JP5693521B2 - 永久磁石埋込型電動機 - Google Patents

Description

本発明は、焼結フェライト磁石を回転子鉄心の内部に埋め込んだ磁石埋め込み式の永久磁石埋込型電動機の回転子の構造に関するものである。

近年、省エネ意識の高まりから、回転子に保磁力の高い希土類磁石を用いることによって高効率化を実現した永久磁石埋込型モータが多く提案されている。ただし、希土類磁石は高価であり電動機のコスト増加を招くため、従来の一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子には、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石が用いられている。このように、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石を用いた場合、磁力の大きさを示す残留磁束密度が約１／３に低下する。磁力の低下を補うためには回転子にできるだけ体積の大きい焼結フェライト磁石を配置する必要がある。

例えば、下記特許文献１に示される永久磁石埋込型電動機の回転子は、回転子鉄心に磁石挿入用の収容孔を設け、磁石の各磁極における磁気配向の焦点を回転子の外側に設けるように構成されている。このように構成することによって、回転子と固定子との間における空隙磁束密度が、磁極中央部（回転子の円周方向に対する磁石の中央部）においては大きく、磁極端部（回転子の周方向に対する磁石の端部）においては小さくなるため、正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音も小さくなる。

さらに下記特許文献１に示される回転子は、磁石の内径側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径を磁石の外径面側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径より小さくすることによって、磁石成形時の圧縮方向と磁束の方向とが概略等しくなり、残留磁束密度の低下を抑制している。このように、残留磁束密度を低下させることなく磁石を製造することができるため、モータ効率が低下してしまうという問題を解消している。

一方、下記特許文献２に示される永久磁石埋込型電動機は、マグネットトルクとこのマグネットトルクより小さいリラクタンストルクとを足しあわせたトルクを利用する電動機であって、１極あたりの磁石が回転子の径方向に２層以上に分割され、各磁石の夫々の端部が回転子外周面に近接する位置まで伸びるように構成され、各磁石間に磁束の通路を設けることによって、ｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくして、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで生じる総合トルクが最大になると共に減磁耐力が向上し、高トルク化および高出力化を実現している。

特許第４５９８３４３号公報（図２など） 特許第２８２３８１７号公報（図１など）

しかしながら、上記特許文献１に示される永久磁石埋込型電動機は、磁極中央部における径方向の厚みが磁極端部における径方向の厚みよりも大きく形成されている。磁極中央部の寸法に対して磁極端部の寸法が極端に小さくなることによって、磁石製造時の焼結工程において収縮率に差が生じるため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなり十分な磁力が発生できないという問題があった。また、高出力化のためには、フェライト磁石のサイズを大きくする必要があるが、上記製造上の理由により、大きなサイズのフェライト磁石の製造ができず、モータの高出力化に限界があった。

また、上記特許文献２に示される永久磁石埋込型電動機は、磁石間に磁束の通路を設けることでｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくする構造のため、トルクリップルが大きくなり振動および騒音が増加するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、十分な磁力を確保しつつトルクリップルを低減して振動および騒音を抑制可能な永久磁石埋込型電動機を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、前記回転子鉄心には、前記回転子鉄心の外周面と前記第１の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第１の磁石の内径側面と第２の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、前記外周薄肉鉄心部の径方向の厚みは、前記第１の磁石の周方向中央部における厚みの１／３以下であることを特徴とする。

この発明によれば、径方向に２層に設けられた各磁石の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなるようにしたので、十分な磁力を確保しつつトルクリップルを低減して振動および騒音を抑制することができるという効果を奏する。

図１は本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機の断面図である。 図２は図１に示される回転子鉄心に形成された磁石収容孔を中心に示す断面図である。 図３は図２に示される磁石収容孔に磁石を配置した状態の回転子の断面図である。 図４は回転子の寸法関係を示す断面図である。 図５は磁石の磁気配向の一例を示す図である。 図６は磁石による空隙磁束密度の分布を説明するための図である。 図７は図２に示される磁石収容孔の変形例を示す図である。 図８は図７に示される磁石収容孔に磁石を配置した状態の回転子の断面図である。

以下に、本発明にかかる永久磁石埋込型電動機の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機の断面図であり、図２は図１に示される回転子鉄心（以下単に「鉄心」と称する）１２に形成された磁石収容孔１３を中心に示す断面図であり、図３は図２に示される磁石収容孔１３に磁石１４を配置した状態の回転子１００の断面図であり、図４は回転子１００の寸法関係を示す断面図、図５は磁石１４の磁気配向の一例を示す図、図６は磁石１４による空隙磁束密度の分布を説明するための図である。

図１において、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、固定子１および回転子１００を有して構成されている。固定子１は、環状を成す固定子鉄心２と、この固定子鉄心２の内周部において周方向（回転子１００の回転方向）に等角ピッチで形成された複数のティース３と、各ティース３に巻回されたコイル４とから構成されている。固定子１の内周側には、回転子１００が回転可能に配設され、回転子１００の外周面１０とティース３との間には空隙５が形成されている。なお、図１に示される固定子１は、一例として分布巻の固定子であるが、後述するように集中巻の固定子であってもよい。

図２には磁石を挿入する前の鉄心１２の構造が示されており、図２に示される回転子１００は、主たる構成として、回転エネルギーを伝達するための回転軸１１と、この回転軸１１の外周部に設けられた鉄心１２とを有して構成されている。鉄心１２と回転軸１１は、例えば焼嵌および圧入等により連結されている。

鉄心１２は、鉄心抜板と呼ばれるケイ素鋼板を金型で打ち抜いたものを、回転軸１１の延在方向（図２の奥側）に複数枚積層して製作される。そして、鉄心１２の外周面１０は、円筒状に形成されている。鉄心１２には、周方向に沿って同一円周上に設けられた磁石収容孔１３が形成されている。磁石収容孔１３は、径方向に分割して２層の構造を成し、鉄心１２の外周側に配置され周方向に延びるレンズ状に形成された第１の磁石収容孔１３ａと、鉄心１２の回転軸側に配置された第２の磁石収容孔１３ｂとにより構成される。

鉄心１２には、鉄心１２の外周面１０と第１の磁石１４ａの外径側面１４ａ１との間に形成された外周薄肉鉄心部６と、第１の磁石１４ａの内径側面１４ａ２と第２の磁石１４ｂの外径側面１４ｂ１との間に形成された磁石層間鉄心部７とが設けられている。なお、回転軸１１と第２の磁石収容孔１３ｂとの間に形成された穴は、冷媒や冷凍機油が通過するためのものである。

第１の磁石収容孔１３ａは、外周面１０側の面（外径側面１３ａ１）が外周面１０に沿って湾曲凸状に形成され、回転軸１１側の面（内径側面１３ａ２）が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成されている。すなわち、第１の磁石収容孔１３ａは外周面と内周面の両側が膨らむレンズ形状に形成されている。

また、第２の磁石収容孔１３ｂは、曲率中心が回転子１００の径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外周面１０側の面（外径側面１３ｂ１）と回転軸１１側の面（内径側面１３ｂ２）とが共に回転軸１１側へ湾曲凸状に形成されている。第２の磁石収容孔
１３ｂの端部（周方向端部１３ｂ３）と第１の磁石収容孔１３ａの外径側面１３ａ１とは、同心の円周線上に位置している。

図３において、上述した第１の磁石収容孔１３ａには第１の磁石１４ａが収容され、第２の磁石収容孔１３ｂには第２の磁石１４ｂが収容される。すなわち、鉄心１２の磁極を構成する磁石１４は、鉄心１２の外周側において鉄心１２の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石１４ａと、磁石層間鉄心部７を隔てて第１の磁石１４ａの内径側に各々配置される第２の磁石１４ｂとから成る。

図４において、第１の磁石１４ａの周方向中央部における径方向厚みをＡ、外周薄肉鉄心部６の径方向厚みをＣ、鉄心１２を構成する各電磁鋼板の板厚をｔ（図示せず）としたとき、鉄心抜板の打抜性と磁気抵抗を考慮して、Ｃは、ｔ以上、かつ、Ａより十分小さい寸法（例えばＡの１／３以下）とするのが望ましい。たとえば、ｔを０．５ｍｍ、Ａを４ｍｍとした場合、Ｃは０．５ｍｍ以上、かつ、１．３ｍｍ以下となる。

磁石層間鉄心部７は、リラクタンストルクを積極的に利用するための磁束の経路として設けた特許文献２と異なり、高速駆動に耐え得るための補強部材の役割を果たす。従って、磁石層間鉄心部７の径方向の厚み寸法は、十分な強度が得られる最小寸法を確保していればよい。磁石層間鉄心部７の径方向の厚みをＤとしたとき、Ｄは、外周薄肉鉄心部６と同様に、ｔ以上、かつ、Ａより十分小さい寸法とするのが望ましい。たとえば、ｔを０．５ｍｍ、Ａを４ｍｍとした場合、Ｄは０．５ｍｍ以上、かつ、１．３ｍｍ以下となる。

第１の磁石１４ａの外縁形状は、第１の磁石収容孔１３ａの内縁形状と略相似である。第１の磁石１４ａの周方向端部１４ａ３には、局所的な部分減磁を回避するため、適宜、面取り加工が施されている。同様に、第２の磁石１４ｂの外縁形状は、第２の磁石収容孔１３ｂの内縁形状と略相似であり、第２の磁石１４ｂの周方向端部１４ｂ３には面取り加工が施されている。そして、各磁石１４は、回転子１００の径方向に対してＮ極とＳ極とが交互になるように着磁されている。

図５において、第１の磁石１４ａは、磁気配向１５ａの焦点１６が、回転子１００の中心と第１の磁石１４ａの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子１００の外側になるように着磁されている。また、第２の磁石１４ｂは、磁気配向１５ｂの焦点１６が、回転子１００の中心と第２の磁石１４ｂの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子１００の外側になるように着磁されている。

このように構成することによって、回転子１００と固定子１との間（空隙５）における磁石による空隙磁束密度が、磁極中央部においては大きく、磁極端部においては小さくなる。そのため、空隙磁束密度は、図６に示されるように正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音が小さくなる。なお、図５には、一例として各磁石の焦点１６が同一位置となるように構成した例が示されているが、各磁石の焦点１６は、回転子１００の外側であればよく、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ａの焦点位置と、第２の磁石１４ｂの磁気配向１５ｂの焦点位置とが異なっていても同様の効果を有する。すなわち、各磁石の焦点１６が、必ずしも回転子１００の中心と磁石１４の磁極中央部とを結ぶ線上にある必要はない。

ここで、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機と従来技術との相違点を説明する。上記特許文献１に示される従来技術では、磁極中央部の厚みに対して磁極端部の厚みが極端に小さくなり、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差が大きくなる。そのため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなる。具体的に説明すると、磁石製造時の焼結工程における磁極両端部の収縮率が磁極中央部の収縮率より大きい場合、上記図５に示されるように、磁極両端部における磁気配向を回転子１００の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることが困難であり、従って、空隙磁束密度が、磁極中央部と磁極端部との両方で大きくなり、矩形に近い分布となる。従って、上記特許文献１に示される従来技術は、コギングトルク、振動、および騒音の更なる低減化を図るというニーズに対応することが困難であった。

一方、上記特許文献２に示される従来技術では、分割された各磁石の間に磁束の通路が形成されているため、ｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクが増加し、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで生じるトルクによって、トルクリップルが大きくなり、振動および騒音が増加するという問題があった。

本実施の形態にかかる回転子１００は、各磁石１４を各磁石収容孔１３に収容するようにしたので、各磁石１４の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。そのため、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができる。すなわち磁石成形時の圧縮粗密さが小さくなるため、クラックや欠けなどの製造不良を減少させることができ、磁石１４の生産性が改善できる。また、磁極両端部における磁気配向を、回転子１００の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。

さらに、本実施の形態にかかる回転子１００は、第１の磁石１４ａが回転子１００の外周面１０側に湾曲凸状に形成され、かつ、外周薄肉鉄心部６の厚みＣが薄く形成されているので、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が小さくなり、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献２の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。

なお、本実施の形態では、固定子１の一例として分布巻の固定子を用いた例を説明したが、分布巻の固定子の代わりに集中巻の固定子を用いても同様の効果が得られる。

なお、焼結フェライト磁石を用いた電動機を低温環境化(例えば−２０℃以下）で使用した場合、固定子１のコイル４に流れる電流によって焼結フェライト磁石に逆磁界が印加された際、磁石が減磁して電動機が動作不能になる可能性がある。この逆磁界は、回転子１００の外径側に配置された磁石ほど受けやすく、かつ、磁石を減磁させるものである。このような対策として、第１の磁石１４ａには、第２の磁石１４ｂの保磁力よりも高い保磁力を有する材料を用いることで、第１の磁石１４ａにおける逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。

なお、第１の磁石１４ａの周方向中央部における径方向厚みＡを、第２の磁石１４ｂの周方向中央部における径方向厚みＢ（図４参照）より大きくすることによっても、減磁耐力を向上させることが可能である。

また、焼結フェライト磁石の低温環境下における減磁は、電動機（磁石）が十分冷えた状態から起動する際に発生する可能性が高い。これは、電動機を起動する際に大きな起動電流が必要なためである。減磁耐力を向上させる対策としては、低温環境下で電動機を起動する場合、あらかじめ電動機を予熱して磁石の温度を上げた後に起動することが望ましい。電動機を予熱する方法として、例えば、インバータ回路（図示せず）を用いて数ｋＨｚ以上の高周波電流を固定子１のコイル４に通電することで鉄心１２に鉄損を発生させ、この鉄損により焼結フェライト磁石の温度を上昇させることができる。

以下、図１〜５に示される第１の磁石収容孔１３ａおよび第１の磁石１４ａの形状を変形した例を説明する。図７は、図２に示される第１の磁石収容孔１３ａの変形例を示す図であり、図８は、図７に示される磁石収容孔１３−１に磁石１４−１を配置した状態の回転子１００−１の断面図である。以下、図１〜５と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。

図７に示される鉄心１２−１と図２に示される鉄心１２との相違点は、第１の磁石収容孔１３ａ−１の形状であり、第１の磁石収容孔１３ａ−１の外径側面１３ａ１−１にはストレートカット部が形成されている。そのため、第１の磁石収容孔１３ａ−１は、外周縁の一部を切欠いたＤ型形状を成している。また、第１の磁石１４ａ−１の周方向中央部における径方向厚みをＡ、外周薄肉鉄心部６−１の径方向厚みをＣ、鉄心１２を構成する各電磁鋼板の板厚をｔとしたとき、鉄心抜板の打抜性と磁気抵抗を考慮して、Ｃは、図４に示される厚みＣと同様に、ｔ以上、かつ、Ａより十分小さい寸法（例えばＡの１／３以下）とするのが望ましい。

図８において、第１の磁石収容孔１３ａ−１には第１の磁石１４ａ−１が収容され、第２の磁石収容孔１３ｂには第２の磁石１４ｂが収容される。第１の磁石１４ａ−１の外縁形状は、第１の磁石収容孔１３ａ−１の内縁形状と略相似である。第１の磁石１４ａ−１の周方向端部１４ａ３には、局所的な部分減磁を回避するため、適宜、面取り加工が施されている。そして、各磁石（１４ａ−１、１４ｂ）は、回転子１００−１の径方向に対してＮ極とＳ極とが交互になるように着磁されている。なお、第１の磁石１４ａ−１は、図５に示される第１の磁石１４ａと同様に着磁されている。

このように構成した場合でも、図１〜５に示される回転子１００と同様に、各磁石（１４ａ−１、１４ｂ）の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。そのため、各磁石を一体成形した場合に比べて、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、磁石の生産性を図ることが可能である。また、各磁石（１４ａ−１、１４ｂ）は、図１〜５に示される回転子１００と同様の磁気配向となるように着磁されており、磁極両端部における磁気配向が回転子１００−１の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることができる。そのため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。また、図７および図８に示される回転子１００−１は、外周薄肉鉄心部６の厚みが薄く形成されているので、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が小さくなることによって、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献２の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。また、第１の磁石１４ａ−１の外径側面１４ａ１−１にはストレートカット面が設けられているため、組み立て時の基準出しが容易になり、モータ組み立て精度が向上し、振動や騒音を小さくできる。

以上に説明したように、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心（１２、１２−１）を固定子１内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心の磁極を構成する磁石１４は、回転子鉄心の外周側に設けられ回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石（１４ａ、１４ａ−１）と、第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石１４ｂと、から成り、回転子鉄心には、回転子鉄心の外周面１０と第１の磁石の外径側面（１４ａ１、１４ａ１−１）との間に形成された外周薄肉鉄心部（６、６−１）と、第１の磁石の内径側面１４ａ２と第２の磁石の外径側面１４ｂ１との間に形成された磁石層間鉄心部７とが設けられ、外周薄肉鉄心部６の径方向の厚みＣは、第１の磁石の周方向中央部における厚みＡの１／３以下となるように構成されているので、各磁石１４の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなり、各磁石１４を一体成形した場合に比べて磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、特に磁極両端部における磁気配向を回転子１００の中心付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。また、外周薄肉鉄心部６の径方向の厚みＣが第１の磁石の周方向中央部における厚みＡの１／３以下となるように形成されているため、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が小さくなり、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献２の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。

また、本実施の形態にかかる第１の磁石１４ａは、周方向に延びるレンズ状を成し、外径側面１４ａ１が回転子鉄心１２の外周面１０側へ湾曲凸状に形成され、内径側面１４ａ２が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成され、第２の磁石１４ｂは、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面１４ｂ１と内径側面１４ｂ２とが共に回転軸１１側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部１４ｂ３が回転子鉄心１２の外周面１０側に延びているので、第１の磁石１４ａの外径側面１４ａ２で形成される円弧の中心と、第２の磁石１４ｂの外径側面１４ｂ２で形成される円弧の中心と、各磁石１４の磁気配向（１５ａ、１５ｂ）の中心とが、同じ方向（回転子１００の外側）となり、磁石成形時の圧縮方向と磁束方向とが同一となる。その結果、磁石の残留磁束密度が低下しないためモータ効率が悪化することもない。

また、本実施の形態にかかる第１の磁石１４ａ−１は、外周縁の一部を切欠いたＤ型状を成し、外径側面１４ａ１−１が平らに形成され、内径側面１４ａ２が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成され、第２の磁石１４ｂは、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面１４ｂ１と内径側面１４ｂ２とが共に回転軸１１側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部１４ｂ３が回転子鉄心１２−１の外周面１０側に延びているので、上記同様に磁石成形時の圧縮方向と磁束方向とが同一になると共に、組み立て時の基準出しが容易になり、モータ組み立て精度が向上し振動や騒音を小さくできる。

また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第１の磁石（１４ａ１、１４ａ−１）の周方向中央部における径方向の厚みをＡとし、第２の磁石１４ｂの周方向中央部における径方向厚みをＢとし、外周薄肉鉄心部６の径方向の厚みをＣとし、磁石層間鉄心部７の径方向の厚みをＤとし、電磁鋼板の板厚をｔとしたとき、Ｂ＜Ａ、ｔ＜Ｃ＜１／３Ａ、ｔ＜Ｄ＜１／３Ａの関係を満たすようにしたので、高速駆動に耐え得る外周薄肉鉄心部６および磁石層間鉄心部７における強度を保有しつつ、減磁耐力を向上させることが可能である。

また、実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第１の磁石（１４ａ、１４ａ−１）の保磁力が第２の磁石１４ｂの保磁力よりも高くなるように構成されているので、第１の磁石における逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。

なお、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。

以上のように、本発明は、永久磁石埋込型電動機に適用可能であり、特に、騒音および振動を低減することができる発明として有用である。

１ 固定子
２ 固定子鉄心
３ ティース
４ コイル
５ 空隙
６、６−１ 外周薄肉鉄心部
７ 磁石層間鉄心部
１０ 外周面
１１ 回転軸
１２、１２−１ 回転子鉄心
１３ 磁石収容孔
１３ａ、１３ａ−１ 第１の磁石収容孔
１３ａ１、１３ａ１−１、１３ｂ１、１４ａ１、１４ａ１−１、１４ｂ１ 外径側面
１３ａ２、１３ｂ２、１４ａ２、１４ｂ２ 内径側面
１３ｂ 第２の磁石収容孔
１３ｂ３、１４ａ３、１４ｂ３ 周方向端部
１４、１４−１ 磁石
１４ａ、１４ａ−１ 第１の磁石
１４ｂ 第２の磁石
１５ａ、１５ｂ 磁気配向
１６ 焦点
１００、１００−１ 回転子

Claims (3)

1. 複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
   前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、
   前記回転子鉄心には、
   前記回転子鉄心の外周面と前記第１の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第１の磁石の内径側面と第２の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、
   前記第１の磁石は、周方向に延びるレンズ状を成し、外径側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、
   前記第２の磁石は、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面と内径側面とが共に回転軸側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部が前記回転子鉄心の外周面側に延び、
   前記第１の磁石の周方向中央部における径方向の厚みをＡとし、前記第２の磁石の周方向中央部における径方向厚みをＢとしたときＢ＜Ａの関係を満たすことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
2. 複数の電磁鋼板を積層して成る回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
   前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、
   前記回転子鉄心には、
   前記回転子鉄心の外周面と前記第１の磁石の外径側面との間に形成された外周薄肉鉄心部と、前記第１の磁石の内径側面と第２の磁石の外径側面との間に形成された磁石層間鉄心部とが設けられ、
   前記第１の磁石は、外周縁の一部を切欠いたＤ型状を成し、外径側面が平らに形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、
   前記第２の磁石は、曲率中心が径方向外側に位置する逆円弧状に形成され、外径側面と内径側面とが共に回転軸側へ湾曲凸状に形成され、周方向端部が前記回転子鉄心の外周方向に延び、
   前記第１の磁石の周方向中央部における径方向の厚みをＡとし、前記第２の磁石の周方向中央部における径方向厚みをＢとしたときＢ＜Ａの関係を満たすことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
3. 前記外周薄肉鉄心部の径方向の厚みをＣとし、前記磁石層間鉄心部の径方向の厚みをＤとし、前記電磁鋼板の板厚をｔとしたとき、
   ｔ＜Ｃ＜１／３Ａ、ｔ＜Ｄ＜１／３Ａの関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の永久磁石埋込型電動機。

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