(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁石挿入孔に磁石を挿入した回転子を有する永久磁石式電動機において、
前記磁石挿入孔は、
ロータの径方向に延びる側面の外周側端部に設けられた第１の磁束障壁と、
外周側のロータの周方向に延びる側面に、当該側面の周方向端部から所定距離を空けて設けられた第２の磁束障壁と、
を備え、
前記第１の磁束障壁における外周ブリッジ部最短点を通過し、前記第２の磁束障壁に接する直線と、外周面に接する直線との角度をθと、
前記第２の磁束障壁に接する前記直線と前記第２の磁束障壁との接点をｓと、前記接点ｓから前記外周面へ引いた垂線と前記外周面との交点をｐと、前記垂線の延長線と前記回転子の外周面との交点をｒとした場合に、前記交点ｐから前記接点ｓまでの距離をｙと、前記交点ｐから前記交点ｒまでの距離をｗとすると、
２／θ＜ｙ／ｗ
の関係があることを特徴とする永久磁石式電動機。
【請求項２】
前記第２の磁束障壁は、第１の直径からなる第１の円弧と、
前記第１の円弧から前記外周面へ引いた垂線と、
第２の直径からなる第２の円弧と、
前記第２の円弧から前記外周面へ引いた垂線と、
前記第１の円弧と前記第２の円弧に円接する第３の円弧と、
からなることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式電動機。
【請求項３】
前記第２の直径は、前記第１の直径と等しいことを特徴とする請求項２に記載の永久磁石式電動機。
【請求項４】
前記第２の磁束障壁は、円弧状であることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石式電動機。
【請求項５】
前記磁石は、第１の磁石および第２の磁石がＶ字に配置された構造であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の永久磁石式電動機。
【請求項６】
前記回転子は、複数の前記磁石を多層に配置した構造であり、
前記回転子の最外周に配置された前記磁石の前記磁石挿入孔は、前記第２の磁束障壁を備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の永久磁石式電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転子に永久磁石を挿入した永久磁石式電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転子に永久磁石を挿入するための磁石挿入孔の角部に、円弧状の磁束障壁を設けた永久磁石式電動機がある（特許文献１参照）。当該永久磁石式電動機では、円弧状の磁束障壁により、上記角部に応力が集中するのを防止している。
【特許文献１】特開平９−２９４３４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の永久磁石式電動機では、電動機の高速回転時、磁石挿入孔の角部に応力は集中しないものの、磁石挿入孔の磁束障壁に応力が集中し、磁石挿入孔にかかる応力集中を効果的に緩和できないといった問題があった。
【０００４】
本発明は、こうした問題に鑑みてなされたものであり、磁石挿入孔にかかる応力集中をより緩和することができる永久磁石式電動機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的達成のため、本発明に係る永久磁石式電動機では、磁石挿入孔は、ロータの径方向に延びる側面の外周側端部に設けられた第１の磁束障壁と、外周側のロータの周方向に延びる側面に、当該側面の周方向端部から所定距離を空けて設けられた第２の磁束障壁と、を備える。そして、第１の磁束障壁における外周ブリッジ部最短点を通過し、第２の磁束障壁に接する直線と、外周面に接する直線との角度をθと、第２の磁束障壁に接する直線と第２の磁束障壁との接点をｓと、接点ｓから外周面へ引いた垂線と外周面との交点をｐと、垂線の延長線と回転子の外周面との交点をｒとした場合に、交点ｐから接点ｓまでの距離をｙと、交点ｐから交点ｒまでの距離をｗとすると、２／θ＜ｙ／ｗの関係がある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、磁石挿入孔の外周側角部近傍の外周面で、かつ、磁石と磁石挿入孔の側面との距離より長い距離、第１の磁束障壁から離れて、第２の磁束障壁を備えることで、磁石挿入孔にかかる応力集中をより緩和することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下に、本発明の第１乃至第６の実施形態に係る永久磁石式電動機について、図１乃至図１４を参照して説明する。
【０００８】
（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る永久磁石式電動機について、図１乃至図８を参照して説明する。上記永久磁石式電動機は、回転子および固定子を備える。次に、上記永久磁石式電動機の回転子について図１および図２を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ１の上部断面図、図２は、図１に示す複数の磁石６のうちの一の磁石６を示す断面拡大図である。図１に示すように、回転子であるロータ１は、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の磁石６を複数備えている。図２に示すように、磁石６は、ロータ１に設けられた磁石挿入孔２に挿入される。ここで、磁石挿入孔２は、磁石挿入孔２の外周側角部近傍の側面９（図４参照）に、第１の磁束障壁である側面エアギャップ３を備える。更に、磁石挿入孔２は、上記外周側角部近傍の外周面５（図４参照）に第２の磁束障壁である外周辺エアギャップ１４を備えている。
【０００９】
次に、外周辺エアギャップ１４の詳細構造について図３を参照して説明する。図３は、図２に示す外周辺エアギャップ１４の詳細構造を示す断面拡大図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る外周辺エアギャップ１４は、外周面５、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２、第３の円弧１４３、垂線１４４および垂線１４５からなる。ここで、第３の円弧１４３は、第１の円弧１４１と第２の円弧１４２に円接している。また、垂線１４４は、第１の直径ｄからなる第１の円弧１４１から外周面５へ垂直に引いた線であり、垂線１４５は、第２の直径ｅからなる第２の円弧１４２から外周面５へ垂直に引いた線である。このようにすることで、後述するように、外周辺エアギャップ１４の外周部、すなわち、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２および第３の円弧１４３にかかる応力集中を緩和している。
【００１０】
次に、磁石挿入孔２における外周辺エアギャップ１４の位置について、図４および図５を参照して説明する。図４は、図２に示す外周辺エアギャップ１４の位置を示す断面拡大図、図５は、図４に示す磁石接触幅Ｌ−ｃと側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力の関係を示す図である。ここで、磁石接触幅Ｌ−ｃは、図４に示すように、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の最短距離Ｌと、磁石６と磁石挿入孔２の側面９との距離であるクリアランスｃとの差である。また、図５は、高速回転時、コアの質量を０としたときの上記関係を示している。図５に示すように、磁石接触幅Ｌ−ｃが０になった途端に、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力が増加している。これは、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の間の外周面５に磁石６が接触しない場合、図４に示すように、磁石６の荷重は主に外周辺エアギャップ１４の端点ｋ付近にかかるためである。
【００１１】
一方、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の間の外周面５に磁石６が少しでも接触する場合、すなわち、磁石接触幅Ｌ−ｃが０でない場合、磁石６の荷重は、主に磁石６の上記接触部分にかかる。この場合、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力は増加しない。そこで、第１の実施形態では、図４に示したように、磁石６と磁石挿入孔２の側面９との距離であるクリアランスｃより、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の最短距離Ｌを長くしている。これにより、磁石６の角部は、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の間の外周面５に確実に接触するので、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力の増加を防止できる。
【００１２】
次に、外周辺エアギャップ１４の効果について、図６乃至図８を参照して説明する。図６は、図２に示す外周辺エアギャップ１４の効果を示す遠心力解析での応力コンター図である。図６（ａ）は外周辺エアギャップ１４なしの場合の応力を、図６（ｂ）は外周辺エアギャップ１４ありの場合の応力を示している。なお、外周ブリッジ部の幅は同じとしてある。図６（ａ）に示すように、外周辺エアギャップ１４が無い場合、側面エアギャップ３の円弧部に、高速回転時の遠心力による応力が集中している。このため、従来の永久磁石式電動機の回転子では、外周ブリッジ部が破断しないように、外周ブリッジ部の幅を広くし、強度を確保していた。しかし、外周ブリッジ部の幅を広くすると、外周ブリッジ部から磁石の磁束が漏れ、ステータ側に有効に磁束を鎖交させることができなくなる。すなわち、トルク低下につながる。
【００１３】
一方、外周辺エアギャップ１４が有る場合、図６（ｂ）に示すように、高速回転時の遠心力により側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力を１７％低減することができる。代わりに、外周辺エアギャップ１４の外周部に、高速回転時の遠心力による応力が発生している。ここで、外周辺エアギャップ１４の外周部は、上記のように、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２および第３の円弧１４３からなる。これから、図６に示したように、外周辺エアギャップ１４が無い場合に側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力と比べて、外周辺エアギャップ１４の外周部にかかる応力を低減することができる。
【００１４】
よって、外周辺エアギャップ１４が有る場合、磁石挿入孔２にかかる応力集中、すなわち、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力集中および外周辺エアギャップ１４の外周部にかかる応力集中をより緩和することができる。従って、ロータ１の外周ブリッジ部の幅を広くして、強度を確保する必要がなくなるので、外周ブリッジ部からの磁石磁束の漏れを低減でき、トルク低下を防止できる。または、外周ブリッジ部の幅をより狭くしても、高速回転時の遠心力による応力に耐えられるので、磁石６をより外周側に配置して外周ブリッジ部の幅を狭くすることで、磁石磁束の漏れを低減でき、トルクを増加することができる。
【００１５】
図７は、図２に示す外周辺エアギャップ１４の効果を示す磁束線図、図８は、図２に示す外周辺エアギャップ１４の効果を示す出力特性である。図７および図８では、外周辺エアギャップ１４が無い場合に側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力と同じ応力が、外周辺エアギャップ１４が有る場合における上記円弧部にかかるように、外周ブリッジ部の幅を調整している。すなわち、外周辺エアギャップ１４が無い場合に比べ、外周辺エアギャップ１４が有る場合、外周ブリッジ部の幅を狭くしている。ここで、図７（ａ）は外周辺エアギャップ１４が無い場合の磁束線を、図７（ｂ）は外周辺エアギャップ１４が有る場合の磁束線を示している。図７に示すように、外周辺エアギャップ１４が無い場合に比べて、外周辺エアギャップ１４が有る場合、極間ブリッジ部８を通って隣の極へ漏れる磁束線が低減する。また、図８に示すように、外周辺エアギャップ１４が無い場合に比べて、外周辺エアギャップ１４が有る場合、磁石磁束を１０％、最大トルクを７．６％、高速回転時の出力トルクを１２％向上させることができる。
【００１６】
以上より、第１の実施形態に係る永久磁石式電動機は、磁石挿入孔２に磁石６を挿入したロータ１を有する。また、磁石挿入孔２は、磁石挿入孔２の外周側角部近傍の側面９に設けられた側面エアギャップ３と、上記外周側角部近傍の外周面５に設けられた外周辺エアギャップ１４とを備えている。更に、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の最短距離Ｌは、磁石６と磁石挿入孔２の側面９とのクリアランスｃより長くしている。これから、磁石６の角部は、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ１４の間の外周面５に確実に接触するので、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力の増加を防止できる。また、磁石挿入孔２は外周辺エアギャップ１４を備えているので、磁石挿入孔２にかかる応力集中、すなわち、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力集中をより緩和することができる。
【００１７】
また、外周辺エアギャップ１４は、外周面５、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２、第３の円弧１４３、垂線１４４および垂線１４５からなる。ここで、第３の円弧１４３は、第１の円弧１４１と第２の円弧１４２に円接している。また、垂線１４４は、第１の直径ｄからなる第１の円弧１４１から外周面５へ垂直に引いた線であり、垂線１４５は、第２の直径ｅからなる第２の円弧から外周面５へ垂直に引いた線である。これより、外周辺エアギャップ１４の外周部、すなわち、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２および第３の円弧１４３にかかる応力集中を緩和することができる。これから、磁石挿入孔２にかかる応力集中、すなわち、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力集中および外周辺エアギャップ１４の外周部にかかる応力集中をより緩和することができる。これから、ロータ１の外周ブリッジ部の幅をより狭くしても応力に耐えられる。よって、磁石６をより外周側に配置して外周ブリッジ部の幅を狭くすることで、磁石磁束の漏れを低減でき、トルクを増加することができる。
【００１８】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ２１（図９参照）について、第１の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ１と異なる点を中心に図９および図１０を参照して説明する。また、第２の実施形態に係るロータ２１について、第１の実施形態に係るロータ１と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。ここで、第２の実施形態に係るロータ２１は、第１の実施形態に係るロータ１とほとんど同じである。第２の実施形態に係るロータ２１が、第１の実施形態に係るロータ１と異なる点は、磁石挿入孔２２（図９参照）が異なることだけである。
【００１９】
次に、第２の実施形態に係る磁石挿入孔２２について、図９および図１０を参照して説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ２１の一の磁石挿入孔２２を示す断面拡大図である。第１の実施形態と同様に、回転子であるロータ２１は、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の磁石６を複数備えている。磁石６は、第１の実施形態と同様に、ロータ２１に設けられた磁石挿入孔２２に挿入される。ここで、磁石挿入孔２２は、第１の実施形態の磁石挿入孔２とほとんど同じである。磁石挿入孔２２が、磁石挿入孔２と異なることは、外周辺エアギャップ２４の位置が異なることだけである。すなわち、磁石挿入孔２２は、第１の実施形態と同様に、磁石挿入孔２２の外周側角部近傍の側面９に側面エアギャップ３を備える。更に、磁石挿入孔２２は、第１の実施形態と同様に、外周面５に第２の磁束障壁である外周辺エアギャップ２４を備える。しかし、磁石挿入孔２２は、第１の実施形態と異なり、磁石挿入孔２と比べて磁石６の中心部に近い位置に、外周辺エアギャップ２４を備えている。なお、外周辺エアギャップ２４は、第１の実施形態の外周辺エアギャップ１４と同じ構造である。これから、第１の実施形態と同様の効果を取得している。
【００２０】
次に、第２の実施形態に係る磁石挿入孔２２における外周辺エアギャップ２４の位置について説明する。第２の実施形態では、後述する角度θ[°]、ｙ／ｗに基づいて、外周辺エアギャップ２４の位置を決定する。図９に示すように、角度θ[°]は、側面エアギャップ３における外周ブリッジ部最短点ｍを通過し、外周辺エアギャップ２４に接する直線ｈと、外周面５に接する直線ｇとの角度である。ここで、外周ブリッジ部最短点ｍは、外周ブリッジ部のうち、ロータ外周面７と側面エアギャップ３との距離が最短となる部分である外周ブリッジ部最短部２１１と、側面エアギャップ３の円弧部との接点である。また、外周辺エアギャップ２４に接する直線ｈと外周辺エアギャップ２４の外周面との接点をｓとし、接点ｓから外周面５へ引いた垂線ｔと外周面５との交点をｐとする。更に、垂線ｔの延長線ｕとロータ外周面７との交点をｒとし、交点ｐから接点ｓまでの距離をｙと、交点ｐから交点ｒまでの距離をｗとする。第２の実施形態では、２／θ＜ｙ／ｗとなるように、外周辺エアギャップ２４の位置を決定している。
【００２１】
図１０は、図９に示す角度θ[°]、ｙ／ｗと応力の関係を示す図である。図１０では、高速回転時、磁石６の質量を０とした場合において、角度θ[°]およびｙ／ｗを変化させた場合における側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力を示している。なお、図１０では、外周辺エアギャップ２４が無い場合、高速回転時の遠心力により側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力を１００％としている。図１０に示すように、角度θ[°]とｙ／ｗが大きいほど、高速回転時の遠心力により側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力は低減する。そこで、高速回転時の遠心力により側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力を１０％以上低減させるためには、おおよそ２／θ＜ｙ／ｗの関係を満たせばよいことがわかる。これから、２／θ＜ｙ／ｗの関係を満たすことで、側面エアギャップの円弧部の形状および大きさ、外周辺エアギャップの外周部の大きさ、形状および位置等を変化させても、側面エアギャップの円弧部にかかる応力集中を緩和できる。
【００２２】
以上より、第２の実施形態に係る永久磁石式電動機は、磁石挿入孔２２に磁石６を挿入したロータ２１を有する。磁石挿入孔２２は、側面エアギャップ３および外周辺エアギャップ２４を備える。また、側面エアギャップ３における外周ブリッジ部最短点ｍを通過し、外周辺エアギャップ２４に接する直線ｈと、外周面５に接する直線ｇとの角度をθとする。直線ｈと外周辺エアギャップ２４との接点ｓから外周面５へ引いた垂線ｔと外周面５との交点をｐと、垂線ｔの延長線ｕとロータ外周面７との交点をｒとする。更に、交点ｐから接点ｓまでの距離をｙと、交点ｐから交点ｒまでの距離をｗとすると、２／θ＜ｙ／ｗの関係を満たすようにする。これにより、第１の実施形態と同様に、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力集中をより緩和することができる。
【００２３】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ３１（図１１参照）について、第１の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ１と異なる点を中心に図１１を参照して説明する。また、第３の実施形態に係るロータ３１について、第１の実施形態に係るロータ１と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。ここで、第３の実施形態に係るロータ３１は、第１の実施形態に係るロータ１とほとんど同じである。第３の実施形態に係るロータ３１が、第１の実施形態に係るロータ１と異なる点は、磁石挿入孔３２（図１１参照）が異なることと、外周ブリッジ部３１１（図１１参照）に孔３４（図１１参照）を備えることだけである。
【００２４】
次に、第３の実施形態に係るロータ３１について、図１１を参照して説明する。図１１は、本発明の第３の実施形態に係るロータ３１の一部を示す断面拡大図である。図１１に示すように、回転子であるロータ３１は、第１の実施形態と同様に、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の磁石６を複数備えている。磁石６は、第１の実施形態と同様に、ロータ３１に設けられた磁石挿入孔３２に挿入される。ここで、磁石挿入孔３２は、第１の実施形態の磁石挿入孔２とほとんど同じである。磁石挿入孔３２が、磁石挿入孔２と異なることは、外周辺エアギャップを備えていないことだけである。すなわち、磁石挿入孔３２は、第１の実施形態と同様に、磁石挿入孔３２の外周側角部近傍の側面９に、側面エアギャップ３を備える。ロータ３２は、外周辺エアギャップの代わりに、磁石挿入孔３２の外周側角部近傍の外周ブリッジ部３１１に孔３４を備えている。これから、第１の実施形態と同様の効果を取得できる。また、ロータ３２は、外周ブリッジ部３１１に、磁石挿入孔３２と別個独立に、孔３４を備えている。これから、第１の実施形態と異なり、磁石接触幅Ｌ−ｃを０にしても、側面エアギャップ３の円弧部にかかる応力は増加しないので、側面エアギャップ３に孔３４をより近づけることができる。
【００２５】
以上より、第３の実施形態に係る永久磁石式電動機は、磁石挿入孔３２に磁石６を挿入したロータ３１を有する。磁石挿入孔３２は、磁石挿入孔３２の外周側角部近傍の側面９に設けられた側面エアギャップ３を備え、ロータ３１は、外周側角部近傍の外周ブリッジ部３１１に孔３４を備える。これから、第１の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００２６】
（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ４１（図１２参照）について、第１の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ１と異なる点を中心に図１２を参照して説明する。また、第４の実施形態に係るロータ４１について、第１の実施形態に係るロータ１と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。ここで、第４の実施形態に係るロータ４１は、第１の実施形態に係るロータ１とほとんど同じである。第４の実施形態に係るロータ４１が、第１の実施形態に係るロータ１と異なる点は、磁石挿入孔４２（図１２参照）が異なることだけである。
【００２７】
次に、第４の実施形態に係るロータ４１について、図１２を参照して説明する。図１２は、本発明の第４の実施形態に係るロータ４１の一部を示す断面拡大図である。図１２に示すように、回転子であるロータ４１は、第１の実施形態と同様に、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の磁石６を複数備えている。磁石６は、第１の実施形態と同様に、ロータ４１に設けられた磁石挿入孔４２に挿入される。ここで、磁石挿入孔４２は、第１の実施形態の磁石挿入孔２とほとんど同じである。磁石挿入孔４２が、磁石挿入孔２と異なることは、外周辺エアギャップ４４の構造が異なることだけである。すなわち、磁石挿入孔４２は、第１の実施形態と同様に、磁石挿入孔４２の外周側角部近傍の側面９に側面エアギャップ３を備える。更に、磁石挿入孔４２は、第１の実施形態と同様に、上記外周側角部近傍の外周面５に、第２の磁束障壁である外周辺エアギャップ４４を備える。また、磁石６と磁石挿入孔４２の側面９との距離であるクリアランスｃより、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ４４の最短距離Ｌを長くする。外周辺エアギャップ４４は、第１の実施形態と異なり、円弧状である。これから、第１の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００２８】
以上より、第４の実施形態に係る永久磁石式電動機は、磁石挿入孔４２に磁石６を挿入したロータ４１を有する。磁石挿入孔４２は、側面エアギャップ３および外周辺エアギャップ４４を備える。外周辺エアギャップ４４は、円弧状である。これから、第１の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００２９】
（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ５１について、第４の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ４１と異なる点を中心に図１３を参照して説明する。また、第５の実施形態に係るロータ５１について、第４の実施形態に係るロータ４１と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。ここで、第５の実施形態に係るロータ５１は、第４の実施形態に係るロータ４１とほとんど同じである。第５の実施形態に係るロータ５１が、第４の実施形態に係るロータ４１と異なる点は、２つの磁石５６１、５６２（図１３参照）がＶ字に配置されたことだけである。
【００３０】
次に、第５の実施形態に係るロータ５１について、図１３を参照して説明する。図１３は、本発明の第５の実施形態に係るロータ５１の一部を示す断面拡大図である。図１３に示すように、回転子であるロータ５１は、第４の実施形態と異なり、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の第１の磁石５６１と長方形の第２の磁石５６２とがＶ字に配置された構造を複数備えている。また、第１の磁石５６１と第２の磁石５６２は、ロータ５１に設けられた磁石挿入孔５２に挿入される。ここで、磁石挿入孔５２は、第４の実施形態の磁石挿入孔４２とほとんど同じである。磁石挿入孔５２が磁石挿入孔４２と異なることは、Ｖ字状になっていることだけである。すなわち、磁石挿入孔５２は、第４の実施形態と同様に、磁石挿入孔５２の外周側角部近傍の側面９に側面エアギャップ３を備える。更に、磁石挿入孔５２は、第４の実施形態と同様に、上記外周側角部近傍の外周面５に外周辺エアギャップ４４を備える。また、磁石６と磁石挿入孔５２の側面９との距離であるクリアランスｃより、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ４４の最短距離Ｌを長くしている。これから、第４の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００３１】
以上より、第５の実施形態に係る永久磁石式電動機は、第１の磁石５６１および第２の磁石５６２がＶ字に配置された構造を備えたロータ５１を有する。第１の磁石５６１および第２の磁石５６２は、磁石挿入孔５２に挿入される。これから、第４の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００３２】
（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ６１（図１４参照）について、第４の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータ４１と異なる点を中心に図１４を参照して説明する。また、第６の実施形態に係るロータ６１について、第４の実施形態に係るロータ４１と同様の構造には同じ番号を付し、説明を省略する。ここで、第６の実施形態に係るロータ６１は、第４の実施形態に係るロータ４１とほとんど同じである。第６の実施形態に係るロータ６１が、第４の実施形態に係るロータ４１と異なる点は、複数の磁石６６１、６６２（図１４参照）を２層に配置したことだけである。
【００３３】
次に、第６の実施形態に係るロータ６１について、図１４を参照して説明する。図１４は、本発明の第６の実施形態に係るロータ６１の一部を示す断面拡大図である。図１４に示すように、回転子であるロータ６１は、第４の実施形態と異なり、ロータ外周面７に沿って、ロータ外周面７近傍に、長方形の最外周の磁石６６１と長方形の内側の磁石６６２を２層に配置した構造を複数備えている。また、内側の磁石６６２は、ロータ６１に設けられた磁石挿入孔に挿入される。一方、ロータ６１の最外周に配置された磁石である最外周の磁石６６１は、第４の実施形態と同様に、ロータ６１に設けられた磁石挿入孔４２に挿入される。磁石挿入孔４２は、側面エアギャップ３と外周辺エアギャップ４４を備える。これから、第４の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００３４】
以上より、第６の実施形態に係る永久磁石式電動機は、最外周の磁石６６１と内側の磁石６６２を２層に配置した構造を備えたロータ６１を有する。これから、第４の実施形態と同様の効果を取得できる。
【００３５】
なお、以上に述べた実施形態は、本発明の実施の一例であり、本発明の範囲はこれらに限定されるものでなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、他の様々な実施形態に適用可能である。例えば、第１乃至第６の実施形態に係る側面エアギャップ３は円弧状になっているが、特にこれに限定されるものでなく、多数の曲線からなる形状でも、図３に示したような多数の円弧と直線からなる形状でも適用可能である。
【００３６】
また、第１および第２の実施形態に係る外周辺エアギャップ１４、２４は、図３に示したように、第１の円弧１４１、第２の円弧１４２、第３の円弧１４３、垂線１４４および垂線１４５からなる。しかし、特にこれに限定されるものでなく、円弧状でも、多数の曲線からなる形状でも良い。同様に、第４乃至第６の実施形態に係る外周辺エアギャップ４４は、円弧状（半円状）であるが、特にこれに限定されるものでなく、多数の曲線からなる形状でも、図３に示したような多数の円弧と直線からなる形状でも良い。
【００３７】
また、第１および第２の実施形態に係る外周辺エアギャップ１４、２４では、第１の直径ｄと第２の直径ｅの関係について説示していないが、同じでも良いし、異なっていても良い。
【００３８】
また、第３の実施形態では、孔３４の形状を説示していないが、孔３４の形状は、円、だ円、多数の円弧と直線からなる形状または多数の曲線からなる形状でも良い。
【００３９】
また、第６の実施形態に係る永久磁石式電動機は、最外周の磁石６６１と内側の磁石６６２を２層に配置した構造を備えたロータ６１を有している。しかし、特にこれに限定されるものでなく、内側の磁石の個数を増やし、多層構造としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータの上部断面図
【図２】図１に示す複数の磁石のうちの一の磁石を示す断面拡大図
【図３】図２に示す外周辺エアギャップの詳細構造を示す断面拡大図
【図４】図２に示す外周辺エアギャップの位置を示す断面拡大図
【図５】図４に示す磁石接触幅と側面エアギャップの円弧部にかかる応力の関係を示す図
【図６】図２に示す外周辺エアギャップの効果を示す遠心力解析での応力コンター図
【図７】図２に示す外周辺エアギャップの効果を示す磁束線図
【図８】図２に示す外周辺エアギャップの効果を示す出力特性
【図９】本発明の第２の実施形態に係る永久磁石式電動機のロータの一の磁石挿入孔を示す断面拡大図
【図１０】図９に示すθ、ｙ／ｗと応力の関係を示す図
【図１１】本発明の第３の実施形態に係るロータの一部を示す断面拡大図
【図１２】本発明の第４の実施形態に係るロータの一部を示す断面拡大図
【図１３】本発明の第５の実施形態に係るロータの一部を示す断面拡大図
【図１４】本発明の第６の実施形態に係るロータの一部を示す断面拡大図
【符号の説明】
【００４１】
１、２１、３１、４１、５１、６１  回転子であるロータ、
２、２２、３２、４２、５２  磁石挿入孔、
３  第１の磁束障壁である側面エアギャップ、
５  外周面、６  磁石、７  ロータ外周面、８  極間ブリッジ部、９  側面、
１４、２４、４４  第２の磁束障壁である外周辺エアギャップ、３４  孔、
１４１  第１の円弧、１４２  第２の円弧、１４３  第３の円弧、
１４４、１４５  垂線、２１１  外周ブリッジ部最短部、
３１１  外周ブリッジ部、５６１  第１の磁石、５６２  第２の磁石、
６６１  最外周の磁石、６６２  内側の磁石、Ｌ  最短距離、
ｃ  距離であるクリアランス、ｄ  第１の直径、ｅ  第２の直径、
ｇ  直線、ｈ  直線、ｋ  端点、ｍ  外周ブリッジ部最短点、ｐ  交点、
ｒ  交点、ｓ  接点、ｔ  垂線、ｕ  延長線、ｗ  距離、ｙ  距離、θ  角度
【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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