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WO2015186280A1 - 永久磁石埋込型電動機 - Google Patents

永久磁石埋込型電動機 Download PDF

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Publication number
WO2015186280A1
WO2015186280A1 PCT/JP2015/001179 JP2015001179W WO2015186280A1 WO 2015186280 A1 WO2015186280 A1 WO 2015186280A1 JP 2015001179 W JP2015001179 W JP 2015001179W WO 2015186280 A1 WO2015186280 A1 WO 2015186280A1
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WO
WIPO (PCT)
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permanent magnet
magnet
bridge portion
inner diameter
rotor
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/001179
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
河村　清美
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Publication of WO2015186280A1 publication Critical patent/WO2015186280A1/ja

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures

Definitions

  • the present invention relates to an embedded permanent magnet electric motor having an embedded permanent magnet rotor configured by embedding a plurality of permanent magnets at predetermined intervals in a rotor core.
  • Patent Document 1 In such a technical field, conventionally, for example, a technique as described in Patent Document 1 is known.
  • a first permanent magnet having a rectangular cross section in the radial direction of the rotor is separated from the outer periphery and embedded along the q-axis, and the center is disposed between the first permanent magnets.
  • a second permanent magnet having a rectangular cross-section with a long side perpendicular to the d-axis is embedded on the side.
  • a triangular flux barrier hole is formed between the first permanent magnet and the second permanent magnet.
  • flux barrier holes for suppressing leakage magnetic flux are formed in the first magnet embedded hole and the second magnet embedded hole.
  • the flux barrier hole is provided, there is a limit to lengthening the magnet, and it is difficult to sufficiently secure the generated magnetic flux.
  • the iron core between the first permanent magnet and the second permanent magnet holds the rotor core on the inner diameter side and the outer diameter side. For this reason, in order to ensure the strength, the width of the iron core of the connecting portion has to be increased, which has been a factor in increasing the leakage magnetic flux.
  • the embedded permanent magnet electric motor of the present invention has the following configuration. That is, a stator having a winding wound around a stator iron core and a rotor provided rotatably via an inner peripheral surface of the stator and a gap are provided.
  • the rotor includes a rotor core having a first magnet embedded hole provided on the q axis and a second magnet embedded hole provided on the d axis, and a first permanent magnet inserted into the first magnet embedded hole. And a second permanent magnet inserted into the second magnet embedding hole.
  • the rotor core is formed by laminating a plurality of thin steel plates, and in the thin steel plate, the short side of the inner circumference side of the first magnet embedded hole and the short sides of the two second magnet embedded holes facing the short side
  • board thickness of the internal-diameter bridge part which is the area
  • the magnetic flux generated from the first permanent magnet flows through the inner diameter bridge portion to the reverse magnetic pole side of the same permanent magnet or the reverse magnetic pole side of the second permanent magnet.
  • the inner diameter bridge portion must be increased in order to ensure the strength, and the magnetic resistance is decreased, so that the leakage magnetic flux increases.
  • the thickness of the bridge portion by configuring the thickness of the bridge portion to be thinner than the thickness of the portion other than the bridge portion, the magnetic resistance increases and the leakage magnetic flux can be reduced.
  • the magnetic flux leakage of the magnet can be reduced to a minimum, and the torque of the electric motor can be further increased.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a top view of the rotor core of the embedded permanent magnet electric motor.
  • 2B is a cross-sectional view taken along the line 2B-2B of FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a top view of the thin iron plate of the rotor core of the permanent magnet embedded motor.
  • FIG. 3 is a configuration diagram of a rotor core of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 4 is a configuration diagram of a rotor core of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2A is a top view of the rotor core of the embedded permanent magnet electric motor.
  • 2B is a cross-sectional view taken along the line 2
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a rotor core of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 6 is a configuration diagram of a rotor core of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a rotor core of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 6 of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of a permanent magnet embedded electric motor according to Embodiment 1 of the present invention, showing a cross section along a plane perpendicular to a rotation axis serving as a rotation center.
  • the electric motor 10 includes a stator 11 and a rotor 21 disposed on the inner peripheral side of the stator 11.
  • the stator 11 includes a stator core 14 in which a plurality of thin steel plates are laminated in the axial direction, and a winding (not shown) wound around the stator core 14.
  • the stator core 14 has a yoke 12, a plurality of teeth 13 formed on the inner peripheral side of the yoke 12, and a plurality of slots 15 formed between adjacent teeth 13. The winding is wound by concentrated winding or distributed winding and is accommodated in the slot 15.
  • the rotor 21 includes a rotor core 23 in which a plurality of first magnet embedding holes 22 and a plurality of second magnet embedding holes 25 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction, and a first magnet embedded in the first magnet embedding hole 22.
  • the rotor core 23 is configured by laminating a plurality of thin steel plates in the axial direction.
  • the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26 are sandwiched and fixed by upper and lower end plates, or are fixed by a resin, an adhesive, or the like.
  • a rotating shaft 20 is inserted in the center of the circular surface of the rotor 21, and the rotating shaft 20 extends from the center of the circular surface in both vertical directions.
  • the rotating shaft 20 of the rotor 21 is rotatably supported by a bearing (not shown).
  • the rotor 21 faces the inner peripheral surface of the teeth 13 of the stator 11 via an air gap.
  • the direction in which the rotating shaft 20 extends is the axial direction, and the circular surface of the rotor 21 has a radial direction around the rotating shaft 20 and a radial direction from the center of the rotating shaft 20 to the outer periphery. This will be described as a direction.
  • the side having the rotation shaft 20 will be described as the inner peripheral side
  • the side having the outer periphery will be described as the outer peripheral side.
  • a plurality of first permanent magnets 24 are arranged at equal intervals in the circumferential direction. Furthermore, each 1st permanent magnet 24 is arrange
  • the second permanent magnets 26 are arranged between the circumferential directions of the first permanent magnets 24, respectively. That is, the first permanent magnets 24 and the second permanent magnets 26 are alternately arranged in the circumferential direction.
  • Each of the second permanent magnets 26 has a rectangular cross section and is arranged so that the circumferential direction is a long side, that is, the radial direction is a short side. Further, the respective second permanent magnets 26 are arranged on the inner peripheral side further than the inner peripheral side end portion of the first permanent magnet 24 and at equal intervals in the circumferential direction.
  • both the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26 have magnetic poles on the long side of the rectangular cross section. That is, the magnetization direction of the first permanent magnet 24 is substantially perpendicular to the q axis, and the magnetization direction of the second permanent magnet 26 is substantially parallel to the d axis.
  • the d-axis is a straight line passing through the center of the rotor 21 and the magnetic pole central portion of the magnetic pole formed on the rotor 21, and the q-axis is the magnetic pole formed on the center of the rotor 21 and the rotor 21. It is a straight line passing through between the magnetic poles.
  • the surface facing the circumferential direction of the adjacent first permanent magnet 24 and the outer peripheral surface of the second permanent magnet 26 are the same pole, and the region surrounded by these three surfaces is one magnetic pole.
  • the q-axis extends between the adjacent second permanent magnets 26 and further through the center of the first permanent magnet 24 in the radial direction from the center of the rotor 21.
  • the d-axis extends between the first permanent magnets 24 adjacent to each other, passes through the center of the second permanent magnet 26, and extends in the radial direction from the center of the rotor 21.
  • the number of poles of the rotor 21 is 4 and the number of slots of the stator 11 is 6.
  • the present invention is not limited to this combination, and other combinations are possible. It can also be applied.
  • the 1st permanent magnet 24 and the 2nd permanent magnet 26 use a neodymium sintered magnet, a neodymium bond magnet, a ferrite sintered magnet, a ferrite bond magnet, etc., it does not specifically limit to this.
  • FIG. 2A is a top view showing the rotor core 23 before the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26 are inserted.
  • 2B is a 2B-2B cross-sectional view showing a cross section of 2B-2B in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a top view of the thin steel plate 30 constituting the rotor core 23.
  • the first magnet embedding hole 22 and the second magnet embedding hole 25 have shapes slightly larger than the cross-sectional areas of the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26 to be inserted, respectively. Yes.
  • the plurality of first magnet embedded holes 22 and the plurality of second magnet embedded holes 25 have the same arrangement relationship as the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26. Is formed. That is, the plurality of first magnet embedding holes 22 are arranged at equal intervals in the circumferential direction in the rotor core 23 so that each hole shape is rectangular and the radial direction is a long side.
  • the plurality of second magnet embedding holes 25 are respectively provided between the circumferential directions of the first magnet embedding holes 22 and further on the inner peripheral side than the inner peripheral end of the first magnet embedding hole 22.
  • the shape is a rectangle and the radial direction is a short side.
  • the q-axis extends between the adjacent second magnet embedding holes 25 and further through the center of the first magnet embedding hole 22 in the radial direction from the center of the rotor core 23.
  • the d-axis extends between the adjacent first magnet embedding holes 22 and further through the center of the second magnet embedding hole 25 in the radial direction from the center of the rotor core 23.
  • the first permanent magnet 24 and the second permanent magnet 26 are respectively inserted into the first magnet embedding hole 22 and the second magnet embedding hole 25 and mechanically fixed by an end plate or the like, or an adhesive or resin Fix and fix with.
  • the outer periphery of the rotor core 23 will be described by taking an example of a perfect circle shape as shown in FIG. 2A.
  • the distance from the center is the q-axis with the d-axis portion as the outermost diameter. It may be configured by a curve or a straight line so that the distance from the center becomes smaller as it goes.
  • the rotor core 23 is formed by laminating a plurality of thin steel plates 30 having a plate thickness d1, as shown in the 2B-2B sectional view of FIG. 2B.
  • Each thin steel plate 30 is laminated in the axial direction so that the positions of the first magnet embedding hole 22 and the second magnet embedding hole 25 coincide.
  • the shape of the surface of the thin iron plate 30 is the same as the shape of the upper surface of the rotor core 23 shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 2C.
  • the plurality of first magnet embedding holes 22 are arranged on the q-axis so that the hole shapes are rectangular and the radial direction is a long side at regular intervals in the circumferential direction.
  • the plurality of second magnet embedding holes 25 are respectively provided between the circumferential directions of the first magnet embedding holes 22 and further on the inner peripheral side than the inner peripheral end of the first magnet embedding hole 22. They are arranged on the d-axis so that the shape is rectangular and the radial direction is the short side.
  • the thin steel plate 30 has a configuration in which an iron plate outer peripheral portion 31 that forms the outer peripheral side of the thin plate iron plate 30 and an iron plate inner peripheral portion 32 that forms the inner peripheral side of the thin plate iron plate 30 are connected by a plurality of inner diameter bridge portions 28. .
  • the plate thickness d2 of the inner diameter bridge portion 28 is thinner than the plate thickness d1 of the thin plate iron plate 30, as shown in FIG. 2B. That is, the inner diameter bridge portion 28 is thinned by crushing the thin iron plate 30 with, for example, a press so that the plate thickness d2 is thinner than the iron plate outer peripheral portion 31 and the iron plate inner peripheral portion 32 which are other portions. Is formed. Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 2C, a region in which the first magnet embedding hole 22 and the two second magnet embedding holes 25 are respectively connected by the boundary line 28a at the three shortest distances is provided. Such an inner diameter bridge portion 28 is used.
  • the short side 22si on the inner peripheral side of the first magnet embedded hole 22 and the short side 25s of the two second magnet embedded holes 25 facing the short side 22si are connected to each other.
  • a region surrounded by the three boundary lines 28 a is an inner diameter bridge portion 28.
  • the leakage magnetic flux passes through the inner diameter bridge portion 28 in the rotor 21, but the magnetic resistance increases by reducing the plate thickness to d2, and the leakage magnetic flux is reduced. Moreover, the leakage magnetic flux from the side surface on the short side of the permanent magnet cross section to the inner bridge portion 28 can also be reduced. For this reason, leakage flux can be reduced even if the flux barrier hole conventionally provided on the side surface of the magnet embedding hole is not provided or smaller than the conventional one, and the permanent magnet can be enlarged.
  • the boundary of the inner diameter bridge portion 28 is provided with a gradient 28c that smoothly changes from the plate thickness d1 to d2, as shown in a circular enlarged partial view 2BB in FIG. 2B. Yes.
  • the gradient 28c may be configured as a curve or a straight line, or may be stepped.
  • the stress generated by the centrifugal force when the rotor rotates concentrates on the boundary surface that changes from the plate thickness d1 to the plate thickness d2.
  • the slope 28c in this portion the stress can be dispersed as a whole without concentrating on a specific location, so that the strength of the rotor can be ensured and high-speed rotation can be achieved.
  • the range in which the inner diameter bridge portion 28 is provided is a region in which the first magnet embedding hole 22 and the two second magnet embedding holes 25 are connected to each other by the three straight boundary lines 28a at the shortest distance.
  • a region of the inner diameter bridge portion 28 having a plate thickness d2 thinner than the plate thickness d1 of the thin steel plate 30 is enlarged toward the inner and outer diameter sides by a boundary line 28b. That is, in the inner diameter bridge portion 28 of the present embodiment, the boundary line 28b connecting the first magnet embedding hole 22 and the two second magnet embedding holes 25 to each other is outside the boundary line 28a of the first embodiment.
  • the shape is a bulging area. More specifically, the two boundary lines 28b between the first magnet embedding hole 22 and the second magnet embedding hole 25 swell in the direction of the iron plate outer peripheral portion 31, and one boundary between the second magnet embedding holes 25 is formed. The boundary line 28 b swells in the direction of the iron plate inner peripheral portion 32.
  • the external shape between the embedding holes of the internal diameter bridge part 28 is expanded outside so that the area
  • the magnetic resistance of the flow path of the leakage magnetic flux can be increased. It is possible to further reduce the leakage magnetic flux.
  • FIG. 4 is a top view of the thin iron plate 30 according to the third embodiment.
  • the outer diameter bridge portion 29 is a region surrounded by the outer periphery of the thin steel plate 30 constituting the rotor core 23 and the short side 22so on the outer peripheral side of the first magnet embedding hole 22. It is said.
  • the plate thickness d3 of the outer diameter bridge portion 29 is configured to be smaller than the plate thickness d1 of the thin steel plate 30.
  • the leakage flux of the inner diameter bridge portion 28 is reduced.
  • the leakage flux can be further reduced.
  • a torque motor can be realized.
  • the plate thickness d3 of the outer diameter bridge portion 29 may be the same as or different from the plate thickness d2 of the inner diameter bridge portion 28. Further, instead of providing the outer diameter bridge portion 29, a region corresponding to the outer diameter bridge portion 29 may be cut out from the thin steel plate 30.
  • FIG. 5 is a top view of the thin steel plate 30 according to the fourth embodiment.
  • the short side 22si on the inner peripheral side of the first magnet buried hole 22 and the short side 25s of the second magnet buried hole 25 facing the short side 22si are in contact with each other.
  • An elongated hole portion 27 that penetrates the inner diameter bridge portion 28 is provided. That is, the hole portion 27 is provided on the outer periphery of the inner diameter bridge portion 28.
  • the leakage magnetic flux from the side surface on the short side of the permanent magnet cross section to the inner diameter bridge portion 28 can be reduced by reducing the plate thickness.
  • the leakage magnetic flux can be further reduced, and a high torque motor can be realized.
  • the outer shape of the inner diameter bridge portion 28 the shape shown in the first and third embodiments can be applied.
  • FIG. 6 is a top view of the thin iron plate 30 according to the fifth embodiment.
  • an inner diameter bridge portion 28 is provided in a region surrounded by the first magnet embedding hole 22 and the two second magnet embedding holes 25 as in the first to third embodiments.
  • a hole portion 40 penetrating the inner diameter bridge portion 28 is provided in the vicinity of the center on the inner side of the inner diameter bridge portion 28.
  • the leakage magnetic flux can be reduced and a high torque motor can be realized by providing the hole portion 40 having an arbitrary shape.
  • the shape shown in the first and third embodiments can be applied.
  • FIG. 7 is a top view of the thin steel plate 30 according to the seventh embodiment.
  • the shape of the second magnet embedding hole 25 is also curved on the outer peripheral side accordingly. It has a shape that has By making the side surface of the second permanent magnet 26 a curved surface, the generated magnetic flux can be increased, and the leakage magnetic flux can be reduced by reducing the thickness of the portion on the side surface of the permanent magnet where the leakage magnetic flux is likely to be generated. it can. It is particularly useful for bonded magnets with a high degree of freedom in shape.
  • the cross-sectional shape of the second permanent magnet 26 in FIG. 7 is a kamaboko shape in which one of the two long sides is a straight line and the other one is a curve.
  • the shape is not limited to this and is U-shaped or V-shaped. It may be the shape.
  • the application field of the present invention is not particularly limited, and can be widely used as, for example, an electric motor including a permanent magnet embedded rotor.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Abstract

本永久磁石埋込型電動機は、固定子鉄心に巻線が巻回された固定子と、固定子の内周面とギャップを介して回転自在に設けられた回転子とを備えている。回転子は、ｑ軸上に設けられた第１磁石埋設孔とｄ軸上に設けられた第２磁石埋設孔とを有する回転子鉄心と、第１磁石埋設孔に挿入された第１永久磁石と、第２磁石埋設孔に挿入された第２永久磁石とを有している。回転子鉄心は、複数の薄板鉄板が積層されて構成され、その薄板鉄板において、第１磁石埋設孔の内周側の短辺と、その短辺と対向する２つの第２磁石埋設孔の短辺とで囲まれた領域である内径ブリッジ部の板厚は、薄板鉄板の板厚よりも小さい。

Description

永久磁石埋込型電動機
　本発明は、回転子鉄心に複数の永久磁石を所定間隔毎に埋め込んで構成される永久磁石埋込型回転子を有する永久磁石埋込型電動機に関する。
　このような技術分野において、従来、例えば、特許文献１に記載のような技術が知られている。特許文献１に開示されている回転子は、回転子の半径方向に断面長方形とした第１の永久磁石を外周から離し、かつｑ軸に沿って埋め込むとともに、第１の永久磁石の間に中心側にｄ軸と直角方向を長辺とした断面長方形の第２の永久磁石を埋め込んでいる。そして、第１永久磁石と第２永久磁石間には三角形のフラックスバリア孔を構成している。
　上記従来の構成では、第１磁石埋設孔と第２磁石埋設孔とに漏洩磁束を抑制するためのフラックスバリア孔が構成されている。ところが、フラックスバリア孔を設けると、磁石を長くするのに限界があり、発生磁束を十分に確保することが困難である。
　また、第１永久磁石と第２永久磁石間の鉄心で、内径側と外径側との回転子鉄心を保持している。このため、強度確保のためには連結部の鉄心幅を大きくせざるを得ず、漏洩磁束が増加する要因ともなっていた。
特開２００１－３３３５５３号公報
　本発明の永久磁石埋込型電動機は、次のような構成を有する。すなわち、固定子鉄心に巻線が巻回された固定子と、固定子の内周面とギャップを介して回転自在に設けられた回転子とを備えている。
　回転子は、ｑ軸上に設けられた第１磁石埋設孔とｄ軸上に設けられた第２磁石埋設孔とを有する回転子鉄心と、第１磁石埋設孔に挿入された第１永久磁石と、第２磁石埋設孔に挿入された第２永久磁石とを有している。
　回転子鉄心は複数の薄板鉄板が積層されて構成され、その薄板鉄板において、第１磁石埋設孔の内周側の短辺と、その短辺と対向する２つの第２磁石埋設孔の短辺とで囲まれた領域である内径ブリッジ部の板厚は、薄板鉄板の板厚よりも小さいことを特徴とする。
　第１永久磁石より発生する磁束は、内径ブリッジ部を通り同一永久磁石の逆磁極側もしくは第２永久磁石の逆磁極側へ流れる。内径ブリッジ部を介して磁束が流れる際、強度の確保のために内径ブリッジ部を大きくせざるを得ず、磁気抵抗が小さくなるため漏洩磁束が大きくなる。ここで、ブリッジ部の板厚をブリッジ部以外の板厚よりも薄く構成することで磁気抵抗が大きくなり漏洩磁束が低減できる。
　本発明によれば、磁石の漏れ磁束を最小限に低減することができ、電動機のさらなる高トルク化が可能となる。
図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型電動機の概略図である。 図２Ａは、同永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の上面図である。 図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ－２Ｂ断面図である。 図２Ｃは、同永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の薄板鉄板の上面図である。 図３は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の構成図である。 図４は、本発明の実施の形態３に係る永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の構成図である。 図５は、本発明の実施の形態４に係る永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の構成図である。 図６は、本発明の実施の形態５に係る永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の構成図である。 図７は、本発明の実施の形態６に係る永久磁石埋込型電動機の回転子鉄心の構成図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
　（実施の形態１）
　図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石埋込型電動機の断面図であり、回転中心となる回転軸に垂直な面に沿った断面を示している。電動機１０は、固定子１１と、固定子１１の内周側に配置される回転子２１とを備えている。
　固定子１１は、複数の薄板鋼板が軸方向に積層された固定子鉄心１４と、固定子鉄心１４に巻回された巻線（図示せず）とを含む。固定子鉄心１４は、ヨーク１２と、ヨーク１２の内周側に形成された複数のティース１３と、隣り合うティース１３間に形成された複数のスロット１５とを有する。巻線は集中巻または分布巻で巻回され、スロット１５に収納されている。
　回転子２１は、複数の第１磁石埋設孔２２および複数の第２磁石埋設孔２５が周方向に所定間隔で形成された回転子鉄心２３と、第１磁石埋設孔２２に埋設された第１永久磁石２４および第２磁石埋設孔２５に埋設された第２永久磁石２６とを含む。回転子鉄心２３は、複数の薄板鉄板を軸方向に積層することで構成している。第１永久磁石２４および第２永久磁石２６は、上下端板にて挟み込み固定されるか、もしくは樹脂や接着剤などで固着されている。また、回転子２１の円形面中央には回転軸２０が挿入されており、回転軸２０は、この円形面中央から垂直両方向に延伸している。回転子２１の回転軸２０は、軸受（図示せず）にて回転自在に支承される。そして、回転子２１は、固定子１１のティース１３の内周面とエアギャップを介して対向している。なお、回転軸２０が延伸する方向を軸方向とし、また、回転子２１の円形面において、回転軸２０の周りを周回する方向を周方向、回転軸２０の中心から外周へ放射する方向を半径方向として説明する。また、回転子２１の円形面の半径方向において、回転軸２０がある側を内周側、外周がある側を外周側として説明する。
　本実施の形態では、図１に示すように、回転子２１において、複数の第１永久磁石２４を周方向に等間隔で配置している。さらに、それぞれの第１永久磁石２４は、断面が長方形であり、半径方向が長辺となるように配置される。そして、これら第１永久磁石２４の周方向の間に、第２永久磁石２６をそれぞれ配置している。すなわち、第１永久磁石２４と第２永久磁石２６とを周方向に交互に配置している。それぞれの第２永久磁石２６は、断面が長方形であり、周方向が長辺、すなわち半径方向が短辺となるように配置される。また、それぞれの第２永久磁石２６は、第１永久磁石２４の内周側端部よりもさらに内周側で、かつ、それぞれが周方向に等間隔となるように配置される。
　また、第１永久磁石２４および第２永久磁石２６ともに断面の長方形の長辺側を磁極としている。すなわち、第１永久磁石２４の磁化方向はｑ軸に略垂直方向であり、第２永久磁石２６の磁化方向はｄ軸に略平行方向となっている。ここで、ｄ軸は、回転子２１の中心と回転子２１に形成された磁極の磁極中央部とを通る直線であり、ｑ軸は、回転子２１の中心と回転子２１に形成された磁極の磁極間部とを通る直線である。
　さらに、隣接する第１永久磁石２４の周方向に相対する面および第２永久磁石２６の外周側の面を同一極とし、これら３つの面で囲まれた領域を１つの磁極としている。本実施の形態では、このようにして、４つの磁極が形成された一例を示している。また、言い換えると、図１に示すように、ｑ軸は、隣接する第２永久磁石２６間を通り、さらに第１永久磁石２４の中心を通って、回転子２１の中心から半径方向に延伸している。また、ｄ軸は、隣接する第１永久磁石２４間を通り、さらに第２永久磁石２６の中心を通って、回転子２１の中心から半径方向に延伸している。
　なお、図１においては、回転子２１の極数は４であり、固定子１１のスロット数は６の場合を示しているが、本発明はこの組合せに限定されるものではなく、その他の組合せについても適用できる。また、第１永久磁石２４および第２永久磁石２６は、ネオジム焼結磁石、ネオジムボンド磁石、フェライト焼結磁石、フェライトボンド磁石などを用いるが、特にこれに限定するものではない。
　図２Ａは、第１永久磁石２４および第２永久磁石２６を挿入する前の回転子鉄心２３を示す上面図である。また、図２Ｂは、図２Ａの２Ｂ－２Ｂの断面を示す２Ｂ－２Ｂ断面図である。そして、図２Ｃは、回転子鉄心２３を構成する薄板鉄板３０の上面図である。図２Ａに示すように、第１磁石埋設孔２２および第２磁石埋設孔２５は、それぞれ挿入される第１永久磁石２４および第２永久磁石２６の断面積よりもわずかに大きい形状を有している。これより、当然のことながら、回転子鉄心２３において、複数の第１磁石埋設孔２２および複数の第２磁石埋設孔２５は、第１永久磁石２４および第２永久磁石２６と同様な配置関係で形成されている。すなわち、複数の第１磁石埋設孔２２は、回転子鉄心２３において、周方向に等間隔で、それぞれの孔形状が長方形で半径方向が長辺となるように配置されている。そして、複数の第２磁石埋設孔２５は、これら第１磁石埋設孔２２の周方向の間で、かつ第１磁石埋設孔２２の内周側端部よりもさらに内周側に、それぞれの孔形状が長方形で半径方向が短辺となるように配置されている。さらに、ｑ軸は、隣接する第２磁石埋設孔２５間を通り、さらに第１磁石埋設孔２２の中心を通って、回転子鉄心２３の中心から半径方向に延伸している。また、ｄ軸は、隣接する第１磁石埋設孔２２間を通り、さらに第２磁石埋設孔２５の中心を通って、回転子鉄心２３の中心から半径方向に延伸している。第１永久磁石２４および第２永久磁石２６は、それぞれ、この第１磁石埋設孔２２および第２磁石埋設孔２５に挿入され、端板などで機械的に固定されるか、もしくは接着剤や樹脂にて固着し固定される。
　なお、本実施の形態では、回転子鉄心２３の外周は、図２Ａのように真円形状とした例を挙げて説明するが、中心からの距離がｄ軸部分を最外径として、ｑ軸にいくにつれ中心からの距離が小さくなるような曲線もしくは直線で構成されていてもよい。
　回転子鉄心２３は、図２Ｂの２Ｂ－２Ｂ断面図に示すように、板厚ｄ１の薄板鉄板３０を複数枚積層して形成されている。また、それぞれの薄板鉄板３０は、第１磁石埋設孔２２および第２磁石埋設孔２５の位置が一致するように、軸方向に積層されている。これより、当然のことながら、薄板鉄板３０の表面の形状は、図２Ｃに示すように、図２Ａに示す回転子鉄心２３の上面形状と同じである。すなわち、薄板鉄板３０においても、複数の第１磁石埋設孔２２は、周方向に等間隔で、それぞれの孔形状が長方形で半径方向が長辺となるように、ｑ軸上に配置されている。そして、複数の第２磁石埋設孔２５は、これら第１磁石埋設孔２２の周方向の間で、かつ第１磁石埋設孔２２の内周側端部よりもさらに内周側に、それぞれの孔形状が長方形で半径方向が短辺となるように、ｄ軸上に配置されている。
　そして、図２Ｃに示すように、この薄板鉄板３０の第１磁石埋設孔２２の内周側の短辺２２ｓｉと、この短辺２２ｓｉに対向する２つの第２磁石埋設孔２５の短辺２５ｓで囲まれた略三角状の形状を成す領域を、内径ブリッジ部２８と称す。すなわち、薄板鉄板３０は、薄板鉄板３０の外周側を成す鉄板外周部３１と薄板鉄板３０の内周側を成す鉄板内周部３２とが、複数の内径ブリッジ部２８で接続された構成である。また、薄板鉄板３０の厚み方向において、図２Ｂに示すように、この内径ブリッジ部２８の板厚ｄ２は、薄板鉄板３０の板厚ｄ１よりも薄くなっている。すなわち、内径ブリッジ部２８は、薄板鉄板３０を例えばプレスなどで潰すことで薄肉化して、この板厚ｄ２がこれ以外の部分である鉄板外周部３１や鉄板内周部３２よりも薄くなるように形成されている。また、本実施の形態では、図２Ｃのように、第１磁石埋設孔２２と２つの第２磁石埋設孔２５とをそれぞれ互いに３つの最短距離となる直線での境界線２８ａによって結んだ領域を、このような内径ブリッジ部２８としている。以上のように、本実施の形態では、第１磁石埋設孔２２の内周側の短辺２２ｓｉと、短辺２２ｓｉに対向する２つの第２磁石埋設孔２５の短辺２５ｓと、それらを結ぶ３つの境界線２８ａによって囲まれた領域を内径ブリッジ部２８としている。
　このような構成にすると、回転子２１において漏洩磁束が内径ブリッジ部２８を通るが、板厚をｄ２に薄くすることで磁気抵抗が大きくなり、漏洩磁束が低減する。また、永久磁石断面の短辺側となる側面から内径ブリッジ部２８への漏洩磁束も、低減することができる。このため、磁石埋設孔側面に従来設けていたフラックスバリア孔を設けず、もしくは従来のものより小さくても漏洩磁束を低減することができ、永久磁石を大きくすることが可能となる。
　なお、薄板鉄板３０の縦断面において、内径ブリッジ部２８の境界は、図２Ｂの円形の部分拡大図２ＢＢで示すように、板厚ｄ１からｄ２へとなめらかに変化するような勾配２８ｃをつけている。この勾配２８ｃは、曲線や直線状に構成してもよく、あるいは階段状にしてもよい。
　回転子が回転したときの遠心力で発生する応力は、板厚ｄ１から板厚ｄ２へ変化する境界面に集中する。これに対し、この部分に勾配２８ｃを設けることで、応力は特定の箇所に集中せずに全体的に分散させることができるので、回転子の強度を確保でき、高速回転をすることができる。
　また、以下、実施の形態２～６として、薄板鉄板３０の構成を本実施の形態から部分的に変形させた例を挙げるが、回転子鉄心２３や回転子２１は以上説明した本実施の形態と同様に構成される。
　（実施の形態２）
　実施の形態１では、内径ブリッジ部２８を設ける範囲は、第１磁石埋設孔２２と２つの第２磁石埋設孔２５とをそれぞれ互いに３つの直線の境界線２８ａによって最短距離で結んだ領域とした。本実施の形態２では、図３に示すように、薄板鉄板３０の板厚ｄ１よりも薄い板厚ｄ２とした内径ブリッジ部２８の領域を、境界線２８ｂによって内外径側に大きくしている。すなわち、本実施の形態の内径ブリッジ部２８は、第１磁石埋設孔２２と２つの第２磁石埋設孔２５とをそれぞれ互いに結ぶ境界線２８ｂが、実施の形態１の境界線２８ａよりも外側に膨らむような領域となる形状としている。より具体的には、第１磁石埋設孔２２と第２磁石埋設孔２５間となる２つの境界線２８ｂは、鉄板外周部３１の方向に膨らみ、第２磁石埋設孔２５どうし間となる１つの境界線２８ｂは、鉄板内周部３２の方向に膨らんでいる。
　以上、本実施の形態では、内径ブリッジ部２８の領域が大きくなるように、内径ブリッジ部２８の埋設孔間の外形を外側に膨らませいる。そして、このように、板厚が小さい領域である内径ブリッジ部２８の一部を突出させて、内径ブリッジ部２８の面積を大きくすることで、漏洩磁束の流路の磁気抵抗を大きくすることができ、より漏洩磁束が低減する。
　（実施の形態３）
　図４は、実施の形態３における薄板鉄板３０の上面図である。図４に示すように、本実施の形態では、回転子鉄心２３を構成する薄板鉄板３０の外周と第１磁石埋設孔２２の外周側の短辺２２ｓｏとで囲まれる領域を外径ブリッジ部２９としている。この外径ブリッジ部２９の板厚ｄ３は薄板鉄板３０の板厚ｄ１よりも小さく構成されている。第１永久磁石２４から発生される磁束は内径ブリッジ部２８を通るものと、外径ブリッジ部２９を通るものが存在する。図１では内径ブリッジ部２８の漏洩磁束を低減するものであったが、これに加えて、外径ブリッジ部２９の板厚を小さくすることで、漏洩磁束をより低減することが可能となり、高トルクモータを実現できる。
　ここで、外径ブリッジ部２９の板厚ｄ３は、内径ブリッジ部２８の板厚ｄ２と同じ厚みでも良いし、異なる厚みでも良い。また外径ブリッジ部２９を設けることに代えて、その外径ブリッジ部２９に相当する領域部分を薄板鉄板３０から切り欠いても良い。
　（実施の形態４）
　図５は、実施の形態４における薄板鉄板３０の上面図である。図５に示すように、本実施の形態では、第１磁石埋設孔２２の内周側の短辺２２ｓｉおよびその短辺２２ｓｉに対向する第２磁石埋設孔２５の短辺２５ｓに接するように、内径ブリッジ部２８を貫通する、細長の空孔部２７を設けている。つまり、内径ブリッジ部２８の外周に空孔部２７を設けている。
　実施の形態１～３では、永久磁石断面の短辺側となる側面から内径ブリッジ部２８への漏洩磁束は板厚を小さくすることで低減することが可能であるが、内径ブリッジ部２８に空孔部２７をさらに設けることで漏洩磁束がさらに低減でき、高トルクモータを実現できる。なお、内径ブリッジ部２８の外形形状は、実施の形態１や３で示した形状が適用できる。
　（実施の形態５）
　図６は、実施の形態５における薄板鉄板３０の上面図である。図６に示すように、本実施の形態では、実施の形態１～３と同様に第１磁石埋設孔２２および２つの第２磁石埋設孔２５で囲まれた領域に内径ブリッジ部２８を設けている。さらに、本実施の形態では、その内径ブリッジ部２８の内部側の中央近傍に、内径ブリッジ部２８を貫通する空孔部４０を設けている。漏洩磁束が通過する内径ブリッジ部２８の鉄心の体積を極小化するために、任意形状の空孔部４０を設けることで、漏洩磁束を低減でき、高トルクモータを実現できる。なお、内径ブリッジ部２８の外形形状は、実施の形態１や３で示した形状が適用できる。
　（実施の形態６）
　図７は、実施の形態７における薄板鉄板３０の上面図である。図７に示すように、本実施の形態では、第２永久磁石２６の断面形状を長方形形状から曲面を持つ形状とするため、それに合わせて、第２磁石埋設孔２５の形状も外周側に曲面を持つような形状としたものである。第２永久磁石２６の側面を曲面とすることで、発生磁束を増加させることができるとともに、永久磁石側面の漏洩磁束が発生しやすい部分の厚みを小さくすることで、漏洩磁束を低減することができる。特に形状自由度の高いボンド磁石において有用である。
　なお図７の第２永久磁石２６の断面形状は、２つの長辺での１辺が直線で他の１辺が曲線となるカマボコ形としているが、これに限らずＵ字型やＶ字型の形状などであっても良い。
　本発明の利用分野は、特に制限はなく、例えば永久磁石埋込型回転子を備えた電動機として広範囲に利用することができる。
　１１　　固定子
　１２　　ヨーク
　１３　　ティース
　１４　　固定子鉄心
　１５　　スロット
　２０　　回転軸
　２１　　回転子
　２２　　第１磁石埋設孔
　２３　　回転子鉄心
　２４　　第１永久磁石
　２５　　第２磁石埋設孔
　２６　　第２永久磁石
　２７，４０　　空孔部
　２８　　内径ブリッジ部
　２９　　外径ブリッジ部
　３０　　薄板鉄板３０

Claims (8)

  1. 固定子鉄心に巻線が巻回された固定子と、前記固定子の内周面とギャップを介して回転自在に設けられた回転子とを備え、
    前記回転子は、
    ｑ軸上に設けられた第１磁石埋設孔と、ｄ軸上に設けられた第２磁石埋設孔とを有する回転子鉄心と、
    前記第１磁石埋設孔に挿入された第１永久磁石と、
    前記第２磁石埋設孔に挿入された第２永久磁石とを有し、
    前記回転子鉄心は複数の薄板鉄板が積層されて構成され、
    前記薄板鉄板において、前記第１磁石埋設孔の内周側の短辺と、その短辺と対向する前記第２磁石埋設孔の２つの短辺とで囲まれた領域である内径ブリッジ部の板厚は、前記薄板鉄板の板厚よりも小さいことを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
  2. 前記内径ブリッジ部の埋設孔間の外形を外側に膨らませたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
  3. 前記回転子鉄心の外周と第１磁石埋設孔の外周側の短辺で囲まれた領域である外径ブリッジ部の板厚は、前記薄板鉄板の板厚よりも小さい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。
  4. 前記回転子鉄心の外周と第１磁石埋設孔の外周側の短辺で囲まれた領域を切り欠いた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。
  5. 前記内径ブリッジ部を貫通する空孔部を、前記内径ブリッジ部の外周に設けたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
  6. 前記内径ブリッジ部を貫通する空孔部を、前記内径ブリッジ部の内部に設けたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
  7. 前記ブリッジ部の厚み方向の境界面は、任意の勾配を持つ曲線または直線で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
  8. 前記第１永久磁石の磁化方向はｑ軸に垂直方向であり、前記第２永久磁石の磁化方向はｄ軸に平行方向であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
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