(57)【要約】  複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心１２を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心１２の磁極を構成する磁石は、回転子鉄心１２の外周側に設けられ回転子鉄心１２の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石１４ａと、第１の磁石１４ａの内径側面に各々配置される第２の磁石１４ｂと、から成り、第１の磁石１４ａおよび第２の磁石１４ｂは、磁気配向の焦点が回転子鉄心１２の外側または内側に位置するように着磁される。
2013080342.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、
前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、
前記第１の磁石および前記第２の磁石は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁されていることを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
【請求項２】
複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、
前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁されていることを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
【請求項３】
複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、
前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁されていることを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
【請求項４】
前記第１の磁石は、外形側面および内径側面が共に、前記回転子鉄心の外形面側へ湾曲凸状に形成され、
前記第２の磁石は、外形側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項５】
前記第１の磁石の中央部における半径方向の厚みが、前記第２の磁石の中央部における半径方向の厚みより大きいことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項６】
前記第１の磁石の保磁力は、前記第２の磁石の保磁力よりも高いことを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の永久磁石埋込型電動機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼結フェライト磁石を回転子鉄心の内部に埋め込んだ磁石埋め込み式の永久磁石型電動機の回転子の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、省エネ意識の高まりから、回転子に高保磁力な希土類磁石を用いることによって高効率化を実現した永久磁石型が多く提案されている。ただし、希土類磁石は高価であり電動機のコスト増加を招くため、従来の一般的な永久磁石埋込型電動機の回転子には、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石が用いられている。このように、希土類磁石の代わりに焼結フェライト磁石を用いた場合、磁力が約１／３に低下する。磁力の低下を補うためには回転子にできるだけ体積の大きい焼結フェライト磁石を配置する必要がある。【０００３】
例えば、下記特許文献１に示される永久磁石埋込型電動機の回転子は、回転子鉄心に磁石挿入用の収容孔を設け、磁石の各磁極における磁気配向の焦点を回転子の外側に設けるように構成されている。このように構成することによって、回転子と固定子との間における空隙磁束密度が、磁極中央部（回転子の円周方向に対する磁石の中央部）においては大きく、磁極端部（回転子の円周方向に対する磁石の端部）においては小さくなるため、正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音も小さくなる。【０００４】
さらに下記特許文献１に示される回転子は、磁石の内径側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径を磁石の外径面側に形成された湾曲凸状の面の円弧の半径より小さくすることによって、磁石成形時の圧縮方向と磁束の方向とが概略等しくなり、残留磁束密度の低下を抑制している。このように、残留磁束密度を低下させることなく磁石を製造することができるため、モータ効率が低下してしまうという問題を解消している。【０００５】
一方、下記特許文献２に示される永久磁石埋込型電動機は、マグネットトルクとこのマグネットトルクより小さいリラクタンストルクとを足しあわせたトルクを利用する電動機であって、１極あたりの磁石が回転子の半径方向に２層以上に分割され、各磁石の夫々の端部が回転子外周面に近接する位置まで伸びるように構成され、各磁石間に磁束の通路を設けることによって、ｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくして、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで発じる総合トルクが最大になると共に減磁耐力が向上し、高トルク化および高出力化を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４５９８３４３号公報（図２など）
【特許文献２】特許第２８２３８１７号公報（図１など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に示される永久磁石埋込型電動機は、磁極中央部における半径方向の厚みが磁極端部における半径方向の厚みよりも大きく形成されている。磁極中央部の寸法に対して磁極端部の寸法が極端に小さくなることによって、磁石製造時の焼結工程において収縮率に差が生じるため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなり十分な磁力が発生できないという問題があった。【０００８】
また、上記特許文献２に示される永久磁石埋込型電動機は、磁石間に磁束の通路を設けることでｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクを大きくする構造のため、トルクリップルが大きくなり振動および騒音が増加するという問題があった。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、十分な磁力を確保しつつリラクタンストルクを低減して振動および騒音を抑制可能な永久磁石埋込型電動機を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、前記第１の磁石および前記第２の磁石は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、十分な磁力を確保しつつリラクタンストルクを低減して振動および騒音を抑制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】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機の断面図である。
【図２】図２は、図１に示される回転子鉄心に形成された磁石収容孔を中心に示す断面図である。
【図３】図３は、図２に示される磁石収容孔に磁石を配置した状態の回転子の断面図である。
【図４】図４は、磁石の磁気配向の一例を示す図である。
【図５】図５は、図３に示される磁石による空隙磁束密度の分布を説明するための図である。
【図６】図６は、図３に示される第２の磁石の磁気配向を変形した例を示す図である。
【図７】図７は、図２に示される磁石収容孔の形を変形した例を示す図である。
【図８】図８は、図７に示される磁石収容孔に磁石を配置した状態の回転子の断面図である。
【図９】図９は、磁石が磁気配向の焦点を回転子の内側になるように着磁されている例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる永久磁石埋込型電動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。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機の断面図であり、図２は、図１に示される回転子鉄心（以下単に「鉄心」と称する）１２に形成された磁石収容孔１３を中心に示す断面図であり、図３は、図２に示される磁石収容孔１３に磁石を配置した状態の回転子の断面図であり、図４は、磁石の磁気配向の一例を示す図であり、図５は、図３に示される磁石による空隙磁束密度の分布を説明するための図である。
【００１５】
図１において、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、固定子１および回転子１００を有して構成されている。固定子１は、環状を成す固定子鉄心２と、この固定子鉄心２の内周部において円周方向（回転子１００の回転方向）に等角ピッチで形成された複数のティース３と、各ティース３に巻回されたコイル４とから構成されている。固定子１の内周側には、回転子１００が回転可能に配設され、回転子１００の外周面１０とティース３との間には空隙５が形成されている。なお、図１に示される固定子１は、一例として集中巻固定子であるが、後述するように分布巻固定子であってもよい。
【００１６】
図２には磁石を挿入する前の鉄心１２の構造が示されており、図２に示される回転子１００は、主たる構成として、回転エネルギーを伝達するための回転軸１１と、この回転軸１１の外周部に設けられた鉄心１２とを有して構成されている。鉄心１２と回転軸１１は、例えば焼嵌および圧入等により連結されている。
【００１７】
鉄心１２は、鉄心抜板と呼ばれるケイ素鋼板を金型で打ち抜いたものを、回転軸１１の延在方向（図２の奥側）に複数枚積層して製作される。そして、鉄心１２の外周面１０は、円筒状に形成されている。鉄心１２には、周方向に沿って同一円周上に設けられた磁石収容孔１３が例えば６つ形成されている。なお、回転軸１１と磁石収容孔１３との間に形成された穴は、冷媒や冷凍機油が通過するためのものである。
【００１８】
磁石収容孔１３は、外周面１０側の面（外周側面１３ａ）が外周面１０側へ湾曲凸状に形成され、回転軸１１側の面（回転軸側面１３ｂ）が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成されている。
【００１９】
磁石収容孔１３と外周面１０との間には、磁石薄肉部６が設けられている。この磁石薄肉部６の厚みｔは、鉄心抜板の打抜性と磁気抵抗を考慮して、鉄心１２を構成する各鋼板の板厚の±３０％以内が望ましい。たとえば、１枚の鋼板の板厚が０．５ｍｍの場合、磁石薄肉部６の厚みｔは、０．３５ｍｍから０．６５ｍｍとなる。
【００２０】
図３において、上述した各磁石収容孔１３には、外周側面１３ａ側にて同一円周上に配設された第１の磁石１４ａと、回転軸側面１３ｂにて同一円周上に配設された第２の磁石１４ｂとが収納される。すなわち、回転子鉄心１２の磁極を構成する磁石は、回転子鉄心１２の外周側に設けられ回転子鉄心１２の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石１４ａと、第１の磁石１４ａの内径側に各々配置される第２の磁石１４ｂとから成る。
【００２１】
第１の磁石１４ａは、外周面１０側の面（外径側面１４ａ１）および回転軸１１側の面（内径側面１４ａ２）が共に、外周面１０側へ湾曲凸状に形成され、第１の磁石１４ａの断面は、所謂瓦形状を成す。
【００２２】
第２の磁石１４ｂは、外周面１０側の面（外径側面１４ｂ１）が外周面１０側へ湾曲凸状に形成され、回転軸１１側の面（内径側面１４ｂ２）が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成され、第２の磁石１４ｂの断面は、所謂レンズ形状を成す。図３に示される第２の磁石１４ｂの内径側面１４ｂ２は、磁石の生産性を考慮してその頂部が直線状に形成されているが、湾曲状であってもよい。
【００２３】
なお、各磁石（１４ａ、１４ｂ）の生産性と磁気配向を考慮して、各磁石の長手方向（周方向）における寸法は、例えば１０ｍｍ以上とし、各磁石の短手方向（半径方向）における寸法は、１５ｍｍ以下となるように構成することが望ましい。
【００２４】
各磁石を一体的に形成したときにおける外縁形状は、磁石収容孔１３の形状と略相似であり、各磁石（１４ａ、１４ｂ）は、回転子１００の半径方向に対してＮ極とＳ極とが交互になるように着磁されている。
【００２５】
図４において、第１の磁石１４ａは、磁気配向１５ａの焦点１６が、回転子１００の中心と第１の磁石１４ａの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子１００の外側になるように着磁されている。また、第２の磁石１４ｂは、磁気配向１５ｂの焦点１６が、回転子１００の中心と第２の磁石１４ｂの磁極中央部とを結ぶ線上、かつ、回転子１００の外側になるように着磁されている。
【００２６】
このように構成することによって、回転子１００と固定子１との間（空隙５）における磁石による空隙磁束密度が、磁極中央部においては大きく、磁極端部においては小さくなる。そのため、空隙磁束密度は、図５に示されるように正弦波に近い分布となり、これに伴いコギングトルクが低減され、かつ、振動や騒音が小さくなる。なお、図４には、一例として各磁石の焦点１６が同一位置となるように構成した例が示されているが、各磁石の焦点１６は、回転子１００の外側であればよく、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ａの焦点位置と、第２の磁石１４ｂの磁気配向１５ｂの焦点位置とが異なっていても同様の効果を有する。すなわち、各磁石の焦点１６が、必ずしも回転子１００の中心と第１の磁石１４ａの磁極中央部とを結ぶ線上にある必要はない。
【００２７】
ここで、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機と従来技術との相違点を説明する。上記特許文献１に示される従来技術では、磁極中央部の厚みに対して磁極端部の厚みが極端に小さくなり、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差が大きくなる。そのため、磁石の生産性が悪化するだけでなく、磁石の配向性が悪くなる。具体的に説明すると、磁石製造時の焼結工程における磁極両端部の収縮率が磁極中央部の収縮率より大きい場合、上記図４に示されるように、磁極両端部における磁気配向を回転子１００の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることが困難であり、従って、空隙磁束密度が、磁極中央部と磁極端部との両方で大きくなり、矩形に近い分布となる。従って、上記特許文献１に示される従来技術は、コギングトルク、振動、および騒音の更なる低減化を図るというニーズに対応することが困難であった。
【００２８】
一方、上記特許文献２に示される従来技術では、分割された各磁石の間に磁束の通路が形成されているため、ｑ軸インダクタンスによって発生するリラクタンストルクが増加し、マグネットトルクとリラクタンストルクの足しあわせで生じるトルクによって、トルクリップルが大きくなり、振動および騒音が増加するという問題があった。
【００２９】
本実施の形態にかかる回転子１００は、外径側面１４ａ１が鉄心１２の磁石薄肉部６と対向するように設けられた第１の磁石１４ａと、外径側面１４ｂ１が第１の磁石１４ａの内径側面１４ａ２に当接するように設けられた第２の磁石１４ｂとを、各磁石収容孔１３に設けるようにしたので、各磁石の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。
【００３０】
そのため、各磁石を一体成形した場合に比べて、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができる。すなわち磁石成形時の圧縮粗密さが小さくなるため、クラックや欠けなどの成形不良を減少させることができ、磁石の生産性を図ることが可能である。また、磁極両端部における磁気配向を、回転子１００の中心と磁極中央部とを結ぶ線上付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。
【００３１】
また本実施の形態にかかる回転子１００は、第２の磁石１４ｂの外径側面１４ｂ１が外周面１０側へ湾曲凸状に形成され、第２の磁石１４ｂの内径側面１４ｂ２が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成されているため、内径側面１４ｂ２の円弧の中心（図示せず）と磁気配向の中心とが同じ方向（回転子１００の外側）となり、磁石成形時の圧縮方向と磁束方向が同一となる。その結果、磁石の残留磁束密度が低下しないためモータ効率が悪化することもない。
【００３２】
さらに、本実施の形態にかかる回転子１００は、第１の磁石１４ａが回転子１００の外周面１０側に湾曲凸状に形成され、かつ、磁石薄肉部６の厚みｔが薄く形成されているので、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が小さくなり、同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献２の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。
【００３３】
図６は、図３に示される第２の磁石１４ｂの磁気配向を変形した例を示す図である。図６に示される第２の磁石１４ｄは、図３に示される第２の磁石１４ｂに対応するものである。第２の磁石１４ｄの磁気配向１５ｃは、回転子１００の中心と磁石の磁極中央部とを結ぶ直線と平行となるように（換言すれば磁気配向中心が無限遠となるように）着磁されている。このように第２の磁石１４ｄの磁気配向を並行配向とした場合でも、第１の磁石１４ａの磁気配向によって上記同様の効果を得ることが可能である。なお、図６には、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ａの焦点１６が、回転子１００の外側に位置し、第２の磁石１４ｂの磁気配向１５ｃが、回転子１００の中心と磁石の磁極中央部とを結ぶ直線と平行、かつ、回転子１００の外側に向うように構成した例が示されているが、これらに限定されるものではない。例えば、第２の磁石１４ｂの磁気配向１５ｃの焦点１６が、回転子１００の外側に位置し、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ａが、第２の磁石１４ｂの磁気配向とは異なる磁気配向（例えば回転子１００の中心と磁石の磁極中央部とを結ぶ直線に対して平行の配向）にて回転子鉄心１２の外側に向かうように構成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００３４】
なお、磁石には、磁石製造時の焼結工程における収縮に伴う寸法公差を見込む必要がるため、焼結後の第１の磁石１４ａおよび第２の磁石１４ｂを組み合わせたときの磁石の寸法を、磁石収容孔１３の寸法より小さくすることによって、磁石を磁石収容孔１３に挿入する際の挿入性が向上して生産性を向上させることが可能である。
【００３５】
なお、本実施の形態では、固定子１の一例として集中巻固定子を用いた例を説明したが、集中巻固定子の代わりに分布巻固定子を用いた場合、固定子１のコイル４によって生じる磁束が均一に分布するようになり、振動および騒音をより一層低減することが可能である。
【００３６】
なお、焼結フェライト磁石を用いた電動機を低温環境化(例えば−１０℃以下）で使用した場合、固定子１のコイル４に流れる電流によって焼結フェライト磁石に逆磁界が印加された際、磁石が減磁して電動機が動作不能になる可能性がある。この逆磁界は、回転子１００の外径側に配置された磁石ほど受けやすく、かつ、磁石を減磁させるものである。このような対策として、第１の磁石１４ａには、第２の磁石１４ｂの保磁力よりも高い保磁力を有する材料を用いることで、第１の磁石１４ａにおける逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。
【００３７】
なお、第１の磁石１４ａの中央部における半径方向の厚みｔ１を、第２の磁石１４ｂの中央部における半径方向の厚みｔ２より大きくすることによっても、減磁耐力を向上させることが可能である。
【００３８】
また、焼結フェライト磁石の低温環境下における減磁は、電動機（磁石）が十分冷えた状態から起動する際に発生する可能性が高い。これは、電動機を起動する際に大きな起動電流が必要なためである。減磁耐力を向上させる対策としては、低温環境下で電動機を起動する場合、あらかじめ電動機を予熱して磁石の温度を上げた後に起動することが望ましい。電動機を予熱する方法として、例えば、インバータ回路（図示せず）を用いて数ｋＨｚ以上の高周波電流を固定子１のコイル４に通電することで鉄心１２に鉄損を発生させ、この鉄損により焼結フェライト磁石の温度を上昇させることができる。
【００３９】
以下、図１〜６に示される磁石収容孔１３の形状や第２の磁石１４ｂの形状を変形した例、および磁気配向の変更した例を説明する。図７は、図２に示される磁石収容孔の形を変形した例を示す図であり、図８は、図７に示される磁石収容孔に磁石を配置した状態の回転子の断面図であり、図９は、磁石が磁気配向の焦点を回転子の内側になるように着磁されている例を示す図である。以下、図１〜６と同一部分には、同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４０】
図７に示される鉄心１２ａと図２に示される鉄心１２との相違点は、磁石収容孔（１３ａ）の形状が異なる点であり、磁石収容孔１３ａは、回転軸１１側の面が外周面１０側へ湾曲凸状に形成されている。
【００４１】
図８において、図７に示される各磁石収容孔１３ａには、第１の磁石１４ａと第２の磁石１４ｃとが収納される。第２の磁石１４ｃは、外周面１０側の面（外径側面１４ｃ１）と回転軸１１側の面（内径側面１４ｃ２）とが共に外周面１０側へ湾曲凸状に形成されている。
【００４２】
図９において、第１の磁石１４ａは、磁気配向１５ｄの焦点１６ａが、回転子１００ａの中心付近になるように着磁されている。また、第２の磁石１４ｃは、磁気配向１５ｅの焦点１６ａが、回転子１００ａの中心付近になるように着磁されている。
【００４３】
このように構成した場合でも、図１〜６に示される永久磁石埋込型電動機と同様に、各磁石の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなる。そのため、各磁石を一体成形した場合に比べて、磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、磁石の生産性を図ることが可能である。また、磁極両端部における磁気配向を、回転子１００ａの中心付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。また、図７〜９に示される回転子１００ａは、第１の磁石１４ａが回転子１００ａの外周面１０側に湾曲凸状に形成され、かつ、磁石薄肉部６の厚みが薄く形成されているので、ｑ軸インダクタンスを小さくすることができる。そのため、ｑ軸インダクタンスとｄ軸インダクタンスとの差が小さくなることで同一電流で発生するリラクタンストルクが低減される。従って、上記特許文献２の従来技術に比べて、リラクタンストルクの増加に起因するトルクリップルが低減され、振動や騒音を小さくできる。
【００４４】
なお、図９には、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ｄおよび第２の磁石１４ｃの磁気配向１５ｅの焦点１６ａが、共に回転子１００ａの内側に向くように着磁された例が示されているが、これらに限定されるものではない。例えば、第２の磁石１４ｃの磁気配向１５ｅの焦点１６ａが、回転子１００ａの内側に位置し、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ｄが、第２の磁石１４ｃの磁気配向とは異なる磁気配向（例えば回転子１００ａの中心と磁石の磁極中央部とを結ぶ直線に対して平行の配向）にて回転子１００ａの内側に向かうように構成した場合でも同様の効果を得ることができる。また、第１の磁石１４ａの磁気配向１５ｄの焦点１６ａが、回転子１００ａの内側に位置し、第２の磁石１４ｃの磁気配向１５ｅが、第１の磁石１４ａの磁気配向とは異なる磁気配向（例えば回転子１００ａの中心と磁石の磁極中央部とを結ぶ直線に対して平行の配向）にて回転子１００ａの内側に向かうように構成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００４５】
以上に説明したように、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子１内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、回転子鉄心の外周側に設けられ回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数（例えば６つ）だけ配置される第１の磁石と、第１の磁石の内周側に各々配置される第２の磁石と、から成り、第１の磁石および第２の磁石は、磁気配向（１５ａ〜１５ｅ）の焦点（１６、１６ａ）が回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁されるようにしたので、各磁石の磁極中央部の厚みと磁極端部の厚みとの差が小さくなり、各磁石を一体成形した場合に比べて磁石製造時の焼結工程における磁極中央部の収縮率と磁極両端部の収縮率との差を小さくすることができ、特に磁極両端部における磁気配向、回転子１００の中心付近に向けることができるため、空隙磁束密度が、磁極中央部において大きくなり、かつ、磁極端部においては小さくなり、正弦波に近い分布となる。その結果、従来技術に比べて、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。
【００４６】
また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子１内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、回転子鉄心の外周側に設けられ回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数（例えば６つ）だけ配置される第１の磁石と、第１の磁石の内周側に各々配置される第２の磁石と、から成り、第１の磁石および第２の磁石の一方（例えば図６に示される第１の磁石１４ａ）は、磁気配向１５ａの焦点が回転子鉄心の外側に位置するように着磁され、第１の磁石および第２の磁石の他方（例えば図６に示される第２の磁石１４ｄ）は、前記磁気配向１５ａとは異なる磁気配向（例えば並行配向）にて回転子鉄心の外側に位置するように着磁されるようにしたので、上記同様に、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。
【００４７】
また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子１内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、回転子鉄心の外周側に設けられ回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数（例えば６つ）だけ配置される第１の磁石と、第１の磁石の内周側に各々配置される第２の磁石と、から成り、第１の磁石および第２の磁石の一方（例えば図９に示される第１の磁石１４ａ）は、磁気配向１５ｄの焦点が回転子鉄心の内側に位置するように着磁され、第１の磁石および第２の磁石の他方（例えば図９に示される第２の磁石１４ｃ）は、前記磁気配向１５ｄとは異なる磁気配向（例えば並行配向）にて回転子鉄心の内側に位置するように着磁されるようにしたので、上記同様に、コギングトルク、振動、および騒音の低減化を図ることが可能である。
【００４８】
また、図３に示されるように本実施の形態にかかる第１の磁石は、外径側面１４ａ１および内径側面１４ａ２が共に、回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、第２の磁石は、外径側面１４ｂ１が回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面１４ｂ２が回転軸１１側へ湾曲凸状に形成されているので、上述した効果に加えて、内径側面１４ｂ２の円弧の中心と磁気配向の中心とが同じ方向（回転子１００の外側）となり、磁石成形時の圧縮方向と磁束方向が同一となる。その結果、磁石の残留磁束密度が低下しないためモータ効率が悪化することもない。
【００４９】
また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第１の磁石の中央部における半径方向の厚みｔ１が、第２の磁石の中央部における半径方向の厚みｔ２より大きくなるように構成されているので、減磁耐力を向上させることが可能である。
【００５０】
また、本実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、第１の磁石の保磁力が第２の磁石の保磁力よりも高くなるように構成されているので、第１の磁石における逆磁界の影響を受ける割合が少なくなり、磁石に逆磁界が印加されることによる減磁を抑制することができ、減磁耐力が向上する。その結果、高価な高保磁力磁石の使用量を抑制することができると共に、減磁に対する信頼性の優れた永久磁石埋込型電動機を得ることが可能である。
【００５１】
なお、本発明の実施の形態にかかる永久磁石埋込型電動機は、本発明の内容の一例を示すものであり、更なる別の公知技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは無論である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上のように、本発明は、永久磁石埋込型電動機および圧縮機に適用可能であり、特に、音および振動を低減することができる発明として有用である。
【符号の説明】
【００５３】
１  固定子
２  固定子鉄心
３  ティース
４  コイル
５  空隙
６  磁石薄肉部
１０  外周面
１１  回転軸
１２、１２ａ  回転子鉄心
１３  磁石収容孔
１３ａ  外周側面
１３ｂ  回転軸側面
１４ａ  第１の磁石
１４ａ１、１４ｂ１、１４ｃ１  外径側面
１４ａ２、１４ｂ２、１４ｃ２  内径側面
１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ  第２の磁石
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ、１５ｅ  磁気配向
１６、１６ａ  焦点
１００、１００ａ  回転子
【図１】
2013080342.tif 000003
【図２】
2013080342.tif 000004
【図３】
2013080342.tif 000005
【図４】
2013080342.tif 000006
【図５】
2013080342.tif 000007
【図６】
2013080342.tif 000008
【図７】
2013080342.tif 000009
【図８】
2013080342.tif 000010
【図９】
2013080342.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月25日(2014.2.25)
【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】
複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、焼結フェライト磁石により構成されると共に、
前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、
前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、
から成り、
前記回転子鉄心には、磁極毎に１つの磁石収容孔が形成され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石は、前記第２の磁石の外径側面が前記第１の磁石の内径側面と接するように前記磁石収容孔に設けられていることを特徴とする永久磁石埋込型電動機。
【請求項２】
前記第２の磁石は、レンズ状に形成されることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項３】
前記第１の磁石は、外径側面および内径側面が共に、前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、
前記第２の磁石は、外径側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項４】
前記第１の磁石の中央部における半径方向の厚みが、前記第２の磁石の中央部における半径方向の厚みより大きいことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項５】
前記第１の磁石の保磁力は、前記第２の磁石の保磁力よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項６】
前記第１の磁石および前記第２の磁石は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項７】
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項８】
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁されていることを特徴とする請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、焼結フェライト磁石により構成されると共に、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、前記回転子鉄心には、磁極毎に１つの磁石収容孔が形成され、前記第１の磁石および前記第２の磁石は、前記第２の磁石の外径側面が前記第１の磁石の内径側面と接するように前記磁石収容孔に設けられていることを特徴とする。
【手続補正書】
【提出日】平成26年10月31日(2014.10.31)
【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】
複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、
前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、焼結フェライト磁石により構成されると共に、
外径側面および内径側面が共に、前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、
外径側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、
から成り、
前記回転子鉄心には、磁極毎に１つの磁石収容孔が形成され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁され、前記第２の磁石の外径側面が前記第１の磁石の内径側面と接するように前記磁石収容孔に設けられている永久磁石埋込型電動機。
【請求項２】
前記第２の磁石は、レンズ状に形成される請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項３】
前記第１の磁石の中央部における半径方向の厚みが、前記第２の磁石の中央部における半径方向の厚みより大きい請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項４】
前記第１の磁石の保磁力は、前記第２の磁石の保磁力よりも高い請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項５】
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の外側に位置するように着磁されている請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【請求項６】
前記第１の磁石および前記第２の磁石の一方は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁され、
前記第１の磁石および前記第２の磁石の他方は、前記磁気配向とは異なる磁気配向にて前記回転子鉄心の内側に位置するように着磁されている請求項１に記載の永久磁石埋込型電動機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の永久磁石埋込型電動機は、複数の電磁鋼板を積層してなる回転子鉄心を固定子内に配置して成る永久磁石埋込型電動機であって、前記回転子鉄心の磁極を構成する磁石は、焼結フェライト磁石により構成されると共に、外径側面および内径側面が共に、前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、前記回転子鉄心の外周側に設けられ前記回転子鉄心の円周方向へ極数に相当する数だけ配置される第１の磁石と、外径側面が前記回転子鉄心の外周面側へ湾曲凸状に形成され、内径側面が回転軸側へ湾曲凸状に形成され、前記第１の磁石の内径側に各々配置される第２の磁石と、から成り、前記回転子鉄心には、磁極毎に１つの磁石収容孔が形成され、前記第１の磁石および前記第２の磁石は、磁気配向の焦点が前記回転子鉄心の外側または内側に位置するように着磁され、前記第２の磁石の外径側面が前記第１の磁石の内径側面と接するように前記磁石収容孔に設けられている。
【国際調査報告】
2013080342.tif 000012
2013080342.tif 000013
2013080342.tif 000014
2013080342.tif 000015