調装置）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機、車両や車載装置等を駆動する電動機等として、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）が用いられている。この種の永久磁石電動機は、例えば、ティース部が設けられている固定子と、ティース部のティース先端面と間隙を介して回転可能に配置された回転子を備えている。回転子には、回転子の軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられており、磁石収容孔に永久磁石が収容されている。この永久磁石電動機は、主磁極部の磁石収容孔に収容されている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。特許文献１には、回転子の主磁極部に第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が中間ブリッジ部を挟んで配置されているとともに、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が、主磁極部のｄ軸線上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている永久磁石電動機が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２８５１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、永久磁石電動機では、磁束密度が高い希土類磁石が用いられている。特に、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｂ（ボロン）等を構成成分とするネオジウム磁石が用いられている。しかしながら、ネオジウム磁石等の希土類磁石は高価であるため、安価な永久磁石を用いた永久磁石電動機、例えば、磁束密度は希土類磁石に比べて低いが安価であるフェライト磁石等を用いた永久磁石電動機の開発が要望されている。
回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容されている永久磁石電動機では、磁束量は、磁石収容孔の外側の壁（固定子のティース部と対向する側の壁）の長さによって定まる。このため、フェライト磁石等の磁束密度が低い磁石を用いて、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石電動機を得るためには、外側の壁の長さが長い磁石収容孔が設けられている回転子を用いる必要がある。
そこで、直線形状に形成された第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔を中間ブリッジ部を挟んでＶ字形に配置した回転子に比べて磁石収容孔の外側の壁の長さが長い特許文献１に記載されている回転子を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の回転子の磁石収容孔にフェライト磁石等の磁束密度が低い永久磁石を収容して永久磁石電動機を構成しても、磁束密度が高い希土類磁石を用いて構成した永久磁石電動機と同等の効率を得ることができない。なお、希土類磁石は、製造コストの点で、一般的には、断面形状が長方形形状に形成されたものが用いられる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、主磁極部に設けられる磁石収容孔の外側の壁の長さを長くして永久磁石回転機の効率を向上させること、特に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合でも希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石回転機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明の第１発明は、以下の構成を備えている。
本発明の永久磁石回転機は、固定子と回転子を備えている。回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられ、磁石収容孔には永久磁石が収容されている。この時、周方向に隣接する主磁極部の極性が逆極性となるように永久磁石が磁石収容孔に収容される。本発明の永久磁石回転機は、典型的には、永久磁石埋込型電動機として構成される。
回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部のｄ軸線と交差し、突部が外方向に向いている第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軸線と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により構成されている。そして、第２の曲線形状の曲率半径は、第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されている。「外方向」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、回転子の中心点から離れる方向（固定子と対向する方向）を表している。「ｄ軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と主磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表し、「ｑ軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と補助磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表している。
回転子位置検出センサを用いないで、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合には、起電力波形に含まれる高調波成分が増大すると最適な制御を行うことができなくなって効率が低下する。本発明では、第１の曲線部分と第２の曲線部分の切り換え部分がティース部と対向する箇所を通過する時に、ティース部に流れる磁束量の急激な変化を抑制することができるため、ティース部を流れる磁束量の急激な変化によって固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができる。これにより、センサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれる高調波成分による効率の低下を防止することができる。
主磁極部には、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が設けられている。この第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔によって、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔の間に中間ブリッジ部が形成され、第１の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第１の外周ブリッジ部が形成され、第２の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第２の外周ブリッジ部が形成されている。一般的には、第１および第２の磁石収容孔は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、外側の壁、内側の壁、中央側の壁、外周面側の壁を有している。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子の中心点から遠い方の壁と近い方の壁を表している。「中央側の壁」は、主磁極部に設けられている他の磁石挿入孔と対向する位置に配置されている壁（中間ブリッジ部を形成している壁）を表し、「外周面側の壁」は、回転子の外周面と対向する位置に配置されている壁（第１あるいは第２の外周ブリッジ部を形成している壁）を表している。中間ブリッジ部と第１及び第２の外周ブリッジ部によって、回転子の強度を高めることができる。
中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成されている第１の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。また、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成されている第２の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点と異なる第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。「円弧形状に形成されている」構成には、略円弧形状に形成されている態様が包含される。第１の曲率中心点および第２の曲率中心点は、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さが、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁をｄ軸線上の共通の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成した場合に比べて長くなるように設定される。第１の曲率中心点および第２の曲率中心点の位置は、回転子の大きさ、中間ブリッジ部や第１及び第２のブリッジ部の幅、第１および第２の磁石収容孔の大きさ等によって決定される。
第１の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状と第２の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状を、それぞれ異なる第１の曲率中心点と第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成しているため、第１の曲率中心点と第２の曲率中心点を設定することによって第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。これにより、磁束量を増加させることができ、効率を向上させることができる。
本発明では、回転子の外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分によって形成する構成と、主磁極部に設けられる第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くする構成を用いることによって効率を向上させている。これにより、例えば、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができる。
【０００５】
本発明の第２発明では、第１の曲線部分は、ｄ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、第１の曲線部分と第２の曲線部分を容易に形成することができる。
【０００６】
本発明の第３発明では、第１の曲線部分は、回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、回転子の中心点より第２の外周面と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されている。これにより、第１の曲線部分と第２の曲線部分の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのをより効果的に抑制することができ、効率をより向上させることができる。
【０００７】
本発明の第４発明では、第１の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径が等しく設定されている。これにより、第１の磁石収容孔からの磁束量と第２の磁石収容孔からの磁束量が略等しくなり、磁束量の脈動を防止することができる。
【０００８】
本発明の第５発明では、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成される第１の磁石収容孔の内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、また、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成される第２の磁石収容孔の内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、永久磁石の厚さを一定にすることができ、減磁特性のバラツキを防止することができる。
【０００９】
本発明の第６発明では、第１の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径が等しく設定されている。これにより、第１の磁石収容孔に収容する永久磁石と第２の磁石収容孔に収容する永久磁石として同じ形状の永久磁石を用いることができる。また、第１の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔の間および第２の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔との間の回転子コアによるリラクタンストルクが均一となり、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動の発生を低減することができる。
【００１０】
本発明の第７発明では、第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組が多層に設けられている。「多層に設ける」構成は、各層を構成する第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組を回転子の径方向に複数設ける構成が対応する。多層構造とすることにより、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができるため、効率をより向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部と補助磁極部の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時にティース部を流れる磁束量が段階的に変化するため、ティース部を流れる磁束が急激に変化するのを防止することができる。
【００１１】
本発明の第８発明では、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、第７発明の効果に加えて、各層を構成する磁石収容孔を効率よく配置することができる。
【００１２】
通常、永久磁石回転機では、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけてコギングトルクによる振動や音の発生を抑制するために、磁石収容孔に収容される永久磁石の磁気配向方向は、共通の配向中心点に収束する様に構成されている（「ラジアル配向」という）。また、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外周側の壁（第１の永久磁石および第２の永久磁石の外周側の面）は、回転子の外周面に平行（略平行を含む）に形成され、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の中心側の壁（第１の永久磁石および愛２の永久磁石の中心側の面）は主磁極部のｄ軸線に平行（略平行を含む）に形成される。このため、第１の永久磁石および第２の永久磁石の磁気配向が共通の配向中心点に収束している場合には、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる短絡磁束量が多い。
本発明の第９発明では、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる短絡磁束量を低減するために、第１の永久磁石および第２の永久磁石の磁気配向方向が、中心部と端部で異なっている。すなわち、第１の永久磁石の磁気配向方向は、第１の永久磁石が第１の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第１の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第１の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第１の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石の端部の配向中心点に収束している。同様に、第２の永久磁石の磁気配向方向は、第２の永久磁石が第２の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第２の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第２の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第２の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第２の永久磁石の端部の配向中心点に収束している。「第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点」は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面との間の距離が、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面と中央部の配向中心点との間の距離よりも長い位置に配置された第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点を表している。第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部および端部は、回転子の周方向に沿った中央部および端部を表している。
「磁気配向方向が配向中心点に収束している」状態は、磁気配向方向を示す線が配向中心点を通る状態を表している（「ラジアル配向」という）。「磁気配向方向が配向中心点に収束している」構成は、磁気配向方向が概略配向中心点に収束している態様を包含する。なお、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点は、無限遠方に配置されていてもよい。すなわち、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点は、無限遠方の配向中心点を包含する。例えば、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の磁気配向方向は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面の周方向の中心点と第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点とを結ぶ線に平行であってもよい（「平行配向」という）。この場合、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の磁気配向方向は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面の周方向の中心点と第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点とを結ぶ線に概略平行であってもよい。
第１の永久磁石（第２の永久磁石）の磁気配向方向は、中央部と端部の間で、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点に収束する状態から、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点に収束する状態に連続的あるいは段階的に変化していてもよい。
「第１の永久磁石の端部」の領域と「第１の永久磁石の端部の配向中心点」の位置（「第２の永久磁石の端部」の領域と「第２の永久磁石の端部の配向中心点」の位置）は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面あるいは内側の面から発生する磁束が、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部（中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部）を介して第１の永久磁石（第２の永久磁石）の内側の面あるいは外側の面の間で短絡されるのを抑制することができるように設定される。
本発明では、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけながら、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる磁束短絡量を低減して、主磁極部と固定子の間に流れる磁束量（有効磁束量）を増加させることができる。これにより、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制しながら、効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第１０発明では、第１および第２の外周ブリッジ部に、孔あるいは外方向に凹状の切欠部が形成されている。「孔」は、空隙であってもよいし、非磁性体が充填されていてもよい。「切欠部」は、回転子の外周面（例えば、第２の曲線部分）に沿った線から回転子の中心方向に切り欠かれた形状に形成される。孔あるいは切欠部の周方向の長さは、固定子のティース部の基部の幅以上、好適にはティース部のティース先端面の周方向の長さ以上に設定するが好ましい。これにより、第１および第２の磁石収容孔に収容されている第１および第２の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止することができ、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明〜第１０発明を用いることにより、磁束量を増大させて効率を向上させることができる。これにより、希土類磁石に比べて磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石回転機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に示す。第１の実施の形態は、本発明を、回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）として構成したものである。なお、図１は、第１の実施の形態の永久磁石電動機１０を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、図２は、回転子３０を軸方向に直交する方向から見た断面図である。なお、回転子３０は、磁極数が４（極対数が２）の場合を示している。
本実施の形態の永久磁石電動機１０は、固定子２０と回転子３０により構成されている。
固定子２０は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された固定子コアによって構成される。固定子２０は、ヨーク部２１と、ティース部２２を有している。ティース部２２によってスロット２３が形成されており、スロット２３には、分布巻方式あるいは集中巻方式によって固定子巻線が収容される。ティース部２２は、図３に示されているように、基部２２ａと、基部２２ａの回転方向の両側に設けられているティース端部２２ｂおよび２２ｃを有している。そして、基部２２ａとティース端部２２ｂおよび２２ｃの回転子３０と対向する側の面によってティース先端面２２ｄが形成されている。回転子３０は、回転子３０の外周面と固定子２０のティース部２２のティース先端面２２ｄとの間隙（ギャップ）がｇに設定された状態で回転可能に配置されている。
【００１６】
回転子３０は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された回転子コア３１によって構成される。回転子コア３１には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔４０が形成されているとともに、主磁極部ａ、ｂ、ｃ、ｄと補助磁極部ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａが周方向に交互に配置されている。回転軸は、例えば、圧入方法や焼きバメ方法等によって回転軸挿入孔４０に挿入される。
また、回転子コア３１には、積層された電磁鋼板を固定するカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔３８ａ〜３８ｄが形成されている。カシメピンとしては、磁性体で形成されたカシメピンを用いるのが好ましい。
【００１７】
回転子コア３１（以下では、「回転子３０」という）の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分（第１の外周部分）３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分（第２の外周部分）３０ａｂ、３０ｂｃ、３０ｃｄ、３０ｄａが交互に配置されて構成されている。
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄは、回転子３０の中心点Ｏと主磁極部ａ〜ｄの周方向中心点を結ぶ線（以下、「ｄ軸線」という）と交差し、突部が外方向に向いている第１の曲線形状に形成されている。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、回転子３０の中心点Ｏと補助磁極部ａｂ〜ｄａの周方向中心点とを結ぶ線（以下「ｑ軸線」という）と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている。そして、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの第２の曲線形状の曲率半径［Ｒｑ］は、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの第１の曲線形状の曲率半径［Ｒｄ］より大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、接続点３０ａ１〜３０ｄ１、３０ａ２〜３０ｄ２で接続されている。「外方向」という記載は、回転子の中心点から離れる方向を表す。
本実施の形態では、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄは、回転子３０の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒｄ］の円弧形状に形成されている。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、ｑ軸線上の、回転子３０の中心点Ｏより第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａと反対方向に離れた点を中心とする半径［Ｒｑ］の円弧形状に形成されている。図１には、第２の曲線部分３０ａｂの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐａｂが示され、図２では、第２の曲線部分３０ｂｃの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐｂｃと第２の曲線部分３０ｃｄの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐｃｄが示されている。
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの開角θは、高い効率を得ることができる範囲に設定される。
なお、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄや第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の突型形状であればよい。また、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの曲線形状の中心点（曲率中心点）や第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの中心点（曲率中心点）の位置は、適宜変更可能である。例えば、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの中心点を、ｄ軸線上の、回転子３０の中心点Ｏより第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄ方向に離れた点に設定してもよい。
本実施の形態では、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄが本発明の「第１の曲線部分」に対応し、回転子３０の中心点Ｏが本発明の「第１の曲線形状の第１の曲率中心点」に対応し、［Ｒｄ］が本発明の「第１の曲線形状の曲率半径」に対応する。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａが本発明の「第２の曲線部分」に対応し、点Ｐａｂ、Ｐｂｃ、Ｐｃｄが本発明の「第２の曲線形状の第２の曲率中心点」に対応し、［Ｒｑ］が本発明の「第２の曲線形状の曲率半径」に対応する。
【００１８】
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの切り換わり部分（接続点３０ａ１〜３０ｄ１、３０ａ２〜３０ｄ２の部分）がティース部２２に対向する箇所を通過する時に、ティース部２２に流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができ、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分の増大を防止することができる。これにより、例えば、回転子の位置検出センサを用いずに、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御装置を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれている高調波成分による回転子の位置検出精度の低下を防止することができる。したがって、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。また、固定子巻線に充分な起電力を誘起させることができるため、固定子巻線の巻数を増加させる必要がない。これにより、固定子巻線の銅損による効率の低下を防止することができる。
【００１９】
主磁極部ａ〜ｄには、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄが設けられている。第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄには第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄが収容され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄには第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄが収容されている。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、例えば、隙間ばめ方法によって第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄは、周方向に隣接する主磁極部ａ〜ｄの極性が逆極性となるように磁化されている。図２では、主磁極部ａの第１の永久磁石３３ａおよび第２の永久磁石３５ａ、主磁極部ｃの第１の永久磁石３３ｃおよび第２の永久磁石３５ｃは、外周面側がＮ極、中心側がＳ極となるように磁化され、主磁極ａとｃに隣接する主磁極部ｂ第１の永久磁石３３ｂおよび第２の永久磁石３５ｂ。主磁極部ｄの第１の永久磁石３３ｄおよび第２の永久磁石３５ｄは、外周面側がＳ極、中心側がＮ極となるように磁化されている。
本実施の形態では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄは、外側の壁（外壁）３２ａ１〜３２ｄ１、内側の壁（内壁）３２ａ２〜３２ｄ３、外周面側の壁（外周側端壁）３２ａ３〜３２ｄ３、中央側の壁（中央側端壁）３２ａ４〜３２ｄ４によって形成されている。同様に、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄは、外側の壁（外壁）３４ａ１〜３４ｄ１、内側の壁（内壁）３４ａ２〜３４ｄ２、外周面側の壁（外周側端壁）３４ａ３〜３４ｄ３、中心側の壁（中心側端壁）３４ａ４〜３４ｄ４によって形成されている。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子３０を軸方向に直角な断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子３０（回転子コア３１）の中心点Ｏから遠い方の壁と近い方の壁を表している。また、「外周面側の壁」と「中心側の壁」は、回転子３０の外周面と対向する位置に配置される壁と主磁極部ａ〜ｄに設けられている他の磁石収容孔と対向する位置に配置される壁を表している。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄの軸方向に直交する断面の形状は、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容可能な程度に、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。同様に、第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄの軸方向に直交する断面の形状も、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容可能な程度に、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。典型的には、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の外側の壁３２ａ１〜３２ｄ１（３４ａ１〜３４ｄ１）に対応する形状に形成されている外側の面と、内側の壁３２ａ２〜３２ｄ２（３４ａ２〜３４ｄ２）に対応する形状に形成されている内側の面と、外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３（３４ａ３〜３４ｄ３）に対応する形状に形成されている外周面側の面と、中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４（３４ａ４〜３４ｄ４）に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。
本実施の形態では、磁束量を増大させるために、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３（３４ａ３〜３４ｄ３）、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の外周面側の面は、回転子コア３１（回転子３０）の外周面に平行（略平行を含む）に形成されている。また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４（３４ａ４〜３４ｄ４）、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の中心側の面は、ｄ軸線に平行（略平行を含む）に形成されている。
第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の軸方向に直交する断面の形状については後述する。
【００２０】
回転子コア３１には、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄとの間に中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと回転子３０の外周面（前述した第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａ）との間に第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄと回転子３０の外周面（前述した第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａ）との間に第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。すなわち、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４と第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの中心側の壁３４ａ４〜３４ｄ４によって中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３と回転子３０の外周面によって第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの外周面側の壁３４ａ３〜３４ｄ３と回転子３０の外周面によって第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。
中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄ、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２によって、回転子３０の強度が高められている。
【００２１】
次に、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの構成について説明する。
先ず、特許文献１に記載されている従来の永久磁石電動機の磁石収容孔の構成を図６により説明する。図６は、従来の永久磁石電動機の回転子８３０を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、主磁極部ｃの部分を示している。主磁極部ｃには、第１の磁石収容孔８３２ｃと第２の磁石収容孔８３４ｃが設けられている。第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）は、外側の壁（外壁）８３２ｃ１（８３４ｃ１）、内側の壁（内壁）８３２ｃ２（８３４ｃ２）、外周面側の壁（外周側端壁）８３２ｃ３（８３４ｃ３）、中心側の壁（中心側端壁）８３２ｃ４（８３４ｃ４）によって形成されている。また、第１の磁石収容孔８３２ｃと第２の磁石収容孔８３４ｃの間に中間ブリッジ部８３６ｃが形成され、第１の磁石収容孔８３２ｃと回転子８３０の外周面８３０Ａとの間に第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１が形成され、第２の磁石収容孔８３４ｃと回転子８３０の外周面８３０Ａの間に第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２が形成されている。第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）には、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の断面形状に対応する断面形状を有する第１の永久磁石８３３ｃ（第２の永久磁石８３５ｃ）が収容される。
従来の永久磁石電動機では、軸方向に直交する断面で見て、主磁極部ｃに設けられている第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の外側の壁８３２ｃ１（８３４ｃ１）と内側の壁８３２ｃ２（８３４ｃ２）は、ｄ軸線上の共通の中心点ｃ８１１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁８３２ｃ１と８３４ｃ１は、ｄ軸線上の中心点ｃ８１１を中心とする半径［Ｒ８１１］の円弧形状に形成され、内側の壁８３２ｃ２と８３４ｃ２は、ｄ軸線上の中心点ｃ８１１を中心とする半径［Ｒ８１２］の円弧形状に形成されている。
このような構成の永久磁石電動機に希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合、軸方向に直交する方向から見た断面の形状が長方形形状に形成されている第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔を用いた場合に比べて、外側の壁８３２ｃ１および８３４ｃ１の長さが長くなる。これにより、図６に示す軸方向に直交する断面において、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）に収容される第１の永久磁石８３３ｃ（第２の永久磁石８３５ｃ）の、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の外側の壁８３２ｃ１（８３４ｃ１）に対応する外側の壁の長さが長くなり、磁束量が増大する。しかしながら、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１と第２の磁石収容孔８３４ｃの外側の壁８３４ｃ１が共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合には、外側の壁８３２ｃ１および８３４ｃ１の長さを長くするには限界がある。このため、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができない。
【００２２】
本実施の形態では、主磁極部に設けられる第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の長さを長くするために、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁を異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。
本実施の形態の磁石収容孔および永久磁石の構成を、図２により説明する。なお、主磁極部ａ〜ｄに設けられる第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄは同じ構成であり、また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄそれぞれに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄは同じ構成である。このため、以下では、主磁極部ｃに設けられる第１の磁石収容孔３２ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃと、第１の磁石収容孔３２ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃそれぞれに収容される第１の永久磁石３３ｃおよび第２の永久磁石３５ｃについて説明する。
軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１と内側の壁３２ｃ２は、中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁３２ｃ１は、外方向に凹状である、中心点ｃ１１を中心とする半径［Ｒ１１］の円弧形状に形成され、内側の壁３２ｃ２は、内方向（中心方向）に突状である、中心点ｃ１１を中心とする半径［Ｒ１２］の円弧形状に形成されている。また、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１と内側の壁３４ｃ２は、中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁３４ｃ１は、外方向に凹状である、中心点ｃ２１を中心とする半径［Ｒ２１］の円弧形状に形成され、内側の壁３４ｃ２は、内方向に突状である、中心点ｃ２１を中心とする半径［Ｒ２２］の円弧形状に形成されている。
そして、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）に収容される第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）は、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）に対応する形状に形成されている外側の面、内側の壁３２ｃ２（３４ｃ２）に対応する形状に形成されている内側の面、外周面側の壁３２ｃ３（３４ｃ３）に対応する形状に形成されている外周面側の面、中心側の壁３２ｃ４（３４ｃ４）に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃは、第１の磁石収容孔３２ｃに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。また、第２の永久磁石３５ｃは、第２の磁石収容孔３４ｃに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。
【００２３】
中心点ｃ１１とｃ１２、半径［Ｒ１１］、［Ｒ１２］、［Ｒ２１］、［Ｒ２２］は、回転子３０の大きさ（直径あるいは半径）、永久磁石の特性や厚さ、中心ブリッジ部３６ｃや第１の外周ブリッジ部３７ｃ１および第２の外周ブリッジ部３７ｃ２の幅、所望の効率等に応じて設定される。本実施の形態では、半径［Ｒ１１］と半径［Ｒ２１］が等しく設定され、半径［Ｒ１２］と半径［Ｒ２２］が等しく設定されている。すなわち、第１の磁石収容孔３２ｃと第２の磁石収容孔３４ｃ、第１の永久磁石３３ｃと第２の永久磁石３５ｃは、円弧状（弓状）に形成されている。なお、本明細書では、「円弧形状」という記載は、概略円弧形状を包含するものとして用いられている。
本実施の形態では、中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが本発明の「中間ブリッジ部」に対応し、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が本発明の「第１の外周ブリッジ部」に対応し、第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が本発明の「第２の外周ブリッジ部」に対応し、中心点ｃ１１が本発明の「第１の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第１の曲率中心点」に対応し、中心点ｃ２１が本発明の「第２の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第２の曲率中心点」に対応する。
【００２４】
このように、本実施の形態では、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁と、第２の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁を、異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。これにより、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁、第２の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁がｄ軸上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合に比べて、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。すなわち、第１の磁石収容孔に収容される第１の永久磁石の、第１の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さ、第２の磁石収容孔に収容される第２の永久磁石の、第２の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さを長くすることができる。したがって、磁束量を増大することができ、効率を向上させることができる。
【００２５】
前記した構成の回転子では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容されている第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄから発生する磁束が、中間ブリッジ部３６ｃ〜３６ｄや第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１を介して短絡され、また、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容されている第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄから発生する磁束が、中間ブリッジ部３６ｃ〜３６ｄや第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２を介して短絡される（短絡磁束が発生する）。
ここで、従来の永久磁石電動機では、図６に示されているように、第１の磁石収容孔８３２ｃおよび第２の磁石収容孔８３４ｃの外周面側の壁、第１の磁石収容孔８３２ｃに収容される永久磁石８３３ｃおよび第２の磁石収容孔８３４ｃに収容される第２の永久磁石８３５ｃの外側の面（磁石収容孔の外側の壁に対向する面）が、回転子８３０の外周面に平行（略平行を含む）に形成されている。また、第１の永久磁石８３３ｃおよび第２の永久磁石８３５ｃの磁気配向方向が、ｄ軸上の共通の配向中心点ｃ８１１を通る線に沿って設定されている（「ラジアル配向」と呼ばれている）。このため、図６に示すように、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１の中心側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｎ極に磁化された外側の面の中心側の部分）から発生した磁束が、中間ブリッジ部８３６ｃを介して、第１の磁石収容孔８３２ｃの内側の壁８３２ｃ２の中心側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｓ極に磁化された内側の面の中心側の部分）に流れて短絡される。あるいは、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１の外周面側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｎ極に磁化された外側の面の外周面側の部分）から発生した磁束が、第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１を介して、第１の磁石収容孔８３２ｃの内側の壁８３２ｃ２の外周面側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｓ極に磁化された内側の面の外周面側の部分）に流れて短絡される。第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２も同様である。
中間ブリッジ部８３６ｃや第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１および第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２を介して、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁から内側の壁（あるいは、内側の壁から外側の壁）に磁束（短絡磁束）が流れると、主磁極部ａ〜ｄと固定子２０のティース部２２の間に流れる磁束量（有効磁束量）が減少し、効率が低下する。
【００２６】
本実施の形態では、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の間を流れる磁束（短絡磁束）を減少させて有効磁束量を増加させるために、第１の永久磁石および第２の永久磁石の端部の磁気配向方が中央部の磁気配向方と異なっている。
本実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を、図３〜図５により説明する。なお、図３は、本実施の形態の磁束の流れを示す図であり、図４は、第１および第２の永久磁石の磁気配向方向を説明する図であり、図５は、中間ブリッジ部を介して流れる磁束（短絡磁束）を説明する図である。
第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄの磁気配向方向は同様であるため、以下では、主磁極部ｃの第１の磁石収容孔３２ｃに収容される第１の永久磁石３３ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃに収容される第２の永久磁石３５ｃの磁気配向方向を、軸方向に直交する方向から見た断面図を示している図４を用いて説明する。第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）は、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）に対向する外側の面と内側の壁３２ｃ２（３４ｃ２）に対向する内側の面の一方がＮ極、他方がＳ極となるように（外側の面および内側の面に交差する方向に）磁化される。以下では、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部および端部は、軸方向に直交する断面で見て、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面に沿った中央部および端部を表す。
第１の永久磁石３３ｃの中央部の磁気配向方向３３Ａは、第１の永久磁石３３ｃの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点ｃ１１に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの中央部では、中央部の磁気配向方向３３Ａを示す線（図４に実線で示されている）が中央部の配向中心点ｃ１１を通る様に設定されている。また、第１の永久磁石３３ｃの端部の磁気配向方向３３Ｃは、中央部の配向中心点ｃ１１より遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ１３に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの端部では、端部の磁気配向方向３３Ｃを示す線（図４に二点差線で示されている）が端部の配向中心点ｃ１３を通る様に設定されている。そして、第１の永久磁石３３ｃの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向３３Ｂは、中央部の配向中心点ｃ１１と端部の配向中心点ｃ１３の間に配置されている中間部の配向中心点ｃ１２に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの中間部では、中間部の磁気配向方向３３Ｂを示す線（図４に破線で示されている）が中間部の配向中心点ｃ１２を通る様に設定されている。
同様に、第２の永久磁石３５ｃの中央部の磁気配向方向３５Ａは、第２の永久磁石３５ｃの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点ｃ２１に収束している。すなわち、第２の永久磁石３５ｃの中央部では、中央部の磁気配向方向３５Ａを示す線（図４に実線で示されている）が中央部の配向中心点ｃ２１を通る様に設定されている。また、第２の永久磁石３５ｃの端部の磁気配向方向３５Ｃは、中央部の配向中心点ｃ２１より遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ２３に収束している。すなわち、第２の永久磁石３５ｃの端部では、端部の磁気配向方向３５Ｃを示す線（図４に二点鎖線で示されている）が端部の配向中心点ｃ２３を通る様に設定されている。そして、第２の永久磁石３５ｃの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向３５Ｂは、中央部の配向中心点ｃ２１と端部の配向中心点ｃ２３の間に配置されている中間部の配向中心点ｃ２２に収束している。すなわち、第２の永久磁石の中間部では、中間部の磁気配向方向３５Ｂを示す線（図４に破線で示されている）が中間部の配向中心点ｃ２２を通る様に設定されている。
なお、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、磁気配向方向３３Ａ〜３３Ｃ（３５Ａ〜３５Ｃ）の一方側がＮ極、他方側がＳ極となるように磁化される。
本実施の形態では、磁気配向方向３３Ａが本発明の「第１の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点ｃ１１が本発明の「第１の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３３Ｃが本発明の「第１の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点ｃ１３が本発明の「第１の永久磁石の端部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３５Ａが本発明の「第２の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点ｃ２１が本発明の「第２の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３５Ｃが本発明の「第２の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点ｃ２３が本発明の「第２の永久磁石の端部の配向中心点」に対応する。
【００２７】
ここで、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中間部の配向中心点ｃ１２（ｃ２２）、端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）より遠方に設定されていればよいが、図５に示すように、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面の中心点（周方向中心点）ｃ３２（ｃ３４）と中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）を結ぶ線ｃ１（ｃ２）（図４および図５に一点鎖線で示されている）上に設定するのが好ましい（概略線ｃ１上に設定する態様を包含する）。
また、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、無限遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）に収束していてもよい。すなわち、本実施の形態では、「第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点」は、無限遠方に配置されている配向中心点を包含する。この場合、例えば、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面の中心点（周方向中心点）ｃ３２（ｃ３４）と中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）を結ぶ線ｃ１（ｃ２）に平行（略平行を含む）となる。
なお、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中間部の磁気配向方向３３Ｂ（３５Ｂ）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）から第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石ア３５ｃ）の端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）の間で連続的あるいは段階的に配置された中間部の配向中心点ｃ１２（ｃ２２）に収束する様に構成されていてもよい。すなわち、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向方向３３Ａ（３５Ａ）から第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）の間で連続的あるいは段階的に変化していてもよい。また、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の磁気配向方向は、中央部の磁気配向方向３３Ａ（３５Ａ）と端部の磁気配向３３Ｃ（３５Ｃ）のみであってもよい（中間部の磁気配向方向は省略されていてもよい）。
また、図４では、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点を、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）の円弧形状の中心点ｃ１１（ｃ２１）に配置したが、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点は適宜の位置に配置することができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容される第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の中央部の磁気配向方向３３Ａ（３５Ａ）は、中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）に収束している。これにより、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけることができ、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制することができる。
また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容される第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）より遠方（無限遠方を含む）に配置された端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）に収束している。これにより、図５に示すように、中間ブリッジ部３６ｃを介して、第１の磁石収容孔３２ｃの中心側の壁３２ｃ４（第１の永久磁石３３ｃのＮ極に磁化されている中心側の面）と第１の磁石収容孔３２ｃの内側の壁３２ｃ２（第１の永久磁石３３ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間で磁束（短絡磁束）は流れるが、第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１（第１の永久磁石３３ｃのＮ極に磁化されている外側の面）と第１の磁石収容孔３２ｃの内側の壁３２ｃ２（第１の永久磁石３３ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間では磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。また、中間ブリッジ部３６ｃを介して、第２の磁石収容孔３４ｃの中心側の壁３４ｃ４（第２の永久磁石３５ｃのＮ極に磁化されている中心側の面）と第２の磁石収容孔３４ｃの内側の壁３４ｃ２（第２の永久磁石３５ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間で磁束（短絡磁束）は流れるが、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１（第２の永久磁石３５ｃのＮ極に磁化されている外側の面）と第２の磁石収容孔３４ｃの内側の壁３４ｃ２（第２の永久磁石３５ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間では磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。同様に、図３に示すように、第１および第２の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および３７ａ２〜３７ｄ２を介して、第１および第２の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび３４ａ〜３４ｄの外側の壁３２ａ１〜３２ｄ１および３４ａ１〜３４ｄ１（第１および第２の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび３５ａ〜３５ｄの外側の面）と第１および第２の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび３４ａ〜３４ｄの内側の壁３２ａ２〜３２ｄ２および３４ａ２〜３４ｄ２（第１および第２の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび３５ａ〜３５ｄの内側の面）との間で磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。
したがって、主磁極部ａ〜ｄと固定子２０のティース部２２との間を流れる磁束量（有効磁束量）の減少を防止することができ、効率を向上させることができる。
【００２９】
第１の実施の形態では、各主磁極部ａ〜ｄに第１および第２の磁石収容孔の組（第１および第２の永久磁石の組）を１組だけ設けた１層構造の永久磁石電動機について説明したが、本発明は、多層構造の永久磁石電動機として構成することもできる。以下に、多層構造の永久磁石電動機として構成した第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態の永久磁石電動機は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図７に示されている回転子１３０により構成される。本実施の形態は、２層構造の永久磁石電動機として構成されている。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、回転子１３０（回転子コア１３１）の外周面は、ｄ軸上の回転子の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒｄ］の円弧形状に形成されている第１の曲線部分１３０ａ〜１３０ｄと、ｑ軸上の回転子１３０の中心点Ｏより反対方向に離れた中心点（Ｐｂｃ、Ｐｃｄ）を中心とする半径［Ｒｑ］の円弧形状に形成されている第２の曲線部分１３０ａｂ〜１３０ｄａが交互に接続されて構成されている。
回転子１３０（回転子コア１３１）には、各主磁極部ａ〜ｄに、第１層の磁石収容孔を構成する、第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄの組が設けられている。また、第１層の磁石収容孔より内側（中心側）に、第２層の磁石収容孔を構成する、第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄが設けられている。各磁石収容孔には、それぞれ第１の永久磁石１４３ａ〜１４３ｄ、１４５ａ〜１４５ｄ、１４７ａ〜１４７ｄ、１４９ａ〜１４９ｄが収容される。第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄの間には第１層の中間ブリッジ部１３６ａ１〜１３６ｄ１が形成され、第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと回転子１３０の外周面の間には第１層の第１の外周ブリッジ部１３７ａ１〜１３７ｄ１が形成され、第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄと回転子１３０の外周面との間には第１層の第２の外周ブリッジ部１３７ａ２〜１３７ｄ２が形成されている。第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄの間には第２層の中間ブリッジ部１３６ａ２〜１３６ｄ２が形成され、第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと回転子１３０の外周面の間には第２層の第１の外周ブリッジ部１３７ａ３〜１３７ｄ３が形成され、第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄと回転子１３０の外周面との間には第２層の第２の外周ブリッジ部１３７ａ４〜１３７ｄ４が形成されている。
各磁石収容孔は、第１の実施の形態と同様に、外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁によって形成されている。また、各永久磁石は、磁石挿入孔の外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁に対応する形状に形成された外側の面、内側の面、外周面側の面、中心側の面を有している。
【００３０】
本実施の形態では、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔は、第１の中心点と異なる第２の中心点を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、図７に示されているように、主磁極部ｃに設けられている、第１層の第１の磁石収容孔１４２ｃの外側の壁と内側の壁および第２層の第１の磁石収容孔１４６ｃの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点ｃ１１１を中心とする半径［Ｒ１１１］、［Ｒ１１２］、［Ｒ１１３］、［Ｒ１１４］の円弧形状に形成されている。また、主磁極部ｃに設けられている、第１層の第２の磁石収容孔１４４ｃの外側の壁と内側の壁および第２層の第２の磁石収容孔１４８ｃの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点ｃ１２１を中心とする半径［Ｒ１２１］、［Ｒ１２２］、［Ｒ１２３］、［Ｒ１２４］の円弧形状に形成されている。
なお、各永久磁石の磁気配向方向を第１の実施の形態のように設定することもできる。また、３層以上の多層構造に構成することもできる。
【００３１】
本実施の形態では、多層構造としているため、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができ、効率を向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部ａ〜ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａの切り換わり部分（接続点の部分）が固定子のティース部を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができる。
また、第１の実施の形態と同様に、外周側に設けられている磁石収容孔（図７では、第１層を構成している第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄおよび第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄ）の外側の壁の長さを長くすることができるため、磁束量を増大させることができる。
また、第１の実施の形態のように永久磁石の磁気配向方向を設定した場合には、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介する短絡磁束を低減することができ、有効磁束量を増大させることができる。
また、外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分を接続することによって構成することによって第１の実施の形態と同様の効果を有している。
したがって、本実施の形態を用いることによって、第１の実施の形態と同様に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石電動機を得ることができる。
【００３２】
回転子の外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分により構成する方法としては、第１および第２の実施の形態の方法に限定されない。以下に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
第３の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図８に示す回転子２３０により構成されている。回転子２３０は、外周面を構成する方法が第１の実施の形態の回転子３０と異なるだけで、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、回転子２３０の主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分２３０ａ〜２３０ｄは、回転子２３０（回転子コア２３１）の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒ１］の円弧形状に形成され、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分２３０ａｂ〜２３０ｄａは、回転子２３０（回転子コア２３１）の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒ２（＜Ｒ１）］の円弧形状に形成されている。
【００３３】
磁石収容孔に収容されている永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されると、ティース部を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。以下に、永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止する第４の実施を説明する。
第４の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図９に示す回転子３３０により構成されている。回転子３３０は、第１および第２の外周ブリッジ部に切欠部が形成されている点を除いて、第１の実施の形態の回転子３０と同様の構成である。
本実施の形態では、回転子３３０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分３３０ａ〜３３０ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａによって構成されている。
また、回転子３３０には、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄおよび第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄが設けられている。第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄと第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄとの間に中間ブリッジ部３３６ａ〜３３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄと回転子３３０（回転子コア３３１）の外周面（図９では、第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａ）との間に第１の外周ブリッジ部３３７ａ１〜３３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄと回転子３３０（回転子コア３３１）との間に第２の外周ブリッジ部３３７ａ２〜３３７ｄ２が形成されている。
さらに、本実施の形態では、第１の外周ブリッジ部３３７ａ１〜３３７ｄ１（第２の外周ブリッジ部３３７ａ２〜３３７ｄ２）には、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄ（第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄ）の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１（３３１ａ２〜３３１ｄ２）が形成されている。切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１および３３１ａ２〜３３１ｄ２は、第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａに沿った線から中心側に切り欠いて外方向の凹状に形成される。
切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１および３３１ａ２〜３３１ｄ２の周方向の長さは、固定子のティース部２２の基部２２ａの幅以上、好適にはティース部２２のティース先端面２２ｄの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
【００３４】
第４の実施の形態では。第１および第２の外周ブリッジ部に切欠部を形成したが、孔を形成することもできる。第１および第２の外周ブリッジ部に孔を形成した第５の実施の形態を図１０に示す。
第５の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図１０に示す回転子４３０により構成されている。回転子４３０は、第１および第２の外周ブリッジ部に孔が形成されている点を除いて、第１の実施の形態の回転子３０と同様の構成である。
本実施の形態では、第１の外周ブリッジ部４３７ａ１〜４３７ｄ１（第２の外周ブリッジ部４３７ａ２〜４３７ｄ２）には、第１の磁石収容孔４３２ａ〜４３２ｄ（第２の磁石収容孔４３４ａ〜４３４ｄ）の外周面側の壁に対向する箇所に孔４３１ａ１〜４３１ｄ１（４３１ａ２〜４３１ｄ２）が形成されている。孔４３１ａ１〜４３１ｄ１および４３１ａ２〜４３１ｄ２は、空隙として構成してもよいし、非磁性体を充填して構成してもよい。
孔４３１ａ１〜４３１ｄ１および４３１ａ２〜４３１ｄ２の周方向の長さは、固定子のティース部２２の基部２２ａの幅以上、好適にはティース部２２のティース先端面２２ｄの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
【００３５】
第４の実施の形態および第５の実施の形態では、第１および第２の磁石収容孔に収容されている第１および第２の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡するのを防止することができる。これにより、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。
また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
【００３６】
本発明は、実施の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。
磁石収容孔および磁石収容孔に収容される永久磁石としては、少なくとも外側の壁が円弧形状に形成された磁石収容孔および磁石収容孔の外側の壁に対応する形状に形成された外側の面を有する永久磁石であればよい。
また、永久磁石の端部の磁気配向方を、中央部の配向中心点より遠方の端部の配向中心点を通る線に沿う様に設定する構成は省略することもできる。
また、外周ブリッジ部に、磁石収容孔の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部や孔を形成する構成は省略することもできる。
実施の形態説明した各構成は単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
本発明は、永久磁石電動機に限定されず種々の構成の永久磁石回転機として構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図２】第１の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】第１の実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態の作用を説明する図である。
【図６】従来技術の作用を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図８】第３の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図９】第４の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図１０】第５の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 永久磁石電動機
２０ 固定子
２１ ヨーク部
２２ ティース部
２３ スロット
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、８３０ 回転子
３０ａ〜３０ｄ、１３０ａ〜１３０ｄ、２３０ａ〜２３０ｄ、３３０ａ〜３３０ｄ、４３０ａ〜４３０ｄ 第１の曲線部分
３０ａｂ〜３０ｄａ、１３０ａｂ〜１３０ｄａ、２３０ａｂ〜２３０ｄａ、３３０ａｂ〜３３０ｄａ、４３０ａｂ〜４３０ｄａ 第２の曲線部分
３１、１３１、２３１、４３１ 回転子コア
３２ａ〜３２ｄ、３４ａ〜３４ｄ、１４２ａ〜１４２ｄ、１４４ａ〜１４４ｄ、１４６ａ〜１４６ｄ、１４８ａ〜１４８ｄ、２３２ａ〜２３２ｄ、２３４ａ〜２３４ｄ、３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄ、４３２ａ〜４３２ｄ、４３４ａ〜４３４ｄ、８３２ｃ、８３４ｃ 磁石挿入孔
３２ａ１〜３２ｄ１、１４２ａ１、１４４ａ１、１４６ａ１、１４８ａ１、８３２ｃ１、８３４ｃ１ 外側の壁
３２ａ２〜３２ｄ２、１４２ａ２、１４４ａ２、１４６ａ２、１４８ａ２、８３２ｃ２、８３４ｃ２ 内側の壁
３２ａ３〜３２ｄ３、１４２ａ３、１４４ａ３、１４６ａ３、１４８ａ３、８３２ｃ３、８３４ｃ３ 外周面側の壁
３２ａ４〜３２ｄ４、１４２ａ４、１４４ａ４、１４６ａ４、１４８ａ４、８３２ｃ４、８３４ｃ４ 中央側の壁
３３ａ〜３３ｄ、３５ａ〜３５ｄ、１４３ａ〜１４３ｄ、１４５ａ〜１４５ｄ、１４７ａ〜１４７ｄ、１４９ａ〜１４９ｄ、２３３ａ〜２３３ｄ、２３５ａ〜２３５ｄ、３３３ａ〜３３３ｄ、３３５ａ〜３３５ｄ、４３３ａ〜４３３ｄ、４３５ａ〜４３５ｄ、８３３ｃ、８３５ｃ 永久磁石
３６ａ〜３６ｄ、１３６ａ１〜１３６ｄ１、１３６ａ２〜１３６ｄ２、２３６ａ〜２３６ｄ、３３６ａ〜３３６ｄ、４３６ａ〜４３６ｄ、８３６ｃ 中間ブリッジ部
３７ａ１〜３７ｄ１、３７ａ２〜３７ｄ２、１３７ａ１〜１３７ｄ１、１３７ａ２〜１３７ｄ２、１３７ａ３〜１３７ｄ３、１３７ａ４〜１３７ｄ４、２３７ａ１〜２３７ｄ１、２３７ａ２〜２３７ｄ２、３３７ａ１〜３３７ｄ１、３３７ａ２〜３３７ｄ２、４３７ａ１〜４３７ｄ１、４３７ａ２〜４３７ｄ２、８３７ｃ１、８３７ｃ２ 外周ブリッジ部
３８ａ〜３８ｄ、１３８ａ〜１３８ｄ、２３８ａ〜２３８ｄ、３３８ａ〜３３８ｄ、４３８ａ〜４３８ｄ カシメピン挿入孔
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 回転軸挿入孔
３３１ａ１〜３３１ｄ１、３３１ａ２〜３３１ｄ２ 切欠部
４３１ａ１〜４３１ｄ１、４３１ａ２〜４３１ｄ２ 孔
８３０Ａ 外周面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石回転機に関し、特に、永久磁石回転機の効率を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
エアコン（空調装置）や冷蔵庫等の圧縮機を駆動する電動機、車両や車載装置等を駆動する電動機等として、回転子に設けられた磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）が用いられている。この種の永久磁石電動機は、例えば、ティース部が設けられている固定子と、ティース部のティース先端面と間隙を介して回転可能に配置された回転子を備えている。回転子には、回転子の軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられており、磁石収容孔に永久磁石が収容されている。この永久磁石電動機は、主磁極部の磁石収容孔に収容されている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。特許文献１には、回転子の主磁極部に第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が中間ブリッジ部を挟んで配置されているとともに、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が、主磁極部のｄ軸線上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている永久磁石電動機が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−２８５１８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来、永久磁石電動機では、磁束密度が高い希土類磁石が用いられている。特に、Ｎｄ（ネオジウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｃｏ（コバルト）、Ｂ（ボロン）等を構成成分とするネオジウム磁石が用いられている。しかしながら、ネオジウム磁石等の希土類磁石は高価であるため、安価な永久磁石を用いた永久磁石電動機、例えば、磁束密度は希土類磁石に比べて低いが安価であるフェライト磁石等を用いた永久磁石電動機の開発が要望されている。
回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容されている永久磁石電動機では、磁束量は、磁石収容孔の外側の壁（固定子のティース部と対向する側の壁）の長さによって定まる。このため、フェライト磁石等の磁束密度が低い磁石を用いて、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石電動機を得るためには、外側の壁の長さが長い磁石収容孔が設けられている回転子を用いる必要がある。
そこで、直線形状に形成された第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔を中間ブリッジ部を挟んでＶ字形に配置した回転子に比べて磁石収容孔の外側の壁の長さが長い特許文献１に記載されている回転子を用いることが考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の回転子の磁石収容孔にフェライト磁石等の磁束密度が低い永久磁石を収容して永久磁石電動機を構成しても、磁束密度が高い希土類磁石を用いて構成した永久磁石電動機と同等の効率を得ることができない。なお、希土類磁石は、製造コストの点で、一般的には、断面形状が長方形形状に形成されたものが用いられる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、主磁極部に設けられる磁石収容孔の外側の壁の長さを長くして永久磁石回転機の効率を向上させること、特に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合でも希土類磁石を用いた場合と同程度の効率を有する永久磁石回転機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前記目的を達成するために、本発明の第１発明は、以下の構成を備えている。
本発明の永久磁石回転機は、固定子と回転子を備えている。回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されている。主磁極部には磁石収容孔が設けられ、磁石収容孔には永久磁石が収容されている。この時、周方向に隣接する主磁極部の極性が逆極性となるように永久磁石が磁石収容孔に収容される。本発明の永久磁石回転機は、典型的には、永久磁石埋込型電動機として構成される。
回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部のｄ軸線と交差し、突部が外方向に向いている第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軸線と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により構成されている。そして、第２の曲線形状の曲率半径は、第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されている。「外方向」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、回転子の中心点から離れる方向（固定子と対向する方向）を表している。「ｄ軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と主磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表し、「ｑ軸線」は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、回転子の中心点と補助磁極部の周方向の中心点とを結ぶ線を表している。
回転子位置検出センサを用いないで、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合には、起電力波形に含まれる高調波成分が増大すると最適な制御を行うことができなくなって効率が低下する。本発明では、第１の曲線部分と第２の曲線部分の切り換え部分がティース部と対向する箇所を通過する時に、ティース部に流れる磁束量の急激な変化を抑制することができるため、ティース部を流れる磁束量の急激な変化によって固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分が増大するのを防止することができる。これにより、センサレス制御方式を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれる高調波成分による効率の低下を防止することができる。
主磁極部には、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が設けられている。この第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔によって、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔の間に中間ブリッジ部が形成され、第１の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第１の外周ブリッジ部が形成され、第２の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第２の外周ブリッジ部が形成されている。一般的には、第１および第２の磁石収容孔は、回転子の軸方向と直交する断面で見て、外側の壁、内側の壁、中央側の壁、外周面側の壁を有している。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子の軸方向に直交する断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子の中心点から遠い方の壁と近い方の壁を表している。「中央側の壁」は、主磁極部に設けられている他の磁石挿入孔と対向する位置に配置されている壁（中間ブリッジ部を形成している壁）を表し、「外周面側の壁」は、回転子の外周面と対向する位置に配置されている壁（第１あるいは第２の外周ブリッジ部を形成している壁）を表している。中間ブリッジ部と第１及び第２の外周ブリッジ部によって、回転子の強度を高めることができる。
中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成されている第１の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。また、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成されている第２の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点と異なる第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。「円弧形状に形成されている」構成には、略円弧形状に形成されている態様が包含される。第１の曲率中心点および第２の曲率中心点は、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さが、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁をｄ軸線上の共通の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成した場合に比べて長くなるように設定される。第１の曲率中心点および第２の曲率中心点の位置は、回転子の大きさ、中間ブリッジ部や第１及び第２のブリッジ部の幅、第１および第２の磁石収容孔の大きさ等によって決定される。
第１の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状と第２の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状を、それぞれ異なる第１の曲率中心点と第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成しているため、第１の曲率中心点と第２の曲率中心点を設定することによって第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。これにより、磁束量を増加させることができ、効率を向上させることができる。
本発明では、回転子の外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分によって形成する構成と、主磁極部に設けられる第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くする構成を用いることによって効率を向上させている。これにより、例えば、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができる。
【０００５】
本発明の第２発明では、第１の曲線部分は、ｄ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、第１の曲線部分と第２の曲線部分を容易に形成することができる。
【０００６】
本発明の第３発明では、第１の曲線部分は、回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、回転子の中心点より第２の外周面と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されている。これにより、第１の曲線部分と第２の曲線部分の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのをより効果的に抑制することができ、効率をより向上させることができる。
【０００７】
本発明の第４発明では、第１の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径が等しく設定されている。これにより、第１の磁石収容孔からの磁束量と第２の磁石収容孔からの磁束量が略等しくなり、磁束量の脈動を防止することができる。
【０００８】
本発明の第５発明では、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成される第１の磁石収容孔の内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、また、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成される第２の磁石収容孔の内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、永久磁石の厚さを一定にすることができ、減磁特性のバラツキを防止することができる。
【０００９】
本発明の第６発明では、第１の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径が等しく設定されている。これにより、第１の磁石収容孔に収容する永久磁石と第２の磁石収容孔に収容する永久磁石として同じ形状の永久磁石を用いることができる。また、第１の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔の間および第２の磁石収容孔の内側の壁と回転軸挿入孔との間の回転子コアによるリラクタンストルクが均一となり、コギングトルクを低減することができる。これにより、コギングトルクによる音や振動の発生を低減することができる。
【００１０】
本発明の第７発明では、第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組が多層に設けられている。「多層に設ける」構成は、各層を構成する第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組を回転子の径方向に複数設ける構成が対応する。多層構造とすることにより、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができるため、効率をより向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部と補助磁極部の切り換わり部分が固定子のティース部に対向する箇所を通過する時にティース部を流れる磁束量が段階的に変化するため、ティース部を流れる磁束が急激に変化するのを防止することができる。
【００１１】
本発明の第８発明では、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている。これにより、第７発明の効果に加えて、各層を構成する磁石収容孔を効率よく配置することができる。
【００１２】
通常、永久磁石回転機では、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけてコギングトルクによる振動や音の発生を抑制するために、磁石収容孔に収容される永久磁石の磁気配向方向は、共通の配向中心点に収束する様に構成されている（「ラジアル配向」という）。また、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外周側の壁（第１の永久磁石および第２の永久磁石の外周側の面）は、回転子の外周面に平行（略平行を含む）に形成され、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の中心側の壁（第１の永久磁石および愛２の永久磁石の中心側の面）は主磁極部のｄ軸線に平行（略平行を含む）に形成される。このため、第１の永久磁石および第２の永久磁石の磁気配向が共通の配向中心点に収束している場合には、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる短絡磁束量が多い。
本発明の第９発明では、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる短絡磁束量を低減するために、第１の永久磁石および第２の永久磁石の磁気配向方向が、中心部と端部で異なっている。すなわち、第１の永久磁石の磁気配向方向は、第１の永久磁石が第１の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第１の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第１の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第１の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石の端部の配向中心点に収束している。同様に、第２の永久磁石の磁気配向方向は、第２の永久磁石が第２の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第２の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第２の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第２の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第２の永久磁石の端部の配向中心点に収束している。「第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点」は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面との間の距離が、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面と中央部の配向中心点との間の距離よりも長い位置に配置された第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点を表している。第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部および端部は、回転子の周方向に沿った中央部および端部を表している。
「磁気配向方向が配向中心点に収束している」状態は、磁気配向方向を示す線が配向中心点を通る状態を表している（「ラジアル配向」という）。「磁気配向方向が配向中心点に収束している」構成は、磁気配向方向が概略配向中心点に収束している態様を包含する。なお、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点は、無限遠方に配置されていてもよい。すなわち、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点は、無限遠方の配向中心点を包含する。例えば、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の磁気配向方向は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面の周方向の中心点と第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点とを結ぶ線に平行であってもよい（「平行配向」という）。この場合、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の磁気配向方向は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面の周方向の中心点と第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点とを結ぶ線に概略平行であってもよい。
第１の永久磁石（第２の永久磁石）の磁気配向方向は、中央部と端部の間で、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の中央部の配向中心点に収束する状態から、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点に収束する状態に連続的あるいは段階的に変化していてもよい。
「第１の永久磁石の端部」の領域と「第１の永久磁石の端部の配向中心点」の位置（「第２の永久磁石の端部」の領域と「第２の永久磁石の端部の配向中心点」の位置）は、第１の永久磁石（第２の永久磁石）の外側の面あるいは内側の面から発生する磁束が、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部（中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部）を介して第１の永久磁石（第２の永久磁石）の内側の面あるいは外側の面の間で短絡されるのを抑制することができるように設定される。
本発明では、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけながら、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介して流れる磁束短絡量を低減して、主磁極部と固定子の間に流れる磁束量（有効磁束量）を増加させることができる。これにより、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制しながら、効率を向上させることができる。
【００１３】
本発明の第１０発明では、第１および第２の外周ブリッジ部に、孔あるいは外方向に凹状の切欠部が形成されている。「孔」は、空隙であってもよいし、非磁性体が充填されていてもよい。「切欠部」は、回転子の外周面（例えば、第２の曲線部分）に沿った線から回転子の中心方向に切り欠かれた形状に形成される。孔あるいは切欠部の周方向の長さは、固定子のティース部の基部の幅以上、好適にはティース部のティース先端面の周方向の長さ以上に設定するが好ましい。これにより、第１および第２の磁石収容孔に収容されている第１および第２の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止することができ、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
第１発明〜第１０発明を用いることにより、磁束量を増大させて効率を向上させることができる。これにより、希土類磁石に比べて磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石回転機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施の形態を図１及び図２に示す。第１の実施の形態は、本発明を、回転子の主磁極部に設けられている磁石収容孔に永久磁石が収容された永久磁石電動機（「永久磁石埋込型電動機」と呼ばれている）として構成したものである。なお、図１は、第１の実施の形態の永久磁石電動機１０を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、図２は、回転子３０を軸方向に直交する方向から見た断面図である。なお、回転子３０は、磁極数が４（極対数が２）の場合を示している。
本実施の形態の永久磁石電動機１０は、固定子２０と回転子３０により構成されている。
固定子２０は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された固定子コアによって構成される。固定子２０は、ヨーク部２１と、ティース部２２を有している。ティース部２２によってスロット２３が形成されており、スロット２３には、分布巻方式あるいは集中巻方式によって固定子巻線が収容される。ティース部２２は、図３に示されているように、基部２２ａと、基部２２ａの回転方向の両側に設けられているティース端部２２ｂおよび２２ｃを有している。そして、基部２２ａとティース端部２２ｂおよび２２ｃの回転子３０と対向する側の面によってティース先端面２２ｄが形成されている。回転子３０は、回転子３０の外周面と固定子２０のティース部２２のティース先端面２２ｄとの間隙（ギャップ）がｇに設定された状態で回転可能に配置されている。
【００１６】
回転子３０は、例えば、電磁鋼板を積層して形成された回転子コア３１によって構成される。回転子コア３１には、回転軸が挿入される回転軸挿入孔４０が形成されているとともに、主磁極部ａ、ｂ、ｃ、ｄと補助磁極部ａｂ、ｂｃ、ｃｄ、ｄａが周方向に交互に配置されている。回転軸は、例えば、圧入方法や焼きバメ方法等によって回転軸挿入孔４０に挿入される。
また、回転子コア３１には、積層された電磁鋼板を固定するカシメピンが挿入されるカシメピン挿入孔３８ａ〜３８ｄが形成されている。カシメピンとしては、磁性体で形成されたカシメピンを用いるのが好ましい。
【００１７】
回転子コア３１（以下では、「回転子３０」という）の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分（第１の外周部分）３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分（第２の外周部分）３０ａｂ、３０ｂｃ、３０ｃｄ、３０ｄａが交互に配置されて構成されている。
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄは、回転子３０の中心点Ｏと主磁極部ａ〜ｄの周方向中心点を結ぶ線（以下、「ｄ軸線」という）と交差し、突部が外方向に向いている第１の曲線形状に形成されている。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、回転子３０の中心点Ｏと補助磁極部ａｂ〜ｄａの周方向中心点とを結ぶ線（以下「ｑ軸線」という）と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている。そして、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの第２の曲線形状の曲率半径［Ｒｑ］は、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの第１の曲線形状の曲率半径［Ｒｄ］より大きく設定されている（Ｒｑ＞Ｒｄ）。第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、接続点３０ａ１〜３０ｄ１、３０ａ２〜３０ｄ２で接続されている。「外方向」という記載は、回転子の中心点から離れる方向を表す。
本実施の形態では、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄは、回転子３０の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒｄ］の円弧形状に形成されている。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａは、ｑ軸線上の、回転子３０の中心点Ｏより第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａと反対方向に離れた点を中心とする半径［Ｒｑ］の円弧形状に形成されている。図１には、第２の曲線部分３０ａｂの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐａｂが示され、図２では、第２の曲線部分３０ｂｃの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐｂｃと第２の曲線部分３０ｃｄの円弧形状の中心点（曲率中心点）Ｐｃｄが示されている。
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの開角θは、高い効率を得ることができる範囲に設定される。
なお、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄや第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの曲線形状は、円弧形状や楕円形状等の突型形状であればよい。また、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの曲線形状の中心点（曲率中心点）や第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの中心点（曲率中心点）の位置は、適宜変更可能である。例えば、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄの中心点を、ｄ軸線上の、回転子３０の中心点Ｏより第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄ方向に離れた点に設定してもよい。
本実施の形態では、第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄが本発明の「第１の曲線部分」に対応し、回転子３０の中心点Ｏが本発明の「第１の曲線形状の第１の曲率中心点」に対応し、［Ｒｄ］が本発明の「第１の曲線形状の曲率半径」に対応する。また、第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａが本発明の「第２の曲線部分」に対応し、点Ｐａｂ、Ｐｂｃ、Ｐｃｄが本発明の「第２の曲線形状の第２の曲率中心点」に対応し、［Ｒｑ］が本発明の「第２の曲線形状の曲率半径」に対応する。
【００１８】
第１の曲線部分３０ａ〜３０ｄと第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａの切り換わり部分（接続点３０ａ１〜３０ｄ１、３０ａ２〜３０ｄ２の部分）がティース部２２に対向する箇所を通過する時に、ティース部２２に流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができ、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に含まれる高調波成分の増大を防止することができる。これにより、例えば、回転子の位置検出センサを用いずに、固定子巻線に誘起される起電力の起電力波形に基づいて回転子の位置を検出するセンサレス制御装置を用いて永久磁石電動機を制御する場合に、起電力波形に含まれている高調波成分による回転子の位置検出精度の低下を防止することができる。したがって、回転子の位置検出精度の低下による効率の低下を防止することができる。また、固定子巻線に充分な起電力を誘起させることができるため、固定子巻線の巻数を増加させる必要がない。これにより、固定子巻線の銅損による効率の低下を防止することができる。
【００１９】
主磁極部ａ〜ｄには、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄが設けられている。第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄには第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄが収容され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄには第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄが収容されている。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、例えば、隙間ばめ方法によって第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄは、周方向に隣接する主磁極部ａ〜ｄの極性が逆極性となるように磁化されている。図２では、主磁極部ａの第１の永久磁石３３ａおよび第２の永久磁石３５ａ、主磁極部ｃの第１の永久磁石３３ｃおよび第２の永久磁石３５ｃは、外周面側がＮ極、中心側がＳ極となるように磁化され、主磁極ａとｃに隣接する主磁極部ｂ第１の永久磁石３３ｂおよび第２の永久磁石３５ｂ。主磁極部ｄの第１の永久磁石３３ｄおよび第２の永久磁石３５ｄは、外周面側がＳ極、中心側がＮ極となるように磁化されている。
本実施の形態では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄは、外側の壁（外壁）３２ａ１〜３２ｄ１、内側の壁（内壁）３２ａ２〜３２ｄ３、外周面側の壁（外周側端壁）３２ａ３〜３２ｄ３、中央側の壁（中央側端壁）３２ａ４〜３２ｄ４によって形成されている。同様に、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄは、外側の壁（外壁）３４ａ１〜３４ｄ１、内側の壁（内壁）３４ａ２〜３４ｄ２、外周面側の壁（外周側端壁）３４ａ３〜３４ｄ３、中心側の壁（中心側端壁）３４ａ４〜３４ｄ４によって形成されている。「外側の壁」と「内側の壁」は、回転子３０を軸方向に直角な断面で見て、長手方向に沿った両側の壁のうち、回転子３０（回転子コア３１）の中心点Ｏから遠い方の壁と近い方の壁を表している。また、「外周面側の壁」と「中心側の壁」は、回転子３０の外周面と対向する位置に配置される壁と主磁極部ａ〜ｄに設けられている他の磁石収容孔と対向する位置に配置される壁を表している。第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄの軸方向に直交する断面の形状は、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容可能な程度に、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。同様に、第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄの軸方向に直交する断面の形状も、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容可能な程度に、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの軸方向に直交する断面の形状に対応した形状に形成される。典型的には、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の外側の壁３２ａ１〜３２ｄ１（３４ａ１〜３４ｄ１）に対応する形状に形成されている外側の面と、内側の壁３２ａ２〜３２ｄ２（３４ａ２〜３４ｄ２）に対応する形状に形成されている内側の面と、外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３（３４ａ３〜３４ｄ３）に対応する形状に形成されている外周面側の面と、中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４（３４ａ４〜３４ｄ４）に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。
本実施の形態では、磁束量を増大させるために、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３（３４ａ３〜３４ｄ３）、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の外周面側の面は、回転子コア３１（回転子３０）の外周面に平行（略平行を含む）に形成されている。また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）の中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４（３４ａ４〜３４ｄ４）、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）に収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の中心側の面は、ｄ軸線に平行（略平行を含む）に形成されている。
第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄ）、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の軸方向に直交する断面の形状については後述する。
【００２０】
回転子コア３１には、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄとの間に中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄと回転子３０の外周面（前述した第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａ）との間に第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄと回転子３０の外周面（前述した第２の曲線部分３０ａｂ〜３０ｄａ）との間に第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。すなわち、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの中心側の壁３２ａ４〜３２ｄ４と第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの中心側の壁３４ａ４〜３４ｄ４によって中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄの外周面側の壁３２ａ３〜３２ｄ３と回転子３０の外周面によって第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの外周面側の壁３４ａ３〜３４ｄ３と回転子３０の外周面によって第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が形成されている。
中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄ、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２によって、回転子３０の強度が高められている。
【００２１】
次に、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄの構成について説明する。
先ず、特許文献１に記載されている従来の永久磁石電動機の磁石収容孔の構成を図６により説明する。図６は、従来の永久磁石電動機の回転子８３０を軸方向に直交する方向から見た断面図であり、主磁極部ｃの部分を示している。主磁極部ｃには、第１の磁石収容孔８３２ｃと第２の磁石収容孔８３４ｃが設けられている。第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）は、外側の壁（外壁）８３２ｃ１（８３４ｃ１）、内側の壁（内壁）８３２ｃ２（８３４ｃ２）、外周面側の壁（外周側端壁）８３２ｃ３（８３４ｃ３）、中心側の壁（中心側端壁）８３２ｃ４（８３４ｃ４）によって形成されている。また、第１の磁石収容孔８３２ｃと第２の磁石収容孔８３４ｃの間に中間ブリッジ部８３６ｃが形成され、第１の磁石収容孔８３２ｃと回転子８３０の外周面８３０Ａとの間に第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１が形成され、第２の磁石収容孔８３４ｃと回転子８３０の外周面８３０Ａの間に第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２が形成されている。第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）には、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の断面形状に対応する断面形状を有する第１の永久磁石８３３ｃ（第２の永久磁石８３５ｃ）が収容される。
従来の永久磁石電動機では、軸方向に直交する断面で見て、主磁極部ｃに設けられている第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の外側の壁８３２ｃ１（８３４ｃ１）と内側の壁８３２ｃ２（８３４ｃ２）は、ｄ軸線上の共通の中心点ｃ８１１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁８３２ｃ１と８３４ｃ１は、ｄ軸線上の中心点ｃ８１１を中心とする半径［Ｒ８１１］の円弧形状に形成され、内側の壁８３２ｃ２と８３４ｃ２は、ｄ軸線上の中心点ｃ８１１を中心とする半径［Ｒ８１２］の円弧形状に形成されている。
このような構成の永久磁石電動機に希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石を用いた場合、軸方向に直交する方向から見た断面の形状が長方形形状に形成されている第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔を用いた場合に比べて、外側の壁８３２ｃ１および８３４ｃ１の長さが長くなる。これにより、図６に示す軸方向に直交する断面において、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）に収容される第１の永久磁石８３３ｃ（第２の永久磁石８３５ｃ）の、第１の磁石収容孔８３２ｃ（第２の磁石収容孔８３４ｃ）の外側の壁８３２ｃ１（８３４ｃ１）に対応する外側の壁の長さが長くなり、磁束量が増大する。しかしながら、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１と第２の磁石収容孔８３４ｃの外側の壁８３４ｃ１が共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合には、外側の壁８３２ｃ１および８３４ｃ１の長さを長くするには限界がある。このため、磁束密度が高い希土類磁石を用いた場合と同等の効率を得ることができない。
【００２２】
本実施の形態では、主磁極部に設けられる第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の長さを長くするために、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁を異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。
本実施の形態の磁石収容孔および永久磁石の構成を、図２により説明する。なお、主磁極部ａ〜ｄに設けられる第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄは同じ構成であり、また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄそれぞれに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄは同じ構成である。このため、以下では、主磁極部ｃに設けられる第１の磁石収容孔３２ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃと、第１の磁石収容孔３２ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃそれぞれに収容される第１の永久磁石３３ｃおよび第２の永久磁石３５ｃについて説明する。
軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１と内側の壁３２ｃ２は、中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁３２ｃ１は、外方向に凹状である、中心点ｃ１１を中心とする半径［Ｒ１１］の円弧形状に形成され、内側の壁３２ｃ２は、内方向（中心方向）に突状である、中心点ｃ１１を中心とする半径［Ｒ１２］の円弧形状に形成されている。また、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１と内側の壁３４ｃ２は、中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、外側の壁３４ｃ１は、外方向に凹状である、中心点ｃ２１を中心とする半径［Ｒ２１］の円弧形状に形成され、内側の壁３４ｃ２は、内方向に突状である、中心点ｃ２１を中心とする半径［Ｒ２２］の円弧形状に形成されている。
そして、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）に収容される第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）は、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）に対応する形状に形成されている外側の面、内側の壁３２ｃ２（３４ｃ２）に対応する形状に形成されている内側の面、外周面側の壁３２ｃ３（３４ｃ３）に対応する形状に形成されている外周面側の面、中心側の壁３２ｃ４（３４ｃ４）に対応する形状に形成されている中心側の面を有している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃは、第１の磁石収容孔３２ｃに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点ｃ１１を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。また、第２の永久磁石３５ｃは、第２の磁石収容孔３４ｃに収容された状態で見て、外方向に凹状である中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている外側の面と、内方向に突状である中心点ｃ２１を中心とする円弧形状に形成されている内側の面を有している。
【００２３】
中心点ｃ１１とｃ１２、半径［Ｒ１１］、［Ｒ１２］、［Ｒ２１］、［Ｒ２２］は、回転子３０の大きさ（直径あるいは半径）、永久磁石の特性や厚さ、中心ブリッジ部３６ｃや第１の外周ブリッジ部３７ｃ１および第２の外周ブリッジ部３７ｃ２の幅、所望の効率等に応じて設定される。本実施の形態では、半径［Ｒ１１］と半径［Ｒ２１］が等しく設定され、半径［Ｒ１２］と半径［Ｒ２２］が等しく設定されている。すなわち、第１の磁石収容孔３２ｃと第２の磁石収容孔３４ｃ、第１の永久磁石３３ｃと第２の永久磁石３５ｃは、円弧状（弓状）に形成されている。なお、本明細書では、「円弧形状」という記載は、概略円弧形状を包含するものとして用いられている。
本実施の形態では、中間ブリッジ部３６ａ〜３６ｄが本発明の「中間ブリッジ部」に対応し、第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１が本発明の「第１の外周ブリッジ部」に対応し、第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２が本発明の「第２の外周ブリッジ部」に対応し、中心点ｃ１１が本発明の「第１の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第１の曲率中心点」に対応し、中心点ｃ２１が本発明の「第２の磁石収容孔の外側の壁の円弧形状の第２の曲率中心点」に対応する。
【００２４】
このように、本実施の形態では、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁と、第２の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁を、異なる中心点を中心とする円弧形状に形成している。これにより、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁、第２の磁石収容孔の外側の壁および内側の壁がｄ軸上の共通の中心点を中心とする円弧形状に形成されている場合に比べて、第１の磁石収容孔の外側の壁および第２の磁石収容孔の外側の壁の長さを長くすることができる。すなわち、第１の磁石収容孔に収容される第１の永久磁石の、第１の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さ、第２の磁石収容孔に収容される第２の永久磁石の、第２の磁石収容孔の外側の壁に対応する外側の面の長さを長くすることができる。したがって、磁束量を増大することができ、効率を向上させることができる。
【００２５】
前記した構成の回転子では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容されている第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄから発生する磁束が、中間ブリッジ部３６ｃ〜３６ｄや第１の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１を介して短絡され、また、第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容されている第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄから発生する磁束が、中間ブリッジ部３６ｃ〜３６ｄや第２の外周ブリッジ部３７ａ２〜３７ｄ２を介して短絡される（短絡磁束が発生する）。
ここで、従来の永久磁石電動機では、図６に示されているように、第１の磁石収容孔８３２ｃおよび第２の磁石収容孔８３４ｃの外周面側の壁、第１の磁石収容孔８３２ｃに収容される永久磁石８３３ｃおよび第２の磁石収容孔８３４ｃに収容される第２の永久磁石８３５ｃの外側の面（磁石収容孔の外側の壁に対向する面）が、回転子８３０の外周面に平行（略平行を含む）に形成されている。また、第１の永久磁石８３３ｃおよび第２の永久磁石８３５ｃの磁気配向方向が、ｄ軸上の共通の配向中心点ｃ８１１を通る線に沿って設定されている（「ラジアル配向」と呼ばれている）。このため、図６に示すように、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１の中心側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｎ極に磁化された外側の面の中心側の部分）から発生した磁束が、中間ブリッジ部８３６ｃを介して、第１の磁石収容孔８３２ｃの内側の壁８３２ｃ２の中心側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｓ極に磁化された内側の面の中心側の部分）に流れて短絡される。あるいは、第１の磁石収容孔８３２ｃの外側の壁８３２ｃ１の外周面側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｎ極に磁化された外側の面の外周面側の部分）から発生した磁束が、第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１を介して、第１の磁石収容孔８３２ｃの内側の壁８３２ｃ２の外周面側の部分（第１の永久磁石８３３ｃの、Ｓ極に磁化された内側の面の外周面側の部分）に流れて短絡される。第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２も同様である。
中間ブリッジ部８３６ｃや第１の外周ブリッジ部８３７ｃ１および第２の外周ブリッジ部８３７ｃ２を介して、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁から内側の壁（あるいは、内側の壁から外側の壁）に磁束（短絡磁束）が流れると、主磁極部ａ〜ｄと固定子２０のティース部２２の間に流れる磁束量（有効磁束量）が減少し、効率が低下する。
【００２６】
本実施の形態では、第１の磁石収容孔および第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁の間を流れる磁束（短絡磁束）を減少させて有効磁束量を増加させるために、第１の永久磁石および第２の永久磁石の端部の磁気配向方が中央部の磁気配向方と異なっている。
本実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を、図３〜図５により説明する。なお、図３は、本実施の形態の磁束の流れを示す図であり、図４は、第１および第２の永久磁石の磁気配向方向を説明する図であり、図５は、中間ブリッジ部を介して流れる磁束（短絡磁束）を説明する図である。
第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄの磁気配向方向は同様であるため、以下では、主磁極部ｃの第１の磁石収容孔３２ｃに収容される第１の永久磁石３３ｃおよび第２の磁石収容孔３４ｃに収容される第２の永久磁石３５ｃの磁気配向方向を、軸方向に直交する方向から見た断面図を示している図４を用いて説明する。第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）は、軸方向に直交する断面で見て、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）に対向する外側の面と内側の壁３２ｃ２（３４ｃ２）に対向する内側の面の一方がＮ極、他方がＳ極となるように（外側の面および内側の面に交差する方向に）磁化される。以下では、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部および端部は、軸方向に直交する断面で見て、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面に沿った中央部および端部を表す。
第１の永久磁石３３ｃの中央部の磁気配向方向３３Ａは、第１の永久磁石３３ｃの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点ｃ１１に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの中央部では、中央部の磁気配向方向３３Ａを示す線（図４に実線で示されている）が中央部の配向中心点ｃ１１を通る様に設定されている。また、第１の永久磁石３３ｃの端部の磁気配向方向３３Ｃは、中央部の配向中心点ｃ１１より遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ１３に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの端部では、端部の磁気配向方向３３Ｃを示す線（図４に二点差線で示されている）が端部の配向中心点ｃ１３を通る様に設定されている。そして、第１の永久磁石３３ｃの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向３３Ｂは、中央部の配向中心点ｃ１１と端部の配向中心点ｃ１３の間に配置されている中間部の配向中心点ｃ１２に収束している。すなわち、第１の永久磁石３３ｃの中間部では、中間部の磁気配向方向３３Ｂを示す線（図４に破線で示されている）が中間部の配向中心点ｃ１２を通る様に設定されている。
同様に、第２の永久磁石３５ｃの中央部の磁気配向方向３５Ａは、第２の永久磁石３５ｃの外側の面より外側の位置に配置されている中央部の配向中心点ｃ２１に収束している。すなわち、第２の永久磁石３５ｃの中央部では、中央部の磁気配向方向３５Ａを示す線（図４に実線で示されている）が中央部の配向中心点ｃ２１を通る様に設定されている。また、第２の永久磁石３５ｃの端部の磁気配向方向３５Ｃは、中央部の配向中心点ｃ２１より遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ２３に収束している。すなわち、第２の永久磁石３５ｃの端部では、端部の磁気配向方向３５Ｃを示す線（図４に二点鎖線で示されている）が端部の配向中心点ｃ２３を通る様に設定されている。そして、第２の永久磁石３５ｃの中央部と端部の間の中間部の磁気配向方向３５Ｂは、中央部の配向中心点ｃ２１と端部の配向中心点ｃ２３の間に配置されている中間部の配向中心点ｃ２２に収束している。すなわち、第２の永久磁石の中間部では、中間部の磁気配向方向３５Ｂを示す線（図４に破線で示されている）が中間部の配向中心点ｃ２２を通る様に設定されている。
なお、第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）は、磁気配向方向３３Ａ〜３３Ｃ（３５Ａ〜３５Ｃ）の一方側がＮ極、他方側がＳ極となるように磁化される。
本実施の形態では、磁気配向方向３３Ａが本発明の「第１の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点ｃ１１が本発明の「第１の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３３Ｃが本発明の「第１の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点ｃ１３が本発明の「第１の永久磁石の端部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３５Ａが本発明の「第２の永久磁石の中央部の磁気配向方向」に対応し、中央部の配向中心点ｃ２１が本発明の「第２の永久磁石の中央部の配向中心点」に対応し、磁気配向方向３５Ｃが本発明の「第２の永久磁石の端部の磁気配向方向」に対応し、端部の配向中心点ｃ２３が本発明の「第２の永久磁石の端部の配向中心点」に対応する。
【００２７】
ここで、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中間部の配向中心点ｃ１２（ｃ２２）、端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）より遠方に設定されていればよいが、図５に示すように、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面の中心点（周方向中心点）ｃ３２（ｃ３４）と中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）を結ぶ線ｃ１（ｃ２）（図４および図５に一点鎖線で示されている）上に設定するのが好ましい（概略線ｃ１上に設定する態様を包含する）。
また、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、無限遠方に配置されている端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）に収束していてもよい。すなわち、本実施の形態では、「第１の永久磁石（第２の永久磁石）の端部の配向中心点」は、無限遠方に配置されている配向中心点を包含する。この場合、例えば、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の外側の面の中心点（周方向中心点）ｃ３２（ｃ３４）と中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）を結ぶ線ｃ１（ｃ２）に平行（略平行を含む）となる。
なお、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中間部の磁気配向方向３３Ｂ（３５Ｂ）は、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）から第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石ア３５ｃ）の端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）の間で連続的あるいは段階的に配置された中間部の配向中心点ｃ１２（ｃ２２）に収束する様に構成されていてもよい。すなわち、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向方向３３Ａ（３５Ａ）から第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の端部の配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）の間で連続的あるいは段階的に変化していてもよい。また、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の磁気配向方向は、中央部の磁気配向方向３３Ａ（３５Ａ）と端部の磁気配向３３Ｃ（３５Ｃ）のみであってもよい（中間部の磁気配向方向は省略されていてもよい）。
また、図４では、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点を、第１の磁石収容孔３２ｃ（第２の磁石収容孔３４ｃ）の外側の壁３２ｃ１（３４ｃ１）の円弧形状の中心点ｃ１１（ｃ２１）に配置したが、第１の永久磁石３３ｃ（第２の永久磁石３５ｃ）の中央部の配向中心点は適宜の位置に配置することができる。
【００２８】
以上のように、本実施の形態では、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容される第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の中央部の磁気配向方向３３Ａ（３５Ａ）は、中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）に収束している。これにより、空隙磁束密度分布を正弦波形状に近づけることができ、コギングトルクによる振動や音の発生を抑制することができる。
また、第１の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄに収容される第１の永久磁石３３ａ〜３３ｄ（第２の磁石収容孔３４ａ〜３４ｄに収容される第２の永久磁石３５ａ〜３５ｄ）の端部の磁気配向方向３３Ｃ（３５Ｃ）は、中央部の配向中心点ｃ１１（ｃ２１）より遠方（無限遠方を含む）に配置された端部の配向中心点ｃ１３（ｃ２３）に収束している。これにより、図５に示すように、中間ブリッジ部３６ｃを介して、第１の磁石収容孔３２ｃの中心側の壁３２ｃ４（第１の永久磁石３３ｃのＮ極に磁化されている中心側の面）と第１の磁石収容孔３２ｃの内側の壁３２ｃ２（第１の永久磁石３３ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間で磁束（短絡磁束）は流れるが、第１の磁石収容孔３２ｃの外側の壁３２ｃ１（第１の永久磁石３３ｃのＮ極に磁化されている外側の面）と第１の磁石収容孔３２ｃの内側の壁３２ｃ２（第１の永久磁石３３ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間では磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。また、中間ブリッジ部３６ｃを介して、第２の磁石収容孔３４ｃの中心側の壁３４ｃ４（第２の永久磁石３５ｃのＮ極に磁化されている中心側の面）と第２の磁石収容孔３４ｃの内側の壁３４ｃ２（第２の永久磁石３５ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間で磁束（短絡磁束）は流れるが、第２の磁石収容孔３４ｃの外側の壁３４ｃ１（第２の永久磁石３５ｃのＮ極に磁化されている外側の面）と第２の磁石収容孔３４ｃの内側の壁３４ｃ２（第２の永久磁石３５ｃのＳ極に磁化されている内側の面）との間では磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。同様に、図３に示すように、第１および第２の外周ブリッジ部３７ａ１〜３７ｄ１および３７ａ２〜３７ｄ２を介して、第１および第２の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび３４ａ〜３４ｄの外側の壁３２ａ１〜３２ｄ１および３４ａ１〜３４ｄ１（第１および第２の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび３５ａ〜３５ｄの外側の面）と第１および第２の磁石収容孔３２ａ〜３２ｄおよび３４ａ〜３４ｄの内側の壁３２ａ２〜３２ｄ２および３４ａ２〜３４ｄ２（第１および第２の永久磁石３３ａ〜３３ｄおよび３５ａ〜３５ｄの内側の面）との間で磁束（短絡磁束）が流れ難くなる。
したがって、主磁極部ａ〜ｄと固定子２０のティース部２２との間を流れる磁束量（有効磁束量）の減少を防止することができ、効率を向上させることができる。
【００２９】
第１の実施の形態では、各主磁極部ａ〜ｄに第１および第２の磁石収容孔の組（第１および第２の永久磁石の組）を１組だけ設けた１層構造の永久磁石電動機について説明したが、本発明は、多層構造の永久磁石電動機として構成することもできる。以下に、多層構造の永久磁石電動機として構成した第２の実施の形態を説明する。
第２の実施の形態の永久磁石電動機は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図７に示されている回転子１３０により構成される。本実施の形態は、２層構造の永久磁石電動機として構成されている。
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、回転子１３０（回転子コア１３１）の外周面は、ｄ軸上の回転子の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒｄ］の円弧形状に形成されている第１の曲線部分１３０ａ〜１３０ｄと、ｑ軸上の回転子１３０の中心点Ｏより反対方向に離れた中心点（Ｐｂｃ、Ｐｃｄ）を中心とする半径［Ｒｑ］の円弧形状に形成されている第２の曲線部分１３０ａｂ〜１３０ｄａが交互に接続されて構成されている。
回転子１３０（回転子コア１３１）には、各主磁極部ａ〜ｄに、第１層の磁石収容孔を構成する、第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄの組が設けられている。また、第１層の磁石収容孔より内側（中心側）に、第２層の磁石収容孔を構成する、第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄが設けられている。各磁石収容孔には、それぞれ第１の永久磁石１４３ａ〜１４３ｄ、１４５ａ〜１４５ｄ、１４７ａ〜１４７ｄ、１４９ａ〜１４９ｄが収容される。第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄの間には第１層の中間ブリッジ部１３６ａ１〜１３６ｄ１が形成され、第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄと回転子１３０の外周面の間には第１層の第１の外周ブリッジ部１３７ａ１〜１３７ｄ１が形成され、第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄと回転子１３０の外周面との間には第１層の第２の外周ブリッジ部１３７ａ２〜１３７ｄ２が形成されている。第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄの間には第２層の中間ブリッジ部１３６ａ２〜１３６ｄ２が形成され、第２層の第１の磁石収容孔１４６ａ〜１４６ｄと回転子１３０の外周面の間には第２層の第１の外周ブリッジ部１３７ａ３〜１３７ｄ３が形成され、第２層の第２の磁石収容孔１４８ａ〜１４８ｄと回転子１３０の外周面との間には第２層の第２の外周ブリッジ部１３７ａ４〜１３７ｄ４が形成されている。
各磁石収容孔は、第１の実施の形態と同様に、外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁によって形成されている。また、各永久磁石は、磁石挿入孔の外側の壁、内側の壁、外周面側の壁、中心側の壁に対応する形状に形成された外側の面、内側の面、外周面側の面、中心側の面を有している。
【００３０】
本実施の形態では、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔は、第１の中心点と異なる第２の中心点を中心とする円弧形状に形成されている。すなわち、図７に示されているように、主磁極部ｃに設けられている、第１層の第１の磁石収容孔１４２ｃの外側の壁と内側の壁および第２層の第１の磁石収容孔１４６ｃの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点ｃ１１１を中心とする半径［Ｒ１１１］、［Ｒ１１２］、［Ｒ１１３］、［Ｒ１１４］の円弧形状に形成されている。また、主磁極部ｃに設けられている、第１層の第２の磁石収容孔１４４ｃの外側の壁と内側の壁および第２層の第２の磁石収容孔１４８ｃの外側の壁と内側の壁は、それぞれ、中心点ｃ１２１を中心とする半径［Ｒ１２１］、［Ｒ１２２］、［Ｒ１２３］、［Ｒ１２４］の円弧形状に形成されている。
なお、各永久磁石の磁気配向方向を第１の実施の形態のように設定することもできる。また、３層以上の多層構造に構成することもできる。
【００３１】
本実施の形態では、多層構造としているため、層間の回転子コアによるリラクタンストルクを利用することができ、効率を向上させることができる。また、多層構造とすることにより、主磁極部ａ〜ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａの切り換わり部分（接続点の部分）が固定子のティース部を通過する時に、ティース部を流れる磁束量が急激に変化するのを防止することができる。
また、第１の実施の形態と同様に、外周側に設けられている磁石収容孔（図７では、第１層を構成している第１層の第１の磁石収容孔１４２ａ〜１４２ｄおよび第１層の第２の磁石収容孔１４４ａ〜１４４ｄ）の外側の壁の長さを長くすることができるため、磁束量を増大させることができる。
また、第１の実施の形態のように永久磁石の磁気配向方向を設定した場合には、中間ブリッジ部や第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部を介する短絡磁束を低減することができ、有効磁束量を増大させることができる。
また、外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分を接続することによって構成することによって第１の実施の形態と同様の効果を有している。
したがって、本実施の形態を用いることによって、第１の実施の形態と同様に、希土類磁石より磁束密度が低いフェライト磁石等を用いた場合でも、希土類磁石を用いた場合と同等の効率を有する永久磁石電動機を得ることができる。
【００３２】
回転子の外周面を曲率半径が異なる第１の曲線部分と第２の曲線部分により構成する方法としては、第１および第２の実施の形態の方法に限定されない。以下に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
第３の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図８に示す回転子２３０により構成されている。回転子２３０は、外周面を構成する方法が第１の実施の形態の回転子３０と異なるだけで、他の構成は第１の実施の形態と同様である。
本実施の形態では、回転子２３０の主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分２３０ａ〜２３０ｄは、回転子２３０（回転子コア２３１）の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒ１］の円弧形状に形成され、補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分２３０ａｂ〜２３０ｄａは、回転子２３０（回転子コア２３１）の中心点Ｏを中心とする半径［Ｒ２（＜Ｒ１）］の円弧形状に形成されている。
【００３３】
磁石収容孔に収容されている永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されると、ティース部を流れる磁束が変動し、コギングトルクが発生する。コギングトルクが発生すると、音や振動が発生する。以下に、永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡されるのを防止する第４の実施を説明する。
第４の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図９に示す回転子３３０により構成されている。回転子３３０は、第１および第２の外周ブリッジ部に切欠部が形成されている点を除いて、第１の実施の形態の回転子３０と同様の構成である。
本実施の形態では、回転子３３０の外周面は、主磁極部ａ〜ｄに対応する第１の曲線部分３３０ａ〜３３０ｄと補助磁極部ａｂ〜ｄａに対応する第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａによって構成されている。
また、回転子３３０には、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄおよび第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄが設けられている。第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄと第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄとの間に中間ブリッジ部３３６ａ〜３３６ｄが形成され、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄと回転子３３０（回転子コア３３１）の外周面（図９では、第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａ）との間に第１の外周ブリッジ部３３７ａ１〜３３７ｄ１が形成され、第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄと回転子３３０（回転子コア３３１）との間に第２の外周ブリッジ部３３７ａ２〜３３７ｄ２が形成されている。
さらに、本実施の形態では、第１の外周ブリッジ部３３７ａ１〜３３７ｄ１（第２の外周ブリッジ部３３７ａ２〜３３７ｄ２）には、第１の磁石収容孔３３２ａ〜３３２ｄ（第２の磁石収容孔３３４ａ〜３３４ｄ）の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１（３３１ａ２〜３３１ｄ２）が形成されている。切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１および３３１ａ２〜３３１ｄ２は、第２の曲線部分３３０ａｂ〜３３０ｄａに沿った線から中心側に切り欠いて外方向の凹状に形成される。
切欠部３３１ａ１〜３３１ｄ１および３３１ａ２〜３３１ｄ２の周方向の長さは、固定子のティース部２２の基部２２ａの幅以上、好適にはティース部２２のティース先端面２２ｄの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
【００３４】
第４の実施の形態では。第１および第２の外周ブリッジ部に切欠部を形成したが、孔を形成することもできる。第１および第２の外周ブリッジ部に孔を形成した第５の実施の形態を図１０に示す。
第５の実施の形態は、図１に示されている第１の実施の形態の固定子２０と、図１０に示す回転子４３０により構成されている。回転子４３０は、第１および第２の外周ブリッジ部に孔が形成されている点を除いて、第１の実施の形態の回転子３０と同様の構成である。
本実施の形態では、第１の外周ブリッジ部４３７ａ１〜４３７ｄ１（第２の外周ブリッジ部４３７ａ２〜４３７ｄ２）には、第１の磁石収容孔４３２ａ〜４３２ｄ（第２の磁石収容孔４３４ａ〜４３４ｄ）の外周面側の壁に対向する箇所に孔４３１ａ１〜４３１ｄ１（４３１ａ２〜４３１ｄ２）が形成されている。孔４３１ａ１〜４３１ｄ１および４３１ａ２〜４３１ｄ２は、空隙として構成してもよいし、非磁性体を充填して構成してもよい。
孔４３１ａ１〜４３１ｄ１および４３１ａ２〜４３１ｄ２の周方向の長さは、固定子のティース部２２の基部２２ａの幅以上、好適にはティース部２２のティース先端面２２ｄの周方向の長さ以上に設定するが好ましい。
【００３５】
第４の実施の形態および第５の実施の形態では、第１および第２の磁石収容孔に収容されている第１および第２の永久磁石から発生する磁束が固定子のティース部を介して短絡するのを防止することができる。これにより、有効磁束量を増大させて効率を向上させることができる。
また、リラクタンストルクの変動の低減によってトルク脈動が低減し、あるいは、永久磁石の端部での磁束短絡量の低減によって回転子と固定子との間のラジアル方向の磁気吸引力が低減するため、騒音や振動を低減することができる。
【００３６】
本発明は、実施の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。
磁石収容孔および磁石収容孔に収容される永久磁石としては、少なくとも外側の壁が円弧形状に形成された磁石収容孔および磁石収容孔の外側の壁に対応する形状に形成された外側の面を有する永久磁石であればよい。
また、永久磁石の端部の磁気配向方を、中央部の配向中心点より遠方の端部の配向中心点を通る線に沿う様に設定する構成は省略することもできる。
また、外周ブリッジ部に、磁石収容孔の外周面側の壁に対向する箇所に切欠部や孔を形成する構成は省略することもできる。
実施の形態説明した各構成は単独で用いることもできるし、適宜選択した複数を組み合わせて用いることもできる。
本発明は、永久磁石電動機に限定されず種々の構成の永久磁石回転機として構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】第１の実施の形態を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図２】第１の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図３】図１の部分拡大図である。
【図４】第１の実施の形態の永久磁石の磁気配向方向を説明する図である。
【図５】第１の実施の形態の作用を説明する図である。
【図６】従来技術の作用を説明する図である。
【図７】第２の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図８】第３の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図９】第４の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【図１０】第５の実施の形態の回転子を軸方向に直交する方向から見た断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０ 永久磁石電動機
２０ 固定子
２１ ヨーク部
２２ ティース部
２３ スロット
３０、１３０、２３０、３３０、４３０、８３０ 回転子
３０ａ〜３０ｄ、１３０ａ〜１３０ｄ、２３０ａ〜２３０ｄ、３３０ａ〜３３０ｄ、４３０ａ〜４３０ｄ 第１の曲線部分
３０ａｂ〜３０ｄａ、１３０ａｂ〜１３０ｄａ、２３０ａｂ〜２３０ｄａ、３３０ａｂ〜３３０ｄａ、４３０ａｂ〜４３０ｄａ 第２の曲線部分
３１、１３１、２３１、４３１ 回転子コア
３２ａ〜３２ｄ、３４ａ〜３４ｄ、１４２ａ〜１４２ｄ、１４４ａ〜１４４ｄ、１４６ａ〜１４６ｄ、１４８ａ〜１４８ｄ、２３２ａ〜２３２ｄ、２３４ａ〜２３４ｄ、３３２ａ〜３３２ｄ、３３４ａ〜３３４ｄ、４３２ａ〜４３２ｄ、４３４ａ〜４３４ｄ、８３２ｃ、８３４ｃ 磁石挿入孔
３２ａ１〜３２ｄ１、１４２ａ１、１４４ａ１、１４６ａ１、１４８ａ１、８３２ｃ１、８３４ｃ１ 外側の壁
３２ａ２〜３２ｄ２、１４２ａ２、１４４ａ２、１４６ａ２、１４８ａ２、８３２ｃ２、８３４ｃ２ 内側の壁
３２ａ３〜３２ｄ３、１４２ａ３、１４４ａ３、１４６ａ３、１４８ａ３、８３２ｃ３、８３４ｃ３ 外周面側の壁
３２ａ４〜３２ｄ４、１４２ａ４、１４４ａ４、１４６ａ４、１４８ａ４、８３２ｃ４、８３４ｃ４ 中央側の壁
３３ａ〜３３ｄ、３５ａ〜３５ｄ、１４３ａ〜１４３ｄ、１４５ａ〜１４５ｄ、１４７ａ〜１４７ｄ、１４９ａ〜１４９ｄ、２３３ａ〜２３３ｄ、２３５ａ〜２３５ｄ、３３３ａ〜３３３ｄ、３３５ａ〜３３５ｄ、４３３ａ〜４３３ｄ、４３５ａ〜４３５ｄ、８３３ｃ、８３５ｃ 永久磁石
３６ａ〜３６ｄ、１３６ａ１〜１３６ｄ１、１３６ａ２〜１３６ｄ２、２３６ａ〜２３６ｄ、３３６ａ〜３３６ｄ、４３６ａ〜４３６ｄ、８３６ｃ 中間ブリッジ部
３７ａ１〜３７ｄ１、３７ａ２〜３７ｄ２、１３７ａ１〜１３７ｄ１、１３７ａ２〜１３７ｄ２、１３７ａ３〜１３７ｄ３、１３７ａ４〜１３７ｄ４、２３７ａ１〜２３７ｄ１、２３７ａ２〜２３７ｄ２、３３７ａ１〜３３７ｄ１、３３７ａ２〜３３７ｄ２、４３７ａ１〜４３７ｄ１、４３７ａ２〜４３７ｄ２、８３７ｃ１、８３７ｃ２ 外周ブリッジ部
３８ａ〜３８ｄ、１３８ａ〜１３８ｄ、２３８ａ〜２３８ｄ、３３８ａ〜３３８ｄ、４３８ａ〜４３８ｄ カシメピン挿入孔
４０、１４０、２４０、３４０、４４０ 回転軸挿入孔
３３１ａ１〜３３１ｄ１、３３１ａ２〜３３１ｄ２ 切欠部
４３１ａ１〜４３１ｄ１、４３１ａ２〜４３１ｄ２ 孔
８３０Ａ 外周面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定子と、回転子を備え、回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されており、主磁極部には磁石収容孔が設けられ、磁石収容孔には永久磁石が収容されている永久磁石回転機であって、
回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部のｄ軸線と交差し、突部が外方向に向いている第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軸線と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により構成されているとともに、第２の曲線形状の曲率半径は、第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されており、
主磁極部には、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔の間に中間ブリッジ部が配置され、第１の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第１の外周ブリッジ部が配置され、第２の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第２の外周ブリッジ部が配置されるように形成されているとともに、第１の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の磁石収容孔の外側の壁は、第1の曲率中心点と異なる第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石回転機であって、第１の曲線部分は、ｄ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石回転機であって、第１の曲線部分は、回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、回転子の中心点より第２の曲線部分と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径が等しく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成される第１の磁石収容孔の内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成される第２の磁石収容孔の内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径が等しく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機、
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組が多層に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項８】
請求項７に記載の永久磁石回転機であって、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
第１の磁石収容孔に収容される第１の永久磁石の磁気配向方向は、第１の永久磁石が第１の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第１の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第１の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第１の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石の端部の配向中心点に収束しており、
第２の磁石収容孔に収容される第２の永久磁石の磁気配向方向は、第２の永久磁石が第２の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第２の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第２の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第２の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第２の永久磁石の端部の配向中心点に収束している
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部には、孔あるいは外方向に凹状の切欠部が形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項１】
固定子と、回転子を備え、回転子には、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部と補助磁極部が周方向に交互に配置されており、主磁極部には磁石収容孔が設けられ、磁石収容孔には永久磁石が収容されている永久磁石回転機であって、
回転子の外周面は、軸方向と直交する断面で見て、主磁極部のｄ軸線と交差し、突部が外方向に向いている第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軸線と交差し、突部が外方向に向いている第２の曲線形状に形成されている第２の曲線部分により構成されているとともに、第２の曲線形状の曲率半径は、第１の曲線形状の曲率半径より大きく設定されており、
主磁極部には、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔が、第１の磁石収容孔と第２の磁石収容孔の間に中間ブリッジ部が配置され、第１の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第１の外周ブリッジ部が配置され、第２の磁石収容孔と回転子の外周面の間に第２の外周ブリッジ部が配置されるように形成されているとともに、第１の磁石収容孔の外側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の磁石収容孔の外側の壁は、第1の曲率中心点と異なる第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されている
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項２】
請求項１に記載の永久磁石回転機であって、第１の曲線部分は、ｄ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、ｑ軸線上の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項３】
請求項２に記載の永久磁石回転機であって、第１の曲線部分は、回転子の中心点を曲率中心点とする円弧形状に形成され、第２の曲線部分は、回転子の中心点より第２の曲線部分と反対方向に離れた点を曲率中心点とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の外側の壁の曲率半径が等しく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、中間ブリッジ部と第１の外周ブリッジ部の間に形成される第１の磁石収容孔の内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、中間ブリッジ部と第２の外周ブリッジ部の間に形成される第２の磁石収容孔の内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項６】
請求項５に記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径と第２の磁石収容孔の内側の壁の曲率半径が等しく設定されていることを特徴とする永久磁石回転機、
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の磁石挿入孔と第２の磁石挿入孔の組が多層に設けられていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項８】
請求項７に記載の永久磁石回転機であって、各層の第１の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第１の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成され、各層の第２の磁石収容孔の外側の壁と内側の壁は、第２の曲率中心点を中心とする円弧形状に形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、
第１の磁石収容孔に収容される第１の永久磁石の磁気配向方向は、第１の永久磁石が第１の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第１の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第１の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第１の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第１の永久磁石の端部の配向中心点に収束しており、
第２の磁石収容孔に収容される第２の永久磁石の磁気配向方向は、第２の永久磁石が第２の磁石収容孔に収容されている状態で軸方向と直交する断面で見て、中央部では、第２の磁石収容孔の外側の壁に対向する外側の面より外側の、第２の永久磁石の中央部の配向中心点に収束し、端部では、第２の永久磁石の中央部の配向中心点よりも遠方の、第２の永久磁石の端部の配向中心点に収束している
ことを特徴とする永久磁石回転機。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の永久磁石回転機であって、第１の外周ブリッジ部および第２の外周ブリッジ部には、孔あるいは外方向に凹状の切欠部が形成されていることを特徴とする永久磁石回転機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１５３３５２（Ｐ２００９−１５３３５２Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３３１１５９（Ｐ２００７−３３１１５９）
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２１日（２００７．１２．２１）
【出願人】（０００１００８７２）アイチエレック株式会社 (58)
【Ｆターム（参考）】
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