(57)【要約】【課題】ロータコアを複数の分割コアで構成しながらも、モータの出力トルクを確保することができる磁石埋込型ロータを提供する。【解決手段】この磁石埋込型ロータ４は、周方向に並ぶ１０個の分割コア４１により円筒状に構成されたロータコア４０と、１０個の分割コア４１にそれぞれ埋め込まれる１０個の永久磁石４２とを備える。ここでは、各分割コア４１に設けられた永久磁石４２が、隣接する他の分割コア４１に設けられた永久磁石４２と、ロータコア４０の周方向において同磁極で対向するように配置されている。また、同磁極で対向する永久磁石４２，４２の間に、隣接する分割コア４１，４１間の境界部分Ｂが位置している。【選択図】図２
2014113036.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
周方向に並ぶ複数の分割コアにより円筒状に構成されたロータコアと、
前記複数の分割コアにそれぞれ埋め込まれる複数の永久磁石と、を備え、
前記分割コアに設けられた永久磁石は、隣接する他の分割コアに設けられた永久磁石と前記ロータコアの周方向において同磁極で対向するように配置され、
同磁極で対向する前記永久磁石間に、前記隣接する分割コア間の境界部分が位置していることを特徴とする磁石埋込型ロータ。
【請求項２】
請求項１に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記隣接する分割コアのそれぞれの永久磁石は、前記隣接する分割コア間の境界部分を中心に線対称の形状を有していることを特徴とする磁石埋込型ロータ。
【請求項３】
請求項２に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記分割コアは、前記ロータコアの径方向に延びる対称軸に対して前記ロータコアの周方向に対称な形状を有するものであり、
前記永久磁石は、前記対称軸に沿って前記ロータコアの径方向に延びる延設部と、同延設部の前記ロータコアの内周側の端部からＹ字状に分岐した分岐部と、を有することを特徴とする磁石埋込型ロータ。
【請求項４】
請求項３に記載の磁石埋込型ロータにおいて、
前記分割コアには、前記永久磁石が挿入される磁石挿入孔が形成され、
前記磁石挿入孔は、前記延設部に対応する延設孔部と、前記分岐部に対応する分岐孔部とを有し、
前記分割コアに設けられた分岐孔部と、隣接する他の分割コアに設けられた分岐孔部との間にブリッジ部が形成され、
前記ブリッジ部に前記隣接する分割コア間の境界部分が位置していることを特徴とする磁石埋込型ロータ。
【請求項５】
請求項１に記載の磁石埋込型ロータを備えたモータにおいて、
前記モータは、前記磁石埋込型ロータが一方向に回転するものであり、
前記ロータコアは、方向性電磁鋼板からなり、
前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向に延びる延設部を有するものであり、
前記分割コアにおいて、前記延設部に沿って前記ロータコアの径方向に延びる軸線を第１軸線とするとともに、前記方向性電磁鋼板の透磁率の高い方向に沿って前記ロータコアの径方向に延びる軸線を第２軸線としたとき、
前記分割コアは、前記第２軸線が前記第１軸線に対して所定角度だけ傾斜するように形成されることを特徴とするモータ。
【請求項６】
請求項５に記載のモータにおいて、
前記第２軸線が前記第１軸線に対して前記磁石埋込型ロータの回転方向と逆方向になす角度を「α（＞０）」とするとともに、一の分割コアの第１軸線が前記磁石埋込型ロータの周方向に隣接する他の分割コアの第１軸線に対してなす角度を「β（＞０）」としたとき、
前記角度αは「α＜β／２」の関係を有することを特徴とするモータ。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁石埋込型ロータの製造方法において、
磁石用磁性部材が埋め込まれた複数の分割コアを用意し、前記磁石用磁性部材を着磁して前記永久磁石とする着磁工程を前記分割コア毎に行った後、前記着磁工程を経た複数の分割コアを円筒状に組み合わせて前記ロータコアを成形することを特徴とする磁石埋込型ロータの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の磁石埋込型ロータの製造方法において、
前記分割コアのうち、前記ロータコアの外周面を形成する部分を分割コア外周面とし、前記ロータコアの周方向において他の分割コアと対向する部分を分割コア側面とすると、
前記着磁工程が、前記分割コア側面の両側及び分割コア外周面に着磁ヨークを対向させた後、永久磁石から発せられる磁束を前記着磁ヨークを介して前記磁石用磁性部材に供給することで、前記磁石用磁性部材の着磁を行うものであることを特徴とする磁石埋込型ロータの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁石埋込型ロータ、モータ、及び磁石埋込型ロータの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ロータの内部に永久磁石を埋め込んだ構造からなるモータ（Interior Permanent Magnet Motor、ＩＰＭモータ）が知られている。このＩＰＭモータに用いられるロータとしては、特許文献１に記載のロータがある。特許文献１に記載のロータは、円筒状のロータコア、及びその内部に埋め込まれた複数の永久磁石を備えている。ロータコアは、周方向に等角度間隔で分割されて、その軸方向に直交する方向の断面が略扇状をなす複数の分割コアにより構成されている。互いに隣接する分割コアの対向面には、嵌合可能な凹部及び凸部からなる嵌合部が形成されており、この嵌合部を通じて、隣接する分割コアが互いに周方向に連結されている。こうした嵌合構造を通じて複数の分割コアが円筒状に組み付けられることでロータコアが構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６２４９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のロータでは、ロータコアに設けられた各永久磁石により形成される磁気回路中に、隣接する分割コア間の境界部分が存在すると、その部分で磁気回路の磁気抵抗が増加し、ロータコア外周面での磁束密度が低下する。これに起因してＩＰＭモータのステータコイルに鎖交する有効磁束量が減少すると、モータの出力トルクが低下する。
【０００５】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータコアを複数の分割コアで構成しながらも、モータの出力トルクを確保することのできる磁石埋込型ロータ、モータ、及び磁石埋込型ロータの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する磁石埋込型ロータは、周方向に並ぶ複数の分割コアにより円筒状に構成されたロータコアと、前記複数の分割コアにそれぞれ埋め込まれる複数の永久磁石と、を備え、前記分割コアに設けられた永久磁石は、隣接する他の分割コアに設けられた永久磁石と前記ロータコアの周方向において同磁極で対向するように配置され、同磁極で対向する前記永久磁石間に、前記隣接する分割コア間の境界部分が位置している。
【０００７】
この構成のように、隣接する分割コアのそれぞれの永久磁石が同磁極で対向するように配置されている場合、各永久磁石により形成される磁界が互いに反発するため、それらの間では磁束のやり取りが生じない。よって、ロータコアの周方向において同磁極で対向する永久磁石間に、隣接する分割コア間の境界部分を位置させれば、磁気抵抗の高い分割コア間の境界部分と磁束が交わり難くなり、各分割コアの永久磁石により形成される磁気回路における磁気抵抗を小さくすることができる。これによりロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができるため、モータの出力トルクを確保することができる。
【０００８】
上記磁石埋込型ロータについて、前記隣接する分割コアのそれぞれの永久磁石は、前記隣接する分割コア間の境界部分を中心に線対称の形状を有していることが好ましい。
この構成によれば、各分割コアの永久磁石により形成される磁気回路が分割コア間の境界部分とより交わり難くなる。このため、各分割コアの永久磁石により形成される磁気回路では、分割コア間の境界部分に起因する磁気抵抗の影響がより小さくなるため、ロータコア外周面での磁束密度の低下を更に抑制することができる。これによりモータの出力トルクを向上させることができる。
【０００９】
上記磁石埋込型ロータについて、前記分割コアは、前記ロータコアの径方向に延びる対称軸に対して前記ロータコアの周方向に対称な形状を有するものであり、前記永久磁石は、前記対称軸に沿って前記ロータコアの径方向に延びる延設部と、同延設部の前記ロータコアの内周側の端部からＹ字状に分岐した分岐部とを有することが好ましい。
【００１０】
この構成によれば、永久磁石を上記のような分割コア間の境界部分を中心とする線対称な形状としつつ、ロータコアの外周側に面する永久磁石の表面積を大きくすることができる。これによりロータコア外周面での磁束密度が増加するため、モータの出力トルクを更に向上させることができる。
【００１１】
上記磁石埋込型ロータについて、前記分割コアには、前記永久磁石が挿入される磁石挿入孔が形成され、前記磁石挿入孔は、前記延設部に対応する延設孔部と、前記分岐部に対応する分岐孔部とを有し、前記分割コアに設けられた分岐孔部と、隣接する他の分割コアに設けられた分岐孔部との間にブリッジ部が形成され、前記ブリッジ部に前記隣接する分割コア間の境界部分が位置していることが好ましい。
【００１２】
この構成によれば、隣接する分割コア間の境界部分がブリッジ部に位置するため、ブリッジ部における磁気抵抗が増加する。これによりブリッジ部における磁束の回り込み（磁束の漏れ）を抑制することができるため、ロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができる。その結果、モータの出力トルクを更に向上させることができる。
【００１３】
そして、上記のような磁石埋込型ロータを備えたモータについて、前記モータは、前記磁石埋込型ロータが一方向に回転するものであり、前記ロータコアは、方向性電磁鋼板からなり、前記永久磁石は、前記ロータコアの径方向に延びる延設部を有するものであり、前記分割コアにおいて、前記延設部に沿って前記ロータコアの径方向に延びる軸線を第１軸線とするとともに、前記方向性電磁鋼板の透磁率の高い方向に沿って前記ロータコアの径方向に延びる軸線を第２軸線としたとき、前記分割コアは、前記第２軸線が前記第１軸線に対して所定角度だけ傾斜するように形成されることが好ましい。
【００１４】
この構成のように分割コアを方向性電磁鋼板により構成すれば、永久磁石から出る磁束が、透磁率の高い第２軸線に沿った方向に各分割コアを通過し易くなる。したがって、第２軸線が第１軸線に対してなす角度を調整することにより、マグネットトルクが極大値となるロータの回転角を、位相の進む方向、あるいは位相の遅れる方向に変化させることができる。これにより、マグネットトルクが極大値となるロータの回転角と、リラクタンストルクが極大値となるロータの回転角との間の位相差を適宜調整することができるため、モータの出力トルクを増減させることができる。
【００１５】
上記モータについて、前記第２軸線が前記第１軸線に対して前記磁石埋込型ロータの回転方向と逆方向になす角度を「α（＞０）」とするとともに、一の分割コアの第１軸線が前記磁石埋込型ロータの周方向に隣接する他の分割コアの第１軸線に対してなす角度を「β（＞０）」としたとき、前記角度αは「α＜β／２」の関係を有することが好ましい。
【００１６】
この構成によれば、マグネットトルクが極大値となるロータの回転角と、リラクタンストルクが極大値となるロータの回転角との間の位相差が小さくなるため、モータの出力トルクを増加させることができる。
【００１７】
上記磁石埋込型ロータの製造方法について、磁石用磁性部材が埋め込まれた複数の分割コアを用意し、前記磁石用磁性部材を着磁して前記永久磁石とする着磁工程を前記分割コア毎に行った後、前記着磁工程を経た複数の分割コアを円筒状に組み合わせて前記ロータコアを成形することが好ましい。
【００１８】
この製造方法のように分割コア毎に着磁を行えば、ロータコアの外周面のみならず、他の分割コアと接する分割コアの両側面にも着磁装置を配置することができるため、磁石用磁性部材のロータコアの内周側に配置される部分にも十分な磁束を通すことができる。これにより、磁石用磁性部材のロータコア内周側の部分を着磁し易くなるため、ロータから発せられる磁束を増やすことができる。その結果、モータの出力トルクを向上させることができる。
【００１９】
上記磁石埋込型ロータの製造方法について、前記分割コアのうち、前記ロータコアの外周面を形成する部分を分割コア外周面とし、前記ロータコアの周方向において他の分割コアと対向する部分を分割コア側面とすると、前記着磁工程が、前記分割コア側面の両側及び分割コア外周面に着磁ヨークを対向させた後、永久磁石から発せられる磁束を前記着磁ヨークを介して前記磁石用磁性部材に供給することで、前記磁石用磁性部材の着磁を行うものであることが好ましい。
【００２０】
この製造方法によれば、磁石用磁性部材のロータコア内周側の部分を的確に着磁することができる。
【発明の効果】
【００２１】
これらの磁石埋込型ロータ、モータ、及び磁石埋込型ロータの製造方法によれば、ロータコアを複数の分割コアで構成しながらも、モータの出力トルクを確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】磁石埋込型ロータの第１実施形態について同ロータを用いたＩＰＭモータの断面構造を示す断面図。
【図２】第１実施形態の磁石埋込型ロータの平面構造を示す平面図。
【図３】第１実施形態の磁石埋込型ロータについてその分割コア周辺の拡大構造を示す平面図。
【図４】第１実施形態の磁石埋込型ロータについてその分割コア間の境界部分周辺の拡大構造を示す平面図。
【図５】図３の領域Ａの拡大構造を示す平面図。
【図６】第１実施形態の磁石埋込型ロータについてその分割コアの平面構造を示す平面図。
【図７】第１実施形態の磁石埋込型ロータの製造方法について分割コアに埋め込まれた磁石用磁性部材を着磁する工程を示す断面図。
【図８】第１実施形態の磁石埋込型ロータについてその分割コアの平面構造を示す平面図。
【図９】第１実施形態の磁石埋込型ロータを用いたＩＰＭモータのマグネットトルクＴｍ１、リラクタンストルクＴｒ１、及びモータの出力トルクＴｔ１の推移を示すグラフ。
【図１０】磁石埋込型ロータの第２実施形態についてその分割コアの平面構造を示す平面図。
【図１１】第２実施形態の磁石埋込型ロータについてその分割コア周辺の拡大構造を示す平面図。
【図１２】第２実施形態の磁石埋込型ロータを用いたＩＰＭモータのマグネットトルクＴｍ２、リラクタンストルクＴｒ２、及びモータの出力トルクＴｔ２の推移を示すグラフ。
【図１３】第２実施形態の磁石埋込型ロータの変形例についてその分割コアの平面構造を示す平面図。
【図１４】変形例の磁石埋込型ロータについてその分割コア周辺の拡大構造を示す平面図。
【図１５】磁石埋込型ロータの他の実施形態についてその平面構造を示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜第１実施形態＞
以下、磁石埋込型ロータの第１実施形態について説明する。はじめに、図１及び図２を参照して、本実施形態の磁石埋込型ロータを用いたＩＰＭモータの構造について説明する。
【００２４】
図１に示すように、このＩＰＭモータは、ハウジング１の内周面に固定された円筒状のステータ２、図示しない軸受けを介してハウジング１により回転可能に支持される出力軸３、及び出力軸３の外周に一体的に取り付けられるロータ４を備えている。
【００２５】
ステータ２は、その軸方向に複数枚の電磁鋼板を積層した構造からなる。ステータ２の内周面には、径方向内側に向かって延びる１２個のティース２０が形成されている。各ティース２０にはステータコイル２１が巻回されている。
【００２６】
図２に示すように、ロータ４は、その軸方向に複数枚の電磁鋼板を積層した構造からなる円筒状のロータコア４０、及びロータコア４０の内部に埋め込まれた１０個の永久磁石４２を備えている。
【００２７】
ロータコア４０は、周方向に等角度間隔で分割された１０個の分割コア４１により構成されている。図３に示すように、各分割コア４１は、ロータコア軸方向に直交する断面形状が略扇状をなしており、ロータコア径方向に延びる対称軸ｍに対してロータコア周方向に対称な形状を有している。各分割コア４１のロータコア周方向の中央部には、同一形状の磁石挿入孔４３がロータコア軸方向に貫通するように形成されている。磁石挿入孔４３は、対称軸ｍに沿ってロータコア径方向に延びる延設孔部４３ａと、延設孔部４３ａからＹ字状に分岐した分岐孔部４３ｂとからなり、ロータコア４０の外周側から内周側に向けて略Ｙ字状に形成されている。この磁石挿入孔４３に永久磁石４２が挿入されている。すなわち永久磁石４２は、対称軸ｍに沿ってロータコア径方向に延びる延設部４２ａと、延設部４２ａのロータコア内周側の端部からＹ字状に分岐した分岐部４２ｂとを有している。永久磁石４２は、ロータコア周方向の両側部に異なる磁極を有している。
【００２８】
図２に示すように、１０個の分割コア４１は、各永久磁石４２がロータコア周方向に隣接する他の分割コア４１に設けられる永久磁石４２とロータコア周方向に同磁極で対向するようにそれぞれ配置される。そして１０個の分割コア４１は、その外周部分に非磁性の金属材料からなる円筒状部材（図示略）が焼き嵌めされることにより円環状に固定される。図２に示すように１０個の分割コア４１が円環状に固定されると、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２は、分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを中心に対称な形状をなす。また、一つの分割コア４１の永久磁石４２と、その両隣に位置する分割コア４１のそれぞれの永久磁石４２とにより略Ｕ字状をなす磁石が２組構成される。ロータコア４０には、こうした隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２により構成される略Ｕ字状をなす磁石がロータコア周方向に連続して１０組並ぶように配置されている。ロータコア４０は、略Ｕ字状をなす一組の磁石がロータコア外周側に一磁極を形成することにより、Ｎ極及びＳ極がロータコア周方向に交互に配置された１０極構造をなしている。
【００２９】
このように構成されたモータでは、図１に示すステータコイル２１に三相の電流が供給されると、ステータ２により回転磁界が形成される。この回転磁界に基づいてロータ４の内部の永久磁石４２が吸引されることによりロータ４にトルクが付与され、ロータ４及び出力軸３が図中の矢印ａ１，ａ２で示す方向に回転する。
【００３０】
次に、本実施形態のロータ４の作用について説明する。
図４に示すように、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２が同磁極で対向するように配置されている場合、各永久磁石４２により形成される磁界は互いに反発するため、各分割コア４１，４１の間では磁束のやり取りが生じない。詳しくは各永久磁石４２が分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを中心に線対称の形状を有している場合、その境界部分Ｂと交わるように磁束が通ることがない。したがって各分割コア４１の永久磁石４２により形成される磁気回路が、磁気抵抗の大きい分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを通らないように形成されるため、ロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができる。
【００３１】
また図４の領域Ａの拡大断面構造を図５に示すように、ロータコア４０には、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの分岐孔部４３ｂ，４３ｂの間にブリッジ部４４が形成されている。そして、このブリッジ部４４に分割コア４１，４１間の境界部分Ｂが位置している。したがってブリッジ部４４における磁気抵抗が他の部分に比べて大きくなり、ブリッジ部４４に磁束が通り難くなっている。このため図中に二点鎖線で示すようなブリッジ部４４における磁束の回り込み（磁束の漏れ）を抑制することができ、実線で示すようなロータコア４０の外周側に向かう磁束を増やすことができる。その結果、ロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができる。
【００３２】
このように本実施形態では、ロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができるため、モータの出力トルクを向上させることができる。
次に、図６及び図７を参照してロータ４の製造方法についてその作用とともに説明する。
【００３３】
ロータ４の製造に際してはまず、図６に示す電磁鋼板が積層された分割コア４１を１０個用意し、それらの磁石挿入孔４３に着磁前の磁石用磁性部材４５を埋め込む。磁石用磁性部材４５としては、例えばボンド磁石や焼結磁石などが用いられる。ここで、分割コア４１におけるロータコア４０の外周面を形成する部分を外周面（分割コア外周面）４１ａとし、ロータコア周方向において他の分割コア４１，４１と対向する部分をそれぞれ側面（分割コア側面）４１ｂ，４１ｃとする。
【００３４】
続いて図７に示すように、着磁装置５を用いて分割コア４１毎に磁石用磁性部材４５の着磁を行う。着磁装置５は、図中に示すように、例えば磁石用磁性部材４５の一方の側面４５ａをＳ極に着磁するとともに、その他方の側面４５ｂをＮ極に着磁する。この着磁装置５は、３つの着磁ヨーク５０〜５２及び４つの永久磁石５３〜５６を備えている。
【００３５】
第１の着磁ヨーク５０及び第２の着磁ヨーク５１はそれぞれ略Ｌ字状に形成されている。第１の着磁ヨーク５０は、内面に分割コア４１の外周面４１ａ及び一方の側面４１ｂが接触するように配置される。すなわち第１の着磁ヨーク５０は、分割コア４１の外周面４１ａ及び側面４１ｂのうち、磁石用磁性部材４５の一方の側面４５ａと対向する領域を覆うように配置される。また第１の着磁ヨーク５０の外面には、永久磁石５３，５４のそれぞれのＮ極の部分が接触している。
【００３６】
第２の着磁ヨーク５１は、内面に分割コア４１の外周面４１ａ及び他方の側面４１ｃが接触するように配置される。すなわち第２の着磁ヨーク５１は、分割コア４１の外周面４１ａ及び側面４１ｃのうち、磁石用磁性部材４５の他方の側面４５ｂと対向する領域を覆うように配置される。また第２の着磁ヨーク５１の外面には、永久磁石５５，５６のそれぞれのＳ極の部分が接触している。
【００３７】
第３の着磁ヨーク５２は凹字状に形成されている。第３の着磁ヨーク５２の溝部５２ａにおいて互いに対向する両側面には、永久磁石５３のＳ極に着磁された部分、及び永久磁石５６のＮ極に着磁された部分がそれぞれ接触している。また溝部５２ａの底面には、永久磁石５４のＳ極に着磁された部分、及び永久磁石５５のＮ極に着磁された部分が接触している。
【００３８】
このように構成された着磁装置５では、永久磁石５３，５４のそれぞれのＮ極から出る磁束が、図中に矢印で示すように第１の着磁ヨーク５０、分割コア４１、及び第２の着磁ヨーク５１を通って永久磁石５５，５６のそれぞれのＳ極へと向かう。これにより、分割コア４１に埋め込まれた磁石用磁性部材４５には、その一方の側面４５ａから他方の側面４５ｂへと向かうように磁束が付与されるため、一方の側面４５ａがＳ極に着磁され、その他方の側面４５ｂがＮ極に着磁される。
【００３９】
また永久磁石５６のＮ極から出る磁束は、図中に矢印で示すように第３の着磁ヨーク５２を介して永久磁石５３のＳ極へと向かう。同様に、永久磁石５５のＮ極から出る磁束も第３の着磁ヨーク５２を介して永久磁石５４のＳ極へと向かう。これにより磁石用磁性部材４５の着磁がより確実に行われるようになっている。
【００４０】
こうした着磁装置５を用いた着磁工程を経て１個の分割コア４１が完成する。そして着磁工程を経た１０個の分割コア４１を円環状に固定することでロータ４の製造が完了する。
【００４１】
このような製造方法によれば、図１〜図５に示したロータ４を容易に製造することができる。
一方、従来のロータでは、ロータコアに埋め込まれた磁石用磁性部材を着磁する際、円筒状のロータコアの外周面外側に着磁装置を配置し、そこから発せられる磁束により磁石用磁性部材を着磁するという方法が用いられている。しかしながら、このような着磁方法の場合、ロータコアの内周側に十分な磁束を通すことができず、磁石用磁性部材のロータコア内周側に位置する部分の着磁が不十分であった。
【００４２】
この点、図７に示したように分割コア４１毎に着磁を行えば、分割コア４１の外周面４１ａのみならず、その両側面４１ｂ，４１ｃからも磁束を供給することができる。これにより図８に示すように、磁石用磁性部材４５の側面４５ａの表面積（太線部分の表面積）よりも、分割コア４１において第１の着磁ヨーク５０が接触する部分、すなわち磁束供給部分である図中の太線部分Ｃの表面積の方が大きくなる。したがって従来のような分割コア４１の外周面４１ａのみから磁束を供給する場合と比較すると、磁石用磁性部材４５のロータコア内周側に配置される部分にも十分な磁束を通すことができる。これにより磁石用磁性部材４５のロータコア内周側の部分を着磁し易くなるため、ロータ４から発せられる磁束を増やすことができ、モータの出力トルクを向上させることができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態の磁石埋込型ロータ４によれば以下の効果が得られる。
（１）分割コア４１に設けられた永久磁石４２を、隣接する他の分割コア４１に設けられた永久磁石４２とロータコア周方向において互いに対向するように配置した。また、同磁極で対向する永久磁石４２，４２間に、隣接する分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを位置させることとした。これによりロータコア外周面での磁束密度の低下を抑制することができるため、モータの出力トルクを向上させることができる。
【００４４】
（２）隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２を分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを中心に線対称の形状とすることとした。これにより各分割コア４１の永久磁石４２により形成される磁気回路が分割コア４１，４１間の境界部分Ｂと交わることがない。このため各分割コア４１の永久磁石４２により形成される磁気回路では、分割コア４１，４１間の境界部分Ｂに起因する磁気抵抗の影響がより小さくなるため、ロータコア外周面での磁束密度の低下を更に抑制することができる。これによりモータの出力トルクを向上させることができる。
【００４５】
（３）永久磁石４２には、分割コア４１の対称軸ｍに沿ってロータコア径方向に延びる延設部４２ａと、延設部４２ａのロータコア内周側の端部からＹ字状に分岐した分岐部４２ｂとを設けることとした。これにより各分割コア４１の永久磁石４２を分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを中心とする線対称な形状としつつ、ロータコア外周側に面する永久磁石４２の表面積を大きくすることができるため、ロータコア外周面での磁束密度が増加する。そのため、モータの出力トルクを更に向上させることができる。
【００４６】
（４）分割コア４１に形成された磁石挿入孔４３には、永久磁石４２の延設部４２ａに対応する延設孔部４３ａと、永久磁石４２の分岐部４２ｂに対応する分岐孔部４３ｂとを設けた。そして分割コア４１に設けられた分岐孔部４３ｂと、隣接する他の分割コア４１に設けられた分岐孔部４３ｂとの間にブリッジ部４４を形成し、このブリッジ部４４に分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを位置させることとした。これによりブリッジ部４４における磁束の漏れを抑制することができるため、ロータコア外周面での磁束密度が更に増加し、モータの出力トルクを更に向上させることができる。
【００４７】
（５）ロータ４の製造の際、磁石用磁性部材４５が埋め込まれた１０個の分割コア４１を用意し、磁石用磁性部材を着磁して永久磁石とする着磁工程を分割コア４１毎に行った後、着磁工程を経た１０個の分割コア４１を円筒状に組み合わせてロータコア４０を成形することとした。これにより、従来の着磁方法を用いる場合と比較するとロータ４から発せられる磁束が増加するため、モータの出力トルクを高めることができる。また、モータの小型化も期待することができる。
【００４８】
（６）着磁工程では、分割コア４１の外周面４１ａ及び他の分割コアと対向する両側面４１ｂ，４１ｃに着磁ヨーク５０，５１を対向させた後、永久磁石５３〜５６から発せられる磁束を着磁ヨーク５０〜５２を介して磁石用磁性部材４５に供給することで、磁石用磁性部材４５の着磁を行うこととした。これにより磁石用磁性部材４５のロータコア内周側の部分を的確に着磁することができる。
【００４９】
＜第２実施形態＞
次に、磁石埋込型ロータの第２実施形態について説明する。
分割コア４１が図３に例示した形状からなり、且つ、分割コア４１が無方向性電磁鋼板からなる場合、ｄ軸方向、すなわちロータコア周方向に同磁極で対向するように配置される一組の永久磁石４２，４２により形成される磁極の方向は、隣接する分割コア４１，４１間の境界部分Ｂに沿った方向となる。また、ｄ軸方向と電気角で「９０°」だけ位相のずれた方向であるｑ軸方向は、永久磁石４２の延設部４２ａがロータコアの径方向に延びる方向、換言すれば分割コア４１の対称軸ｍに沿った方向となる。ｄ軸及びｑ軸がこのような位置関係にある場合、ロータ４に発生するマグネットトルクＴｍ１及びリラクタンストルクＴｒ１はモータの回転角（電気角）θｅに対して図９に示すように変化する。またマグネットトルクＴｍ１とリラクタンストルクＴｒ１との和がモータの出力トルクＴｔ１であるため、モータの出力トルクＴｔ１は回転角θｅに対して図９に示すように変化する。
【００５０】
ところで、モータの出力トルクＴｔ１の最大値（絶対値）をより大きくするためには、マグネットトルクＴｍ１が極大値になるときに、リラクタンストルクＴｒ１が極大値になることが好ましい。この点、第１実施形態のロータ４では、図９に示すように、回転角θｅが「０°」のときにマグネットトルクＴｍ１が極大値となり、回転角θｅが「４５°」のときにリラクタンストルクＴｒ１が極大値となる。すなわち、マグネットトルクＴｍ１が極大値となる回転角θｅと、リラクタンストルクＴｒ１が極大値となる回転角θｅとの間には電気角で「４５°」の位相差が存在する。そこで本実施形態では、マグネットトルクが極大値となる回転角θｅと、リラクタンストルクが極大値となる回転角θｅとの間の位相差をより小さくすることで、モータの出力トルクを向上させる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。なお、便宜上、図３に示すように、永久磁石４２の延設部４２ａに沿ってロータコア径方向に延びる軸線を第１軸線ｍ１と称する。本実施形態では、第１軸線ｍ１が分割コア４１の対称軸ｍと一致している。また、ロータ４は、図１に矢印ａ２で示す方向にのみ回転するものとする。
【００５１】
本実施形態の分割コア４１は方向性電磁鋼板からなる。なお、方向性電磁鋼板とは、特定の方向に磁化するように、磁気特性を偏らせた電磁鋼板である。図１０に示すように、第２軸線ｍ２は、第１軸線ｍ１に対してロータ４の回転方向ａ２と逆方向に所定角度α（＞０）をなすロータコア径方向に延びる軸線として定義される。なお、分割コア４１の第１軸線ｍ１が、ロータ４の周方向に隣接する他の分割コア４１の第１軸線ｍ１に対してなす角度をβ（＞０）としたとき、所定角度αは「α＜β／２」の関係を有する。本実施形態の分割コア４１は、分割コア４１を形成する電磁鋼板の透磁率の高い方向が第２軸線ｍ２と平行になるように構成されている。
【００５２】
次に、本実施形態のロータ４の作用効果について説明する。
図１０に示す分割コア４１を円環状に組み付けてロータ４を構成した場合、ロータ４には図１１に矢印で示すような磁路が形成される。すなわち、本実施形態のロータ４では、永久磁石４２から出る磁束が、透磁率が高い第２軸線ｍ２に沿った方向に各分割コア４１を通過し易くなる。したがって、本実施形態のロータ４は、所定角度αを調整することにより、ｄ軸の位置を、境界部分Ｂから第２軸線ｍ２に対応する位置へと移動させることができるため、マグネットトルクが極大値となる回転角θｅを変化させることができる。具体的には、ロータ４が矢印ａ２で示す方向に回転するため、ｄ軸の位置が境界部分Ｂから第２軸線ｍ２に対応する位置へと変化すると、マグネットトルクが極大値となる回転角θｅを位相の進む方向へと変化させることができる。図１２は、本実施形態のロータ４におけるマグネットトルクＴｍ２、リラクタンストルクＴｒ２、及びモータの出力トルクＴｔ２の推移を示したものである。なお、図１２には、比較のために、図９に例示した第１実施形態のマグネットトルクＴｍ１、及びモータの出力トルクＴｔ１の推移を二点鎖線で示している。
【００５３】
図１２に示すように、本実施形態のロータ４では、マグネットトルクＴｍ２が極大値となる回転角θｅを、「９０°」よりも位相の進んだ回転角θｅ１へと変化させることができる。結果的に、マグネットトルクＴｍ２が極大値となる回転角θｅと、リラクタンストルクＴｒ２が極大値となる回転角θｅとの間の位相差を「４５°」よりも小さくすることができる。これにより、本実施形態のロータ４を用いたモータでは、第１実施形態のモータと比較して、出力トルクが二点鎖線Ｔｔ１から実線Ｔｔ２へと変化するため、出力トルクを増加させることができる。
【００５４】
（変形例）
次に、第２実施形態の磁石埋込型ロータ４の変形例について説明する。
図１３に示すように、この変形例の分割コア４１は、電磁鋼板の透磁率の高い方向と平行に延びる第２軸線ｍ２が永久磁石４２の延設部４２ａに沿って延びる第１軸線ｍ１に対してロータ４の回転方向ａ２と逆方向に所定角度α（＞０）をなす点で第２実施形態の分割コア４１と一致する。また第２実施形態と同様に、分割コア４１の第１軸線ｍ１が、ロータ４の周方向に隣接する他の分割コア４１の第１軸線ｍ１に対してなす角度をβ（＞０）としたとき、所定角度αは「α＜β／２」の関係を有する。
【００５５】
ただし、この変形例の分割コア４１は、第２軸線ｍ２が分割コア４１の対称軸ｍと一致している点で第２実施形態の分割コア４１と相違する。そのため、本変形例の永久磁石４２の延設部４２ａは、分割コア４１の対称軸ｍからロータ４の回転方向ａ２に偏った位置に配置されている。
【００５６】
次に、本変形例の磁石埋込型ロータ４の作用効果について説明する。
図１３に示す分割コアを円環状に組み付けてロータ４を構成した場合、ロータ４には図１４に矢印で示すような磁路が形成される。すなわち、本変形例のロータ４では、永久磁石４２から出る磁束が、透磁率が高い第２軸線ｍ２に沿った方向に各分割コア４１を通過し易くなる。これにより、本変形例のロータ４は、所定角度αを調整することにより、マグネットトルクが極大値となるロータ４の回転角θｅを位相の進む方向へと変化させることができる。そのため本変形例のロータ４でも、第２実施形態のロータ４と同様の効果を得ることができる。
【００５７】
＜他の実施形態＞
なお、上記各実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・第１実施形態では、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２を、分割コア４１，４１間の境界部分Ｂを中心に線対称の形状とすることとしたが、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２は線対称な形状でなくてもよい。要は、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２がロータコア周方向に同磁極で対向するように複数の分割コアが配置されるとともに、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２の同磁極間に、隣接する分割コア４１，４１間の境界部分Ｂが位置していればよい。
【００５８】
・第１実施形態では、各分割コア４１の永久磁石４２を図２に示したような略Ｙ字状の形状とすることで、ロータコア４０を、略Ｕ字状をなす一組の永久磁石が周方向に１０個並ぶ構造とした。これに代えて、図１５に示すように、例えば各分割コア４１の永久磁石４２を略Ｌ字状の形状とすることで、ロータコア４０を、略Ｕ字状をなす一組の磁石が周方向に５個並ぶ構造としてもよい。また同様の磁石形状を第２実施形態及びその変形例の永久磁石４２に採用してもよい。このように、各実施形態及びその変形例の永久磁石４２の形状は任意に変更可能である。
【００５９】
・第２実施形態及びその変形例の磁石埋込型ロータ４でも、永久磁石４２の着磁方法として、図７に例示した第１実施形態の着磁方法に準じた方法を用いてもよい。
・第２実施形態及びその変形例では、第２軸線ｍ２が第１軸線ｍ１に対してロータ４の回転方向ａ２と逆方向になす角度を「α」とし、一の分割コア４１の第１軸線ｍ１がロータ４の周方向に隣接する他の分割コア４１の第１軸線ｍ１に対してなす角度を「β」としたとき、所定角度αを「α＜β／２」となるように設定した。これに代えて、所定角度αを、第２軸線ｍ２が第１軸線ｍ１に対してロータ４の回転方向ａ２になす角度と定義し、この所定角度αを「α＞β／２」の関係に設定してもよい。これによりマグネットトルクが極大値となるロータ４の回転角θｅを位相の遅れる方向へと変化させることができるため、モータの出力トルクを減少させることができる。要は、第２軸線ｍ２が第１軸線ｍ１に対して所定角度だけ傾斜していればよい。
【００６０】
・各実施形態及びその変形例では、隣接する分割コア４１，４１のそれぞれの永久磁石４２，４２により略Ｕ字状をなす一組の磁石を構成したが、これに代えて、例えばＶ字状をなす一組の磁石を構成したり、コ字状をなす一組の磁石を構成してもよい。
【００６１】
・各実施形態及びその変形例では、一つの分割コア４１に一つの永久磁石４２を設けることとしたが、一つの分割コアに複数の永久磁石を設けてもよい。
・各実施形態及びその変形例では、ロータ４の磁極数が１０極であったが、ロータ４の磁極数に限定はなく、適宜変更してもよい。また、それに応じてロータコア４０を構成する分割コア４１の数や永久磁石４２の数、ステータ２の形状などを適宜変更してもよい。
【００６２】
・各実施形態及びその変形例では、着磁方法として図７の方法を例示したが、分割コア４１の形状や永久磁石４２の形状によっては着磁方法を適宜変更してもよい。例えば着磁装置５の着磁ヨーク５０〜５２や永久磁石５３〜５６の形状を変更してもよい。また永久磁石５３〜５６に代えて着磁コイルを用いてもよい。要は、ロータ４の製造の際に分割コア４１毎に着磁を行うものであればよい。
【符号の説明】
【００６３】
Ｂ…境界部分、ｍ…対称軸、ｍ１…第１軸線、ｍ２…第２軸線、４…磁石埋込型ロータ、４０…ロータコア、４１…分割コア、４１ａ…外周面、４１ｂ，４１ｃ…側面、４２，５３〜５６…永久磁石、４２ａ…延設部、４２ｂ…分岐部、４３…磁石挿入孔、４３ａ…延設孔部、４３ｂ…分岐孔部、４４…ブリッジ部、４５…磁石用磁性部材、５０〜５２…着磁ヨーク。
【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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