(57)【要約】フラックスバリアは、連通部から延びる、ロータ外径側面である外径近接部及びロータ内径側面である内径近接部を有し、外径近接部及び内径近接部の少なくとも一方は磁石孔の磁石固定部の磁石孔内部方向の端部に連設して形成され、磁石固定部に連設した外径近接部及び内径近接部の少なくとも一方にはフラックスバリアの内部方向に突出する突出部を備える。突出部によって突出部よりも連通部に近い側のフラックスバリアの幅よりもフラックスバリアの幅が狭められる狭窄部が形成されている。
2013077109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線が巻回されたステータ（１１）と、前記ステータ（１１）に内装され、複数の永久磁石（１７）が周方向に沿って埋め込まれたロータ（１４）とを備える電動機（１０）において、
前記ロータ（１４）は、永久磁石（１７）を埋設するための磁石孔（１９）と、前記磁石孔（１９）に連通してロータ周方向に延びる空隙であるフラックスバリア（３０）と、が穿設され、
前記磁石孔（１９）は、
前記永久磁石（１７）のロータ径方向外側面に対向する外径側面（１９ａ）と、前記永久磁石のロータ径方向内側面に対向する内径側面（１９ｂ）と、前記外径側面（１９ａ）及び内径側面（１９ｂ）との少なくとも一方のロータ周方向端部から延びて永久磁石（１７）のロータ周方向端面に対向する面である磁石固定部（１１２）と、前記フラックスバリア（３０）に連通する連通部（４０）とを備え、
前記フラックスバリア（３０）は、
前記連通部（４０）から延びる、ロータ外径側面である外径近接部（３０ａ）及びロータ内径側面である内径近接部（３０ｂ）を有し、前記外径近接部（３０ａ）及び内径近接部（３０ｂ）の少なくとも一方は前記磁石孔（１９）の磁石固定部（１１２）の磁石孔内部方向の端部に連設して形成され、前記磁石固定部（１１２）に連設した外径近接部（３０ａ）及び内径近接部（３０ｂ）の少なくとも一方にはフラックスバリア内部方向に向かって突設する突出部（３２、３３）を備え、
前記突出部（３２、３３）によって、該突出部（３２、３３）よりも前記連通部（４０）に近い側の前記フラックスバリアの幅よりも前記フラックスバリアの幅が狭められる狭窄部（３１）が形成されている
電動機。
【請求項２】
請求項１に記載の電動機（１０）であって、
前記突出部（３２、３３）と、該突出部（３２、３３）に対して前記フラックスバリア（３０）を挟んで対向する前記外径近接部（３０ａ）又は内径近接部（３０ｂ）の前記連通部（４０）側の端部との距離が、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅寸法以上である。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電動機であって、
前記突出部（３２、３３）によって形成される狭窄部（３１）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅は、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅に対する割合が、０．７よりも大きい。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１つ記載の電動機であって、
前記突出部（３２、３３）と、該突出部（３２、３３）に対して前記フラックスバリア（３０）を挟んで対向する前記外径近接部（３０ａ）又は内径近接部（３０ｂ）の前記連通部（４０）側の端部との距離が、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅寸法と等しい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータに永久磁石が埋設された電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
永久磁石を回転子（ロータ）のコア（鉄心）に埋め込んで構成された埋込磁石型同期電動機（いわゆるＩＰＭモータ）において、永久磁石の不可逆減磁を防止する構造が提案されている。【０００３】
ロータは、複数の磁石穴が設けられた電磁鋼板を積層して形成されるロータコアに永久磁石が挿入されて構成されている。磁石が挿入される磁石孔のロータ周方向端部（回転方向端部）には、磁石孔に連通した、不可逆減磁を防止するための空隙部分（フラックスバリア）が設けられている。【０００４】
ＪＰ２００８−１４８３９１Ａに記載のロータにおいて、フラックスバリアは、永久磁石の最も回転子外周に近い部分よりも回転子外周に近い外周近接部を有し、かつ前記外周近接部と前記永久磁石の最も回転子外周に近い部分との間に、前記永久磁石の外側部の延長線に対して回転子内周側に回転子外周からの距離が遠くなる部分を有する形状に形成されている。そのため、永久磁石のｑ軸側の端部からフラックスバリアに向かって進む磁束は、フラックスバリアから回転子のコアに進入した後、外周近接部と回転子外周との間に向かって進む。その結果、永久磁石の磁気双極子の配列方向が乱される方向に磁束が進むことが抑制され、不可逆減磁が生じ難くなることが開示されている。
【発明の概要】
【０００５】
前述の従来技術は、フラックスバリア部の形状によって、永久磁石の端部に対する不可逆減磁を抑制するように構成されている。一方で、磁石孔は永久磁石の径方向の位置決めのために、該永久磁石のロータ径方向外側面と内側面とに対向する内径側面と外径側面とを備えるとともに、永久磁石のロータ周方向における位置決め固定のために、内径側面もしくは外径側面の少なくとも一方から延びて永久磁石の周方向端面に対向する周方向面とが形成されなければならない。このため、前述の従来技術に記載のロータコアにおいては、永久磁石の位置を固定するために、永久磁石のロータ周方向端部でロータコアと永久磁石とが対向する部位（以下、磁石固定部位ともいう）を設けており、ステータからロータに進入した磁束がこの磁石固定部位を介して永久磁石に影響を与えることによって発生する永久磁石の不可逆減磁が考慮されていない。
【０００６】
特に従来技術では、ロータコアの外周側の形状のみによって永久磁石端部の不可逆減磁を抑制していため、ロータコアの内径側の形状については言及がない。
【０００７】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ＩＰＭモータを代表する電動機において、永久磁石の不可逆減磁を抑制できる電動機を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明の一実施態様は、巻線が巻回されたステータと、ステータに内装され、複数の永久磁石が埋め込まれたロータとを備える電動機に適用される。この電動機は、ロータは、永久磁石を埋設するための磁石孔と、磁石孔のロータ周方向端部に連通するフラックスバリアと、が穿設されている。磁石孔は永久磁石のロータ径方向外側面に対向する外側面と永久磁石のロータ径方向内側面に対向する内径側面とを備えるとともに、永久磁石の内径側面及び外径側面の少なくとも一方から延びて永久磁石の周方向端面に対向する磁石固定部と、フラックスバリアに連通する連通部を備えている。一方、磁石孔に連通したフラックスバリアには、連通部から延びた、ロータ外径側面である外径近接部及びロータ内径側面である内径近接部を有し、この外径近接部及び内径近接部の少なくとも一方は磁石孔の磁石固定部の磁石孔内部方向の端部に連設して形成され、磁石固定部に連接した外径近接部及び内径近接部の少なくとも一方の連通部よりもロータ周方向外側の位置に、フラックスバリアの内部方向に向かって突出した突出部を備えて、該突出部よりも連通部に近い側のフラックスバリアの幅寸法よりもフラックスバリアの幅寸法が狭くなる狭窄部を形成していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の実施形態、本発明の利点については、添付された図面を参照しながら以下に詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の電動機のロータ及びステータの要部の説明図である。
【図２】図２は、本発明の第１実施形態のフラックスバリアを中心とした説明図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態の変形例のフラックスバリアを中心とした説明図である。
【図４】図４は、本発明の第２実施形態のフラックスバリアを中心とした説明図である。
【図５】図５は、本発明の第２実施形態の磁石端部の最小磁束密度のグラフである。
【図６】図６は、本発明の第３実施形態のフラックスバリアを中心とした説明図である。
【図７】図７は、本発明の第３実施形態の鎖交磁束と最大トルク印加可能な電流量とのグラフである。
【図８】図８は、本発明の第４実施形態のフラックスバリアを中心とした説明図である。
【図９】図９は、本発明の第４実施形態の磁石端部の最小磁束密度のグラフである。
【図１０Ａ】図１０Ａは、本発明の実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、本発明の実施形態の変形例を示す説明図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、本発明の実施形態の突出部の変形例を示す説明図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、本発明の実施形態の突出部の変形例を示す説明図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、本発明の実施形態の突出部の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
＜第１実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態の電動機１０の回転子（ロータ）及び固定子（ステータ）の要部の説明図である。
【００１２】
図１に示すように、電動機１０は、ステータ１１とロータ１４とによって構成される。
【００１３】
ステータ１１は、略円筒形状を有し、内径側に突設する複数のティース１２が等間隔に設けられている。ティース１２とティース１２との間のスロットには巻線（コイル）１３が巻回されている。コイル１３の巻回方法は分布巻であっても集中巻であってもよい。ステータ１１は、薄板状の電磁鋼板が回転軸方向に積層されて構成される。
【００１４】
円筒形状のステータ１１の内径側の空洞内には、略円柱形状のロータ１４が挿設されている。ロータ１４は、薄板状の電磁鋼板が回転軸方向に積層されて構成されるロータコア１５と、ロータコア１５の中心に貫挿された回転軸１６とにより構成される。
【００１５】
ロータコア１５には、周方向（ロータ回転方向）に所定の規則で永久磁石１７が埋設されている。ロータコア１５には、回転軸に沿って貫通する複数の磁石孔１９が穿設されており、この磁石孔１９に永久磁石１７がそれぞれ埋設される。以下ではロータコアの回転方向を周方向、ロータコア半径方向を径方向として記載する。
【００１６】
ロータコア１５において、一対の永久磁石１７によって一つの磁石部２０が形成されている。磁石部２０は、一対の永久磁石１７がＶ字状に設けられ、Ｖ字状の開口側がロータコア１５の外径側に向けて配置している。本実施形態では一対の永久磁石１７がＶ字状に配置されたロータに関して記載するが、一つの永久磁石が半径方向に対して鉛直な方向に配置されたロータであってもよい。
【００１７】
各々の永久磁石１７は、ロータコア１５の外径側に一方の磁極（例えばＮ極）が配向され、内径側に他方の磁極（例えばＳ極）が配向されるように着磁されている。この配置によって、磁石部２０に配置される一組の永久磁石１７が、一つの永久磁石として作用する。
【００１８】
本実施形態においては、図１に示すように、ロータコア１５は、周方向に８つの磁石部２０が配置されている。隣り合う磁石部２０において、異なる磁極が配向される。すなわち、ある磁石部２０において外径側にＮ極、内径側にＳ極が配向されている場合に、その隣の磁石部２０は、外径側にＳ極、内径側にＮ極が配向される。
【００１９】
このような構成によって、電動機１０は、ステータ１１のコイル１３に電流が印加されることによってロータ１４の各磁石部２０に磁力が作用して、ロータ１４が回転する。ロータ１４の回転は、図示しないケースに軸支された回転軸１６から取り出される。
【００２０】
ロータコア１５において、磁石孔１９の周方向の端部に、該磁石孔と図２の連通部４０で連通し、周方向に張り出した空隙部であるフラックスバリア３０を有する。フラックスバリア３０は、永久磁石１７の端部付近での磁束の回り込みによる不可逆減磁の発生を抑制して、電動機の効率の低下を防止するために設けられる。
【００２１】
図２は、本実施形態の図１の範囲Ａの拡大図であり、フラックスバリア３０を中心とした説明図である。
【００２２】
ここでは、磁石部２０の両端側に存在する一組のフラックスバリア３０のうちの一方のフラックスバリア３０について説明する。他方のフラックスバリアに関しても形状及び作用は同一である。
【００２３】
フラックスバリア３０は、ロータコア１５の磁石孔１９に挿入された永久磁石１７から周方向外側に延設された形状を有している。
【００２４】
磁石孔１９は、永久磁石１７のロータ径方向外側面に対向する外径側面１９a、永久磁石１７のロータ径方向内側面に対向する内径側面１９ｂ及び、内径側面１９ｂのロータ周方向端部から延びて永久磁石１７のロータ周方向端面２２に対向する周方向面１９ｃを備え、連通部４０でフラックスバリア３０と連通している。従って、周方向面１９ｃの磁石孔内側端部１９ｄは内径側面１９ｂよりも磁石孔内側に位置し、連通部４０は永久磁石１７の板厚方向（着磁方向）よりも狭められている。磁石孔１９の周方向面１９ｃは、永久磁石１７のロータ周方向端面２２を係止して、ロータ周方向における位置決め固定の機能を有し、以下では磁石固定部１１２とも言う。
【００２５】
フラックスバリア３０のロータ径方向外側の面である外径近接部３０ａは、磁石孔１９の外径側面１９aに連設してロータ周方向外側に延びるとともに、永久磁石１７の外径側端部の延長線Ｌに対して、ロータコア１５の内径側に突出した突出部３２を有する。
【００２６】
フラックスバリア３０のロータ径方向内側の面である内径近接部３０ｂは、磁石孔１９の周方向面１９ｃに連設して、周方向面１９ｃの磁石孔内側端部１９ｄからロータ周方向外側に延びるとともに、永久磁石１７の外径側面の延長線Ｌと平行な、磁石孔１９の磁石孔内側端部１９ｄを通って伸びる延長線Ｍに対して、ロータコア１５の外周側に突出する（フラックスバリア内側に突出する）突出部３３を有する。
【００２７】
突出部３２及び突出部３３は、フラックスバリア３０において向かい合わせの位置に形成されている。突出部３２及び突出部３３とで、突出部３２及び突出部３３よりも連通部４０に近い側のフラックスバリア３０の幅よりもフラックスバリア３０の幅が狭められる狭窄部３１が形成される。
【００２８】
フラックスバリア３０は、磁石端部２１、２２から、ロータコア１５の周方向外側に向かうにつれて（連通部４０からロータコア１５の周方向外側に向かうにつれて）突出部３２及び突出部３３により形成される狭窄部３１によりその幅が徐々に狭められる。狭窄部よりもさらに周方向外側に移動すると、幅が拡大された後、この幅を一定に保ちながら所定の長さまで延設されている。
【００２９】
図３は、第１実施形態の変形例のフラックスバリア３０を中心とした説明図であり、図１の範囲Ａの拡大図である。
【００３０】
図２に示した例では、外径近接部３０ａの突出部３２と内径近接部３０ｂの突出部３３とによって狭窄部３１を形成した。
【００３１】
一方で図３に示す例では、外径近接部３０ａは、永久磁石１７の外周側の延長線Ｌと略同一の延設方向に形成され、内径近接部３０ｂ側からのみ突出部３３を突出させている。このような構成によって、突出部３３と外径近接部３０ａとによって、狭窄部３１を形成する。
【００３２】
以上のように、本願の第１実施形態では次のような効果を得ることができる。
【００３３】
フラックスバリア３０の形状を図２又は図３のように構成することによって、永久磁石１７の周方向端部の不可逆減磁を抑制することができる。
【００３４】
具体的には、内径近接部３０ｂからフラックスバリア３０の内側に向かって突出する突出部３３によって狭窄部３１を形成することによって、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａから内径近接部３０ｂの方向へ向かう磁束を狭窄部３１へ誘導し、磁石端部２１近傍における磁束の不規則な流れを抑制する。
【００３５】
従来、ステータ１１のコイル１３を流れる電流によって発生する磁束は、ステータ１１からロータコア１５に進入後、永久磁石１７の外径側から内径側を通過する。この際、永久磁石１７の磁石端部２１付近において、フラックスバリア３０の外径側（外径近接部３０ａ）から内径側（内径近接部３０ｂ）へ通過し、磁石固定部１１２（周方向面１９ｃ）を介して永久磁石１７の磁石端部２２へと流れる磁束が発生する。この磁束が永久磁石１７に影響を及ぼすことにより、磁石端部２１及び２２に不可逆減磁が生じる。これを抑制するために、例えばフラックスバリア３０の外径近接部３０ａ側（外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうちの、磁石固定部１１２に連設していない側）からのみ突出部３２を形成した場合は、磁石端部２１付近の磁束は突出部３２の方向へ誘導され、突出部３２を介して内径近接部３０ｂへ通過し、磁石端部２１における不可逆減磁を抑制できる。しかしながら、磁石端部２２に影響を与える磁石固定部１１２（周方向面１９ｃ）に向かう磁束の流れを抑制することができないため、磁石端部２２においてはなお不可逆減磁が発生する。
【００３６】
本発明の第１実施形態では、フラックスバリア３０の内径近接部３０ｂから（外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうちの、磁石固定部１１２に連設している側から）、突出部３３を形成して狭窄部３１を形成した。この狭窄部３１において、図２に一点鎖線で示すように、磁束がロータコア１５の外周側から内径側に流れるパスを形成する。このような構成によって、永久磁石１７の磁石端部２１及び磁石端部２２における不可逆減磁を抑制することができる。すなわち、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうち、磁石固定部１１２（周方向面１９ｃ）に連設した内径近接部３０ｂからフラックスバリア３０内部側に突出する突出部３３を形成して狭窄部３１を形成する。これにより、磁石端部２１、２２に影響を与えるステータ１１からの磁束の流れを狭窄部３１に誘導することができ、永久磁石１７の磁石端部２１のみならず磁石端部２２における不可逆減磁をも抑制することができる。
【００３７】
このように、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうち、磁石固定部１１２（周方向面１９ｃ）に連設した内径近接部３０ｂからフラックスバリア３０内部に突出する突出部３３を形成して狭窄部３１を形成することにより、永久磁石１７の不可逆減磁を抑制することができ、結果としてステータ１１のコイル１３に流すことが可能な電流の最大値を増やすことがでるため、電動機１０が発生可能なトルクを増大することができる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に第２実施形態について説明する。
【００３９】
前述の第１実施形態において、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうち、磁石固定部１１２（周方向面１９ｃ）に連設した内径近接部３０ｂからフラックスバリア３０内部に突出する突出部３３を形成してフラックスバリア３０に狭窄部３１を形成することによって、不可逆減磁を抑制するように構成した。第２実施形態では、狭窄部３１の形状をさらに変更した。第１実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００４０】
図４は、本発明の第２実施形態のフラックスバリア３０を中心とした説明図であり、図１の範囲Ａの拡大図である。
【００４１】
第２実施形態においては、フラックスバリア３０の内径近接部３０ｂから突設される突出部３３と磁石端部２１との距離を、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離以上に設定した。言い換えれば、突出部３３と磁石端部２１との距離を、磁石固定部１１２の磁石孔内側端部１９ｄと磁石端部２１との距離（連通部４０の幅寸法）以上に設定した。
【００４２】
具体的には、突出部３３の形状を、磁石端部２１を中心として永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離を半径とする円周（図４の点線で図示する）よりも内側に、突出部３３が存在しないように設定した。
【００４３】
フラックスバリア３０をこのような構成とすることによって、磁石端部２１及び２２における不可逆減磁を抑制することができる。
【００４４】
より具体的には、図５に示す磁石端部２１における最小磁束密度を示す説明図を参照して説明する。
【００４５】
図５は、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の面の長さ（連通部４０の幅寸法）を１とした場合に、磁石端部２１と突出部３３との距離がどの程度離れているのかをＸ軸に、磁石端部２１の最小磁束密度をＹ軸に、それぞれプロットしたグラフである。
【００４６】
なお、最小磁束密度は磁石材料のクニック点以下になると減磁が発生することを意味しており、図５の示すグラフ上では、下に行く方がより不可逆減磁し易いことを意味する。
【００４７】
図５を参照すると、磁石端部２１と突出部３３との距離が近づくにつれて磁石端部２１における最小磁束密度が低下している。すなわち、磁石端部２１と突出部３３との距離が近ければ近いほど、不可逆減磁が生じやすいと言える。
【００４８】
ここで、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ側から突出部３２を形成した従来の構成における最小磁束密度を一点鎖線で示す。この一点鎖線よりの上側の領域、すなわち、磁石端部２１と突出部３３との距離が１以上である場合に、従来の構成よりも、より不可逆減磁を抑制することができることがわかる。これは、磁石端部２１と突出部３３との距離を連通部４０の幅以上とすることにより、磁石端部２１に影響を与えるステータ１１からの磁束の流れをフラックスバリア３０の外径側のロータコアを通った後に（磁石端部２１よりも周方向外側から）突出部３３へ通過させるように誘導することにより、磁石端部２１付近を通過する磁束を減少させることができたためと考えられる。
【００４９】
このように、第２実施形態では、突出部３３と磁石端部２１との距離を、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離以上（連通部４０の幅寸法以上）に設定することにより、永久磁石１７の磁石端部２１及び磁石端部２２における不可逆減磁を抑制することができる。不可逆減磁を抑制することによって、ステータ１１のコイル１３に流す電流量を増やすことがでるため、電動機１０のトルクを増大することができる。
【００５０】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態について説明する。
【００５１】
前述の第２実施形態では、フラックスバリア３０の突出部３３の形状に特徴を持たせた。第３実施形態では、前述の第２実施形態に対して突出部３３の形状をさらに変更した。なお、第１又は第２実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００５２】
図６は、本発明の第３実施形態のフラックスバリア３０を中心とした説明図であり、図１の範囲Ａの拡大図である。
【００５３】
内径近接部３０ｂから突設する突出部３３の形状について説明する。
【００５４】
永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離（連通部４０の幅寸法）をａとする。内径近接部３０ｂ側から突設させた突出部３３と外径近接部３０ａとの間の狭窄部３１の距離（幅）をｂとする。
【００５５】
第３の実施形態では、ａとｂとの割合ｂ／ａを０．７以上１未満の範囲に設定した。フラックスバリア３０をこのような構成とすることによって、磁石端部２１及び２２における不可逆減磁を抑制することができる。
【００５６】
より具体的には、図７に示す鎖交磁束Φａと電動機１０の最大トルクとステータ１１のコイル１３に印加可能な電流との関係を示す説明図を参照して説明する。
【００５７】
図７は、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離（連通部４０の幅）ａと、狭窄部３１の距離ｂとの割合をＸ軸に設定し、Ｙ軸に、鎖交磁束Φａ（点線）と電動機１０の最大トルク（実線）とステータ１１のコイル１３に印加可能な電流量（一点鎖線）と、をそれぞれプロットしたグラフである。
【００５８】
鎖交磁束Φａとは、電動機１０におけるマグネットトルクに寄与する磁石磁束を意味する。同じ電流をステータ１１のコイル１３に流した場合は、ロータコア１５における鎖交磁束Φａが大きいほどマグネットトルクが大きくなるため、電動機１０のトルクを増大する効率が高くなる。一方で、鎖交磁束Φａが低下するとモータ出力が低下するため、鎖交磁束Φａは可能な限り低下しないように構成することが好適である。
【００５９】
印加可能電流とは、電動機１０に印加する電流量に対して、ロータ１４における永久磁石１７の耐減磁性能に基づき、規定の電流量から電流量を増やすことができる割合である。
【００６０】
最大トルクとは、印加される電流量及び鎖交磁束等の条件に基づいて電動機１０が出力可能な最大のトルクである。
【００６１】
狭窄部３１の距離ｂが小さい場合は、前述のように磁束のパスが形成されるため、永久磁石１７の端部２１、２２における不可逆減磁の発生が抑制できる。従って、狭窄部３１の距離ｂが小さいほど、ステータ１１のコイル１３に印加可能な電流量を増大することができ、出力可能な最大トルクも増大する。
【００６２】
一方で、狭窄部３１の距離ｂが小さいほど鎖交磁束Φａが減少する。鎖交磁束Φａが減少すると、電動機１０の効率が低下して、最高トルクが低下する。
【００６３】
図７に示すグラフにおいて、狭窄部３１の距離ｂと永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離ａとの割合（ｂ／ａ）が１から０．７までの間の領域では、鎖交磁束Φａは緩やかに低下している。しかしながら、ｂ／ａが０．７付近よりも小さい場合は、鎖交磁束Φａが、ｂ／ａの値に従って大きく減少することがわかる。従って、最小磁束密度の低下を抑えつつ、鎖交磁束Φａの減少を最小限に抑えるために、ｂ／ａを０．７〜１の範囲に設定することが好適である
【００６４】
このように、第３実施形態では、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離ａと狭窄部３１の距離ｂとの割合ｂ／ａを、０．７以上１未満の範囲に設定することにより、永久磁石１７の磁石端部２１及び磁石端部２２における不可逆減磁を抑制することができる。不可逆減磁を抑制することによって、ステータ１１のコイル１３に流す電流量を増やすことがでるため、電動機１０のトルクを増大することができる。
【００６５】
＜第４実施形態＞
次に第４実施形態について説明する。
【００６６】
前述の第２及び第３実施形態では、フラックスバリア３０の突出部３３の形状に特徴を持たせた。第４実施形態では、前述の第３実施形態に対して突出部３３の形状をさらに変更した。なお、第１ないし第３実施形態と同一の構成には同一の符号を付して、その説明は省略する。
【００６７】
図８は、本発明の第４実施形態のフラックスバリア３０を中心とした説明図であり、図１の範囲Ａの拡大図である。
【００６８】
第３実施形態においては、フラックスバリア３０の内径近接部３０ｂから突設される突出部３３を、磁石端部２１から、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離（連通部４０の幅寸法）となる円周上に、その一部が位置するような形状に設定した。
【００６９】
具体的には、磁石端部２１を中心として永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の距離を半径とする円周上の少なくとも一部に、突出部３３が接するような形状とする。この円周にフラックスバリア３０の内径近接部３０ｂが沿うような形状であってもよいし、突出部３３の一部がこの円周に接するような形状であってもよい。
【００７０】
フラックスバリア３０をこのような構成とすることによって、磁石端部２１及び２２における不可逆減磁を抑制することができる。
【００７１】
より具体的には、図９に示す磁石端部２１における最小磁束密度を示す説明図を参照して説明する。
【００７２】
図９は、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の面の距離（連通部４０の幅寸法）を１とした場合に、磁石端部２１と突出部３３との距離とがどの程度離れているのかをＸ軸に、磁石端部２１の最小磁束密度と、磁石端部２２の最小磁束密度とをＹ軸に、それぞれプロットしたグラフである。なお、磁石端部２１の最小磁束密度を実線で、磁石端部２２の最小磁束密度を点線で示す。
【００７３】
図９を参照すると、磁石端部２１と突出部３３との距離が近づくにつれて磁石端部２１における最小磁束密度が低下している。一方で、磁石端部２１と突出部３３との距離が近づくにつれて磁石端部２２における最小磁束密度は、ほぼ一定又は若干上昇している。磁石端部２１と突出部３３との距離が近ければ近いほど、磁石端部２１における最小磁束密度が減少して不可逆減磁が生じやすいと言える。一方で、磁石端部２２においては、最小磁束密度は減少せず、不可逆減磁は生じにくいと言える。
【００７４】
そこで、磁石端部２１と磁石端部２２との最小磁束密度が同等レベルでバランスする状態、すなわち、永久磁石１７とフラックスバリア３０とが接する部分の面の距離（連通部４０の幅寸法）と、磁石端部２１と突出部３３との距離とが同等（割合が１）となるように、突出部３３を設定する。これにより、磁石端部２１と磁石端部２２とのいずれにおいても不可逆減磁をより効果的に抑制することができる。不可逆減磁を抑制することによって、ステータ１１のコイル１３に流すことが可能な電流の最大値を増やすことがでるため、電動機１０の出力可能なトルクを増大することができる。
【００７５】
次に、本発明の変形例について説明する。
【００７６】
図１０Ａ及び図１０Ｂは、本発明の実施の形態における変形例を示す説明図である。
【００７７】
以上説明した本発明の実施形態では、磁石孔１９の内径側面１９ｂの周方向端部から延びる磁石固定部１１２を有し、この磁石固定部１１２に連設する、フラックスバリア３０の内径近接部３０ｂ側に突出部３３を形成して、この突出部３３によってフラックスバリア３０に狭窄部３１を形成した。
【００７８】
これに対して、図１０Ａに示す変形例では、磁石孔１９の外径側面１９ａの周方向端部から延びる磁石固定部１１３を有し、この磁石固定部１１３に連設する、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ側に突出部３２を形成して、この突出部３２によってフラックスバリア３０に狭窄部３１を形成した。
【００７９】
図１０Ｂに示す変形例では、磁石固定部１１２に連設した内径近接部３０ｂ側に突出部３３を形成するとともに、磁石固定部１１３に連設した外径近接部３０ａ側に突出部３２を形成して、この突出部３２及び３３によってフラックスバリア３０に狭窄部３１を形成した。
【００８０】
このような構成によっても、同様に、前述のように永久磁石１７の端部２１、２２における不可逆減磁を抑制することができる。
【００８１】
図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、本発明の実施の形態における突出部３３の変形例を示す説明図である。
【００８２】
突出部３３の形状は、前述の第１ないし第４実施形態の条件に当てはまるものであれば、どのような形状であってもよい。突出部３３は、フラックスバリア３０の外径近接部３０ａ及び内径近接部３０ｂのうち、磁石固定部に連設した側からフラックスバリア３０内部側に突出する限りにおいては、どのような形状であってもよい。
【００８３】
例えば、図１１Ａに示す例では、突出部３３を矩形形状によって突出させている。図１１Ｂに示す例では、突出部３３を三角形形状によって突出させている。図１１Ｃに示す例では、突出部３３を半円形状によって突出させている。
【００８４】
このように、突出部３３の形状はどのように形成してもよい。
【００８５】
なお、本発明の実施形態において、フラックスバリア３０は空隙であってもよいし、樹脂等を充填してもよい。また、磁石部２０の極数を８極として説明したが、これに限らず偶数極で有ればよいが４極以上が好ましい。また、電動機に限らず発電機に適用してもよい。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する主旨ではない。
【００８７】
本願は、２０１１年１１月２５日に日本国特許庁に出願された特願２０１１−２５７８６２に基づく優先権を主張する。この出願のすべての内容は参照により本明細書に組み込まれる。
【図１】
2013077109.tif 000003
【図２】
2013077109.tif 000004
【図３】
2013077109.tif 000005
【図４】
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【図５】
2013077109.tif 000007
【図６】
2013077109.tif 000008
【図７】
2013077109.tif 000009
【図８】
2013077109.tif 000010
【図９】
2013077109.tif 000011
【図１０Ａ】
2013077109.tif 000012
【図１０Ｂ】
2013077109.tif 000013
【図１１Ａ】
2013077109.tif 000014
【図１１Ｂ】
2013077109.tif 000015
【図１１Ｃ】
2013077109.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成25年2月15日(2013.2.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線が巻回されたステータ（１１）と、前記ステータ（１１）に内装され、複数の永久磁石（１７）が周方向に沿って埋め込まれたロータ（１４）とを備える電動機（１０）において、
前記ロータ（１４）は、永久磁石（１７）を埋設するための磁石孔（１９）と、前記磁石孔（１９）に連通してロータ周方向に延びる空隙であるフラックスバリア（３０）と、が穿設され、
前記磁石孔（１９）は、
前記永久磁石（１７）のロータ径方向外側面に対向する外径側面（１９ａ）と、前記永久磁石のロータ径方向内側面に対向する内径側面（１９ｂ）と、前記外径側面（１９ａ）及び内径側面（１９ｂ）との少なくとも一方のロータ周方向端部から延びて永久磁石（１７）のロータ周方向端面に対向する面である磁石固定部（１１２）と、前記フラックスバリア（３０）に連通する連通部（４０）とを備え、
前記フラックスバリア（３０）は、
前記連通部（４０）から延びる、ロータ外径側面である外径近接部（３０ａ）及びロータ内径側面である内径近接部（３０ｂ）を有し、前記外径近接部（３０ａ）及び内径近接部（３０ｂ）の少なくとも一方は前記磁石孔（１９）の磁石固定部（１１２）の磁石孔内部方向の端部に連設して形成され、前記磁石固定部（１１２）に連設した外径近接部（３０ａ）及び内径近接部（３０ｂ）の少なくとも一方にはフラックスバリア内部方向に向かって突設する突出部（３２、３３）を備え、
前記突出部（３２、３３）によって、該突出部（３２、３３）よりも前記連通部（４０）に近い側の前記フラックスバリアの幅よりも前記フラックスバリアの幅が狭められる狭窄部（３１）が形成されており、
前記突出部（３２、３３）と、該突出部（３２、３３）に対して前記フラックスバリア（３０）を挟んで対向する前記外径近接部（３０ａ）又は内径近接部（３０ｂ）の前記連通部（４０）側の端部との距離が、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅寸法以上である
電動機。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
請求項１に記載の電動機であって、
前記突出部（３２、３３）によって形成される狭窄部（３１）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅は、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅に対する割合が、０．７よりも大きい。
【請求項４】
請求項１又は３に記載の電動機であって、
前記突出部（３２、３３）と、該突出部（３２、３３）に対して前記フラックスバリア（３０）を挟んで対向する前記外径近接部（３０ａ）又は内径近接部（３０ｂ）の前記連通部（４０）側の端部との距離が、前記連通部（４０）における前記フラックスバリア（３０）のロータ径方向幅寸法と等しい。
【国際調査報告】
2013077109.tif 000017
2013077109.tif 000018
2013077109.tif 000019
2013077109.tif 000020