JP2008206308A - 永久磁石式回転電機 - Google Patents

Abstract

【課題】誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる回転電機を提供する。
【解決手段】固定子11に設けられたティース12には巻線13が分布巻により巻回されている。回転子14の外周面に、固定子11のティース間距離ＴＳより小さな幅Ｗ１の第１溝19が、各磁極のｄ軸20を挟んで両側に形成されている。第１溝19は、第１溝19のｄ軸20から遠い側の縁部19ｂまでの回転子周方向の距離がティース間距離ＴＳの１．３倍以下になるように形成されている。回転子14の外周面には、永久磁石17の回転子外周に最も近い端部の近くに形成されたブリッジ部21の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝22ａ，22ｂが形成されている。第２溝22ａ，22ｂは幅方向の中心と回転子14の中心軸とを結ぶ直線23と、ｄ軸20との成す電気角θが５４度程度の位置に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、永久磁石式回転電機に係り、詳しくは複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機に関する。

永久磁石を回転子（ロータ）のコア（鉄心）に埋め込んだ埋込磁石型同期電動機（所謂ＩＰＭモータ）は、電流位相を制御することにより、リラクタンストルクを利用することができ、電流位相を制御することにより最大トルクの制御が可能になる。

車両に搭載される電動機では、トルクリプルを低下させることが求められている。このトルクリプルは出力トルクの変動分を、平均トルクに対する百分率で示すものであり、一般的に、トルクリプルが大きいほど電動機の振動および騒音が大きくなることが知られている。従来、トルクリプル及び鉄損が小さい電動機が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特許文献１に提案された電動機は、分布巻により形成された複数の巻線相を有する固定子と、複数の磁極を有し、かつ固定子に向い合う外周を有する回転子とを備えている。図１０に示すように、回転子４１は、鉄又は鉄合金等の磁性体からなるコア体４２を有し、コア体４２には複数の磁極を構成する永久磁石４３が埋込まれている。回転子４１の外周には溝４４が形成されている。溝４４のうち、外周表面からの深さが最も深い底点４５と回転子４１の中心とを結ぶ直線４６は、その底点４５に最も近い磁極の中心線４７に対して４０°以上４４°未満の電気角度φをなす。

また、直線４６が中心線４７に対して４４°以上５３°以下の電気角度φをなす場合は、トルクリプルを低下させる効果が小さくなるが、無負荷誘起電圧中の高調波の含有率を小さくすることができることが開示されている。
特開２００４−３２８９５６号公報

特許文献１に記載の電動機では、回転子４１の外周に前記条件を満たす溝４４を形成することにより、トルクリプル（トルク脈動）を低減することができる。しかし、永久磁石が埋設された回転子を備えた永久磁石式回転電機では、誘起電圧のピーク、トルク脈動だけでなく、コギングトルク（未通電時のトルク脈動）を低減することも重要である。特許文献１にはコギングトルクの低減に関しては配慮がなされていない。

本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる永久磁石式回転電機を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機である。そして、固定子に設けられたティースには巻線が分布巻により巻回され、前記回転子の各磁極において、前記回転子の外周面に、各磁極のｄ軸を挟んで両側に第１溝が形成されるとともに、前記永久磁石の回転子外周に最も近い端部の近くに形成されたブリッジ部の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝が形成されている。前記第１溝は回転子内周側に最も近い底部と、前記底部の両側に第１溝の縁である縁部を有し、前記縁部は、前記底部の中央から回転子の周方向の固定子のティース間距離の１／２の範囲内かつ前記ｄ軸を超えない範囲内において、前記底部より回転子外周側かつ回転子の最外部の回転半径より回転子の内周側に位置する壁面のうちで、最も前記底部から回転子の周方向に遠い部分である。そして、前記第１溝のｄ軸から遠い側の縁部までの回転子の周方向の距離が前記固定子のティース間距離の１．３倍以下になるように形成されている。ここで、第１溝がｄ軸と交差する位置に１個形成されている場合は、２個の第１溝がそれぞれｄ軸を含む位置に形成された結果として１個になったものと見なす。また、第１溝が１個の場合もその幅はティース間距離より小さく形成される。また、第１溝の開口部となる回転子外周側の端部に、回転子の最外部の回転半径より回転子の中心軸までの距離が小さく、かつティースと対向した状態でティースと永久磁石との吸引力が、ティースが回転子の最外部と対応したときと同等になる凹部が連続する場合、すなわち固定子と回転子とのギャップに対して磁気的に無視できるほどの凹部がある場合は、その凹部を除いた部分の開口部の周方向の長さを「第１溝の幅」とする。例えばギャップに対して３０％未満の深さを持つ凹部の場合、磁気的に無視できるので、その部分は第１溝とはみなさない。

この発明では、第２溝が存在することにより誘起電圧及びトルク脈動を低減でき、第１溝を前記の状態で設けることにより、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

ここで、第１溝の回転子内周側に最も近い部分が連続する（たとえば底が回転子周方向に平坦な）場合、全体を底部とするが、第１溝の縁部について「前記底部を中央とした回転子の周方向の固定子のティース間距離の範囲内において、」についてはその底部の中央を基準として回転子の周方向の固定子のティース間距離の範囲を定義する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１溝は、各磁極のｄ軸を中央として回転子の周方向に前記ティース間距離以上の間隔を設けて２箇所に形成されている。この発明では、２個の第１溝がｄ軸を含む位置で連続して１個になる状態で形成される場合に比較して、コギングトルクの低減効果が向上する。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１溝の幅は、前記ティース間距離の１／２に設定されている。この発明では、２個の第１溝の幅がティース間距離に近い場合に比較して、コギングトルクの低減効果が向上する。

請求項４に記載の発明は、複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機である。そして、固定子に設けられたティースには巻線が分布巻により巻回され、前記回転子の各磁極において、前記回転子の外周面に、各磁極のｄ軸を挟んで両側に第１溝が形成されるとともに、前記永久磁石の回転子外周に最も近い端部の近くに形成されたブリッジ部の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝が形成されている。前記第１溝は、幅が前記固定子のティース間距離より小さく、前記第１溝のｄ軸から遠い側の縁部までの回転子の周方向の距離が前記固定子のティース間距離の１．３倍以下になるように形成されている。

ここで、第１溝がｄ軸と交差する位置に１個形成されている場合は、２個の第１溝がそれぞれｄ軸を含む位置に形成された結果として１個になったものと見なす。また、第１溝が１個の場合もその幅はティース間距離より小さく形成される。また、第１溝の開口部となる回転子外周側の端部に、回転子の最外部の回転半径より回転子の中心軸までの距離が小さく、かつティースと対向した状態でティースと永久磁石との吸引力が、ティースが回転子の最外部と対応したときと同等になる凹部が連続する場合、すなわち固定子と回転子とのギャップに対して磁気的に無視できるほどの凹部がある場合は、その凹部を除いた部分の開口部の周方向の長さを「第１溝の幅」とする。例えばギャップに対して３０％未満の深さを持つ凹部の場合、磁気的に無視できるので、その部分は第１溝とはみなさない。この発明においても、誘起電圧及びトルク脈動を低減でき、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

請求項５に記載の発明は、前記第１溝は矩形断面の溝であり、前記矩形断面のうち、前記第１溝の開口側角部が前記第１溝の縁部であり、前記縁部間距離が前記第１溝の幅である。なお、一般に電磁鋼板に溝を形成する場合、角部にＲをつけたり、面取りをつけたりする。この場合、Ｒまたは面取り部に隣接する辺を延長した場合に、その交点を角部とする。この発明においても、誘起電圧及びトルク脈動を低減でき、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

請求項６に記載の発明は、前記第１溝は台形断面の溝であり、前記台形断面の平行な辺のうち短い辺が前記第１溝の底部であり、前記台形断面の平行な辺のうち長い辺の両端に相当する角部が前記第１溝の縁部であり、前記縁部間距離が前記第１溝の幅である。なお、一般に電磁鋼板に溝を形成する場合、角部にＲをつけたり、面取りをつけたりする。この場合、Ｒまたは面取り部に隣接する辺を延長した場合に、その交点を角部とする。この発明においても、誘起電圧及びトルク脈動を低減でき、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

請求項７に記載の発明は、請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載の発明において、前記回転子の最外部と前記縁部との前記回転子の半径方向距離が、前記固定子と前記回転子とのギャップの３０％未満である。すなわち、ギャップに対して３０％以上の深さをもつ様に第１溝を形成することにより、より確実にコギングトルクを低減することができる。

本発明によれば、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる永久磁石式回転電機を提供することができる。

以下、本発明を電動機に具体化した一実施形態を図１〜図６にしたがって説明する。図１（ａ）は永久磁石式回転電機としての電動機の半分に対応する模式図である。
図１（ａ）に示すように、固定子（ステータ）１１は、円筒状で内側に複数のティース１２が等間隔で設けられている。ティース１２には、巻線（コイル）１３が一般の３相の分布巻で巻回されている。

固定子１１の内側には、回転子（ロータ）１４が配置されている。回転子１４は、略円板状の電磁鋼板を複数枚（例えば数十枚）積層したロータコア１５と、ロータコア１５の中心に貫挿されたロータ軸（回転軸）１６とを備えている。そして、回転子１４は、ロータコア１５の外周面がティース１２と所定の間隔を置いた状態で、図示しないハウジングの軸受けにロータ軸１６を介して回転可能に支持されている。

ロータコア１５には、複数個の永久磁石１７が埋め込まれている。永久磁石１７は、ロータコア１５を周方向に等分割した各仮想領域に、電気角が１８０°毎に配置されている。即ち各仮想領域毎に磁極が構成されている。この実施形態では、各永久磁石１７は、断面矩形の平板状に形成され、着磁方向が厚さ方向となるように着磁されている。また、永久磁石１７は、一磁極当たり２個ずつ設けられるとともに、回転子１４の外周側に向かって拡がるＶ字状で同じ側（例えば、回転子１４の外周側）が同極になるように配置されている。また、隣り合う仮想領域に配置された永久磁石１７同士は、回転子１４の外周側が異なる極になるように配置されている。例えば、ある一組のＶ字配置の永久磁石１７が、ティース１２側がＳ極になるように配置されると、隣の仮想領域に配置される永久磁石１７は、ティース１２側がＮ極になるように配置される。

ロータコア１５には、永久磁石１７のｑ軸側の端部に連続する状態でフラックスバリア（孔）１８が設けられている。フラックスバリア１８は、永久磁石１７の最も回転子外周に近い部分（端部）よりも回転子外周に近い外周近接部１８ａを有するように形成されている。この実施形態では、外周近接部１８ａは永久磁石１７の外側部の延長線上に存在するように形成されている。

ロータコア１５の外周面、即ち回転子１４の外周面には、第１溝１９が、各磁極のｄ軸２０を挟んで両側に位置するように２個形成されている。第１溝１９はそれぞれ回転子１４の内周側に最も近い底部１９ａと、底部１９ａの両側に第１溝の縁である縁部１９ｂを有する。縁部１９ｂは、底部１９ａの中央を基準として回転子１４の周方向のティース間距離ＴＳの範囲内かつｄ軸２０を超えない範囲内において、底部１９ａより回転子１４の外周側かつ回転子１４の最外部の回転半径より回転子１４の内周側に位置する壁面のうちで、最も底部１９ａの中央から回転子の周方向に遠い部分である。本実施形態の場合、第１溝１９はほぼ矩形断面形状に形成され、縁部１９ｂはその壁面になる。なお、矩形断面のうち開口側角部を縁部１９ｂと見ることもできる。また、縁部１９ｂ間が第１溝１９の幅Ｗ１となる。したがって幅Ｗ１はティース間距離ＴＳより小さくなる。また、２つの第１溝１９は、各磁極のｄ軸２０を中央として回転子１４の周方向にティース間距離ＴＳ以上の間隔を設けて形成されている。両第１溝１９は、各磁極のｄ軸２０に対して対称に形成されている。各第１溝１９は、ｄ軸から遠い側の縁部１９ｂまでの距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．３倍以下に形成されている。この実施形態では各第１溝１９は、断面矩形状に形成されるとともに、深さが幅Ｗ１の値より小さく形成されている。

また、回転子１４の外周面には、各磁極の永久磁石１７の回転子外周に最も近い角部（端部）の近くに形成されたブリッジ部２１の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸２０側に第２溝２２ａ，２２ｂが形成されている。この実施形態では、第２溝２２ａ，２２ｂは、幅方向の中心と回転子１４の中心軸とを結ぶ直線２３と、ｄ軸２０との成す電気角θが５４度程度の位置に形成されている。第２溝２２ａ，２２ｂは、断面三角形状に形成されるとともに、幅Ｗ２が第１溝１９の幅Ｗ１の数倍に形成され、深さは第１溝１９より浅く形成されている。最も深い部分は直線２３よりｄ軸から遠い側になるように形成されている。

次に前記のように構成された電動機の作用を説明する。
電動機が負荷状態で駆動される場合は、固定子１１の巻線１３に３相の電流が供給されて固定子１１に回転磁界が発生し、回転子１４に回転磁界が作用する。そして、回転磁界と永久磁石１７との間の磁気的な吸引力及び反発力により回転子１４が回転磁界と同期して回転する。

永久磁石１７の誘起電圧が電動機の端子電圧以上となる高速領域では、永久磁石１７の中心に固定子１１の回転磁界が減磁力となるように弱め界磁制御が行われる。誘起電圧が低ければ、高速回転時の弱め界磁制御に要する電流量が少なくなり、モータ効率が高くなる。

ｄ軸２０の近くに第１溝１９が存在することにより当該部分を通過する永久磁石１７の磁束が少なくなってトルクが小さくなる。第１溝１９を間隔を置いて形成した場合は、両第１溝１９を連続するように幅Ｗ１の２倍の大きさの第１溝を形成した場合に比較して、回転子１４から出てティース１２に入る磁束の量の変動が少なくなり、コギングトルクの低減効果が向上する。

ティース間距離ＴＳを２ｍｍ、第１溝１９の幅Ｗ１をティース間距離ＴＳの１／２である１ｍｍ、深さを０．５ｍｍとし、第２溝２２ａ，２２ｂの幅Ｗ２を５．６ｍｍ、深さを０．３ｍｍとした場合について、第１溝１９及び第２溝２２ａ，２２ｂの位置を変更して、電動機のコギングトルク、トルク、誘起電圧及びトルク脈動（トルクリプル）をシミュレーションで求めた。

具体的には、直線２３とｄ軸２０との成す電気角θが５４度及び５８度の場合について、第１溝１９の無い場合及び第１溝１９の形成位置を、第１溝１９のｄ軸２０から遠い側の縁までの距離Ｄが、ティース間距離ＴＳのＮ倍のときの各値を求めた。結果を図３〜図６に示す。なお、図３〜図６において、横軸が示す第１溝位置は、前記Ｎ（即ち、Ｄ／ＴＳ）を意味し、Ｎが０の場合は距離Ｄがティース間距離ＴＳの０倍、即ち第１溝１９の無い場合を意味する。Ｎが０．５の場合は距離Ｄがティース間距離ＴＳの０．５倍の位置に形成された場合である。本実施例ではティース間距離ＴＳが２ｍｍなので距離Ｄは１ｍｍとなり、幅Ｗ１が１ｍｍであるから、図２（ａ）に示すように、両第１溝１９がそれぞれｄ軸２０を含む位置に形成されて、結果として１個になった場合を意味する。また、Ｎが１の場合は距離Ｄがティース間距離ＴＳの１倍、即ち図２（ｂ）に示すように、両第１溝１９がｄ軸２０を中央として回転子１４の周方向にティース間距離ＴＳの間隔を設けて形成されている場合を意味する。以下、ｄ軸２０から横軸のＮに対応する間隔が設けられて両第１溝１９が形成された場合を意味する。Ｎが１以上の範囲が、各磁極のｄ軸を中央として回転子１４の周方向にティース間距離ＴＳ以上の間隔を設けて２箇所に形成されている場合に相当する。

図３〜図６から、第１溝１９の位置及び第２溝２２ａ，２２ｂの位置が電動機のコギングトルク、トルク、誘起電圧及びトルク脈動に影響を与えることが確認された。そして、第１溝１９を同じ位置に設けた場合で比較すると、第２溝２２ａ，２２ｂの位置が、電気角θが５８度の場合に比較して５４度の方がコギングトルク、トルク、誘起電圧及びトルク脈動のいずれにおいても優れていることが確認された。

電気角θが５４度の場合について各特性に対する第１溝１９の位置の影響を比較すると、図３から、コギングトルクは距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．３倍以下と４．１倍以上で第１溝１９の無い場合より低減されることが確認できる。図４から、トルクは、距離Ｄがティース間距離ＴＳの０．６倍で極大で、０．６倍より大きい場合は距離Ｄの増加に伴って低減することが確認できる。図５から、誘起電圧は、第１溝１９を設けることにより低下し、距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．５倍以上４．８倍以下では低減効果が低いことが確認できる。図６から、トルク脈動は、距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．３倍以下及び３．５倍以上で低減することが確認できる。以上のことから、第１溝１９を距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．３以下になるように形成すれば、トルクの低下を抑制した状態で、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

また、Ｎが０．５、すなわち第１溝１９の間に鉄心が残る状態（第１溝１９の間に間隔がある状態）を注目すると、Ｎが０．５からコギングトルクが急激に低下している。トルクについてもＮが０．５より大きい点で極大になり、誘起電圧についても０．５より大きい点で極小になっている。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）固定子１１のティース１２には巻線１３が分布巻により巻回されている。回転子１４の外周面には、ティース間距離ＴＳより小さな幅Ｗ１の第１溝１９が、各磁極のｄ軸２０を挟んで両側に位置するように２個、かつ第１溝１９のｄ軸２０から遠い側の縁部１９ｂまでの距離Ｄがティース間距離ＴＳの１．３倍以下になるように形成されている。また、回転子１４の外周面には、永久磁石１７の回転子外周に最も近い角部付近に形成されたブリッジ部２１の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝２２ａ，２２ｂが形成されている。したがって、誘起電圧、トルク脈動だけでなくコギングトルクも低減することができる。

（２）第１溝１９が各磁極のｄ軸２０を中心としてティース間距離ＴＳ以上の間隔を設けて２箇所に形成されると、２個の第１溝１９がｄ軸２０を含む位置で連続して１個になる状態で形成される場合に比較して、コギングトルクの低減効果が向上する。

（３）第１溝１９の幅Ｗ１がティース間距離ＴＳの１／２に設定されると、２個の第１溝１９がティース間距離ＴＳに近い場合に比較して、コギングトルクの低減効果が向上する。

（４）第２溝２２ａ，２２ｂを、その幅方向の中心と回転子１４の中心軸とを結ぶ直線２３と、ｄ軸２０との成す電気角θが５４度の位置に形成すると、コギングトルクを確実に低減することができる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 第１溝１９は、幅Ｗ１がティース間距離ＴＳより小さければよく、ティース間距離ＴＳの１／２に限らず、１／２より大きくても小さくてもよい。しかし、いずれの場合も両第１溝１９はｄ軸２０を含まない状態で形成される。

○ 第１溝１９の深さはコギングトルクに殆ど影響を与えないため、深さを幅Ｗ１の値より大きくしてもよい。
○ 第１溝１９の形状は、断面矩形状に限らず、例えば、断面半円状あるいはＶ字溝としてもよい。

○ 「縁部１９ｂは、底部１９ａを中央とした回転子の周方向の固定子のティース間距離ＴＳの範囲内かつｄ軸２０を超えない範囲内において、底部１９ａより回転子外周側かつ回転子の最外部の回転半径より回転子の内周側に位置する壁面のうちで、最も底部１９ａから回転子の周方向に遠い部分である。」を例示すると、次のようになる。図７（ａ）に示すように、底部１９ａの幅が開口部の幅より狭い断面台形状の第１溝１９の場合、底部１９ａに連続する両壁面の底部１９ａから最も遠い部分が縁部１９ｂになる。また、図７（ｂ）に示すように、第１溝１９の断面形状が、開口部より内側部分の幅が大きな形状の場合、底部１９ａより回転子外周側かつ回転子の最外部の回転半径より回転子の内周側に位置する壁面のうちで、最も底部１９ａから回転子の周方向に遠い部分が縁部１９ｂとなる。どちらの場合も第１溝１９の幅Ｗ１は、縁部１９ｂ間の距離である。

○ 図７（ａ）においては台形断面の溝であり、台形断面の平行な辺のうち短い辺に相当する部分、すなわち１９ａが第１溝の底部であり、台形断面の平行な辺のうち長い辺の両端に相当する角部に相当する１９ｂが第１溝の縁部であり、縁部１９ｂ間の距離が第１溝の幅Ｗ１とみることもできる。

○ 第１溝１９の幅Ｗ１とは、第１溝１９の断面形状が矩形や台形などのように、底部１９ａに連続するとともに回転子１４の外周側に向かって壁面が直線状に延びる場合は、開口部を挟んだ両縁部１９ｂ間の距離が幅Ｗ１になる。しかし、例えば、図７（ｃ）に示すように、第１溝１９の開口部となる回転子外周側の端部に、回転子１４の最外部の回転軌跡より回転子１４の内側になる凹部２４が連続する場合は、所定の条件を満たす場合、見かけ上、凹部２４が第１溝１９の一部を構成していても、凹部２４を第１溝１９に含めない。したがって、ｄ軸２０から遠い側の縁部１９ｂは凹部２４との境になる。また、図７（ｄ）に示すように、凹部２４が第１溝１９よりｄ軸２０側に存在する場合も同様である。なお、凹部２４を第１溝１９の一部と見なさない所定の条件は、凹部２４の影響が磁気的に無視できる場合を意味する。例えば、固定子１１と回転子１４のギャップに対して、回転子１４の最外周から凹部２４までの距離（凹部の深さ）が３０％未満の場合を意味する。上記の構成を言い換えると、回転子１４の最外部と縁部１９ｂとの回転子１４の半径方向距離が、固定子１１と回転子１４とのギャップの３０％未満となるように第１溝が形成されている。すなわち、ギャップに対して３０％以上の深さをもつ様に第１溝を形成されている。車両駆動用の回転電機の場合、その体格と寸法公差、加工精度の面からも、ギャップに対して３０％以上の溝を形成すればより確実にコギングを低減することができる。

○ 第２溝２２ａ，２２ｂの深さは第１溝１９の深さより浅い必要はなく、第１溝１９の深さ以上であってもよい。
○ 第２溝２２ａ，２２ｂの形状は、断面三角形状に限らない。例えば、図８に示すように、断面台形状としてもよい。

○ 各磁極に埋設される永久磁石１７は、平板状の永久磁石１７が２個Ｖ字状に配置された構成に限らない。例えば、永久磁石１７を平板状ではなく、図９（ａ）に示すように、厚さ方向において円弧状に湾曲した板状とし、各磁極に１個の永久磁石１７を回転子１４の中心軸側が凸となる状態で設けてもよい。この場合、２個の平板状の永久磁石１７をＶ字状に配置する場合に比較して、磁束の流れにとっては好ましい。しかし、永久磁石１７の製作し易さ及び取り扱い易さの点からは、平板状の永久磁石１７のＶ字配置の方が好ましく、ロータコア１５の強度の面からもＶ字配置の方が好ましい。

○ 図９（ｂ）に示すように、永久磁石１７が、平板状に形成されるとともに厚さ方向に着磁されたものが各磁極に１個ずつ設けられ、かつ回転子１４の半径方向と直交する方向に延びる状態で配置されている構成でもよい。この場合、同じ極数であればＶ字状配置に比較して、永久磁石１７の数が少なくなり、回転子１４の組立が容易になる。

○ 各磁極の永久磁石１７を複数に分割された永久磁石１７で構成する場合、各永久磁石１７を円弧状に湾曲した板状としてもよい。断面円弧状の永久磁石１７は、円弧が長いと割れ易いが、円弧が短い永久磁石１７を使用することにより、断面円弧状でも割れ難くなる。

○ 回転子１４の極数は８極に限らず、４極以上の偶数極であればよく、回転子１４の大きさにより適宜設定される。
○ 電動機に限らず発電機に適用してもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機であって、固定子に設けられたティースには巻線が分布巻により巻回され、前記回転子の外周面には、固定子のティース間距離より小さな幅の第１溝が、各磁極のｄ軸を中心として２個対称に、前記ティース間距離以上の間隔で、かつ第１溝のｄ軸から遠い側の縁までの距離が前記ティース間距離の１．３倍以下になるように形成されるとともに、前記永久磁石のｑ軸側に形成されたブリッジ部の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に前記第１溝より浅い第２溝が形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。

（２）請求項１〜請求項３及び前記技術的思想（１）のいずれか一項に記載の発明において、前記第２溝は幅方向の中心と回転子の中心軸とを結ぶ直線と、ｄ軸との成す電気角θが５４度程度の位置に形成されている。

一実施形態を示し、（ａ）は回転電機の部分模式図、（ｂ）は（ａ）において一点鎖線で囲まれた部分の拡大図。 （ａ），（ｂ）は第１溝の位置関係を示す模式図。 第１溝及び第２溝の位置とコギングトルクの関係を示すグラフ。 第１溝及び第２溝の位置とトルクの関係を示すグラフ。 第１溝及び第２溝の位置と誘起電圧の関係を示すグラフ。 第１溝及び第２溝の位置とトルク脈動の関係を示すグラフ。 （ａ）〜（ｄ）は別の実施形態の第１溝の形状を示す部分模式図。 別の実施形態の第２溝の形状を示す部分模式図。 （ａ），（ｂ）は別の実施形態のロータコアを示す部分模式図。 従来技術の回転子の部分模式図。

符号の説明

Ｄ…距離、ＴＳ…ティース間距離、Ｗ１，Ｗ２…幅、１１…固定子、１２…ティース、１３…巻線、１４…回転子、１５…ロータコア、１７…永久磁石、１９…第１溝、１９ａ…底部、１９ｂ…縁部、２０…ｄ軸、２１…ブリッジ部、２２ａ，２２ｂ…第２溝。

Claims (7)

1. 複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機であって、
   固定子に設けられたティースには巻線が分布巻により巻回され、
   前記回転子の各磁極において、前記回転子の外周面に、各磁極のｄ軸を挟んで両側に第１溝が形成されるとともに、前記永久磁石の回転子外周に最も近い端部の近くに形成されたブリッジ部の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝が形成され、
   前記第１溝は回転子内周側に最も近い底部と、前記底部の両側に第１溝の縁である縁部を有し、
   前記縁部は、前記底部の中央から回転子の周方向の固定子のティース間距離の１／２の範囲内かつ前記ｄ軸を超えない範囲内において、前記底部より回転子外周側かつ回転子の最外部の回転半径より回転子の内周側に位置する壁面のうちで、最も前記底部から回転子の周方向に遠い部分であり、
   前記第１溝のｄ軸から遠い側の縁部までの回転子の周方向の距離が前記固定子のティース間距離の１．３倍以下になるように形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
2. 前記第１溝は、各磁極のｄ軸を中央として回転子の周方向にティース間距離以上の間隔を設けて２箇所に形成されている請求項１に記載の永久磁石式回転電機。
3. 前記第１溝の幅は、前記ティース間距離の１／２に設定されている請求項１又は請求項２に記載の永久磁石式回転電機。
4. 複数個の永久磁石がロータコア内に埋め込まれた回転子を備えた永久磁石式回転電機であって、
   固定子に設けられたティースには巻線が分布巻により巻回され、
   前記回転子の各磁極において、前記回転子の外周面に、各磁極のｄ軸を挟んで両側に第１溝が形成されるとともに、前記永久磁石の回転子外周に最も近い端部の近くに形成されたブリッジ部の幅が最も狭くなる部分よりもｄ軸側に第２溝が形成され、
   前記第１溝は、幅が前記固定子のティース間距離より小さく、前記第１溝のｄ軸から遠い側の縁部までの回転子の周方向の距離が前記固定子のティース間距離の１．３倍以下になるように形成されていることを特徴とする永久磁石式回転電機。
5. 前記第１溝は矩形断面の溝であり、
   前記矩形断面のうち、前記第１溝の開口側角部が前記第１溝の縁部であり、
   前記縁部間の距離が前記第１溝の幅である、請求項４に記載の永久磁石式回転電機。
6. 前記第１溝は台形断面の溝であり、
   前記台形断面の平行な辺のうち短い辺が前記第１溝の底部であり、
   前記台形断面の平行な辺のうち長い辺の両端に相当する角部が前記第１溝の縁部であり、
   前記縁部間の距離が前記第１溝の幅である、請求項４に記載の永久磁石式回転電機。
7. 前記回転子の最外部と前記縁部との前記回転子の半径方向距離が、前記固定子と前記回転子とのギャップの３０％未満である、請求項４から請求項６のうちいずれか一項に記載の永久磁石式回転電機。

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