(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の固定子鉄心の内周部に複数個のティース及びスロットが形成され、前記スロット内に巻線が配置されるように前記ティースに巻線が施された固定子と、
回転子鉄心の外周部に２ｎ個以上（ｎは１以上の自然数）の放射状の突起部が設けられ、前記突起部間にフェライト磁石が配置され、前記固定子の中空部にエアギャップを介して配置された回転子と、
を備える永久磁石型回転電機において、
前記突起部の突出方向に対する垂直方向の該突起部の側面と前記フェライト磁石の端部とが、前記突出方向に沿った形状になっており、
前記突起部の径方向の高さを、前記フェライト磁石の中央部の厚さよりも低く、かつ、前記フェライト磁石の端部の厚さよりも高くし、
前記フェライト磁石の中央部の厚さをＬm、前記突起部の径方向の高さをＬt、前記フェライト磁石の端部の厚さをＬme、とすると、Ｌm＞Ｌt＞Ｌme、としたことを特徴とする永久磁石型回転電機。
【請求項２】
前記突起部の周方向の突起幅を、磁極ピッチ（＝π×回転子外径／極数）の５から１１％の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項３】
前記フェライト磁石の中央部の厚さを、前記固定子と回転子との間のエアギャップ長の１０倍以上としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項４】
前記フェライト磁石の外周面の曲率半径を、前記回転子の半径の６０から１００％の範囲としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項５】
前記突起部の端部の角部のＲ形状の曲率半径をＲ２、前記フェライト磁石の固定子鉄心側の角部のＲ形状の曲率半径をＲ３、フェライト磁石の回転子鉄心側の角部のＲ形状の曲率半径をＲ４、とすると、Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４、としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項６】
前記回転子鉄心は電磁鋼板を複数枚積層して形成し、かつ、前記突起部を塊状鉄心により形成した後、両者を一体化した、又は、前記回転子鉄心及び前記突起部を塊状鉄心により形成した後、ボルト締結により一体化したことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項７】
前記回転子鉄心の外周面及び前記フェライト磁石の内周面を平面形状としたことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石型回転電機。
【請求項８】
前記回転子の回転位置を検出する位置センサを用いずに駆動されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の永久磁石型回転電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子の外周面に永久磁石を配置した永久磁石型回転電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子コアの外周部に複数個の放射状の突起部が設けられ、前記突起部間に厚さの薄い永久磁石が配置され、固定子の中空部にエアギャップを介して配置された回転子を備える永久磁石型回転電機において、前記突起部の径方向の高さを、前記永久磁石の中央部の厚さよりも低くした永久磁石型回転電機が開示されている（例えば、特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０３７１２２号公報（段落００２０〜００２２、図５）
【特許文献２】特開２００５−０６５４１７号公報（段落００２５、００３４、００３５、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１、２に記載された従来の技術によれば、ある程度のトルク脈動の低減が可能であるが、厚さの薄い永久磁石を用いているため、リラクタンストルクが小さく、平均トルクの低下を招いていた。【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、トルク脈動を低減しつつ高トルク化を実現する永久磁石型回転電機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、円筒状の固定子鉄心の内周部に複数個のティース及びスロットが形成され、前記スロット内に巻線が配置されるように前記ティースに巻線が施された固定子と、回転子鉄心の外周部に２ｎ個以上（ｎは１以上の自然数）の放射状の突起部が設けられ、前記突起部間にフェライト磁石が配置され、前記固定子の中空部にエアギャップを介して配置された回転子と、を備える永久磁石型回転電機において、前記突起部の突出方向に対する垂直方向の該突起部の側面と前記フェライト磁石の端部とが、前記突出方向に沿った形状になっており、前記突起部の径方向の高さを、前記フェライト磁石の中央部の厚さよりも低く、かつ、前記フェライト磁石の端部の厚さよりも高くし、前記フェライト磁石の中央部の厚さをＬm、前記突起部の径方向の高さをＬt、前記フェライト磁石の端部の厚さをＬme、とすると、Ｌm＞Ｌt＞Ｌme、としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る永久磁石型回転電機は、エアギャップ長に対して十分な径方向の厚さを有するフェライト磁石を用いた回転電機において、突起部を設けることにより、突極比を得ることが可能となり、トルクの低下を抑えつつトルク脈動を低減することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石型回転電機を示す横断面図である。
【図２】図２は、図１の部分拡大図である。
【図３】図３は、代表的なフェライト磁石とネオジム磁石の磁気特性を示す図である。
【図４】図４は、パーミアンス係数（＝磁石厚さ／エアギャップ長）と永久磁石の保磁力に対する内部反磁界比率との関係を示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１の永久磁石型回転電機における突起幅ピッチと空隙磁束密度の高調波成分との関係を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１の永久磁石型回転電機における突起幅ピッチとトルクとの関係を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１の永久磁石型回転電機における突起幅ピッチと力率との関係を示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１の永久磁石型回転電機におけるパーミアンス係数とトルクとの関係を示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１の永久磁石型回転電機におけるパーミアンス係数と突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）との関係を示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１の永久磁石型回転電機における磁石外周面の曲率半径／回転子半径と空隙磁束密度の高調波成分との関係を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石型回転電機を示す横断面図である。
【図１２】図１２は、実施の形態２の永久磁石型回転電機の回転子の拡大横断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態５に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明にかかる永久磁石型回転電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。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る永久磁石型回転電機を示す横断面図であり、図２は、図１の部分拡大図である。図１及び図２に示すように、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０は、円筒状の固定子鉄心２１の内周部に、ティース２２及びスロット２３が夫々２４個（一般的に、ｎを１以上の自然数とすると、ティース数は３ｎ個であるが、本発明は、それに限定するものではない。）形成され、スロット２３内に巻線が配置されるように、ティース２２に巻線が施された固定子２０と、シャフト３３に支持されて固定子２０の中空部にエアギャップを介して配置され、回転子鉄心３１の外周部に４個（２ｎ個；ｎは１以上の自然数）のフェライト磁石３２が配置された回転子３０と、を備えている。
【００１１】
実施の形態１の永久磁石型回転電機１０は、極数が４、スロット数が２４、相数が３、毎極毎相のスロット数が２の回転電機である。スロット２３内に配置される巻線は、図示を省略している。なお、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０の固定子鉄心２１及び回転子鉄心３１は、電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。
【００１２】
回転子鉄心３１の外周部には、周方向に等間隔に放射状の４個の突起部３４が設けられ、隣り合う突起部３４間にフェライト磁石３２が配置されている。実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、突起部３４の周方向の突起幅Ｓt（図２参照）を、π×回転子外径／極数で算出される磁極ピッチの５〜１１％の範囲としている。
【００１３】
また、突起部３４の径方向の高さＬt（図２参照）は、フェライト磁石３２の磁石中央部の厚さＬmよりも低く、磁石端部の厚さＬmeよりも高くし、磁石外周面の曲率半径Ｒ1は、回転子半径Ｒ０の６０％〜１００％の範囲としている。また、フェライト磁石３２の磁石中央部の厚さＬmは、回転子３０と固定子２０との間の径方向の空隙長であるエアギャップ長ｇmの１０倍以上としている。
【００１４】
次に、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０の効果について説明する。
【００１５】
＜磁石保磁力と必要な磁石厚さ＞
まず、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０で用いる磁石材料について説明する。図３は、代表的なフェライト磁石とネオジム磁石の磁気特性曲線であるＪ−Ｈ曲線及びＢ−Ｊ曲線を示す図である。
【００１６】
Ｊ−Ｈ曲線は、外部磁場によって永久磁石の磁化の大きさがどの位変化するかを表している。また、Ｂ−Ｈ曲線は、外部磁場の大きさに永久磁石の磁化を加えたトータルの磁束密度を表している。図３のＪ−Ｈ曲線とｘ軸（０点を通る水平軸）の交点は永久磁石の保磁力ｉＨｃと呼ばれるものである。保磁力ｉＨｃは、外部磁場による磁界に対する永久磁石の耐力を示している。
【００１７】
永久磁石に保磁力ｉＨｃよりも小さな磁界を加えた場合、この磁界を除去すると永久磁石の磁力は磁界を加える前の状態に戻る。しかしながら、保磁力ｉＨｃ以上の磁界を永久磁石に加えると、磁界を除去しても磁界を加える前の磁力よりも低下した状態となる。この現象は、永久磁石の減磁と呼ばれている。
【００１８】
一方、永久磁石に作用する磁界は、固定子２０の巻線に流れる電流によって作られる外部磁界Ｈｃと永久磁石の形状やギャップ長等で決まる反磁界Ｈｉｎとの和で求めることができる。反磁界Ｈｉｎは、特に、永久磁石の厚さＬmとエアギャップ長ｇmとによって決まり、永久磁石の表面積とギャップ表面積が同一と仮定した場合、パーミアンス係数Ｐｃ（＝永久磁石の厚さＬm／エアギャップ長ｇm）により、次の（１）式で求めることができる。（１）式において、Ｂｒは永久磁石の残留磁束密度（Ｂ−Ｈ曲線上のＨ＝０でのＢの値)、μ0は真空の比透磁率、μrは永久磁石のリコイル比透磁率である。
【数１】
0005646119.tif 000002
【００１９】
永久磁石型回転電機１０は、固定子２０の巻線に電流を流すことによりトルクを発生させるため、出来るだけ多くの電流を流せるように設計することが必要となる。そのため、フェライト磁石３２の保磁力ｉＨｃに対してフェライト磁石３２の内部反磁界Ｈｉｎの占める比率(Ｈｉｎ／ｉＨｃ)が小さくなるように設計することが必要となる。
【００２０】
次に、パーミアンス係数Ｐc（＝磁石厚さＬm／エアギャップ長ｇm）に対する内部反磁界比率(Ｈｉｎ／ｉＨｃ)  について検討する。図４は、パーミアンス係数Ｐcと永久磁石の保磁力ｉＨｃに対する内部反磁界Ｈｉｎの比率との関係を示す図であり、ネオジム磁石及びフェライト磁石での保磁力ｉＨｃに対する内部反磁界Ｈｉｎの比率を算出した結果である。
【００２１】
図４に示すように、ネオジム磁石とフェライト磁石では、同じパーミアンス係数Ｐc（磁石厚さＬm／エアギャップ長ｇm）であっても、保磁力ｉＨｃに対する内部反磁界Ｈｉｎの比率が異なっていることが分かる。永久磁石型回転電機１０の設計においては、内部反磁界Ｈｉｎの比率を１０％程度とするのが一般的であるが、この場合、図４に示すように、パーミアンス係数Ｐcは、ネオジム磁石の場合には５程度、フェライト磁石の場合には１０程度が必要となる。
【００２２】
一方、パーミアンス係数Ｐcを決定するエアギャップ長ｇmは、永久磁石型回転電機１０の製造方法や大きさによって異なるが、フェライト磁石型回転電機１０でもネオジム磁石型回転電機でも、表面磁石型回転電機（ＳＰＭ回転電機）であれば、通常、０．５〜２．０ｍｍ程度となる。そのため、例えば、エアギャップ長ｇm＝１ｍｍとした場合、上述のパーミアンス係数Ｐcを実現するために必要な磁石厚さＬmは、ネオジム磁石型回転電機では、約５ｍｍであるのに対し、フェライト磁石型回転電機１０では、約１０ｍｍとなる。
【００２３】
なお、ネオジム磁石型回転電機でもフェライト磁石型回転電機１０でも、低コスト化のために、磁石使用量ができるだけ少なくなるように設計する。そのため、上記の磁石厚さＬmを基準にして、永久磁石型回転電機の最大トルク等（最大電流通電時の磁界）の仕様を考慮した限界設計が行われる。
【００２４】
実施の形態１の永久磁石型回転電機１０は、保磁力が低いフェライト磁石３２を使用する回転電機において、エアギャップ長ｇmに対して磁石厚さＬmを厚くしなければならないという特徴に基づくものであり、フェライト磁石３２を用いる回転電機に適した構造となっている。
【００２５】
＜突起幅とトルク脈動＞
次に、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０のトルク脈動低減効果について説明する。永久磁石型回転電機１０のトルクは、フェライト磁石３２により発生する誘起電圧と固定子２０の巻線に通電する電流の積に概ね比例する。そのため、誘起電圧と通電電流波形が理想的な正弦波形状であれば、発生トルクは一定値となる。しかしながら、誘起電圧に高調波成分が含まれていると、トルク脈動が発生することとなる。
【００２６】
特に、３相の永久磁石型回転電機１０のトルク脈動は、電源周波数の６ｉ倍（ｉは整数；６ｆ、１２ｆ等）の成分が発生する。６ｆ成分のトルク脈動は、誘起電圧の５次、７次に起因するものであり、１２ｆ成分のトルク脈動は、誘起電圧の１１次、１３次に起因するものである。よって、永久磁石型回転電機１０のトルク脈動を低減するためには、誘起電圧の５次、７次、１１次、１３次の高調波成分をできる限り小さくする必要がある。
【００２７】
また、誘起電圧は、空隙磁束密度が時間変化することによって発生するものであるため、誘起電圧の高調波成分を小さくするためには、空隙磁束密度の高調波成分を小さくする必要がある。一方、平均トルクについては、誘起電圧の基本波成分つまり空隙磁束密度の基本波成分をできるだけ大きくする必要がある。
【００２８】
そこで、まず、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０の回転子３０の構造の空隙磁束密度の高調波成分を算出する。｛磁石幅／（回転子外径寸法×π／極数）｝×π＝磁石幅×極数／回転子外径寸法にて算出した磁石ピッチを２αとすると、エアギャップ中央部の周方向に対する空隙磁束密度Ｂｇ(θ)は、次の（２）式により算出することができる。ここで、磁石幅とは、永久磁石の回転方向の幅寸法である。（２）式において、γは高調波次数、ｇmはエアギャップ長、Ｌmは磁石の径方向の厚さ、μｒは永久磁石のリコイル比透磁率、Ｂｒは永久磁石の残留磁束密度である。但し、回転子３０の半径Ｒ０とフェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１は同一とした。
【数２】
0005646119.tif 000003
【００２９】
図５は、（２）式より求めた実施の形態１の永久磁石型回転電機１０における突起幅と空隙磁束密度の高調波成分との関係を示す図である。図５では、突起幅を、磁極ピッチ（＝回転子外径寸法×π／極数）を基準とした突起幅ピッチで表している。また、平均トルク及びトルク脈動について検討するため、空隙磁束密度の基本波成分、５次と７次の高調波成分の和、及び、１１次と１３次の高調波成分の和、に着目することとし、突起無し（突起幅ゼロ）の場合を基準とした。
【００３０】
図５に示すように、基本波成分は、突起幅ピッチを大きくすると低下する。これは、突起幅ピッチの増加により磁石量が低下するためである。一方、高調波成分は、突起幅ピッチの大きさにより大きく変化する。実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、基本波成分の低下を抑えつつ、高調波成分を低減するため、１１次と１３次の高調波成分を低減することとした。図５に示すように、１１次と１３次の高調波成分を、突起無しの場合のおよそ１／２以下とするためには、突起幅ピッチを５〜１１％にすることが必要となる。
【００３１】
＜突起幅とトルク＞
上記のように、一般的には、突起を設けると空隙磁束密度の基本波成分が低下してトルク低下を招く。しかし、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、フェライト磁石３２の厚さを厚くすることにより、リラクタンストルクを発生させてトルク低下を回避した。以下、この点について説明する。
【００３２】
永久磁石型回転電機１０のトルクＴは、磁束量とインダクタンスと電流で決定され、次の（３）式により求めることができる。（３）式において、Ｔｍはマグネットトルク、Ｔｒはリラクタンストルク、Ｐｎは極対数（４極の場合は２）である。マグネットトルクＴｍは、フェライト磁石３２の磁束量φｍとｑ軸電流ｉｑの積で表され、リラクタンストルクＴｒは、ｄ軸インダクタンスＬｄとｑ軸インダクタンスＬｑの差とｄ軸電流ｉｄ、ｑ軸電流ｉｑの積で表される。
【数３】
0005646119.tif 000004
【００３３】
なお、磁束量φｍは、永久磁石型回転電機１０の直列導体数Ｎｐｈ、空隙磁束密度Ｂｇ、磁極ピッチτｐ、コア幅Ｌｃ、巻線係数ｋｗ（永久磁石型回転電機１０の極数とスロット数等で決定）、より、次の（４）式及び（５）式により求めることができる。
【数４】
0005646119.tif 000005
【数５】
0005646119.tif 000006
【００３４】
また、ｄ軸インダクタンスＬｄ、ｑ軸インダクタンスＬｑは、夫々、次の（６）式、（７）式によりで近似することができる。（６）式、（７）式において、Ｎｓはスロット数、Ｃは並列回路数、ｎは巻線の巻数、Ｓｔは突起部の周方向の幅、Ｓｍは永久磁石の周方向の幅（Ｓｔ  <<  Ｓｍ）、ｇｍは永久磁石の周方向中央部でのエアギャップ長、ｇｔは突起部でのエアギャップ長、Ｌｍは永久磁石の径方向厚さ、μ０は真空の透磁率である。
【数６】
0005646119.tif 000007
【数７】
0005646119.tif 000008
【００３５】
以上より、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０のトルクＴは、次の（８）式で表される。
【数８】
0005646119.tif 000009
【００３６】
図６は、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０における突起幅ピッチとトルクとの関係を示す図である。図６は、（８）式を用いて実施の形態１の永久磁石型回転電機１０の突起幅ピッチに対するトルクを算出した結果である。図６に示すように、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、保磁力の低いフェライト磁石３２を用いているので、パミーアンス係数Ｐc向上のため磁石厚さＬmがエアギャップ長ｇmの１０倍以上となっている。これにより、ｄ軸インダクタンスＬｄに比べq軸インダクタンスＬｑが大きくなり、突極性を有する構造となるため、表面磁石型回転電機（ＳＰＭ回転電機）でありながらリラクタンストルクＴｒが発生する。その結果、図６に示すように、突起幅ピッチを大きくすることによりマグネットトルクＴｍは減少するものの、リラクタンストルクＴｒにより、トータルトルクＴの低下を回避することができている。
【００３７】
図７は、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０における突起幅ピッチと力率との関係を示す図であり、（６）式及び（７）式を用い、永久磁石型回転電機１０の突起幅ピッチに対する力率を算出した結果である。なお、電源容量をできるだけ小さくするためには、力率は大きい（１に近い）方がよい。図７に示すように、力率は、トルクすなわち通電する電流の大きさによって変化するもの、突起幅ピッチが大きくなるにつれ力率は低下する。そのため、力率低下を３％以下とするために、突起幅ピッチは、１３％以下にする必要がある。
【００３８】
＜磁石厚さとトルク＞
次に、突起高さ及び磁石厚さとトルクとの関係について検討する。図８は、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０におけるパーミアンス係数とトルクとの関係を示す図であり、(８)式を用い、磁石厚さとトルクとの関係について検討した結果である。図８に示すように、磁石厚さＬmが厚くなるに伴ってトルクＴが向上しており、磁石厚さＬm／エアギャップ長ｇmが２５付近で最大値に収束している。但し、磁石厚さＬmを厚くすると磁石使用量が増加するため、磁石コストの増加につながる。そのため、トルクＴを向上しつつ、磁石使用量を最小化し、減磁を回避するため、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、磁石厚さＬm／エアギャップ長ｇmを１０以上とすることとした。
【００３９】
＜磁石厚さと突極比＞
次に、図９を参照して、磁石厚さＬmと突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）について説明する。図９は、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０におけるパーミアンス係数と突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）との関係を示す図であり、（６）式及び（７）式を用い、磁石厚さＬmとリラクタンストルクＴｒの関係について検討した結果である。図９に示すように、磁石厚さＬmの増加に伴い、突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）も増加している。図６に示したように、突起幅を増加させることにより、マグネットトルクＴｍは減少するが、トータルトルクＴにはあまり変化がない。これは、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、磁石厚さＬm／エアギャップ長ｇm＝パーミアンス係数Ｐcを約１０としたことにより、表面磁石型回転電機であっても突極比（Ｌｑ／Ｌｄ）を向上させることでリラクタンストルクＴｒを有効活用できているためである。
【００４０】
＜フェライト磁石の曲率半径とトルク脈動＞
次に、フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１を変更することによるトルク脈動低減について説明する。（２）式及び図５は、フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１が回転子半径Ｒ０と同一と仮定した場合の検討結果であったが、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１を、回転子半径Ｒ０よりも小さくすることにより、更なるトルク脈動低減を図った。
【００４１】
フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１を回転子半径Ｒ０よりも小さくした場合の空隙磁束密度Ｂｇを、（１）式を拡張した数値シミュレーションにより求めた。図１０に、フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１／回転子半径Ｒ０と空隙磁束密度の高調波成分との関係を示す。平均トルクおよびトルク脈動について検討するため、図５の場合と同様、空隙磁束密度の基本波成分（１次成分）、５次と７次の高調波成分の和、１１次と１３次の高調波成分の和、に着目することとした。なお、空隙磁束密度の高調波成分はＲ１＝Ｒ０の場合を基準とした。
【００４２】
図１０に示すように、基本波成分及び高調波成分共に、Ｒ１を小さくするに伴い低下している。高調波成分は、できるだけ低減した方が良いが、基本波成分は、損失の増加に繋がるためできるだけ低下を抑制することが必要である。そのため、実施の形態１の永久磁石型回転電機１０では、フェライト磁石３２の外周面の曲率半径Ｒ１を回転子半径Ｒ０の６０％以上として、基本波成分の低下を抑制しつつ、トルク脈動の低減を図った。
【００４３】
実施の形態２．
＜磁石端部形状の変更＞
図１１は、本発明の実施の形態２に係る永久磁石型回転電機を示す横断面図であり、図１２は、実施の形態２の永久磁石型回転電機の回転子の拡大横断面図である。実施の形態２の永久磁石型回転電機２１０は、極数が４、スロット数が２４、相数が３、毎極毎相のスロット数が２の回転電機である。
【００４４】
実施の形態２の永久磁石型回転電機２１０では、フェライト磁石２３２の端部の角部及び突起部２３４の端部の角部及び根元部を、夫々、角部に丸みをつけたＲ形状としている。フェライト磁石２３２の固定子鉄心２１側の角部のＲ形状の曲率半径をＲ３、回転子鉄心２３１側の角部のＲ形状の曲率半径及び突起部２３４の根元部のＲ形状の曲率半径をＲ４、突起部２３４の端部の角部のＲ形状の曲率半径をＲ２とすると、実施の形態２の永久磁石型回転電機２１０では、Ｒ２＜Ｒ３＜Ｒ４となるようにしている。このようにすることにより、突起部２３４の強度及びq軸インダクタンスＬｑを確保しつつ、フェライト磁石２３２端部での漏れ磁束を抑制することが可能となり、高トルク化を実現することができる。
【００４５】
実施の形態３．
＜突起部の形態１＞
図１３は、本発明の実施の形態３に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。実施の形態１の永久磁石型回転電機１０は、突起部３４を有する回転子鉄心３１を電磁鋼板を複数枚積層して形成しているが、実施の形態３の回転子３３０は、回転子鉄心３３１と突起部３３４とを別々に分割して形成した後、一体化している。具体的には、回転子鉄心３３１は電磁鋼板を複数枚積層して形成し、突起部３３４は、塊状鉄心により形成している。このような構造とすることにより、小型回転電機等の場合、突起部３３４の幅寸法が小さく、電磁鋼板の打ち抜きが難しい場合や、強度確保が困難な場合にも突起部３３４を形成することが可能となる。これにより、小型回転電機等であっても、低トルク脈動化と高トルク化が実現可能となる。
【００４６】
実施の形態４．
＜突起部の形態２＞
図１４は、本発明の実施の形態４に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。実施の形態３の回転子３３０は、回転子鉄心３３１を、電磁鋼板を複数枚積層して形成し、突起部３３４を、塊状鉄心により形成したが、実施の形態４の回転子４３０は、回転子鉄心４３１及び突起部４３４を、塊状鉄心により形成した後、ボルト締結等により一体化している（図示は省略）。このような構造とすることにより、電磁鋼板の打ち抜きが難しい場合等にも、回転子４３０を形成することが可能となる。
【００４７】
実施の形態５．
＜永久磁石形状＞
図１５は、本発明の実施の形態５に係る永久磁石型回転電機の回転子を示す拡大横断面図である。実施の形態１〜４の回転子３０、２３０、３３０、４３０では、回転子鉄心３１、２３１、３３１、４３１の外周面及びフェライト磁石３２、２３２、３３２、４３２の内周面は、円弧面形状としているが、実施の形態５の回転子５３０では、回転子鉄心５３１の外周面及びフェライト磁石５３２の内周面を平面形状とした。これにより、フェライト磁石５３２の加工が容易になり、フェライト磁石５３２の低コスト化を図ることができる。
【００４８】
実施の形態６．
＜センサレス駆動＞
通常の永久磁石型回転電機では、回転子の回転位置に基づいて固定子の巻線に電流を通電する必要があるため、光学式エンコーダ等の位置センサが必要である。しかしながら、本発明の永久磁石型回転電機は、突極性を有しているので、回転電機の突極比で回転子の回転位置をセンシングすることが可能である。そのため、実施の形態６では、位置センサを用いずに回転電機を駆動することとした。これにより、回転電機の小型化や信頼性を向上（故障の可能性のある部品の削減）させることができる。
【００４９】
また、本発明に係る回転電機は、低保磁力のフェライト磁石３２、２３２、３３２、４３２を使用しているため、ネオジム磁石を用いた回転電機に比べ磁束密度が低く、磁気飽和し難くなっている。そのため、電流値や回転子３１、２３１、３３１、４３１の位置に対する突極比の変動が少なく、センサレスでの位置決め運転が可能である。これにより、この回転電機を搭載した機械装置の高性能化をも実現することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１０，２１０  永久磁石型回転電機、２０  固定子、２１  固定子鉄心、２２  ティース、２３  スロット、３０，２３０，３３０，４３０，５３０  回転子、３１，２３１，３３１，４３１，５３１  回転子鉄心、３２，２３２，５３２  フェライト磁石、３３  シャフト、３４，２３４，３３４，４３４  突起部。
【要約】
円筒状の固定子鉄心の内周部に複数個のティース及びスロットが形成され、前記スロット内に巻線が配置されるように前記ティースに巻線が施された固定子と、回転子鉄心の外周部に２ｎ個以上（ｎは１以上の自然数）の放射状の突起部が設けられ、前記突起部間にフェライト磁石が配置され、前記固定子の中空部にエアギャップを介して配置された回転子と、を備える永久磁石型回転電機において、前記突起部の径方向の高さを、前記フェライト磁石の中央部の厚さよりも低くした。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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